抗震结构浅谈.doc

抗震结构浅谈 地震是一种危害性极大的自然灾害。地震造成惨重的人员伤亡和巨大的财产损失主要是由建筑物的破坏所引起的。汶川大地震中因建筑损毁而带来的严重人员伤亡，引起了大家对于自己所处的各种建筑抗震性的关注。作为地震中最威胁我们生命安全的建筑而言，什么结构的房屋比较抗震。目前，目前民用建筑最常见的建筑结构形式主要包括：钢结构、框架结构、砖混结构和砖木结构。这种结构的建筑在抗震方面有着一定的区别：1、 钢结构钢结构建筑被誉为世纪的绿色建筑之一，其独特的可循环使用的建筑结构，符合发展节能省地建筑和经济持续健康发展的要求。钢结构建筑一是重量轻、强度高。用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的二分之一左右，使用面积比钢筋凝土住宅提高4左右。二是抗震性能好。由于钢材料的匀质性、强韧性，可有较大变形，能很好地承受动力荷载，具有很好的抗震能力。从国内外震后调查结果看，钢结构建筑倒塌数量最少。从理论上讲钢结构的建筑比框架跟砖混的结构结实的多，使用年限也长。不过，由于钢结构建筑的造价相对较高和其它原因，目前应用不是非常普遍。随着高科技的发展，人们的观念与生活方式也将不断更新与变化， 对建筑总体质量的要求也将不断提高，钢结构建筑将是人们的首选结构形式。2、 框架结构 由钢筋混凝土浇灌成承重梁柱，组成骨架，再用空心砖或预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、陶粒等轻板材作隔墙分户装配而成的建筑。墙主要是起围护和隔离的作用，由于墙体不承重，可以用各种轻质材料制成。框架结构建筑的优点是抗震性能好，结构牢固，使用寿命长，房屋的结构可以随客户的意愿而改变，大开间建筑均采用此结构。梁、板、柱等承重构件，可以预制，也可以浇注，现浇的房子抗震度比较高，防水性比较好， 目前大多数框架结构都采用现浇。框架结构中，还有一种框剪结构建筑，又名框架剪力墙结构，它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合， 吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。这种结构的建筑在抗震性能上也有不错的表现。 3、砖混结构建筑 砖混结构是由砖墙支撑和现浇、预制钢筋混凝土板盖成的建筑。由于建材质量和施工质量的不同，抗震性能悬殊。砖的抗压性强，但韧性差，一遇到度地震破坏就会局部开裂和散落， 度时裂缝会更大，稳定性差的会倒塌。但施工质量确实好，砖的形状规则，砂浆的强度高，灰缝均匀，这类房屋只有在度时才会被严重破坏或倒塌。通常这种结构房屋易发生问题的部位和构件有：跨度大的横梁、楼梯间墙体和开有较大洞口的墙体等。地震发生时，住户应避开这些部位和构件进入结构稳定并具有小空间的部位，如厕所、小厨房等较安全。砖混结构抗震性能好于砖砌体结构，砖混结构在唐山地震经历了考验， 受灾小很多，这种结构经济实惠，会便宜一些，冬暖夏凉，砖混结构建筑一般以多层为主，其抗震性能比起上述两者相对弱一些。底层框架的结构抗震最不利，主要是出于建筑使用功能才这么做的，底层柱子比较少，容易出现薄弱、破坏。一般首层破坏，上部结构就整体掉下去。4、砖木结构 此类建筑在我国的农村较为普遍，用砖墙、砖柱、木屋架作为主要承重结构的建筑，这种结构建造简单，材料容易准备，费用较低， 稳定性较差， 度地震时极易倒塌，所以这类房屋的住户在地震时特别要注意墙倒砸人。建筑结构抗震设计中的严重问题1、现行建筑结构抗震技术存在的错误：世界各国采用的抵抗地震破坏的建筑物体的基本类型，都是以吸收地震能量为主的插入式整体结构（对地球而言），即将建筑物的基础和上部结构设计为绝对不可分割的刚体插入地球，因而建筑物抵抗地震破坏力的受力分析和设计，就不得不从结构整体考虑建筑物的抗震性能，地震破坏力是通过土层和岩石冲击建筑物的基础并直接将冲击力传递给上部结构，上部结构的作用力（荷载）加上地震产生的内力又反作用于基础，因而建筑物基础的强度设计要求，应是地震力和上部结构反作用力的叠加。地震破坏力是往覆水平剪切力，上部结构的反作用力是垂直于地面的。这样两个方向互相垂直，并处于运动冲击状态的作用力，在一个平面上会交了。地震破坏力以强大的往覆水平推动力，推动着（抓住）建筑物基础做水平往覆运动，因而很容易分析，在这两种力的会交面上，实质上形成了远大于地震破坏力的往覆剪切力。因此，建筑物的抗震能力在插入式整体结构中是很难达到实际抗震设计要求的，现在的建筑物一般都是偏于保守的理想设计和建造，因而投资也在大大增加，即便如此，在实际的地震灾害中，建筑物受破坏的程度依然是很严重的，进而也无法摆脱和减轻地震灾害，给人民的生命和财产造成的巨大损失。2、现行预应力建筑结构在地震中的严重问题 从建筑结构中的预应力构件，到预应力结构的发展，已经有较长的时间了，在建筑结构中应用预应力构件和发展预应力结构的优势，在很多城市的建设中，得到了较广泛的应用。