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抗震設(shè)計(jì)論文范文第1篇

關(guān)鍵詞：抗震規(guī)范

1．R-μ-T關(guān)系及其應(yīng)用

在二十世紀(jì)五十年代，當(dāng)美國的權(quán)威人士G.W.Houser導(dǎo)出了第一條地震反應(yīng)譜和對地震激勵(lì)下的彈性反應(yīng)規(guī)律的研究很快被學(xué)術(shù)界接受后，人們很快發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與當(dāng)時(shí)的抗震設(shè)計(jì)方法相矛盾的問題，那就是例如對一個(gè)第一振型周期為0.5s~1.5s,阻尼比為0.05的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)加速度約為地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度的1.5~2.5倍，比如賦予上述結(jié)構(gòu)一個(gè)不大的地面運(yùn)動(dòng)加速度0.15g,則根據(jù)反應(yīng)譜導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)反應(yīng)加速度已達(dá)到0.23g~0.375g，而世界各國當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)規(guī)定中一般用來確定水平地震力大小的加速度只有0.04g~0.15g，但讓人不解是，震害表明，雖然設(shè)計(jì)用的反應(yīng)加速度很小，但結(jié)構(gòu)在地震中的損傷卻不太大。這么大的差距是不能用安全性或設(shè)計(jì)誤差來解釋的，于是，各國的學(xué)術(shù)界加緊了對這一問題的研究，大家通過對單自由度體系的屈服水準(zhǔn)、自振周期（彈性）以及最大非彈性動(dòng)力反應(yīng)之間的關(guān)系；同時(shí)還研究了當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)特征（包含場地土特征）不同時(shí)，給這種關(guān)系帶來的變化，我們把這方面的研究工作關(guān)系其中R是指在一個(gè)地面運(yùn)動(dòng)下最大彈性反應(yīng)力與非彈性反應(yīng)屈服力之間的比值，稱為彈塑性反應(yīng)地震力降低系數(shù)，簡稱地震力降低系數(shù)或者反應(yīng)調(diào)節(jié)系數(shù)；µ為最大非彈性反應(yīng)位移與屈服位移的比值，稱為位移延性系數(shù)；T則為按彈性剛度求得的結(jié)構(gòu)自振周期。研究表明，對于長周期（指彈性周期且T>1.0s）的結(jié)構(gòu)可以適用“等位移法則”，即彈性體系與彈塑性體系的最大位移反應(yīng)總是基本相同的；而對于中周期（指彈性周期且0.12s<T<0.5s）的結(jié)構(gòu)，則適用于“等能量法則”，即非彈性反應(yīng)下的彈塑性變形能等于同一地震地面運(yùn)動(dòng)輸入下的彈性變形能。

之所以存在上訴規(guī)律，我們應(yīng)該注意到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一些相關(guān)特性。首先，通過人為措施可以使結(jié)構(gòu)具有一定的延性，即結(jié)構(gòu)在外部作用下，可以發(fā)生足夠的非線性變形，而又維持承載力不會下降的屬性。這樣就可以保證結(jié)構(gòu)在進(jìn)入較大非線性變形時(shí)，不會出現(xiàn)因強(qiáng)度急劇下降而導(dǎo)致的嚴(yán)重破壞和倒塌，從而使結(jié)構(gòu)在非線性變形狀態(tài)下耗能成為可能。其次，作為非線彈性材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在一定的外力作用下，結(jié)構(gòu)將從彈性進(jìn)入非彈性狀態(tài)。在非彈性變形過程中，外力做功全部變?yōu)闊崮?，并傳入空氣中耗散掉。我們可以進(jìn)一步以單質(zhì)點(diǎn)體系的無阻尼振動(dòng)來分析，在彈性范圍振動(dòng)時(shí)，慣性力與彈性恢復(fù)力總處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，體系能量在動(dòng)能、勢能間不停轉(zhuǎn)換，但總量保持不變。如果某次振動(dòng)過大，體系進(jìn)入屈服后狀態(tài)，則體系在平衡位置的動(dòng)能將在最大位移處轉(zhuǎn)化為彈性勢能和塑性變形能兩部分，其中，塑性變性能將耗散掉，從而減小了體系總的能量。由此我們可以想到，在地震往復(fù)作用下，結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過程中，如果進(jìn)入屈服后狀態(tài)，將通過塑性變性能耗散掉部分地震輸給結(jié)構(gòu)的累積能量，從而減小地震反應(yīng)。同時(shí)，實(shí)際結(jié)構(gòu)存在的阻尼也會進(jìn)一步耗散能量，減小地震反應(yīng)。此外，結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性狀態(tài)后，其側(cè)向剛度將明顯小于彈性剛度，這將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)瞬時(shí)剛度的下降，自振周期加長，從而減小地震作用。

2我國現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的不足之處

抗震規(guī)范規(guī)定，我國的抗震設(shè)防目標(biāo)必須堅(jiān)持“小震不壞，中震可修，大震不倒”的原則，而建筑應(yīng)根據(jù)其使用功能的重要性分為甲類、乙類、丙類、丁類四個(gè)抗震設(shè)防類別。甲類建筑應(yīng)屬于重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑，地震作用應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，其值應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評價(jià)結(jié)果確定；抗震措施，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時(shí)，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)為9度時(shí)，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。乙類建筑應(yīng)屬于地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑，抗震措施，一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時(shí)，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)為9度時(shí)，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。丙類建筑應(yīng)屬于甲、乙、丁類以外的一般建筑，地震作用和抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。我們知道，一棟建筑在大震下能否不倒，已經(jīng)不是看其承載力的大了了，而是看它的延性是否能夠到達(dá)設(shè)計(jì)要求。由上面的建筑物抗震類別劃分可以看出，我們對甲、乙、丙、丁建筑物延性的要求是依次從高到低的，此時(shí)，結(jié)構(gòu)的延性實(shí)際上是由其抗震措施來決定的，現(xiàn)以一棟乙類建筑和丙類建筑為例：

表1

設(shè)防烈度

抗震措施烈度

實(shí)際延性

6

7（6）

低

7

8（7）

中等

8

9（8）

稍高

9

比9度高（9）

高

說明：在抗震措施烈度中，括號外為乙類建筑，括號內(nèi)的為丙類建筑。

由表1可以看出，如果按規(guī)范設(shè)計(jì)，就可能會出現(xiàn)9度（設(shè)防烈度）下的丙類建筑的延性比7度（設(shè)防烈度）下的乙類建筑延性還要高的情況出現(xiàn)，而根據(jù)上面所述的R-μ-T理論關(guān)系的研究可以知道，當(dāng)R取值不變時(shí)，對結(jié)構(gòu)的延性要求也應(yīng)該是不變的，與處在什么烈度區(qū)沒有關(guān)系，如果R-μ-T理論關(guān)系的研究結(jié)果是正確的，那么我國規(guī)范對甲、乙、丙三類建筑的要求就存在概念性矛盾。

