建筑結(jié)構(gòu)抗震分析論文

1、 科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院土木工程理論與實(shí)踐學(xué)習(xí)報(bào)告題 目 建筑結(jié)構(gòu)抗震分析專(zhuān)業(yè)班級(jí) 土木工程2011級(jí)2班 學(xué)生 國(guó)剛 學(xué) 號(hào) 6 2015 年 5月教師評(píng)語(yǔ)：成績(jī)?cè)u(píng)定：教師（簽名）： 年 月 日建筑結(jié)構(gòu)抗震分析摘要近年來(lái)，我國(guó)地震頻發(fā)，在多次地震中，建筑物也經(jīng)受著重大的考驗(yàn)，有關(guān)建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的問(wèn)題引起了全社會(huì)的高度重視。本文在此背景下，首先分析了當(dāng)前的研究背景，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震理論的容及其發(fā)展做了扼要的介紹，在此基礎(chǔ)上，分析了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要性，最后提出了一些對(duì)策措施和意見(jiàn)建議。地震區(qū)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)防與不設(shè)防,震后結(jié)果大不一樣。要使工程建設(shè)真正達(dá)到能夠減輕以至避免地震災(zāi)害,把握好抗震設(shè)

2、計(jì)關(guān)是減輕地震災(zāi)害的根本措施。文章根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和對(duì)有關(guān)資料的總結(jié),對(duì)多層及高層鋼筋混凝土房屋的抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了研究和探討。關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)、抗震設(shè)計(jì)、抗震設(shè)防目錄1研究背景以及結(jié)構(gòu)抗震理論的發(fā)展42建筑結(jié)構(gòu)抗震的意義是什么 43建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要性分析54震害多發(fā)點(diǎn)  64.1結(jié)構(gòu)層間屈服強(qiáng)度有明顯的薄弱樓層64.2柱端與節(jié)點(diǎn)的破壞較為突出64.3砌體填充墻的破壞較為普遍65抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 65.1抗震計(jì)算中的延性保證75.2構(gòu)造措施上的延性保證75.3抗震設(shè)計(jì)的依據(jù)和目標(biāo) 85.3.1基于性能的抗震設(shè)計(jì)依據(jù) 85.3.2抗震設(shè)計(jì)的目標(biāo)86結(jié)語(yǔ) &#

3、160;8參考文獻(xiàn)9建筑結(jié)構(gòu)抗震分析1研究背景以及結(jié)構(gòu)抗震理論的發(fā)展 5·12汶川地震是于2008年5月12日14時(shí)28分04秒，省汶川縣發(fā)生的8.0級(jí)地震，地震造成69227人遇難，374643人受傷，17923人失蹤。自2008年“5·12”汶川震之后，2009年6月30日安6.0級(jí)地震，2010年4月14日發(fā)生7.1級(jí)地震，2012年9月7日彝良、威寧交界處發(fā)生5.7級(jí)地震，2013年4月20日省市蘆山縣發(fā)生7.0級(jí)震等等。在地震中，無(wú)一例外的伴隨著大量房屋倒塌以及其他建筑物被損毀的現(xiàn)象，不僅僅造成了大量的財(cái)產(chǎn)損失，也嚴(yán)重威脅人民群眾的生命安全。而且注入日本

4、等一些地震多發(fā)地區(qū)對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求較高，我國(guó)近年來(lái)對(duì)此也不斷加以重視，也取得了一些進(jìn)展，但是由于各方面的原因，整體建筑物的抗震能力還較差。事實(shí)上，國(guó)家在建筑物抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中，明確提出三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：“小震不壞，中震可修，大震不倒?！钡卣鸱懒叶?度以下（含7度）為小震；8度為中震；9度以上（含9度）為大震。因此，對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)是應(yīng)該有著明確的規(guī)劃和指導(dǎo)的。 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)計(jì)算方法的發(fā)展，大致可以劃分為三個(gè)階段。第一階段為靜力理論階段-靜力法。1920年，由日本大森房吉提出。假設(shè)建筑物為絕對(duì)剛體，結(jié)構(gòu)所受的水平地震作用，可以簡(jiǎn)化為作用于結(jié)構(gòu)上的等效水平靜力F，其大小等于

