浅谈建筑抗震概念设计的重要性.docx

浅谈建筑抗震概念设计的重要性 摘要：2008年5月12日，汶川发生了8.0级大地震，此次地震造成大量房屋倒塌、损坏。本文主要结合建筑抗震设计规范所规定的抗震概念设计原则，针对汶川地震房屋损坏情况，总结经验教训，指出建筑抗震设计中概念设计的重要性。 下载 关键词：地震建筑抗震概念设计 所谓建筑抗震概念设计就是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，是进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。 抗震概念设计的原则 一、场地选择 选择有利于抗震的地段。抗震有利地段一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均匀中硬场地土。抗震不利地段，就地形而言，一般是指条形突出的山嘴，孤立的山包和山梁的顶部，高差较大的台地边缘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘；就场地土质而言，一般指软弱土、易液化土。 此次地震中，由于选址不当，造成了人员、财产巨大损失。北川县城的半个老城区全部掩埋在山体滑坡中。于此同时，我们也看到了在地震中表现非常好的房屋，他们也位于北川县城，这几栋建筑架构形式各异，在遭受10度的地震作用仍能保持基本完好。就场地来看，初步估计，下面地基填土较深，软土场地的可能性较大，他们有效的减缓了地震作用。因此，城市和建筑物选址的科学性和合理性是非常重要的，他们是避开自然灾难的关键因素。 二、结构的选型与布置 （1）结构材料的选择 结构选型，应根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、基础等因素，经技术、经济条件综合确定。单从抗震角度考虑，作为一种好的结构形式，应具备下列性能： 1延性系数高； 2强度/重度比值大； 3匀质性好； 4正交各向同性 5构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性，并能发挥材料的全部强度。据建筑结构设计专家指出现代建筑物的结构形式主要分为砌体结构、钢筋混凝土框架、框架-剪力墙、剪力墙结构以及钢结构。20世纪80年代以前的房屋以及现在的部分多层居民住宅楼多采用砌体结构，这种结构体系最大的优点就是具有很好的经济性，但缺点是在地震中表现出较差的抗震能力，在地震力作用下很可能造成整体结构垮塌。 在这次汶川地震中，我们看到房屋结构类型的重要性。有构造柱和圈梁的砌体房屋表现的非常好，虽然遭到严重破坏成了危房，但是做到了“大震不倒”。于此相反，一些修建比较早的房屋，没有加圈梁和构造柱的砌体结构，在地震中发生倒塌，没有做到“大震不倒”的要求。 （2）结构选型与结构布置 的砌体房抗震结构体系有如下要求： 1应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径 2宜有多道抗震防线，应避免因部分结构和构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力 3应具备必要的强度，良好的变形能力和耗能能力 4宜具有合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。但是，在这次地震中，发现许多建筑是不符合这些要求的，典型的有位于都江堰的小荷花池，小荷花池临街的两旁建筑大部分把底层改为商铺，商铺需要大的空间就用柱子承 重，不需要大的空间就用墙来承重。因此，在地震作用下，力的传递途径紊乱，建筑物破坏严重。 三、设置多道地震防线 一次大地震，某场地产生的地震动，能造成建筑物破坏的强震持续时间少则几秒，多则十几秒，甚至更长，这样长的时间的地震动，一个接一个的强脉冲对建筑物产生多次往复式冲击，造成积累式的破坏，因此应设多道抗震防线。在所谓“大震”作用时，作为第一道防线的框、排架结构的柱间支撑或柱子的翼墙、剪力墙结构的连梁等率先破坏，消耗部分地震能量并改变了整体结构的动力特性，从而减低了地震力，保护了作为第二道防线的构件，如框、排架结构的柱子、剪力墙结构的墙体。 对于只能采用单一的框架体系，框架就成为整个体系中唯一的抗测力构件，那就应该采用“强柱弱梁”型延性框架。因为单就重力荷载而言，梁仅承担一层的楼面荷载，柱承担着上面阁楼层的总负荷，他的破坏将危机整个上部楼层的安全。因此，“强柱弱梁”型框架在水平地震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，这样就可以做到利用量的变形来消散输入的地震能量，使框架退居到第二道防线的位置。但是，在地震中发现，并没有出现我们的“强柱弱梁”，而出现了大量的“强柱强梁”破坏形式。 分析原因：规范采用：Mc=Mb，Mc节点上下柱端同向弯矩之和柱弯矩增大系数Mb节点左右梁端同向弯矩之和 在计算梁端弯矩和配筋时，考虑部分楼板作用形成T形梁，将框架梁抗弯刚度乘以放大系数后计算梁的配筋超强，再加上板的钢筋，因此梁的实际承载力大于梁端弯矩，而柱的配筋大部分采用构造配筋。另外，地震作用下，使框架梁、柱的弯矩增大很多，而框架梁端弯矩为竖向荷载和地震作用产生的弯矩之和，其增大比例相对柱要小很多。因此，“弱柱强梁”的破坏形式就产生了，这造成灾区很多建筑物主体没有破坏可建筑物由于底层发生弱柱强梁破坏形式，柱子失去承载能力使整个建筑物倾斜或倒塌。 四、确保结构的整体性 在这次汶川地震中，由于房屋整体性不好，也造成了许多人员伤亡。典型的是楼板折断或倒塌。究其原因，大部分是不按规范要求设置构造柱和圈梁，或在施工中不按要求将预制空心板与圈梁或楼面大梁可靠拉结，地震中墙体破坏或外闪，导致楼板塌落，造成结构局部或整体倒塌。 五、非结构部件的处理 所谓非结构部件，一般是指结构分析中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧力荷载的部件，如内墙、楼梯踏步板、框架填充墙、建筑外墙板等。 在地震灾区中，砌体填充墙起到了很大的作用，由于砌体填充墙参与抗震，分担了很大一部分水平地震剪力，使框架承担的楼层地震剪力减少，并且填充墙的初期刚度和抗侧移刚度较大，不仅使框架退居为第二道防线而且限制了框架的变形，减少了整个结构的地震侧移幅值。但是它也有不利得影响，有些建筑物下面为大空间商铺，几乎没有内隔墙，上面为居民房，内隔墙较多，结构实际上便成了底框结构，结构的刚度增大很多，致使框架柱承载力不足而破坏。 总结语 此次地震就像是一次大规模的实验，它使一些不按规范设计或是质量有问题的房屋原形毕露，让我们清醒的意识到建筑抗震概念设计的重要性。同时，事实也证明，只要严格按照