论文部分内容阅读
【摘 要】近年来，我国地震频发，在多次地震中，建筑物也经受着重大的考验，有关建筑物结构抗震设计的问题引起了全社会的高度重视。
【关键词】建筑;抗震;设计;分析
1结构抗震理论的发展
结构地震反应计算方法的发展，大致可以划分为三个阶段。第一阶段为静力理论阶段---静力法。1920年，由日本大森房吉提出。假设建筑物为绝对刚体，结构所受的水平地震作用，可以简化为作用于结构上的等效水平静力F，其大小等于结构重力荷载G的k倍。第二阶段是反应谱理论阶段，地震反应谱是单自由度弹性体系在地震作用下其最大的反应与自振周期的关系曲线称为地震反应谱。1943年美国皮奥特（ M.A.Biot）发表了以实际地震记录求得的加速度反应谱，提出的“弹性反应谱理论”。由于反应谱理论正确而简单地反映了地震特性以及结构的动力特性，从而得到了国际上广泛的承认。
2建筑结构抗震的意义是什么
建筑结构抗震加固设计及安全施工措施在建设工程中的意义，非常重要！地震灾害防御是地震发生前应做的防御性工作。震害防御主要有工程性防御措施和非工程性防御措施。工程性防御措施是减轻地震灾害最主要的途径。工程性防御措施是用工程的抗震设防和抗震加固来完成防御建筑物、构筑物遭受地震破坏，减轻地震灾害的措施。地震造成人员伤亡的直接原因是地表的破坏和建筑物、构筑物的破坏与倒塌。据对世界上130余次伤亡较大地震灾害进行的分类统计表明，其中95%以上的伤亡是由于建筑物、构筑物破坏、倒塌造成的。
3建筑结构抗震设计的重要性分析
一是充分保护人民群众的生命财产安全。人类社会在发展过程中，首先要解决的就是温饱与安全的需求（马斯洛的需要层次理论可以说明），如据有关报道，在2008年的汶川地震的主震区内，完好的建筑几乎没有。除却地震本身的烈度较高，破坏性较强的原因之外，一个更重要的问题值得我们的深思，就是建筑结构的抗震能力非常差，长时期以来，国人对于建筑的抗震设计重视不够，一方面在技术水平上缺乏突破，另一方面一部分人受利益驱动，往往在施工过程中，存在偷工减料等行为，导致了建筑物抗震能力薄弱，加强建筑结构抗震设计的重要性，对于保护人民群众的生命财产安全不言而喻。
二是促进建筑结构设计技术与理念的创新与发展。我们知道，日本是一个地震多发地区，事实上，在1880年以前，日本对于建筑物结构的抗震设计也不是很重视。1880年横滨地震（M=5.4）之后，日本成立了日本地震学会，1891年在浓尾地震之后，鉴于地震给建筑物造成的重大损害，日本成立了“震灾预防调查委员会”，开始着手进行抗震结构设计研究。
4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。
4.1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。
4.2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，尤其是角杜和边柱易发生破坏。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。
5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。
5.1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。
5.2构造措施上的延性保证
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，
5.3抗震设计的依据和目标
5.3.1基于性能的抗震设计依据
抗震设计的依据是抗震设防烈度。它是按国家规定的权限，作为一個地区抗震设防一句的地震烈度，一般情况下，可采用GBI8306-2001《中国地震动参数区划图》的地震基本烈度，或采用GB50011-2001《建筑抗震设计规范》（2008版）中设计基本地震加速度值对应的烈度值，抗震设防标准应符合GB50223-2008《建筑工程抗震设防分类标准》的要求。《建筑抗震设计规范》规定：抗震设防烈度6度及其以上地区的建筑，必须进行抗震设计。确定北京、天津、西安、成都、昆明地区必须有抗震设计。
5.3.2抗震设计的目标
按照我国的国情和目前的经济水平，确定住宅建筑抗震设计的目标为3个层次：第一层次是小震不坏。当遭受发生机会较多的地震（多遇地震）、地震烈度低于本地区的抗震设防烈度时，建筑物不受损坏或不需修理，仍可继续使用。第二层次是中震可修，当遭受本地区设防烈度的地震时，建筑物有一定损坏，经一般修理或不需要修理，仍可继续使用。第三层是大震不倒，当遭受发生机会极少的地震（罕遇地震）、地震烈度高于本地区的抗震设防烈度时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。
6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]吕西林，蒋欢军.建筑结构抗震研究的若干进展[J].同济大学学报（自然科学版），2004，32（10）：1278-1284.
[2]李碧雄，甘立刚，王清远等.基于震害和数值分析的加固建筑结构抗震性能评估[J].四川大学学报（工程科学版），2010，42（5）：142-149.