5、結(jié)構(gòu)重力荷載G的k倍。第二階段是反應(yīng)譜理論階段，地震反應(yīng)譜是單自由度彈性體系在地震作用下其最大的反應(yīng)與自振周期的關(guān)系曲線稱(chēng)為地震反應(yīng)譜。1943年美國(guó)皮奧特（ M. A. Biot）發(fā)表了以實(shí)際地震記錄求得的加速度反應(yīng)譜，提出的“彈性反應(yīng)譜理論”。由于反應(yīng)譜理論正確而簡(jiǎn)單地反映了地震特性以及結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，從而得到了國(guó)際上廣泛的承認(rèn)。實(shí)際上到20世紀(jì)50年代，反應(yīng)譜理論已基本取代了靜力法。目前，世界上普遍采用此方法。 第三階段是動(dòng)力分析（時(shí)程分析法）階段，時(shí)程分析法將實(shí)際地震加速度時(shí)程記錄作為動(dòng)荷載輸入，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)分析。不僅可以全面考慮地震強(qiáng)度、頻譜特性、地震持續(xù)時(shí)間等強(qiáng)震三要素，還進(jìn)

6、一步考慮了反應(yīng)譜所不能概括的其它特性。時(shí)程分析法用于大震分析計(jì)算，借助于計(jì)算機(jī)計(jì)算。2建筑結(jié)構(gòu)抗震的意義是什么建筑結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計(jì)及安全施工措施在建設(shè)工程中的意義,非常重要!地震災(zāi)害防御是地震發(fā)生前應(yīng)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。工程性防御措施是減輕地震災(zāi)害最主要的途徑。工程性防御措施是用工程的抗震設(shè)防和抗震加固來(lái)完成防御建筑物、構(gòu)筑物遭受地震破壞，減輕地震災(zāi)害的措施。地震造成人員傷亡的直接原因是地表的破壞和建筑物、構(gòu)筑物的破壞與倒塌。據(jù)對(duì)世界上130余次傷亡較震災(zāi)害進(jìn)行的分類(lèi)統(tǒng)計(jì)表明，其中95%以上的傷亡是由于建筑物、構(gòu)筑物破壞、倒塌造成的。因此，對(duì)各種建筑

7、物、構(gòu)筑物依法進(jìn)行相應(yīng)的抗震設(shè)防，使其在破壞性地震中不損壞、不倒塌，是避免人員傷亡的關(guān)鍵。我國(guó)對(duì)建設(shè)工程的抗震設(shè)防作了明確規(guī)定：新建、擴(kuò)建、改建建設(shè)工程，必須進(jìn)行抗震設(shè)防，達(dá)到抗震設(shè)防要求。一般工業(yè)與民用建筑建設(shè)工程，必須按照國(guó)家頒布的中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖規(guī)定的抗震設(shè)防要求，進(jìn)行抗震設(shè)防。重大建設(shè)工程和可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建設(shè)工程、核電站和核設(shè)施建設(shè)工程必須進(jìn)行地震安全性評(píng)價(jià)，并根據(jù)經(jīng)過(guò)國(guó)家和省級(jí)地震行政主管部門(mén)審定的地震安全性評(píng)價(jià)結(jié)果，確定抗震設(shè)防要求，進(jìn)行抗震設(shè)防。建設(shè)工程必須按照抗震設(shè)防要求和抗震設(shè)計(jì)規(guī)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，并按抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。已建成的重大建設(shè)工程、可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建設(shè)

8、工程，有重大文物價(jià)值和紀(jì)念意義以及地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)的建筑物、構(gòu)筑物，未采取抗震設(shè)防措施的，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行抗震性能鑒定，并采取必要的抗震加固補(bǔ)強(qiáng)措施。3建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要性分析 一是充分保護(hù)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。人類(lèi)社會(huì)在發(fā)展過(guò)程中，首先要解決的就是溫飽與安全的需求（馬斯洛的需要層次理論可以說(shuō)明），如據(jù)有關(guān)報(bào)道，在2008年的汶川地震的主震區(qū)，完好的建筑幾乎沒(méi)有。除卻地震本身的烈度較高，破壞性較強(qiáng)的原因之外，一個(gè)更重要的問(wèn)題值得我們的深思，就是建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力非常差，長(zhǎng)時(shí)期以來(lái)，國(guó)人對(duì)于建筑的抗震設(shè)計(jì)重視不夠，一方面在技術(shù)水平上缺乏突破，另一方面一部分人受利益驅(qū)動(dòng)，