我國取R＝3.33，與國外規(guī)范相比較，我們對乙類和丙類建筑的是比較合理，而對于甲類建筑則過于偏松，對丁類建筑過于嚴(yán)格了。

目前，國際上逐步形成了一套“多層次，多水準(zhǔn)性態(tài)控制目標(biāo)”的抗震理念。這一理念主要含義為：工程師應(yīng)該選擇合適的形態(tài)水準(zhǔn)和地震荷載進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。建筑物的性態(tài)是由結(jié)構(gòu)的性態(tài)，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和體系的性態(tài)以及建筑物內(nèi)容物性態(tài)的組合。目前性態(tài)水準(zhǔn)一般分為：損傷出現(xiàn)（damageonset）、正常運(yùn)作（operational）、能繼續(xù)居?。╟ountinuedoccupancy）、可修復(fù)的（repairable）、生命安全（lifesafe）、倒塌（collapse）。性態(tài)目標(biāo)指建筑物在一定程度的地震作用下對所期望的性態(tài)水準(zhǔn)的表述。對建筑抗震設(shè)計(jì)應(yīng)采用多重性態(tài)目標(biāo)，比如美國的“面向2000基于性態(tài)工程的框架方案”曾對一般結(jié)構(gòu)、必要結(jié)構(gòu)、對安全起控制作用的結(jié)構(gòu)分別建議了相應(yīng)的性態(tài)目標(biāo)―基本目標(biāo)（常遇地震下完全正常運(yùn)作，少遇地震下正常運(yùn)作，罕遇地震下保證生命安全，極罕遇地震下接近倒塌，相當(dāng)與中國的丙類建筑）、必要目標(biāo)（少于地震下完全正常運(yùn)作，罕遇地震下正常運(yùn)作，極罕遇地震下保證生命安全，相當(dāng)與中國的乙類建筑）、對安全其控制作用的目標(biāo)（罕遇地震下完全正常運(yùn)作，極罕遇地震下正常運(yùn)作，相當(dāng)與中國的甲類建筑），目前中國正在進(jìn)行用地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃分圖代替基本烈度區(qū)畫圖的工作。對重要性不同的建筑，如協(xié)助進(jìn)行災(zāi)害恢復(fù)行動(dòng)的醫(yī)院等建筑，應(yīng)該按較高的性態(tài)目標(biāo)設(shè)計(jì)。此外，也可以針對業(yè)主對建筑提出的不同抗震要求

2．鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的核心抗震措施

我國抗震設(shè)計(jì)對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)提出的基本上是“高延性要求”，也就是要求結(jié)構(gòu)在較大的屈服后塑性變形狀態(tài)下仍保持其豎向荷載和抗水平力的能力，對于有較高延性要求的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)必須使用能力設(shè)計(jì)法進(jìn)行有關(guān)設(shè)計(jì)?！澳芰υO(shè)計(jì)法”的要求是在設(shè)計(jì)地震力取值偏低的情況下，結(jié)構(gòu)具有足夠的延性能力，具體做法是通過合理設(shè)計(jì)使柱端抗彎能力大于梁端從而使結(jié)構(gòu)在地震作用下形成“梁鉸機(jī)構(gòu)”，即塑性變形或塑性鉸出現(xiàn)在比較容易保證具有較大延性能力的梁端；通過相應(yīng)提高構(gòu)件端部和節(jié)點(diǎn)的抗剪能力以避免構(gòu)件發(fā)生非延性的剪切破壞。其核心是：

（1）“強(qiáng)柱弱梁”措施：主要是通過人為增大相對于梁的抗彎能力，使塑性鉸更多的出現(xiàn)在柱端而不是梁端，讓結(jié)構(gòu)在地震引起的動(dòng)力反應(yīng)中形成“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”，通過框架梁的塑性變形來耗散地震能量。

“強(qiáng)柱弱梁”措施是“能力設(shè)計(jì)法”的最主要的內(nèi)容。

根據(jù)對構(gòu)件在強(qiáng)震下非線線動(dòng)力分析可知，強(qiáng)震下，由于構(gòu)件產(chǎn)生塑性變形，因此可以耗散部分地震能量，同時(shí)根據(jù)桿系結(jié)構(gòu)塑性力學(xué)的分析知道，在保證結(jié)構(gòu)不形成機(jī)構(gòu)的要求下，“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”相對與“柱鉸機(jī)構(gòu)”而言，能夠形成更多的塑性鉸，從而能耗散更多的地震能量，因此我們需要加強(qiáng)柱的抗彎能力，引導(dǎo)結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下形成更優(yōu)、更合理的“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”。

這一套抗震措施理念已被世界各國所接受，但是對于耗能機(jī)構(gòu)卻出現(xiàn)了以新西蘭和美國為代表的兩種不完全相同的思路。這兩種思路都承認(rèn)應(yīng)該優(yōu)先引導(dǎo)梁端出塑性鉸，但是雙方對柱端塑性鉸出現(xiàn)的位置和數(shù)量有分歧。

新西蘭追求理想的梁鉸機(jī)構(gòu)，規(guī)范中底層柱的彎距增大系數(shù)比其它柱的彎距增大系數(shù)要小一些，這么做的目的是希望在強(qiáng)震下，梁端塑性鉸形成較為普遍，底層柱塑性鉸的出現(xiàn)比梁端塑性鉸遲，而其余所有的柱截面在大震下不出現(xiàn)塑性鉸的“梁鉸機(jī)構(gòu)”。但是新西蘭人也不認(rèn)為他們的理想梁鉸方案是唯一可用的方法，因此他們在規(guī)范中規(guī)定可以選用兩種方法，一種是上述的理想梁鉸機(jī)構(gòu)法，另一種就是類似與美國的方法。

美國規(guī)范的做法則希望在強(qiáng)震下塑性鉸出現(xiàn)較早，柱端塑性鉸形成較遲，梁端塑性鉸形成得較普遍，柱端塑性鉸可能要形成得要少一些的“梁－柱塑性鉸機(jī)構(gòu)”（柱端塑性鉸可以在任何位置形成，這一點(diǎn)是與新西蘭規(guī)范的做法是不同的）。中國規(guī)范和歐洲EC8規(guī)范也是采用與美國類似的方法。

（2）“強(qiáng)剪弱彎”措施：用剪力增大系數(shù)增大梁端，柱端，剪力墻端，剪力墻洞口連梁端以及梁柱節(jié)點(diǎn)中的組合剪力值，并用增大后的剪力設(shè)計(jì)值進(jìn)行受剪截面控制條件驗(yàn)算和受剪承載力設(shè)計(jì)，以避免在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脆性的剪切破壞。

我們在上學(xué)期學(xué)過，鋼筋混凝土的抗剪能力由混凝土自身的抗剪能力、裂縫界面的骨料咬合力、縱筋銷栓力和箍筋的拉力4部分構(gòu)成，而通過對框架梁在強(qiáng)震下的抗剪分析可知，混凝土的梁端抗剪能力在形成塑性鉸后會比非抗震時(shí)有所下降，主要原因有幾下幾個(gè)：

1由結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)的分析可知，梁端總是正剪力大于負(fù)剪力，如果發(fā)生剪切破壞時(shí)，剪壓區(qū)一般都在梁的下部，而此時(shí)混凝土保護(hù)層已經(jīng)剝落，且梁下端又沒有現(xiàn)澆板，所以混凝土剪壓區(qū)的抗剪能力會比非抗震時(shí)偏低

2由于在強(qiáng)震下剪切破壞要發(fā)生在塑性鉸充分轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，而非抗震時(shí)的剪切破壞往往發(fā)生在縱筋屈服之前，因此在抗震條件下混凝土的交叉裂縫寬度會比非抗震情況偏大，從而使斜裂縫界面中的骨料咬合效應(yīng)慢慢退化，加之斜裂縫反復(fù)開閉，混凝土體破壞更嚴(yán)重，這使得混凝土的抗剪能力進(jìn)一步被削弱。

3混凝土保護(hù)層的剝落和裂縫的加寬又會使縱筋的抗剪銷栓作用有所退化。

我們一般在計(jì)算鋼筋混凝土的抗剪能力時(shí)，只計(jì)算了混凝土自身的抗剪能力和箍筋的抗剪能力（V＝Vc+Vsv），而把斜裂縫界面中的骨料咬合能力及縱筋的銷栓作用作為它多余的強(qiáng)度儲備。在抗震下梁端的塑性鉸的形成，使得骨料咬合力及縱筋的銷栓作用有所下降，鋼筋混凝土的抗剪強(qiáng)度儲備也會下降，同時(shí)由于混凝土的抗剪能力(Vc)的下降，V也會比非抗震時(shí)小，如果咬使V不變，那么就只有使Vsv變大，即增加箍筋用量，所以我們可以得出這樣的結(jié)論，在抗震情況下箍筋用量比非抗震時(shí)要大一些，這不是因?yàn)榈卣鹗沽旱募袅ψ兇罅硕黾庸拷钣昧?，而是由于混凝土?xiàng)的抗剪能力下降，相應(yīng)的必須加大箍筋用量。其他構(gòu)件的原理也相似。

