時間：2023-03-07 14:59:18
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橋梁的總體布置
1立交匝道橋的特點
互通立交的匝道橋，受地形、地物和占地面積等影響，其總體布局跟其它橋梁相比，有以下特點：
（1）由于互通立交區(qū)匝道的最小平曲線半徑可達30m，如果橋梁剛好位于小半徑平曲線上，則該橋就可能做成曲線梁橋，且往往超高值較大，故橋梁的橫坡較大。
（2）由于要在短距離內(nèi)實現(xiàn)高差，匝道橋往往縱坡較大。
（3）橋面較窄。
（4）匝道橋有時候需要跨越主線或其他匝道，以及非機動車道，因此匝道橋的單跨跨徑受到限制，不能減小。
由于匝道橋具有斜、彎、坡、異形等特點，屬于不規(guī)則橋梁，在地震作用下的響應(yīng)相對比較特殊，其抗震設(shè)計將更復(fù)雜，不僅要滿足常規(guī)橋梁所規(guī)定的構(gòu)造，而且在某些方面需要提出更高的要求。震害表明，曲線梁橋具有較高的地震易損性，薄弱環(huán)節(jié)較多，因此其抗震概念設(shè)計就顯得尤為重要。
2上部結(jié)構(gòu)
由于匝道橋很多是彎、窄橋，其在荷載作用下，包括靜力荷載和動力作用，上部結(jié)構(gòu)的扭矩較大，上部結(jié)構(gòu)受力處于彎扭耦合狀態(tài)，故需要采用抗扭剛度較大的截面，且橋梁上部結(jié)構(gòu)的整體性要好。因此，對于匝道橋，特別是在小半徑曲線上的匝道橋，宜采用箱形截面（跨度相對較大時）或者實心截面（跨度相對較小時）。也正是因為如此，為增加剛度和穩(wěn)定性，上部結(jié)構(gòu)宜采用結(jié)構(gòu)連續(xù)。所以，對于匝道橋，上部結(jié)構(gòu)采用連續(xù)箱梁或者連續(xù)實心板，將有效地提高其抗震性能。
3下部結(jié)構(gòu)
3．1橋墩的形式
匝道橋一般相對較窄，橋墩一般采用雙柱墩或者獨柱墩，橋墩的剛度相對較小。在地震作用下，墩身的彎矩和剪力一般不大，但是位移相對較大，如有較好的限位措施，對于抗震來說，未必是不利的。而對于小半徑匝道橋來說，地震作用下，可能會導(dǎo)致橋墩產(chǎn)生較大的扭矩，故橋墩的墩身宜采用抗扭剛度相對較大且整體性較好的結(jié)構(gòu)，如獨柱實心墩或者空心墩。如采用雙柱式墩，應(yīng)對其進行全橋空間地震響應(yīng)分析，對關(guān)鍵部位進行加強。
3．2橋墩的剛度
對于連續(xù)梁橋，同一聯(lián)內(nèi)各橋墩的高度不同而導(dǎo)致其抗推剛度相差較大，則水平地震力在各墩間的分配不均衡，剛度大的墩將承受較大的水平地震力，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致剛度較大的橋墩發(fā)生破壞，從而導(dǎo)致全橋的損毀。如果剛度扭轉(zhuǎn)中心和質(zhì)量中心偏離，上部結(jié)構(gòu)還將伴隨產(chǎn)生水平轉(zhuǎn)動，又可能導(dǎo)致落梁或者上部結(jié)構(gòu)的碰撞。而匝道橋恰好容易符合這兩個條件：縱坡較大，橋墩高差將會比較大；在小半徑曲線上，地震作用下可能會出現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)的水平轉(zhuǎn)動。
雖然匝道橋的橋墩高度相差較大，可以通過改變橋墩截面的形式或大小來對其抗推剛度進行調(diào)節(jié)。對于相對較高的橋墩，可以采用剛度較大的截面形式，或者增加其截面尺寸。如此一來，可以使得地震作用下各橋墩的水平地震相應(yīng)達到均衡。
如橋梁位于小半徑曲線上，地震來臨時，橋墩承受的水平力方向是不確定的，且有扭矩的存在。因此，橋墩截面的剛度在各個方向大致相同將會是比較好的處理方法，如采用獨柱墩或者空心薄壁墩。
3．3橋墩的配筋方式
近年來，橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健性（robustness）越來越受到重視。穩(wěn)健性的意思，即當(dāng)參數(shù)攝動時，仍能保持整體穩(wěn)固性的能力，故亦稱為“參數(shù)攝動不敏感性”。對于工程結(jié)構(gòu)，則指意外作用下的結(jié)構(gòu)的整體牢固性，或者說結(jié)構(gòu)破壞的后果與原因的不對應(yīng)（不相稱）時的牢固性。橋梁的抗震設(shè)計，除遵守通常規(guī)范的承載力準(zhǔn)則外，還需力求避免意外的次生損毀、再次垮塌，縮小損毀范圍以及損壞的可修復(fù)、快修復(fù)性。匝道橋一般相對較窄，其橋墩要么是獨柱墩，要么是雙柱墩，沒有“冗余約束”，從結(jié)構(gòu)本身來看，其穩(wěn)健性相對較差。故需通過配筋來提高其在地震作用下的穩(wěn)健性。
提高橋墩的延性，是提高其穩(wěn)健性的有效方法之一。配置數(shù)量足夠的、錨固合理的橫向鋼筋，對于墩柱來說，可以起到3個方面的作用：約束塑性鉸區(qū)域內(nèi)的混凝土，提高混凝土的抗壓強度和延性；提高抗剪能力；防止縱向鋼筋壓曲。因此，箍筋或螺旋筋的間距小一些。各國抗震設(shè)計規(guī)范對塑性鉸區(qū)橫向鋼筋的最小配筋率都進行了具體的規(guī)定。對于尺寸較大的墩柱，除須配置間距足夠小的箍筋或螺旋筋外，還應(yīng)配置橫向加勁鋼筋甚至是雙層箍筋，以滿足其對核心混凝土的套箍作用（如圖1所示），以提高橋墩的延性，從而提高其地震作用下的穩(wěn)健性。
其他構(gòu)造
1支座
為保證橋梁剛度均衡，設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先考慮采用等跨徑、等墩高、等橋面寬度的結(jié)構(gòu)形式。如不能滿足，也可通過調(diào)整墩的截面形式和尺寸，或者調(diào)整支座等方法來改善橋墩的剛度均衡情況。其中，調(diào)整支座可能是最簡單易行的辦法，效果也很顯著。當(dāng)采用橡膠支座后，由墩和支座構(gòu)成的串聯(lián)體系的組合抗推剛度為：式中：kt是墩和支座的組合抗推剛度，kz和kp分別為橡膠支座的剪切剛度和橋墩的水平剛度。如地震作用下，橋墩仍處于彈性狀態(tài)，其水平地震力就是按墩的組合抗推剛度的比例分配的，從上式可以看出，調(diào)整支座的剛度可以有效地改善橋的剛度均衡狀況。
另外，如果地震設(shè)防烈度較高（超過8度），須考慮將支座設(shè)計成抗震支座，以達到減、隔震的目的。
2墩梁連接方式
一般情況下，橋墩跟上部結(jié)構(gòu)之間，采用支座連接。但是，有些情況下，可以將抗推剛度較小的橋墩和上部結(jié)構(gòu)固結(jié)來考慮，剛度較大的橋墩與上部結(jié)構(gòu)之間通過支座連接。如此，一方面可以增加橋梁的整體穩(wěn)定性，另一方面，也可以讓橋墩之間的抗推剛度均衡。
3限位裝置
對于橋墩剛度較小的情況，由于地震作用下的墩頂水平位移較大，限位裝置是不可或缺的。橫橋向的限位措施主要有剪力鍵和防震錨栓，縱向限位措施包括剪力鍵、防震錨栓、鏈索式和拉桿式限位器等（如圖2所示）。限位裝置應(yīng)允許梁體在小范圍內(nèi)自由移動，該自由移動范圍的大小一般以不影響支座的正常變形為宜。為減小碰撞力和碰撞損傷，限位器常在梁間和主梁與剪力鍵間設(shè)置橡膠等緩沖材料。
工程實例
1工程概況
云南某高速公路的互通立交區(qū)橋梁，位于平曲線半徑42m的匝道上，超高0．08，最大縱坡5％，橋?qū)?．75m，設(shè)計采用3～20m現(xiàn)澆箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用樁徑1．4m獨柱墩，①號橋墩墩高8m，②號墩高13m。其立面圖如圖2所示。
原設(shè)計未進行概念設(shè)計。橋墩高度不同，而截面相同；未設(shè)限位裝置。現(xiàn)將原設(shè)計做局部修改，增加防震銷，橋墩截面隨高度增加，使其抗推剛度接近一致。對該橋的原設(shè)計方案和按照本文前述內(nèi)容進行修正后的方案進行地震響應(yīng)分析，比較其地震響應(yīng)的區(qū)別。
2有限元模型
取全橋為分析模型，主要分析縱橋向的地震響應(yīng)。墩底為完全固結(jié)。根據(jù)橋址的場地土條特性，選用El－Centro波作為非線性時程分析地震輸入，因該橋抗震設(shè)防烈度為8度，故將El－Centro波水平地震加速度峰值調(diào)至0．2g。計算模型如圖3所示。3．3地震響應(yīng)分析本文對優(yōu)化前后的橋梁地震響應(yīng)進行分析和比較。
設(shè)置限位裝置之后的墩頂位移與原設(shè)計墩頂位移對比分析：①號墩僅有微小的變化，②號墩位移相比原來小了14．27％，抗震性能提高明顯?？梢姡尬谎b置效果的體現(xiàn)對較高的柔性墩有明顯的影響。
（2）統(tǒng)一橋墩抗推剛度后的影響（見表2）②號墩直徑加大，使其剛度與①號墩一致，計算結(jié)果分析對比：橋墩底的內(nèi)力均有不同程度的改善，其中②號墩改善最顯著，墩底內(nèi)力與墩頂位移均有大幅度的提高。
①號墩也有相對②號墩較小的變化?？梢姡尭鞫盏膭偠缺M量相等，對整座橋橋墩的內(nèi)力和位移都有影響，優(yōu)化之后的①、②號墩剛度趨向于一致，使全橋的內(nèi)力分配更均勻，從而提高的橋梁的抗震性能。
關(guān)鍵詞：中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖；抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；建筑工程造價
引言
我國是世界上遭受地震災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一。20世紀(jì)以來，我國因地震死亡人數(shù)近60萬，占世界因地震死亡人數(shù)的一半，世界上兩次死亡人數(shù)超過20萬的大地震均發(fā)生在我國，幾乎所有的省、自治區(qū)、直轄市在歷史上均遭受過6級以上地震的襲擊[1]。隨著經(jīng)濟和社會迅速發(fā)展，為保障經(jīng)濟社會和諧穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展，對地震安全提出了更高、更迫切的要求。國家強制性標(biāo)準(zhǔn)GB18306-2015《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》即第五代地震區(qū)劃圖，于2016年6月1日正式實施。
1新版《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》的意義
地震區(qū)劃圖是依據(jù)當(dāng)?shù)乜赡艿牡卣鹞ｋU程度對國土進行區(qū)域劃分，是一般建設(shè)工程的抗震設(shè)防要求和編制社會經(jīng)濟發(fā)展、國土利用規(guī)劃、防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃和環(huán)境保護規(guī)劃等相關(guān)規(guī)劃的依據(jù)[2]。新版地震區(qū)劃圖堅持以人為本，充分考慮公民在地震中的生命安全問題，將建筑物抗倒塌作為編圖的基本準(zhǔn)則，為全面提高我國建設(shè)工程抗震設(shè)防能力提供了法律保障和科學(xué)依據(jù)，是政府部門依法履行公共安全和社會治理行政職能的重要支撐。相較于第四代地震區(qū)劃圖，新版地震區(qū)劃圖有三大變化：（1）設(shè)防區(qū)域全覆蓋；（2）明確了四級地震作用（常遇地震動、基本地震動、罕遇地震動和極罕遇地震動）及相應(yīng)地震動參數(shù)的調(diào)整關(guān)系；（3）給出了除港澳臺地區(qū)以外的全國城鎮(zhèn)Ⅱ類場地的基本地震動參數(shù)。為實現(xiàn)防震減災(zāi)2020年奮斗目標(biāo)和全面防御戰(zhàn)略的實施奠定了基礎(chǔ)，為從制度上改變我國部分地區(qū)不設(shè)防的現(xiàn)狀做好了技術(shù)儲備。
2陜西區(qū)域抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)變化
新版地震區(qū)劃圖規(guī)定的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)有所提高。根據(jù)第四代地震區(qū)劃圖標(biāo)準(zhǔn)，陜西省有104個縣（市、區(qū)）處于抗震設(shè)防烈度6度以上的區(qū)域，占全省國土面積的91.7%，其中7度及7度以上的高烈度區(qū)有58個縣（市、區(qū)），占全省國土面積的32.3%，只有榆林榆陽區(qū)、橫山縣大部分區(qū)域和神木、佳縣、米脂、子洲、寶塔區(qū)、子長、安塞少部分區(qū)域處于6度以下，占國土面積的8.3%。2016年6月1日起實施的新版地震區(qū)劃圖，規(guī)定的我省的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)總體有所提高，其中，地震烈度8度和7度以上的高烈度區(qū)，包括90個縣768個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，涉及國土面積7.46萬平方公里，占全省面積的37.3%，區(qū)域人口2585.5萬人，占全省人口的68.2%，GDP達9065億元，占全省GDP的49.9%。6度區(qū)包括57個縣，652個鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道，面積13.12萬平方公里，占全省面積的62.7%?？傮w來看，陜西有以下三點主要變化：（1）取消了陜北地區(qū)1.71萬平方公里的不設(shè)防區(qū)域，涉及榆林榆陽區(qū)、橫山縣大部分區(qū)域和神木、佳縣、米脂、子洲、寶塔區(qū)、子長、安塞少部分區(qū)域，占國土面積的8.3%，這些區(qū)域均應(yīng)按地震基本烈度6度進行抗震設(shè)防。（2）全省7度區(qū)范圍有所擴大。咸陽（彬縣、長武）、延安（宜川、黃龍）、漢中（略陽）、榆林（定邊）、安康（寧陜、旬陽、白河）、商洛（丹鳳、商南）6市共13個縣區(qū)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道從6度（0.05g）提高到7度（0.10g）。（3）全省8度（0.20g）及以上地區(qū)范圍進一步擴大。在新版地震區(qū)劃圖中，全省抗震設(shè)防烈度8度的縣區(qū)由原來的14個增加到42個。所增加的縣區(qū)集中在關(guān)中地區(qū)，包括西安（長安、高陵、戶縣、藍田、周至）、咸陽（秦都、渭城、興平）、楊凌（楊陵區(qū)）、寶雞（渭濱、金臺、陳倉）3市共10個縣區(qū)的全部鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道從7度提高到8度。咸陽（三原、涇陽、武功、禮泉、乾縣）、寶雞（鳳翔、岐山、扶風(fēng)、眉縣、千陽、鳳縣）、渭南（合陽、富平、澄城、蒲城）、漢中（略陽）5市共18個縣區(qū)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道從7度提高到8度。（其中乾縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道由原7度0.10g提高到8度0.20g，其余均為原7度半地區(qū)）
3建筑工程設(shè)計影響分析
3.1對原抗震設(shè)防烈度小于6度地區(qū)的影響
榆林市榆陽區(qū)、橫山縣、靖邊縣均屬于抗震設(shè)防烈度小于6度[3]，但在實際的工程設(shè)計中，這些地區(qū)雖然不進行抗震計算，但均按6度設(shè)防考慮其抗震構(gòu)造措施。因此本次新修訂地震區(qū)劃圖后，對于原抗震設(shè)防烈度小于6度地區(qū)的工程設(shè)計，僅僅是在結(jié)構(gòu)計算時要進行抗震計算，因此對于工程設(shè)計的影響相對較小。
3.2對原設(shè)防地區(qū)的影響