9、往往在施工過(guò)程中，存在偷工減料等行為，導(dǎo)致了建筑物抗震能力薄弱，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要性，對(duì)于保護(hù)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全不言而喻。 二是促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)與理念的創(chuàng)新與發(fā)展。我們知道，日本是一個(gè)地震多發(fā)地區(qū)，事實(shí)上，在1880年以前，日本對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)也不是很重視。1880年橫濱地震（M=5.4）之后，日本成立了日本地震學(xué)會(huì)，1891年在濃尾地震之后，鑒于地震給建筑物造成的重大損害，日本成立了“震災(zāi)預(yù)防調(diào)查委員會(huì)”，開(kāi)始著手進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究。經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展，日本的建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)無(wú)論是在技術(shù)還是在理念上都處于領(lǐng)先的地位，如大量的震害分析表明，反應(yīng)譜理論雖考慮了

10、振幅和頻譜兩個(gè)要素，但只解決了大部分問(wèn)題，地震持續(xù)時(shí)間對(duì)震害的影響始終在設(shè)計(jì)理論中沒(méi)有得到反映。這是反應(yīng)譜理論的局限性，后來(lái)，日本大規(guī)模的采用動(dòng)力分析（時(shí)程分析法）。 三是具有良好的社會(huì)正向效應(yīng)。整個(gè)社會(huì)發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，從這一戰(zhàn)略高度加以認(rèn)識(shí)的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)于建筑物抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的加強(qiáng)對(duì)于構(gòu)建和諧社會(huì)具有重要意義，良好的建筑物抗震能力，能夠減輕人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)損失和風(fēng)險(xiǎn)，有利于維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，對(duì)于建設(shè)“美麗中國(guó)”，實(shí)現(xiàn)“中國(guó)夢(mèng)”，具有良好的社會(huì)效應(yīng)。因此，不能孤立的片面的靜止的對(duì)待建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。 4震害多發(fā)點(diǎn)    &#

11、160; 地震作用具有較強(qiáng)的隨機(jī)性和復(fù)雜性,要求在強(qiáng)烈地震作用下結(jié)構(gòu)仍保持在彈性狀態(tài),不發(fā)生破壞是很不實(shí)際的;既經(jīng)濟(jì)又安全的抗震設(shè)計(jì)是允許在強(qiáng)烈地震作用下破壞嚴(yán)重,但不倒塌。因此,依靠彈塑性變形消耗地震的能量是抗震設(shè)計(jì)的特點(diǎn),提高結(jié)構(gòu)的變形、耗能能力和整體抗震能力,防止高于設(shè)防烈度的“大震”不倒是抗震設(shè)計(jì)要達(dá)到的目標(biāo)。   4.1結(jié)構(gòu)層間屈服強(qiáng)度有明顯的薄弱樓層     鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在整體設(shè)計(jì)上存在較大的不均勻性,使得這些結(jié)構(gòu)存在著層間屈服強(qiáng)度特別薄弱的樓層。在強(qiáng)烈地震作用下,結(jié)構(gòu)的薄弱層率先屈服,

12、彈塑性變形急劇發(fā)展,并形成彈塑性變形集中的現(xiàn)象。如1976年震中,13層蒸吸塔框架,由于該結(jié)構(gòu)樓層屈服強(qiáng)度分布不均勻,造成第6層和第11層的彈塑性變形集中,導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)6層以上全部倒塌。     4.2柱端與節(jié)點(diǎn)的破壞較為突出    框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件震害一般是梁輕柱重,柱頂重于柱底,尤其是角杜和邊柱易發(fā)生破壞。除剪跨比小的短柱易發(fā)生柱中剪切破壞外,一般柱是柱端的彎曲破壞,輕者發(fā)生水平或斜向斷裂;重者混凝土壓酥,主筋外露、壓屈和箍筋崩脫。當(dāng)節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)無(wú)箍筋約束時(shí),節(jié)點(diǎn)與柱端破壞合并加重。當(dāng)柱側(cè)有強(qiáng)度高的砌體填充