（3）抗震構(gòu)造措施：通過相應(yīng)構(gòu)造措施保證可能出現(xiàn)塑性鉸的部位具有所需足夠的延性，具體來說就是塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力和塑性耗能能力。

對于梁柱等構(gòu)件，延性的影響因素最終可歸納為最根本的兩點(diǎn)：混凝土極限壓應(yīng)變，破壞時(shí)的受壓區(qū)高度。影響延性的其他因素實(shí)質(zhì)都是這兩個(gè)根本因素的延伸。

對于梁而言，無論是對不允許柱出現(xiàn)塑性鉸（底層柱除外）的新西蘭方案，還是允許柱出現(xiàn)塑性鉸但控制其出現(xiàn)時(shí)間和程度的方案，梁端始終都是引導(dǎo)出現(xiàn)塑性鉸的主要部位，所以都希望梁端的塑性變形有良好的延性（即不喪失基本抗彎能力前提下的塑性變形轉(zhuǎn)動(dòng)能力）和良好的塑性耗能能力。因此除計(jì)算上滿足一定的要求外，還要通過的一系列嚴(yán)格的構(gòu)造措施來滿足梁的這種延性，如：

1控制受拉鋼筋的配筋率。配筋率包括最大配筋率和最小配筋率，前者是為了使受拉鋼筋屈服時(shí)的混凝土受壓區(qū)壓應(yīng)變與梁最終破壞時(shí)的極限壓應(yīng)變還有一定的差距（梁的最終破壞一般都以受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變，混凝土被壓碎為標(biāo)志的）；后者是保證梁不會在混凝土受拉區(qū)剛開裂時(shí)鋼筋就屈服甚至被拉斷。

2保證梁有一定的受壓鋼筋。受壓鋼筋可以分擔(dān)部分剪力，減小受壓區(qū)高度，另外在大震下，梁端可能出現(xiàn)正彎距，下部鋼筋有可能受拉，。

3保證箍筋用量，用法。箍筋的作用有三個(gè)，一是抗剪，這在前文已經(jīng)說過，這里不再充分；二是規(guī)定箍筋的最小直徑，保證縱筋在受壓下不會過早的局部失穩(wěn)；三是通過箍筋約束受壓混凝土，提高其極限壓應(yīng)變和抗壓強(qiáng)度。

4對截面尺寸有一定的要求。規(guī)范規(guī)定框架梁截面尺寸宜符合下列要求：1>截面寬度不宜小于200mm；2>截面高度與寬度的比值不宜大于4；3>凈跨與截面高度的比值不宜大于4。在施工中，如梁寬度太小，而梁上部鋼筋一般都比較多，會使混凝土的澆注比較困難，容易造成混凝土缺陷；在震害和試驗(yàn)中多次發(fā)生過腹板較薄的梁側(cè)向失穩(wěn)的事例，因此提出要求了2；一般我們把跨高比小于5的梁稱為深梁，深梁的抗彎和抗剪機(jī)理與一般的梁（跨高比大于5的梁）有所不同，所以我們在設(shè)計(jì)中最好能避免設(shè)計(jì)成深梁，如果實(shí)在不能避免，就要去看專門的設(shè)計(jì)方法和規(guī)造措施。

柱的構(gòu)造措施也和梁差不多，但是柱除了受彎距和剪力以外，還要承受軸力（梁的軸力一般都很小，在設(shè)計(jì)中都不予以考慮），尤其是高層建筑，軸力就更大了，所以柱還有對軸壓比的限制，其中對不同烈度下有著不同延性要求的結(jié)構(gòu)有著不同的軸壓比限值；另外，柱端箍筋用量的控制條件不是簡單的用體積配箍率，而是用配箍特征值，它同時(shí)考慮了箍筋強(qiáng)度等級和混凝土強(qiáng)度等級對配箍量的影響。

高強(qiáng)度混凝土（C60以上）的極限壓應(yīng)變都比一般混凝土（C60及其以下）要小一些，而且強(qiáng)度越高，小的越多；另外，強(qiáng)度越高，混凝土破壞時(shí)脆性特征越明顯，這些對于抗震來說是不利的。

3．常用的抗震分析方法

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的首要任務(wù)就是是對結(jié)構(gòu)最大地震反應(yīng)的分析，以下是一些常用的抗震分析方法：

1．底部剪力法

底部剪力法實(shí)際上時(shí)振型分解反應(yīng)譜法的一種簡化方法。它適用于高度不超過40m，結(jié)構(gòu)以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)，此時(shí)假設(shè)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)將以第一振型為主且結(jié)構(gòu)的第一振型為線性倒三角形，通過這兩個(gè)假設(shè)，我們可近似的算出每個(gè)平面框架各層的地震水平力之和，即“底部剪力”，此方法簡單，可以采用手算的方式進(jìn)行，但精確度不高。

2．振型分解反應(yīng)譜法

振型分解反應(yīng)譜法的理論基礎(chǔ)是地震反應(yīng)分析的振型分解法及地震反應(yīng)譜概念，它的思路是根據(jù)振型疊加原理，將多自由度體系化為一系列單自由度體系的疊加，將各種振型對應(yīng)的地震作用、作用效應(yīng)以一定方式疊加起來得到結(jié)構(gòu)總的地震作用、作用效應(yīng)。此法計(jì)算精度高，但計(jì)算量大，必須通過計(jì)算機(jī)來計(jì)算。

3．彈性時(shí)程分析

彈性時(shí)程分析法，也稱為彈性動(dòng)力反應(yīng)分析。所謂時(shí)程分析法就是將建筑物作為彈性或彈塑性振動(dòng)系統(tǒng)，直接輸入地面地震加速度記錄，對運(yùn)動(dòng)方程直接積分，從而獲得計(jì)算系統(tǒng)各質(zhì)點(diǎn)的位移，速度，加速度和結(jié)構(gòu)構(gòu)件地震剪力的時(shí)程變化曲線。而彈性時(shí)程分析法就是把建筑物看成是彈性振動(dòng)系統(tǒng)。

4．非線（彈）性時(shí)程分析

非彈性時(shí)程分析法，也稱為非線性動(dòng)力反應(yīng)分析。就是將建筑物作為彈塑性振動(dòng)系統(tǒng)來輸入地面地震加速度記錄。上面所提到的基于地震反應(yīng)譜進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，可以求出多遇地震作用下結(jié)構(gòu)的彈性內(nèi)力和變形，同樣可以求得罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的彈塑性變形。但是它不能確切了解建筑物在地震過程中結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移隨時(shí)間的反應(yīng)；同時(shí)也難以確定建筑結(jié)構(gòu)在地震時(shí)可能存在的薄弱環(huán)節(jié)和可能發(fā)生的震害；由于計(jì)算簡化，抗震承載力和變形的安全度也可能是有疑問的。而時(shí)程分析法就可以準(zhǔn)確而完整的反映結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震作用下反應(yīng)的全過程狀況。所以，它是改善結(jié)構(gòu)抗震能力和提高抗震設(shè)計(jì)水平的一項(xiàng)重要措施。

抗震設(shè)計(jì)論文范文第2篇

摘要；文章闡述了抗震設(shè)計(jì)方法的轉(zhuǎn)變，并介紹了兩種不同設(shè)計(jì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，對能量分析方法在抗震結(jié)構(gòu)計(jì)算中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：推覆分析方法；結(jié)構(gòu)能量反應(yīng)分析；地震動(dòng)三要素；耗散能量