如前文所述，本次新版《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》對于陜西大多數(shù)地區(qū)而言，抗震設(shè)防烈度均有不同程度提高?，F(xiàn)以長安區(qū)某建筑單體的結(jié)構(gòu)設(shè)計為例進行說明。工程條件：建筑高度：28m；結(jié)構(gòu)類型：框架結(jié)構(gòu)；建筑用途：酒店；場地類別：Ⅱ類；抗震設(shè)防分類：丙類；結(jié)構(gòu)安全等級：二級?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ-2010）6.2.2：“抗震設(shè)計時，一、二、三級框架結(jié)構(gòu)的底層柱底截面的彎矩設(shè)計值，應(yīng)分別采用考慮地震作用組合的彎矩值與增大系數(shù)1.7、1.5、1.3的乘積?！钡鹊?。上表中新舊兩版規(guī)范對于工程設(shè)計的影響，可分為兩部分：一是地震加速度增大，抗震設(shè)防烈度提高，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)計算結(jié)果的增大；二是設(shè)防烈度的提高，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》表6.1.2，可能會使得建筑的抗震等級提高，由此相應(yīng)的抗震措施也均有所提高。
4建筑工程造價的影響分析
抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)決定了建筑物的抗震能力水平，并進而影響建筑物在地震中的損失大小，而抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)也直接影響著建筑物的初始造價。
4.1理論研究
在《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）制定時，相關(guān)的單位就進行了關(guān)于最優(yōu)抗震設(shè)防烈度的探討，在實施后，相關(guān)從事防災(zāi)減災(zāi)專業(yè)研究的人員依然對最優(yōu)抗震設(shè)防烈度繼續(xù)進行研究和論證。高小旺等[4]對河南省洛陽市（6度設(shè)防）、鄭州市（7度設(shè)防）和新鄉(xiāng)市（8度設(shè)防）以及四川省成都市（7度設(shè)防）四百多棟建筑工程造價進行調(diào)查分析，其結(jié)果表明：對于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的建筑，7度較6度土建成本增加約3%；8度較7度土建成本增加約4.8%。李樹楨等[5]在1998年，就設(shè)防烈度與投資比發(fā)出咨詢函96份，收到43件，進行統(tǒng)計，其結(jié)果表明：對于鋼筋混凝土建筑，7度較6度土建成本增加約3.9%；8度較7度土建成本增加約3.8%。周雍年等[6]研究表明：“一般說來，按7、8、9度設(shè)防后，工程造價將分別增加3%~5%、7%~10%和15%~20%?！?/p>
4.2、市場調(diào)查
通過對國內(nèi)一線地產(chǎn)公司的經(jīng)濟技術(shù)控制指標(biāo)的搜集，針對各基礎(chǔ)條件基本一致，僅抗震設(shè)防烈度情況下，不同的控制指標(biāo)進行對比，分析其含鋼量及混凝土用量的增加值。分析恒大地產(chǎn)集團含鋼量控制指標(biāo)在設(shè)防烈度不同的條件下的差值，大致可總結(jié)見表5：兩個地產(chǎn)公司，因其產(chǎn)品所在區(qū)域及定位有所不同，數(shù)值上略有差異，但經(jīng)濟技術(shù)控制指標(biāo)的總體變化規(guī)律，基本一致。小結(jié)：通過市場調(diào)研，分析經(jīng)濟技術(shù)控制指標(biāo)，設(shè)防烈度對建筑造價的影響大概是一致的：（1）建筑高度越高，受設(shè)防烈度變化的影響越大；（2）7度區(qū)與8度區(qū)的建造成本的差值較7度區(qū)與6度區(qū)的建造成本的差值要大。
4.3、工程實例的假定計算
建立設(shè)防烈度與工程造價之間的一一對應(yīng)關(guān)系是非常困難的，結(jié)構(gòu)的初始造價實際上是與具體的設(shè)計方案有直接關(guān)系的，給定同一設(shè)防烈度，可以設(shè)計出多個滿足要求的不同方案，因而其造價也不同[7]。并且影響工程造價的因素十分龐雜，不僅僅是建筑方案，還有結(jié)構(gòu)形式、場地類別、地區(qū)的差異性、材料價格、人工價格等等?，F(xiàn)以某實際工程為例，結(jié)合表3、表5，取平均值，進行假定計算。以收集到的西安地區(qū)部分工程實際造價結(jié)果為計算基礎(chǔ)：（1）建筑總高度為32米的會所，層高4.8米，建筑面積3301平米，?。涸O(shè)防烈度由6度提升至7度：含鋼量每平米增加3.5kg，混凝土每平米增加0.02m3；設(shè)防烈度由7度提升至8度：含鋼量每平米增加3.5kg，混凝土每平米增加0.04m3。經(jīng)計算，結(jié)果如表6所示：（2）西安大興東路某住宅項目，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地下2層，地上29層，總建筑面積23481m2,設(shè)防烈度由6度提升至7度：含鋼量每平米增加3.5kg，混凝土每平米增加0.02m3；設(shè)防烈度由7度提升至8度：含鋼量每平米增加5kg，混凝土每平米增加0.04m3。經(jīng)計算，結(jié)果如表7所示：（3）渭南市某博物館項目，框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)高度14.5m，建筑面積：3420.2m2，設(shè)防烈度：8度。設(shè)防烈度由6度提升至7度：含鋼量每平米增加3.5kg，混凝土每平米增加0.02m3；設(shè)防烈度由7度提升至8度：含鋼量每平米增加5kg，混凝土每平米增加0.04m3。經(jīng)計算，結(jié)果如表8所示：假定計算結(jié)果與前文所述論文研究成果基本一致，但考慮到所引用論文研究結(jié)果大多是基于原《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，2000年之后《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》經(jīng)過幾次修訂，相較舊版規(guī)范要求更加嚴(yán)格和細致，另外建材價格、人工成本、所參考地產(chǎn)集團對于經(jīng)濟指標(biāo)控制的嚴(yán)苛性以及本次所參考實際工程的特殊性（層高較高），因此實際的一般建設(shè)工程中因設(shè)防烈度的提高而導(dǎo)致土建成本的增加比例應(yīng)該比表中數(shù)值更高一些。
5結(jié)語
（1）抗震設(shè)防烈度的提高，設(shè)計基本地震加速度的增大，可能會導(dǎo)致建筑抗震等級的提高，會使得結(jié)構(gòu)計算結(jié)果增大，并且相應(yīng)的抗震措施也均有所提高；（2）建筑高度越高，受設(shè)防烈度變化的影響越大；（3）7度區(qū)與8度區(qū)的建造成本的差值較7度區(qū)與6度區(qū)的建造成本的差值要大；（4）設(shè)防烈度由6度提高至7度，土建成本增加比例約為3~4%，設(shè)防烈度由7度提高至8度，土建成本增加比例約為4%~5%。
參考文獻：
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[論文摘要]高層建筑抗震工作一直建筑設(shè)計和施工的重點，概述高層建筑的發(fā)展，對建筑抗震進行必要的理論分析，從而來探索高層建筑的設(shè)計理念、方法，從而采取必須的抗震措施。
現(xiàn)階段，土與結(jié)構(gòu)物共同工作理論的研究與發(fā)展使建筑抗震分析在概念上進一步走向完善，如果可以在結(jié)構(gòu)與地基的材料特性，動力響應(yīng)，計算理論，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)諸方面得到符合實際的發(fā)展，自然會在建筑結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域內(nèi)起到重要的作用。
一、高層建筑發(fā)展概況
80年代，是我國高層建筑在設(shè)計計算及施工技術(shù)各方面迅速發(fā)展的階段。各大中城市普遍興建高度在100m左右或100m以上的以鋼筋為主的建筑，建筑層數(shù)和高度不斷增加，功能和類型越來越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化。比較有代表性的高層建筑有上海錦江飯店，它是一座現(xiàn)代化的高級賓館，總高153.52m，全部采用框架一芯墻全鋼結(jié)構(gòu)體系，深圳發(fā)展中心大廈43層高165.3m，加上天線的高度共185.3m，這是我國第一幢大型高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。進入90年代我國高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工技術(shù)進入了新的階段。不僅結(jié)構(gòu)體系及建筑材料出現(xiàn)多樣化而且在高度上長幅很大有一個飛躍。深圳于1995年6月封頂?shù)牡赝醮髲B，81層高，385.95m為鋼結(jié)構(gòu)，它居目前世界建筑的第四位。
二、建筑抗震的理論分析
（一）建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范
建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范實際上是各國建筑抗震經(jīng)驗帶有權(quán)威性的總結(jié)，是指導(dǎo)建筑抗震設(shè)計(包括結(jié)構(gòu)動力計算，結(jié)構(gòu)抗震措施以及地基抗震分析等主要內(nèi)容)的法定性文件它既反映了各個國家經(jīng)濟與建設(shè)的時代水平，又反映了各個國家的具體抗震實踐經(jīng)驗。它雖然受抗震有關(guān)科學(xué)理論的引導(dǎo)，向技術(shù)經(jīng)濟合理性的方向發(fā)展，但它更要有堅定的工程實踐基礎(chǔ)，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識，現(xiàn)代規(guī)范中的條文有的被列為強制性條文，有的條文中用了“嚴(yán)禁，不得，不許，不宜”等體現(xiàn)不同程度限制性和“必須，應(yīng)該，宜于，可以”等體現(xiàn)不同程度靈活性的用詞。
（二）抗震設(shè)計的理論
1、擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀(jì)10~40年展起來的一種理論，它在估計地震對結(jié)構(gòu)的作用時，僅假定結(jié)構(gòu)為剛性，地震力水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心上。地震力的大小當(dāng)于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個比例常數(shù)(地震系數(shù))。
2、反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜理論是在加世紀(jì)40~60年展起來的，它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解，以及結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ)，是加理工學(xué)院的一些研究學(xué)者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。
3、動力理論。動力理論是20世紀(jì)70－80年廣為應(yīng)用的地震動力理論。它的發(fā)展除了基于60年代以來電子計算機技術(shù)和試驗技術(shù)的發(fā)展外，人們對各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性反應(yīng)過程有了較多的了解，同時隨著強震觀測臺站的不斷增多，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應(yīng)，從而完成抗震設(shè)計工作。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計
（一）抗震措施
在對結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，除要考慮概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗震驗算外，歷次地震后人們在限制建筑高度，提高結(jié)構(gòu)延性(限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用)等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗一直是各國規(guī)范重視的問題。當(dāng)前，在抗震設(shè)計中，從概念設(shè)計，抗震驗算及構(gòu)造措施等三方面入手，在將抗震與消震(結(jié)構(gòu)延性)結(jié)合的基礎(chǔ)上，建立設(shè)計地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計指標(biāo)和方法，直至進一步通過一些結(jié)構(gòu)措施(隔震措施，消能減震措施)來減震，即減小結(jié)構(gòu)上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟的抗震性能是當(dāng)代抗震設(shè)計規(guī)范發(fā)展的方向。而且，強柱弱梁，強剪弱彎和強節(jié)點弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認可。
（二）高層建筑的抗震設(shè)計理念
我國《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2001）對建筑的抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求，“三水準(zhǔn)”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗算，要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時，結(jié)構(gòu)屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰Γㄗ冃文芰Γ┎话l(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。當(dāng)遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時，結(jié)構(gòu)雖然破壞較重，但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。
三個水準(zhǔn)烈度的地震作用水平，按三個不同超越概率（或重現(xiàn)期）來區(qū)分的：多遇地震：50年超越概率63.2%，重現(xiàn)期50年；設(shè)防烈度地震（基本地震）：50年超越概率 10%，重現(xiàn)期475年；罕遇地震：50年超越概率 2%－3%，重現(xiàn)期 1641－2475年，平均約為2000年。
對建筑抗震的三個水準(zhǔn)設(shè)防要求，是通過“兩階段”設(shè)計來實現(xiàn)的，其方法步驟如下：第一階段：第一步采用與第一水準(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動參數(shù)，先計算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風(fēng)、重力荷載效應(yīng)組合，并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進行構(gòu)件截面設(shè)計，從而滿足第一水準(zhǔn)的強度要求；第二步是采用同一地震動參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的層間位移角，使其不超過抗震規(guī)范所規(guī)定的限值；同時采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而自動滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。第二階段：采用與第三水準(zhǔn)相對應(yīng)的地震動參數(shù)，計算出結(jié)構(gòu)（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié)）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規(guī)范的限值。并采用必要的抗震構(gòu)造措施，從而滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。
