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摘要：由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在建筑结构抗震设计方案中，抗震措施是一个重要的组成部分。本文首先阐述地震灾害对建筑物的损害,其次分析了建筑抗震的理论,就如何提高建筑结构的抗震水平提出了自己的看法和建议。
关键词：建筑结构；抗震措施；研究分析
地震给人类建造的各种建筑物造成了一定的破坏,使人们明确意识到,所建造的建筑物首先应考虑抵抗地震灾害的破坏。特别是我国地震多发区,建筑抗震设防更是工程设计所面临的迫切任务。
一、地震灾害对建筑物的损害
地震对房屋的影响表现主要是框架梁柱以及梁柱节点的震害、填充墙体的震害、变形缝处的震害等，主要表现在以下几点:
1、框架梁、柱以及梁柱节点的震害现象。在地震作用下,部分框架梁有斜裂缝产生,受损严重的梁,裂缝贯通。部分框架柱有水平裂缝产生,受损严重的柱,四周会有贯通的水平裂缝。梁、柱节点附近有斜裂缝产生,这是最常见的受损表现。
2、填充墙体的震害现象。大部分受损的填充墙体都有从上向下的45度斜裂缝或“X”型裂缝,部分填充墙体粉刷层剥落,砌块开裂甚至局部酥碎。在门、窗口上、下角多见八字形或倒八字形缝,在顶层的门窗上口或屋盖下水平裂缝较多。窗间墙体出现不同程度的“X”型裂缝。立面上有局部突出的房屋,突出的墙体常易破坏。一部分原有房屋,出现整个女儿墙坍塌的破坏,局部突出的建筑的倒塌较女儿墙多一些。对于这类附属建筑,不仅因鞭梢效应而使水平地震力加大,加重了它的破坏,而且屋盖的错动、房屋的倾斜等主体结构的震害也对它产生了很大的影响。
二、建筑抗震的理论分析
1、建筑结构抗震规范
建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。我国《建筑抗震规范》(GB50011—2001)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏,但经一般修理或不需修理仍可继续使用,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有,段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。
2、建筑结构抗震理论
拟静力理论：拟静力理论是20世纪10~40年代发展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。
反应谱理论：反应谱理论是在加世纪40~60年代发展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。
动力理论：动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,選择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。
三、提高建筑结构的抗震措施
1、尽量提高建筑结构的规则性
多次地震经历表明，简单、规则、对称的建筑在地震时不易被破坏，其抗震能力较强，并且结构规则的建筑容易准确计算其地震反应，确定地震作用的传递途径，并进行细部处理或采取其他抗震构造措施。建筑结构外形应满足以下几点：(1)建筑形状力求简单规则；(2)建筑结构尽量对称均匀；(3)尽可能满足建筑竖向均匀性。
2、增强建筑物的刚度及整体性
建筑物是由纵、横向承重构件和楼盖组成的结构体系，它必须具有足够大的整体刚度和整体稳定性。增大结构构件的刚度，可以推迟地震时构件屈服，降低对构件延性的要求。还应注意抗侧力构件的布置以及结构质量的分布。刚性楼盖能保证各个抗侧力的构件按各自侧移刚度合理分配地震作用。采用现浇钢筋混凝土楼板及屋盖是较理想的抗震构件，其具有整体性好、水平刚度大的优点，可消除滑移、散落问题，它还可使平面上墙体对齐的要求适当放宽，可有效控制层间变形。较强的楼板及屋盖水平刚度还能有效地传递荷载，尤其是在上下墙体在平面上没对齐时，它们起到一定的传递水平力的作用，对楼板和屋盖现浇还能增加其对墙体的约束。可见，采现浇楼、屋盖能有效增强建筑结构空间刚度和整体稳定性，从而提高房屋的抗震性能。
3、保证结构的延性抗震能力
合理选择了建筑结构后,就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性抗震能力,从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标,系统的抗震措施包括以下几个方面内容。强柱弱梁:人为增大柱相对于梁的抗弯能力,使钢筋混凝土框架在大震下,梁端塑性铰出现较早,在达到最大非线性位移时塑性转动较大;而柱端塑性铰出现较晚,在达到最大非线性位移时塑性转动较小,甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。强剪弱弯:剪切破坏基本上没有延性.一旦某部位发生剪切破坏,该部位就将彻底退出结构抗震能力.对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值,使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。
