抗震设防论文
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抗震设防论文范文第1篇
关键词:房屋建筑；结构分析；抗震设计
一、抗震设计的重要性
从我们现在的经济发展状况来讲，城市人口越来越密集，房屋建筑也越来越多，若突然发生大的地震灾难就会造成难以估量的损失。房屋建筑根本性质就是为了给人们提供一个安全舒适的住宿，为人们的一个防护所，避免人们经受风吹日晒以及其他极端天气。地震则是我们目前所知的自然灾害中最严重的一个灾害，它所给人们造成极大的影响，地震不仅是简单的震动，也会引起一系列海啸、泥石流等自然灾害，其破坏性不可小觑。由此可见，当一个破坏性极大的灾难发生在人们最需要安全的避难所时，我们就不得不重视对于这一灾难的防护。再加上我们目前生活水平的提高，我们目前对于房屋建筑的要求应该是更为舒适，使用寿命更强，这就进一步要求我们对于房屋建筑的整体抗震性有更加完善的技术从而更好地保证我们生活的舒适性。
二、房屋建筑结构抗震设计规定
在我国，房屋建筑结构抗震设计的标准一般分为特殊设防类、重点设防类、标准设防类、适度设防类等四个类别，简称甲、乙、丙、丁。在甲乙类建筑体系设计中应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，9度时应按比9度更高要求采取抗震措施。而丙类建筑应按本地区抗震设防确定其抗震措施。在丁类建筑中地震作用应按本地抗震设防烈度确定，但抗震措施（6度除外）允许比本地抗震设防烈度的要求适当降低。在多层和高层现浇钢筋混凝土房屋的结构类型中，当平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构出现时，适用最大高度应适当减少。在钢筋混凝土房屋抗震等级的要求中，它的抗震设计一般要满足，如果是框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％的话，那么它的框架抗震等级应按框架结构来定。另外当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层一下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分，抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或者四级。对于那些筒体房屋结构抗震的设计要求来说，筒体部分与框架部分楼板一般采用梁板体系。在施工程序及连接构造上我们采取减小结构竖向温度变形及轴向压缩对加强层影响措施来解决。当低于9度采用加强层时，加强层的大梁或桁架与周边框架柱的连接宜采用铰接或半刚性连接。需要注意的是如果是9度的情况出现时就不要采用加强层了。
三、抗震设计在房屋建筑结构设计中的运用
抗震的设计在整个建筑中可以说是十分关键的一环，我们可以从一下几个方面进行理解，从而体会抗震设计时如何在房屋建筑结构设计中进行运用，进而理解抗震设计在房屋建筑中的重要性。（1）提高房屋建筑结构的抗震力。抗震设计，顾名思义，就是保障房屋建筑能够在地震时将其破坏程度保障到最小范围。所以在进行房屋建筑结构的设计师，首先就要保障有一个稳固的地基。地基是整个建筑的基础，其抗震性能也就在一定程度上决定着整个建筑的抗震能力。其次，房屋的整体结构上要建造抗震能力强的结构。比如我们知道的一些几何图形具有稳定的效能，我们就可以将其运用在房屋的结构当中。规则、对称的建筑结构也能有利于保障房屋的稳定性，从而减少地震对于房屋建筑变形的影响。在房屋建筑中的一些小细节上注意到对于抗震的作用。（2）我们完善了房屋的抗震设计之后，可以再从地震一方面来思考如何降低地震作用对房屋建筑的影响。我们目前所采取的办法就是在建筑物的基础与主体之间加一个隔震层，也有人提出在建筑物的顶端部分设立一个“反摆”。这样的设计首先能够有效避免发生地震时建筑物之间互相碰撞，并且能够有效缓解在地震来临时房屋的震动幅度，从而保障房屋内部物品的安全。这样的设想我们目前已经有所应用，在一些实际的经验中我们也发现了这一方法的可行性。（3）保证建筑的刚度，建筑结构上的防护以及外部的防护之后，还有保障房屋建筑自身的坚硬程度。首先，就需要考虑到在进行建筑时，使用钢筋混凝土材料，保障房屋的稳固。其次，就是在我们已有的建筑结构上对整个建筑进行进一步的加固。这一方面我们目前已经有相关的规定，明确告诉我们如何对于不同建筑类型进行不同的外层加固。目前，我们也仍需对于房屋建筑的使用材料进行进一步的探究，努力寻找优化建筑材料的办法，能够帮我们在建造房屋时一方面减少不必要的材料浪费，另一方面就是将优质的材料的性能充分地体现在房屋建筑整体的抗震性能上。
