抗震設防論文
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抗震設防論文范文第1篇
關鍵詞:房屋建筑；結構分析；抗震設計
一、抗震設計的重要性
從我們現在的經濟發展狀況來講，城市人口越來越密集，房屋建筑也越來越多，若突然發生大的地震災難就會造成難以估量的損失。房屋建筑根本性質就是為了給人們提供一個安全舒適的住宿，為人們的一個防護所，避免人們經受風吹日曬以及其他極端天氣。地震則是我們目前所知的自然災害中最嚴重的一個災害，它所給人們造成極大的影響，地震不僅是簡單的震動，也會引起一系列海嘯、泥石流等自然災害，其破壞性不可小覷。由此可見，當一個破壞性極大的災難發生在人們最需要安全的避難所時，我們就不得不重視對于這一災難的防護。再加上我們目前生活水平的提高，我們目前對于房屋建筑的要求應該是更為舒適，使用壽命更強，這就進一步要求我們對于房屋建筑的整體抗震性有更加完善的技術從而更好地保證我們生活的舒適性。
二、房屋建筑結構抗震設計規定
在我國，房屋建筑結構抗震設計的標準一般分為特殊設防類、重點設防類、標準設防類、適度設防類等四個類別，簡稱甲、乙、丙、丁。在甲乙類建筑體系設計中應按高于本地區抗震設防烈度提高一度的要求加強其抗震措施，9度時應按比9度更高要求采取抗震措施。而丙類建筑應按本地區抗震設防確定其抗震措施。在丁類建筑中地震作用應按本地抗震設防烈度確定，但抗震措施（6度除外）允許比本地抗震設防烈度的要求適當降低。在多層和高層現澆鋼筋混凝土房屋的結構類型中，當平面和豎向均不規則的結構或建造于Ⅳ類場地的結構出現時，適用最大高度應適當減少。在鋼筋混凝土房屋抗震等級的要求中，它的抗震設計一般要滿足，如果是框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50％的話，那么它的框架抗震等級應按框架結構來定。另外當地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時，地下一層的抗震等級應與上部結構相同，地下一層一下抗震構造措施的抗震等級可逐層降低一級，但不應低于四級。地下室中無上部結構的部分，抗震構造措施的抗震等級可根據具體情況采用三級或者四級。對于那些筒體房屋結構抗震的設計要求來說，筒體部分與框架部分樓板一般采用梁板體系。在施工程序及連接構造上我們采取減小結構豎向溫度變形及軸向壓縮對加強層影響措施來解決。當低于9度采用加強層時，加強層的大梁或桁架與周邊框架柱的連接宜采用鉸接或半剛性連接。需要注意的是如果是9度的情況出現時就不要采用加強層了。
三、抗震設計在房屋建筑結構設計中的運用
抗震的設計在整個建筑中可以說是十分關鍵的一環，我們可以從一下幾個方面進行理解，從而體會抗震設計時如何在房屋建筑結構設計中進行運用，進而理解抗震設計在房屋建筑中的重要性。（1）提高房屋建筑結構的抗震力?？拐鹪O計，顧名思義，就是保障房屋建筑能夠在地震時將其破壞程度保障到最小范圍。所以在進行房屋建筑結構的設計師，首先就要保障有一個穩固的地基。地基是整個建筑的基礎，其抗震性能也就在一定程度上決定著整個建筑的抗震能力。其次，房屋的整體結構上要建造抗震能力強的結構。比如我們知道的一些幾何圖形具有穩定的效能，我們就可以將其運用在房屋的結構當中。