民用建筑结构设计规范 基于抗震理念的民用建筑结构设计探究
时间：2019-03-31 03:26:49 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】近年来自然灾害频繁发生，特别是地震对民用建筑毁灭性的破坏作用日益严重，威胁着人类的自身安全。因此，重视民用建筑结构设计的抗震理念与策略，以提高建筑抗震性能，是将地震造成的破坏作用降到最低的主要措施。本文针对民用建筑中常见结构形式的抗震性能以及地震破坏性特征，对民用建筑结构设计的抗震理念进行阐述。
【关键词】地震；抗震理念；民用建筑；结构设计
【 abstract 】 natural disasters occurred frequently in recent years, especially in the civil building devastating earthquake damage to the serious threat to human its own security. Therefore, value civil building structure design of the seismic concept and strategy, in order to improve the building, the seismic performance, it is caused by the earthquake of damage to a minimum of the main measures. This paper is common in civil building construction form of seismic performance and destructive earthquake features of the civil building structure design of the seismic idea in this paper.
【 key words 】 earthquake; Seismic idea; Civil building construction; Structure design
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
汶川、玉树地震给灾区人民带来的巨大生命财产的损失，近十万人罹难，数千万房屋受损，造成的破坏性仍触目惊心，因此无论是震前或是震后，抗震加固建筑结构都显得极其重要。民用建筑包括居住建筑和公共建筑，作为我国建筑的主要形式，与人们的生活居住密切相关。对其抗震设防，限制和减轻建筑物的地震破环，才能保障人民的生命和财产安全。这里，基于抗震理念的民用建筑结构设计研究，更科学合理的解决建筑的防震抗震问题。
民用建筑中常见结构形式的抗震性能
目前，民用建筑的主要结构形式有:砖木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构。4种建筑结构各具特点以及不同的抗震性能。
1.1砖木结构抗震性能
砖木结构由砖或砌块构建竖向承重结构的墙和柱，木结构作楼板和屋架。主要存在于广大偏僻的农村，建造简单，材料易得，费用低。但这一结构的砌筑砂浆强度较低并且纵横墙连接不牢，稳定性很差，抗震性能不良，6、7度地震时便极易倒塌。
1.2砌体结构抗震性能
砌体结构是由块材和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的砌体为主的结构。现今多层砌体房屋是我国民用建筑最典型的形式，一般为3层-7层，因为多为小开间房屋，具有很多内墙，而且砖的形状规则，因此抗侧力刚度较强。
尽管砖墙抗压性强，但其韧性差，变形能力小，在地震中破坏较为严重，主要表现在楼梯间和开有大洞口的墙体或是跨度大的横梁的开裂、倒塌及预制板的脱落等。多层的砖混结构建筑，尤其是底层框架的结构很不利于抗震,出于建筑使用功能如此建造，因底层柱子很少，易出现破坏。若首层破坏，整个上部结构便掉下来。
1.3钢筋混凝土结构抗震性能
钢筋混凝土结构以钢筋和混凝土为主要建筑材料，分为钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土框架—剪力墙结构、钢筋混凝土剪力墙结构。钢筋承受拉力，混凝土承受压力。具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。
