建築結構的論文***2***
建築結構的論文篇2
淺談建築結構抗震
摘 要：我國是地震多發國，破壞性地震造成建築結構、橋樑結構的損壞，人員的傷亡及經濟損失都是巨大的。隨著社會的不斷向前發展，各門學科的交叉發展，使得隔震、消能減震等抗震技術的運用走上一個新的階段。任何結構所受的載荷都具有不同程度的動載荷性質，有不少結構主要在振動環境下工作。通過對隔震裝置的動力學分析，發現自振振動在結構的地震反應中經常佔有主導地位，不能夠忽略。那麼找到結構反應的最大控制量，就能夠進而去尋找最合適的材料來製造隔震減震裝置，這樣就有希望把被動控制技術推向一個新高度。
關鍵詞：抗震;建築結構;抗震目標
地震是來自地球內部構造運動的一種自然現象，是人類社會面臨的一種嚴重的自然災害。據統計，地球每年平均發生500萬次左右的地震。地震通常給人們帶來巨大的經濟和財產損失，其產生的影響是長久的。目前，科學技術還不能準確預測並控制地震的發生。我國為地震多發區，全國大部分大中城市處於地震區，由於城市人口及設施集中，地震災害會帶來嚴重的生命和財產損失。
根據統計，我國450個城市中有3/4處於地震區，而其中大中城市的4/5以上均在地震區。以此，為了抗禦和減輕地震災害，有必要進行建築結構的抗震分析與設計。我國《建築抗震設計規範》***GB50011-2001***中明確規定：抗震設防烈度為6度及以上地區的建築，必須進行抗震設計。
地震時由於地面運動使原來處於靜止狀態的結構受到動力作用，產生強迫震動。我們將地震時地面加速度振動在結構上產生的慣性力稱為結構的地震作用。結構的地震反應是一種動力反應，其大小不僅與地面運動有關，還與結構自身動力特性如：自振週期、振型和阻尼等有關。結構動力學著重研究結構對於動荷載的響應***如速度、位移、加速度、內力等時間的歷程***，以便確定結構的承載能力和動力學特性，或為改善結構的效能提供依據。因此，在房屋抗震減震方面，結構動力學既是抗震設計的基礎，又是減震隔振的理論依據。
一、結構抗震驗算
各類建築結構的抗震計算應遵循以下原則：
1. 一般情況下，可在建築結構的兩個主軸方向分別考慮水平地震作用並進行抗震驗算，各個方向的水平地震作用應由該方向的抗側力構件承擔;
2. 有斜交抗側力構件的結構，當相交角度大於15°時，應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用;
3. 質量和剛度分佈明顯不對稱的結構，應考慮雙向水平地震作用下的扭轉影響，其他情況，可採用調整地震作用效應的方法考慮扭轉影響;
4. 8度和9度時的大跨度和長懸臂結構及9度時的高層建築，應計算豎向地震作用。
為了貫徹實現“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準設防目標，抗震規範規定進行下列內容的抗震驗算：
1. 對各類鋼筋混凝土結構和鋼結構進行多遇地震作用下的彈性變形驗算;
2. 對絕大多數結構進行多遇地震下強度驗算，以防止結構構件破壞。
3. 對甲類建築、位於高烈度區和場地條件較差的建築、超過一定高度的高層建築、特別不規則建築、採用隔震消能減震設計的結構等進行罕遇地震作用下的彈塑性變形驗算。
在多遇地震作用下，滿足抗震承載力要求的結構一般處於彈性工作階段，不受損壞，但如果彈性變形過大，將會導致非結構構件的破壞。因此，規範對除砌體結構、廠房外的各類鋼筋混凝土結構和鋼結構要求進行多遇地政作用下的彈性變形驗算，對其樓層間的最大彈性層間位移要求符合下式：
式中