規則、對稱的建筑結構也能有利于保障房屋的穩定性，從而減少地震對于房屋建筑變形的影響。在房屋建筑中的一些小細節上注意到對于抗震的作用。（2）我們完善了房屋的抗震設計之后，可以再從地震一方面來思考如何降低地震作用對房屋建筑的影響。我們目前所采取的辦法就是在建筑物的基礎與主體之間加一個隔震層，也有人提出在建筑物的頂端部分設立一個“反擺”。這樣的設計首先能夠有效避免發生地震時建筑物之間互相碰撞，并且能夠有效緩解在地震來臨時房屋的震動幅度，從而保障房屋內部物品的安全。這樣的設想我們目前已經有所應用，在一些實際的經驗中我們也發現了這一方法的可行性。（3）保證建筑的剛度，建筑結構上的防護以及外部的防護之后，還有保障房屋建筑自身的堅硬程度。首先，就需要考慮到在進行建筑時，使用鋼筋混凝土材料，保障房屋的穩固。其次，就是在我們已有的建筑結構上對整個建筑進行進一步的加固。這一方面我們目前已經有相關的規定，明確告訴我們如何對于不同建筑類型進行不同的外層加固。目前，我們也仍需對于房屋建筑的使用材料進行進一步的探究，努力尋找優化建筑材料的辦法，能夠幫我們在建造房屋時一方面減少不必要的材料浪費，另一方面就是將優質的材料的性能充分地體現在房屋建筑整體的抗震性能上。
四、房屋建筑結構抗震設計措施
1.房屋建筑位置的選擇，房屋建筑位置的選擇在一定意義上來說決定著房屋質量的好壞，一般地地震可以導致房屋建筑周圍地表變化，這樣就會造成地基的開裂，導致房屋出現問題。因此在地理位置的選擇上，設計人員要對房屋建筑進行合理化選擇：如選擇開闊的堅硬場地，考慮場地土的剛度大小和場地覆蓋層的厚度等。2.房屋建筑材料的選擇，抗震性房屋建筑材料要選擇那些質量優等的材料。要綜合考慮保暖、防火等多種因素的存在，比如良好的鋼、鋁合金結構、木質結構及輕型復合材料等建筑材料作為主體材料。3.選擇合適的建筑結構體系，結構體系要滿足穩定性，要與建筑結構相配套。此外要注意建筑物傳力途徑的明確性，以及受力計算的明確性，保障在建筑體系中不使用轉換層，這樣就會保障有地震發生時候避免建筑傾斜或局部受損等現象的發生。4.做好底層框架抗震墻設計，鑒于我國的地震災害多數發生在底層，一般突出表現為“上輕下重”的這樣一個現象，所以在設計時候要突出底層的墻體比框架柱重，框架柱又要比梁重。這樣的設計就會在發生地震時底層破壞的程度比房屋的底層輕得多。5.鋼筋混凝土框架抗震內力設計。我們盡可能做到在地震作用下的框架呈現梁鉸型延性機構，為減少梁端塑性鉸區發生脆性剪切破壞的可能性，對梁端的剪力適當調整，使斜截面受剪承載力高于正截面受彎承載力，做到“強剪弱彎”。在實際運用中如不采取這個措施，柱端很可能比梁端先出現塑性鉸。因此適當調整柱計算內力并增大配筋，使塑性鉸首先出現在梁端，抗震性能較好。
五、結語
地震是人類生活面臨的重要的自然災害，危及著人民的生命與財產安全。在我國，目前人們對于房屋建筑無論是安全性還是舒適性的要求越來越高，房屋建筑行業不斷改善自己的設計和技術，不斷為人們提供更好更優質的服務。在建筑結構設計的時候，必須充分考慮抗震設計，并有采取適當的抗震措施，盡最大可能確保房屋質量，才能減少地震的危害。我們要進行不斷地探索，對于抗災設計有所重視，不斷改善我們的技術，建造更優質的建筑。
作者:王甲輝 單位:吉林供電公司
抗震設防論文范文第2篇
論文關鍵詞：供水管網，地震損失，宏觀估計
