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来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文 发布时间：2013-01-19浏览：64次
摘要：本文主要对混凝土结构房屋结构震害，重点围绕结构布置不合理造成的震害及框架结构、框架填充墙和抗震墙的震害进行了分析。并基于这些震害围绕结构体系选择及最大适用高度、抗震等级、防震缝的设置、结构布置和抗震墙的局部加强等几点论述了抗震概念设计。
关键词：混凝土结构房屋,震害分析,抗震概念设计
一、多高层钢筋混凝土建筑的主要震害特征
1、结构布置不合理引起的震害
1)结构平面不对称造成的震害
结构平面不对称有两种情况，一是结构平面形状的不对称，如L形、Z形平面等;二是结构的平面形状对称但结构的刚度分布不对称，这往往是楼梯间或抗震墙布置不对称造成[1]。
2)防震缝宽度不足产生的震害
一些高层建筑由于预留的防震缝宽度不足，出现了房屋相互碰撞而引起损坏的现象。
2、框架结构的震害
框架结构的震害主要是由于强度和延性不足引起，一般规律是：柱的震害重于梁，角柱的震害重于下端。因此，可以归纳为框架柱和节点的破坏，其主要形式如下：
1)框架柱
框架柱结构的震害主要有弯曲破坏、剪切破坏和压弯破坏。弯曲破坏主要表现为上下柱端出现水平裂缝和斜裂缝(也有交叉裂缝)，混凝土局部压碎，柱端形成塑性铰。严重混凝土剥落，箍筋外鼓崩断，柱筋屈曲。剪切破坏表现为柱子在往复水平地震剪力作用下，出现斜裂缝或交叉裂缝，裂缝宽度比较大，箍筋屈服崩断，以修难复，属于脆性破坏。压弯破坏表现为柱子在轴力和变号弯矩作用下，混凝土压碎剥落，主筋压曲成灯笼状。柱子轴压比过大，主筋不足，箍筋过稀等都会导致这种破坏。破坏大多出现在梁底与柱顶交接处。这是一种脆性破坏，较难修复[2]。需要注意的是，箍筋在施工时由于端部接口处弯曲角度不足，使箍筋端部接口仅锚固在柱混凝土保护层中，在地震的反复作用下，混凝土保护层剥落、箍筋迸开失效，使柱混凝土和纵向钢筋得不到约束，从而导致柱子破坏。
从破坏的位置分析则主要有角柱破坏、短柱破坏和柱牛腿破坏。角柱破坏是由于双向受弯、受剪。加上扭转作用，震害比内柱严重。有的上、下柱身错动，钢筋由柱内拔出。短柱破坏是当柱高小于4倍柱截面高度(H/hc≤4)时，形成短柱。短柱刚度大，易产生剪切破坏。柱牛腿破坏则是牛腿外侧混凝土压碎，预埋件拔出，柱边混凝土拉裂，其主要原因是由水平力引起的。
2)梁柱节点
节点破坏的主要原因是节点的受剪承载力不足，约束箍筋太少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起的。节点核心区产生的对角方向的斜裂缝或交叉斜裂缝，混凝土剪碎剥落，接点内箍筋很少或没有放箍筋时，柱纵向钢筋压曲外鼓。梁筋锚固破坏是梁纵向钢筋锚固长度不足，从节点内被拔出，将混凝土拉裂。装配式框架构件连接处容易发生脆性断裂，特别是用坡口焊接钢筋处容易拉断，预制构件接缝处后浇混凝土开裂或散落。
3、框架填充墙的震害
框架中嵌砌砖填充墙，容易发生墙面斜裂缝，并沿柱周边开裂。端墙、窗间墙和门窗洞口边角部位破坏更加严重。烈度较高时墙体容易倒塌。由于框架变形属剪切型，下部层间位移大，填充墙震害呈现“下重上轻”的现象。
填充墙破坏的主要原因是：框架与填充墙之间没有钢筋拉结，墙面开洞过大过多，砂浆强度等级低，施工质量差，灰缝不饱满等因素，都会使填充墙的震害加重。
4、抗震墙的震害
连梁和墙肢底层的破坏是抗震墙的主要震害。开洞抗震墙中，由于洞口应力集中，连梁端部在约束弯矩下容易形成垂直的弯曲裂缝;若连梁跨高比较小，梁腹还容易出现斜裂缝;若连梁抗剪强度不足，可能发生剪切破坏，使墙肢间失去联系，抗震墙承载力降低。剪切破坏是脆性破坏，而弯曲破坏延性较好。在强震作用下，抗震墙的震害主要表现为墙肢之间连梁的剪切破坏。这主要是由于连梁的跨度较小、高度大形成深梁，在反复荷载作用下形成X形剪切裂缝，这种破坏为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋1/3高度处的连梁破坏更为明显。
