多层钢筋混土建筑设计论文

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1.引言

我国位于世界两大地震系的交汇区域，有史记载以来，我国先后发生了上千次中震和数百次强震，特别是经历了汶川地震和玉树地震之后，建筑结构的防震抗震工作越来越受到人们关注。

2.建筑结构产生震害的原因

2.1扭转破坏

如果建筑物的平面布置不当，造成结构的刚度中心和质量中心发生较大偏差，由于过大的扭转反应或集中变形，极易导致结构在地震中产生严重破坏。例如，据资料记载，在唐山大地震中，位于天津的一座平面布置为L形的建筑，由于不对称而产生了强烈的扭转反应，导致距离转动中心较远的东南角和东北角处产生了严重的破坏：东南角柱产生了较大的纵向列缝，混凝土内部钢筋外露，东北角处的梁柱节点混凝土酥裂。

2.2薄弱层破坏

如果结构的不同部位结构刚度相差悬殊，上下结构刚度突变较大，则当地震来临时，会使结构的变形集中发生在刚度薄弱的部位。比如，1995年的阪神地震中，发现大量的20层左右的高层楼房都在第五层处倒塌，后来分析其原因得知，在日本旧的抗震规范中，允许结构在第五层以上部位结构的刚度较弱。

2.3防震缝处碰撞

防震缝是为减轻或防止相邻结构单元由地震作用引起的碰撞而预先设置的间隙。如果防震缝的宽度设置不够，防震缝两侧的结构单元在地震时就会由于相互碰撞儿发生破坏。例如，1976年唐山大地震中，北京民航大楼防震缝处的女儿墙遭到破坏，北京饭店西楼伸缩缝处的贴假砖柱脱落，内填充墙侧移达50mm。

3.震害的破坏形式

3.1整体破坏形式

混凝土结构的整体破坏形式按破坏性质可以分为延性破坏和脆性破坏，按破坏机制可以分为梁铰机制（即强柱弱梁性破坏）和柱铰机制（即强梁弱柱性破坏）。梁铰机制即塑性铰出现在梁端，此时结构能承受较大的变形，吸收较多的地震能量；柱铰机制即塑性铰出现在柱端，此时结构的变形往往集中出现在某一薄弱层，整个结构的变形较小。

3.2局部破坏形式

构件塑性铰处的破坏：构件在受压或受弯时会出现这种情况，在塑性铰处，混凝土发生严重的脱落，并且钢筋会向外凸出，混凝土柱的破坏一般发生在柱的上端或下端，其中上端更为常见。其表现形式为混凝土压碎纵向钢筋受压屈曲；混凝土构件的剪切破坏：当构件的抗剪强度较低时，会发生此类破坏，剪切破坏多为脆性的；节点破坏：当节点的配筋不适当时（节点处箍筋过少或节点区钢筋过密），会出现十字交叉裂缝式的剪切破坏，节点破坏的后果往往会较严重；短柱破坏：当混凝土柱较短时，剪跨比过小，刚度较大，柱中的地震力也较大，也容易导致柱的脆性剪切破坏。另外，混凝土结构的局部破坏还有填充墙破坏、搭接处破坏等。

4.提高结构抗震性的措施

4.1合理选择结构形式

①框架结构

不同结构形式的抗震性能也行应不同，通过工程经验和科学分析得出，框架结构一般具有较好的抗震性能。框架结构的特点是结构自身重量轻，适合于要求房屋内部空间较大、布置灵活的场合。结构整体重量的减轻有助于提高结构抵抗地震的能力，框架结构如果设计合理，具有较好的延性，抗震性能良好。但是由于框架结构的侧向刚度较小，在地震力的作用下，水平变形较大，容易造成非结构构件的破坏。当结构较高时，过大的水平位移引起的P-效应也较大，从而导致结构的损伤也更为严重，所以，框架结构的高度不宜过高。

②抗震墙结构

抗震墙结构的特点是侧向刚度大，强度高，空间整体性能好，然而由于墙体多，重量大，相应的地震作用也大，并且内部空间的布置和使用也不够灵活。抗震墙体结构比较适合于住宅，旅馆等建筑结构。这类建筑墙体多，分割较均匀，使承重结构和围护结构达到较高程度的统一。