――多遇地震作用標準值產生的樓層內最大的彈性層間位移;計算時，除以彎曲變形為主的高層建築外，可不扣除結構整體彎曲變形;應計入扭轉變形;鋼筋混凝土結構構件的截面剛度可採用彈性剛度;
h――計算樓層層高;
――彈性層間位移角限值。
除部分符合條件的單廠建築、6度區的建築***建造於IV類場地上較高的高層建築除外***記憶生土房屋和木結構房屋外，其他建築結構都要進行結構構件承載力的抗震驗算。驗算公式為：
式中
S――結構構件內力組合的設計值，包括組合的彎矩、軸向力和剪力設計值;
R――結構構件承載力設計值;
γRE――承載力抗震調整係數。
在罕遇地震作用下，地面運動加速度峰值是多遇地震的4～6倍。因此，多遇地震下處於彈性階段的結構，在罕遇地震烈度下將進入彈塑性階段，結構構件接近或達到屈服，此時，結構已沒有足夠的強度儲備。為抵抗地震的持續作用，要求結構有較好的延性，通過發展塑性變形來消耗地震能量。因此，對某些處於特殊條件下的結構，還需要驗算其在罕遇地震作用下的彈塑性變形。
二、多層和高層鋼筋混凝土房屋的抗震
多層和高層鋼筋混凝土房屋是我國工業和民用建築中最常用的結構形式，根據建築功能要求不同，其常用的結構體系有框架結構、抗震牆結構、框架抗震牆結構和筒體結構等形式。與砌體結構相比，鋼筋混凝土結構一般具有較好的抗震效能。
多層和高層鋼筋混凝土建築不同的抗震結構體系具有不同的效能特點，在確定結構方案時，應根據建築使用功能要求和抗震要求進行合理選擇。一般來說，結構抗側移剛度是選擇抗震結構體系要考慮的重要因素，特別是高層建築的設計，這一點往往起控制作用。
框架―抗震牆結構體系的特點是克服了純框架結構剛度小和純抗震牆結構自重大的缺點，發揮了各自的優點長處。具有抗側剛度較大，自重較輕，結構佈置較靈活，結構的水平位移較小的優點，抗震效能較好。該結構適用於辦公寫字樓、賓館、高層住宅等。抗震牆結構體系的特點是自重大，側向剛度大，地震作用大，空間整體性好，但佈置不靈活。抗震牆結構適合於住宅等建築。
三、多層砌體結構抗震
砌體結構的主要承重及抗側力構件是牆體，砌體結構的承重體系應優先選用橫牆或縱橫牆共同承重方案。結構承重體系中縱橫牆的佈置宜均勻對稱，沿平面內宜對齊，沿豎嚮應上下連續，同一軸線上窗間牆寬度宜均勻。房屋的平、立面佈置應儘量簡單、規則，避免由於不規則使結構各部分的質量和剛度分佈不均是質量中心與剛度中心不重合而導致震害加重。
多層砌體建築隨著層數和高度的增加，房屋的破壞程度加重，倒塌率增加。因此對房屋的層數和總高度都有規範限制。房屋高寬比指房屋總高度與建築平面最小總寬度之比，隨著高寬比的增大，房屋易發生整體彎曲破壞。多層砌體結構房屋不作整體彎曲驗算。因此，對於房屋的高寬比也應根據規範設計，還有砌體抗震橫牆的間距，房屋區域性尺寸以及結構材料都要符合規範。
四、小結
《建築抗震設計規範》適用於抗震設防烈度為6、7、8、9度地區的建築工程的抗震設計及隔震消能減震設計，目標為“小震不壞，中震可修，大震不倒”，而且根據建築物使用功能的不同，建築物的結構不同，多層和高層鋼筋混凝土結構、多層砌體結構等，對建築物的抗震設防類別及其設防標準進行了劃分。但設計規範的科學依據只能是現有的經驗和資料，目前對地震規律性的認識還很不足，隨著科學水平的提高，地震可能不再是威脅。
參考文獻
[1] 祝英傑，谷偉.《結構抗震設計》. 北京大學出版社. 北京，2009.10
[2] 張耀軍，莊金釗.《建築結構抗震設計》. 中國水利水電出版社. 北京，2013
[3] 薛素鐸 趙均 高向宇，《建築抗震設計》，科學出版社，北京，2003
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