2008年汶川地震、2009年智利太子港地震、2010年玉樹地震、2011年新西蘭克萊斯特徹奇均對受災地區的生命、財產造成了損壞，供水管網亦遭受了重大損失。因此對于地震的損壞影響進行科學合理的預測估計就顯得尤為重要，但迄今為止的損失估計方法多集中在震后詳細統計評價，少量的預測估計統計提出了一些方法，但因為其對于資料要求比較高而不大適用于供水系統的抗震規劃工作，因此建立適應和尤其是對于宏觀方面的損失進行戰略性的估計是非常必要的。
1研究現狀
M. D. Trifunac水利論文，M. I. Todorovska對于Northridge-California地震中的管道損壞密度進行了分析，研究了其與表面土體應變之間的關系，其研究中所采用的指標是每km2的管道損壞數，因素為土壤的峰值應變或者場地土震動強度，通過分析其相關關系，建立起了預測模型，可以對San Fernando Valley和Los Angeles的管網在假設的地震場景下的損壞估計其地震損壞概率，對地震危機的應急預案（例如地震后的消防規劃）具有重要的指導意義[[1]]。
Walter W. Chen， Ban-jwu Shih，Yi-Chih Chen等人對Ji-Ji地震進行分析，利用GIS的數據庫，在研究中建立了修復率RR和地震峰值地動加速度、峰值地動速度、地震譜強度之間的關系[[2]]。
Yarg?c?Volkan對于埋地管線進行了深入研究水利論文，針對1999年的DüZCE地震進行了基于經驗的埋地管線地震反應概率分析評價方法研究。該研究建立了管線損壞指標基于土壤液化敏感性、場地土厚度（如果存在的話）、峰值地動加速度、場地變形值等因素的有限狀態函數，由此建立了管線系統的修復與前述因素的相關關系，這些成果均有助于供水系統運營者做好抗震規劃[[3]]。
IainTromans也研究了埋地管線在地震區的損壞特征。該研究在歐洲51次實際地震的資料基礎上建立了經驗公式，著重探索了管線震害率與峰值地動速度之間的關系，并認為峰值地動速度為因素建立管線震害率損壞指標的關系比較合理[[4]]。
Takao Adachi1, Bruce R. Ellingwood等人[[5]]研究認為管道損壞率（以搶修率近似）與管道損壞烈度存在關系：
（1）
RR——搶修率（RepairRatios），處/1000ft（處/305m）。
k——取決于管材、管徑、土地條件的常數。
PGV——峰值地動速度（Peak Ground Velocity），in/s（2.5cm/s）。
但一般情況下地震區的地震烈度容易為供水系統的管理人員了解且直觀明了，峰值地動速度比較專業且資料不易獲取，故該模型應用受到限制。
2 管網損失宏觀估計模型研究
2.1 地震烈度值單變量模型
管網損壞的程度采用以每km修復數目的“修復密度”和以產銷差震前震后變化程度衡量的“恢復難度”兩項指標來衡量，相關的影響因素考慮設防等級高于地震烈度的設防富余度、柔性管材與接頭比例兩項因素，對汶川各城鎮的損失情況分析如圖1、圖2所示。可見按照修復密度損壞指標衡量的管網損失與各個因素相關度不高，如圖1、圖3所示；而柔性管材與接頭比例也與兩項損壞指標相關性不強水利論文，如圖2、圖4所示。故考慮基于恢復難度損壞指標與地震烈度、設防富余度因素的管網損失宏觀估計模型。
圖1修復密度與設防富余度關系圖
圖2 恢復難度與設防富余度關系圖
