文/ 湯愛(ài)博、牛兆暉 青島拓界建筑設(shè)計(jì)有限公司 山東青島 266011

1、地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)破壞的特點(diǎn)

1.1 結(jié)構(gòu)體系方面

采用“填墻框架的房屋結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)平面內(nèi)柱上端易發(fā)生剪切破壞，外墻框架柱在窗洞處因受窗下墻的約束而發(fā)生短柱型剪切型破壞；采用框架一抗震墻體系的房屋結(jié)構(gòu)，破壞程度較輕；采用“底框結(jié)構(gòu)體系的房屋，剛度柔弱的底層破壞程度十分嚴(yán)重；采用“填墻框架體系的房屋，當(dāng)?shù)讓訛槌ㄩ_(kāi)式框架間未砌磚墻，底層同樣遭到嚴(yán)重破壞；

1.2 剛度分布方面

矩形平面布置的建筑結(jié)構(gòu)，電梯井等抗側(cè)力構(gòu)件的布置當(dāng)存在偏心時(shí)，因發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而使震害加重；采用三角形、L形等不對(duì)稱平面的建筑結(jié)構(gòu)，同樣在地震作用因發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而使震害加重。

1.3 地基方面

在具有較厚軟弱沖積土層場(chǎng)地，高層建筑的破壞率顯著增高；地基土液化導(dǎo)致地基不均勻沉降，從而引起上部結(jié)構(gòu)損壞或整體傾斜；建造在不利或危險(xiǎn)地段的建筑工程，因地基破壞導(dǎo)致房屋損壞。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的基本周期與場(chǎng)地自振周期相近時(shí)，因共振效應(yīng)破壞程度將加重。

1.4 構(gòu)件形式方面

在框架結(jié)構(gòu)中，通常柱的破壞程度重于梁、板；鋼筋混凝土多肢剪力墻的窗下墻通常會(huì)出現(xiàn)斜向或交叉裂縫；配置螺旋箍筋的混凝土柱，當(dāng)層間位移角達(dá)到較大數(shù)值時(shí)，核心混凝土仍保持完好，柱仍具有較大的抵抗能力；

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)

2.1 基礎(chǔ)性防震措施應(yīng)用

2.1.1 地基隔震

地基隔震是在建筑地基與土層之間設(shè)置緩沖層，以便在地震發(fā)生時(shí)減小建筑與土層之間的震動(dòng)碰撞，實(shí)現(xiàn)對(duì)震能的有效吸收和反射作用，減小地震對(duì)建筑物的破壞。目前，我國(guó)最常使用的地基隔層為瀝青原料隔震層。

2.1.2 基礎(chǔ)隔震

基礎(chǔ)隔震是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，想要降低地震對(duì)建筑物的破壞，就必須要做好基礎(chǔ)隔震措施。在對(duì)建筑基礎(chǔ)采取抗震措施時(shí)，為了減小地震對(duì)上部結(jié)構(gòu)的破壞，需要在建筑物的上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)位置接觸處設(shè)置隔震層，防止地震力由地基處向上部結(jié)構(gòu)傳播，降低地震對(duì)建筑上部結(jié)構(gòu)的破壞?；A(chǔ)抗震裝置一般采用混合隔震裝置、基底滑移隔震裝置和夾層橡膠隔震裝置等。

2.1.3 間層隔震

間層隔震是為了吸收地震的沖擊余力而設(shè)置的，間層隔震的有效設(shè)置能夠?qū)φ鹆M(jìn)行再次削減，以達(dá)到降低地震對(duì)建筑的破壞作用。間層隔震一般都安裝在原始結(jié)構(gòu)層上，其實(shí)我國(guó)最早使用的抗震措施，具有施工操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。

2.1.4 懸掛隔震

懸掛隔震是通過(guò)懸掛的方式，將建筑物全部或部分結(jié)構(gòu)脫離地面，從而在地震出現(xiàn)時(shí)，降低地面震動(dòng)與建筑物之間的震力作用。目前，此種抗震措施多用于大型鋼結(jié)構(gòu)建筑當(dāng)中，收到了較為不錯(cuò)的抗震效果。