目前世界各國的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范大多數(shù)都以保障生命安全為基本目標(biāo)，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防水準(zhǔn)，據(jù)此制定了各種設(shè)計(jì)規(guī)范和條例。依此設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)的各種建筑物在地震中雖然基本保證了生命安全，卻不能在大地震，甚至在中等大小的地震中有效的控制地震損失。特別是隨著現(xiàn)代工業(yè)社會的發(fā)展，城市的數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市變成了人口高度密集、財(cái)富高度集中的地區(qū)，一般的地震和1995年的日本阪神地震，造成了巨．大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。嚴(yán)重的震害引起工程界對現(xiàn)有抗震設(shè)計(jì)思想和方法上存在的不足進(jìn)行深刻的反思，進(jìn)一步探討更完善的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思想和方法已成為迫切的需要。上個(gè)世紀(jì)九十年代，美國地震工程和結(jié)構(gòu)工程專家經(jīng)過深刻總結(jié)后，主張改進(jìn)當(dāng)前基于承載力的設(shè)計(jì)方法。加州大學(xué)伯克利分校的J.P.Moehlelll提出了基于位移的抗震設(shè)計(jì)理論；日本建設(shè)省建筑研究院根據(jù)建筑物的性能要求，提出了一個(gè)有關(guān)抗震和結(jié)構(gòu)要求的框架，內(nèi)容包括建議方案，性能目標(biāo)，檢驗(yàn)性能水準(zhǔn)等：我國學(xué)者已認(rèn)識到這一思潮的影響，并在各自研究領(lǐng)域加以引用和研究，如王亞勇、錢鎵茹、方鄂華、呂西林分別發(fā)表了有關(guān)剪力墻、框架構(gòu)件的變形容許值的研究成果，程耿東采用可靠度的表達(dá)形式，將結(jié)構(gòu)構(gòu)件層次的可靠度應(yīng)用水平過渡到考慮不同功能要求的結(jié)構(gòu)體系，王光遠(yuǎn)把這一理論引入到結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，提出基于功能的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)概念。

我國現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，主要是以承載力為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，即用線彈性方法計(jì)算結(jié)構(gòu)在小震作用下的內(nèi)力、位移；用組合的內(nèi)力驗(yàn)算構(gòu)件截面，使結(jié)構(gòu)具有一定的承載力；位移限值主要是使用階段的要求，也是為了保護(hù)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件；結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力是通過構(gòu)造措施獲得的。結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析方法基本上可以分為彈性方法和彈塑性方法。當(dāng)前在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和研究中廣泛地采用底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法等。這些方法沒有考慮結(jié)構(gòu)屈服之后的內(nèi)力重分布。實(shí)際上結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下往往處于非線性工作狀態(tài)，彈性分析理論和設(shè)計(jì)方法不能精確地反映強(qiáng)震作用下結(jié)構(gòu)的工作特性，讓結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下處在彈性工作狀態(tài)下工作將造成材料的巨大浪費(fèi)，是不經(jīng)濟(jì)的。隨著人們認(rèn)識的提高，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析設(shè)計(jì)方法經(jīng)過了兩個(gè)文獻(xiàn)的轉(zhuǎn)變：(1)靜力分析方法到動(dòng)力分析方法的轉(zhuǎn)變：(2)從線性分析方法到非線性分析方法的轉(zhuǎn)變。其中動(dòng)力分析方法就經(jīng)過了從振型分解反應(yīng)譜法到時(shí)程分析法、從線性分析到非線性分析、從確定性分析到非確定性分析的三個(gè)大的轉(zhuǎn)變。作為一種簡化實(shí)用近似方法，目前的推覆分析方法(Push—overAnalysis)受到眾多學(xué)者的重視。它屬于彈塑性靜力分析，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)在側(cè)向力單調(diào)加載下的彈塑性分析。具體做法是在結(jié)構(gòu)分析模型上施加按某種方式(研究中常用的有倒三角形、拋物線和均勻分布等側(cè)向力分布方式)模擬地震水平慣性力作用的側(cè)向力并逐步單調(diào)加大，使結(jié)構(gòu)從彈性階段開始，經(jīng)歷開裂、屈服直至達(dá)到預(yù)定的破壞狀態(tài)甚至倒塌。這樣可了解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形特性和能量耗散及其相互關(guān)系，塑性鉸出現(xiàn)的順序和位置，薄弱環(huán)節(jié)及可能的破壞機(jī)制。這種方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)靜力線性分析方法如底部剪力法、振型分解法等的不足并克服了動(dòng)力時(shí)程分析方法過程中，計(jì)算工作量大的問題，僅用于近似評估結(jié)構(gòu)抵御地震的能力。但是，傳統(tǒng)的推覆分析方法基本上只適用于第一振型影響為主的多層規(guī)則結(jié)構(gòu)，對于高層建筑或不規(guī)則的建筑，高階振型的影響不容忽視，并且對于非對稱結(jié)構(gòu)，還必須考慮正、反側(cè)反推覆的不同所帶來的影響。此外推覆分析方法無法得知結(jié)構(gòu)在特定強(qiáng)度地震作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)和破壞情況，這限制了它在抗震性能設(shè)計(jì)中的使用地震動(dòng)能量是刻畫地震強(qiáng)弱的綜合指標(biāo)，它綜合體現(xiàn)了地面最大加速度和地震持時(shí)兩個(gè)反映地面運(yùn)動(dòng)特性的重要因素。結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的能量分析方法是一種能較好地反映結(jié)構(gòu)在地震地面運(yùn)動(dòng)作用下的非線性性質(zhì)及地震動(dòng)三要素(幅值、頻譜特性和持時(shí))對結(jié)構(gòu)抗震性能影響的方法。地震時(shí)，結(jié)構(gòu)處于能量場中，地面與結(jié)構(gòu)之間有連續(xù)的能量輸入、轉(zhuǎn)化與耗散。研究這種能量的輸入與耗散，以估計(jì)結(jié)構(gòu)的抗震能力，是結(jié)構(gòu)抗震能量分析方法所關(guān)心的問題。結(jié)構(gòu)在地震(反復(fù)交變荷載)作用下，每經(jīng)過一個(gè)循環(huán)，加載時(shí)先是結(jié)構(gòu)吸收或存儲能量，卸載時(shí)釋放能量，但兩者不相等。兩者之差為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在一個(gè)循環(huán)中的“耗散能量”(耗能)，亦即一個(gè)滯回環(huán)內(nèi)所含的面積。能量等于力與變形的乘積。一個(gè)結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)所耗散的地震能量多，不僅因?yàn)樗袚?dān)了較大的地震作用，還因?yàn)樗a(chǎn)生了較大的變形。從這個(gè)意義上來看，耗能構(gòu)件是用它自身某種程度破壞所作的犧牲，來維持整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全。所以，每次大的地震作用之后，人們看到那些沒有其它途徑耗散所吸收的地震作用的能量的結(jié)構(gòu)，只有通過結(jié)構(gòu)自身的破壞來釋放所有的多余能量。因此，結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)注意保證結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度和變形能力的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，如結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)就是在傳統(tǒng)的單一強(qiáng)度概念條件下進(jìn)行的彈性抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，充分考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的塑性變形能力，在設(shè)防烈度下允許結(jié)構(gòu)出現(xiàn)可能修復(fù)的損壞，當(dāng)?shù)卣鹱饔贸^設(shè)防烈度時(shí)，利用結(jié)構(gòu)的彈塑性變形來存儲和消耗巨大的地震能量，保證結(jié)構(gòu)裂而不倒。

能量法在近半個(gè)世紀(jì)的研究中發(fā)現(xiàn)較快，但由于地震本身的復(fù)雜性能量與結(jié)構(gòu)反應(yīng)之間的關(guān)系仍需我們進(jìn)行進(jìn)一步的探索。

抗震設(shè)計(jì)論文范文第3篇

由于地震的不可預(yù)知性，高層建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中很難準(zhǔn)確地預(yù)測建筑物所遭遇的地震特性和基本參數(shù)，只靠計(jì)算很難使高層建筑結(jié)構(gòu)具備良好的抗震性能，這就要求每個(gè)結(jié)構(gòu)工程師必須重視建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