四、房屋建筑结构抗震设计措施
1.房屋建筑位置的选择，房屋建筑位置的选择在一定意义上来说决定着房屋质量的好坏，一般地地震可以导致房屋建筑周围地表变化，这样就会造成地基的开裂，导致房屋出现问题。因此在地理位置的选择上，设计人员要对房屋建筑进行合理化选择：如选择开阔的坚硬场地，考虑场地土的刚度大小和场地覆盖层的厚度等。2.房屋建筑材料的选择，抗震性房屋建筑材料要选择那些质量优等的材料。要综合考虑保暖、防火等多种因素的存在，比如良好的钢、铝合金结构、木质结构及轻型复合材料等建筑材料作为主体材料。3.选择合适的建筑结构体系，结构体系要满足稳定性，要与建筑结构相配套。此外要注意建筑物传力途径的明确性，以及受力计算的明确性，保障在建筑体系中不使用转换层，这样就会保障有地震发生时候避免建筑倾斜或局部受损等现象的发生。4.做好底层框架抗震墙设计，鉴于我国的地震灾害多数发生在底层，一般突出表现为“上轻下重”的这样一个现象，所以在设计时候要突出底层的墙体比框架柱重，框架柱又要比梁重。这样的设计就会在发生地震时底层破坏的程度比房屋的底层轻得多。5.钢筋混凝土框架抗震内力设计。我们尽可能做到在地震作用下的框架呈现梁铰型延性机构，为减少梁端塑性铰区发生脆性剪切破坏的可能性，对梁端的剪力适当调整，使斜截面受剪承载力高于正截面受弯承载力，做到“强剪弱弯”。在实际运用中如不采取这个措施，柱端很可能比梁端先出现塑性铰。因此适当调整柱计算内力并增大配筋，使塑性铰首先出现在梁端，抗震性能较好。
五、结语
地震是人类生活面临的重要的自然灾害，危及着人民的生命与财产安全。在我国，目前人们对于房屋建筑无论是安全性还是舒适性的要求越来越高，房屋建筑行业不断改善自己的设计和技术，不断为人们提供更好更优质的服务。在建筑结构设计的时候，必须充分考虑抗震设计，并有采取适当的抗震措施，尽最大可能确保房屋质量，才能减少地震的危害。我们要进行不断地探索，对于抗灾设计有所重视，不断改善我们的技术，建造更优质的建筑。
作者:王甲辉 单位:吉林供电公司
抗震设防论文范文第2篇
论文关键词：供水管网，地震损失，宏观估计
2008年汶川地震、2009年智利太子港地震、2010年玉树地震、2011年新西兰克莱斯特彻奇均对受灾地区的生命、财产造成了损坏，供水管网亦遭受了重大损失。因此对于地震的损坏影响进行科学合理的预测估计就显得尤为重要，但迄今为止的损失估计方法多集中在震后详细统计评价，少量的预测估计统计提出了一些方法，但因为其对于资料要求比较高而不大适用于供水系统的抗震规划工作，因此建立适应和尤其是对于宏观方面的损失进行战略性的估计是非常必要的。
1研究现状
M. D. Trifunac水利论文，M. I. Todorovska对于Northridge-California地震中的管道损坏密度进行了分析，研究了其与表面土体应变之间的关系，其研究中所采用的指标是每km2的管道损坏数，因素为土壤的峰值应变或者场地土震动强度，通过分析其相关关系，建立起了预测模型，可以对San Fernando Valley和Los Angeles的管网在假设的地震场景下的损坏估计其地震损坏概率，对地震危机的应急预案（例如地震后的消防规划）具有重要的指导意义[[1]]。
Walter W. Chen， Ban-jwu Shih，Yi-Chih Chen等人对Ji-Ji地震进行分析，利用GIS的数据库，在研究中建立了修复率RR和地震峰值地动加速度、峰值地动速度、地震谱强度之间的关系[[2]]。