（三）高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法
我國的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）對各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算應(yīng)采用的方法作了以下規(guī)定：1、高度不超過 40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡化方法。2、除1 款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜方法。3、特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算，可取多條時程曲線計算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的較大值。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】部分框支剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震策略
Abstract： paper first part of the frame supported shear wall structure made a brief overview, and then analyzes some of the shear wall structure supported frame design points. In the right part of the frame supported shear wall design, it should reduce the conversion, make overall planning. Meanwhile, in the design of the time to pay attention to maintaining the stability of the overall structure of a large space, as far as possible in the design calculations to be accurate and comprehensive section. Finally, the paper recommends seismic design of high-rise buildings should be performance-based seismic design, and gives the right part of the frame supported shear wall structure seismic design requirements and strategies.
Key words： section frame supported shear wall; structural design; seismic Policy
中圖分類號：TU398+.2 文章標(biāo)識碼：A
0 引言
隨著我國經(jīng)濟及社會的快速發(fā)展，我國城市化率越來越高，城市有限的空間及土地資源已經(jīng)很難滿足人們的需求，因此為了爭取更大的建筑空間，高層建筑越來越多。同時，為了更為有效地利用地面的空間，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越多地應(yīng)用在現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中?；诖苏撐膶Σ糠挚蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)設(shè)計與抗震策略進行了較為系統(tǒng)的研究。
1、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)概述
部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代高層建筑中常用的一種結(jié)構(gòu)，具有底部大的特點，因此也被稱為底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)。從這個界定可以看出部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)通常在高層或多層剪力墻結(jié)構(gòu)的底部，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計一般是根據(jù)實際需要，為增加底部空間的使用功能而設(shè)置的[1]。所以上層建筑的部分剪力墻不能沿用到底層，不然的話會影響底層空間的使用效率，甚至有些底層的建筑空間在設(shè)計之處就已經(jīng)規(guī)劃好用途。所以在建筑的設(shè)計過程中就要設(shè)計一個結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，通過結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層來減少建筑底層的壓力[2]。而轉(zhuǎn)換層下面的一層，即建筑的底層則稱為框支層，框支層中的貫穿上下層的墻則是剪力墻。同時，界定建筑的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的時候，不僅要看其抗側(cè)剛度，還要整個結(jié)構(gòu)的特點，看是不是形成了薄弱層，抗側(cè)剛度是不是發(fā)生了突變等情況。不能僅僅依據(jù)建筑的豎向構(gòu)件有沒有貫通落地。
2、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點分析
通過上面的分析可以看出，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的界定是有一定的規(guī)范的，并不是所有的貫穿轉(zhuǎn)換層與底層的墻面都屬于部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，還要觀察整個建筑本身的特點。所以在進行部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計的時候要注意以下幾個要點。
（1）在對部分框支剪力墻進行設(shè)計的時候，應(yīng)該減少轉(zhuǎn)換，盡可能采用上下主體豎向布置的方式，以保證主體間的連續(xù)貫通。特別是在設(shè)計框架—核心筒結(jié)構(gòu)時，要盡量保證核心筒可以上下貫通，這樣可以保證設(shè)計的安全性及可靠性。
（2）在設(shè)計時要注重統(tǒng)籌規(guī)劃，不要將各部分獨立開來，各構(gòu)件間的關(guān)系及布置要主次分明，傳力直接，這樣便于施工，同時減少識圖錯誤的概率。而在轉(zhuǎn)換層上下主體的豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要盡量減小水平方向傳力的影響，避免多級復(fù)雜的轉(zhuǎn)換，這樣可以有效地保證水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的傳力比較直接。
（3）在設(shè)計的時候要加強轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)的剛度，弱化轉(zhuǎn)換層上部主體結(jié)構(gòu)的剛度，這樣就可以有效地保證下部的大空間整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)換層上下主體結(jié)構(gòu)之間的剛度及變形度也會比較接近。
（4）在部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算階段，最為重要的一點就是要全面而且要確保準(zhǔn)確，如果計算及計算結(jié)果出了問題，將會嚴(yán)重影響整棟建筑的質(zhì)量。而且要特別注意將轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)作為整體結(jié)構(gòu)的一個重要的組成，并采用正確的計算模型進行計算。
3、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計
我國地域廣闊，橫跨環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶，所以地震活動比較頻繁，而且強度比較大，同時地震常發(fā)地區(qū)分布廣，可以說我國是一個震災(zāi)嚴(yán)重的國家[3],所以建筑防震性能的設(shè)計非常重要。
3.1 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計概述
部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計主要是為應(yīng)對地震發(fā)生而進行的一種設(shè)計，這種設(shè)計是在地震發(fā)生的假設(shè)前提下進行的。我國高層建筑的城市幾乎都在抗震設(shè)防范圍之內(nèi)，因此部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的一項極為重要的內(nèi)容。一般來說地面運動主要有三種運用描述方式，即強度、頻譜和持時。而地震的強度是由振幅來表示，振幅對建筑的破環(huán)程度跟很多因素有關(guān)，比如說時間、速度、加速度，還有建筑本身的特性。所以在進行抗震設(shè)計的時候要綜合考慮多方面的因素。
3.2 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要求分析
我國為了更好地預(yù)防地震災(zāi)害，對建筑的抗震設(shè)計做了一系列的規(guī)定。上世紀(jì)80年代的抗震設(shè)防目標(biāo)是“小震不壞、中震可修、大震不倒” [4]，但隨著我國經(jīng)濟及技術(shù)的發(fā)展，我國在2010年對建筑的抗震設(shè)防目標(biāo)進行了修改，并給定了具體的抗震設(shè)計方法，表3-1是常規(guī)的設(shè)計方法與抗震設(shè)計方法的對比表（表3-1）。通過兩種抗震設(shè)計的防震目標(biāo)、實施方法及實踐運用方面的對比可以發(fā)現(xiàn)，我國明顯加大了地震災(zāi)害的預(yù)防力度?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計雖然運用還不夠廣泛，但是對新技術(shù)、新材料的適應(yīng)性比較好，而且也滿足社會發(fā)展的趨勢，未來的運用潛力比較大。同時，基于性能的抗震設(shè)計可以增加結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的內(nèi)容，比如剛度盡量對稱，框支轉(zhuǎn)換梁上墻體盡量居中布置，從初設(shè)階段將一些對結(jié)構(gòu)不利的東西規(guī)避掉。綜上所述，對于現(xiàn)代高層建筑的抗震設(shè)計應(yīng)采用基于性能的抗震設(shè)計方案。
表 3-1 常規(guī)設(shè)計方法與性能設(shè)計方法的對比分析表
3.2 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計策略分析
通過上面的分析，論文對部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計應(yīng)該采用基于性能的抗震設(shè)計方案。因為部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)基本上都是高層建筑，采用的基本上都是框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)本身就具有良好的抗震性。導(dǎo)致抗震災(zāi)害形成的原因大都是由于建筑物的造型與建筑的抗震性能不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的。所以在設(shè)計的過程中要特別關(guān)注這兩部分的設(shè)計。
（1）建筑體型的抗震設(shè)計策略分析
對于建筑體型的設(shè)計主要關(guān)系到的是建筑的布局及體量等方面的設(shè)計，這也是建筑設(shè)計的一個重要的部分。很多設(shè)計師在設(shè)計的時候由于太過于關(guān)注建筑的造型及建筑本身的使用價值，很容易忽視建筑體型與建筑抗震性能之間的關(guān)系。所以在設(shè)計的過程中，設(shè)計者應(yīng)該科學(xué)地設(shè)計建筑的空間體量，包括建筑的高度、比例，建筑的對稱性，還要關(guān)注建筑的轉(zhuǎn)角的設(shè)計，同時建筑周邊的抗力，建筑整體的均衡性等方面都要進行綜合的考慮。
（2）建筑立面的抗震設(shè)計策略分析
建筑立面通常來說都是由大量的建筑部件組成的，所以建筑立面的設(shè)計要關(guān)注的主要是立面材料的選擇，部件之間的比例的設(shè)計，還有其尺寸大小的控制等方面。而從抗震的角度來說，建筑的設(shè)計則要關(guān)注以下幾個要點。首先，在設(shè)計的時候，不能孤立地進行孤立面的設(shè)計，而應(yīng)該將正立面、側(cè)立面及背立面各個立體面之間協(xié)調(diào)起來，是他們之間得到統(tǒng)一，從而形成一個完整的整體。同時，要注意立面的空間效果和立面各部件之間的均衡性和規(guī)則性。
4、結(jié)語
通過論文的分析可以看出，隨著城市化進程的進一步推進，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)越來越多地應(yīng)用在現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑防震性能的設(shè)計十分重要。而且在設(shè)計的過程中要減少建筑部件間的轉(zhuǎn)換，采用合理的布置方式，以保證建筑的安全性。同時，要注重設(shè)計的統(tǒng)籌規(guī)劃，將建筑的各部件之間有機地聯(lián)系起來，以實現(xiàn)建筑的整體性和統(tǒng)一性。在分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要采用抗震設(shè)計方法，并對建筑物的造型及立面的進行抗震設(shè)計。最后，希望論文的研究為相關(guān)工作者及研究人員提供一定的借鑒與參考價值。
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關(guān)鍵詞：抗震設(shè)計；基于性能；性能水準(zhǔn)；性能目標(biāo)
Abstracts: Performance-based seismic design theroy is the new earthquake engineering concept proposed by international earthquake engineering in the 90’s. It’s a revolution in seismic engineering, and was considered as the future direction of seismic design for development. So it was taken attention and studied at home and abroad. This paper describes the background, basic content and the development of the performance-based seismic design theory, and it make a preliminary discussion of the methods and procedures for the current seismic design under the performance-based seismic design theory.
