工程结构抗震原理及应用论文.doc

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1、工程结构抗震原理及应用一、前言地震（earthquake）又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，地震按其成因可分为三种主要类型，即火山地震、塌陷地震和构造地震。其中构造地震为数最多，危害最大。地球上地震活动划分为两个主要地震带：环太平洋地震带和地中海南亚地震带。我国地处环太平洋地震带和地中海南亚地震带之间，是一个多地震国家，抗震设防的国土面积约占全国面积82.7%。地震灾害是对人类生命和财产威胁最大的自然灾害，号称群灾之首。地震灾害对人类社会的破坏多是以建筑物的倒塌而造成的。地震是一种破坏力很大的自然灾害，除了直接造成房倒屋塌和山

2、崩、地裂、砂土液化、喷砂冒水外，还会引起火灾、爆炸、毒气蔓延、水灾、滑坡、泥石流、瘟疫等次生灾害.此外由于地震所造成的社会秩序混乱、生产停滞、家庭破坏、生活困苦和人们心理的损害，往往会造成比地震直接损失更大的!对于我们搞工程的来说，地震灾害主要表现在其对建筑物与构筑物的破坏。如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等等。本文主要讲述下抗震设计的两大方法，一种是对建筑进行抗震加固，另一种就是考虑延性对抗震设计的影响。二、结构在地震下的主要特点地震以波的形式从震源(地面上的相对位置称震中)向周围快速传播，通过岩土和地基，使建筑物的基础和上部结构产生

3、不规则的往复振动和激烈的变形。结构在地震时发生的相应运动称为地震反应，包括位移、速度、加速度。同时，结构内部发生很大的内力和变形，当它们超过了材料和构件的各项极限值后，结构将出现各种不同程度的破坏现象，例如混凝土裂缝，钢筋屈服，显著的残余变形，局部的破损，碎块或构件坠落，整体结构倾斜，甚至倒塌等等。在震中区附近，地面运动的垂直方向振动激烈，且频率高，水平方向振动较弱；距震中较远处，垂直方向的振动衰减快，其加速度峰值约为水平方向加速度峰值的1/2—1/3。因此，对地震区的大部分建筑而言，水平方向的振动是引起结构强烈反应和破坏的主要因素。钢筋混凝土

4、结构在地震作用下受力性能的主要特点有：1、结构的抗震能力和安全性，不仅取决于构件的承载力，还在很大程度上取决于其变形性能和动力响应。地震时结构上作用的荷载是结构反应加速度和质量引起的惯性力，它不像静荷载那样具有确定的数值。变形较大，延性好的结构，能够耗散更多的地震能量，地震的反应就减小，荷载小，町能损伤轻而更为安全。相反，静承载力大的结构，可能因为刚度大、重量大、延性差而招致更严重的破坏。2、屈服后的工作阶段——当发生的地震达到或超出设防烈度时，按照我国现行规范的设计原则和方法，钢筋混凝土结构一般都将出现不同程度的损伤。构件和节点受力较大处普遍

5、出现裂缝，有些宽度较大；部分受拉钢筋屈服，有残余变形；构件表面局部破损剥落等。但结构不致倒塌。3、变形大——地震时结构有很大变形。例如桥墩的侧向位移等。一方面对结构本身产生不利影响，如柱的二阶效应，增大附加弯矩，甚至引起失稳或倾覆，构造缝相邻结构的碰撞等；另一方面造成非结构部件的破损，桥梁上部结构的脱落等破坏。故抗震结构设计时要控制其总变形。三、对结构进行抗震加固结构抗震加固是针对正在使用的既有建筑物或构筑物进行检测、评价、维修、加固改造的总称。我国建筑抗震加固的研究与应用经历了一个曲折的过程。中华人民共和国成立以后，由于当时科学技术水平落后、

6、经济水平有限以及人们对地震灾害严重性、建筑物抗震重要性认识的不足，建筑物的抗震设计一直没有得到很好的贯彻实施。自从20世纪60年代以来，我国着手对已有建筑抗震加固技术和方法进行研究，并取得了良好的社会和经济效益。在对结构进行加固时，除了针对构件由于强度或延性不足进行诸如包钢、粘钢、粘贴纤维材料等一般加固以外，尚需对构件进行抗震加固、对结构进行整体性能加固，其不仅仅要考虑结构构件在地震力作用下的破坏情况并对其进行抗震加固、提高其抗震承载力，更要考虑整体结构的抗震性能。目前，常用的抗震加固方法主要有增设构件加固法、增强构件加固法和隔震减震加固法3大

7、类，前两类属于传统抗震加固方法，后一类属于新发展的抗震加固方法。1、增设构件加固法此法是目前对结构进行抗震加固最基本、最有效的方法之一，该法可以有效地提高结构的抗震能力、变形能力和整体性能。其具体的方法包括增设抗震墙加固法、增设支撑加固法、增设刚架加固法等。当原有结构的抗震墙体的间距不满足现有规范的规定值或者原有墙体的抗震承载力严重不足时，宜采用增设抗震墙加固法。此法利用新增的抗震墙来承担主要的地震作用，以减小结构的变形。采用抗震墙加固时，需处理好新增墙体与原有构件的连接，既要保证连接的可靠性，又要避免对原结构构件造成过多的损伤。此外，在布置新

8、设抗震墙体时应注意，由于抗震墙的刚度较大，要充分考虑加固后的结构刚度的均匀性，以便增设抗震墙后使整体结构刚度均匀，避免造成薄弱层的转移。此法优点是应力