建筑结构抗震体系与设计方法探析

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1、建筑结构抗震体系与设计方法探析建筑结构抗震体系与设计方法探析　摘要：全面、合理的概念设计有助于明确的设计思想，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，从而做到比较合理的抗震设计。本文在分析建筑结构地震破坏的主要形式基础上，阐述了建筑抗震设计原则，最后对于建筑抗震设计方法进行分析，重点探讨了建筑抗震概念设计、建筑延性抗震设计、地震响应分析及设计方法的改变以及多阶段设计方法等内容。　　　　抗震规范提出了一系列的抗震设计基本要求，要求设计人员注意抗震概念设计。抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获

2、得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理的抗震设计，要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。本文主要探讨了建筑工程抗震设计相关问题，为今后建筑设计起到借鉴作用。　　抗震结构体系的选择，一方面应根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、材料和施工等因素，结合技术、经济条件综合考虑。抗震结构体系除应具有明确的计算简图和合理的地震作用的传递途径之外、还应符合下列各项要求：　　1）宜有多道抗震防线．避免

3、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的承载能力。一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成．并由延性较好的结构构件连接起来协同丁作。—般情况下，应优先选择不负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，选用轴压比不太大、延性较好的抗震墙等构件，作为第一道抗震防线的抗侧力构件。框架—抗震墙结构体系中的抗震墙、处于第一道防线，当抗震墙在一定强度的地震作用下遭受可允许的损坏，刚度降低而部分退出工作并吸收相当的地震能量后，框架部分起到第二道防线的作用。这种体系的设计既考虑到抗震墙承受大部分的地震力。对于强柱弱梁型的延

4、性框架。在地震作用下，梁处于第一道防线，其屈服先于柱的屈服，首先用梁的变形去消耗输入的地震能量。使柱处于第二道防线。为使抗震结构成为具有多道抗震防线的体系，也可在结构的特定部位设置专门的耗能元件。近年来，国内外研究利用摩擦耗能或利用材料塑性耗能的元件、预期结构进受强烈地震作用时，相当一部分的地震能量消耗于这种耗能元件、以减少输入主体结构的地震能量。达到减轻主体结构破坏的目的。　　2）应具备必要的强度，良好的变形能力和耗能能力。如果抗震结构体系有较高的抗侧力强度，但缺乏足够的延性，则这样的结构在地震时很容易破坏(如无筋

5、砌体)；但如结构有较大的延性、而抗侧力强度不高，在不大的地震作用下结构产生较大的变形(如纯框架结构)，如在砌体结构加上约束构件，使其只有较好的变形能力。如在框架中设置抗震墙，使其抗侧力强度增加，则上述两种结构的抗震潜力都增大了。　　3）宜具有合理的刚度和强度分布，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。结构在强烈地震下不存在强度安全储备、构件的实际强度分布是判断薄弱层(部位)的基础。另一方面，在抗震结构体系中．应使其结构构件和连接部位具有较好的延性

6、．以提高抗震结构的整体变形能力。具体要求如下：首先，提高抗震结构构件的延性、改变其变形能力，力求避免脆性破坏；为此砌体结构应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯校，或采用配筋砌体和组合砌体柱等；钢筋混凝土构件应合理的选择尺寸、配置纵向钢筋和箍筋。避免剪切破坏先于弯曲破坏，避免混凝土的受压破坏先于钢筋的屈服，防止局部或整个构件失稳。其次，保证抗震结构构件之间的连接具有较好的延性、是充分发挥各个构件的强度、变形能力，从而获得整个结构良好抗震能力的重要前提。为了保证连接的可靠性，构件节点的强度不应低于其连接构件的强度，预埋

7、件的锚固强度不应低于其连接构件的强度；装配式结构构件之间应采取保证结构整体性的连接措施。　　1）建筑抗震概念设计　　抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理抗震设计，要求设计出来的结构，在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。应当指出，强调概念设计重要，并非不重视数值计算，而是为了给抗震计算创造出有利条件，使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况。建筑抗震概念设计阶段的主要

8、任务是选择良好的抗震结构体系，主要根据建筑结构抗震设计的一般要求进行。对于采用延性抗震概念设计的建筑，还包括延性类型选择和塑性耗能机制选择。　　2）建筑延性抗震设计　　目前延性抗震验算所采用的破坏准则主要有：强度破坏准则、变形破坏准则、能量破坏准则、基于低周疲劳特征的破坏准则以及用最大变形和滞回耗能来表达的双重指标破坏准则等。Housner在对