圖3 修復密度與柔性比例關系圖
圖4 恢復難度與柔性比例關系圖
表1表明按照恢復難度指標計算的管網損失也與地震烈度基本呈正相關，因此同時考慮建立由基于地震烈度因素和恢復難度指標的單變量管網損失宏觀估計模型, 利用表1的第2行與第4行的數據進行單變量非線性回歸分析，借助于Microsoft Excel的散點圖進行“加載趨勢線”實現，趨勢線選用多項式類型，得到結果如圖5所示。
表1 恢復難度與設防富余度關系表
城鎮名稱
綿竹
青川
都江堰
綿陽
原來管網設防烈度
8
8
8
7
汶川地震實際烈度
9.5
9
9
7.5
設防富余度
-1.5
-1
-1
-0.5
恢復難度
2.53
1.8
0.67
0.42
城鎮名稱
江油
寧強
廣元
成都
原來管網設防烈度
8
7
7
8
汶川地震實際烈度
8
7
7
7
設防富余度
1
恢復難度
0.2
抗震設防論文范文第3篇
關鍵字：抗震設防 設防烈度 管理工作
為了提高我國工程抗震性能，減少地震災害對我國工程設施的破壞程度，國家于2002年元旦實施《建筑抗震設計規范》（GB50011）國家標準，以此強制性推行提高地區設防烈度。實施該規范也取得了很好的成效，例如隴縣城區原抗震設防烈度為7度，在積極響應國家《建筑抗震設計規范》下，該地區抗震設防烈度提升至8級，且該地區亦成為了陜西省提高抗震設防烈度唯一的地區。在本案，筆者將結合隴縣城區提高設防烈度之后的抗震設防管理工作，探析抗震設防管理工作。
一、案例概況
隴縣縣城城區有3.1萬人口，總面積2km2，建筑物占地面積290萬m2。自2002年元旦，即《建筑抗震設計規范》（GB50011）實施之后，隴縣新建建筑工程共4萬m2。
隴縣縣城地震地質環境復雜，即隴縣位于龍山山斷裂帶，受控于隴西旋扭性活動斷裂帶，且縣城北部有隴縣-馬召斷裂帶。針對這一情況，隴縣提高抗震設防烈度勢在必行。自從提高了抗震設防烈度，該地區抗震設防標準大大提高。下表比較了隴縣縣城抗震設防標準提高前后。
由圖表可得，建筑物現行設計基本地震加速度值高出原加速度值的1倍；相對于調查估算工程造價，實際造價高出約13%；據，Ⅱ類場地內建筑結構地震影響系數高出原地震影響系數的2.3倍。
二、抗震設防管理工作
在實施《建筑抗震設計規范》（GB50011）之后，隴縣面臨新的問題，即如何解決原有建筑物抗震設防性能低、如何管理新建高抗震設防性能建筑物。這不僅僅只是隴縣面臨的問題，也是若干類似于隴縣的地區共同面臨的問題。在本案，筆者將針對以上問題做一系列探索性研究：
（一）加固原有抗震水平較低的建筑工程
2002年元月之前，隴縣已建建筑物占地面積約280萬m2，為96%總建筑面積。調查結果顯示，隴縣已建建筑物抗震設防性能均不符合《建筑抗震設計規范》，其嚴重影響了隴縣城區建筑物總體抗震性能。針對這一問題，筆者認為應該堅持“詳細調查已建建筑物實際抗震能力、針對性加固抗震性能不足建筑物結構”管理思路。
工程建設行政主管部門應積極配合工程技術人員普查鑒定已建建筑物抗震性能，并根據鑒定結果創建數據庫。針對這一問題，筆者認為應該突出重點，即重點普查鑒定震時抗震指揮系統、生命線系統及震時次生災害嚴重的建筑物等。從而對隴縣已建建筑物進行綜合性評估，制定針對性強、可操作性強的抗震加固計劃，并分期、不步驟開展，以此提高隴縣已建建筑物抗震水平。