1)建筑結(jié)構(gòu)的平面布置。建筑結(jié)構(gòu)的平面布置是影響結(jié)構(gòu)抗震的重要因素，合理的建筑平面布置對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。大量地震災(zāi)害表明，平面布置簡單、對稱規(guī)則、質(zhì)量和剛度分布比較均勻并且具有明確傳力途徑的建筑結(jié)構(gòu)在地震時(shí)不容易發(fā)生破壞。規(guī)則結(jié)構(gòu)能較為準(zhǔn)確地預(yù)估結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)和地震時(shí)的反應(yīng)，較容易采取有效的抗震措施及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施來加強(qiáng)其抗震性能。相反，平面布置復(fù)雜、不對稱且不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，其地震作用效應(yīng)很難估計(jì)的。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)中規(guī)范規(guī)定，宜采用規(guī)則結(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。

2)建筑結(jié)構(gòu)的體系選擇。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，就優(yōu)先采用具有多道防線的結(jié)構(gòu)體系。例如:框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)。這三種結(jié)構(gòu)可以作為地震區(qū)高層建筑的首選體系。當(dāng)建筑物高度不高且層數(shù)不多時(shí)，可采用框架結(jié)構(gòu)。但當(dāng)建筑物位于地震區(qū)，且高度均較高時(shí)，應(yīng)避免采用框架結(jié)構(gòu)、板柱剪力墻結(jié)構(gòu)。因?yàn)?，地震具有?qiáng)破性且持續(xù)時(shí)間很長，往復(fù)次數(shù)較多，能夠?qū)ㄖ镌斐衫鄯e破壞。單一的結(jié)構(gòu)體系在遭遇地震時(shí)，一旦發(fā)生破壞，很容易造成房屋倒塌，危及人們的生命及財(cái)產(chǎn)的安全。當(dāng)結(jié)構(gòu)體系具有多道防線時(shí)，當(dāng)遭遇地震時(shí)，第一道防線遭破壞后，后續(xù)的防線仍然能抵抗地震的沖擊力，可以最低限度的防止建筑物的倒塌，給人們以充分的時(shí)間進(jìn)行逃生，保證人民的生命安全。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的多道防線是進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)所必須設(shè)置的。

3)結(jié)構(gòu)薄弱層。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度分布不均勻、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)和樓層承載力突變時(shí)，容易產(chǎn)生薄弱層。薄弱層在地震中是最先遭受破壞的部位。因此，對有明顯薄弱層的結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施來提高其抗震能力。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際承載能力是判斷薄弱層部位的基礎(chǔ)，有意識、有目的地控制薄弱層部位，讓它有足夠的變形能力，而且不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移是提高結(jié)構(gòu)抗震性能的重要手段。

2高層建筑抗震設(shè)計(jì)常見問題

1)高層建筑結(jié)構(gòu)的地基問題。高層建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)有完善的巖土工程勘察報(bào)告，為結(jié)構(gòu)工程提供基本的設(shè)計(jì)依據(jù)。建筑結(jié)構(gòu)場地應(yīng)選擇在有較穩(wěn)定的基巖、開闊、平坦、土層堅(jiān)硬或較密實(shí)的有利地段，不應(yīng)建造在容易發(fā)生滑坡、地陷、崩塌和泥石流等不利地段及抗震的危險(xiǎn)地段，有利地段的建造對建筑物的抗震是十分有利的。有時(shí)由于建設(shè)單位工期要求，在確定方案后設(shè)計(jì)人員就直接進(jìn)入了施工圖設(shè)計(jì)階段，從而忽略了巖土工程勘察資料和場地的選擇，從而給后續(xù)工作帶來不必要的麻煩。

2)高層建筑結(jié)構(gòu)平面布置問題。高層建筑為了追求外立面效果的美觀而設(shè)計(jì)成平面不規(guī)則、不對稱且有較大凹進(jìn)或較大開洞的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)對抗震十分不利。因此，在建筑方案正式確定前，結(jié)構(gòu)工程師就應(yīng)對建筑平面布置、體型方面的內(nèi)容提出自己的見解，及時(shí)和建筑師進(jìn)行溝通，盡量選用平面、豎向規(guī)則對稱、質(zhì)量和剛度、承載力均勻的平面布置，這對抗震十分有利。

3)高層建筑結(jié)構(gòu)的高度問題。如今的高層建筑結(jié)構(gòu)的高度越來越高，甚至出現(xiàn)了很多超高層的高層建筑，這就對結(jié)構(gòu)工程師的專業(yè)知識提出了更高的要求。不同的高度對應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)體系，規(guī)范上有明確規(guī)定。一旦結(jié)構(gòu)超過了規(guī)范規(guī)定的限制高度，就應(yīng)通過專門的審查、論證進(jìn)行更嚴(yán)格的計(jì)算分析和研究。

4)高層建筑抗震設(shè)防等級的選取問題?？拐鸬燃壥墙Y(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，抗震等級選取不當(dāng)將給建筑物的安全帶來許多隱患，對工程造價(jià)也會帶來不必要的浪費(fèi)?？拐鸬燃壐鶕?jù)房屋的場地類別、抗震設(shè)防烈度、建筑高度、結(jié)構(gòu)類型等因素綜合評定。每個(gè)結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)熟練掌握結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)和規(guī)范知識，做到該提高的應(yīng)當(dāng)提高其抗震等級，該降低則應(yīng)適當(dāng)降低。

5)計(jì)算軟件的合理應(yīng)用。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該應(yīng)用正規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，軟件中的各個(gè)參數(shù)指標(biāo)能夠正確反映建筑物的特征。結(jié)構(gòu)工程師能正確分析結(jié)構(gòu)軟件所計(jì)算的結(jié)果，并做出正確的判斷。但有時(shí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)會給結(jié)構(gòu)工程師帶來一種錯(cuò)覺，有的結(jié)構(gòu)工程師往往過分依賴計(jì)算結(jié)果，而減少了結(jié)構(gòu)的概念學(xué)習(xí)。一旦選擇了錯(cuò)誤的計(jì)算參數(shù)，就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題，對結(jié)構(gòu)的安全和經(jīng)濟(jì)方面造成影響。因此，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)加強(qiáng)自身的業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)和抗震概念設(shè)計(jì)的理解，做到熟練掌握相關(guān)的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，并且根據(jù)自身的專業(yè)知識配合計(jì)算結(jié)果選擇最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

3結(jié)語

抗震設(shè)計(jì)論文范文第4篇

[關(guān)鍵詞] 村鎮(zhèn)住宅抗震設(shè)計(jì)問題

前言

隨著科學(xué)和工程技術(shù)的發(fā)展，新材料和新技術(shù)的運(yùn)用大大提高了房屋建筑抵御災(zāi)害的能力。在我國，依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)建造的城市建筑基本上能夠滿足規(guī)范中抗震設(shè)防目標(biāo)的要求，簡單地說即“小震不壞、中震可修、大震不倒”，可以有效地減輕建筑的地震破壞，避免傷亡、減少損失。但對于大部分村鎮(zhèn)地區(qū)來說，房屋通常是由本地的建筑工匠，根據(jù)房主的經(jīng)濟(jì)情況，按照本地的傳統(tǒng)習(xí)慣建造的，一般不經(jīng)過建筑設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)。這類房屋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，易于就地取材。但大部分房屋都不具備足夠的抗震防災(zāi)能力。受經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r局限，要完全按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對村鎮(zhèn)房屋提出要求顯然是不切實(shí)際的。因此，我們在研究提高村鎮(zhèn)建筑抗震防災(zāi)能力時(shí)，主要不是要求農(nóng)民放棄某種傳統(tǒng)的建筑型式選擇另一種結(jié)構(gòu)類型，而是應(yīng)按照“當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，墻體與屋架不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞’’為抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)，針對現(xiàn)有房屋的結(jié)構(gòu)類型在災(zāi)害中表現(xiàn)出的整體性不足、構(gòu)造不合理、習(xí)慣做法存在的缺陷等方面予以改進(jìn)，或在構(gòu)造措施方面予以加強(qiáng)等。

一、村鎮(zhèn)房屋的震害及破壞規(guī)律

震害調(diào)查表明，磚結(jié)構(gòu)房屋破壞常常是因?yàn)槭芗艉瓦B接不好而引起的，一般在低烈度區(qū)破壞較輕或局部破壞，隨著烈度的增加破壞加重甚至全部倒塌，磚砌體的構(gòu)造及施工質(zhì)量的好壞是影響震害的重要因素之一，因此必須予以重視，下面為幾種典型震害及其破壞規(guī)律。

