劉欣

（江西省贛州市建筑設(shè)計(jì)研究院，江西 贛州 341000）

1 影響建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的主要因素

1.1 建造結(jié)構(gòu)所用的材料及施工質(zhì)量

對(duì)于材料而言，我們要明確這樣一個(gè)道理:地震對(duì)結(jié)構(gòu)作用的大小幾乎與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量成正比。一般說(shuō)在相同條件下，質(zhì)量大，地震作用就大，震害程度就大;質(zhì)量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑的樓板、墻體、框架、隔斷、圍護(hù)墻以及屋面構(gòu)件中，廣泛采用多孔磚、硅酸鹽砌塊、陶?；炷?、加氣混凝土板、空心塑料板材、瓦楞鐵等輕質(zhì)材料，將能顯著改善建筑的抗震性能。

施工質(zhì)量的影響是深遠(yuǎn)的，在整個(gè)施工過(guò)程中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都可能影響建筑結(jié)構(gòu)本身的抗震能力。施工中造成的材料性能和截面幾何特征在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，砂漿強(qiáng)度、混凝土澆筑質(zhì)量以及延性構(gòu)造措施在施工中的變動(dòng)等施工質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)抗震性能具有重要影響。

1.2 建筑物本身的設(shè)計(jì)

建筑物如果平面布置復(fù)雜，致使質(zhì)心與剛心不重合，在地震作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，則會(huì)加劇了地震的破壞作用，汶川512地震中，一棟鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則，在水平地震作用下，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而破壞倒塌，同時(shí)撞壞相鄰建筑上部的陽(yáng)臺(tái)?？拐鹪O(shè)計(jì)中，要求結(jié)構(gòu)平面布置盡可能地使結(jié)構(gòu)的剛心和質(zhì)心相一致，以減小地震作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對(duì)于結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則的房屋應(yīng)注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠(yuǎn)端抗震墻或框架柱承載力的驗(yàn)算。建筑立面應(yīng)避免頭重腳輕，結(jié)構(gòu)重心盡可能的降低，出屋面部分如屋頂?shù)呐畠簤?、水箱間等，由于根部與下部結(jié)構(gòu)連接薄弱，剛度突變，受鞭梢效應(yīng)影響嚴(yán)重，在地震時(shí)容易率先破壞傾倒;另外，其地震作用通過(guò)周邊的屋面結(jié)構(gòu)傳至下部結(jié)構(gòu)，如屋面結(jié)構(gòu)剛度不夠時(shí)，在突出屋面結(jié)構(gòu)的下部一定范圍內(nèi)破壞相對(duì)集中。抗震設(shè)計(jì)中，要求出屋面建筑部分的高度不應(yīng)過(guò)高，以減小地震時(shí)產(chǎn)生的鞭梢效應(yīng)影響。

1.3 建筑場(chǎng)地

地震造成建筑物的破壞，情況是各種各樣的，其一，由于地震時(shí)的地面強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)，使建筑物在振動(dòng)過(guò)程中，因喪失整體性或強(qiáng)度不足，或變形過(guò)大而破壞;其二，由于水壩倒塌、海嘯、火災(zāi)、爆炸等次生災(zāi)害所造成;其三，由于斷層錯(cuò)動(dòng)、山崖崩塌、河岸滑坡、地層陷落等地面嚴(yán)重變形直接造成。前兩種可以通過(guò)工程措施加以防治，而后一種情況，單靠工程措施很難達(dá)到預(yù)防目的。因此，選擇工程場(chǎng)址時(shí)，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)勘察。搞清地形、地質(zhì)情況，挑選對(duì)建筑抗震有利、盡可能避開(kāi)對(duì)建筑抗震不利的地段，任何情況下均不得在抗震危險(xiǎn)地段上建造可能引起人員傷亡或較大經(jīng)濟(jì)損失的建筑物。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評(píng)估方法

2.1 彈塑性計(jì)量法

目前，彈塑性分析已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分。國(guó)內(nèi)外大量地震震害教訓(xùn)表明，建于強(qiáng)震區(qū)的早期結(jié)構(gòu)，具有較高的地震易損傷性。如何評(píng)定這些已建結(jié)構(gòu)的抗震性能，并據(jù)此進(jìn)行合理的抗震加固，對(duì)最大限度的降低地震震害損失以及保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，都具有重要意義。彈塑性分析法主要用于對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)方案進(jìn)行抗側(cè)力能力的計(jì)算，從而估計(jì)其抗震能力，自從基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論提出之后，該方法的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大到新建建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性抗震分析。這種方法與傳統(tǒng)的抗震靜力方法區(qū)別主要在于它考慮了結(jié)構(gòu)的彈塑性性能并將設(shè)計(jì)反應(yīng)譜引入了計(jì)算過(guò)程和計(jì)算結(jié)果的解釋?；驹硎?在結(jié)構(gòu)上施加豎向荷載并保持不變，同時(shí)施加某種分布的水平荷載，該水平荷載單調(diào)增加，構(gòu)件逐步屈服，從而得到結(jié)構(gòu)在橫向靜力作用下的彈塑性性能。止因?yàn)閺椝苄杂?jì)量法的這種特點(diǎn)，已經(jīng)在建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評(píng)估領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。而其中彈塑性靜力分析作為結(jié)構(gòu)彈塑性變形分析方法之一，以其實(shí)用性較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)正受到越來(lái)越多的關(guān)注，已經(jīng)被列入我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。

