中国建筑结构抗震设计浅谈

2017-03-08魏宇环

绿色环保建材 2017年4期

关键词：概念设计延性抗震

魏宇环

河北大学

中国建筑结构抗震设计浅谈

魏宇环

河北大学

在一个地震序列中有主震，前震和余震。不同程度的地震会给人们带来不同程度的伤害，给社会带来不同程度的损失。为了减少伤害和损失，在建筑结构中应用抗震设计十分重要。本文根据我国的抗震现状，分析了抗震概念设计在建筑结构设计中的应用，总结了建筑物传统抗震的途径。

建筑结构；抗震概念设计；抗震构造措施

1 引言

世界上每年都发生上百万次地震，但是有些地震我们是感觉不到的，只能通过十分灵敏的仪器测到，而有些地震，造成的伤害特别大。如:1976年唐山大地震，2008年汶川大地震。我国的地震带分布十分广泛，很多地区曾经都发生过毁坏性的地震，其中台湾地区地震活动十分活跃。在大地震来临时人类是那么渺小，但是人类可以利用智慧减少地震带来的损害，在建筑结构中进行抗震设计。作为土木工程专业的我们，应该努力学习，为中国的抗震贡献自己的力量。由此，我国建筑结构中抗震设计十分重要，努力做到“小震不坏，中震可修，大震不倒”。

2 建筑抗震概念设计

所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，是进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。抗震概念设计主要有：

(1)场地选择：应避开抗震危险地段，选择有利于抗震的场地；

(2)建筑的平立面布置：宜规则对称，质量和刚度变化均匀，避免楼层错层；

(3)结构选型与结构布置：选择延性系数高，匀质性好，能发挥材料全部强度的材料，平面布置力求对称，竖向布置力求均匀；

(4)多道抗震防线；

(5)刚度，承载力和延性匹配。

若要从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节，就要在设计开始时把握好房屋的体型，刚度分布，延性和能量的输出输入等，再辅以必要的计算和构造措施，就可能使设计的房屋建筑有较高的抗震性能，更好的抵御地震作用，减少地震带来的破坏。

3 隔震与耗能减震房屋设计

目前大部分建筑结构的抗震都是通过增强结构本身的抗震性能来抵御地震作用的，我们需要更合理更有效的抗震途径，那就是在建筑结构上安装必要的控制装置，这种控制装置和建筑结构共同承受地震作用，共同储存和消耗地震能量，减少地震作用给建筑结构带来的变形和毁坏。这种结构抗震途径叫做结构减震控制。这种抗震措施对人类十分有利，是抗震对策的重大突破和发展。

3.1 隔震结构

隔震系统一般由隔震器、阻尼器、地震微震动和风反应控制装置等构成，隔震器支撑建筑物的重量，具有弹性，能提供一定的水平刚度。阻尼器可以吸收和消耗地震能量，防止结构产生较大位移。隔震结构是通过设置隔震装置系统形成隔震层，隔震层能够集中变形，将地震能量隔离耗散，使地震能量不能够向上部结构传送。一般情况下，隔震层适宜设置在结构的第一层以下的部位。一般隔震层顶部都应设置平面刚度足够大的梁板体系，这是为了保证隔震层能够整体协调工作。建筑物中设置了隔震结构，再多遇地震作用下，建筑物基本不会损坏，在罕遇地震中，建筑物不倒塌。

与传统抗震结构相比，隔震结构具有以下优点：提高了地震时结构的安全性；减少了地震能量向上部结构的传输，使得上部结构的设计更加灵活；防止建筑物内部可移动物体的移动，减少了次生灾害；防止非结构构件的损坏；经过合理设计，可降低工程造价。隔震结构体系更适用在人口流量大，汇集重要人物的建筑物。如:医院，政府，银行，警察局，指挥中心及放置重要文件，机器的房屋。

隔震建筑方案的采用应根据建筑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求，进行技术、经济可行性综合分析确定。

3.2 耗能减震结构

结构耗能减震技术是在结构物某些部位设置耗能装置，通过耗能装置产生摩擦，以及弯曲，弹塑性滞回变形耗能来耗散或吸收地震输入结构中的能量，以减小主体结构地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控震的目的。

装有耗能装置的结构称为耗能减震结构。耗能器具有较宽的适用范围，不同类型的结构、不同高度的结构均适用，同时，耗能器不改变结构的基本形式，因此，耗能部件外的结构设计可按普通结构类型的要求执行。耗能部件在结构中的分布和数量及耗能器附加给结构的有效阻尼比和有效刚度计算需要在设计中解决。耗能减震是同样也是结构抗震的一种新对策。