建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震分析

1、 長安大學(xué)建筑學(xué)院建筑技術(shù)概論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震部分分析姓 名：班 級：學(xué) 號：指導(dǎo)老師：日 期： 長安大學(xué) 建筑學(xué)院 地震在自然災(zāi)害中屬于危害最大的災(zāi)害之一，近年來，我國頻繁發(fā)生的地震災(zāi)害給我們的生命安全帶來了嚴(yán)重的威脅，造成了重大的經(jīng)濟損失，嚴(yán)重破壞人們的居住環(huán)境。因此，長期以來，我國飽受地震災(zāi)害的困擾，尤其是近些年來，地震災(zāi)害的不斷發(fā)生造成了重大的財產(chǎn)損失，嚴(yán)重威脅到人們的生命安全。因此，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力一直受到廣泛的關(guān)注。隨著我國對地震學(xué)、建筑結(jié)構(gòu)學(xué)和地理學(xué)等專業(yè)學(xué)科的不斷探索與發(fā)展，我們在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方面取得了一定程度的進步。怎樣以我國所處的地理環(huán)境與不斷變化的社會環(huán)境

2、為基點，設(shè)計出抗震性能高的建筑結(jié)構(gòu)是當(dāng)前我國建筑設(shè)計人員重點關(guān)注的問題。1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計需注重的問題1.1抗震設(shè)計總體要求（1） 注意場地選擇盡量避開軟土、山丘、河岸、滑坡、地裂等場地。（2） 把握建筑體型，平面、立面布置盡量遵循對稱、規(guī)則、質(zhì)量與剛度變化均勻的原則。（3） 利用總體、樓層、構(gòu)件、桿件等部位的結(jié)構(gòu)延性。（4） 設(shè)置多道防線，至少兩道設(shè)防分別為彈性到部分梁塑性和梁塑性到柱根破壞。（5） 加強構(gòu)造措施，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)可靠的連接或錨固。1.2選擇有利的建筑抗震場地建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中要十分注重對建筑抗震場地的選擇，對建筑抗震有影響的場地會大大降低建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力

3、。地震災(zāi)害發(fā)生時會引起不同于平常的地表位置錯動，在不同性質(zhì)、不同結(jié)構(gòu)的場地上的建筑物受地震的侵害程度也不一致。劇烈的地層震動會破壞建筑結(jié)構(gòu)，若加之場地選擇不當(dāng)，建筑結(jié)構(gòu)會被破壞的更嚴(yán)重，甚至?xí)?dǎo)致建筑的坍塌。因此，選擇建筑場地時要避免建筑的場地，比如土層軟弱或砂土易被液化等地段。如果很難避開這些地段，就需要進行適當(dāng)?shù)母脑?，根?jù)確定的抗震級別進行相應(yīng)的地基加固措施。1.3慎重選取建筑結(jié)構(gòu)體系建筑結(jié)構(gòu)抗震方案的設(shè)計是進行抗震設(shè)計的起點，也是非常關(guān)鍵的要素之一，選取恰當(dāng)?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)體系與建筑物的整體安全有著密切聯(lián)系，需要特別以下三個方面。第一，抗震設(shè)計不能以偏概全，切忌由于個別建筑結(jié)構(gòu)而影響建筑物的整

4、體抗震性能。要保證建筑結(jié)構(gòu)存在一定的贅余度，即使是在建筑物出現(xiàn)個別部分損壞的情況下，建筑的整體抗震性和穩(wěn)定性也不會受到影響; 第二，明確地震的傳遞路徑，準(zhǔn)確做好設(shè)計工作中的計算圖。對豎向結(jié)構(gòu)進行具體設(shè)計時，在垂直重力荷載條件下，設(shè)計要保證其相應(yīng)條件下的壓應(yīng)力水平保持均勻，而對轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)來說，上部結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件會傳來一定的垂直重力荷載，設(shè)計時要保證該荷載力要在轉(zhuǎn)換層經(jīng)過不少于一次、不多于兩次的轉(zhuǎn)換; 第三，設(shè)計人員要特別注意使建筑結(jié)構(gòu)體系的強度與剛度保證在適當(dāng)?shù)乃?。在設(shè)計工作中，要確保每個建筑結(jié)構(gòu)部件的剛度和強度得到均勻分配，符合整體設(shè)計要求，避免個別部件剛度過弱不足以支撐該部件應(yīng)支撐的建筑物區(qū)