在城市建设和发展中，推广和应用预应力构件和预应力结构，的确能起到一定的积极作用。但是，有一个十分重要的结构动力学问题需要特别注重，所谓建筑结构动力学方面的问题，也就是地震爆发时，地震冲击波迫使建筑结构产生振动的动态反应，地震冲击波冲击建筑结构，使其产生的内力在结构中传递，而预应力构件和预应力结构的力学模型是：1）预应力张拉两端的固端成支座，是不允许有任何改变的；2）预应力构件或预应力结构在使用过程中，其构件和结构是不允许发生水平推动，振动弯曲和上下振动的。也就是说，预应力构件和预应力结构，只有在没有任何外力的情况下，才能达到预应力构件和预应力结构设计的使用要求。因此可以定义：预应力构件和预应力结构的安全使用条件，是不能承受任何外力（尤其是地震冲击力）的静力使用状态。地震冲击波在建筑结构中，将无情的迫使建筑结构中的所有梁、柱、板、墙体等受力构件发生变形，即地震冲击力能完全改变预应力构件和预应力结构的两端边界条件，使其构件和结构中的预应力偿失。任何在使用中的预应力构件和预应力结构，当预应力衰退和偿失后，其构件和结构必然破坏。 人们在总结地震灾害经验中提出了“概念设计”的设计理念。“概念设计”就是指正确地解决总体方案、材料使用和细部构造,以达到合理抗震设计的目的。掌握“概念设计”,将有助于明确抗震设计思想,灵活、恰当地运用抗震设计原则,使设计人员不致陷入盲目的计算工作中,从而做到比较合理地进行抗震设计。1、选择对抗震有利的场地和地基建筑物的抗震能力与场地条件有密切关系。历次地震调查表明，同类型的建筑物，由于建造场地不同，破坏程度会有很大差别。应避免在地质上有断层通过或断层交汇的地带，特别是有活动断层的地段进行建设。2、合理规划，避免地震时发生次生灾害地震造成的次生灾害有时会比地震直接造成的社会损失更大。避免地震时发生严重的次生灾害，是抗震工作的一个很重要方面。在地震区的建筑规划上应使房屋不要建得太密，房屋的距离以不小于11.5倍房屋高度为宜，以便为地震时人口疏散和营救以及为抗震修筑临时建筑留有余地。要避免房高巷小，以免地震时由于房屋倒塌而通路阻塞；公共建筑物更应考虑地震疏散问题，一般可与防火疏散同时考虑。3、选择合理的抗震结构方案建筑结构体系应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素，经技术、经济和使用条件综合比较后确定。所选定的结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径，具备必要的抗震承载力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力，避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力；对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。4、非结构墙体1) 非结构墙体一般指框架填充墙、围护墙、内隔墙等,这在抗震设计中是一个比较复杂而又不容忽视的问题。通常结构分析中常被略去,但在实际地震中对结构的抗震却产生重要的影响。它能缩短结构自振周期,从而加大地震作用,它能改变结构的刚度分布,从而改变地震效应在结构中的分配,导致结构分析不符合实际情况等。2) 非结构墙体与主体结构的连接分为刚性连接、柔性连接。刚性连接要分担地震作用,计算中要考虑其质量、刚度和强度,在构造上要与主体结构紧密结合。柔性连接在布置上要避免与主体结构共同工作,计算只考虑质量,构造上能保证其在水平方向自由变形,但要防止平面外倒塌。5、构件连接和结构的整体性构件的连接既要牢固可靠,又要有足够的变形能力,才能保证结构的整体性,发挥各构件和整个结构的抗震能力。1) 构件节点的破坏,不应先于其连接的构件。如框架节点核心区的受剪承载力应不低于梁、柱屈服时产生的剪力。2) 预埋件的锚固破坏,不应先于连接件。如预埋件锚筋截面计算的承载力抗震调整系数取1. 0 。3) 装配式结构构件的连接应能保证结构的整体性。抗震支撑系统应能保证地震时结构的稳定性和整体性,以及对水平地震作用的可靠传递。4) 预应力钢筋混凝土构件的预应力钢筋宜在节点核心区以外锚固。5) 砌体结构要保证楼屋盖有足够的支承长度,加强其与墙体的连接,防止楼屋盖在地震中塌落。6、施工质量施工质量是否符合设计要求，将直接影响建筑的实际抗震能力。在设计中，一方面要对材质、强度、施工技术等提出具体要求；另一方面，也要从设计上为使施工中能保证质量和便于检查创造条件。综上所述，现在的很多结构都很重视结构抗震问题，但是我们还有很多技术性问题没有解决。在今后的建筑中要应用概念设计，从整体上把握建筑的抗震设计，将有助于明确抗震设计思想,灵活、恰当地运用抗震设计原则,使设计人员不致陷入盲目的计算工作中,从而做到比较合理地进行抗震设计。 参考文献：/html/2006-1/20063122026191802.htm h