Key words: Seismic design, Based on performance, Performance level, Performance objectives.
引言
現(xiàn)行的各國抗震規(guī)范大多采用以地面運動加速度反應(yīng)譜為基礎(chǔ)，按結(jié)構(gòu)延性調(diào)整結(jié)構(gòu)反應(yīng)的設(shè)計計算方法。抗震設(shè)計的基本目的是保障生命安全，然而近十幾年來大震震害卻顯示，按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計和建造的建筑物，雖然在地震中沒有倒塌保障了生命安全，但其破壞卻造成了嚴(yán)重的直接和間接的經(jīng)濟損失，甚至影響到社會的發(fā)展，而且這種破壞和損失往往超出了設(shè)計者、建造者和業(yè)主原先的估計。因此，20世紀(jì)90年代初基于結(jié)構(gòu)性能的抗震設(shè)計理論由美國科學(xué)家和工程師首先提出來，可概括為：基于性能的抗震設(shè)計理論以結(jié)構(gòu)抗震性能分析為基礎(chǔ)，針對每一種抗震作用水準(zhǔn)，將結(jié)構(gòu)的抗震性能劃分成不同等級，設(shè)計者根據(jù)結(jié)構(gòu)的用途，業(yè)主、使用者及鄰居的特殊要求，采用合理的抗震性能目標(biāo)和合適的結(jié)構(gòu)抗震措施進行設(shè)計，使結(jié)構(gòu)在各種水準(zhǔn)地震作用下的破壞損失，能為業(yè)主選擇和承受，通過對工程項目進行生命周期的費效分析后達到一種安全可靠和經(jīng)濟合理的優(yōu)化平衡。隨后，這一理論引起了日本和歐洲地震工程界學(xué)者的極大興趣，紛紛展開多方面的研究。近年來，我國學(xué)者也開始就這一理論展開討論。
近年來地震震害分析
當(dāng)前各國抗震設(shè)計理論多采用二級或三級設(shè)計思想，三級即“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防水準(zhǔn)，并據(jù)此制定抗震規(guī)范和條例。按這種以保障生命安全為基本目標(biāo)的抗震設(shè)計理論所設(shè)計的建筑物，在震中基本保證了人員的安全，卻不能有效地控制地震破壞所造成的直接和間接的經(jīng)濟損失。例如，2008年發(fā)生在四川省汶川縣里氏震級8.0級的大地震地震導(dǎo)致69197人遇難，直接經(jīng)濟損失8451億元人民幣。發(fā)生在今年四月的震級為里氏7.1級的中國玉樹地震造成2698人遇難，20萬人受災(zāi)，經(jīng)濟損失超過800億。發(fā)生2010年1月的海地地震造成11.3萬人喪生，造成的經(jīng)濟損失約為77.5億美元。上述震害更使我們認識到過去的規(guī)范僅以保證人的生命安全為目標(biāo)的設(shè)計理論，在抗震設(shè)計理念、適應(yīng)社會需求等方面都存在一定問題。實際上，社會和公眾對結(jié)構(gòu)抗震性能存在多種層次的要求。如何改進現(xiàn)行的抗震設(shè)計理念，使結(jié)構(gòu)在未來地震中的抗震性能達到人們的預(yù)定目標(biāo)，這是擺在地震工程學(xué)界面前的重要課題。
現(xiàn)行抗震設(shè)計方法的缺陷
目前國際上所廣泛采用的抗震設(shè)計方法主要為反應(yīng)譜法和時程分析法，這兩種方法是在以往的震害經(jīng)驗和當(dāng)時的理論基礎(chǔ)上發(fā)展形成的，隨著建筑物形式的不斷變化，地震震害也出現(xiàn)新的特點，反應(yīng)譜法和時程分析法已漸漸難以滿足現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防要求了。反應(yīng)譜給出的是結(jié)構(gòu)體系的周期與最大反應(yīng)（加速度、相對加速度、相對位移）的關(guān)系曲線。目前，反應(yīng)譜法已在許多國家的工程結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范中得到應(yīng)用。但是，目前所廣泛才采用的反應(yīng)譜法仍存在許多不足之處：首先，反應(yīng)譜法不能有效地考慮強震時結(jié)構(gòu)的非線；其次，不能考慮土與結(jié)構(gòu)之間的動力相互作用；再次，不能考慮地震動持時長短的影響；并且，反應(yīng)譜理論只能給出結(jié)構(gòu)的最大地震反應(yīng)，不能給出結(jié)構(gòu)反應(yīng)的全過程，以及結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的破壞機理；此外，反應(yīng)譜法對于非比例阻尼結(jié)構(gòu)以及不規(guī)則結(jié)構(gòu)的分析效果還不甚理想。
對于結(jié)構(gòu)進行動力時程分析需要考慮的因素有：地震動輸入要符合當(dāng)?shù)貓龅厍闆r，對復(fù)雜結(jié)構(gòu)要給出三個分量的過程及其空間相關(guān)性；結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的動力模型要能真實反映實際情況，能包括非線性特性，動力分析要能夠考慮積累損傷、土與結(jié)構(gòu)相互作用、地震波的相位差等。時程分析所用的地震波為實際的強震記錄或人工地震波，結(jié)構(gòu)對不同的地震波輸入的敏感度不同，輸入后反應(yīng)將會有較大的差異，這讓設(shè)計人員也往往無所適從，難以定論。
我國現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是基于承載力或強度的設(shè)計方法，即采用彈性方法計算結(jié)構(gòu)在小震作用下的內(nèi)力和位移，用計算所得的組合內(nèi)力驗算構(gòu)件截面，使構(gòu)件具有一定的承載力。同時，為了防止非結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生破壞，還要進行使用階段的位移驗算。對結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力大多是通過構(gòu)造措施獲得的。規(guī)范采用的“三水準(zhǔn)”設(shè)防目標(biāo)和“兩階段”抗震設(shè)計方法建立在定義結(jié)構(gòu)的可靠度為結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率的基礎(chǔ)上。表1中列出了我國抗震設(shè)計規(guī)范所采取的地震水準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)性態(tài)水準(zhǔn)和性態(tài)指標(biāo)。表2列出了我國建筑抗震設(shè)防分類和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的具體要求，體現(xiàn)了建筑按功能分類設(shè)計的思想。
表1我國抗震設(shè)計規(guī)范所采取的地震水準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)性態(tài)水準(zhǔn)和性態(tài)指標(biāo)
表2 我國建筑抗震設(shè)防分類和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)
這里的“功能”指的是正常情況下結(jié)構(gòu)能夠承受可能出現(xiàn)的各種作用、保證結(jié)構(gòu)的工作性態(tài)和耐久性態(tài)及在偶然事件中的整體穩(wěn)定性。從某種意義上說，中國的抗震設(shè)計規(guī)范已包含了某些基于結(jié)構(gòu)性態(tài)設(shè)計的思想，但在結(jié)構(gòu)功能不斷細化的今天，現(xiàn)行指導(dǎo)抗震設(shè)計的規(guī)范仍有不足之處：
（1）設(shè)防烈度（地震動）單純依據(jù)地震區(qū)劃的結(jié)果以及部分工程抗震經(jīng)驗來確定，很少或沒有考慮設(shè)防烈度的取值對經(jīng)濟損失或人員傷亡的定量或半定量的影響，從而難以通過設(shè)防列隊（地震動）的取值來控制未來地震的經(jīng)濟損失和人員傷亡。
（2）與結(jié)構(gòu)性態(tài)有關(guān)的設(shè)計參數(shù)選擇不適當(dāng)。
現(xiàn)行抗震設(shè)計是基于承載力或強度的設(shè)計方法，但通過對歷次地震震害的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，在一些地震動的某些區(qū)段內(nèi)，對結(jié)構(gòu)破壞起控制作用的因素不是力而是速度和位移，因此，結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計應(yīng)該不僅僅是基于強度的設(shè)計。
（3）業(yè)主的要求得不到滿足，損失控制不力。
由于主體結(jié)構(gòu)的破壞與人身安全的關(guān)系最大，現(xiàn)行設(shè)計理念對主體結(jié)構(gòu)破壞所造成的損失是重視的，但對非主體結(jié)構(gòu)的破壞，內(nèi)部設(shè)施的損壞和功能失效等所造成的損失卻估計不足。
（4）規(guī)范的形態(tài)概念不明確，設(shè)計透明度小。
現(xiàn)行規(guī)范沒有把功能或損失從定量的意義上清楚的定義為多級設(shè)防的目標(biāo)?，F(xiàn)行抗震設(shè)計方法是以規(guī)定的地震力來驗算結(jié)構(gòu)截面及變形以確認是否達到想象中的抗震性態(tài)，而不是以科學(xué)的性態(tài)評價為基礎(chǔ)。業(yè)主對設(shè)計的結(jié)構(gòu)性態(tài)可能完全不清楚，甚至設(shè)計人員對多級設(shè)計保證的抗震性態(tài)也并非真正領(lǐng)悟。規(guī)范通常通過經(jīng)驗系數(shù)和細部構(gòu)造把復(fù)雜的抗震設(shè)計問題簡化，設(shè)計出的建筑物只是達到了規(guī)范或結(jié)構(gòu)工程師認為合理的性態(tài)，整個建筑物和地基系統(tǒng)在地震中所表現(xiàn)的性態(tài)對設(shè)計者越來越模糊。
（5）規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)缺少靈活性。
設(shè)計者在設(shè)計過程中為穩(wěn)妥起見，只按規(guī)范條款設(shè)計，不大會采取規(guī)范沒能體現(xiàn)出來的、有利于抗震性態(tài)的新技術(shù)，使新技術(shù)的推廣應(yīng)用受到限制。而且，這些條款在某種程度上已經(jīng)成為一種性態(tài)水平固定的模式和普遍適用的標(biāo)準(zhǔn)，約束了業(yè)主和設(shè)計者的主動性。
（6）設(shè)計方法具有不足之處。
目前結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范采用彈性加速度反應(yīng)譜，用具有質(zhì)量m、彈性周期T和阻尼比的單自由度體系來表示結(jié)構(gòu)，這種基于承載力（或強度）的設(shè)計方法還有值得商榷之處：（1）、由于結(jié)構(gòu)的基本周期未知，需要根據(jù)經(jīng)驗公式對其基本周期進行估算，影響因素眾多，通常使得結(jié)構(gòu)的設(shè)計偏于保守；（2）、規(guī)范采用的是設(shè)計地震對應(yīng)的多遇地震彈性反應(yīng)譜，由于結(jié)構(gòu)在設(shè)計地震作用下很可能已進入非線性狀態(tài)，所應(yīng)用的彈性反應(yīng)譜計算的地震作用需要進行折減，而折減系數(shù)需要考慮多種因素的綜合作用；（3）、對結(jié)構(gòu)的位移，雖然很多規(guī)范都給出了結(jié)構(gòu)對應(yīng)的位移限值，但只是將位移作為設(shè)計的第二步來驗算，這導(dǎo)致設(shè)計者不能有效把握結(jié)構(gòu)在地震特別是大震作用下變形行為。
基于性能的抗震設(shè)計理論研究的內(nèi)容
基于性能的抗震設(shè)計理論是以結(jié)構(gòu)抗震性能分析為基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)防水準(zhǔn)的不同，將結(jié)構(gòu)的抗震性能劃分為不同的等級，設(shè)計者可根據(jù)業(yè)主的要求，確定合理的抗震性能指標(biāo)和合理的結(jié)構(gòu)措施。