5、域情況的出現(xiàn)，科學(xué)的分配剛度和強度。1.4強調(diào)建筑物的平面布置規(guī)則性在實際的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，除上述兩個需特別注重的問題，建筑物的平面布置要遵循規(guī)則性原則，這也是抗震設(shè)計工作中非常重要的要素之一。在設(shè)計過程中盡量保證方案的規(guī)則性，可以有效的提高 整體工作效率，達到預(yù)定的設(shè)計效果。建筑行業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)實踐表明，不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要另行采取更為復(fù)雜的對策，比如模型計算要用到空間結(jié)構(gòu)相關(guān)理論知識等。2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中提高建筑抗震能力的設(shè)計措施建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的強弱同建筑物業(yè)主及周邊環(huán)境有非常直接的聯(lián)系，不好的抗震能力會直接威脅到建筑物周邊行人的人身安全，周邊建筑和設(shè)施或多或少也會受到影響，切實

6、提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力顯得十分重要。2.1謹慎選擇抗震結(jié)構(gòu)審慎選擇抗震結(jié)構(gòu)是有效提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的重要保障，通過選擇強度較優(yōu)、剛度較高的建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，能最大限度的降低建筑結(jié)構(gòu)的變形概率，保障建筑物的安全性能。另外，設(shè)計員要認真仔細的分析抗震結(jié)構(gòu)，要進行抗震結(jié)構(gòu)分析時要保證其全面性，部分非結(jié)構(gòu)構(gòu)件也要在分析中得到體現(xiàn)，尤其是注意對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度和強度等方面的分析。對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的主題部分也要進行必要的考究，針對易出現(xiàn)安全隱患的短柱部位要進行相應(yīng)的措施，加強短柱部位的抗震能力，防止安全問題的出現(xiàn)，在整體性原則的指導(dǎo)下統(tǒng)籌結(jié)構(gòu)構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。2.2合理布局減少地震能量在防震設(shè)計中采用以

7、位移為基點的結(jié)構(gòu)設(shè)計和定量分析能有效的減少地震災(zāi)害的能量輸入，增強建筑物的抗震效果。通過對設(shè)計的定量分析，反復(fù)核算構(gòu)件的總承載力，控制強震感下建筑下層的位移延性比，滿足建筑物在受地震侵害時的結(jié)構(gòu)變形要求。在建筑施工中地基要盡量選在堅硬的場地，要盡量避開地震的活躍周期范圍，減少余震同建筑結(jié)構(gòu)的共振，降低建筑物對地震能量的輸入，降低地震帶來的破壞。2.3設(shè)置多重抗震防線進行抗震設(shè)計時設(shè)置多重抗震防線可以最大限度的降低地震侵害帶來的危害。在進行設(shè)計工作時，可以將一些延展性能良好的構(gòu)件納入到抗震防線體系中，將其視為第一道抗震防線，將另一些建筑構(gòu)件作為第二、第三道防線，在第一道抗震防線遭破壞后，利用其他

8、防線抵抗地震的后續(xù)沖擊力，保障人員生命安全。2.4建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震措施針對抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和建筑類型，在設(shè)計中要考慮地區(qū)和建筑結(jié)構(gòu)條件，雙重的進行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，在建筑物本身的材料、地理位置、結(jié)構(gòu)層、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等方面進行抗震設(shè)計，采取有效的抗震措施，降低建筑物在地震作用下的不穩(wěn)定性，提高建筑物的整體穩(wěn)定性。2.4.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中材料選擇在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，材料是主要的承重原料，材料的剛度和塑性對建筑結(jié)構(gòu)的影響較大，為了確保建筑物的整體穩(wěn)定性，在使用材料時，要考慮本地區(qū)的地震歷史記錄，根據(jù)科學(xué)的數(shù)據(jù)進行材料選擇，一般情況下，在不影響建筑物整體使用和維護結(jié)構(gòu)設(shè)計下，選擇質(zhì)量比較小的，對地震破壞效

9、果作用要低?？紤]到地區(qū)的差異性，在我國東北地區(qū)，為了保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，預(yù)防地震作用，通常采用鋼筋混凝土材料來保證建筑物的整體性，在大型建筑物設(shè)計中，采用伸縮縫，通過對基礎(chǔ)的勘察檢測，提高基礎(chǔ)穩(wěn)定性作為抗震措施。2.4.2 隔震措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計者在考慮地理環(huán)境和建筑物尺寸設(shè)計的同時，對建筑物基礎(chǔ)、抗震裝置、以及抗震位置進行科學(xué)的設(shè)計說明，在建筑結(jié)構(gòu)比較關(guān)鍵的位置設(shè)置隔震層，來消減地震作用對建筑物的沖擊。根據(jù)不同的位置，隔震層一般分為四種類型：地基隔震、基礎(chǔ)隔震、間層隔震和懸掛隔震。（1） 地基隔震措施地基隔震就是在建筑物的基礎(chǔ)底部與土層接觸位置設(shè)置緩沖層，在地震發(fā)生時，能夠有效進行吸收