③框架-抗震墙结构

在抗震结构中，为满足底层设商店等大空间的需要，设计时，常把底部基层设计成框架-抗震墙结构之类的底部大空间抗震结构，但对其高度加以限制。框架-抗震墙结构在一定程度上，克服了纯框架和纯抗震墙的结构缺点，发挥了各自的长处，刚度较大，自重较轻，平面布置较灵活，并且结构的变形均匀，抗震性能良好，特别适用于办公楼或旅馆等建筑结构。

④楼盖的结构形式

楼盖在其平面内的刚度应足够大，以使水平地震力能够通过楼盖平面进行分配和传递。在楼盖形式的选择上，应优先选择现浇式楼盖，其次是装配整体式楼盖，最后才是装配式楼盖。

5.结构布置对抗震的影响

5.1墙体布置

非承重墙的材料、选型和布置，应根据烈度、房屋高度、建筑形体、结构层间变形、墙体自身抗侧力性能的利用等因素，综合分析后确定。非承重墙体应优先选择轻质墙体材料。

非承重墙体的布置，应避免使结构形成刚度和强度上分布的突变。墙体与主体结构之间应有可靠的拉结，应能适用主体结构在不同方向上的层间位移。8、9度时应具有满足层间变位的变形能力，与悬挑构件相连式，尚应具有满足节点转动引起的竖向变形能力。外墙板的连接件应具有足够的延性和适当的转动能力，并且满足在设防烈度下的主体结构的层间变形要求。砌体墙应采取相应的措施以减小其对主体结构的不利影响，并应设置拉结筋、水平连系梁、圈梁、混凝土构造柱等与主体结构可靠的拉结。

5.2平面布置

结构的平面布置是指在结构平面图上布置柱和墙的位置以及楼盖的传力方式。结构布置应简单、规则、对称，在框架结构和抗震墙结构中，框架和抗震墙均应双向设置，柱中心线和抗震墙中心线、梁中心线与柱中心线之间的偏心距不大于柱宽的四分之一。

从抗震角度分析，平面布置最主要的是使结构平面的质量中心和刚度中心相重合或尽可能的靠近，以减小结构的扭转反应。地震引起的惯性力作用在结构构件的质量中心，而楼层平面的抗力则作用在其刚度中心，当二者的作用线不重合时，就会产生扭矩，其值等于两者作用线之间的距离乘以楼层惯性力的值。所以，结构平面的布置，应尽可能的再x和y的两个正交方向上对称，并且平面布置应使得平面作为一个截面有尽可能大的抗扭刚度，以抵抗实际情况中难以完全避免的扭矩。

5.3防震缝的布置

在地震设防地区的建筑必须充分考虑地震对建筑造成的影响。当平面形状较复杂时，可以利用防震缝将结构划分成规则、简单的单元（对于高层结构不宜设置防震缝）。当设置防震缝时，其最小宽度应符合小列要求：①框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时，可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度、9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。②框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用上述对框架规定宽度值的70%，抗震墙结构房屋的防震缝可采用对上述框架规定数值的50%，且均不应小于70mm。③防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。④8、9度框架结构房屋防震缝两侧结构的高度、刚度或者层高相差较大时，可以在抗震缝两侧房屋的尽端沿全高设置垂直于防震缝的抗撞墙，每侧抗撞墙的数量不少于两道，最好对称布置，墙肢长度可不大于一个柱距。框架和抗撞墙的内应力应按考虑和不考虑抗撞墙两种情况分别进行分析，并按不利情况取值。抗撞墙在防震缝一端的边柱，箍筋应沿房屋全高加密。

6.结语

随着我国建筑规模的不断扩大和施工技术的发展，多层钢筋混凝土结构房屋已经成为当前房屋建筑的主要结构形式，并将在今后一段时期内得到较好的发展，同时，我国又是地震多发国家，提高结构的抗震性，我们可以通过对建筑结构合理布局，采取一定的构造措施以及施工技术措施等多种方法，来进一步提高混凝土结构体结构的抗震性能，达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标，确保房屋建筑具备合理的抗御地震的能力。