我國“三水準(zhǔn)，兩階段”具有基于性態(tài)設(shè)計的雛形，但是兩者又有巨大的區(qū)別。基于性態(tài)的抗震設(shè)計要求結(jié)構(gòu)在不同水平地震作用下具有明確的性態(tài)水平，而目前抗震方法盡管也提出三個水準(zhǔn)，但是并沒有被明確具體量化，建筑功能很難在實際設(shè)計中得到保證。在基于性態(tài)的抗震設(shè)計中，目標(biāo)性態(tài)水平的確定要綜合考慮社會的經(jīng)濟水平、建筑物的重要性以及建筑物的造價、保養(yǎng)、維修以及可能遭受地震作用下的直接和間接損失來優(yōu)化確定，這里的性態(tài)水平是針對整個結(jié)構(gòu)體系的，而目前的抗震設(shè)計規(guī)范只針對結(jié)構(gòu)構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并沒有對整個結(jié)構(gòu)提出明確的性態(tài)水平?；谛詰B(tài)抗震設(shè)計方法可以滿足不同業(yè)主提出的不同設(shè)計要求，發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造性，同時也有利于新材料和新技術(shù)的應(yīng)用。
1995年，美國加州結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會在Vision2000文件中首次正式闡明了針對建筑結(jié)構(gòu)的基于性態(tài)的抗震設(shè)計思想?；谛詰B(tài)的抗震設(shè)計思想主要包括結(jié)構(gòu)抗震性態(tài)等級的定義、抗震性態(tài)目標(biāo)的選擇以及通過正確設(shè)計實現(xiàn)性態(tài)目標(biāo)三部分。對于具體的工程結(jié)構(gòu)，基于性態(tài)的抗震設(shè)計過程是：首先，設(shè)計人員提出幾種抗震性態(tài)目標(biāo)及對應(yīng)的造價；其次，由社會團體或業(yè)主選擇結(jié)構(gòu)應(yīng)達到的性態(tài)目標(biāo)；最后由設(shè)計人員根據(jù)所選定的性態(tài)目標(biāo)進行抗震設(shè)計，使結(jié)構(gòu)滿足預(yù)期的抗震性態(tài)目標(biāo)。基于結(jié)構(gòu)性能的抗震設(shè)計理論的基本內(nèi)容包括地震設(shè)防水準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)和結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法等三方面。
4.1 地震設(shè)防水準(zhǔn)
地震設(shè)防水準(zhǔn)是指未來可能施加于結(jié)構(gòu)的地震作用的大小。由于地震設(shè)防水準(zhǔn)直接關(guān)系到未來結(jié)構(gòu)的抗震能力，因此地震設(shè)防水準(zhǔn)的選擇在基于結(jié)構(gòu)性能設(shè)計的理論中占有重要地位。Vision2000在關(guān)于結(jié)構(gòu)性能設(shè)計的研究報告中，建議設(shè)防地震等級如表3所示。
表3Vision2000中的設(shè)防地震等級的劃分
4. 2 結(jié)構(gòu)抗震性能水準(zhǔn)
結(jié)構(gòu)抗震性能水準(zhǔn)表示結(jié)構(gòu)在特定的某一地震設(shè)計水準(zhǔn)下預(yù)期破壞的最大程度。結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)的破壞以及因它們破壞引起的后果，主要用結(jié)構(gòu)破壞程度、結(jié)構(gòu)功能性和人員安全性來表達；對于不同等級的抗震性能，都應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、整體結(jié)構(gòu)、豎向和橫向承載構(gòu)件、性能水準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)變形、設(shè)備裝修、修復(fù)使用等方面加以定義，應(yīng)該表達為量化指標(biāo)，以便工程設(shè)計和評估。表4為對結(jié)構(gòu)性能等級的描述。
表4 結(jié)構(gòu)抗震性能等級及其劃分方法
Vision 2000針對建筑結(jié)構(gòu)定義了四個可接受的抗震性態(tài)等級，即：
等級1 完全保持正常使用功能：建筑物基本未遭受破壞，可完全正常地投入使用；
等級2 維持一定的使用功能：非關(guān)鍵設(shè)備或設(shè)施遭受較小的破壞，建筑物可繼續(xù)使用；
等級 3 確保生命安全：建筑物遭受中等或大范圍破壞，但生命安全無憂；
等級 4 不倒塌：建筑物破壞嚴(yán)重，生命安全受到威脅，但不會倒塌。
建筑結(jié)構(gòu)的抗震性態(tài)目標(biāo)選擇示于圖1.1。抗震性態(tài)目標(biāo)定義為在預(yù)期設(shè)計地震下結(jié)構(gòu)應(yīng)達到的性態(tài)等級。圖中，三條斜線分別代表三個可供選擇的抗震性態(tài)目標(biāo)，從上到下分別為基本目標(biāo)、提高目標(biāo)1和提高目標(biāo)2。對于一般建筑物可選擇基本目標(biāo)，對于重要建筑物（如醫(yī)院等）一般選擇提高目標(biāo)1，而對于會引起嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑物（如核電站等）一般選擇提高目標(biāo)2。越高的性態(tài)目標(biāo)意味著越高的工程造價。
圖1 結(jié)構(gòu)的設(shè)防目標(biāo)與設(shè)防等級、抗震性能等級的關(guān)系
規(guī)范提出的抗震性能目標(biāo)是最低標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)可以根據(jù)業(yè)主的要求采用比規(guī)范的設(shè)防目標(biāo)更高的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)的設(shè)防目標(biāo)與設(shè)防等級、抗震性能等級的關(guān)系如圖1所示。
4. 3 基于性能的抗震設(shè)計方法
基于性能的抗震設(shè)計方法自提出以來，在國內(nèi)外都受到廣泛重視和研究，對基于性能的抗震設(shè)計的主要理念和目標(biāo)，學(xué)術(shù)界也基本形成一致的認識。但是怎樣把基于性能的抗震設(shè)計思想合理并且簡單有效的應(yīng)用到實際設(shè)計中，目前尚無統(tǒng)一的方法和標(biāo)準(zhǔn)。概括起來，基于性能的抗震設(shè)計方法主要有承載力設(shè)計方法、直接基于位移進行抗震設(shè)計方法、能量設(shè)計法。
（1）承載能力設(shè)計方法
這是我國規(guī)范現(xiàn)階段采用的設(shè)計方法，對于常遇地震，利用反應(yīng)譜計算底部剪力，然后按一定規(guī)則分配至結(jié)構(gòu)全高并與其他荷載組合，進行結(jié)構(gòu)的強度設(shè)計，使結(jié)構(gòu)的各部分都具有足夠的承載能力，然后再進行變形驗算。承載力能力設(shè)計方法的優(yōu)點是為設(shè)計人員所熟悉，并易于使用，性能概念清楚，細部設(shè)計可靠，通過非線性靜力分析驗算，進一步增強了對結(jié)構(gòu)非線性反應(yīng)的控制，可以更好地達到預(yù)期性能目標(biāo)。缺點是該方法基于彈性反應(yīng)，對于非彈性反應(yīng)僅用于結(jié)構(gòu)類型有關(guān)的系數(shù)加以折減，表面上它控制整個性能目標(biāo)，實際上卻只是保證了一種性能目標(biāo)。
（2）直接基于位移進行抗震設(shè)計
該方法采用結(jié)構(gòu)位移作為結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)，與傳統(tǒng)方法相比，基于位移的抗震設(shè)計方法從根本上改變了設(shè)計過程。主要不同是，該方法用位移作為整個抗震設(shè)計過程的起點，假定位移或?qū)娱g位移是結(jié)構(gòu)抗震性能的控制因素。設(shè)計時用位移控制，通過設(shè)計位移譜得出在此位移時結(jié)構(gòu)有效周期，求出此時結(jié)構(gòu)的基底剪力，進行結(jié)構(gòu)分析，并且進行具體配筋設(shè)計。設(shè)計后用應(yīng)力驗算，不足的時候用增大剛度而不是強度的方法來改進，以位移目標(biāo)為基準(zhǔn)來配置結(jié)構(gòu)構(gòu)件。該法考慮了位移在抗震性能中的重要地位，可以在設(shè)計初始就明確設(shè)計的結(jié)構(gòu)性能水平，并且使設(shè)計的結(jié)構(gòu)性能正好達到目標(biāo)性能水平，是性能設(shè)計理論中很有前途的一種方法。但應(yīng)用于多自由度體系、多種結(jié)構(gòu)類型等時，還需要做更多的研究。
（3）能量法
假設(shè)結(jié)構(gòu)破壞的原因是地震輸入的總能量，地震對結(jié)構(gòu)物及其內(nèi)部設(shè)施的破壞時由其輸入的能量與結(jié)構(gòu)物所消耗的能量共同決定的。能量設(shè)計法的優(yōu)點就在于，能夠直接估計結(jié)構(gòu)的潛在破壞程度，對結(jié)構(gòu)的滯回特性以及結(jié)構(gòu)的非線性要求概念清楚。另外，耗能元件的設(shè)置可以更好地控制損失。缺點在于應(yīng)用方法不夠簡化，不確定因素較多。
可見，基于性態(tài)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，實際上是對人們早已認識的“多級抗震設(shè)防” 思想的進一步的細化。這一設(shè)計思想使抗震設(shè)防目標(biāo)與設(shè)計過程直接相聯(lián)系，設(shè)計工程師可以更準(zhǔn)確地把握結(jié)構(gòu)在不同的地震動水平下的實際性態(tài)，使所設(shè)計的結(jié)構(gòu)更加經(jīng)濟合理。
5國內(nèi)外的研究與應(yīng)用發(fā)展
自基于結(jié)構(gòu)性能的抗震設(shè)計理論提出以來，建立以結(jié)構(gòu)功能評價為理論基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計體系是近幾年美國、日本和新西蘭等國家的研究課題。美國成立放眼21世紀(jì)委員會，其目的是建立新的結(jié)構(gòu)性能設(shè)計體系的框架。1995年4月，日本建設(shè)省啟動了一項3年聯(lián)合研究開發(fā)項目，稱為“建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)代工程方法開發(fā)”。該項目旨在建立基于性能的結(jié)構(gòu)工程方法以推動技術(shù)革新。另外，歐洲國家和拉美國家也在進行此項研究，中國這方面研究還處于起步階段。
在未來應(yīng)用方面，美國《洛杉磯性能高規(guī)2005》和《舊金山市性能高規(guī)2007》已清晰展現(xiàn)了性能設(shè)計方法用于高層建筑結(jié)構(gòu)的具體技術(shù)框架，可供我國相應(yīng)規(guī)范進行修訂時的參考：
（1）在三水準(zhǔn)地震作用下，分別從正常使用、生命安全和防止倒塌三個極限狀態(tài)對結(jié)構(gòu)進行分析和設(shè)計，保證結(jié)構(gòu)滿足以上三個極限狀態(tài)的性能目標(biāo)。
（2）基本設(shè)計地震（中震）作用下的結(jié)構(gòu)分析應(yīng)考慮P-效應(yīng)、基礎(chǔ)剛度、偶然偏心的影響，但取消（或放松）剪重比限值和層間位移限值。
（3）小震作用下正常使用極限狀態(tài)只在特殊的情況下才要求進行結(jié)構(gòu)計算分析，并應(yīng)考慮預(yù)期地震水平和結(jié)構(gòu)累計損傷程度，可以采用線性反應(yīng)譜分析方法，也也可以采用時程分析法。