（作者身份证号：320911198607203453）
【关键词】建筑;抗震;设计;分析
1结构抗震理论的发展
结构地震反应计算方法的发展，大致可以划分为三个阶段。第一阶段为静力理论阶段---静力法。1920年，由日本大森房吉提出。假设建筑物为绝对刚体，结构所受的水平地震作用，可以简化为作用于结构上的等效水平静力F，其大小等于结构重力荷载G的k倍。第二阶段是反应谱理论阶段，地震反应谱是单自由度弹性体系在地震作用下其最大的反应与自振周期的关系曲线称为地震反应谱。1943年美国皮奥特（ M.A.Biot）发表了以实际地震记录求得的加速度反应谱，提出的“弹性反应谱理论”。由于反应谱理论正确而简单地反映了地震特性以及结构的动力特性，从而得到了国际上广泛的承认。
2建筑结构抗震的意义是什么
建筑结构抗震加固设计及安全施工措施在建设工程中的意义，非常重要！地震灾害防御是地震发生前应做的防御性工作。震害防御主要有工程性防御措施和非工程性防御措施。工程性防御措施是减轻地震灾害最主要的途径。工程性防御措施是用工程的抗震设防和抗震加固来完成防御建筑物、构筑物遭受地震破坏，减轻地震灾害的措施。地震造成人员伤亡的直接原因是地表的破坏和建筑物、构筑物的破坏与倒塌。据对世界上130余次伤亡较大地震灾害进行的分类统计表明，其中95%以上的伤亡是由于建筑物、构筑物破坏、倒塌造成的。
3建筑结构抗震设计的重要性分析
一是充分保护人民群众的生命财产安全。人类社会在发展过程中，首先要解决的就是温饱与安全的需求（马斯洛的需要层次理论可以说明），如据有关报道，在2008年的汶川地震的主震区内，完好的建筑几乎没有。除却地震本身的烈度较高，破坏性较强的原因之外，一个更重要的问题值得我们的深思，就是建筑结构的抗震能力非常差，长时期以来，国人对于建筑的抗震设计重视不够，一方面在技术水平上缺乏突破，另一方面一部分人受利益驱动，往往在施工过程中，存在偷工减料等行为，导致了建筑物抗震能力薄弱，加强建筑结构抗震设计的重要性，对于保护人民群众的生命财产安全不言而喻。
二是促进建筑结构设计技术与理念的创新与发展。我们知道，日本是一个地震多发地区，事实上，在1880年以前，日本对于建筑物结构的抗震设计也不是很重视。1880年横滨地震（M=5.4）之后，日本成立了日本地震学会，1891年在浓尾地震之后，鉴于地震给建筑物造成的重大损害，日本成立了“震灾预防调查委员会”，开始着手进行抗震结构设计研究。
4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。
4.1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。
4.2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，尤其是角杜和边柱易发生破坏。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。
5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。
5.1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。
5.2构造措施上的延性保证
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，
5.3抗震设计的依据和目标
5.3.1基于性能的抗震设计依据
抗震设计的依据是抗震设防烈度。它是按国家规定的权限，作为一個地区抗震设防一句的地震烈度，一般情况下，可采用GBI8306-2001《中国地震动参数区划图》的地震基本烈度，或采用GB50011-2001《建筑抗震设计规范》（2008版）中设计基本地震加速度值对应的烈度值，抗震设防标准应符合GB50223-2008《建筑工程抗震设防分类标准》的要求。《建筑抗震设计规范》规定：抗震设防烈度6度及其以上地区的建筑，必须进行抗震设计。确定北京、天津、西安、成都、昆明地区必须有抗震设计。
5.3.2抗震设计的目标
按照我国的国情和目前的经济水平，确定住宅建筑抗震设计的目标为3个层次：第一层次是小震不坏。当遭受发生机会较多的地震（多遇地震）、地震烈度低于本地区的抗震设防烈度时，建筑物不受损坏或不需修理，仍可继续使用。第二层次是中震可修，当遭受本地区设防烈度的地震时，建筑物有一定损坏，经一般修理或不需要修理，仍可继续使用。第三层是大震不倒，当遭受发生机会极少的地震（罕遇地震）、地震烈度高于本地区的抗震设防烈度时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。
6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]吕西林，蒋欢军.建筑结构抗震研究的若干进展[J].同济大学学报（自然科学版），2004，32（10）：1278-1284.
[2]李碧雄，甘立刚，王清远等.基于震害和数值分析的加固建筑结构抗震性能评估[J].四川大学学报（工程科学版），2010，42（5）：142-149.
（作者身份证号：320911198607203453）