建筑结构抗震设计.docx

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建筑结构抗震设计

一．各种因素对破坏的影响

1.地基基础影响的破坏。

房屋建筑物所在的地基土质、下卧岩层的结构与深度、基础的类型和深度以及地表地形特征,都对房屋建筑物的地震破坏有影响。

当加速度较小时或地质坚实时,地表层或下垫层可能会先达到屈服点,岩石、土层将产生塑性变形,导致地基承载力下降甚至地基失效造成的破坏和强烈地震引起的振动导致基底土质液化引起房屋建筑物的下沉、倾斜和滑坡造成的破坏,在历次地震灾害中并不少见。

2.纵波（竖向地震力）导致的破坏。

纵波使房屋建筑物产生上下颠簸,若房屋建筑物的竖向稳定性不是太好,而地震力较大时,会使底层柱子和墙体瞬间增加很大的动荷载,叠加上部的自重,当超出底层柱子和墙体的承载能力,底层墙柱会垮掉从而导致破坏。

3.横波（横向地震力）导致的破坏。

横波是房屋建筑物损坏水平摇摆,破坏力很大。

它相当于给房屋建筑物施加水平方向来回反复的作用力,大小和引起的变形超出底部墙体和柱子的极限时,就会使整幢房屋建筑物倾斜或倾倒从而导致破坏。

4.旋转地震力导致的破坏。

各种原因引起的旋转地震力,导致房屋建筑物围绕水平轴或竖向轴扭转,这种扭转力对房屋建筑物的影响很大,因为房屋建筑物一般抗扭能力较差,很容易扭坏。

二．常见结构类型房屋建筑物震害表现。

1.砖木结构。

指砖或砌体墙体承重的房屋建筑物,通常为一层,破坏主要在墙体,产生斜向或交叉裂缝,特别是窗间墙、房屋尽端和转角部位破坏较大,墙体一旦破坏,房屋建筑物就会倒塌。

2.砖混结构多层。

指黏土砖、砌体通过砂浆砌筑成承重墙和各种混凝土楼板组成,不超过6层。

由于墙体材料为脆性,整体性较差,抗震能力低,当地震产生的主拉应变超过相应极限应变式,就产生斜裂缝,反复作用时,就形成交叉裂缝,在横墙上中部产生水平剪切裂缝,在纵墙产生窗间墙交叉裂缝;当横墙间距过大或楼板刚度不足,在横向水平力作用下,纵墙产生过大的水平面变形,导致墙体的抗弯强度不足在纵墙窗口上截面处产生水平裂缝;在房屋四角和部分凸出阳角的墙面因扭转作用影响和墙角刚度相对较大、应力集中原因产生的纵横两个方向的V形斜裂缝;楼梯间由于横墙间距较小,所以水平刚度较大,分担的水平地震剪力较大,但楼梯间不像别的房间有墙体和楼板组成的盒子结构,本身空间刚度较小,因此楼梯间墙体容易破坏;纵横墙体交接处由于不能保证连接质量,也容易遭到破坏;楼板和屋盖处以及房屋附属物,特别时突出烟囱、女儿墙在地震中容易产生破坏。

3.多层和高层钢筋混凝土结构。

该类房屋建筑物当结构布置不当,平面形状和刚度不对称时,地震中会产生显著的扭转破坏;存在明显的层间薄弱层,如转换层,在地震作用下,会形成应力集中,率先屈服产生破坏;梁、柱往往因设计、施工原因在柱顶、梁端、梁柱节点处最先产生破坏;填充墙体由于抗剪能力和变形能力不足,缺少有效拉结在地震力反复作用下,容易产生斜裂缝破坏;强震作用下,剪力墙破坏最先产生在开洞的剪力墙上,表现为连系梁和墙肢底层,这是因为洞口应力集中,连系梁端部对外力敏感,当抗剪不足会产生剪切破坏。

思考意见 新建房屋建筑物时,要科学选址,尽量避开可能发生滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等灾害区域,要科学设计房屋建筑物体型,不要一味追求标新立异,选择具有相应资质设计和施工单位进行设计和施工,加强工程监督,严把材料和工程质量关,提高房屋建筑物抗震能力。

　房屋建筑物在使用中要加强日常使用管理。

在装饰装修中,不能随意打掉隔墙和承重墙,不能随意在墙体上开门凿洞和窗改门,破坏墙体和房屋建筑物的整体性、强度和抗震能力,不能随意增加使用荷载。

对较早建造的房屋建筑物,由于当时抗震设防标准较低,可以委托相应资质单位进行抗震鉴定和加固,提高抗震能力

结语人定胜天,虽然地震灾害不可避免,但只要通过我们的努力,科学研究房屋建筑物抗震能力的相关因素,时刻提高抗震意识,地震带来的损失可以降低到最小程度。

建筑结构抗震及其意义

土木1015佟立夫

地震造成人员伤亡的直接原因是地表的破坏和建筑物、构筑物的破坏与倒塌。

据对世界上130余次伤亡较大地震灾害进行的分类统计表明，其中95%以上的伤亡是由于建筑物、构筑物破坏、倒塌造成的。

因此，对各种建筑物、构筑物依法进行相应的抗震设防，使其在破坏性地震中不损坏、不倒塌，是避免人员伤亡的关键。

建筑结构抗震加固设计及安全施工措施在建设工程中的意义,非常重要!