（4）Pushover方法不再適用于高層建筑，應(yīng)采用三維非線性時程分析方法，荷載組合考慮雙向地震作用。結(jié)構(gòu)非線性分析反應(yīng)的評估應(yīng)引入能力設(shè)計的思想，將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的評估分成三個水平：延性結(jié)構(gòu)復(fù)核、有限延性結(jié)構(gòu)復(fù)核和完全彈性狀態(tài)的非延性結(jié)構(gòu)復(fù)核。
（5）混凝土結(jié)構(gòu)的彈性模量應(yīng)考慮開裂、黏性滑移、屈服強化、剪切開裂后的受拉剛化、節(jié)點區(qū)變形等影響，取其毛截面的0.5倍進行模量折減，或者根據(jù)試驗數(shù)據(jù)擬合。
（6）地震時程記錄的選取應(yīng)滿足場地特性與統(tǒng)計意義。
（7）非線性分析模型必須經(jīng)過試驗校正。
6結(jié)語
基于結(jié)構(gòu)性能的抗震設(shè)計理論是以結(jié)構(gòu)抗震性能分析為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是設(shè)計理念上的一次變革，代表了未來結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的方法，采用“投資-效益”準(zhǔn)則下的抗震性能水準(zhǔn)的劃分、抗震性能目標(biāo)的確定以及常用的性能抗震設(shè)計方法，將克服基于承載力的抗震設(shè)計不能預(yù)估結(jié)構(gòu)屈服后的工作性能的缺陷，可充分發(fā)揮工程師的主動性，工程師可以根據(jù)實際情況與業(yè)主的要求及其它條件自主地選擇結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)水準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)措施等。
7參考文獻
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[4]李應(yīng)斌，劉伯權(quán)，史慶軒.基于結(jié)構(gòu)性能的抗震設(shè)計理論研究與展望[J]. 地震工程與工程振動, 2001, 21 (4) : 73- 79
對建筑結(jié)構(gòu)震性能一定來自于相對簡單的體形，來自簡單而直接的傳力下結(jié)構(gòu)的多道設(shè)防線，在地基和基礎(chǔ)的設(shè)計中也的變形對建筑的安全影響。另外也應(yīng)高度重視由地震引發(fā)的次生災(zāi)害。因此在今后的建筑設(shè)計中有必要增強建筑的防最大限度地減輕震害，建筑工程技術(shù)力在抗震設(shè)防、抗震設(shè)計和施工質(zhì)量三方面都提高到一個新平，才能確保建筑工程具備合理的抗御的能力。
論文關(guān)鍵詞:砌體結(jié)構(gòu);抗震;技術(shù)措施
論文摘要:根據(jù)目前國家地震專家預(yù)測及分析，目前我國仍處于第五個地震活躍期，特別是在四川發(fā)生的汶川8度地震造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。使得人們對日常生活和居住的的安全性有了更高的關(guān)注。對此國家也對建筑抗震規(guī)范進行了及時的修改，同時也要求我們工程技術(shù)人員對地震災(zāi)害的措施的研究應(yīng)有更深的認識。
地震的危害性非常大，建筑物的抗震性能就顯尤為重要。目前我國抗震設(shè)計的目標(biāo)是：當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時，一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用，當(dāng)遭受本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時，可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用，當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度預(yù)估的早遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。目前房屋建筑的結(jié)構(gòu)形式主要有：砌體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等。其中砌體結(jié)構(gòu)由于選材方便、施工簡單、工期短、造價低等特點。多年來是我國多層住宅和多層小型公建使用最廣泛的一種建筑形式。
一、多層砌體建筑抗震常用處理措施
砌體結(jié)構(gòu)是采用砌塊和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。其是通過砌塊和砂漿的互相作用及縱橫墻的拉結(jié)而達到具有一定整體性和承重能力。但砌體的抗拉、彎、剪的強度又較其抗壓強度低，導(dǎo)致建筑變形能力小，抗震性能差等缺點，使砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用受到一定限制。因此改善砌體的延性，提高建筑物的整體穩(wěn)定性和抗震性能具有重要意義。
常用的砌體建筑抗震處理措施，應(yīng)注意以下幾類。
（一）合理布局。建筑平面、立面應(yīng)盡可能簡潔、規(guī)整，使結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心相一致。建筑立面應(yīng)避免頭重腳輕，房屋的重心盡可能降低，避免采用錯落凹凸的立面，突出建筑屋面部分的高度不應(yīng)過高，以免地震時發(fā)生鞭梢效應(yīng)，同時應(yīng)控制好結(jié)構(gòu)豎向強度和剛度的均勻性。如在實際工程中，在不可避免的情況下，應(yīng)盡量在適當(dāng)部位設(shè)置抗震縫，將體型復(fù)雜、平面不規(guī)則的建筑分割成幾個相對規(guī)整的獨立單元。
（二）控制建筑高度及層數(shù)。歷次震害證明，砌體建筑的層數(shù)越多，高度越高，其地震破壞就越大。因為建筑層數(shù)及高度值越大就意味著側(cè)向地震作用就越大，同時也加大了建筑底部的傾覆力距。因此在地震中，傾覆力矩過大使得底部墻體產(chǎn)生過大的壓力和剪力而被破壞。所以控制砌體結(jié)構(gòu)高度及層數(shù)對減少地震災(zāi)害有很大的作用。在國家新修改的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2008）也對多層砌體建筑的總高度和層數(shù)有強制性的規(guī)定。
（三）增強砌體結(jié)構(gòu)的整體性及剛度。有效增強砌體結(jié)構(gòu)的整體性及剛度的措施有許多種，一般常見及在實踐證明的方法有縱、橫墻的合理布置，建筑的樓蓋為現(xiàn)澆，增加墻體面積及提高砂漿的強度，設(shè)置圈梁及構(gòu)造柱等。在地震中多層砌體結(jié)構(gòu)的縱、橫向地震作用主要由相應(yīng)墻體承擔(dān)。因此，縱、橫墻的合理布置且控制橫墻的間距，可控制縱、橫墻的側(cè)向變形，增強了空間剛度和整體性，對承受縱、橫兩個方向的水平地震作用及抗彎、抗剪都非常有利。墻體布置時，應(yīng)盡量采用縱墻貫通的平面布置，而當(dāng)縱墻不能貫通布置時，則應(yīng)在墻體交接處采取加強措施。而橫墻最大間距就是為了滿足樓蓋對傳遞水平地震所需的剛度要求。其中，在8度設(shè)防時，現(xiàn)澆或裝配整體鋼筋混凝土樓蓋板的多層砌體建筑的橫墻最大間距為15米。如橫墻間距過大時，縱墻會因過大的層間變形而產(chǎn)生平面的彎曲破壞。
根據(jù)歷次地震后建筑受害情況分析，多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力與墻體的截面積大小及砂漿等級高低成正比。在多層砌體建筑的抗震驗算中，底部兩層的地震作用力較大，是結(jié)構(gòu)的薄弱層。此時改變部分墻體的承載面積和適當(dāng)提高砂漿的強度等級可提高抗震能力，實踐證明提高砂漿的強度能同時提高建筑的抗拉、抗壓、抗彎、抗剪能力，從而達到提高砌體建筑的抗震性能力的目的。
在多層砌體建筑中設(shè)置水平圈梁，可加強內(nèi)外墻的連接，增強建筑的整體性。特別是屋蓋和基礎(chǔ)頂兩處的圈梁的設(shè)置具有提高建筑的豎向剛度和抗御不均勻的沉降能力。由于圈梁的約束作用使樓蓋與縱、橫墻構(gòu)成箱形結(jié)構(gòu)，能有效地約束裝配板材的散落，使磚墻發(fā)生平面倒塌可能性大為降低，以充分發(fā)揮各片墻體的抗震能力。
在磚墻設(shè)構(gòu)造柱能提高砌體的延性，發(fā)揮磚墻砌體側(cè)向擠出塌落的約束作用，使砌體的抗剪承載能力提高10~30%，提高了砌體結(jié)構(gòu)的變形能力。另外在建筑中設(shè)置構(gòu)造柱能提高建筑物的整體性，利用其塑性變形和滑移摩擦來消耗地震能量，從而提高建筑的抗震能力，且圈梁與構(gòu)造柱一起對墻體在豎向平面內(nèi)進行約束，可限制墻體裂縫的開展，并減小裂縫與水平面的夾角，保證墻體的整體性和變形能力，提高了墻體的抗剪能力，因此構(gòu)造柱與圈梁的設(shè)置是一種有效的抗震措施。
二、隔震技術(shù)及消能減震技術(shù)應(yīng)用
隔震技術(shù)是國際上熱門的工程抗震新技術(shù)，它通過把隔震消耗裝置〈如橡膠隔震墊〉安放在結(jié)構(gòu)底部和基礎(chǔ)或底部柱頂之間，把上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)隔開，這樣改變了結(jié)構(gòu)的動力特性和動力作用，明顯地減輕結(jié)構(gòu)的地震作用，以達到“以柔克剛”的效果。國內(nèi)外大量的實驗和工程時間證明，隔震體系一般可使結(jié)構(gòu)水平地震加速度下降60%左右，從而消除或有效的減輕結(jié)構(gòu)的地震損壞，提高建筑物及人員的安全性。隔震體系是有很大的垂直承載里（50T-2000T）及很大的垂直壓縮剛度，而其水平變形剛度較小〈0.25KN/mm-1.8KN/mm〉,水平及限變位值較大（10-50cm），因此具有足夠大的初始剛度，以抵抗風(fēng)荷載和輕微地震，當(dāng)強地震發(fā)生時，又能自由內(nèi)柔性滑動，而變形過大時，剛度就回升，具有保護和限制作用。鋼板夾層橡膠隔震墊具有較大的復(fù)位能力，在多次的地震實踐中都是后動瞬時復(fù)位。同時，它面抗性能好，一段使用壽命可在70年以上，遠遠超過一般民用建筑物的50年使用年限的要求。根據(jù)其特性，一般來講隔震技術(shù)主要適用于多層建筑及低層建筑中。
建筑結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)的方法指在結(jié)構(gòu)的某些部位〈如支撐、剪力墻、節(jié)點、連接縫或連接件等〉設(shè)置消能阻尼裝置或元件，通過消能裝置產(chǎn)生摩擦非線性滯形耗能來耗散或吸收地震能量以減小主體結(jié)構(gòu)的水平和豎向地震反應(yīng)，從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或倒塌，以達到減震、抗震的目的。但此種方法主要使用于高層或超高層。
隔震和消能減震技術(shù)雖然能夠大幅度提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，并且新的抗震設(shè)計規(guī)范已給出了隔震和消能減震技術(shù)工程應(yīng)用的性意見，但目前建造較高，且該技術(shù)從設(shè)計到構(gòu)造，施工復(fù)雜。正確合理地掌握和實施尚存在一些問題，因此新技術(shù)距離大規(guī)模推廣和應(yīng)用還需要一定時間的準(zhǔn)備。
三、結(jié)束語
【關(guān)鍵詞】抗震設(shè)計，性能設(shè)計、梁柱級差系數(shù)
【Abstract】The paper begins with the meaning and the content of the flexural over strength of beams in the capacity design. The measures used in the seismic design codes of different times being contrasted. The importance of the flexural over strength of beams has been found in the earthquake damage of Wenchuan. The reasons of the results are found out, and suggestions are put forward.
