幾種建筑結(jié)構(gòu)抗震性能比較與分析

1、幾種建筑結(jié)構(gòu)抗震性能比較與分析摘要：本文首先比較了底框結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)等幾種建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，然后分析了不同結(jié)構(gòu)在地震中被破壞的特征，最后指出了這幾種建筑結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和工程管理等方面存在的主要問題。關(guān)鍵詞：底框結(jié)構(gòu)；砌體結(jié)構(gòu)；混凝土結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)abstract: this paper compares the characteristics of the bottom frame structures, masonry structures, concrete structures of several building structures, and then analyze

2、 the characteristics of the different structures destroyed in the earthquake and concluded that these types of building structures in seismic design of structures andthe main problems of project management and more.key words: bottom frame structure; masonry structure; concrete structures; seismic de

3、sign中圖分類號(hào)：tu37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：2095-2104（2012）1. 前言地震是一種突發(fā)性的自然災(zāi)害，至今可預(yù)報(bào)性仍然很低。強(qiáng)烈地震發(fā)生時(shí)會(huì)使建筑物產(chǎn)生沿豎直和水平方向的加速度，給建筑局部構(gòu)件以嚴(yán)重破壞，嚴(yán)重時(shí)甚至造成整體結(jié)構(gòu)的倒塌，并造成人身和財(cái)產(chǎn)的巨大損失。由于建筑物依附在地球表面，建筑物受地震破壞的方式主要受地震波的傳播方式影響。通常，地震對(duì)建筑物的破壞有三種方式：上下顛簸、水平搖擺、左右扭轉(zhuǎn)。多數(shù)時(shí)候，還是三種方式的復(fù)合作用。地震波傳播方式有縱波、橫波、面波，由于地球表層巖性的復(fù)雜性，傳播過程中也會(huì)出現(xiàn)像激流中“漩渦”的復(fù)雜情況。我國(guó)屬地震多發(fā)國(guó)家，需要考慮抗震設(shè)

4、防的地域遼闊。自五十年代開始，在國(guó)際抗震理論的推動(dòng)下，我國(guó)逐漸形成了自己的抗震設(shè)防的特色。經(jīng)過充分的研究和大量的實(shí)踐，在2001年新修訂的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（gb）中，建筑物的抗震能力較之前的規(guī)范可提高10 %以上，其技術(shù)含量達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。但是受經(jīng)濟(jì)實(shí)力的限制，我國(guó)建筑安全可靠度的設(shè)置仍低于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家1。因此研究結(jié)構(gòu)的抗震性能在我國(guó)具有充分的必要性。2. 幾種建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及抗震分析目前，我國(guó)主要民用建筑的結(jié)構(gòu)主要有三類：底框結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)。2.1 底框結(jié)構(gòu)底框結(jié)構(gòu)能夠在建筑物底層形成大空間，是我國(guó)現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)條件下特有的一種結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)多用于臨街的住宅、辦公樓等建筑在底層設(shè)置商

5、店、飯店、郵局或銀行等。這樣，房屋的上面幾層為縱橫墻較多的砌體承重結(jié)構(gòu)，而底層則因使用要求上需要大空間的原因采用框架結(jié)構(gòu)形成了磚混底層框架結(jié)構(gòu)。但這種結(jié)構(gòu)形式在抗震性能方面卻是不利的：上部磚混結(jié)構(gòu)部分縱橫墻較密，不僅重量大，抗側(cè)移剛度也大，而底框部分抗側(cè)移剛度則較小，形成“上剛下柔”的結(jié)構(gòu)體系。地震位移反應(yīng)相對(duì)集中于底層，引起底層的嚴(yán)重破壞，從而危及整個(gè)房屋的安全。底框結(jié)構(gòu)建筑因其在使用上的方便性和靈活性而被廣泛采用，但是從抗震角度來(lái)看它是一種不合理的結(jié)構(gòu)形式。這類結(jié)構(gòu)的體系亦較混亂，由于經(jīng)濟(jì)原因，大多盡可能少用混凝土框架，導(dǎo)致框架和砌體承重墻抗側(cè)力構(gòu)件的承載力和變形能力很不協(xié)調(diào)，平面抗側(cè)剛度

6、極不均勻心。這類結(jié)構(gòu)的震害現(xiàn)象主要表現(xiàn)為底部框架由于變形集中而破壞，或上部砌體結(jié)構(gòu)破壞2。其具體表現(xiàn)為：1由于剛度突變，底框和上部磚混的結(jié)合處成為底框結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。底框結(jié)構(gòu)剛度大，上部磚混結(jié)構(gòu)破壞；磚混結(jié)構(gòu)剛度大，底框結(jié)構(gòu)破壞。2在底框結(jié)構(gòu)建筑中，如果底部為多層框架結(jié)構(gòu)的混合結(jié)構(gòu)，則由于底層設(shè)置抗震墻，底框的坍塌減少；而上部磚混的坍塌增多。3圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)置對(duì)上部結(jié)構(gòu)的抗震起到關(guān)鍵作用。4施工質(zhì)量對(duì)抗震性能有重要影響，特別是混凝土、鋼筋、砂漿等材料的強(qiáng)度對(duì)抗震性能影響明顯。2.2 砌體結(jié)構(gòu)以砌體為主制作的結(jié)構(gòu)稱為砌體結(jié)構(gòu)，包括磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)和其它材料的砌塊結(jié)構(gòu)，可分為無(wú)筋砌體結(jié)構(gòu)和配筋砌體