此外，擴大抗震宣傳范圍，適時轉變城區人民觀念，并積極提高城區人民8度區抗震設防意識；新建工程抗震設防管理部門、強化建設行政主管部門監督檢查力度，以此為施行《建筑抗震設計規范》保駕護航；加固已建建筑工程，提升其抗震設防標準。
（二）強化提高抗震設防宣傳力度
提高抗震設防烈度事關該地區社會活動及經濟活動的正常開展，且對人民生命財產安全也至關重要。所以，地區領導應該及時掌握所管轄地區建筑工程抗震性能，并針對發現的問題，制定切實可行的解決措施。此外，地區管理部門應該適時向設計單位、勘察單位及建筑施工企業傳達中央相關思想及文件，并通過開展學習班，組織專業技術人員學習抗震規范，以此充分轉變其觀念及8度區抗震設防意識。充分利用大眾傳媒，向當地人民傳達中央相關思想，以此提高當地人民抗震防災意識。
（三）新建工程抗震設防管理部門
新建工程抗震設防管理部門要求充分發揮建設行政主管部門監督檢查職能，以確?！督ㄖ拐鹪O計規范》落實到位。
筆者在結合多年研究結果及實踐經驗基礎上，提出要強化建設行政主管部門監督檢查職能應著手于以下三個方面：
1.強化管理新建工程場址選擇
規范新建工程場址選擇是提高設防烈度的要求，更是適應現代社會發展的需要。通過綜合分析《建筑抗震設計規范》、《隴縣縣城抗震防災規劃》、地震地質資料及工程地質資料，根據分析結果綜合評價抗震危險地段、不利地段及有利地段。新建工程場址應該盡可能避開抗震不利地段，若新建工程無法避開抗震不利地段，則應該制定針對性的、切實可行的工程抗震措施。關于新建工程場址選擇相關事項，筆者認為應該適時納入隴縣城市總體規劃。
2.建立健全工程施工圖設計審查機制
施工圖設計審查制度為建筑物抗震設防標準的保障措施之一，則應該將施工圖設計審查作為新建工程抗震設防管理工作的重中之重來抓。施工圖設計審查即檢查抗震設防規范于建筑工程設計圖的落實情況。據相關權威調查數據顯示，工程項目設計均不同程度地存在問題，例如：就工程設計文件而言，設計單位說明該工程抗震設防烈度是8度，而就工程結構設計而言，該工程抗震構造措施均為7度。但針對這一問題，施工圖審查機構往往不容易察覺，由此可得，施工圖審查單位及工程設計單位均未完全轉變抗震設防觀念，且對提高建筑工程抗震設防標準概念認識不完全面。由此可得，抗震設防管理部門應該強化管理力度，并經常性監督檢查施工圖審查工作及施工圖設計工作，以確保工程抗震設防標準落到實處。
3. 加大工程抗震設防管理部門與質量監督部門合作力度
質量監督部門應積極配合工程抗震設防管理部門跟蹤檢查新建工程抗震設防情況，并嚴格執行《中華人民共和國防震減災法》，對減漏抗震構造措施致建筑工程抗震設防標準不達標的施工企業予以最嚴厲的懲罰。
結束語
綜上，針對提高設防烈度地區抗震設防管理工作，筆者認為應該建立健全相關管理機制，并適時調整及探索新工作思路，以此確保提高設防烈度地區能夠有效抵御未來破壞性地震災害，并最大程度降低人民生命財產損失等。
參考文獻：
[1] 葉獻國，汪可，曹均鋒等.皖東北部分地區民居抗震設防專項調研及震害預測[J].工程抗震與加固改造，2012，34（5）：126-131.
[2] 黃一天.淺述砌體結構中構造柱的作用[J].黑龍江科技信息，2012，（7）：278-278.
[3] 吳凌華，吳友岳，季文付等.軟土地基處理以及加固策略的探討[J].城市建設理論研究（電子版），2012，（7）.