（1）承重墻的破壞

水平地震作用按照墻體所處的位置分為橫向水平地震作用和縱向水平地震作用，前者方向垂直于縱墻，后者平行于縱墻。

當(dāng)水平地震平行于墻體時(shí)，水平地震作用主要通過樓蓋傳至墻體，再傳至基礎(chǔ)和地基，這時(shí)墻體主要承受剪力，當(dāng)墻內(nèi)產(chǎn)生主拉應(yīng)力超過墻體所能承受的應(yīng)力的時(shí)候，發(fā)生剪切破壞，即沿墻體水平方向450角方向產(chǎn)生斜裂縫，因地震作用是往復(fù)的，所以裂縫是交叉的。

因?yàn)榈卣鹱饔盟a(chǎn)生的剪力是越往下部越大，所以斜裂縫或交叉裂縫多數(shù)發(fā)生在下層墻體。頂層若采用強(qiáng)度較低的砂漿砌筑或者砌筑質(zhì)量不高時(shí)，斜裂縫有時(shí)也很明顯。斜裂縫或交叉裂縫是地震時(shí)墻體破壞最常見的一種形式，一般在7―8度地震區(qū)的內(nèi)外墻或窗間墻、窗肚墻上均有發(fā)生，當(dāng)水平地震垂直于縱墻時(shí)，而橫墻的間距又很大，樓蓋或屋蓋沒有足夠的剛度把全部地震力傳給橫墻時(shí)，縱墻承受部分垂直于墻體的水平地震作用，墻體承受平面外彎曲，大開間的墻體就是這種情況。因墻體在平面外的剛度很小，砌體抗彎強(qiáng)度低，首先在薄弱部位產(chǎn)生水平裂縫，如在窗口下沿窗間墻產(chǎn)生貫穿的水平裂縫，水平裂縫主要發(fā)生在灰縫處。

（2）內(nèi)外墻連接不牢的破壞

由于砌體強(qiáng)度低，或者由于施工質(zhì)量差如墻體砌筑時(shí)不同時(shí)咬槎砌筑，施工時(shí)留有馬牙槎，內(nèi)外墻連接不牢，外墻在水平作用下容易拉脫，一般在7度區(qū)開始有破壞，在8度區(qū)普遍開裂，有時(shí)縱橫墻拉裂10余厘米，裂縫一般上寬下窄，破壞情況與有無內(nèi)外圈梁及砌筑質(zhì)量密切相關(guān)。

（3）轉(zhuǎn)角墻的破壞

墻體的轉(zhuǎn)角處剛度較大，承受的地震力也較大，又因位于房屋的端部，還承受的地震的扭轉(zhuǎn)作用，這樣，該處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，容易破壞，一般在7度區(qū)就有破壞現(xiàn)象，在8度區(qū)有明顯破壞。

（4）外墻外閃與倒塌

不論是實(shí)心墻還是空斗墻的外縱墻和山墻在地震作用下，外閃甚至倒塌是磚墻承重房屋的較為普遍的震害形式之一，這除了與墻體的連接不牢有關(guān)外，還與組成建筑物的各種構(gòu)件，如墻體、樓蓋、屋蓋等的質(zhì)量、剛度、互相間的錨固有關(guān)系，由于地震作用為上大下小，所以墻體上部裂縫較寬，外閃較多，如檁條擱在山墻上又不采取錨固措施則在縱向水平地震作用下山墻就會外閃。

（5）門窗洞口及過梁的破壞

門窗洞口的破壞比較普遍，在六度以上地區(qū)就會出現(xiàn)倒八字形裂縫或磚過梁中間的垂直裂縫，磚砌平過梁或磚砌拱形過梁，在地震時(shí)裂縫出現(xiàn)較早，嚴(yán)重時(shí)過梁脫落。鋼筋磚過梁，在7、8度抗震區(qū)損壞較少，但當(dāng)跨度超過1．5米時(shí)亦有破壞，在9度地震區(qū)損壞較普遍。在地震調(diào)查中未發(fā)現(xiàn)鋼筋混凝土過梁本身有損壞，一般在過梁支撐處墻體有遂平裂縫或過梁上部墻體有倒八字形裂縫，個(gè)別由于支座長度不夠而破壞，因此地震區(qū)過梁支撐長度應(yīng)該在24厘米以上。

各種過梁，凡位于建筑的盡端處其破壞比在中部重，而且一般上層比下層重，因此，盡端和上層過梁，只要建筑設(shè)計(jì)上允許，門窗上口到樓板的標(biāo)高相差30―50cm以內(nèi)，可與圈梁合并設(shè)置，這對減小過梁的破壞有利。

門窗上口砌體破壞的主要原因是該直角部位在地震作用下容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，加之上部砌體開裂，破壞了砌體的起拱作用，因而加重了過梁的負(fù)擔(dān)，其破壞形式一般呈倒八字形斜裂縫。

二、我國村鎮(zhèn)住宅抗震設(shè)計(jì)中存在的問題

隨著我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，村鎮(zhèn)住宅建設(shè)繼上世紀(jì)80年代中期之后，掀起了又一輪新。但透過目前村鎮(zhèn)住宅建設(shè)火爆的場面，不難看出不少地方的村鎮(zhèn)住宅建設(shè)工程還存在著質(zhì)量隱患多、住房使用壽命短等問題，質(zhì)量事故時(shí)有發(fā)生。其中抗震設(shè)計(jì)尤其容易受到忽視，抗震設(shè)計(jì)不合理的現(xiàn)象十分嚴(yán)重，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）基礎(chǔ)不規(guī)范

很多地方在住宅建設(shè)中，受技術(shù)、資金的制約，對住宅地基的地質(zhì)構(gòu)造、水文資料、承載力等缺乏了解，有的雖然在村鎮(zhèn)體系規(guī)劃中有說明，但可供選址建房的位置卻未標(biāo)明，導(dǎo)致了建筑物選址的盲目性和基礎(chǔ)確定的不科學(xué)性，如基礎(chǔ)的形式、斷面、埋置深度的確定，在沒有第一手資料的情況下，只能憑經(jīng)驗(yàn)辦事，不是造成資金和材料的浪費(fèi)，就是基礎(chǔ)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性不夠，遇到較大風(fēng)災(zāi)、水災(zāi)、震災(zāi)往往一擊即潰；有些基礎(chǔ)砌筑不合理，如有的磚基礎(chǔ)底面用立磚擺砌；有的在用石頭打基礎(chǔ)時(shí)，只是把石頭簡單地相累疊，用沙土填縫，中間不用混凝土粘結(jié)，這些錯(cuò)誤的施工方式嚴(yán)重影響了地基的整體強(qiáng)度，為后續(xù)的建設(shè)埋下隱患。

（2）結(jié)構(gòu)體型不規(guī)則

農(nóng)民在自建住宅時(shí)基本上沒有請正規(guī)的設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)，仍按傳統(tǒng)的方式建房，只考慮實(shí)用、美觀、氣派，住房建多大，建多高，搞什么樣的造型，一般都是別人怎么搞我也怎么搞，沒有考慮自己住宅的使用功能和所處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)；而不考慮結(jié)構(gòu)體系的抗震問題，抗震性能差。

（3）墻體存在較多質(zhì)量問題

(1)在磚墻砌筑中，出現(xiàn)留槎、接槎錯(cuò)誤較多。按常規(guī)的砌筑方法，磚墻的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)外墻的交接處均應(yīng)同時(shí)砌筑，否則應(yīng)按規(guī)定留斜槎，可是在不少住宅建設(shè)過程中，既不同時(shí)砌筑，也不留斜槎，而是先砌外墻，后砌內(nèi)墻、轉(zhuǎn)角處留直槎?？招膲Φ钠鲋环弦?guī)范要求，石砌墻也沒有按要求坐漿砌筑，有的砌成夾心墻，影響整體性能。另外，房屋四角以及較大洞口兩側(cè)墻體沒有設(shè)構(gòu)造柱和拉結(jié)筋。