地震灾害防御是地震发生前应做的防御性工作。

震害防御主要有工程性防御措施和非工程性防御措施。

工程性防御措施是减轻地震灾害最主要的途径。

工程性防御措施是用工程的抗震设防和抗震加固来完成防御建筑物、构筑物遭受地震破坏，减轻地震灾害的措施。

我国对建设工程的抗震设防作了明确规定：

新建、扩建、改建建设工程，必须进行抗震设防，达到抗震设防要求。

一般工业与民用建筑建设工程，必须按照国家颁布的《中国地震动参数区划图》规定的抗震设防要求，进行抗震设防。

重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程、核电站和核设施建设工程必须进行地震安全性评价，并根据经过国家和省级地震行政主管部门审定的地震安全性评价结果，确定抗震设防要求，进行抗震设防。

图汶川地震所造成的破坏

建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设计，并按抗震设计进行施工。

已建成的重大建设工程、可能发生严重次生灾害的建设工程，有重大文物价值和纪念意义以及地震重点监视防御区的建筑物、构筑物，未采取抗震设防措施的，应当按照国家有关规定进行抗震性能鉴定，并采取必要的抗震加固补强措施。

　三．关于建筑结构抗震概念设计的概述

　　我国结构计算理论经历了经验估算、容许应力法、破损阶段计算、极限状态计算，到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。

现行的《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则，以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用的原则。

图汶川地震所造成的破坏

概率极限状态设计法更科学、更合理，但该法在运算过程中还带有一定程度近似，只能视作近似概率法，并且仅凭极限状态设计也很难估算建筑物的真正承载力。

事实上，建筑物是一个空间结构，各种构件以相当复杂的方式共同工作，并非是脱离结构体系的单独构件。

　　地震具有随机性、不确定性和复杂性，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，目前是很难做到的。

而建筑物本身又是一个庞大复杂的系统，在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。

且在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，也存在着不确定性。

因此，结构工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决。

应立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念，从“概念设计”的角度着眼于结构的总体地震反应，按照结构的破坏过程，灵活运用抗震设计准则，全面合理地解决结构设计中的基本问题，既注意总体布置上的大原则，又顾及到关键部位的细节构造，从根本上提高结构的抗震能力。

四、抗震概念设计的基本原则与要求

　　1.选择有利场地。

造成建筑物震害的原因是多方面的，场地条件是其中之一。

由于场地因素引起的震害往往特别严重，而且有些情况仅仅依靠工程措施来弥补是很困难的。

因此，选择工程场址时，应进行详细勘察，搞清地形、地质情况，挑选对建筑抗震有利的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段，任何情况下均不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。

　　对建筑抗震有利的地段，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。

建造于这类场地上的建筑一般不会发生由于地基失效导致的震害，从而可从根本上减轻地震对建筑物的影响。

对建筑抗震不利的地段，就地形而言，一般是指条状突出的山嘴、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，一般是指软弱土、易液化土、故河道、断层破碎带、暗埋塘浜沟谷或半挖半填地基等，以及在平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的地段。

2.采用合理的建筑平立面。

建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。

建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，就能从根本上保证房屋具有良好的抗震性能。

　　经验表明，简单、规则、对称的建筑抗震能力强，在地震时不易破坏；反之，如果房屋体形不规则，平面上凸出凹进，立面上高低错落，在地震时容易产生震害。

而且，简单、规则、对称结构容易准确计算其地震反应，可以保证地震作用具有明确直接的传递途径，容易采取抗震构造措施和进行细部处理。

图由地震所造成的严重破坏

3.选择合理的结构形式。

抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。

按结构材料分类，目前主要应用的结构体系有砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土结构等；按结构形式分类，目前常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、简体结构等。

结构体系的确定受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等诸多因素影响，是一个综合的技术经济问题，需进行周密考虑确定。