抗震設防論文范文第4篇
論文摘要：本文對人防結構設計與抗震結構設計進行比較， 人防結構設計在很多方面與抗震設計相似，提出了一些提高延性的措施。
人防地下室應能承受常規武器或核武器爆炸動荷載的作用，人防地下室一般也有抗震設防要求，設計時應使之能承受地震動荷載及武器爆炸動荷載作用。人防結構設計與抗震結構設計既有相同又有不同之處。下面是些粗淺認識的總結，希望能對設計工作有些幫助。
1 荷載作用方式
相同點：兩者均為偶然荷載，均為動荷載，設計時均按一次作用考慮。不同點：人防結構構件如果暴露于空氣中則直接承受空氣沖擊波的作用，如果埋于土中直接承受土中壓縮波的作用，因此人防荷載對結構構件外表面的是直接作用，其動荷載直接作用于構件，其作用為外力；而地震動荷載則是由于地震時地面運動引起的動態作用，其實質是慣性力，是間接的作用。建筑物的所有構件（只要有質量）均會由于地震動而存在慣性力。人防動荷載一般是直接作用于人防地下室外表面的構件，一般可按同時作用于圍護結構考慮，而人防地下室內部的墻柱等構件只間接承受圍護構件及上部結構傳來的動荷載。
2 荷載的大小
人防動荷載（即常規武器或核武器爆炸動荷載）其沖擊波壓力是隨時間變化的，為方便設計計算《人防規范》將它簡化成等效靜荷載，它只代表作用效果的等效，等效靜荷載并不是實際作用的力，但它方便了設計計算可以用靜力分析的模式進行內力計算；設計時等效靜荷載的大小的確定主要與設防抗力等級有關。
地震作用大小首先與震級、烈度、震源深度、建筑物離震源的距離等有關。其次與建筑物的質量大小、建筑物所處的場地條件及土質、及建筑物的動力特性（如自振周期、振型、阻尼等）有關。
3 設計方法：
抗震設計方法通常為“三水準、二階段”的設計方法，設防目標為“小震不壞，中震可修，大震不倒”。為實現設防目標取小震下地震動參數計算結構彈性下的地震作用效應，進行截面承載力驗算。第二階段是大震下的結構彈塑性變形驗算。并通過概念設計和抗震構造措施來滿第三水準的設計要求。
人防結構設計的動力分析一般采用等效靜荷載法：由于在動荷載作用下，結構構件振型與相應靜荷載作用下撓曲線很相近，且動荷載作用下結構構件的破壞規律與相應靜荷載作用下破壞規律基本一致，所以在動力分析時，可將結構構件簡化為單自由度體系，用動力系數乘以動荷載峰值得到等效靜荷載，這時結構構件在等效靜荷載作用下的各項內力就是動荷載作用下相應內力的最大值。按等效靜荷載分析計算的模式代替動力分析，給防空地下室結構設計帶來很大方便。采用等效靜荷載分析時，為滿足抗力要求，結構材料參數應乘以材料強度綜合調整系數。最后結構構件在動荷載作用下的變形極限用允許延性比[β]來控制。按允許延性比進行彈塑性工作階段的防空地下室，即可認為滿足防護和密閉要求。 轉貼于
4 設計原則：
人防設計與抗震結構設計的設計原則一樣：
4.1 結構應盡可能有足夠的延性，避免脆性破壞，鋼筋砼結構構件均應采取“強柱弱梁”“強剪弱彎”的設計原則。
4.2 各結構構件抗力相協調的原則，避免出現薄弱部位。防空地下室的結構，應充分考慮各部位作用荷載值不同，破壞形態不同以及安全儲備不同等因素，保證在規定的動荷載作用下，結構各部位（如出入口和主體結構）都能正常地工作，防止由于存在個別薄弱環節致使整個結構抗力明顯降低。如果某個部位失效，將導致整個人防區失效。同樣抗震設計也十分強調避免出現薄弱環節（如薄弱層，軟弱層等），因為大震時薄弱層或軟弱層出失效將導致建筑物倒塌，產生嚴重后果。
5 提高延性的設計構造措施
