建筑结构设计中抗震技术研究

李红鹔

摘要：我国的防震减灾工作采取的方针政策是预防为主，防御与救助相结合。近年来，我国发生多次地震灾害，包括汶川8级地震、云南5.8 级地震等，其对建筑结构的损害较大，本文主要综述了建筑结构设计中的抗震技术以及抗震建议，通过加强建筑物的抗震能力，使建筑物能够抵御强级地震，对我国抗震加固的后续工作有重要的意义。

关键词：建筑结构；抗震技术；抵御加固

1、引言

我国属于多地震国家，大部分地区处于地震区，其中包括北京、天津、上海等直辖市和一些省会城市。而建筑物在强烈地震下会遭到严重破坏，表现为主要承重构件发生破裂，在极大的交替变化的地震下会使破裂处的钢筋发生较高的循环塑性形变，而通过高应力变形循环，最终会导致钢筋发生断裂，造成建筑物倒塌。本文即综述了在建筑结构设计中的一些抗震技术。

2、建筑结构设计中的抗震技术

2.1抗震墙

在日常的公共建筑设计过程中，包括办公、商业等建筑，其特点是跨度大，层数不多，而且采用框架结构体系。但是在多遇地震的作用下进行抗震变形验算时，楼层内的弹性层间位移不能满足Өe≤1/550的要求，如果改变结构体系将其做成框架—剪力墙结构形式，这样会使建筑的使用功能和空间利用受到一定的影响，而且也会造成工程造价高，如果满足柱、梁的截面会很大，较难接受。

如果在适当的部分加适量的抗震墙，将其做成少量抗震墙的框架结构，会使梁截面和柱子的截面面积减少，从而减少了工程造价，并且满足了建筑功能和结构设计规范的要求。对于不同的建筑物结构，应按照它的实际结构进行设计，否则会造成安全隐患。

2.2承钢抗震钢筋

由于在地震中，构筑物的破坏首先表现在钢筋的破损断裂，从而导致建筑物倒塌。所以，根据钢筋在强震条件的服役条件的特点，钢筋的高应变低周疲劳性能、塑性和强度都较好的钢筋，对地震具有较大的抵抗能力。在地震负荷下，当钢筋结构进入塑性变形阶段时，钢筋由于具有良好的形变能力和吸收地震能量的能力，可使建筑物列而不倒、倒而不塌，或者能够使其避免不易修复的形变，这样就能避免混凝土构件的破坏，有利于提高建筑物的抗震能力。

目前，我国建筑钢筋多以HRB335为主，但它在某些性能上不能满足地震区建筑选材的需求。承钢在普通的HRB400钢筋基础上，针对国内建筑抗震的需要，利用钒钦资源和钒微合金化技术开发的抗震钢筋适用于地震区、非地震区、寒冷地区和高层、超高层建筑物使用。通过试验，对承钢抗震钢筋的韧脆转变温度、强度与塑性配合、应变时效敏感性、可焊性和高应变低周疲劳等抗震性能进行了系统的研究，结果表明，承钢利用钒徽合金化技术开发的抗震钢筋的性能优于普通的HRB400和HRB335钢筋，它具有较好的韧性、塑性和可焊性，能够更好的满足地震区以及非地震区的建筑物要求。

2.3砖混结构的抗震加固

建筑物中的砖混结构主要以脆性材料为主，而且不具有延性，在地震作用下极易破坏，主要表现为墙体水平裂缝、垂直裂缝、斜向裂缝以及X向裂缝，一般出现在空旷房间外纵墙窗台下，楼递减顶层的外纵墙，顶层圈梁下等地方，还会造成屋盖隔热层板散乱和塌落等。所以，要对不满足抗震要求的砖混结构的建筑物进行加固，提高其结构的安全性、满足其使用功能的要求。

多层砖混结构建筑的抗震加固方法主要包括：1）加强房屋的整体性，当原房屋不符合要求时，应该适当的增设圈梁，内墙圈梁一般用钢拉杆或在进深梁端加锚杆替代，外墙圈梁改用现浇钢筋混凝土。2）提高砖混结构的抗震承载力，包括在面层加固法加强原有墙体；修补和灌浆，对于砌筑砂浆的饱满程度较差的墙体，可用满墙灌浆加固；包角或镶边加固，在墙体交接处采用现浇钢筋混凝土构造柱加固，柱与圈梁、拉杆连成整体，或与现浇钢筋混凝土楼、屋盖可靠连接，外加柱必须有相应的基础；增设抗震墙，这种方法一般在刚性多层砖混墙体的抗剪强度不足时使用。