　　抗震规范对建筑结构体系主要有以下规定：

①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；

②结构体系宜具有多道抗震防线，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力；

③结构体系应具有必要的抗震承载力，良好的变形能力和耗能能力；

④结构体系宜具有合理的刚度和承载力分布，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；

⑤结构在两个主轴方向的动力特性宜相近，在结构布置时，应遵循平面布置对称、立面布置均匀的原则，以避免质心和刚心不重合而造成扭转振动和产生薄弱层。

图解放军战士正在解救百姓

　4.提高结构的延性。

结构的延性可定义为结构在承载力无明显降低的前提下发生非弹性变形的能力。

结构的延性反映了结构的变形能力，是防止在地震作用下倒塌的关键因素之一。

　　结构良好的延性有助于减小地震作用，吸收与耗散地震能量，避免结构倒塌。

而结构延性和耗能的大小，取决于构件的破坏形态及其塑化过程，弯曲构件的延性远远大于剪切构件，构件弯曲屈服直至破坏所消耗的地震输入能量，也远远高于构件剪切破坏所消耗的能量。

因此，结构设计应力求避免构件的剪切破坏，争取更多的构件实现弯曲破坏。

始终遵循“强柱弱梁，强煎弱弯、强节点、弱锚固”原则。

构件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系，致使结构的周期发生变化，以避免地震卓越周期长时间持续作用引起的共振效应。

用“地动山摇”“山崩地裂”来描述地震到来时的情形一点也不过分。

由于建筑物依附在地球表面，建筑物受地震破坏的方式主要受地震波的传播方式影响。

简单地说建筑物破坏有三种方式：

上下颠簸、水平摇摆、左右扭转。

多数时候，还是三种方式的复合作用。

决定房子抗震能力的主要因素有许多方面：

    一、房子的体形。

体形规则、均匀、对称的房子抗震能力强。

上大下小头重脚轻的房屋体形叫竖向不规则，平面局部凸出的L形、“丁”字形体形叫平面不规则，一头沉一头轻的叫扭转不规则，不规则建筑抗震能力都较差。

    二、房子的结构形式。

砖混结构的抗震能力要比钢筋混凝土框架、框架-剪力墙弱。

底层框架上部砖混、带转换层的房子、底层空旷的房子、板柱体系的房子抗震能力都比较差。

底层弱容易“坐”下来。

    三、房子的施工质量。

照图施工、技术到位，房屋质量就好。

否则设计再好，施工质量差也会出问题。

    四、房子的建筑材料。

混凝土标号够不够，钢筋是否合格，有没有偷工减料等都很重要。

五、房子的建设年代。

较早的房子依据的抗震设防标准相对较低。

由于认识水平和财力的增长，后建的房子抗震能力相对较强。

具体到新建房屋，应当注意以下几点：

    一是选址要好。

重新选址时，应当避开地震活动断层或者生态脆弱和可能发生洪灾、山体滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等灾害的区域以及传染病自然疫源地。

    二是设计施工水平要高。

要选择有资质的设计单位和施工队伍，加强施工队伍技术能力培训。

    三是建筑材料的质量要控制好。

要从正规厂家购进建筑材料。

    四是要加强工程监理。

    总之，规划、设计、施工、监理四大环节很重要，都要严格把关。

　5.确保结构的整体性。

结构是由许多构件连接组合而成的一个整体，并通过各个构件的协调工作来有效地抵抗地震作用。

若结构在地震作用下丧失了整体性，则结构各构件的抗震能力不能充分发挥，这样容易使结构成为机动体而倒塌。

因此，结构的整体性是保证结构各个部分在地震作用下协调工作的重要条件，确保结构的整体性是抗震概念设计的重要内容。

　　为了充分发挥各构件的抗震能力，确保结构的整体性，在设计的过程中应遵循以下原则：

①结构应具有连续性。

结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一。

②保证构件间的可靠连接。

提高建筑物的抗震性能，保证各个构件充分发挥承载力，关键的是加强构件间的连接，使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求。

③增强房屋的竖向刚度。

在设计时，应使结构沿纵、横2个方向具有足够的整体竖向刚度，并使房屋基础具有较强的整体性，以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。

图地震后倒塌的建筑

抗震设计中结构构件设计应符合哪些需要？

1.砌体结构，应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱，或采用配筋砌体等。

2.混凝土结构构件，应合理地选择尺寸、配置纵向受力钢筋和箍筋，避免剪切破坏先

于弯曲破坏、混凝土的压溃先于钢筋的屈服、钢筋的锚固粘结破坏先于构件破坏。

3.预应力混凝土的抗侧力构件，应配有足够的非预应力钢筋。

4.钢结构构件，应合理地控制尺寸，避免局部失稳或整体失稳。

高层基本不可能是砌体结构，打多是框架或者剪力墙，是属于抗震设计非结构构件设置要求。

建筑结构抗震设计

教师黄冬梅

姓名佟立夫

班级土木1015

学号1208102116

时间2013.01.01.