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有關建築結構抗震研究

導讀:破壞性地震會給國家經濟建設和人民生命財產安全造成直接和間接的危害和損失,尤其是強烈的地震會給人類帶來巨大的災害。因此,如何提高建築物的抗震能力就成為一個很關註的問題。施工質量的影響是深遠的,在整個施工過程中,任何一個環節出現問題,都可能影響建築結構本身的抗震能力。

關鍵字:地震,建築結構,抗震能力

破壞性地震會給國家經濟建設和人民生命財產安全造成直接和間接的危害和損失,尤其是強烈的地震會給人類帶來巨大的災害。目前,每年全世界由地震災害造成的平均死亡人數達8000-10000 人,平均經濟損失每次達十億美元。盡管如此,地震造成的慘重人員傷亡和巨大的財產損失,主要卻是由建築物的破壞所引起。因此,如何提高建築物的抗震能力就成為一個很關註的問題。

1.影響建築結構抗震能力的主要因素

1.1建造結構所用的材料及施工質量

這個因素是顯而易見的,但是也容易被人們忽視。對于材料而言,我們要明確這樣一個道理:地震對結構作用的大小幾乎與結構的質量成正比。一般說在相同條件下,質量大,地震作用就大,震害程度就大;質量小,地震作用就小,震害就小。所以,在建築的樓板、牆體、架構、隔斷、圍護牆以及屋面構件中,廣泛採用多孔磚、矽酸鹽砌塊、陶粒混凝土、加氣混凝土板、空心塑膠板材、瓦楞鐵等輕質材料,將能顯著改善建築的抗震性能。

施工質量的影響是深遠的,在整個施工過程中,任何一個環節出現問題,都可能影響建築結構本身的抗震能力。施工中造成的材料性能和截面幾何特征在一定範圍內變動,砂漿強度、混凝土澆築質量以及延性構造措施在施工中的變動等施工質量問題,對實際結構抗震性能具有重要影響。建築結構抗震研究

1.2建築物本身的設計

建築物如果平面布置復雜,致使質心與剛心不重合,在地震作用下產生扭轉效應,則會加劇地震的破壞作用。海城地震和唐山地震中有不少這樣的震害實例。台灣921 地震中,一棟鋼筋混凝土結構由于結構平面不規則,在水準地震作用下,結構產生嚴重扭轉效應而破壞倒塌,同時撞壞相鄰建築上部的陽台。抗震設計中,要求結構平面布置盡可能地使結構的剛心和質心相一致,以減小地震作用下結構產生的扭轉效應,對于結構平面布置不規則的房屋應註意偏離結構剛心遠端抗震牆或架構柱承載力的驗算。建築立面應避免頭重腳輕,結構重心盡可能的降低,出屋面部分如屋頂的女兒牆、水箱間等,由于根部與下部結構連線薄弱,剛度突變,受鞭梢效應影響嚴重,在地震時容易率先破壞傾倒;另外,其地震作用通過周邊的屋面結構傳至下部結構,如屋面結構剛度不夠時,在突出屋面結構的下部一定範圍內破壞相對集中。

1.3建築場地

地震造成建築物的破壞, 情況是各種各樣的。其一,由于地震時的地面強烈運動,使建築物在振動過程中,因喪失整體性或強度不足,或變形過大而破壞;其二,由于水壩倒塌、海嘯、火災、爆炸等次生災害所造成;其三,由于斷層錯動、山崖崩塌、河岸滑坡、地層陷落等地面嚴重變形直接造成。前兩種可以通過工程措施加以防治,而後一種情況,單靠工程措施很難達到預防目的,或者代價昂貴。

2.建築結構抗震能力評估方法

建築結構抗震能力評估方法是高層建築結構分析的核心內容。隻有對建築結構抗震能力正確的評估,才能有預見性的研究出合理而科學的建築結構。

2.1彈塑性計量法

目前,彈塑性分析已經成為結構抗震設計的一個重要組成部分。國內外大量地震震害教訓表明,建于強震區的早期結構,具有較高的地震易損傷性。如何評定這些已建結構的抗震性能,並據此進行合理的抗震加固,對最大限度的降低地震震害損失以及保護人民生命財產安全,都具有重要意義。彈塑性分析法主要用于對現有結構或設計方案進行抗側力能力的計算,從而估計其抗震能力,自從基于性能的抗震設計理論提出之後,該方法的套用範圍逐漸擴大到新增建築結構的彈塑性抗震分析。這種方法與傳統的抗震靜力方法區別主要在于它考慮了結構的彈塑性性能並將設計反應譜引入了計算過程和計算結果的解釋。基本原理是:在結構上施加豎向荷載並保持不變,同時施加某種分布的水準荷載,該水準荷載單調增加,構件逐步屈服,從而得到結構在橫向靜力作用下的彈塑性性能。正因為彈塑性計量法的這種特點,已經在建築結構抗震能力評估領域發揮越來越重要的作用。而其中彈塑性靜力分析作為結構彈塑性變形分析方法之一,以其實用性較強的優點正受到越來越多的關註,已經被列入我國《建築抗震設計規範》。有關建築結構抗震研究

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