钢筋混凝土结构建筑由钢筋混凝土浇筑成梁和柱，通过刚接或铰接连接组成承重骨架结构，共同抵抗地震过程中出现的水平及竖向荷载。然后，装配上空心砖或混凝土空心砌块等轻质材料作为隔墙分户的建筑。由于空间分隔灵活，墙体重量轻，节省材料，钢筋混凝土结构具有较好地抗震性能。目前，框架剪力墙结构体系，既具备框架结构平面使用空间大的优势,又具有剪力墙结构良好的抗侧力性能，对抗震产生的水平荷载更有利。
但是，框架结构主体与填充墙体之间因缺乏可靠连接，不论采用强连接还是弱连接，都难以保证填充墙自身稳定性，地震时发生填充墙和维护结构的大量开裂甚至坍塌，并且柱端和节点破坏也非常严重。
1.4钢结构抗震性能
钢结构由于钢材塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载，具有延性好、匀质性和各向同性好、可塑性强、等优点，对抗震发挥优良作用。据国内外震后调查结果显示, 在同等场地、烈度条件下，钢结构建筑发生倒塌的几率最小。并且因钢结构自重轻、强度高，结构结实、工作的可靠性较高，抗震性、抗冲击性好，工业化程度较高、可循环使用等特点，其已成为21世纪的绿色建筑之一。
然而造价高，易腐蚀，耐火性差的缺陷，使得钢结构建筑得不到广泛的应用。但相信随着高科技的发展,钢结构建筑必将是人们的首选结构形式。
民用建筑的抗震加固理念和策略
在民用建筑的抗震加固设计之前,需要对结构现状进行抗震可靠性评价，包括：（1）确定结构的性能——结构及其局部的承载力、整体性、延性和刚度等；（2）确定结构完成预定最低功能的要求——包括建筑的使用要求及效果等。而且在选择具体的加固策略时,还要综合考虑加固对结构使用的影响、技术的可行性及难易、以及对经济效果甚至建筑效果的影响等。我们将抗震加固方法分为两大类。
2.1通过减小地震作用的抗震策略
减少地震作用结果是降低了结构完成预定最低功能的要求。因并未加固结构,一般称其为间接加固法。但地震作用的减少,使得结构反应相对减小,也就保证了结构发生地震时的安全。具体方法有以下几方面:(1)增大结构周期，以减小结构刚度，例如隔震垫的使用；(2)利用阻尼器吸能，耗能系统。地震发生时，在结构变形相对较大的部位,布置合适的阻尼器，可吸收地震能量，减少地震作用；(3)附加子结构(包括被动控制、主动控制、混合控制)，如加大钢支撑体系，经济与功能效果俱佳、增加抗震墙(剪力墙、翼墙等)，降低抗震性能薄弱的墙体或梁承受的地震作用，有效提高结构整体性；(4)施加预应力，通过降低结构的应力水平,提高其整体承载力,进而提高弹性恢复力。
2.2通过提高结构抗震能力的抗震策略
提高结构的抗震能力,即直接提高结构的承载力、延性和整体性。采取这一策略时,务必要考虑建筑整体结构,以防止局部薄弱部分因加固引起扭转转移。
2.2.1砖木结构的抗震策略
针对砖木结构抗震性能最差的问题，采取的策略包括：加固墙体、梁、柱的强度，牢固纵横墙的拉结，改用轻质屋面。
2.2.2砌体结构的抗震策略
针对砌体结构抗震能力中韧性差，变形能力小的问题，合理设置构造柱和圈梁，保证结构整体性和侧向承载力是抗震策略的关键。构造柱可提高墙体的抗剪强度,进而约束墙体,以增强房屋的变形能力及抗倒塌能力；而圈梁能增强结构整体刚度,两者的结合大大增大房屋的抗震能力。此外外包钢筋混凝土面层（包括水泥砂浆、掺外加剂的复合砂浆面层法）、压力灌浆（主要灌注砖墙裂缝）、内部增设抗震墙、施加预应力等加固策略也应用广泛，效果可靠。
2.2.3钢筋混凝土结构的抗震策略
大多数钢筋混凝土结构震害较轻，主要破坏的是围护结构及填充墙，特别对圆形填充墙破坏严重。此外，为了加固楼板以及内部空间的分隔需要，对框架、梁、楼板增加填充墙，也就放大了上部结构的刚度，使得无塑性铰出现。针对框架结构这些问题，通过在设防烈度较高地区尽量少采用异型体量、空间错层结构，采取的具体方法包括：外包型钢法，于构件外围包上型钢，以提高混凝土结构承载能力；粘钢加固法，采用专门的粘结剂将钢板与原有构件粘结，构成一个整体，使受力均匀；纤维布加固法，应用外粘高性能复合材料，例如树脂类粘结材料，将碳纤维片材粘贴在构件表面，自重轻，耐潮，更具有加固功能,极具前景；置换混凝土加固法主要对原有混凝土不足或是有缺陷的梁、柱等承重构件进行加固,既不改变原有建筑外观,也不增加承重荷载。
结语
近几年是地震多发期，为保障居民的人身安全，降低地震带来的危害，民用建筑的抗震研究至关重要。通过结构设计师的不断研究，相信抗震策略会逐渐成熟完善，使我们更科学更完善的对地震进行防治。
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