Yarg?c?Volkan对于埋地管线进行了深入研究水利论文，针对1999年的DüZCE地震进行了基于经验的埋地管线地震反应概率分析评价方法研究。该研究建立了管线损坏指标基于土壤液化敏感性、场地土厚度（如果存在的话）、峰值地动加速度、场地变形值等因素的有限状态函数，由此建立了管线系统的修复与前述因素的相关关系，这些成果均有助于供水系统运营者做好抗震规划[[3]]。
IainTromans也研究了埋地管线在地震区的损坏特征。该研究在欧洲51次实际地震的资料基础上建立了经验公式，着重探索了管线震害率与峰值地动速度之间的关系，并认为峰值地动速度为因素建立管线震害率损坏指标的关系比较合理[[4]]。
Takao Adachi1, Bruce R. Ellingwood等人[[5]]研究认为管道损坏率（以抢修率近似）与管道损坏烈度存在关系：
（1）
RR——抢修率（RepairRatios），处/1000ft（处/305m）。
k——取决于管材、管径、土地条件的常数。
PGV——峰值地动速度（Peak Ground Velocity），in/s（2.5cm/s）。
但一般情况下地震区的地震烈度容易为供水系统的管理人员了解且直观明了，峰值地动速度比较专业且资料不易获取，故该模型应用受到限制。
2 管网损失宏观估计模型研究
2.1 地震烈度值单变量模型
管网损坏的程度采用以每km修复数目的“修复密度”和以产销差震前震后变化程度衡量的“恢复难度”两项指标来衡量，相关的影响因素考虑设防等级高于地震烈度的设防富余度、柔性管材与接头比例两项因素，对汶川各城镇的损失情况分析如图1、图2所示。可见按照修复密度损坏指标衡量的管网损失与各个因素相关度不高，如图1、图3所示；而柔性管材与接头比例也与两项损坏指标相关性不强水利论文，如图2、图4所示。故考虑基于恢复难度损坏指标与地震烈度、设防富余度因素的管网损失宏观估计模型。
图1修复密度与设防富余度关系图
图2 恢复难度与设防富余度关系图
图3 修复密度与柔性比例关系图
图4 恢复难度与柔性比例关系图
表1表明按照恢复难度指标计算的管网损失也与地震烈度基本呈正相关，因此同时考虑建立由基于地震烈度因素和恢复难度指标的单变量管网损失宏观估计模型, 利用表1的第2行与第4行的数据进行单变量非线性回归分析，借助于Microsoft Excel的散点图进行“加载趋势线”实现，趋势线选用多项式类型，得到结果如图5所示。
表1 恢复难度与设防富余度关系表
城镇名称
绵竹
青川
都江堰
绵阳
原来管网设防烈度
8
8
8
7
汶川地震实际烈度
9.5
9
9
7.5
设防富余度
-1.5
-1
-1
-0.5
恢复难度
2.53
1.8
0.67
0.42
城镇名称
江油
宁强
广元
成都
原来管网设防烈度
8
7
7
8
汶川地震实际烈度
8
7
7
7
设防富余度
1
恢复难度
0.2
抗震设防论文范文第3篇
关键字：抗震设防 设防烈度 管理工作
为了提高我国工程抗震性能，减少地震灾害对我国工程设施的破坏程度，国家于2002年元旦实施《建筑抗震设计规范》（GB50011）国家标准，以此强制性推行提高地区设防烈度。实施该规范也取得了很好的成效，例如陇县城区原抗震设防烈度为7度，在积极响应国家《建筑抗震设计规范》下，该地区抗震设防烈度提升至8级，且该地区亦成为了陕西省提高抗震设防烈度唯一的地区。在本案，笔者将结合陇县城区提高设防烈度之后的抗震设防管理工作，探析抗震设防管理工作。
一、案例概况
陇县县城城区有3.1万人口，总面积2km2，建筑物占地面积290万m2。自2002年元旦，即《建筑抗震设计规范》（GB50011）实施之后，陇县新建建筑工程共4万m2。
陇县县城地震地质环境复杂，即陇县位于龙山山断裂带，受控于陇西旋扭性活动断裂带，且县城北部有陇县-马召断裂带。针对这一情况，陇县提高抗震设防烈度势在必行。自从提高了抗震设防烈度，该地区抗震设防标准大大提高。下表比较了陇县县城抗震设防标准提高前后。
由图表可得，建筑物现行设计基本地震加速度值高出原加速度值的1倍；相对于调查估算工程造价，实际造价高出约13%；据，Ⅱ类场地内建筑结构地震影响系数高出原地震影响系数的2.3倍。
二、抗震设防管理工作