核武器與常規武器爆炸均屬于偶然性荷載，具有量值大，作用時間短且不斷衰減的特點，結構構件承受動荷載時已經處于彈塑性工作階段，因此，結構構件具有較大的延性，對吸收動能，抵抗動荷載是十分有利的。人防結構設計時，構造上應采取“強剪弱彎” “強柱弱梁”“強節點弱桿件”的設計原則。如可充分利用受彎構件和大偏心受壓構件的變形吸收武器爆炸動荷載作用的能量，以減輕支座截面的抗剪與柱子抗壓的負擔，確保結構在屈服前不出現剪切破壞和屈服后有足夠的延性，最終形成塑性破壞，提高結構的整體承載能力；又如受彎構件應雙面配筋，對承受動荷載作用下可能的回彈和防止在大撓度情況下構件坍塌十分重要，另外在節點區應有足夠的抗剪、抗壓能力和足夠的鋼筋錨固長度。上述這些措施和抗震設計的原則是一致的。
參考文獻
抗震設防論文范文第5篇
關鍵詞：地震，災害，結構設計
地震是人類在地震區建筑結構設防與不設防,震后結果大不一樣。要使工程建設真正達到能夠減輕以至避免地震災害,把握好抗震設計關是減輕地震災害的根本措施。 地震是人類在繁衍生息、社會發展過程中遇到的一種可怕的自然災害。強烈地震常常以其猝不及防的突發性和巨大的破壞力給社會經濟發展、人類生存安全和社會穩定、社會功能帶來嚴重的危害。據統計,歷史上各種自然災害曾毀滅了世界各地52個城市,其中因地震而毀滅的城市有27個。地震之外的其它各種災害,如水災、火災、火山噴發、風災、沙災、旱災等毀滅的城市為25座。因此,地震占災害總數的52%。可見地震災害確系“群害之首”。研究表明,在地震中造成人員傷亡和經濟損失最主要的因素就是房屋倒塌及其引發的次生災害(約占95%)。無數次的震害告訴我們,抗震設防是防御和減輕地震災害最有效、最根本的措施。
另一方面,我國作為發展中國家,人口稠密,建筑物抗震能力低。因此,我國的地震災害可謂全球之最。上個世紀,全球因地震而死亡的人數為110萬人,其中我國就占55萬人之多,為全球的一半。因此,粗略地說,我國的國土面積占全球的1/14,人口占1/4,地震占1/3,地震災害占1/2。因此,建筑物的抗震設防問題是我國減輕自然災害、保障國民經濟建設和社會持續發展,特別是保障人民群眾生命安全的一個重要問題。
1.震害多發點
地震作用具有較強的隨機性和復雜性,要求在強烈地震作用下結構仍保持在彈性狀態,不發生破壞是很不實際的;既經濟又安全的抗震設計是允許在強烈地震作用下破壞嚴重,但不倒塌。。因此,依靠彈塑性變形消耗地震的能量是抗震設計的特點,提高結構的變形、耗能能力和整體抗震能力,防止高于設防烈度的“大震”不倒是抗震設計要達到的目標。
1.1結構層間屈服強度有明顯的薄弱樓層
鋼筋混凝土框架結構在整體設計上存在較大的不均勻性,使得這些結構存在著層間屈服強度特別薄弱的樓層。在強烈地震作用下,結構的薄弱層率先屈服,彈塑性變形急劇發展,并形成彈塑性變形集中的現象。如1976年唐山大地震中,13層蒸吸塔框架,由于該結構樓層屈服強度分布不均勻,造成第6層和第11層的彈塑性變形集中,導致該結構6層以上全部倒塌。
1.2柱端與節點的破壞較為突出
框架結構的構件震害一般是梁輕柱重,柱頂重于柱底,尤其是角柱和邊柱易發生破壞。。除剪跨比小的短柱易發生柱中剪切破壞外,一般柱是柱端的彎曲破壞,輕者發生水平或斜向斷裂;重者混凝土壓酥,主筋外露、壓屈和箍筋崩脫。當節點核芯區無箍筋約束時,節點與柱端破壞合并加重。當柱側有強度高的砌體填充墻緊密嵌砌時,柱頂剪切破壞嚴重,破壞部位還可能轉移至窗洞上下處,甚至出現短柱的剪切破壞。
1.3砌體填充墻的破壞較為普遍
