震后建筑抗震設計的研究

【摘 要】本文簡要介紹地震及地震災害的相關概念，對建筑抗震設計計算要求（抗震設防目標、結構整體性要求、砌體結構樓梯間設計要求、防震縫設置問題、結構多道抗震防線要求）進行了討論。

【關鍵詞】地震；地震災害；抗震設計；建筑結構

一、地震簡介

（1）地震類型。按成因分：誘發地震、天然地震；按震源深度分：淺源地震、中源地震、深源地震；按震中距大小分：地方震、近震、遠震；按震級大小：超微震、弱震或微震、有感地震、中強地震、強烈地震、大地震、巨大地震。（2）地震成因。1915年，德國魏格納提出大陸漂移學說。1970年，在大陸漂移學說基礎上提出板塊構造學說。（3）地震震級和烈度。地震震級：度警地震大小的主要因素就是震源所釋放的能量的多少。地震震級就是這樣的指標。地震烈度是指某一地區的地面和各人工建筑物遭受一次地震影響的強弱程度。地震烈度綜合考慮了多種地震宏觀影響后果，給出了簡單的定性的等級劃分。

二、建筑結構倒塌分析

通過對唐山、汶川地震的建筑震害相關資料的對比研究發現，建筑結構在地震作用下的倒塌過程大體可分為兩類。第一類是建筑在豎向及水平地震作用和豎向荷載共同作用下，在地面運動的過程中發生倒塌；第二類是地震過程中部分豎向承重構件破壞，地震后由于破壞構件上部結構不能繼續承受豎向荷載，而發生倒塌。從倒塌的形式看可分為整體倒塌和局部破壞引起的連續倒塌兩類。（1）砌體結構建筑。砌體結構建筑的砌筑材料多為脆性材料，在地震中破壞最為嚴重，主要表現在墻體大量開裂、倒塌，預制板脫落等方面。（2）鋼筋混凝土框架結構建筑。鋼筋混凝土框架結構建筑在地震中的破壞方式集中表現在填充墻和維護結構的大量開裂和坍塌。（3）鋼結構建筑。鋼結構建筑自重輕、強度大，抵御地震能力強，輕微破壞主要發生在圍護結構和鋼結構結合處等部分。

三、建筑抗震設計計算要求

（1）抗震設防的“三標準”設防目標。“三標準”設防目標實際上通俗說法為“小震不壞，中震可修，大震不倒”抗震設防目標的具體化。“三標準”對應的是三個不同的地震烈度，第一水準烈度稱為眾值烈度，比基本烈度約低一度半，50年超越概率為63%；第二水準烈度為基本烈度（一般取當地抗震設防烈度），其50年超越概率為10%；第三水準烈度為預估的罕遇烈度，比基本烈度高出一度，50年的超越概率為2%～3%。（2）混凝土建筑結構抗震基本要求。第一，鋼筋混凝土房屋應根據烈度、結構類型和房屋高度采用不同的抗震等級，抗震等級一般分為一、二、三、四級。第二，現澆混凝土丙類建筑的抗震等級表5.22確定。抗震設防類別為甲、乙、丁類的建筑，應按規范相關規定確定其抗震等級。第三，框架結構和框架—剪力墻結構中，框架和剪力墻應雙向設置，柱中線與剪力墻中線，梁中線與柱中線之間偏心距不宜大于柱寬的1/4。第四，框架—剪力墻中的剪力墻宜貫通房屋全高，洞口宜上下對齊；洞邊距端柱不宜小于300mm。（3）如何計算地震作用。對多高層建筑，在計算地震作用時，可采用底部剪力法，否則采用振型分解法，一般取前2～3個振型計算，當基本周期大于1.5s或房屋高寬比大于5時，振型數可適當增加。對有特殊要求的建筑，必須經國家規定的批準權限批準的甲類建筑以及7度和8度的I、II類場地上高于80m的房屋，或8度的III、IV類場地土和9度時高于60m的房屋，宜采用時程分解法進行補充計算。計算時一般采用三種地震波進行分析，（4）現澆鋼筋混凝土框架結構設

置抗震縫的原則。要根據建筑物的重要性、抗震設防烈度、體型復雜程度、結構的材料種類、結構類型等綜合考慮是否設置防震縫，是屬于抗震概念設計。（5）砌體結構樓梯間設計要求。樓梯間是建筑的出入口，也是地震時人群疏散的惟一通道。調查發現，由于設計和施工質量問題，可能使樓梯間倒塌破壞，造成嚴重傷亡和堵塞疏散通道，阻礙救生。對于樓梯間的抗震設計，2010版《建筑抗震設計規范》7.3.1條要求，“樓、電梯間四角，樓梯斜梯段上下端對應的墻體處；外墻四角和對應轉角；錯層部位橫墻與外縱墻交接處，大房間內外墻交接處，較大洞口兩側”要設置構造柱；第7.3.8條要求，“裝配式樓梯段應與平臺板的梁可靠連接；8、9度時不應采取裝配式樓梯段。突出屋面的樓、電梯間，構造柱應伸到頂部，并與頂部圈梁連接，內外墻交接處應沿墻高每隔500mm設2φ6通長鋼筋和φ4分布短筋平面內點焊組成的拉結網片或φ4點焊網片”，這些都是保證樓梯間抗震安全的重要措施。

建筑抗震設計本質上仍是一種經驗行為，因此，必須強調抗震概念設計和采用抗震措施在抗震設計中的重要性。合理的結構選型、規則對稱的平立面布局、良好的構件連接和整體性、加強的抗震構造措施、嚴格的施工管理是提高建筑抗震能力的有效保障。

參 考 文 獻

[1]丁大鈞，蔣永生主編.土木工程概論[M]

[2]榮柏生.廣東國際大廈63層主塔樓結構設計分析[J].建筑結構學報.1989（10）

[3]中華人民共和國國家標準.建筑抗震設計規范（GB50011-2010）[S]

[4]工程結構常見弊病與防治[M].北京：中國建筑工業出版社