在实施《建筑抗震设计规范》（GB50011）之后，陇县面临新的问题，即如何解决原有建筑物抗震设防性能低、如何管理新建高抗震设防性能建筑物。这不仅仅只是陇县面临的问题，也是若干类似于陇县的地区共同面临的问题。在本案，笔者将针对以上问题做一系列探索性研究：
（一）加固原有抗震水平较低的建筑工程
2002年元月之前，陇县已建建筑物占地面积约280万m2，为96%总建筑面积。调查结果显示，陇县已建建筑物抗震设防性能均不符合《建筑抗震设计规范》，其严重影响了陇县城区建筑物总体抗震性能。针对这一问题，笔者认为应该坚持“详细调查已建建筑物实际抗震能力、针对性加固抗震性能不足建筑物结构”管理思路。
工程建设行政主管部门应积极配合工程技术人员普查鉴定已建建筑物抗震性能，并根据鉴定结果创建数据库。针对这一问题，笔者认为应该突出重点，即重点普查鉴定震时抗震指挥系统、生命线系统及震时次生灾害严重的建筑物等。从而对陇县已建建筑物进行综合性评估，制定针对性强、可操作性强的抗震加固计划，并分期、不步骤开展，以此提高陇县已建建筑物抗震水平。
此外，扩大抗震宣传范围，适时转变城区人民观念，并积极提高城区人民8度区抗震设防意识；新建工程抗震设防管理部门、强化建设行政主管部门监督检查力度，以此为施行《建筑抗震设计规范》保驾护航；加固已建建筑工程，提升其抗震设防标准。
（二）强化提高抗震设防宣传力度
提高抗震设防烈度事关该地区社会活动及经济活动的正常开展，且对人民生命财产安全也至关重要。所以，地区领导应该及时掌握所管辖地区建筑工程抗震性能，并针对发现的问题，制定切实可行的解决措施。此外，地区管理部门应该适时向设计单位、勘察单位及建筑施工企业传达中央相关思想及文件，并通过开展学习班，组织专业技术人员学习抗震规范，以此充分转变其观念及8度区抗震设防意识。充分利用大众传媒，向当地人民传达中央相关思想，以此提高当地人民抗震防灾意识。
（三）新建工程抗震设防管理部门
新建工程抗震设防管理部门要求充分发挥建设行政主管部门监督检查职能，以确保《建筑抗震设计规范》落实到位。
笔者在结合多年研究结果及实践经验基础上，提出要强化建设行政主管部门监督检查职能应着手于以下三个方面：
1.强化管理新建工程场址选择
规范新建工程场址选择是提高设防烈度的要求，更是适应现代社会发展的需要。通过综合分析《建筑抗震设计规范》、《陇县县城抗震防灾规划》、地震地质资料及工程地质资料，根据分析结果综合评价抗震危险地段、不利地段及有利地段。新建工程场址应该尽可能避开抗震不利地段，若新建工程无法避开抗震不利地段，则应该制定针对性的、切实可行的工程抗震措施。关于新建工程场址选择相关事项，笔者认为应该适时纳入陇县城市总体规划。
2.建立健全工程施工图设计审查机制
施工图设计审查制度为建筑物抗震设防标准的保障措施之一，则应该将施工图设计审查作为新建工程抗震设防管理工作的重中之重来抓。施工图设计审查即检查抗震设防规范于建筑工程设计图的落实情况。据相关权威调查数据显示，工程项目设计均不同程度地存在问题，例如：就工程设计文件而言，设计单位说明该工程抗震设防烈度是8度，而就工程结构设计而言，该工程抗震构造措施均为7度。但针对这一问题，施工图审查机构往往不容易察觉，由此可得，施工图审查单位及工程设计单位均未完全转变抗震设防观念，且对提高建筑工程抗震设防标准概念认识不完全面。由此可得，抗震设防管理部门应该强化管理力度，并经常性监督检查施工图审查工作及施工图设计工作，以确保工程抗震设防标准落到实处。
3. 加大工程抗震设防管理部门与质量监督部门合作力度
质量监督部门应积极配合工程抗震设防管理部门跟踪检查新建工程抗震设防情况，并严格执行《中华人民共和国防震减灾法》，对减漏抗震构造措施致建筑工程抗震设防标准不达标的施工企业予以最严厉的惩罚。
结束语
综上，针对提高设防烈度地区抗震设防管理工作，笔者认为应该建立健全相关管理机制，并适时调整及探索新工作思路，以此确保提高设防烈度地区能够有效抵御未来破坏性地震灾害，并最大程度降低人民生命财产损失等。
参考文献：
[1] 叶献国，汪可，曹均锋等.皖东北部分地区民居抗震设防专项调研及震害预测[J].工程抗震与加固改造，2012，34（5）：126-131.