4、设置多道设防的抗震结构体系
抗震建筑结构体系应根据建筑物的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,经过技术、经济条件比较综合确定。首先宜有多道抗震防线.应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承裁能力。所谓多道抗震防线,是指在一个抗震结构体系中,一部分延性好的构件在地震作用下,首先达到屈服,充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用,即担负起第一道抗震防线的作用,其他构件则在第一道抗震防线屈服后才依次屈服,从而形成第二、第三或更多道抗震防线.这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。
5、增强构件的相互连接
多个构件有可靠的连接才能保证各个构件的强度充分发挥,才能更好地传递地震力,使各个构件都能充分地吸收地震力,提高整个构件的延性。构件连接不破坏,整个结构才能保证其整体性,各构件之间的连接必须可靠。
6、采用分体柱设计
由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多,在地震作用下往往是因剪坏而失效,其抗弯强度不能完全发挥。因此,可人为地削弱短柱的抗弯强度,使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度,这样,在地震作用下,柱子将首先达到抗弯强度,从而呈现出延性的破坏状态。分体柱方法已在实际工程中得到应用。人为削弱抗弯强度的方法,可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱,分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键,以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般,连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素砼连接键等形式。
总之，为尽可能地避免地震给人类带来的灾难和损失，我们应当对以前地震灾害中所暴露的一系列问题实事求是的总结，科学、合理的对现有建筑结构设计规范，做好场地选择、平立面布置、结构体系等各方面的设计工作，有效控制地震作用下结构的薄弱环节，提高建筑的抗震性能。
参考文献：
[1] 刘亚宏.浅谈建筑结构的抗震措施[J].黑龙江科技信息,2009,(6) .
[2] 刘立国.简述建筑结构的抗震措施[J].黑龙江科技信息,2007,(14).
[3] 周昌贤.由地震引发对建筑结构抗震设计的思考［J］.中国科技财富.2010.
[4] 建筑结构抗震设计.中国建筑工业出版社.2009.
关键词：建筑结构；抗震措施；研究分析
地震给人类建造的各种建筑物造成了一定的破坏,使人们明确意识到,所建造的建筑物首先应考虑抵抗地震灾害的破坏。特别是我国地震多发区,建筑抗震设防更是工程设计所面临的迫切任务。
一、地震灾害对建筑物的损害
地震对房屋的影响表现主要是框架梁柱以及梁柱节点的震害、填充墙体的震害、变形缝处的震害等，主要表现在以下几点:
1、框架梁、柱以及梁柱节点的震害现象。在地震作用下,部分框架梁有斜裂缝产生,受损严重的梁,裂缝贯通。部分框架柱有水平裂缝产生,受损严重的柱,四周会有贯通的水平裂缝。梁、柱节点附近有斜裂缝产生,这是最常见的受损表现。
2、填充墙体的震害现象。大部分受损的填充墙体都有从上向下的45度斜裂缝或“X”型裂缝,部分填充墙体粉刷层剥落,砌块开裂甚至局部酥碎。在门、窗口上、下角多见八字形或倒八字形缝,在顶层的门窗上口或屋盖下水平裂缝较多。窗间墙体出现不同程度的“X”型裂缝。立面上有局部突出的房屋,突出的墙体常易破坏。一部分原有房屋,出现整个女儿墙坍塌的破坏,局部突出的建筑的倒塌较女儿墙多一些。对于这类附属建筑,不仅因鞭梢效应而使水平地震力加大,加重了它的破坏,而且屋盖的错动、房屋的倾斜等主体结构的震害也对它产生了很大的影响。
二、建筑抗震的理论分析
1、建筑结构抗震规范
建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。我国《建筑抗震规范》(GB50011—2001)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏,但经一般修理或不需修理仍可继续使用,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有,段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。
2、建筑结构抗震理论
拟静力理论：拟静力理论是20世纪10~40年代发展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。
反应谱理论：反应谱理论是在加世纪40~60年代发展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。
