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1、浅析抗震的重要性以及设计意义摘要：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
2、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。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，
3、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。关键词:抗震、设计、地震地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。据统计,历史上各种自然灾害曾毁灭了世界各地52个城市,其中因地震而毁灭的城市有27个。地震之外的其它各种灾害,如水灾、火灾、火山喷发、风灾、沙灾、旱灾等毁灭的城市为25座。因此,地震占灾害总数的52%。可见地震灾害确系“群害之首”。地震作用具有较强的随机性和复杂性,要求在强烈地震作用下结构仍保持在弹性状态,不发生
4、破坏是很不实际的;既经济又安全的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏严重,但不倒塌。因此,依靠弹塑性变形消耗地震的能量是抗震设计的特点,提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力,防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。 一、建筑物破坏类型汶川地震对建筑物的破坏虽然强烈，但仍表现出了破坏的不均匀性，可以说，即使是破坏非常强烈的地区也有较完好的建筑存在。调查表明， 建筑物破坏的不均匀性有如下现象和可能成因。1、地震与滑坡耦合造成的强烈破坏事例：北川县城是最典型的事例， 县城在地震中遭受了毁灭性破坏， 但破坏也有不均匀性， 其中破坏严重的范围之一是西城王家岩滑坡周围， 滑坡摧毁了半个县城；
5、另一处是禹龙北街东南边2000m一带的房屋被崩落滚石砸毁并成片倒塌。成因探讨：滑坡和崩塌的破坏作用一种是直接砸毁或掩埋房屋， 当房屋密集时倒塌的房屋可能砸毁邻近的房屋， 产生多米诺骨牌效应；另一种是崩塌和滑坡体落在地上产生次级地震， 这种次级地震对局部地方来说是很强烈的， 而且次级地震的震动往往与主震的震动不协调。地震时， 均匀摇动中的房屋并不一定会倒塌， 但如果遇到不协调的冲击则很容易倒塌。2、地基不均匀引起的建筑物不均匀破坏在前面已经有所论述， 如变形带及两侧不同程度的破坏。下面再列举一些事实进一步说明。事例：北川县城紧靠禹龙北街东南边有一条宽浅的冲沟通向湔江，两边楼房向沟内及下游方向倾倒
6、，第一层楼发生强烈挠屈，这种破坏的原因是，冲沟部位是土体最松软的地带，也是土体结构变化最快的地方。县城内有多幢房屋在地震中整体下陷。3、斜坡带临空一侧建筑物破坏程度高事例1：彭州市白鹿中学最“ 牛” 教学楼西北边坡坎上的小宿舍楼靠坎一边破坏严重，呈梯形垮塌。另在白鹿中学东北边见到临空一侧的房屋成套倒塌，但靠里的房屋保存完好。事例2：在汶川县映秀镇映秀大桥西南头东南边斜坡上也见到类似的房屋破坏型式， 一栋红砖砌镶嵌白瓷砖的两层楼房在地震中临空一侧面对河流的前墙倒塌严重，后墙保存较完好。成因探讨：以上说明，斜坡带临空一侧岩土的不均匀性，抗震动性能差，导致上部建筑物倒塌。二、震结构体系设计震结构体系
7、是抗震设计应考虑的最关键问题，对安全和经济起决定性的作用，是综合的系统决策。体系的选择要符合抗震概念设计的几条基本原则。目前主要的抗震结构体系有：1多层砌体房屋。是以砌体（无筋砌体或配筋砌体）抗震墙为抗震结构体系，其中以横墙承重为主的结构体系较有利，承重横墙兼作横向抗震墙，纵向自承重墙作为纵向抗震墙，必要时也可以采用纵、横墙混合承重。2多层内框架房屋。指外墙为砖墙垛（或壁柱）承重，内柱为钢筋砼柱承重的房屋，适用于工艺上需要较大空间或使用上要求有较空旷的大厅的轻工厂房和民用公共建筑等。3底层框架砖房。底层要求有较大空间作商店、服务大厅等，上部则为隔墙较多的住宅或办公楼，是一种上下材料不同、强度和
8、刚度不连续的结构体系，在抗震设计中有较严格的要求。4框架结构。多应用于多层及高层民用建筑和多层的工业建筑，建筑平面布置灵活，易于布置较大房间。但纯框架结构侧向刚度小，属柔性结构，故其层数和高度都受到一定限制。5框架抗震墙结构。在多层和高层钢筋混凝土房屋的纵向和横向布置适当的抗震墙，并与框架结构形成框架抗震墙协同工作的结构体系。在地震作用下层间位移比纯框架结构显著减小，故其建筑高度可以高很多。6抗震墙结构。是全部由纵、横抗震墙组成的结构体系，其抗震性能较好，在高层住宅、公寓、旅馆等建筑中广泛应用。国家在建筑抗震设计上要求，一般的民用建筑是要抗7度，及可抗6级地震，对一些超高层的建筑，必须要做地震
9、安全性的评价，通过安全评价性去测试标准，以保 证建筑达到基本抗震地区的要求。除了设计达标以外，施工的质量也是非常关键的，要有合规的设计，合乎要求的标准，合格的施工质量，几个方面做好了，才可以 达到抗震的标准。 较合理的框架地震破坏机制,应该是节点基本不破坏,梁比柱屈服可能早发生、多发生,同一层中各柱两端的屈服历程越长越好,底层柱底的塑性铰宜最晚形成。即:框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现尽可能分散,充分发挥整个结构的抗震能力。 在抗震设计中应注意以下方面。1、抗震计算中的延性保证 从用楼层水平地震剪力与层间位移关系来描述楼层破坏的全过程可反映出,在抗震设防的第二、三水准时,框架结构构件已进