[2] 黄一天.浅述砌体结构中构造柱的作用[J].黑龙江科技信息，2012，（7）：278-278.
[3] 吴凌华，吴友岳，季文付等.软土地基处理以及加固策略的探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（7）.
抗震设防论文范文第4篇
论文摘要：本文对人防结构设计与抗震结构设计进行比较， 人防结构设计在很多方面与抗震设计相似，提出了一些提高延性的措施。
人防地下室应能承受常规武器或核武器爆炸动荷载的作用，人防地下室一般也有抗震设防要求，设计时应使之能承受地震动荷载及武器爆炸动荷载作用。人防结构设计与抗震结构设计既有相同又有不同之处。下面是些粗浅认识的总结，希望能对设计工作有些帮助。
1 荷载作用方式
相同点：两者均为偶然荷载，均为动荷载，设计时均按一次作用考虑。不同点：人防结构构件如果暴露于空气中则直接承受空气冲击波的作用，如果埋于土中直接承受土中压缩波的作用，因此人防荷载对结构构件外表面的是直接作用，其动荷载直接作用于构件，其作用为外力；而地震动荷载则是由于地震时地面运动引起的动态作用，其实质是惯性力，是间接的作用。建筑物的所有构件（只要有质量）均会由于地震动而存在惯性力。人防动荷载一般是直接作用于人防地下室外表面的构件，一般可按同时作用于围护结构考虑，而人防地下室内部的墙柱等构件只间接承受围护构件及上部结构传来的动荷载。
2 荷载的大小
人防动荷载（即常规武器或核武器爆炸动荷载）其冲击波压力是随时间变化的，为方便设计计算《人防规范》将它简化成等效静荷载，它只代表作用效果的等效，等效静荷载并不是实际作用的力，但它方便了设计计算可以用静力分析的模式进行内力计算；设计时等效静荷载的大小的确定主要与设防抗力等级有关。
地震作用大小首先与震级、烈度、震源深度、建筑物离震源的距离等有关。其次与建筑物的质量大小、建筑物所处的场地条件及土质、及建筑物的动力特性（如自振周期、振型、阻尼等）有关。
3 设计方法：
抗震设计方法通常为“三水准、二阶段”的设计方法，设防目标为“小震不坏，中震可修，大震不倒”。为实现设防目标取小震下地震动参数计算结构弹性下的地震作用效应，进行截面承载力验算。第二阶段是大震下的结构弹塑性变形验算。并通过概念设计和抗震构造措施来满第三水准的设计要求。
人防结构设计的动力分析一般采用等效静荷载法：由于在动荷载作用下，结构构件振型与相应静荷载作用下挠曲线很相近，且动荷载作用下结构构件的破坏规律与相应静荷载作用下破坏规律基本一致，所以在动力分析时，可将结构构件简化为单自由度体系，用动力系数乘以动荷载峰值得到等效静荷载，这时结构构件在等效静荷载作用下的各项内力就是动荷载作用下相应内力的最大值。按等效静荷载分析计算的模式代替动力分析，给防空地下室结构设计带来很大方便。采用等效静荷载分析时，为满足抗力要求，结构材料参数应乘以材料强度综合调整系数。最后结构构件在动荷载作用下的变形极限用允许延性比[β]来控制。按允许延性比进行弹塑性工作阶段的防空地下室，即可认为满足防护和密闭要求。 转贴于
4 设计原则：
人防设计与抗震结构设计的设计原则一样：
4.1 结构应尽可能有足够的延性，避免脆性破坏，钢筋砼结构构件均应采取“强柱弱梁”“强剪弱弯”的设计原则。
4.2 各结构构件抗力相协调的原则，避免出现薄弱部位。防空地下室的结构，应充分考虑各部位作用荷载值不同，破坏形态不同以及安全储备不同等因素，保证在规定的动荷载作用下，结构各部位（如出入口和主体结构）都能正常地工作，防止由于存在个别薄弱环节致使整个结构抗力明显降低。如果某个部位失效，将导致整个人防区失效。同样抗震设计也十分强调避免出现薄弱环节（如薄弱层，软弱层等），因为大震时薄弱层或软弱层出失效将导致建筑物倒塌，产生严重后果。
5 提高延性的设计构造措施
