建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震技術(shù)研究

李紅鹔

摘要：我國的防震減災(zāi)工作采取的方針政策是預(yù)防為主，防御與救助相結(jié)合。近年來，我國發(fā)生多次地震災(zāi)害，包括汶川8級地震、云南5.8 級地震等，其對建筑結(jié)構(gòu)的損害較大，本文主要綜述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震技術(shù)以及抗震建議，通過加強(qiáng)建筑物的抗震能力，使建筑物能夠抵御強(qiáng)級地震，對我國抗震加固的后續(xù)工作有重要的意義。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震技術(shù)；抵御加固

1、引言

我國屬于多地震國家，大部分地區(qū)處于地震區(qū)，其中包括北京、天津、上海等直轄市和一些省會城市。而建筑物在強(qiáng)烈地震下會遭到嚴(yán)重破壞，表現(xiàn)為主要承重構(gòu)件發(fā)生破裂，在極大的交替變化的地震下會使破裂處的鋼筋發(fā)生較高的循環(huán)塑性形變，而通過高應(yīng)力變形循環(huán)，最終會導(dǎo)致鋼筋發(fā)生斷裂，造成建筑物倒塌。本文即綜述了在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些抗震技術(shù)。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震技術(shù)

2.1抗震墻

在日常的公共建筑設(shè)計(jì)過程中，包括辦公、商業(yè)等建筑，其特點(diǎn)是跨度大，層數(shù)不多，而且采用框架結(jié)構(gòu)體系。但是在多遇地震的作用下進(jìn)行抗震變形驗(yàn)算時，樓層內(nèi)的彈性層間位移不能滿足?e≤1/550的要求，如果改變結(jié)構(gòu)體系將其做成框架—剪力墻結(jié)構(gòu)形式，這樣會使建筑的使用功能和空間利用受到一定的影響，而且也會造成工程造價高，如果滿足柱、梁的截面會很大，較難接受。

如果在適當(dāng)?shù)牟糠旨舆m量的抗震墻，將其做成少量抗震墻的框架結(jié)構(gòu)，會使梁截面和柱子的截面面積減少，從而減少了工程造價，并且滿足了建筑功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。對于不同的建筑物結(jié)構(gòu)，應(yīng)按照它的實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，否則會造成安全隱患。

2.2承鋼抗震鋼筋

由于在地震中，構(gòu)筑物的破壞首先表現(xiàn)在鋼筋的破損斷裂，從而導(dǎo)致建筑物倒塌。所以，根據(jù)鋼筋在強(qiáng)震條件的服役條件的特點(diǎn)，鋼筋的高應(yīng)變低周疲勞性能、塑性和強(qiáng)度都較好的鋼筋，對地震具有較大的抵抗能力。在地震負(fù)荷下，當(dāng)鋼筋結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性變形階段時，鋼筋由于具有良好的形變能力和吸收地震能量的能力，可使建筑物列而不倒、倒而不塌，或者能夠使其避免不易修復(fù)的形變，這樣就能避免混凝土構(gòu)件的破壞，有利于提高建筑物的抗震能力。

目前，我國建筑鋼筋多以HRB335為主，但它在某些性能上不能滿足地震區(qū)建筑選材的需求。承鋼在普通的HRB400鋼筋基礎(chǔ)上，針對國內(nèi)建筑抗震的需要，利用釩欽資源和釩微合金化技術(shù)開發(fā)的抗震鋼筋適用于地震區(qū)、非地震區(qū)、寒冷地區(qū)和高層、超高層建筑物使用。通過試驗(yàn)，對承鋼抗震鋼筋的韌脆轉(zhuǎn)變溫度、強(qiáng)度與塑性配合、應(yīng)變時效敏感性、可焊性和高應(yīng)變低周疲勞等抗震性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，結(jié)果表明，承鋼利用釩徽合金化技術(shù)開發(fā)的抗震鋼筋的性能優(yōu)于普通的HRB400和HRB335鋼筋，它具有較好的韌性、塑性和可焊性，能夠更好的滿足地震區(qū)以及非地震區(qū)的建筑物要求。