10、入弹塑性阶段,构件在保持一定承载力条件下主要以弹塑性变形来耗散地震能量,所以框架结构需有足够的变形能力才不致抗震失效。试验研究表明,“强节点”、“强柱弱梁、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的框架结构有较大的内力重分布和能量消耗能力,极限层间位移大,抗震性能较好。规范通过构件承载力调整办法在一定程度上可以体现上述的强弱要求,且考虑了设计者的使用方便,采用地震组合内力的抗震承载力验算表达式,只是要对地震组合内力的设计值按有关公式进行相应的调整。综合大量实验研究成果,影响不同受力特征节点延性性质的主要综合因素有:相对作用剪力、相对配筋率、贯穿节点的梁柱纵筋的粘结情况。 2、构造措施上的延性保证 四川大地
11、震实践证明,当建筑结构在大地震中要求保持足够的承载能力来吸收进入塑性阶段而产生的巨大能量,因为此时的结构在震中进入到一个塑性阶段,容易产生变形。所以,根据这种特点和抗震的要求,多发地震的国家钢筋混凝土结构抗震设计均要求按延性框架结构进行设计,所以建筑结构的设计必须保证结构局部薄弱区的承载力与刚度,保证了建筑构造的整体性,延性的增加也就提高了变形能力,这样可以减少地震的破坏性,提高了建筑的抗震能力。 在结构布置上,按扩大了的柱端抗弯承载力进行设计,理论上可将柱屈服的可能性减少,保证“强柱弱梁”的设计原则。但因各种原因,如梁的实际抗弯承载力可能增大,高振型使柱中反弯点的转移等综合因素影响,要使柱中
12、完全避免塑性铰是困难的,同时为实现“强剪弱弯”的要求,保证塑性铰区域的局部延性,也必须通过一定的构造措施来保证结构的延性,具体做法如下: （1）.限制轴压比与纵筋最大配筋率合理的受力过程可明显提高构件延性,为实现受拉钢筋的屈服先与受压区混凝土压碎的破坏形态,以提高塑性铰区域的转动能力,规范限制轴压比与纵筋最大配筋率,同时对混凝土受压区高度也提出相应要求。 （2）.限制约束配筋和配筋形式。加密塑性铰区内的箍筋间距是很重要的一点,为保证“强节点”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的设计原则及塑性铰区域的局部延性,有必要加密塑性铰区内的箍筋间距,这不但可提高柱端抗剪能力,还可约束核心区内混
13、凝土,对纵向钢筋提供侧向支承,防止大变形下纵筋压曲,从而改善塑性铰区域的局部延性。规范对约束区纵筋的最小直径、最大间距、塑性铰区域的最小长度等做出了详细的规定,并对箍筋肢距及箍筋形式提出了相应要求。 随着工程应用中箍筋强度和混凝土强度不断提高,对塑性铰区域内箍筋布置的要求是抗震构造措施的一个重要方面,这一情况将导致高强度混凝土中约束箍筋配筋率的减少而降低结构的设计可靠度,建议以配筋特征值代替原体积配筋率,同时鉴于约束配筋对柱端塑性铰区的良好约束作用,建议适当增大配筋量。 （3）.限制材料。拒绝豆腐渣工程的第一关就是把握好材料质量,材料延性对确保构件(结构)延性极为重要,为此规范对材料也提出了相
14、应的限制,如保证钢筋强屈比、延伸率及混凝土强度等级等,同时对施工过程中可能出现的钢筋代换也提出了相应的限制。 三、房屋建筑抗震技术的应用近年来，随着科学技术的发展，新思想、新材料、新技术得到了大量的应用，这大大丰富了提高建筑抗震性能的手段，提高了构件的极限承载能力，降低了结构的自重，并更有效地减轻了地震所带来的灾害。其中，隔震和消能减震就是建筑结构减轻地震灾害的两种技术。1、隔震技术。目前，国际上较热门的工程抗震新技术就是隔震技术，它是通过把如橡胶隔震垫等隔震消能装置安放在结构物底部和基础（或底部柱顶）之间，来隔开上部结构和基础，从而改变结构的动力作用和动力特性，有利于减轻结构物的地震反应。实
15、践证明，隔震技术具有很大的垂直承载力及垂直压缩刚度，具有足够大的初始刚度及较小的水平变形刚度，能够抵抗风荷载和轻微地震，且耐久性好，使用寿命长，因此，主要适用于较重要的如学校、医院、商场、科研机构及重要的指挥职能单位的低层和多层建筑。2、消能减震技术。消能减震技术主要用于高层或超高层建筑，其原理是指在建筑结构的某些部位，如节点、剪力墙、支撑、连接件或连接缝等，设置消能元件，通过消能装置产生摩擦非线性滞回变形耗能来耗散或吸收地震能量以减小主体结构的水平和竖向地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，以达到减震抗震的目的。虽然隔震技术和消能减震技术能够大幅度提高建筑结构的抗震性能，但因为施工较复杂，很
16、难合理把握，因此，在实际运用中，还需要更加合理的设计及科学的施工，以保证房屋建筑具备优质的抗震性能。三、如何增强房屋建筑的抗震性能1、合理设计设计单位应当按照抗震设防要求和工程建设强制性标准进行抗震设计，并对抗震设计的质量以及出具的施工图设计文件的准确性负责。首先，房建场地的选择应避开地震时可能发生地基失效的松软场地，应选择坚硬场地。其次，综合运用抗震原则，以刚度、承载力和延性为主导目标，多道防线刚柔结合，使结构具有多道支撑和抗水平力的体系，同时保证结构体型简单，结构传力和受力途径直接，整体结构和结构构件共同作用。第三，设计中要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，使结构具备足够大的、适当的承载能力、延性和耗能能力，以及以减少地震作用下的位移和扭转的刚度。第