核武器与常规武器爆炸均属于偶然性荷载，具有量值大，作用时间短且不断衰减的特点，结构构件承受动荷载时已经处于弹塑性工作阶段，因此，结构构件具有较大的延性，对吸收动能，抵抗动荷载是十分有利的。人防结构设计时，构造上应采取“强剪弱弯” “强柱弱梁”“强节点弱杆件”的设计原则。如可充分利用受弯构件和大偏心受压构件的变形吸收武器爆炸动荷载作用的能量，以减轻支座截面的抗剪与柱子抗压的负担，确保结构在屈服前不出现剪切破坏和屈服后有足够的延性，最终形成塑性破坏，提高结构的整体承载能力；又如受弯构件应双面配筋，对承受动荷载作用下可能的回弹和防止在大挠度情况下构件坍塌十分重要，另外在节点区应有足够的抗剪、抗压能力和足够的钢筋锚固长度。上述这些措施和抗震设计的原则是一致的。
参考文献
抗震设防论文范文第5篇
关键词：地震，灾害，结构设计
地震是人类在地震区建筑结构设防与不设防,震后结果大不一样。要使工程建设真正达到能够减轻以至避免地震灾害,把握好抗震设计关是减轻地震灾害的根本措施。 地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。据统计,历史上各种自然灾害曾毁灭了世界各地52个城市,其中因地震而毁灭的城市有27个。地震之外的其它各种灾害,如水灾、火灾、火山喷发、风灾、沙灾、旱灾等毁灭的城市为25座。因此,地震占灾害总数的52%。可见地震灾害确系“群害之首”。研究表明,在地震中造成人员伤亡和经济损失最主要的因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害(约占95%)。无数次的震害告诉我们,抗震设防是防御和减轻地震灾害最有效、最根本的措施。
另一方面,我国作为发展中国家,人口稠密,建筑物抗震能力低。因此,我国的地震灾害可谓全球之最。上个世纪,全球因地震而死亡的人数为110万人,其中我国就占55万人之多,为全球的一半。因此,粗略地说,我国的国土面积占全球的1/14,人口占1/4,地震占1/3,地震灾害占1/2。因此,建筑物的抗震设防问题是我国减轻自然灾害、保障国民经济建设和社会持续发展,特别是保障人民群众生命安全的一个重要问题。
1.震害多发点
地震作用具有较强的随机性和复杂性,要求在强烈地震作用下结构仍保持在弹性状态,不发生破坏是很不实际的;既经济又安全的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏严重,但不倒塌。。因此,依靠弹塑性变形消耗地震的能量是抗震设计的特点,提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力,防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。
1.1结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层
钢筋混凝土框架结构在整体设计上存在较大的不均匀性,使得这些结构存在着层间屈服强度特别薄弱的楼层。在强烈地震作用下,结构的薄弱层率先屈服,弹塑性变形急剧发展,并形成弹塑性变形集中的现象。如1976年唐山大地震中,13层蒸吸塔框架,由于该结构楼层屈服强度分布不均匀,造成第6层和第11层的弹塑性变形集中,导致该结构6层以上全部倒塌。
1.2柱端与节点的破坏较为突出
框架结构的构件震害一般是梁轻柱重,柱顶重于柱底,尤其是角柱和边柱易发生破坏。。除剪跨比小的短柱易发生柱中剪切破坏外,一般柱是柱端的弯曲破坏,轻者发生水平或斜向断裂;重者混凝土压酥,主筋外露、压屈和箍筋崩脱。当节点核芯区无箍筋约束时,节点与柱端破坏合并加重。当柱侧有强度高的砌体填充墙紧密嵌砌时,柱顶剪切破坏严重,破坏部位还可能转移至窗洞上下处,甚至出现短柱的剪切破坏。
1.3砌体填充墙的破坏较为普遍
砌体填充墙刚度大而变形能力差,首先承受地震作用而遭受破坏,在8度和8度以上地震作用下,填充墙的裂缝明显加重,甚至部分倒塌,震害规律一般是上轻下重,空心砌体墙重于实心砌体墙,砌块墙重于砖墙。
2.抗震结构设计