(2)墻體開的窗戶的尺寸太大，窗間墻的寬度和窗邊到墻邊距離達(dá)不到規(guī)范要求，形成薄弱環(huán)節(jié)。

(3)部分墻體作為結(jié)構(gòu)大梁的支座，但是作為支座的墻體較短，墻體實(shí)際的軸壓力很大，對抗震非常不利。

(4)砂漿沒有配合比，經(jīng)常還干磚上墻，吸收砂漿的水份，導(dǎo)致砂漿的強(qiáng)度

更達(dá)不到，嚴(yán)重影響了墻體的整體強(qiáng)度。

（4）混凝土強(qiáng)度不夠

(1)大部分現(xiàn)澆混凝土無配合比，攪拌時(shí)材料隨意增減，造成所拌的混凝土的強(qiáng)度波動(dòng)性較大。

(2)澆注混凝土?xí)r不按規(guī)范、規(guī)程操作，振搗不密實(shí)，有的根本不振搗。

(3)有的模板強(qiáng)度和剛度不夠，造成構(gòu)件幾何尺寸不規(guī)則、錯(cuò)位，出現(xiàn)麻面、蜂窩、狗洞，甚至整個(gè)構(gòu)件報(bào)廢。有的現(xiàn)澆筑構(gòu)件，凝固期不到就提前拆模，影響了構(gòu)件的強(qiáng)度。

（5）圈梁、構(gòu)造柱樓蓋、結(jié)構(gòu)和布置不合理

村鎮(zhèn)建筑基本上都不設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，即使有截面尺寸配筋都沒有根據(jù)，隨意性很大，起不到實(shí)際應(yīng)該達(dá)到的效果。樓板大多采用預(yù)制板，無圈梁時(shí)預(yù)制板直接擱置在墻體上，深入墻體的偏小，導(dǎo)致房屋的整體性較差。

（6）選址不合理

農(nóng)村住宅建造時(shí)，無統(tǒng)一規(guī)劃，或有規(guī)劃時(shí)也沒有考慮抗震防災(zāi)的要求。不少農(nóng)村住宅隨意亂建，房子間距過小，道路彎曲而狹窄，使村鎮(zhèn)建設(shè)散而亂，不利于地震時(shí)避震疏散和進(jìn)行抗震救災(zāi)。

三、砌體房屋的地震作用計(jì)算及設(shè)計(jì)措施

在日常生活中，當(dāng)火車突然起動(dòng)時(shí)，人們會向火車運(yùn)動(dòng)相反的方向晃動(dòng)，這種作用在物體學(xué)上成為慣性作用。地震的作用也是這樣，地震時(shí)地面猛烈顛晃，地面上的建筑會受到由地震作用而引起的慣性力，這個(gè)力會使建筑物遭到破壞。由于地震時(shí)地面水平晃動(dòng)和上下顛簸，所以地震的作用有水平作用和豎向作用，村鎮(zhèn)建筑一般為磚石結(jié)構(gòu)，層數(shù)低，一般只考慮水平方向的地震作用，即在建筑平面的兩個(gè)主軸方向上分別進(jìn)行抗震驗(yàn)算。

3.1水平地震作用的計(jì)算

高度不超過40米的，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的、以剪切為主的結(jié)

構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法進(jìn)行簡化計(jì)算。村鎮(zhèn)建筑多為單層及低層的磚石結(jié)構(gòu)砌體房屋，可按底部剪力法進(jìn)行計(jì)算，在運(yùn)用底部剪力法計(jì)算時(shí)，每層樓只考慮一個(gè)自由度，結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖如圖3.1所示。

圖3.1結(jié)構(gòu)水平地震作用下計(jì)算簡圖圖3.2水平地震作用示意圖

結(jié)構(gòu)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：

式中，足FEK為結(jié)構(gòu)總水平地震力作用標(biāo)準(zhǔn)值，α1為相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)值，對多層砌體房屋取水平地震影響系數(shù)最大值，即α1=αmax，見表3-1，Geq為結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，對于單質(zhì)點(diǎn)應(yīng)取總重力荷載代表值，對于多質(zhì)點(diǎn)應(yīng)取總重力荷載代表值的85％，F(xiàn)i為質(zhì)點(diǎn)i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，Gi、Gj分別為集中于質(zhì)點(diǎn)i、j的重力荷載代表值，按規(guī)范規(guī)定。Hi、Hj分別為質(zhì)點(diǎn)i、j的計(jì)算高度。

采用底部剪力法計(jì)算突出屋面的頂層間、女兒墻、煙囪等的地震作用效應(yīng)時(shí)，宜乘以增大系數(shù)3，此增大部分作用不向下傳遞。

表3-1：截面抗震驗(yàn)算的水平地震影響系數(shù)最大值

3.2 砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)措施

與水平地震作用平行的墻體是承受地震作用的主要抗側(cè)力構(gòu)件，從以往的地震調(diào)查資料可以看出，承重橫墻的破壞主要是剪切破壞，并且一般是底層比上層嚴(yán)重?？v墻的破壞往往是因?yàn)闄M墻間距過大或者樓、屋蓋剛度較差而在平面外受彎受剪，在窗臺上下截面處出現(xiàn)水平裂縫。

分析地震時(shí)砌體結(jié)構(gòu)的種種破壞，我們可以從構(gòu)造上對這些容易破壞的地方采取一些加強(qiáng)措施，提高建筑物的抗震能力，下面是幾個(gè)比較重要的方面。

1．采用簡單規(guī)整的平面立面布局

結(jié)構(gòu)的總體布置是影響建筑抗震性能的關(guān)鍵問題。建筑抗震計(jì)算本來就是復(fù)雜而且不是非常成熟的科學(xué)，只有結(jié)構(gòu)布局簡單規(guī)整，才能盡量準(zhǔn)確地確定結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖，并計(jì)算和分配地震作用。盡量采用橫墻承重體系或者縱橫墻共同承重體系。而且縱橫墻在平面內(nèi)盡量連續(xù)對齊，錯(cuò)位墻體不宜過多。

2．合理確定圈梁和構(gòu)造柱的位置

設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能可以大大的改善。配筋墻體兩端設(shè)置構(gòu)造柱，由于水平鋼筋錨固于柱中，使鋼筋的效應(yīng)發(fā)揮的更為充分，則可比無構(gòu)造柱同樣配筋率的墻體的承載能力可提高13％左右。而且設(shè)置了構(gòu)造柱和圈梁的砌體結(jié)構(gòu)形成兩道防御：第一道是砌體培只出現(xiàn)寬度不大的裂縫，層間變形不大，構(gòu)造柱尚未開裂：第二道是砌體裂縫大幅度的發(fā)展，靠構(gòu)造柱及圈梁對砌體約束使墻體大變形消耗輸入的地震能量。實(shí)驗(yàn)研究表明柱除了能夠約束培體的變形，提高砌體的抗剪強(qiáng)度外，還能增加墻體之間的連接。這些對砌體的抗震都是十分有力的。要確保構(gòu)造柱和圈梁的有效發(fā)揮他們的作用，合理確定它們的位置是至關(guān)重要的。

3．作好各個(gè)構(gòu)件之間的拉結(jié)工作

抗震設(shè)計(jì)論文范文第5篇

關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);抗震概念;應(yīng)用

防震設(shè)計(jì)是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必不可少的一部分，并且地震是一種無法消除的自然災(zāi)害。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)采取科學(xué)、合理的措施來降低地震對高層建筑物的危害系數(shù)，以提高高層建筑物的穩(wěn)定性，從而保證人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，這同時(shí)也是我國高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝不斷優(yōu)化的必然結(jié)果。