2.2 反應(yīng)譜法

用動(dòng)力方法計(jì)算質(zhì)點(diǎn)體系地震反應(yīng)，建立反應(yīng)譜;再用加速度反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)構(gòu)的最大慣性力作為結(jié)構(gòu)的等效地震荷載;然后按靜力方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)的方法，因此，是一種擬靜力方法。我國(guó)抗震規(guī)范及高層規(guī)范都要求在高層建筑中用反應(yīng)譜方法計(jì)算等效地震力，一般有兩種方法:第一種是反應(yīng)譜底部剪力法:當(dāng)結(jié)構(gòu)高度小于40m，沿高度方向質(zhì)量剛度分布比較均勻，以第一振型為主的高層建筑;第二種反應(yīng)譜振型疊加法:當(dāng)把結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，采用平方和的平方根法(SRSS方法);當(dāng)采用空間協(xié)同分析或空間分析方法時(shí)，考慮空間各振型的相互影響，采用完全二次方程法(cQc方法)oral。

3 提高我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的措施

3.1 對(duì)舊有建筑進(jìn)行加固

建成于七十年代前后的建筑物，限于當(dāng)時(shí)的具體條件，基本上都沒(méi)有或者很少考慮抗震問(wèn)題，很多房屋現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降、墻體裂縫、傾斜、面層剝落等現(xiàn)象或隱患，其中部分建筑已影響使用，甚至出現(xiàn)危房。鑒于拆舊建新投資費(fèi)用較大，為了確保人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，充分利用原有舊房，對(duì)不符合抗震要求的進(jìn)行加固，對(duì)部分部位及構(gòu)件進(jìn)行修繕，以滿足抗震設(shè)防目標(biāo)，是十分必要的。而通常的方法是將結(jié)構(gòu)隔震、消能減震技術(shù)應(yīng)用到建筑物的抗震加固中。這種方法在某些方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它擺脫了常規(guī)加固中以構(gòu)件承載力為主的加固模式，尋求通過(guò)減小建筑物上地震作用的途徑，從而使結(jié)構(gòu)及構(gòu)件滿足承載力要求，從而達(dá)到加固目的。

3.2 保證結(jié)構(gòu)延性能力的抗震措施

合理選擇了結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)和延性要求后，就需要通過(guò)抗震措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)確實(shí)具有所需的延性能力，從而保證結(jié)構(gòu)在中震、大震下實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)防目標(biāo)。系統(tǒng)的抗震措施包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：

3.2.1 “強(qiáng)柱弱梁”：人為增大柱相對(duì)于梁的抗彎能力，使鋼筋混凝土框架在大震下，梁端塑性鉸出現(xiàn)較早，在達(dá)到最大非線性位移時(shí)塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較大；而柱端塑性鉸出現(xiàn)較晚，在達(dá)到最大非線性位移時(shí)塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較小，甚至根本不出現(xiàn)塑性鉸。從而保證框架具有一個(gè)較為穩(wěn)定的塑性耗能機(jī)構(gòu)和較大的塑性耗能能力。

3.2.2 “強(qiáng)剪弱彎”：剪切破壞基本上沒(méi)有延性，一旦某部位發(fā)生剪切破壞，該部位就將徹底退出結(jié)構(gòu)抗震能力，對(duì)于柱端的剪切破壞還可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節(jié)點(diǎn)的組合剪力值，使結(jié)構(gòu)能在大震下的交替非彈性變形中其任何構(gòu)件都不會(huì)先發(fā)生剪切破壞。

3.2.3 抗震構(gòu)造措施：通過(guò)抗震構(gòu)造措施來(lái)保證形成塑性鉸的部位具有足夠的塑性變形能力和塑性耗能能力，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)的整體性。

抗震設(shè)計(jì)中我們?yōu)榱吮苊鉀](méi)有延性的剪切破壞的發(fā)生，采取了“強(qiáng)剪弱彎”的措施來(lái)處理構(gòu)件受彎能力與受剪能力的關(guān)系問(wèn)題。值得注意的是，與非抗震抗剪破壞相比，地震作用下的剪切破壞是不同的。

延性對(duì)抗震來(lái)說(shuō)是極其重要的一個(gè)性質(zhì)，我們要想通過(guò)抗震措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)的延性，那么就必須清楚影響延性的因素。對(duì)于梁柱等構(gòu)件，延性的影響因素最終可歸納為最根本的兩點(diǎn)：混凝土極限壓應(yīng)變，破壞時(shí)的受壓區(qū)高度。影響延性的其他因素實(shí)質(zhì)都是這兩個(gè)根本因素的延伸。在抗震設(shè)計(jì)中為保證結(jié)構(gòu)的延性，常常采用以下措施：控制受拉鋼筋配筋率，保證一定數(shù)量受壓鋼筋，通過(guò)加箍筋保證縱筋不局部壓屈失穩(wěn)以及約束受壓混凝土，對(duì)柱子限制軸壓比等。

[1]王平.建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評(píng)估方法[J].甘肅科技縱橫,2005,34(5)

[2]常業(yè)軍.建筑物結(jié)構(gòu)易損性分析及震害預(yù)測(cè)[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué)，2000.3

[3]龔思禮等.建筑抗震設(shè)計(jì).中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1994.