10、和反射作用力的作用，以此來減小地震對建筑物基礎(chǔ)和建筑物整體的破壞作用。在我國最為常見的地基隔震層主要采用瀝青原料的隔震層，相信隨著科技的發(fā)展，未來會有更加科學(xué)的隔震層產(chǎn)生，對消減地震作用效果會更加理想。（2）基礎(chǔ)隔震措施對于建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計中，基礎(chǔ)本身就是對整個建筑物的承載和荷載的傳導(dǎo)作用，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計對整個建筑物都非常重要，基礎(chǔ)決定著上層建筑，所以在設(shè)計基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中，對于抗震措施的技術(shù)要求也比較高。在對基礎(chǔ)采取抗震措施，為了減小地震對上部結(jié)構(gòu)的抽獎破壞，在建筑物的上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)位置接觸處設(shè)置隔震層，它是防止地震力由地基處向上部結(jié)構(gòu)傳播的防震措施，從而減低上部結(jié)構(gòu)的破壞，效果顯著。這種抗震措施更

11、適合多層建筑施工。基礎(chǔ)抗震裝置一般采用混合隔震裝置、基底滑移隔震裝置和夾層橡膠隔震裝置。（3） 間層隔震措施間層隔震是為了吸收地震沖擊余力而設(shè)置，目的是再次消減震力的作用，一般在原始結(jié)構(gòu)層上安裝隔震層，對于早期建筑采取抗震措施使用普遍，施工過程簡單易操作。（4） 懸掛隔震措施懸掛隔震措施就是將建筑物的全部或者部分懸掛起來，起到隔震的作用，也叫懸掛結(jié)構(gòu)。這種抗震措施在大型鋼結(jié)構(gòu)建筑中使用較多。在地震發(fā)生時，震力需要介質(zhì)傳導(dǎo)，懸掛結(jié)構(gòu)主體受到地震作用，但子體受到的作用就會減輕，使地震產(chǎn)生的破壞力不能進行大面積的傳導(dǎo)，保證了上層建筑物的主題機構(gòu)不受破壞，有效的進行隔震作用，減輕破壞。這種隔震措施效果

12、顯著，而且正在逐漸被采用在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計者也會通過不斷的實踐和探索，將優(yōu)化懸掛隔震措施，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提高有利的抗震效果。2.4.3 機敏減震支撐體系設(shè)計機敏減震體系設(shè)計就是采用科學(xué)的設(shè)計理念，活塞運動原理，保證建筑物結(jié)構(gòu)形成可以自由滑動的層面結(jié)構(gòu)設(shè)計，在地震發(fā)生時，內(nèi)外鋼通過不斷的滑動來消減地震作用力，減輕震力破壞和消耗地震作用力的傳導(dǎo)。2.4.4 效能減震技術(shù)應(yīng)用，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震功能效能減震就是消耗地震能的傳導(dǎo)和減輕地震對建筑物的破壞程度，這種方法一般采用消能器和阻尼器，目的是消耗和吸收地震能量，減小對建筑主體的震力破壞，保護建筑主體結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。效能減震技

13、術(shù)的應(yīng)用，它運用也比較廣泛，不論是新建建筑，還是舊建筑的抗震加固，都起到良好的效果。3 建筑結(jié)構(gòu)選型3.1多層建筑結(jié)構(gòu)選型（1）小空間墻支體系建筑空間特點為建筑空間小，布置不靈活，結(jié)構(gòu)承重方式為磚混結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、裝配式大板結(jié)構(gòu)。選型需要注意，第一、體型比例高寬比34、長寬比4、高度18M、層數(shù)6；第二、平面形狀規(guī)則；第三、墻體布置為橫墻承重；第四、 通過圈梁、構(gòu)造柱加強整體性；第五，樓梯間不宜在盡端和轉(zhuǎn)角。（2）大空間柱支體系 建筑空間特點為建筑空間大，布置靈活，結(jié)構(gòu)承重方式為框架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)、其他柱支承結(jié)構(gòu)。選型需要注意，第一、體型比例為高寬比34、長寬比4；第二、平面形狀規(guī)則對稱，柱網(wǎng)

