抗震構造論文：概念設計對防震構造的作用范文

本站小編為你精心準備了抗震構造論文：概念設計對防震構造的作用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

作者：程寶龍魏強鐘亞軍單位：浙江省建筑設計研究院

選址與結構體系選擇

應通過合理的規劃選址，避開地質災害發生地段和活動斷層，確保場地的安全性，避免在抗震不利的地段上建造。選擇合理的結構體系，采用對抗震有利的建筑平面、立面布置。平面布置應力求簡單、規則，盡量避免應力集中的凹角和收進；避免建筑物豎向體型復雜、外挑內收變化過多，力求剛度均勻，避免產生應力集中。平面或豎向不規則的建筑結構，其計算模型有特別要求，計算工作量大，計算難度提高且并不能保證其計算結果的準確性，造成結構安全度難以控制。因此，設計中應盡量避免采用不規則的方案。

結構構件應有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑；盡量減輕結構自重，減小地基土壓力，降低地震作用，對可能出現的薄弱部位，采取措施提高抗震能力，確保節點的承載力大于構件的承載力；從構造上采取措施，防止地震作用下節點的承載力和剛度過早退化。

由于地形及建筑功能布局的原因，教學樓平面不規則、體型復雜，在一些不影響建筑使用和立面效果的部位設置防震縫，具體位置設在1號教學樓、2號教學樓、實驗樓的教師辦公、通用技術教室、連廊等不同使用功能、不同柱網的建筑單體之間，從而形成了6個單獨的、較規則的抗側力結構單元，有效地解決了可能產生的過大的內力和變形問題以及抗震問題。防震縫寬度取值比規范規定值大50mm，以避免地震中可能發生的碰撞。教學樓結構單元劃分如圖2所示。

剛度與承載力分布

結構需具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產生過大的應力集中或塑性變形集中。結構布置應使結構平面在兩個主軸方向均具有足夠的剛度和抗震能力，同時還應具有抗扭轉剛度和抵抗扭轉振動的能力。由于設計內力計算模型是建立在樓蓋平面內剛度無限大的假定基礎上，設計應使樓蓋系統有足夠的平面內剛度和抗力，并與豎向結構有效連接，從而保證梁、板、柱、墻能協同工作。

由于報告廳與食堂的使用功能相對獨立，利用中間庭院天井設置伸縮縫，劃分成兩個獨立的結構單元：報告廳單元和食堂單元。報告廳結構單元在二層標高處僅在觀眾廳兩側、門廳區域有樓板，其余部位均為樓板大開洞,形成空曠大空間，且由于建筑使用功能和隔聲的要求，北側柱較密，柱網開間較小，南面部分柱稀少，剛度分布不均勻，對抗扭不利。通過在適當的部位布置少量剪力墻，調整結構的整體剛度，使各項計算指標能滿足規范要求。報告廳、食堂平面圖如圖3所示，報告廳剖面如圖4所示。

設置多道抗震防線

框架結構尤其是教學樓、報告廳這種大開間、大柱網、縱橫向剛度不均勻的結構，應合理布置柱間支撐或柱翼墻，增加結構縱向剛度，加強結構的空間整體性，使結構具備必要的抗震承載力、良好的變形能力和消耗地震能量的能力。

延性結構設計

結構的延性是結構抗震設計中一個很重要的概念。結構的延性一般用延性系數來表示，它表示結構極限變形與屈服變形的比值。其值越大，則結構的延性越好，在地震作用下，結構已無強度安全儲備，結構的抗震性能主要取決于結構的變形能力。因此，一個結構的變形能力越大，在地震作用時，就能更好地消耗地震能量，保證結構的可靠度。鋼筋混凝土結構是由各種鋼筋混凝土構件組成，組成結構的各構件延性越大，整個結構的延性就越好，結構的延性越好，結構的抗震能力也越好。在大震下，即使結構構件達到屈服，仍然可通過屈服截面的塑性變形來消耗地震能量,從而避免發生脆性破壞。當地震后的余震發生時，由于塑性鉸的出現，結構的剛度明顯變小，周期變長，所受的地震力會明顯減小，震害減輕。延性結構設計的具體內容有以下幾點。

（1）強柱弱梁。控制塑性鉸在框架中出現的位置，塑性鉸出現的位置或順序不同，將使框架結構產生不同的破壞形式。塑性鉸應先出現于梁端部，使結構在破壞前有較大的變形，吸收和耗散較多的地震能量，因而具有較好的抗震性能。

（2）強剪弱彎。控制梁柱構件的破壞形態，使其發生延性較好的彎曲破壞，避免脆性的剪切破壞，而且保證構件在塑性鉸出現后也不會過早剪切破壞。

（3）強節點、強錨固。由于節點區受力狀態非常復雜，所以在結構設計時只有保證各個節點不出現脆性的剪切破壞，才能使梁柱充分發揮其承載能力和變形能力。即在梁柱塑性鉸出現之前，節點區不能過早破壞。