较合理的框架地震破坏机制,应该是节点基本不破坏,梁比柱屈服可能早发生、多发生,同一层中各柱两端的屈服历程越长越好,底层柱底的塑性铰宜最晚形成。即:框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现尽可能分散,充分发挥整个结构的抗震能力。
2.1抗震计算中的延性保证
从用楼层水平地震剪力与层间位移关系来描述楼层破坏的全过程可反映出,在抗震设防的第二、三水准时,框架结构构件已进入弹塑性阶段,构件在保持一定承载力条件下主要以弹塑性变形来耗散地震能量,所以框架结构需有足够的变形能力才不致抗震失效。试验研究表明,“强节点”、“强柱弱梁’、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的框架结构有较大的内力重分布和能量消耗能力,极限层间位移大,抗震性能较好。
综合大量实验研究成果,影响不同受力特征节点延性性质的主要综合因素有:相对作用剪力、相对配筋率、贯穿节点的梁柱纵筋的粘结情况。
2.2构造措施上的延性保证
四川大地震实践证明,当建筑结构在大地震中要求保持足够的承载能力来吸收进入塑性阶段而产生的巨大能量,因为此时的结构在震中进入到一个塑性阶段,容易产生变形。所以,根据这种特点和抗震的要求,多发地震的国家钢筋混凝土结构抗震设计均要求按延性框架结构进行设计,所以建筑结构的设计必须保证结构局部薄弱区的承载力与刚度,保证了建筑构造的整体性,延性的增加也就提高了变形能力,这样可以减少地震的破坏性,提高了建筑的抗震能力。
在结构布置上,按扩大了的柱端抗弯承载力进行设计,理论上可将柱屈服的可能性减少,保证“强柱弱梁”的设计原则。但因各种原因,如梁的实际抗弯承载力可能增大,高振型使柱中反弯点的转移等综合因素影响,要使柱中完全避免塑性铰是困难的,同时为实现“强剪弱弯”的要求,保证塑性铰区域的局部延性,也必须通过一定的构造措施来保证结构的延性,具体做法如下:
（1）限制轴压比与纵筋最大配筋率合理的受力过程可明显提高构件延性,为实现受拉钢筋的屈服先与受压区混凝土压碎的破坏形态,以提高塑性铰区域的转动能力,规范限制轴压比与纵筋最大配筋率,同时对混凝土受压区高度也提出相应要求。。
（2）限制约束配筋和配筋形式。加密塑性铰区内的箍筋间距是很重要的一点,为保证“强节点”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的设计原则及塑性铰区域的局部延性,有必要加密塑性铰区内的箍筋间距,这不但可提高柱端抗剪能力,还可约束核心区内混凝土,对纵向钢筋提供侧向支承,防止大变形下纵筋压曲,从而改善塑性铰区域的局部延性。
（3）限制材料。拒绝豆腐渣工程的第一关就是把握好材料质量,材料延性对确保构件(结构)延性极为重要。
3.结语
钢筋混凝土框架结构是我国大量存在的建筑结构形式之一,历年震害资料表明:钢筋混凝土框架结构的柱端与节点的破坏较为严重,其抗震设计中必须满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点”、“强底层柱底”等延性设计原则和有关规定。在多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计的实践中,由于设计人员对规范的理解和掌握尺度上,以及因地因人在结构选型、布置以及计算方法上相互差异较多而对设计产生较多的争议,抗震设计方法值得深入研究。
参考文献
[1]李鸿晶,宗德玲.关于工程结构抗震设防标准的几个问题的讨论[J].防灾减灾工程学报,2003,(2).
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[3]建筑抗震设计规范(GB50011-2001)2008版[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.