【Keywords】seismic design, capacity design，the flexural over strength of beams
一、級差系數(shù)的意義和內(nèi)涵
承載力級差設(shè)計法中除了為使結(jié)構(gòu)具有足夠的延性而需采取的構(gòu)造措施外，還有為避免局部脆性破壞而采取的措施（“強剪弱彎”）以及為引導(dǎo)結(jié)構(gòu)形成有利的耗能機制（梁鉸機制或梁柱鉸混合機制）而采取的措施（“強柱弱梁”）。這后兩方面的問題分別是用相應(yīng)的級差系數(shù)來實現(xiàn)的。本文主要就梁柱級差系數(shù)進行一些討論。
為引導(dǎo)結(jié)構(gòu)形成有利的耗能機制而采取的措施主要是通過“促成有利耗能機制級差系數(shù)m”乘以由彈性分析所得的節(jié)點兩側(cè)順時針（或逆時針）方向梁端的組合內(nèi)力作為節(jié)點上下柱端的彎矩設(shè)計值之和，使柱的抗彎承載力之和高于梁的抗彎承載能力之和，引導(dǎo)塑性鉸盡可能地在梁端出現(xiàn)，從而形成有利的耗能機制――梁鉸機制或梁柱鉸混合機制。也就是說，使節(jié)點處左右梁端的實際抗彎承載力之和（順時針或反時針方向）與上下柱端實際抗彎承載力之和之間滿足下述關(guān)系：
=m
其中的m為大于1.0的“促成有利耗能機制級差系數(shù)”。
二、促成有利耗能機構(gòu)的抗震設(shè)計方法
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GBJ10―89把框架結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)防烈度和房屋高度分為四個“抗震等級”。
1．GBJ10―89中規(guī)定對一級抗震等級，柱梁承載力極差要求為：
=1.1或 =1.1λj
――按受拉鋼筋強度標(biāo)準(zhǔn)值及實配鋼筋面積計算的節(jié)點左右梁端按順針方向或反時針方向抗彎承載力之和，并除以梁的正截面承載力抗震調(diào)整系數(shù)。但中國規(guī)范中未規(guī)定在抗彎能力計算中是否考慮受拉翼緣有效板寬內(nèi)平行于梁的板的鋼筋的影響。
――同一節(jié)點左右梁端按逆時針（或順時針）方向考慮地震作用組合的彎矩設(shè)計值之和中的較大者。
λj――節(jié)點的實配增大系數(shù)，可取節(jié)點左右梁端縱向受拉鋼筋的實際配筋面積之和與計算面積之和比的1.1倍。
1.1――表示鋼筋強度標(biāo)準(zhǔn)值與設(shè)計值之比。
對二級抗震，梁、柱承載力級差要求為：
對三級抗震，取地震作用組合下的彎矩設(shè)計值。
2．GB50010-2002則進行了一些修改:
一級抗震等級的框架結(jié)構(gòu)且9度設(shè)防時：且不小于1.4
對其它情況：
一級抗震等級
二級抗震等級
三級抗震等級
四級抗震等級時，柱端彎矩設(shè)計值可直接取地震作用組合下的彎矩設(shè)計值。
其中各符號的意義GBJ10―89相同。
3．GB50010-2010則進一步進行了修改，區(qū)分了框架結(jié)構(gòu)和其它結(jié)構(gòu)的不同處理，對框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定為:
一級抗震等級的框架結(jié)構(gòu)和9度設(shè)防時：
二級抗震等級
三級抗震等級
四級抗震等級
其中各符號的意義與GBJ10―89相同。
由上述規(guī)范的變遷可見，從89年至2010年，規(guī)范逐步提高了級差系數(shù)的取值。
三、汶川大地震中梁柱節(jié)點處柱鉸的破壞現(xiàn)象
2008年5月12日，發(fā)生的汶川大地震，造成了大量房屋的破壞和倒塌，危及了許多的人的生命。筆者在震后到離震中不遠的四川綿陽、都江堰等處看到柱鉸破壞現(xiàn)象比較普遍。我們知道梁柱級差系數(shù)對引導(dǎo)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)合理的耗能機制，以防止結(jié)構(gòu)在大震作用下地倒塌有重要作用。梁端塑性鉸的出現(xiàn)可以消耗地震能量，減小結(jié)構(gòu)的自振周期，從而減小地震力。而柱出現(xiàn)塑性鉸，往往導(dǎo)致房屋倒塌和嚴(yán)重破壞。以下是汶川地震的一些圖片。大量的房屋在強震作用下，梁端沒有出現(xiàn)塑性鉸，甚至連裂縫都沒有。而柱端卻已經(jīng)屈曲破壞，嚴(yán)重的導(dǎo)致整層下坐。這與我們期望的梁鉸或者梁柱鉸合理耗能機制是相違背的。這不得不令我們結(jié)構(gòu)設(shè)計師深思。
四、影響梁柱級差系數(shù)取值的因素可歸納為以下幾點：
1. 結(jié)構(gòu)進入彈塑性狀態(tài)后，由于構(gòu)件的開裂、部分鋼筋的屈服，引起構(gòu)件不同程度的剛度退化和強度降低，導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件之間的內(nèi)力與彈性分析結(jié)果的差異。進入塑性階段后，由于構(gòu)件剛度的變化，而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力重分布，從而使某些柱端彎矩有可能比彈性分析的組合彎矩值偏大。
2. 結(jié)構(gòu)進入塑性反應(yīng)階段后，由于梁端出現(xiàn)塑性鉸后對節(jié)點轉(zhuǎn)動約束能力減弱以及由于層間相對側(cè)移的差異，可能形成不同的節(jié)點梁柱彎矩平衡方式。
3. 底部剪力法是考慮結(jié)構(gòu)反應(yīng)以第一振型為主的振型分解法的特例，未充分考慮高振型的影響。振型分解法雖然考慮了高振型的影響，但它是一種基于彈性分析的設(shè)計方法，未考慮結(jié)構(gòu)進入屈服后彈塑性狀態(tài)下的內(nèi)力分布。
4. 結(jié)構(gòu)在地震反應(yīng)中，板及板中的鋼筋在地震反應(yīng)中對梁的剛度、強度的影響將影響級差系數(shù)m的取值。此時為滿足＞的要求，柱的承載能力相對于不考慮板的梁端承載力的提高幅度就有可能進一步增大。
5. “防止脆性破壞級差系數(shù)n”的取值的影響因素，梁縱筋的屈服后強化，將使梁截面的抗彎承載能力比設(shè)計的抗彎承載能力高，在“促成有利耗能機構(gòu)級差系數(shù)m”中也應(yīng)有相應(yīng)體現(xiàn)。
6. 材料強度離散性可能引起梁端抗彎承載能力偏高而柱端抗彎承載力偏低。
7. 由于人為提高梁端的配筋而削弱梁柱之間實際形成的級差；設(shè)計過程中人為放大梁剛度，導(dǎo)致梁計算配筋偏大。
8. 可能出現(xiàn)梁底部配筋受梁跨度內(nèi)某一正彎矩控制，底部配筋拉通到節(jié)點，并滿足一定的錨固要求，使梁端實配承載力遠大于組合而得的梁端設(shè)計正彎矩的情況。此時，如果以梁端的設(shè)計彎矩之和乘以m來作為柱端的配筋依據(jù)，m的取值就應(yīng)當(dāng)進一步增大，才能滿足柱比梁強的要求。
在實際設(shè)計中很難通過精確計算真正實現(xiàn)考慮這么多因素的影響。所以規(guī)范采用規(guī)定某一個級差值把柱的設(shè)計彎矩相應(yīng)提高來引導(dǎo)結(jié)構(gòu)形成有利的耗能機制。
五、結(jié)論和建議
綜上述柱鉸出現(xiàn)的其主要原因是：（a)節(jié)點兩側(cè)梁的抗正彎矩能力有時并不由節(jié)點兩側(cè)梁的設(shè)計正彎矩確定，柱梁級差被削弱。(b) 在地震作用過程中，隨著梁、柱塑性鉸的先后出現(xiàn)，節(jié)點的彎矩平衡關(guān)系在地震作用過程中是變化的。實際地震作用下柱的內(nèi)力與設(shè)計階段柱的彈性分析內(nèi)力是有差別的。按照梁的實際承載力作為分配到柱端的設(shè)計彎矩的依據(jù)可達到較好的抗震設(shè)計效果，因為它較好的排除了（a)因素的影響。如果抗震設(shè)計能按照這種方法或使用梁跨度內(nèi)的最大正彎矩與節(jié)點另一側(cè)梁端最大負彎矩之和作為分配到柱端的設(shè)計彎矩的依據(jù)，那么就能形成較為合理的抗震體系，為使結(jié)構(gòu)發(fā)揮其潛在的抗震能力創(chuàng)造條件。
參 考 文 獻
[1]《混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB50010-2002），中國建筑工業(yè)出版社，2002年
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[3]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GBJ10-89），中國建筑工業(yè)出版社，1989年
關(guān)鍵詞：地震；設(shè)計規(guī)范；房屋結(jié)構(gòu)；延性設(shè)計；抗震設(shè)計
在當(dāng)前經(jīng)濟水平不斷提升的過程中，人們對于居住建筑的質(zhì)量要求越來越高，并且在當(dāng)前地震災(zāi)害頻發(fā)的導(dǎo)致嚴(yán)重損失和人身傷亡的情況下，就促使建筑行業(yè)必須要針對建筑自身的抗震性能進行加強，使得建筑能夠在地震災(zāi)害下表現(xiàn)出更為優(yōu)秀的抗震性能，從而達到減少財產(chǎn)損失以及人身傷亡的目的。下文主要針對延性設(shè)計在房屋結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計應(yīng)用進行了全面詳細的探討。
1 抗震設(shè)防的目標(biāo)
根據(jù)我國目前的相關(guān)抗震規(guī)范來看，我國的建筑工程抗震目標(biāo)主要是以“小震無礙、中震不倒、震不倒、特大震緩倒”來作為一個基本的修建原則，這類原則不僅是現(xiàn)代建筑修建的需要，同時也是我國國情發(fā)展的需要，在這一標(biāo)準(zhǔn)之下，我國的建筑抗震性能的到了持續(xù)不斷的提升。建筑在面臨強大地震災(zāi)害的情況下，出現(xiàn)傾倒之后所造成的重大傷亡和財產(chǎn)損失是任何國家都無法承受的，而如果建筑能夠最大限度的抵抗地震所帶來的危害，那么拯救的將是成千上萬的人們，挽回大量的經(jīng)濟損失。這就是建筑抗震所必須要達到的一個基本功能，所以現(xiàn)代建筑在進行抗震設(shè)計的過程中，務(wù)必要以人身安全、財產(chǎn)安全來作為主導(dǎo)，以此為中心來進行設(shè)計。而要達到這一目標(biāo)，僅僅只通過材料提升的方式來加強建筑的強度是無法做到的，必須要通過對延性設(shè)計進行強化才能夠使得這一目標(biāo)能夠達成。
2 抗震的延性設(shè)計
2.1延性的定義
延性主要是形容構(gòu)件、材料、結(jié)構(gòu)等各個方面的強度在沒有發(fā)生較大降幅的情況下，所擁有的變形、彈性能力。總體來說，延性自身主要包含了兩個方面的性能：首先一個是要能夠承受極大的變形力量，并且在承受這一變形力量的過程中，其自身的強度不會在期間出現(xiàn)顯著的下滑；其次是利用自身所具有的作用力滯回吸收來逐漸消耗能量。通常情況下，結(jié)構(gòu)自身所具有的延性都是利用延性比的方式來呈現(xiàn)，而延性比就是形容結(jié)構(gòu)自身的最大程序變形以及屈服變形這兩者的比例，這方面的數(shù)據(jù)能夠明顯地反映出構(gòu)件所擁有的變形能力；而結(jié)構(gòu)所擁有的延性消耗能力強弱則一般是利用位移滯回曲線的方式來體現(xiàn)，當(dāng)滯回曲線越發(fā)飽滿的情況下，其自身所具有的耗能能力才能夠更加強大。
3 延性在抗震設(shè)計中的應(yīng)用
我國現(xiàn)行抗震規(guī)范提出的抗震設(shè)防目標(biāo)，是以兩階段設(shè)計來實現(xiàn)的，第一階段設(shè)計保證結(jié)構(gòu)強度要求及隱含的第二水準(zhǔn)變形要求，故又稱為強度設(shè)計；第二階段設(shè)計主要以檢驗結(jié)構(gòu)防倒塌的變形能力，故通常稱為變形驗算。延性設(shè)計均在第二階段中加以實現(xiàn)，具體體現(xiàn)如下：
3.1延性設(shè)計在砌體結(jié)構(gòu)中的實現(xiàn)