14、610m；第三、結(jié)構(gòu)布置為橫向承重，雙向承重。（3）底層框架體系 建筑空間特點為底部大空間商業(yè)，上部小空間居住，功能特點為上靜下動；空間特點為上小下大； 結(jié)構(gòu)特點為上剛下柔；設(shè)備特點為上密下疏。結(jié)構(gòu)承重方式為下部框架加上部磚混。選型需要注意，第一、體型比例：總高度18m，總層數(shù)6；第二、 柱網(wǎng)選擇：住宅35m，商業(yè)610m，車庫8m；第三、 結(jié)構(gòu)布置為底層抗震墻間距18m。轉(zhuǎn)換層設(shè)置方式主要有板式轉(zhuǎn)換、梁板式轉(zhuǎn)換、箱體轉(zhuǎn)換。3.2高層建筑結(jié)構(gòu)選型（1） 框架體系 建筑空間特點為建筑空間大，布置靈活。結(jié)構(gòu)體系有梁柱框架和板柱框架兩種構(gòu)成體系，高抗震烈度地區(qū)不宜使用9度地區(qū)限高25米；8度地區(qū)45

15、米；7度地區(qū)55米；6度地區(qū)60米；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不得超過20層；鋼結(jié)構(gòu)不得超過30層，多用于住宅樓，辦公樓，教學(xué)樓，綜合樓。（2） 剪力墻體系 建筑空間特點為建筑空間小，室內(nèi)整潔，無梁柱暴露。結(jié)構(gòu)體系構(gòu)成有全現(xiàn)澆剪力墻、內(nèi)澆外砌、內(nèi)澆外掛；剪力墻布置原則為剪力墻間距宜采取68米。承重墻沿樓層平面各主要軸線方向布置。同方向承重墻在平面上盡量對齊，且墻肢寬度相等。墻體豎向布置均勻?qū)R，貫通漸變。多用于以小空間為主的建筑，如：住宅、旅館等。高度限制為：9度不超過80m；8度不超過110m；7度不超過140m； 6度、非震不超過150m。層數(shù)上鋼筋砼不超過35層。（3） 框架-剪力墻體系 建筑空間特

16、點為框架提供大空間，建筑布置靈活。剪力墻間距較密，空間小，建筑布置不靈活。體系構(gòu)成特點：在同層：框架 + 剪力墻 框架: 結(jié)構(gòu)延性好，主要承擔(dān)豎向荷載。但抗推剛度小。 剪力墻：抗推剛度大，承載力高，承擔(dān)大部分水平荷載。剪力墻布置原則 按照“分散 均勻 周邊 對稱”四準(zhǔn)則布置； 抗震墻的數(shù)量要適當(dāng)； 沿結(jié)構(gòu)平面主軸線方向布置； 不宜布置單肢墻。剪力墻平面布置： 每個方向沿兩條以上相距較遠的軸線設(shè)置抗震墻； 抗震墻的設(shè)置部位：a豎向荷載較大處；b平面形狀變化或樓蓋水平剛度劇變處；c樓梯電梯間及樓板較大洞口兩側(cè)。 抗震墻應(yīng)避開需要開大洞口的墻體位置； 在獨立結(jié)構(gòu)單元端部，抗震墻距外墻8米； 防震縫兩

17、側(cè)不宜設(shè)成對的抗震墻； 抗震墻宜用 L T H 口 形 ； 抗震墻的間距：  樓蓋類別  非抗震 6度 7度   8度   9度 LL/B LL/B  LL/B  LL/B      現(xiàn)澆 60 5 50  4 40  3 30  2 &#

18、160;裝配整體 50 3.5 40  3 30 2.5  -  -適用范圍：用于各類高層辦公、商業(yè)、教學(xué)、科研、綜合樓。高度： 9°區(qū)50m，8°區(qū)90m，7°區(qū)120m，6°、非震區(qū)130m，層數(shù)： 一般1520層（4） 框支剪力墻體系 建筑空間特點： 底部框架：提供大空間，建筑布置靈活。 上部剪力墻：間距較密，空間小，建筑布置不靈活。體系構(gòu)成特點：底部框架 + 上部剪力墻設(shè)計要點 落地墻布置：集中在結(jié)構(gòu)獨立單元兩端，封閉成筒體； 落地墻間距：6度 、7度 L30米，2.5B，8度 L24米，2 B； 托墻框架數(shù)量：非震區(qū) < 全部橫向豎構(gòu)件的 2/3。地震區(qū) < 全部橫向豎構(gòu)件的 1/2。 結(jié)構(gòu)獨立單元長度：60米。轉(zhuǎn)換層處理 厚板式轉(zhuǎn)換； 梁板式轉(zhuǎn)換； 箱體式轉(zhuǎn)換。（5） 筒體結(jié)構(gòu) 體系構(gòu)成 墻筒：由剪力墻圍合成筒體； 框筒：由密柱深梁框架圍合成筒體體系特點 平面特征：平面布置靈活； 結(jié)構(gòu)特點