1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震概念概述

地震的發(fā)生是無規(guī)律的，因此做好高層建筑物的防震設(shè)計(jì)是十分必要的。實(shí)踐證明，只有利用科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)措施，整體布局高層建筑的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，才能降低地震對于高層建筑物的危害。一般抗震設(shè)計(jì)是從抗震值和抗震措施兩個(gè)方面進(jìn)行的，其過程是:地震情況統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、提出概念?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是保證高層建筑整體的穩(wěn)固性和細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的抗震性。簡單地說，抗震概念設(shè)計(jì)就是基于工程抗震的基本理論和實(shí)際的抗震經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的工程抗震概念，是決定建筑物抗震能力的基礎(chǔ)?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)中包含空間作用、非線性性質(zhì)、材料時(shí)效、阻尼變化等多種不確定的因素?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)的原則是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單性、剛度適宜性、勻稱性、整體性。例如在一些地震頻發(fā)的地區(qū)設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，應(yīng)該考慮都高層建筑上下部分結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同的問題。

2高層建筑架構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用策略

2．1合理的場地

高層建筑物的建設(shè)地點(diǎn)也是保障建筑工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。選擇合理的建筑施工場地，不僅可以減少企業(yè)的投入成本，還能提高建筑物的穩(wěn)固性。因此，施工人員可以利用現(xiàn)代先進(jìn)科技設(shè)施來選擇理想的地段。場地的選擇應(yīng)當(dāng)避開地震危險(xiǎn)地段，如地震時(shí)會發(fā)生崩塌、地裂以及在高強(qiáng)度地震下容易發(fā)生地表錯(cuò)位的場地。一般地震危險(xiǎn)地段包括斷層區(qū)、坡度陡峭的山區(qū)、存在液化和夾層的坡地以及大面積采空的地區(qū)。如發(fā)生嚴(yán)重地震的四川北川地區(qū)，其區(qū)域特點(diǎn)是縣境內(nèi)地形切割強(qiáng)烈，地形起伏大，相對高差超過1000m，溝谷谷坡一般大于25°，部分達(dá)40°～50°，甚至陡立。并且地貌類型以侵蝕構(gòu)造山地、侵蝕溶蝕山地為主。另外在縣境內(nèi)還存在一條斷裂帶。這也就是北川地區(qū)成為汶川地震重災(zāi)區(qū)的原因，該地區(qū)的地震宏觀烈度達(dá)到了Ⅺ度。因此，建設(shè)高層建筑的重點(diǎn)就是選擇地勢開闊、平坦以及中硬場地土。如我國中部平原地區(qū)，其地勢平坦，并且屬于地震低發(fā)區(qū)。當(dāng)然，如果無法避免區(qū)域限制，那么也可以選擇抗震性比較好的地區(qū)，如避免存在孤立山包的區(qū)域以及表面覆蓋層厚度較小的區(qū)域?？傊?，因地制宜，選擇合適的高層建筑建筑建設(shè)場地是保證高層建筑物穩(wěn)定性的最佳途徑。

2．2合理布局建筑平面

建筑物的房屋布置和結(jié)構(gòu)布置都是影響高層建筑物穩(wěn)定性的重要因素。依據(jù)抗震的概念，合理布局能夠有效提高高層建筑物的抗震能力，延長建筑的使用年限。一般施工人員都會根據(jù)地震系數(shù)選擇適當(dāng)?shù)慕ㄖ锔叨群蛯挾?，使高層建筑的抗震能力達(dá)到最大值。建筑平面的布置可以從四個(gè)方面考慮:一是布置平面時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循簡單、對稱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以減少偏心;二是應(yīng)當(dāng)保證質(zhì)量和剛度變化均勻，避免樓層錯(cuò)層問題;三是盡量設(shè)計(jì)合理的平面長度，且建筑物突出的長度也應(yīng)該符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);四是盡量避免采用角部重疊的平面圖形以及細(xì)腰形平面圖形。如早前發(fā)生在墨西哥的地震，相關(guān)人員在地震發(fā)生后對房屋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。據(jù)數(shù)據(jù)表明，建筑物剛度明顯不對稱會增加15%的地震破壞率，拐角形建筑會增加42%的地震破壞率，因此，高層建筑施工人員應(yīng)該科學(xué)合理的設(shè)置建筑平面。此外，現(xiàn)澆鋼筋混凝土高層建筑適用高度的確定需要考慮地區(qū)的地震烈度，如高層建筑的抗震墻在烈度系數(shù)達(dá)到6的地區(qū)，其最高適宜高度為130米;在烈度系數(shù)為7的地區(qū)，最高適宜高度為120米?？傊?，合理的高層建筑物平面布局是保證高層建筑抗震能力的關(guān)鍵。

2．3合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要滿足抗震要求，還要滿足經(jīng)濟(jì)、功能齊全、施工技術(shù)等要求。在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)要考慮實(shí)際的場地環(huán)境和建筑物本身的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。另外，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)還應(yīng)該滿足對稱性?？傊?，對于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該從各個(gè)方面綜合考慮。首先，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要考慮多種影響因素，除材料、施工、地基、防烈度等因素外，還要考慮經(jīng)濟(jì)因素，之后才能確定建筑物結(jié)構(gòu)類型。有利于防震的建筑平面設(shè)計(jì)包括方形、圓形、矩形、正六邊形、正八邊形等，不利于防震的建筑平面設(shè)計(jì)包括多塔形、錯(cuò)層、樓板開口等。次外，如果建設(shè)的高層建筑屬于純框架高層建筑，那么設(shè)計(jì)人員應(yīng)避免出現(xiàn)框架柱傾斜、樓體傾斜等問題。因?yàn)槿绻蚣苤鶅A斜，一旦發(fā)生地震就會出現(xiàn)剪切破壞問題，造成高層建筑的嚴(yán)重?fù)p壞。其次，更為重要的是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定要遵循對稱原則，避免扭轉(zhuǎn)問題的出現(xiàn)。如果高層建筑結(jié)構(gòu)采取對稱的結(jié)構(gòu)，那么當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，其建筑物只會發(fā)生平移震動(dòng)，建筑物各個(gè)部分的受力比較均勻，從而降低地震對高層建筑的破壞程度。

2．4設(shè)置多條防震線

設(shè)置防震線是為了提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震系數(shù)，提高建筑物體的穩(wěn)固性。之所以設(shè)置多條防震線是因?yàn)榻ㄖ镏懈鱾€(gè)部分的結(jié)構(gòu)和功能是不相同的，設(shè)計(jì)相應(yīng)的反震線能整體提高高層建筑物的抗震能力。設(shè)置多條防震線的優(yōu)勢在于如果發(fā)生地震時(shí)，第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件在遭到破壞之后，其地震的沖擊力和破壞力就會減弱。這樣當(dāng)?shù)卣鸾?jīng)過多道防震線之后，地震的破壞力就會降到最低。如尼加拉瓜的馬拉瓜市的美洲銀行大廈，就是應(yīng)用多道防震線的典型建筑，其大樓采用的是11.6米*11.6米的鋼筋混凝土芯筒作為主要的抗震和防風(fēng)構(gòu)件，并且該芯筒又由四個(gè)小芯筒組成。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，該高層建筑對于地震的反應(yīng)用數(shù)據(jù)表示是，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，其四個(gè)小芯筒的結(jié)構(gòu)底部地震剪力值達(dá)到了27000KN，結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩達(dá)到了370000KN•m，其結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移值為120毫米?？偠灾?，設(shè)置多條防震線提高高層建筑物防震能力的重要手段。尤其是在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，重視抗震概念的設(shè)計(jì)是延長高層建筑物使用年限，提高我國建筑工藝水平的關(guān)鍵。

3總結(jié)

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷增長，高層建筑物的數(shù)量也在迅速增長。因此，做好高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震概念設(shè)計(jì)就凸顯的尤為重要。將抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要考慮高層建筑結(jié)構(gòu)施工的各個(gè)方面，還要考慮各種外界因素以及抗震標(biāo)準(zhǔn)。這樣才能提高高層建筑的穩(wěn)定性，降低地震給高層建筑造成的危害程度，從而保證人們生命和財(cái)產(chǎn)的安全。

作者:周寶學(xué) 單位:浙江華坤建筑設(shè)計(jì)院有限公司

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