在抗震方面，砌體墻承重結(jié)構(gòu)是最危險的結(jié)構(gòu)形式之一。因為砌體是脆性材料，用砌體砌筑的建筑物整體性差，延性差，并且隨著時間的推移，砌體的強度會嚴(yán)重退化，故而在經(jīng)濟條件許可的情況下應(yīng)避免采用此種結(jié)構(gòu)形式。但事實上在我國砌體結(jié)構(gòu)占了相當(dāng)大的比重，這是我國的基本國情決定的；而每次大地震中，造成傷亡最慘重的又是這些砌體結(jié)構(gòu)，故研究延性設(shè)計在砌體結(jié)構(gòu)中的實現(xiàn)就顯得非常的重要。根據(jù)汶川地震災(zāi)害的分析，強度和平面布置是砌體結(jié)構(gòu)抵抗地震的最首要的兩個因素。
在砌體結(jié)構(gòu)中加構(gòu)造柱和圈梁以在砌體周圍形成一個弱型框架體系，用以增加結(jié)構(gòu)的整體延性，能夠提高砌體結(jié)構(gòu)的大震下的彈塑性變形性能。這次的汶川大地震也再次證明這一條的合理性，凡是加了構(gòu)造柱及圈梁的砌體房屋損害就明顯的比周圍沒有加的要輕很多。另外還可以增加增長墻體中的拉筋，利用一些延性好的材料如鋼絲網(wǎng)、鋼薄板、纖維（如碳纖維、玻璃纖維等）與砌體形成一種混和結(jié)構(gòu)以改善原用結(jié)構(gòu)的延性或者直接對砌體施加預(yù)應(yīng)力以改善其延性。
另一個雖非設(shè)計措施但對砌體結(jié)構(gòu)抗震更為重要的是要加大對農(nóng)民自建房房屋的抗震設(shè)防的宣傳，引導(dǎo)農(nóng)民自覺的在砌體結(jié)構(gòu)中增加改善砌體結(jié)構(gòu)延性的措施。
3.2延性設(shè)計在混凝土結(jié)構(gòu)中的實現(xiàn)
在混凝土框架、框架-剪力墻及剪力墻結(jié)構(gòu)中抗震的延性設(shè)計主要是通過概念設(shè)計及抗震構(gòu)造措施來實現(xiàn)的。比如概念設(shè)計里的強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點強錨固弱桿件、強壓弱拉等以及抗震構(gòu)造措施里的限制軸壓比、縱筋最大配筋率、約束箍筋及配箍形式、限制混凝土受壓區(qū)的相對高度等，這些在我國的抗震規(guī)范、混凝土規(guī)范及高規(guī)中以及不少書、論文中都有詳細的闡述，這里就不再一一重復(fù)。應(yīng)該引起注意的是汶川地震中大量出現(xiàn)的“強梁弱柱”、“柱鉸”破壞機制，極少出現(xiàn)“梁鉸”，說明由于樓面作用大，框架結(jié)構(gòu)的強柱弱梁機制很難做到，應(yīng)對框架結(jié)構(gòu)的強柱弱梁機制保證措施進一步研究。
3.3基于性能的位移抗震設(shè)計
在對延性設(shè)計進行設(shè)計應(yīng)用的過程中，務(wù)必要從兩個主要的方面來進行考慮，首先一個就是要確定延性自身所具有的確定性設(shè)計，而另外一個就是延性所具有的非確定性設(shè)計。確定性設(shè)計的研究工作主要就是形容實如何將建筑自身的延性進行數(shù)字量化，從而使得延性能夠進行極為精確的計算。而在這一方面，我國有大量建筑行業(yè)的學(xué)者都進行了深入的研究，但是其總體結(jié)果并不能讓人滿意。所以，我國目前主要的建筑延性設(shè)計還是以非確定性延性設(shè)計作為主導(dǎo)。但正如地基基礎(chǔ)的設(shè)計已經(jīng)從強度設(shè)計即以力為主的設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰冃卧O(shè)計為主一樣，基于位移的抗震延性設(shè)計是未來必然的抗震設(shè)計方向。近十年來不少人在這方面做了不少有益的探索與研究，現(xiàn)在比較統(tǒng)一的主要有三個方法：按延性系數(shù)設(shè)計的方法、能力譜方法和直接基于位移的方法。
4 結(jié)語
綜上所述，在對大量理論進行全面詳細的分析以及對地震實際損害進行考察之后，我們必須要清晰的認識到：決定建筑物體是否能夠在地震災(zāi)害下?lián)碛懈玫目拐鹦阅?，其關(guān)鍵因素就在于建筑的延性。而目前我國在進行建筑抗震延性設(shè)計的過程中，還是應(yīng)當(dāng)把不確定性的延性設(shè)計作為主流的設(shè)計方式。而延性設(shè)計在現(xiàn)代建筑工程的建樹為我國的建筑抗震體系提供了良好發(fā)展方向?！?/p>
參考文獻
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關(guān)鍵詞：村鎮(zhèn)建筑；抗震；發(fā)展方向
我國是世界上遭受地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一，大陸6度到9度地震區(qū)占國土面積達60％。而我國村鎮(zhèn)地域廣闊，多數(shù)處于地震區(qū)，加之農(nóng)村建筑多數(shù)是自建，抗震能力非常薄弱。因此，一旦發(fā)生地震，村鎮(zhèn)建筑的損毀極為嚴(yán)重。
1安徽省村鎮(zhèn)建筑抗震研究現(xiàn)狀
安徽省村鎮(zhèn)地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展較為落后，建筑使用的材料簡單，一般以磚、石為主，甚至有的建筑還在采用土坯和砂子作為建材。村鎮(zhèn)建筑以自建為主，其最主要的特點是結(jié)構(gòu)簡單。安徽省的村鎮(zhèn)建筑多采用土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)。這幾種結(jié)構(gòu)的建筑在抗震方面本身就存在主體結(jié)構(gòu)材料強度低、結(jié)構(gòu)整體性差、房屋各構(gòu)件之間的連接薄弱等問題。以我省村鎮(zhèn)建筑中最常見的砌體結(jié)構(gòu)為例。砌體結(jié)構(gòu)施工工藝簡單，造價相對較低。很多建筑采用單側(cè)懸挑走廊不封閉磚混結(jié)構(gòu)體系。樓房層數(shù)多在2到3層。有的房屋為滿足使用功能性，采用大開間、大門洞等，從而削弱了砌體房屋的抗震性能。砌體結(jié)構(gòu)是由脆性材料組砌而成，主要依靠墻體為承重構(gòu)件，其剛度比較大，當(dāng)發(fā)生地震時，墻體受到反復(fù)剪力作用易形成“X”形裂縫和貫通窗間墻的水平裂縫。另外部分結(jié)構(gòu)沒有混凝土墊塊和圈梁，梁與磚柱在構(gòu)造上無法保證剛性連接，在地震作用下，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度全靠建筑的橫墻和縱墻提供，缺少多道設(shè)防措施，承重墻體失去承載力將導(dǎo)致房屋發(fā)生突然倒塌現(xiàn)象。忽略抗震設(shè)計。大多數(shù)村鎮(zhèn)建筑都沒有專業(yè)的設(shè)計人員進行指導(dǎo)?；旧鲜前凑站用竦膫€人意愿設(shè)計，結(jié)構(gòu)體系比較混亂，布局不合理、平立面布置不規(guī)則、質(zhì)量和剛度變化不均勻等。
2提高村鎮(zhèn)建筑抗震能力的措施
2．1選址要合理
根據(jù)相關(guān)資料表明，房屋建造應(yīng)該選在平坦開闊、土層密實、均勻穩(wěn)定的有利地段、不宜在軟弱土層、可液化砂層、河岸、古河道、陡坡、松軟場地建房，不應(yīng)在可能發(fā)生滑坡、塌崩、地裂、泥石流及有活動斷層的危險地段建房。
2．2建筑平面立面布置要力求規(guī)整
從抗震的角度出發(fā)，建筑的平立面設(shè)計應(yīng)形狀規(guī)則、對稱。如因使用和美觀要求必須將平立面布置成不規(guī)則時，應(yīng)用防震縫將建筑物分割成若干結(jié)構(gòu)單元，使每個單元的平面盡量規(guī)整。
2．3選擇合適的結(jié)構(gòu)體系
應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系。縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對齊，沿豎向應(yīng)上下連接。同一軸線上的窗間墻寬度要均勻。樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處。
2．4加強結(jié)構(gòu)的整體剛度
①要做地圈梁。以提高房屋的整體空間剛度、增加建筑物的整體性，對建筑物起腰箍的作用，提高磚石砌體的抗剪、抗拉強度，防止由于地震或其他較大振動荷載對房屋的開裂破壞。②做好樓層面要設(shè)置圈梁。圈梁的作用是加強砌塊墻體的整體性，將樓板與圈梁連牢箍緊，形成閉合的平面框架，對抗震有很大的作用。③，重視構(gòu)造柱。為了增強建筑物的整體性和穩(wěn)定性，多層磚混結(jié)構(gòu)建筑的墻體總還應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，并與各層圈梁連接，形成能夠抗彎抗剪的空間框架，它是防止房屋倒塌的一種有效措施。
2．5處理好細部構(gòu)造
樓梯、女兒墻、挑檐、陽臺、雨棚、裝飾貼面等細部構(gòu)造應(yīng)予以足夠的注意，不可忽視。很多時候，遇到地震，女兒墻、陽臺、煙囪等構(gòu)件容易掉下來傷人。所以這些構(gòu)件一定要和主體結(jié)構(gòu)連接好。
3提高村鎮(zhèn)建筑抗震能力的建議
目前安徽省村鎮(zhèn)建筑抗震防御能力差，主要原因是建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)服務(wù)無法延伸到的村鎮(zhèn)區(qū)域。在這種環(huán)境下，我們可以因地制宜通過發(fā)放標(biāo)準(zhǔn)圖集，宣傳廣播等方式進一步完善村鎮(zhèn)抗震建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，彌補缺乏專業(yè)技術(shù)和專業(yè)施工人員的不足。并且圖集的制定，應(yīng)到簡明扼要，還要符合安徽省當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧虾徒ㄖ?xí)慣。圖集要想在我省廣大村鎮(zhèn)地區(qū)發(fā)揮作用，在很大程度還要依靠政府和基層部分進行圖集的推廣和宣傳，加強村民的抗震意識。針對現(xiàn)有的村鎮(zhèn)建筑，應(yīng)組織專門的專業(yè)隊伍，對還在服役的村鎮(zhèn)建筑進行震鑒定和安全評估，對抗震性能較差，房屋較為簡陋的，無法通過加固處理的房屋，進行拆除。對結(jié)構(gòu)相對完善的房屋，應(yīng)該對其抗震重要部位進行加固改造，使改造后的建筑物符合當(dāng)?shù)卦O(shè)防烈度的抗震防御能力，使其在遭受地震時，建筑物不會因為結(jié)構(gòu)破壞而引起更大的人員和財產(chǎn)損失。村鎮(zhèn)建筑抗震結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展，應(yīng)以產(chǎn)業(yè)化技術(shù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)保建材應(yīng)用、結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)與村鎮(zhèn)地域特點，研發(fā)低成本抗震結(jié)構(gòu)和低成本隔震結(jié)構(gòu)。輕鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼－砌體組合結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)等新型抗震結(jié)構(gòu)體系，在村鎮(zhèn)建筑中有良好發(fā)展空間，應(yīng)深化研究。提高廣大村鎮(zhèn)建筑的抗震防災(zāi)能力，不能脫離鄉(xiāng)村的實際。目前，我省乃至全國很多地區(qū)的村鎮(zhèn)經(jīng)濟尚不發(fā)達，因此，在考慮提高村鎮(zhèn)建筑抗災(zāi)能力的措施時，主要不是讓群眾放棄某種結(jié)構(gòu)類型而選擇另一種結(jié)構(gòu)類型，而應(yīng)是針對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)類型和建造方式在地震災(zāi)害中表現(xiàn)出的不足加以研究，在此基礎(chǔ)上提出改進和加強措施。
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