2.2 選擇有利于抗震的建筑平面和立面布置

2.2.1 建筑的體型要簡(jiǎn)單，平立面布置宜規(guī)則

體型簡(jiǎn)單和規(guī)則的建筑，受力性能明確，設(shè)計(jì)時(shí)容易分析結(jié)構(gòu)在地震作用下的實(shí)際反應(yīng)及其內(nèi)力分析，且結(jié)構(gòu)細(xì)部的構(gòu)造也易于處理。所以這類結(jié)構(gòu)遭遇地震后其震害相對(duì)都較輕。反之，建筑體型不規(guī)則，平面上曲出凹進(jìn)，立面上高低錯(cuò)落。易于形成剛度和強(qiáng)度上的突變，引起應(yīng)力集中或變形集中，也容易形成薄弱環(huán)節(jié)，往往造成比較嚴(yán)重的危害。

2.2.2 建筑的平、立面剛度和質(zhì)量分布力求對(duì)稱

建筑的剛度和質(zhì)量分布不對(duì)稱、即使在地面平動(dòng)分量作用下也會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而造成比較嚴(yán)重的危害。所以，建筑或其獨(dú)立單元應(yīng)力應(yīng)求剛度、質(zhì)量的對(duì)稱，使其質(zhì)心與剛心重合或偏心很小。

2.2.3 建筑的質(zhì)量和剛度變化要均勻

建筑的質(zhì)量和剛度沿豎向分布往往是不均勻的、例如，由于建筑的豎向收進(jìn)，地震時(shí)收進(jìn)處上、下部分振動(dòng)特性不同，易于在收進(jìn)處的橫隔層（樓板）產(chǎn)生應(yīng)力突變，使豎向收進(jìn)的凹角處產(chǎn)生應(yīng)力集中；又如，在建筑物底層設(shè)置上下不連續(xù)的抗震墻（ 如底層框支抗震墻）、使建筑物沿豎向的不均勻性；框架的填充墻在層高范圍內(nèi)未連續(xù)設(shè)置或存在樓層的錯(cuò)層，使框架形成短柱。也易于造成危害。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)上述質(zhì)量和剛度沿豎向分布不連續(xù)的情況應(yīng)加以限制、采取必要的構(gòu)造措施。

2.3 軸壓比和短柱設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，為了提高結(jié)構(gòu)的抗震性，需要減小柱的軸壓比，增大柱的截面尺寸。減小柱軸壓比的主要目的是為了使柱子處于大偏心受壓狀態(tài)，避免縱向受力鋼筋未達(dá)到受拉屈服而混凝土卻被壓碎的情況發(fā)生。由于柱的剛性強(qiáng)度比較高，使得整體結(jié)構(gòu)的延性就差，當(dāng)發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，結(jié)構(gòu)吸收地震能量和耗散能量就少，使得結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生破壞。所以在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常采用強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)方法，且梁具有很好的延性，可以發(fā)生適量的變形，就會(huì)減少柱子進(jìn)入屈服強(qiáng)度的可能性，且在設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)增大軸壓比。此外，許多高層建筑底層的柱子長(zhǎng)細(xì)比小于4，但不能依據(jù)長(zhǎng)細(xì)比小于4則判斷是短柱。因?yàn)槎讨拇_定因素是柱的剪跨比，只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。

2.4 結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)

為了保證建筑物有效的抵抗地震災(zāi)害，設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中要遵循強(qiáng)弱協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)原則，對(duì)剪、節(jié)點(diǎn)、柱等的位置強(qiáng)度進(jìn)行合理的提升，并對(duì)梁、彎、拉力中心等部位的強(qiáng)度進(jìn)行削弱。為了避免節(jié)點(diǎn)過(guò)早的被破壞，設(shè)計(jì)人員需要使柱端的承載力大于梁端的承載力。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)具體的規(guī)范要求對(duì)各個(gè)構(gòu)建的荷載進(jìn)行合理范圍內(nèi)的調(diào)整。

結(jié)語(yǔ)：

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)對(duì)于建筑整體的應(yīng)用性能具有較大的影響，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在建筑場(chǎng)地選擇到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，使抗震設(shè)計(jì)符合相應(yīng)的要求。建筑結(jié)構(gòu)的防震設(shè)計(jì)是保證建筑物穩(wěn)定的基礎(chǔ)，也是對(duì)人們生命及財(cái)產(chǎn)安全的有效保障。