（4）嚴格控制梁的配筋率。鋼筋混凝土的破壞分為受拉鋼筋達到屈服狀態的延性破壞和混凝土先被壓碎或剪切破壞等脆性破壞兩種形式。設計時應按計算或構造選取適宜的配筋率，避免出現梁受拉鋼筋過多或出現超筋現象，使結構發生脆性破壞。應選取適宜的梁截面尺寸，嚴格控制梁截面相對受壓區高度。規范規定，對于一級抗震，相對受壓高度不大于0．25，二三級抗震不大于0．35，且受拉鋼筋最大配筋率不大于2．5％。同時控制受拉鋼筋的最小配筋率，保證梁不會在混凝土受拉區剛開裂時就屈服甚至拉斷。此外，梁上部鋼筋間距不宜太密，否則會造成混凝土澆筑困難，從而造成混凝土缺陷。

（5）梁受壓區配置適量受壓鋼筋，可提高梁的延性。

（6）加密箍筋。可提高箍筋對混凝土的約束力，避免梁的縱向受壓鋼筋產生彎曲，從而提高梁的延性；同時，還可提高梁的抗剪強度，防止剪切脆性破壞的發生。

（7）柱軸壓比限制。對不同烈度下有著不同延性要求的結構會有不同的軸壓比限制。設計時應嚴格控制柱的軸壓比，盡量避免采用短柱，因為短柱的破壞是脆性破壞，加密柱箍筋采用復合箍，都可提高對混凝土的約束力，以防柱受壓鋼筋被壓曲，從而提高柱的延性。另外，柱端箍筋用量的控制不是簡單的配箍率，而是有配箍特征值，它同時考慮了箍筋強度等級和混凝土強度等級對配筋量的影響。

抗震構造措施

在青川中學的結構抗震設計中，應吸取汶川地震建筑震害的經驗教訓，特別重視結構抗震的構造措施。

（1）框架結構節點鋼筋須滿足錨固要求（圖5），梁柱箍筋按規范要求加密，注意箍筋和縱筋的比例，填充墻不到頂形成短柱時，框架柱應全高加密，從構造上保證強剪弱彎、強節點、強錨固。

（2）突出屋面的樓梯間、水箱、女兒墻等附屬物，由于沿房屋高度的剛度驟減而產生“鞭梢效應”，從而加大了地震作用，對出屋面建筑本身和主體建筑物的抗震都非常不利。在出屋面建筑的設計中，宜通過綜合考慮來選擇其適當的平面位置，并盡量降低其高度，減輕重量，使屋頂建筑結構的重量和剛度分布較均勻，并與主體結構有可靠連接，從而使其具有良好的抗震性能。

（3）位于建筑物出入口上方的挑檐、雨篷、玻璃幕墻、吊頂、構架等非結構構件應與結構主體有可靠連接，且具有良好的變形能力，避免地震時脫落。

（4）由于樓梯段側向剛度較大，山墻較高，休息平臺與樓層存在錯層，地震時最易破壞，作為逃生通道，對樓梯間的抗震設計應予以充分重視。支撐樓梯的框架柱應考慮樓梯休息平臺板的約束作用和可能引起的短柱，按短柱的抗震要求進行加強。樓梯間兩側的填充墻與柱之間加強拉結。樓梯間的混凝土梯段、梁、板應參與計算，并按規范要求設置構造柱和拉結鋼筋。樓梯梯段板采用現澆鋼筋混凝土，梯段板采取雙層雙向配筋。

（5）教學樓、報告廳、圖書館等的屋頂均為坡屋面，在閣樓層標高處設置了框架拉梁，以加強結構的整體性。

（6）在框架結構中，填充墻的構造措施很重要（圖6，7）。在水平地震作用下填充墻與框架是共同作用的，一方面墻體受到框架的約束，另一方面框架受到填充墻的支撐，由于填充墻的側向剛度較大，所受到的地震作用大，而填充墻的抗剪強度又較低，變形能力小，所以填充墻在地震發生時易出現裂縫。因此，填充墻與框架的連接除按國家有關規范的要求設置構造柱、拉結筋和水平拉梁外，還應按西南標準圖集《框架輕質填充墻構造圖集》（西南05G701）相應的構造措施進行加強。

結語

在科學技術迅猛發展的今天，電子計算機雖然能夠幫助人們快速計算出各種復雜的結構，卻不能代替設計人員的概念設計。因此，作為設計人員，要在充分利用電算結果的基礎上，通過概念設計對結構進行抗震設計，以保證結構的安全度，真正實現建筑物抗震設防的要求。而且由于地震是一種破壞性很大的突發性自然災害，具有極大的不可預見性,建筑師、結構工程師應相互配合、充分運用抗震概念設計，發展先進的設計理念，更好地解決構造處理，保證結構具有足夠的抗震可靠性。