【摘 要】 我國是世界上地震頻發(fā)且震害極其嚴(yán)重的國家之一，特別是我省“5.12”汶川特大地震給地震災(zāi)區(qū)房屋建筑造成了極大破壞。？地震災(zāi)區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)防與不設(shè)防，震后結(jié)果大不一樣。要使工程建設(shè)能夠減輕以至避免地震災(zāi)害，把握好抗震設(shè)計(jì)關(guān)是減輕地震災(zāi)害的根本措施。本文對(duì)建筑抗震進(jìn)行了必要的理論分析，從而探索建筑的設(shè)計(jì)理念、方法，進(jìn)而采取必須的抗震措施。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì) 建筑結(jié)構(gòu) 抗震設(shè)計(jì)

一、引言

地震是人類在繁衍生息、社會(huì)發(fā)展過程中遇到的一種可怕的自然災(zāi)害。研究表明，在地震中造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失最主要的因素就是房屋倒塌及其引發(fā)的次生災(zāi)害。我國是世界上地震災(zāi)害頻發(fā)并且震害極其嚴(yán)重的國家之一，據(jù)專家預(yù)測(cè)及分析，目前我國正處于第五個(gè)地震活躍期，頻繁發(fā)生的地震災(zāi)害告訴我們，抗震設(shè)防是防御和減輕地震災(zāi)害最根本、最有效的措施。因此，建筑物的抗震設(shè)防問題是我國減輕自然災(zāi)害、保障國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)持續(xù)發(fā)展，特別是保障人民群眾生命安全的一個(gè)重要問題。

地震作用具有較強(qiáng)的隨機(jī)性和復(fù)雜性，要求在強(qiáng)烈地震作用下結(jié)構(gòu)仍保持在彈性狀態(tài)，不發(fā)生破壞是很不實(shí)際的；既經(jīng)濟(jì)又安全的抗震設(shè)計(jì)是允許在強(qiáng)烈地震作用下破壞嚴(yán)重，但不倒塌。因此，提高結(jié)構(gòu)的變形、耗能能力和整體抗震能力，防止高于設(shè)防烈度的“大震”不倒是抗震設(shè)計(jì)要達(dá)到的目標(biāo)。

二、我國抗震設(shè)計(jì)中的不足

我國以前規(guī)定的“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)以前存在一定的問題。該設(shè)防目標(biāo)對(duì)甲類、乙類、丙類這三類重要性不同的建筑來說，并不都是恰當(dāng)?shù)?。這種籠統(tǒng)的設(shè)防目標(biāo)也不符合當(dāng)今國際上的“多層次，多水準(zhǔn)形態(tài)控制目標(biāo)”思想，這種多形態(tài)目標(biāo)思想提倡在建筑抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)靈活采用多重形態(tài)目標(biāo)。這些不足主要表現(xiàn)在：

我國建筑目前大多采用的是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，在整體設(shè)計(jì)上存在較大的不均勻性，使得這些結(jié)構(gòu)存在著“層間屈服強(qiáng)度”特別薄弱的樓層。在強(qiáng)烈地震作用下，結(jié)構(gòu)的薄弱層率先屈服，彈塑性變形急劇發(fā)展，并形成彈塑性變形集中的現(xiàn)象。

三、抗震設(shè)計(jì)的基本原則與要求

（一）結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能。

（二）設(shè)置多道抗震防線。

1、一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。

2、強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，在第一次遭大震破壞后再遭余震，將會(huì)因損傷積累導(dǎo)致倒塌?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識(shí)地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時(shí)倒塌。

3、適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長(zhǎng)階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。

4、在抗震設(shè)計(jì)中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超強(qiáng)，可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對(duì)薄弱，因此在設(shè)計(jì)中不合理的加強(qiáng)以及在施工中以大帶小，改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的做法，都需要慎重考慮。

（三）對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力

1、構(gòu)件在強(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲(chǔ)備，構(gòu)件的實(shí)際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。比如加強(qiáng)梁、柱端加密區(qū)的長(zhǎng)度、箍筋最大間距和最小直徑應(yīng)按符合規(guī)范要求。

2、要使樓層部位的實(shí)際承載能力和設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性受力的比值在總體上保持一個(gè)相對(duì)均勻的變化。

3、要防止在局部上加強(qiáng)而忽視了整個(gè)結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。

4、在抗震設(shè)計(jì)中有意識(shí)、有目的地控制薄弱層，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。

（四）、提高短柱的受壓承載力

提高短柱的受壓承載力可減小柱截面、提高剪跨比，從而改善整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能。

（五）采用鋼管混凝土柱

鋼管混凝土是套箍混凝土的一種特殊形式，由混凝土填入薄壁圓形鋼管內(nèi)形成的組合結(jié)構(gòu)材料。由于鋼管內(nèi)的混凝土受到鋼管的側(cè)向約束，使得混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使混凝土的抗壓強(qiáng)度和極限壓應(yīng)變得到很大的提高，混凝土特別是高強(qiáng)混凝土的延性得到顯著改善。當(dāng)選用了高強(qiáng)混凝土和合適的套箍指標(biāo)后，柱子的承載力可大幅度提高。