13、墻緊密嵌砌時(shí),柱頂剪切破壞嚴(yán)重,破壞部位還可能轉(zhuǎn)移至窗洞上下處,甚至出現(xiàn)短柱的剪切破壞。   4.3砌體填充墻的破壞較為普遍     砌體填充墻剛度大而變形能力差,首先承受地震作用而遭受破壞,在8度和8度以上地震作用下,填充墻的裂縫明顯加重,甚至部分倒塌,震害規(guī)律一般是上輕下重,空心砌體墻重于實(shí)心砌體墻,砌塊墻重于磚墻。        5抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)       &#

14、160;  較合理的框架地震破壞機(jī)制,應(yīng)該是節(jié)點(diǎn)基本不破壞,梁比柱屈服可能早發(fā)生、多發(fā)生,同一層中各柱兩端的屈服歷程越長(zhǎng)越好,底層柱底的塑性鉸宜最晚形成。即:框架的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)使梁、柱端的塑性鉸出現(xiàn)盡可能分散,充分發(fā)揮整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震能力。  5.1抗震計(jì)算中的延性保證     從用樓層水平地震剪力與層間位移關(guān)系來(lái)描述樓層破壞的全過(guò)程可反映出,在抗震設(shè)防的第二、三水準(zhǔn)時(shí),框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件已進(jìn)入彈塑性階段,構(gòu)件在保持一定承載力條件下主要以彈塑性變形來(lái)耗散地震能量,所以框架結(jié)構(gòu)需有足夠的變形能力才不致抗震失效。試驗(yàn)研

15、究表明,“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”、“強(qiáng)柱弱梁、“強(qiáng)底層柱底”和“強(qiáng)剪弱彎”的框架結(jié)構(gòu)有較大的力重分布和能量消耗能力,極限層間位移大,抗震性能較好。規(guī)通過(guò)構(gòu)件承載力調(diào)整辦法在一定程度上可以體現(xiàn)上述的強(qiáng)弱要求,且考慮了設(shè)計(jì)者的使用方便,采用地震組合力的抗震承載力驗(yàn)算表達(dá)式,只是要對(duì)地震組合力的設(shè)計(jì)值按有關(guān)公式進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。    綜合大量實(shí)驗(yàn)研究成果,影響不同受力特征節(jié)點(diǎn)延性性質(zhì)的主要綜合因素有:相對(duì)作用剪力、相對(duì)配筋率、貫穿節(jié)點(diǎn)的梁柱縱筋的粘結(jié)情況。5.2構(gòu)造措施上的延性保證     震實(shí)踐證明,當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)在震中要求保

16、持足夠的承載能力來(lái)吸收進(jìn)入塑性階段而產(chǎn)生的巨大能量,因?yàn)榇藭r(shí)的結(jié)構(gòu)在震中進(jìn)入到一個(gè)塑性階段,容易產(chǎn)生變形。所以,根據(jù)這種特點(diǎn)和抗震的要求,多發(fā)地震的國(guó)家鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)均要求按延性框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),所以建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須保證結(jié)構(gòu)局部薄弱區(qū)的承載力與剛度,保證了建筑構(gòu)造的整體性,延性的增加也就提高了變形能力,這樣可以減少地震的破壞性,提高了建筑的抗震能力。     在結(jié)構(gòu)布置上,按擴(kuò)大了的柱端抗彎承載力進(jìn)行設(shè)計(jì),理論上可將柱屈服的可能性減少,保證“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)原則。但因各種原因,如梁的實(shí)際抗彎承載力可能增大,高振型使柱中反彎點(diǎn)的轉(zhuǎn)移等綜

