建筑结构设计抗震措施论文

试论建筑结构设计的抗震措施

摘要：本文对建筑结构设计抗震措施进行了探讨, 分别介绍了建筑物不同部位的隔震或减震措施, 并对结构设计中常见的减震技术作了阐述, 指出建筑物结构设计过程中应着重考虑抗震问题, 并采取适当的措施。

关键词：抗震措施；建筑结构；设计规范

中图分类号：tu973+.31 文献标识码：a 文章编号：

引言：

建筑结构设计中是否充分考虑抗震问题、是否合理的运用了相关的抗震措施是事关人民生命财产安全的重要问题, 关于建筑物抗震问题的研究也有相当长的一段历史, 从世界建筑设计领域和我国建筑设计领域来看, 均取得了一定的成效, 但是在我国连续发生四川汶川地震、玉树地震等地质灾害以后, 人们更加注重建筑物的抗震设计。

一直以来, 我们在建筑设计中有关抗震都是坚持了“小震不塌、大震能修”的原则, 虽然设计方面在抗震方面也采取了很多措施, 但是, 由于各种原因, 还是不可避免的出现了在地震中因为建筑结构方面的问题而给人们带来巨大损失的例子, 分析原因, 最主要的就是施工人员从思想上不够重视, 存在侥幸心理, 偷工减料, 私自修改设计方案, 没有真正将抗震措施落到实处。在这里,我们对建筑设计中抗震的基本类型、主要措施结合具体实践经验进行研究, 以期和同仁交流学习。

建筑结构抗震措施的衡量标准

对于性能的要求，现行抗震设计规范有两种基本的表达方式：一种是以损坏的程度来描述，另一种是以用途的重要性即抗震设防分类来描述。建筑结构中的损坏程度划分为不损坏和属正常维修下的损坏、可修复的破坏和倒塌；抗震设防分类则氛围甲、乙、丙、丁四类。对某些钢筋混凝土结构，现行规范给出了正常维修和倒塌的层间变位角作为定量指标。对于不同的设防类别，先行规范规定了不同的抗震措施，如乙类建筑的抗震措施要比丙类建筑的有关规定提高一度。按规范提高抗震措施后，在遭遇到相当于本地区设防烈度的地震影响时，由于地震作用步提高，乙类建筑毁坏程度比丙类建筑要轻些。在遭遇到本地区罕遇地震影响时，乙类建筑的抗倒塌能力比丙类建筑要明显提高。显然，结构的抗震能力仍然缺乏明确的数量的变化。

借助于现行《抗震鉴定标准》所引进的”综合抗震能力由数量上的区别”有可能使不同性能要求的结构所具有的抗震能力由数量上的区别。例如，结构抗力的高低，可用结构楼层的受剪承载力与设计地震剪力的比值，即楼层的受剪承载力与设计地震剪力的比值即楼层屈服强度系数来表征；结构变形能力的高低，可用结构所具有的变形能力与基本变形能力的比值来表征。从而使不同性能要求所对应的坑震措施得以数量化。

如果把按现行抗震设计规范进行进行设计的丙类结构作为符合基本性能要求的结构，即其抗力和变形能力的组合结果，可定义为

综合坑震能力的基本值；对于性能（包括变形）要求较高的建筑结构，如乙类建筑，其综合抗震能力应低于基本值。高低的具体取值，可根据性能要求确定。

建筑结构设计中常用的减震技术

用于减小地震对建筑物损坏、保护建筑物安全的装置和元件很多, 通常都是各式各样的消能器和阻尼器, 我们习惯上把这些装置分

为滞回型和粘滞型两种。这种技术的使用非常广泛, 主要有以下几种情况。

1.新建建筑物的结构设计

随着人们安全意识的不断增强, 建筑结构设计理念的不断更新, 人们对建筑结构的减震、隔震设计越来越重视。我们在设计的时候, 除了对建筑物的基础部分采用特殊处理之外, 还可以借助消能减

震装置或者元件削弱地震对建筑物的作用力, 保护人们的生命财

产安全。

2.对建成建筑物的抗震加固

在对建筑物的地基或基础进行隔震设计时, 我们一定要在建筑

物没有动工以前按照隔震设计的措施, 完成相应的工作。最迟也是在建筑物的施工过程当中, 在建筑物的关键部位设置特殊的隔震

装置。然而, 建筑物建成以后, 如果想对其进行抗震加固, 就要采用增加阻尼的办法, 在建筑物的结构上重新添加消能减震装置。这些消能减震装置更适用于高层建筑、钢结构, 从适用的部位来说, 也是很广泛的, 它不仅可以应用于建筑物的上部结构, 也可用于

建筑物的隔震夹层。

常用抗震分析方法

伴随着抗震理论的发展，各种抗震分析方法也不断出现在研究和设计领域。在结构设计中，我们需要确定用来进行内力组合及截面设计的地震作用值。通常采用底部剪力法，振型分解反应谱法，弹性时程分析方法来计算该地震作用值，这三种方法都是弹性分析方法。其中，底部剪力法最简便，适用于质量、刚度沿高度分布较均匀的结构。它的大致思路是通过估计结构的第一振型周期来确定地震影响系数，再结合结构的重力荷载来确定总的水平地震作用，然后按一定方式分配至各层进行结构设计。对较复杂的结构体系则宜采用振型分解反应谱法进行抗震计算，它的思路是根据振型叠加原理，将多自由度体系化为一系列单自由度体系的叠加，将各种振型对应的地震作用、作用效应以一定方式叠加起来得到结构总的地震作用、作用效应。而对于特别不规则和特别重要的结构，常常需要进行弹性时程分析，该方法为直接动力分析方法。以上方法主要针对结构在地震作用下的弹性阶段，保证结构具有一定的屈服水准。从现代抗震设计思路提出至今，世界各国的抗震学术界和工程界又取得了许多新的成果，比如进行了大量钢筋混凝土构件的抗震性能试验；通过迅速发展的计算机技术编制了准确性更好的非线性动力反应程序；在设计方法上也不再拘泥于以前单一的基于力的传统抗震设计方法，开始尝试基于性能和位移的新的抗震设计理念。在这样的环境中，我国的抗震设计思路也应该在完善自身不足的同

时，不断向前发展。

建筑结构的主要隔震措施

建筑物的抗震设计中, 我们通常是对地基进行特殊处理、设置抗震装置、对建筑的上部结构进行防震设计, 这几种措施通常是混合使用的, 但是我们结合地震构造特点及建筑物本身结构,会有侧重的在关键部位设置隔震层, 依据隔震层的位置不同我们把建筑物的隔震设计分为以下几种。

1. 建筑物地基采用特殊材料隔震

建筑物基础隔震, 主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理, 削弱地震时的地震波, 从而减少地震对建筑物的损害。传统上是在建筑物的基础部分交替铺上粘土和砂子, 或者直接设置粘土或砂子垫层。

2.建筑物基础设置隔震装置减震

这一种隔震措施主要是在建筑物的基础与上部建筑之间设置特殊装置, 减少地震向上传递, 最高可减少地震对建筑物传递能量的2 /3, 但是, 这种措施的缺陷是不适用于高层建筑, 因为在高层建筑设置这种装置会延长建筑结构自身的自振周期, 起不到减小地震对建筑物损害的目的。

3 建筑物层间隔震措施

层间隔震这种方法主要适用于旧房改建, 在施工方面具有简单、易操作的特点。与建筑物基础部分设置隔震装置的办法相比, 层间隔震的效果不是非常明显, 减震的效果可以达到1 /10~3/10的范