动力理论：动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,選择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。
三、提高建筑结构的抗震措施
1、尽量提高建筑结构的规则性
多次地震经历表明，简单、规则、对称的建筑在地震时不易被破坏，其抗震能力较强，并且结构规则的建筑容易准确计算其地震反应，确定地震作用的传递途径，并进行细部处理或采取其他抗震构造措施。建筑结构外形应满足以下几点：(1)建筑形状力求简单规则；(2)建筑结构尽量对称均匀；(3)尽可能满足建筑竖向均匀性。
2、增强建筑物的刚度及整体性
建筑物是由纵、横向承重构件和楼盖组成的结构体系，它必须具有足够大的整体刚度和整体稳定性。增大结构构件的刚度，可以推迟地震时构件屈服，降低对构件延性的要求。还应注意抗侧力构件的布置以及结构质量的分布。刚性楼盖能保证各个抗侧力的构件按各自侧移刚度合理分配地震作用。采用现浇钢筋混凝土楼板及屋盖是较理想的抗震构件，其具有整体性好、水平刚度大的优点，可消除滑移、散落问题，它还可使平面上墙体对齐的要求适当放宽，可有效控制层间变形。较强的楼板及屋盖水平刚度还能有效地传递荷载，尤其是在上下墙体在平面上没对齐时，它们起到一定的传递水平力的作用，对楼板和屋盖现浇还能增加其对墙体的约束。可见，采现浇楼、屋盖能有效增强建筑结构空间刚度和整体稳定性，从而提高房屋的抗震性能。
3、保证结构的延性抗震能力
合理选择了建筑结构后,就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性抗震能力,从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标,系统的抗震措施包括以下几个方面内容。强柱弱梁:人为增大柱相对于梁的抗弯能力,使钢筋混凝土框架在大震下,梁端塑性铰出现较早,在达到最大非线性位移时塑性转动较大;而柱端塑性铰出现较晚,在达到最大非线性位移时塑性转动较小,甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。强剪弱弯:剪切破坏基本上没有延性.一旦某部位发生剪切破坏,该部位就将彻底退出结构抗震能力.对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值,使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。
4、设置多道设防的抗震结构体系
抗震建筑结构体系应根据建筑物的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,经过技术、经济条件比较综合确定。首先宜有多道抗震防线.应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承裁能力。所谓多道抗震防线,是指在一个抗震结构体系中,一部分延性好的构件在地震作用下,首先达到屈服,充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用,即担负起第一道抗震防线的作用,其他构件则在第一道抗震防线屈服后才依次屈服,从而形成第二、第三或更多道抗震防线.这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。
5、增强构件的相互连接
多个构件有可靠的连接才能保证各个构件的强度充分发挥,才能更好地传递地震力,使各个构件都能充分地吸收地震力,提高整个构件的延性。构件连接不破坏,整个结构才能保证其整体性,各构件之间的连接必须可靠。
6、采用分体柱设计
由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多,在地震作用下往往是因剪坏而失效,其抗弯强度不能完全发挥。因此,可人为地削弱短柱的抗弯强度,使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度,这样,在地震作用下,柱子将首先达到抗弯强度,从而呈现出延性的破坏状态。分体柱方法已在实际工程中得到应用。人为削弱抗弯强度的方法,可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱,分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键,以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般,连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素砼连接键等形式。
总之，为尽可能地避免地震给人类带来的灾难和损失，我们应当对以前地震灾害中所暴露的一系列问题实事求是的总结，科学、合理的对现有建筑结构设计规范，做好场地选择、平立面布置、结构体系等各方面的设计工作，有效控制地震作用下结构的薄弱环节，提高建筑的抗震性能。
参考文献：
[1] 刘亚宏.浅谈建筑结构的抗震措施[J].黑龙江科技信息,2009,(6) .
[2] 刘立国.简述建筑结构的抗震措施[J].黑龙江科技信息,2007,(14).
[3] 周昌贤.由地震引发对建筑结构抗震设计的思考［J］.中国科技财富.2010.
[4] 建筑结构抗震设计.中国建筑工业出版社.2009.