17、合因素影響,要使柱中完全避免塑性鉸是困難的,同時(shí)為實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)剪弱彎”的要求,保證塑性鉸區(qū)域的局部延性,也必須通過(guò)一定的構(gòu)造措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)的延性,具體做法如下:     1.限制軸壓比與縱筋最大配筋率合理的受力過(guò)程可明顯提高構(gòu)件延性,為實(shí)現(xiàn)受拉鋼筋的屈服先與受壓區(qū)混凝土壓碎的破壞形態(tài),以提高塑性鉸區(qū)域的轉(zhuǎn)動(dòng)能力,規(guī)限制軸壓比與縱筋最大配筋率,同時(shí)對(duì)混凝土受壓區(qū)高度也提出相應(yīng)要求。2.限制約束配筋和配筋形式。加密塑性鉸區(qū)的箍筋間距是很重要的一點(diǎn),為保證“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”、“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)底層柱底”和“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)原則及塑性鉸區(qū)域的局部延性,有必要加密塑

18、性鉸區(qū)的箍筋間距,這不但可提高柱端抗剪能力,還可約束核心區(qū)混凝土,對(duì)縱向鋼筋提供側(cè)向支承,防止大變形下縱筋壓曲,從而改善塑性鉸區(qū)域的局部延性。規(guī)對(duì)約束區(qū)縱筋的最小直徑、最大間距、塑性鉸區(qū)域的最小長(zhǎng)度等做出了詳細(xì)的規(guī)定,并對(duì)箍筋肢距及箍筋形式提出了相應(yīng)要求。     隨著工程應(yīng)用中箍筋強(qiáng)度和混凝土強(qiáng)度不斷提高,對(duì)塑性鉸區(qū)域箍筋布置的要抗震構(gòu)造措施的一個(gè)重要方面,這一情況將導(dǎo)致高強(qiáng)度混凝土中約束箍筋配筋率的減少而降低結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可靠度,建議以配筋特征值代替原體積配筋率,同時(shí)鑒于約束配筋對(duì)柱端塑性鉸區(qū)的良好約束作用,建議適當(dāng)增大配筋量。 &#

19、160;   3.限制材料。拒絕豆腐渣工程的第一關(guān)就是把握好材料質(zhì)量,材料延性對(duì)確保構(gòu)件(結(jié)構(gòu))延性極為重要,為此規(guī)對(duì)材料也提出了相應(yīng)的限制,如保證鋼筋強(qiáng)屈比、延伸率及混凝土強(qiáng)度等級(jí)等,同時(shí)對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的鋼筋代換也提出了相應(yīng)的限制。  5.3抗震設(shè)計(jì)的依據(jù)和目標(biāo) 5.3.1基于性能的抗震設(shè)計(jì)依據(jù)抗震設(shè)計(jì)的依據(jù)是抗震設(shè)防烈度。它是按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限，作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防一句的地震烈度，一般情況下，可采用GBI8306-2001中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖的地震基本烈度，或采用GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)（2008版）中設(shè)計(jì)基本地

20、震加速度值對(duì)應(yīng)的烈度值，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合GB50223-2008建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的要求。建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)定：抗震設(shè)防烈度6度及其以上地區(qū)的建筑，必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。確定、某、地區(qū)必須有抗震設(shè)計(jì)。5.3.2抗震設(shè)計(jì)的目標(biāo)按照我國(guó)的國(guó)情和目前的經(jīng)濟(jì)水平，確定住宅建筑抗震設(shè)計(jì)的目標(biāo)為3個(gè)層次：第一層次是小震不壞。當(dāng)遭受發(fā)生機(jī)會(huì)較多的地震（多遇地震）、地震烈度低于本地區(qū)的抗震設(shè)防烈度時(shí)，建筑物不受損壞或不需修理，仍可繼續(xù)使用。第二層次是中震可修，當(dāng)遭受本地區(qū)設(shè)防烈度的地震時(shí)，建筑物有一定損壞，經(jīng)一般修理或不需要修理，仍可繼續(xù)使用。第三層是大震不倒，當(dāng)遭受發(fā)生機(jī)會(huì)極少的地震（罕遇地震）、地震烈度高于本地區(qū)的抗震設(shè)防烈度時(shí)，建筑物不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。 6結(jié)語(yǔ)          鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是我國(guó)大量存在的建筑結(jié)構(gòu)形式之一,歷年震害資料表明:鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的柱端與節(jié)點(diǎn)的破壞較為嚴(yán)重,其抗震設(shè)計(jì)中必須滿足“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”、