砌體填充墻剛度大而變形能力差,首先承受地震作用而遭受破壞,在8度和8度以上地震作用下,填充墻的裂縫明顯加重,甚至部分倒塌,震害規律一般是上輕下重,空心砌體墻重于實心砌體墻,砌塊墻重于磚墻。
2.抗震結構設計
較合理的框架地震破壞機制,應該是節點基本不破壞,梁比柱屈服可能早發生、多發生,同一層中各柱兩端的屈服歷程越長越好,底層柱底的塑性鉸宜最晚形成。即:框架的抗震設計應使梁、柱端的塑性鉸出現盡可能分散,充分發揮整個結構的抗震能力。
2.1抗震計算中的延性保證
從用樓層水平地震剪力與層間位移關系來描述樓層破壞的全過程可反映出,在抗震設防的第二、三水準時,框架結構構件已進入彈塑性階段,構件在保持一定承載力條件下主要以彈塑性變形來耗散地震能量,所以框架結構需有足夠的變形能力才不致抗震失效。試驗研究表明,“強節點”、“強柱弱梁’、“強底層柱底”和“強剪弱彎”的框架結構有較大的內力重分布和能量消耗能力,極限層間位移大,抗震性能較好。
綜合大量實驗研究成果,影響不同受力特征節點延性性質的主要綜合因素有:相對作用剪力、相對配筋率、貫穿節點的梁柱縱筋的粘結情況。
2.2構造措施上的延性保證
四川大地震實踐證明,當建筑結構在大地震中要求保持足夠的承載能力來吸收進入塑性階段而產生的巨大能量,因為此時的結構在震中進入到一個塑性階段,容易產生變形。所以,根據這種特點和抗震的要求,多發地震的國家鋼筋混凝土結構抗震設計均要求按延性框架結構進行設計,所以建筑結構的設計必須保證結構局部薄弱區的承載力與剛度,保證了建筑構造的整體性,延性的增加也就提高了變形能力,這樣可以減少地震的破壞性,提高了建筑的抗震能力。
在結構布置上,按擴大了的柱端抗彎承載力進行設計,理論上可將柱屈服的可能性減少,保證“強柱弱梁”的設計原則。但因各種原因,如梁的實際抗彎承載力可能增大,高振型使柱中反彎點的轉移等綜合因素影響,要使柱中完全避免塑性鉸是困難的,同時為實現“強剪弱彎”的要求,保證塑性鉸區域的局部延性,也必須通過一定的構造措施來保證結構的延性,具體做法如下:
（1）限制軸壓比與縱筋最大配筋率合理的受力過程可明顯提高構件延性,為實現受拉鋼筋的屈服先與受壓區混凝土壓碎的破壞形態,以提高塑性鉸區域的轉動能力,規范限制軸壓比與縱筋最大配筋率,同時對混凝土受壓區高度也提出相應要求。。
（2）限制約束配筋和配筋形式。加密塑性鉸區內的箍筋間距是很重要的一點,為保證“強節點”、“強柱弱梁”、“強底層柱底”和“強剪弱彎”的設計原則及塑性鉸區域的局部延性,有必要加密塑性鉸區內的箍筋間距,這不但可提高柱端抗剪能力,還可約束核心區內混凝土,對縱向鋼筋提供側向支承,防止大變形下縱筋壓曲,從而改善塑性鉸區域的局部延性。
（3）限制材料。拒絕豆腐渣工程的第一關就是把握好材料質量,材料延性對確保構件(結構)延性極為重要。
3.結語
鋼筋混凝土框架結構是我國大量存在的建筑結構形式之一,歷年震害資料表明:鋼筋混凝土框架結構的柱端與節點的破壞較為嚴重,其抗震設計中必須滿足“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節點”、“強底層柱底”等延性設計原則和有關規定。在多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計的實踐中,由于設計人員對規范的理解和掌握尺度上,以及因地因人在結構選型、布置以及計算方法上相互差異較多而對設計產生較多的爭議,抗震設計方法值得深入研究。
參考文獻
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