2.3磚混結(jié)構(gòu)的抗震加固

建筑物中的磚混結(jié)構(gòu)主要以脆性材料為主，而且不具有延性，在地震作用下極易破壞，主要表現(xiàn)為墻體水平裂縫、垂直裂縫、斜向裂縫以及X向裂縫，一般出現(xiàn)在空曠房間外縱墻窗臺下，樓遞減頂層的外縱墻，頂層圈梁下等地方，還會造成屋蓋隔熱層板散亂和塌落等。所以，要對不滿足抗震要求的磚混結(jié)構(gòu)的建筑物進(jìn)行加固，提高其結(jié)構(gòu)的安全性、滿足其使用功能的要求。

多層磚混結(jié)構(gòu)建筑的抗震加固方法主要包括：1）加強(qiáng)房屋的整體性，當(dāng)原房屋不符合要求時，應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑鲈O(shè)圈梁，內(nèi)墻圈梁一般用鋼拉桿或在進(jìn)深梁端加錨桿替代，外墻圈梁改用現(xiàn)澆鋼筋混凝土。2）提高磚混結(jié)構(gòu)的抗震承載力，包括在面層加固法加強(qiáng)原有墻體；修補(bǔ)和灌漿，對于砌筑砂漿的飽滿程度較差的墻體，可用滿墻灌漿加固；包角或鑲邊加固，在墻體交接處采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造柱加固，柱與圈梁、拉桿連成整體，或與現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓、屋蓋可靠連接，外加柱必須有相應(yīng)的基礎(chǔ)；增設(shè)抗震墻，這種方法一般在剛性多層磚混墻體的抗剪強(qiáng)度不足時使用。

2.4焊接技術(shù)

在建筑行業(yè)中，尤其是高層建筑鋼結(jié)構(gòu)上，焊接技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。對于焊接行業(yè)的從業(yè)者而言，應(yīng)該在施工過程中，把好質(zhì)量關(guān)，焊接質(zhì)量的好壞直接決定著抗震能力、建筑結(jié)構(gòu)的承重，應(yīng)該充分發(fā)揮焊接技術(shù)在工程建筑中的作用。

3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

3.1梁端計(jì)算截面與計(jì)算彎矩不對應(yīng)

在結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算過程中，一般情況下框架梁的計(jì)算跨度取為兩柱中心線間的巨鹿，所以支座的負(fù)彎矩的最大值應(yīng)該位于柱的中心現(xiàn)處，在結(jié)構(gòu)計(jì)算中并沒有考慮到柱截面的寬度對構(gòu)建的計(jì)算內(nèi)力有一定的影響，而計(jì)算構(gòu)建時采用梁端截面，效應(yīng)和抗力計(jì)算采用不同的截面，這樣就會導(dǎo)致截面位置的不對應(yīng)，從而增大了梁端截面的配筋量。

3.2梁端截面底部鋼筋的配置不合理

在實(shí)際的工程中，絕大部分的分量是按照單筋矩形截面配筋的，而在梁的詳圖設(shè)計(jì)中，將梁底部鋼筋全部深入支座內(nèi)部，這樣就導(dǎo)致梁端截面底部鋼筋配置的不合理。

3.3超配筋問題嚴(yán)重

在實(shí)際工程中，超配筋問題大大增加了梁端截面計(jì)算的受彎承載力與實(shí)際的受彎承載力之間的差距。

4、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震建議

4.1框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震建議

(1)在分析各方面的原因時，由于梁端截面的計(jì)算受彎承載力比實(shí)際受彎承載力高，所以，在進(jìn)行強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)時，對于不同抗震等級的柱端設(shè)計(jì)彎矩來說，都應(yīng)該按粱端截面的實(shí)配鋼筋的抗震受彎承載力適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行調(diào)整放大。