四、抗震措施

在抗震設(shè)計(jì)中，從概念設(shè)計(jì)，抗震驗(yàn)算及構(gòu)造措施等三方面入手，在將抗震與結(jié)構(gòu)延性結(jié)合的基礎(chǔ)上，建立設(shè)計(jì)地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計(jì)指標(biāo)和方法，直至進(jìn)一步通過一些結(jié)構(gòu)措施（隔震措施，消能減震措施）來減震，即減小結(jié)構(gòu)上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟(jì)的抗震性能是當(dāng)代抗震設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)展的方向。主要的抗震措施有：

（一）選擇有利場(chǎng)地。由于場(chǎng)地因素引起的震害往往特別嚴(yán)重，因此，選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)勘察，搞清地形、地質(zhì)情況，挑選對(duì)建筑抗震有利的地段，盡可能避開對(duì)建筑抗震不利的地段。

（二）采用合理的建筑平立面。簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱的建筑抗震能力強(qiáng)，在地震時(shí)不易破壞；反之，如果房屋體形不規(guī)則，平面上凸出凹進(jìn)，立面上高低錯(cuò)落，在地震時(shí)容易產(chǎn)生震害。建筑物的動(dòng)力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡(jiǎn)單合理，結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則，就能從根本上保證房屋具有良好的抗震性能。

（三）提高結(jié)構(gòu)的延性。結(jié)構(gòu)的延性可定義為結(jié)構(gòu)在承載力無明顯降低的前提下發(fā)生非彈性變形的能力。結(jié)構(gòu)的延性反映了結(jié)構(gòu)的變形能力，是防止在地震作用下倒塌的關(guān)鍵因素之一。結(jié)構(gòu)良好的延性有助于減小地震作用，吸收與耗散地震能量，避免結(jié)構(gòu)倒塌。而結(jié)構(gòu)延性和耗能的大小，取決于構(gòu)件的破壞形態(tài)及其塑化過程，彎曲構(gòu)件的延性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于剪切構(gòu)件，構(gòu)件彎曲屈服直至破壞所消耗的地震輸入能量，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于構(gòu)件剪切破壞所消耗的能量。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)力求避免構(gòu)件的剪切破壞，爭(zhēng)取更多的構(gòu)件實(shí)現(xiàn)彎曲破壞。始終遵循“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)煎弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱錨固”原則。構(gòu)件的破壞和退出工作，使整個(gè)結(jié)構(gòu)從一種穩(wěn)定體系過渡到另外一種穩(wěn)定體系，致使結(jié)構(gòu)的周期發(fā)生變化，以避免地震卓越周期長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)作用引起的共振效應(yīng)。

（四）控制建筑高度及層數(shù)。歷次地震災(zāi)害證明，砌體建筑的層數(shù)越多，高度越高，其地震破壞就越嚴(yán)重。因?yàn)榻ㄖ訑?shù)及高度值越大就意味著側(cè)向地震作用就越大，同時(shí)也加大了建筑底部的傾覆力距。因此在地震中，傾覆力矩過大使得底部墻體產(chǎn)生過大的壓力和剪力而被破壞。所以控制砌體結(jié)構(gòu)高度及層數(shù)對(duì)減少地震災(zāi)害有很大的作用。

（五）合理采用抗震縫

按抗震要求設(shè)置的垂直的構(gòu)造縫叫做抗震縫。抗震縫一般設(shè)置在結(jié)構(gòu)變形的敏感部位，沿著房屋基礎(chǔ)頂面全面設(shè)置，使得建筑分成若干剛度均勻的單元獨(dú)立變形。2010版抗震規(guī)范對(duì)縫寬要求更高：對(duì)多層砌體結(jié)構(gòu)抗震縫寬可采用50～100mm；對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震縫寬最小為100mm，縫隙兩側(cè)結(jié)構(gòu)必須完全分開，中間間隙距離保證在地震作用下兩側(cè)結(jié)構(gòu)不發(fā)生碰撞。裝修后可完全隱藏抗震縫，對(duì)建筑功能影響較小。

五、結(jié)束語

綜上所述，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)來說，良好的抗震性能一定來自于相對(duì)簡(jiǎn)單的體形，來自簡(jiǎn)單而直接的傳力體系及地震作用下結(jié)構(gòu)的多道設(shè)防線，在地基和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)中也應(yīng)充分考慮到地基的變形對(duì)建筑的安全影響等。

現(xiàn)代抗震設(shè)計(jì)思路提出至今，世界各國的抗震學(xué)術(shù)界和工程界又取得了許多新的成果，比如進(jìn)行了大量鋼筋混凝土構(gòu)件的抗震性能試驗(yàn)；通過迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)編制了準(zhǔn)確性更好的非線性動(dòng)力反應(yīng)程序；在設(shè)計(jì)方法上也不再拘泥于以前單一的基于力的傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方法，開始嘗試基于性能和位移的新的抗震設(shè)計(jì)理念。在這樣的環(huán)境中，我國的抗震設(shè)計(jì)思路也應(yīng)該在完善自身不足的同時(shí)，不斷向前發(fā)展，就能使地震災(zāi)害降到最低限度。

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