2.4焊接技术

在建筑行业中，尤其是高层建筑钢结构上，焊接技术已经得到了广泛的应用。对于焊接行业的从业者而言，应该在施工过程中，把好质量关，焊接质量的好坏直接决定着抗震能力、建筑结构的承重，应该充分发挥焊接技术在工程建筑中的作用。

3、建筑结构设计中存在的问题

3.1梁端计算截面与计算弯矩不对应

在结构的分析计算过程中，一般情况下框架梁的计算跨度取为两柱中心线间的巨鹿，所以支座的负弯矩的最大值应该位于柱的中心现处，在结构计算中并没有考虑到柱截面的宽度对构建的计算内力有一定的影响，而计算构建时采用梁端截面，效应和抗力计算采用不同的截面，这样就会导致截面位置的不对应，从而增大了梁端截面的配筋量。

3.2梁端截面底部钢筋的配置不合理

在實际的工程中，绝大部分的分量是按照单筋矩形截面配筋的，而在梁的详图设计中，将梁底部钢筋全部深入支座内部，这样就导致梁端截面底部钢筋配置的不合理。

3.3超配筋问题严重

在实际工程中，超配筋问题大大增加了梁端截面计算的受弯承载力与实际的受弯承载力之间的差距。

4、建筑结构设计中的抗震建议

4.1框架结构设计中的抗震建议

(1)在分析各方面的原因时，由于梁端截面的计算受弯承载力比实际受弯承载力高，所以，在进行强柱弱梁设计时，对于不同抗震等级的柱端设计弯矩来说，都应该按粱端截面的实配钢筋的抗震受弯承载力适当的进行调整放大。

(2)框架结构中可能会出现梁端塑性铰，所以，在结构的设计过程中，应该考虑梁端塑性的内力重分布情况。通常，在竖向荷载的作用下，要用支座调幅来降低支座的负弯矩。在水平荷载的作用下，会出现弯矩不参与调幅，弯矩调幅是在内力组合之前来进行进行的。

(3)通常在盐酸梁端裂缝及梁端截面配筋时，首先要分析塑性内力重分布的计算方法， 其次计值梁端弯矩设，避免增加验算的负担。

(4)要分析截面底部与配筋要求概念的不同， 控制好梁端截面的实际配筋数量，应该可根据框架梁端截面底部配筋的要求，要控制好梁底钢筋伸入支座的数量，当梁底设置较多的，通常可仅考虑第一排钢筋伸入支座，其他各排钢筋可不伸人支座，就是在柱截面外截断，控制梁底钢筋伸入支座的数量，不但有利于强柱弱梁的实现，而且减少过多钢筋在梁。柱节点区的锚固，有利于保证节点区混凝土的质量。

4.2房屋建筑的抗震建议

房屋建筑必须要依靠抗震技术来抵御地震，建筑抗震设计过程中要把握的基本原则包括：把握建筑体型、注意场地的选择利用结构延性、设置多道防线、重视非结构因素。

（1）场地的选择：选择合适的场地，在选择建筑场地时，要依据工程需要，了解地震的活动情况，地震地质和工程地质等有效资料，将其作为综合评价的指标，而且要选择对抗震有利的地段，避开不利地段。

（2）对地基和基础设计的要求：地基为新近填土、液化土软、弱黏性土或严重不均匀土时，要预计地震时地基不均匀沉降的不利影响，同时采取相应措施。

（3）对建筑结构规则的要求：为了防止地震时建筑发生扭转、应力集中、塑性变形集中而形成比较薄弱的部位，设计过程中应选择对抗震有利的建筑平面、立面以及坚向剖面。避免立面以及平面上的急剧变化和不规则的形状。

（4）对结构体系的要求：结构体系应该根据建筑的抗震设防的类别，抗震设防、强度、地基、场地条件、结构材料和施工等因素，经技术、经济和使用条件综合的比较确定，选择技术和经济都比较合理的结构体系。

（5）对结构构件的要求：①结构构件要符合的要求：砌体结构应按规定设置钢筋混凝土圈梁以及构造柱、芯柱或采用配筋砌体等。混凝土结构构件应该合理地选择、尺寸和箍筋，避免混凝土的压溃先于钢筋的屈服，剪切的破坏优于弯曲的破坏。预应力混凝土的抗侧力构件，应该适当的配有非预应力钢筋，钢结构的构件应该合理控制其尺寸，避免整体失稳以及局部构件的失稳。②对结构构件之间连接的要求：构件的节点会受到破坏，要不先于所连接的件装配式构件的连接，应能保证结构的整体性。

参考文献：

[1]张越峰,于青张.承钢抗震钢筋抗震性能试验研究[J].成钢技术.2005(1)

[2] JGJ116-2009.建筑抗震加固技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社.2009.

[3]戴国莹.建筑结构基于性能要求的抗震措施初探[J].建筑结构.2000,(10)