7、結(jié)構(gòu)。砌體結(jié)構(gòu)在我國(guó)應(yīng)用很廣泛，這是因?yàn)樗哂泻芎玫哪途眯约拜^好的化學(xué)穩(wěn)定性和大氣穩(wěn)定性，并且有較好的保溫隔熱性能。但是砌體結(jié)構(gòu)有其自身的缺點(diǎn)，如自重大、體積大，砌筑工作繁重。由于磚、石、砌塊和砂漿間粘結(jié)力較弱，因此無(wú)筋砌體的抗拉、抗彎及抗剪強(qiáng)度都很低。由于其組成的基本材料和連接方式，決定了它的脆性性質(zhì)，從而使其遭受地震時(shí)破壞較重，抗震性能很差，因此對(duì)多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)需要采用構(gòu)造柱、圈梁及其它拉結(jié)等構(gòu)造措施以提高其延性和抗倒塌能力。砌體結(jié)構(gòu)建筑由于其組成的基本材料和連接方式，決定了它的脆性性質(zhì)，從而使其遭受地震時(shí)破壞較重，抗震性能很差，因此對(duì)多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)需要采用構(gòu)造柱、圈梁及其它拉

8、結(jié)等構(gòu)造措施以提高其延性和抗倒塌能力2,3,6。在地震中常見的主要表現(xiàn)為：1在地震水平力作用下，墻體易發(fā)生受剪破壞，形成大量的交叉裂縫或窗角斜裂縫。2早期的預(yù)制板住宅樓，由于墻體間缺少拉接措施，導(dǎo)致墻體失去水平支撐、高厚比加大，從而發(fā)生整體或部分坍塌和傾覆。3多層砌體房屋樓頂大量采用了混凝土空心預(yù)制板。由于預(yù)制樓板與圈梁或墻體連接不牢固、搭接長(zhǎng)度不足，致使房屋缺乏整體性，導(dǎo)致樓、屋蓋大量坍塌。4樓梯間的剛度較大，受到的地震作用也比其他部位大，而且其頂層層高較高，墻體又受到嵌入墻內(nèi)的梯段的削弱，所以震害往往比其他部位嚴(yán)重。在砌體結(jié)構(gòu)建筑中，發(fā)展高強(qiáng)度、高粘結(jié)膠合力的砂漿，能有效的提高砌體的強(qiáng)度和

9、抗震性能。同時(shí)發(fā)展高強(qiáng)、輕質(zhì)的空心塊體，能使墻體之中減輕，生產(chǎn)效率提高，保溫性能良好，且受力更加合理，抗震性能也得到提高。另外，采用新技術(shù)、新的結(jié)構(gòu)體系和新的設(shè)計(jì)理論，配筋砌體有良好的抗震性能，采用工業(yè)化生產(chǎn)、機(jī)械化施工的板材和大型砌塊等可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、加快施工進(jìn)度，對(duì)墻體加預(yù)應(yīng)力也是一種有效的辦法3。2.3 混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)是以混凝土為主制作的結(jié)構(gòu)，目前主要包括素混凝結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。素混凝土是針對(duì)鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等而言的。素混凝土是鋼筋混凝土的重要組成部分，由水泥、砂（細(xì)骨料）、石子（粗骨料）、礦物參合料、外加劑等，按一定比例混合后加一定比例的水拌制而成。這種材料具有較高的抗壓強(qiáng)度，而抗拉強(qiáng)度卻很低，故一般在以受壓為主的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中采用，如柱墩、基礎(chǔ)墻等。當(dāng)在混凝土中配以適量的鋼筋，則為鋼筋混凝土。鋼筋和混凝土這種物理、力學(xué)性能很不相同的材料之所以能有效地結(jié)合在一起共同工作，主要靠?jī)烧咧g存在粘結(jié)力，受荷后協(xié)調(diào)變形。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)合理地利用了鋼筋和混凝土兩者性能特點(diǎn)，可形成強(qiáng)度較高，剛度較大的結(jié)構(gòu)，其耐久性和防火性能好，可模性好，結(jié)構(gòu)造型靈活，以及整體性、延性好，適用于抗震結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，因而在建筑結(jié)構(gòu)及其他土木工程中得到廣泛應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力混凝土是在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受荷載之前，利用張拉配在混凝土中的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼筋而使混凝土受到