(2)框架結(jié)構(gòu)中可能會出現(xiàn)梁端塑性鉸，所以，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該考慮梁端塑性的內(nèi)力重分布情況。通常，在豎向荷載的作用下，要用支座調(diào)幅來降低支座的負(fù)彎矩。在水平荷載的作用下，會出現(xiàn)彎矩不參與調(diào)幅，彎矩調(diào)幅是在內(nèi)力組合之前來進(jìn)行進(jìn)行的。

(3)通常在鹽酸梁端裂縫及梁端截面配筋時，首先要分析塑性內(nèi)力重分布的計(jì)算方法， 其次計(jì)值梁端彎矩設(shè)，避免增加驗(yàn)算的負(fù)擔(dān)。

(4)要分析截面底部與配筋要求概念的不同， 控制好梁端截面的實(shí)際配筋數(shù)量，應(yīng)該可根據(jù)框架梁端截面底部配筋的要求，要控制好梁底鋼筋伸入支座的數(shù)量，當(dāng)梁底設(shè)置較多的，通?？蓛H考慮第一排鋼筋伸入支座，其他各排鋼筋可不伸人支座，就是在柱截面外截?cái)啵刂屏旱卒摻钌烊胫ё臄?shù)量，不但有利于強(qiáng)柱弱梁的實(shí)現(xiàn)，而且減少過多鋼筋在梁。柱節(jié)點(diǎn)區(qū)的錨固，有利于保證節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土的質(zhì)量。

4.2房屋建筑的抗震建議

房屋建筑必須要依靠抗震技術(shù)來抵御地震，建筑抗震設(shè)計(jì)過程中要把握的基本原則包括：把握建筑體型、注意場地的選擇利用結(jié)構(gòu)延性、設(shè)置多道防線、重視非結(jié)構(gòu)因素。

（1）場地的選擇：選擇合適的場地，在選擇建筑場地時，要依據(jù)工程需要，了解地震的活動情況，地震地質(zhì)和工程地質(zhì)等有效資料，將其作為綜合評價的指標(biāo)，而且要選擇對抗震有利的地段，避開不利地段。

（2）對地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求：地基為新近填土、液化土軟、弱黏性土或嚴(yán)重不均勻土?xí)r，要預(yù)計(jì)地震時地基不均勻沉降的不利影響，同時采取相應(yīng)措施。

（3）對建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則的要求：為了防止地震時建筑發(fā)生扭轉(zhuǎn)、應(yīng)力集中、塑性變形集中而形成比較薄弱的部位，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)選擇對抗震有利的建筑平面、立面以及堅(jiān)向剖面。避免立面以及平面上的急劇變化和不規(guī)則的形狀。

（4）對結(jié)構(gòu)體系的要求：結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該根據(jù)建筑的抗震設(shè)防的類別，抗震設(shè)防、強(qiáng)度、地基、場地條件、結(jié)構(gòu)材料和施工等因素，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和使用條件綜合的比較確定，選擇技術(shù)和經(jīng)濟(jì)都比較合理的結(jié)構(gòu)體系。

（5）對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的要求：①結(jié)構(gòu)構(gòu)件要符合的要求：砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)按規(guī)定設(shè)置鋼筋混凝土圈梁以及構(gòu)造柱、芯柱或采用配筋砌體等?；炷两Y(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)該合理地選擇、尺寸和箍筋，避免混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服，剪切的破壞優(yōu)于彎曲的破壞。預(yù)應(yīng)力混凝土的抗側(cè)力構(gòu)件，應(yīng)該適當(dāng)?shù)呐溆蟹穷A(yù)應(yīng)力鋼筋，鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件應(yīng)該合理控制其尺寸，避免整體失穩(wěn)以及局部構(gòu)件的失穩(wěn)。②對結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間連接的要求：構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)會受到破壞，要不先于所連接的件裝配式構(gòu)件的連接，應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)的整體性。

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