二、混凝土结构的抗震概念设计
1.结构体系选择及最大适用高度
不同的结构体系，其抗震性能、使用效果与经济指标也不同。《规范》在总结国内外大量震害和工程设计经验的基础上，根据地震烈度、场地类别、抗震性能，使用要求及经济效果等因素，规定了地震区各种结构体系的最大适用高度，要严格依照《规范》设计，除此外选择结构体系时还应注意：
1)结构的自振周期避开场地的特征周期，以免发生类共振而加重震害。
2)选择合理的基础形式，保证基础有足够的埋置深度，有条件时宜设置地下室。在软弱地基土宜选用桩基、片筏基础、箱形基础或桩-箱、桩-筏联合基础。
2.抗震等级
《规范》根据房屋的设防烈度、结构类型和房屋高度，分别采用不同的抗震等级，即一、二、三、四级。不同抗震等级的结构，应符合相应的计算、构造措施要求。具体使用时，应注意以下几点：
1)建筑场地为Ⅰ类时，除6度外可按规定降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低。
2)接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级。
3)部分框支抗震墙结构中，抗震墙加强部位以上的一般部位，应允许按抗震墙结构确定其抗震等级。
4)抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑，应按规定调整抗震设防烈度后，再根据表2确定抗震等级。当8度乙类建筑高度超过规定的范围时，应经专门研究采取比一级抗震等级更有效的抗震措施。
3.防震缝的设置
高层钢筋混凝土房屋宜避免采用不规则建筑结构方案，宜采用合理的结构方案而不设防震缝，同时采用合适的计算方法和有效的措施，以消除不设防震缝带来的影响。
当需要设防震缝时，可以结合沉降缝要求贯通到地基，当无沉降问题时也可以从基础或地下室以上贯通[3]。防震缝的缝宽应不小于《建筑抗震设计规范》规定的最小宽度，并且应在防震缝两侧采取抗撞措施。
4.结构布置
1)为抵抗不同方向的地震作用，框架结构和框架-抗震墙结构中的框架和抗震墙均应双向设置;为防止柱发生扭转，柱中线与抗震墙中线、梁中线与柱中线之间偏心距不宜大于柱宽的1/4。
2)为了使楼盖、屋盖有效地将楼层地震剪力传给抗震墙，框架-抗震墙结构和板柱-抗震墙结构中，抗震墙之间无大洞口的楼盖、屋盖的长宽比，不宜过大。
框架-抗震墙结构采用装配式楼、屋盖时，应采取措施保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。采用配筋现浇面层加强时，厚度不宜小于50mm。
5. 抗震墙的局部加强
由于在水平荷载作用下抗震墙的弯矩和剪力均在底部最大，故需要加强抗震墙的底部。加强部位包括底部塑性铰范围及其上部的一定范围，在此范围内要增加边缘构件箍筋和墙体横向钢筋等必要的抗震加强措施，以避免脆性的剪切破坏，改善整个结构的抗震性能。
抗震墙底部加强部位的范围是：部分框支抗震墙结构的抗震墙，其底部加强部位的高度，可取框支层加框支层以上二层的高度及落地抗震墙总高度的1/8二者的较大值，且不大于15m;其他结构的抗震墙，其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8及底部二层二者的较大值，且不大于15m 。
参考文献：
[1] 孙永义,曹亮,何晓锋等.结构设计中的钢筋混凝土构造[J].浙江水利水电专科学校学报,2008,20(2):63-66.
[2] 贾崇权,田慧平.建筑结构设计中抗震概念设计的优化准则与构造措施[J].城市建设理论研究(电子版),2012,(3).
[3] 赵菲,陈超核,黄利等.抗震概念设计在高设防烈度结构体系中的应用[J].海南大学学报(自然科学版),2011,29(3):242-245.
《混凝土结构房屋的震害分析和抗震概念设计》
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文章名称： 混凝土结构房屋的震害分析和抗震概念设计
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