抗震性能评估范文

抗震性能评估范文（精选12篇）

抗震性能评估 第1篇

现代砌体结构已与传统的砌体有许多区别。按照砌体中的配筋率大小可将其分为无筋砌体结构、约束砌体和配筋砌体三类,它们的界限定义为:仅有少量的拉结钢筋,含筋量在0.07%以下时为无筋砌体,许多次的地震灾害表明无筋砌体结构不能承受大地震的考验;约束砌体适用于地震设防地区的砌体结构,如在墙段边缘设置边缘构件(钢筋混凝土构造柱),同时墙段上下设置有圈梁,此类砌体结构的特点是在砌体周边均有钢筋混凝土约束构件,砌体配筋量在0.07%~0.17%左右;配筋砌体适用于10层以上的中高层建筑,如配筋混凝土空心砌块,其实就是一种砌筑成型的剪力墙结构,其配筋率也接近于现浇钢筋混凝土剪力墙结构,即在0.2%左右。下面着重讨论约束砌体的抗震性能。

约束砌体即约束墙体,即以约束构件(钢筋混凝土柱和梁)包围砌体形成包围单元(约束块),并以此组合成整体房屋,构成钢筋混凝土—砌体组合墙共同承重的新体系,共同承受荷载。1976年唐山大地震后,总结地震中8栋裂而不倒的砌体房屋的经验,提出了在承重墙体中设置边缘约束构件的规定。经过30年来的实践考验证明,设有构造柱的砌体房屋,在经受9度地震后未发现有倒塌的实例,表明此法设计的砌体结构的抗震性能是良好的,可以经受大震的考验。约束砌体结构主要包括约束砖砌体结构、约束石砌体结构以及约束砌块砌体结构。

1 约束砖砌体结构

约束砖砌体结构是在砌体中引入了钢筋混凝土构造柱、圈梁和水平腰带等约束构件。唐山地震后,人们发现这些约束构件可以有效抵御抗震,保障人们的生命财产安全。从此,人们便开始对约束砖砌体抗震性能进行研究。

带构造柱约束砖墙片的试验研究。这方面的研究比较多,最具有代表性的有“R.C构造柱加层砖房抗震性能的研究”,“组合墙体抗侧承载力和刚度的弹塑性分析及近似计算公式”,“高层组合墙抗侧承载力弹塑性分析及简化公式”等。研究的目的主要是解决约束砖砌体的开裂荷载和极限荷载的计算问题;研究的趋势是公式中考虑的因素越来越多,分析更加接近实际,并有与混凝土有关公式形式趋于一致的倾向;研究的集中点主要是:1)构造柱的数目、间距、砌体的高宽比和剪跨比对抗剪强度的影响,并在抗剪公式中引入了弯曲存在对正应力分布的影响。2)构造柱中钢筋对抗剪所起的作用,研究结果表明,纵筋主要起销栓作用,箍筋主要起抗剪作用。

钢筋混凝土—砖组合墙8层房屋的有关动力分析和试验研究结果也表明:1)当模型的1层~5层均形成明显的交叉斜裂缝时,结构仍未达到完全破坏,更没有达到倒塌的程度。2)当输入加速度峰值为0.4g时,1层~5层先后开裂;输入加速度峰值为0.55g时,结构接近极限状态,底层位移超出极限位移。模型的位移曲线呈现剪切为主的剪弯型,曲线上部为剪切型,下部带有弯曲的影响。

2 约束石砌体结构

约束石砌墙体即指以约束构件(钢筋混凝土柱和梁)包围石砌体而形成的包围单元(约束块),以此组合成整体的承重构件共同承受荷载,构成一种新的组合承重体系,主要部件为约束柱、梁和普通石砌体。

试验表明,在约束状态下墙体受剪的初裂强度和极限强度均有较大提高,耗能机理明显改善,延性显著增加,约束石砌墙体中出现的斜裂缝并非单一主裂缝,而是在主裂缝的附近乃至整个墙面分布着量大而又分散的细微裂缝,充分发挥砌体的抗剪能力和耗能作用,明显提高极限承载力和变形能力,长方形约束块的延性系数可达3~4。约束柱、梁对墙体抗震性能贡献显著,但受力机理复杂。约束柱是纵、横墙间最好的连接构件,又受到梁的拉结,避免地震时墙体外闪。横墙两端的约束柱,是抵抗因地震引起房屋整体倾覆弯曲最有效的构件。

试验表明,约束石砌墙体在地震作用下初始裂缝形式与多层砖房的破坏形式基本相同。动力特性测试表明,约束石砌体的振型曲线接近一条斜直线,以剪切变形为主,由第一振型控制,自振周期较长,分别为横向(平均)0.48 s,纵向(平均)0.42 s,阻尼比约为0.05,故地震作用沿结构高度按倒三角形分布考虑,地震影响系数可取α1=αmax,这是安全的。

3 约束砌块砌体结构

混凝土砌块是由胶凝材料、骨料按一定比例经机械成型、养护而成,是替代粘土砖的主要墙体材料。混凝土砌块具有不占用耕地、节约能源等显著优点,是当前应用较广的砌体材料之一。混凝土砌块墙抗压强度虽高,但其抗侧能力受割于灰缝抗剪,由于砌块砌体中灰缝面积严重削弱,导致抗侧能力不足,使地震区小砌块建筑的高度受到较大限制。研究表明,在低应力比情况下,破坏由剪切破坏控制。如果抗剪强度超过主拉应力,破坏则由主应力的双向破坏准则控制。因此,小型混凝土空心砌块砌体的破坏分为三个简单模式:砌体内的灰缝滑移;砌块和灰缝开裂;砌体沿中面散裂。每一种破坏模式有其相应的破坏准则,即修正Mohr-Coulomb摩擦准则、最大拉应变(Saint Venant)准则和最大压应力(Navier)准则。

普通砌块单片墙的试验表明,无筋砌块外墙片在反复水平荷载作用下的破坏具有明显的脆性性质,这对抗震非常不利。为了提高抗震能力,砌块房屋采用了约束砌块砌体结构。在混凝土空心砌块砌体中设置芯柱,能够有效地提高砌体的抗震性能;砌体的开裂荷载和极限荷载随填心率的增大而提高。在设置芯柱的小砌块砌体中加设钢筋混凝土水平条带后,砌体的应力分布发生了改变,砌体初裂及破坏均发生在水平条带以下,砌体主要依靠砌块之间的摩擦耗能,其耗能及变形能力有一定改善。试验表明,除出现较窄墙肢情况外,砌块约束开孔砌体墙抗剪极限承载力约为整体墙的82%~92%,且具有比整体墙更好的延性,其抗震能力是令人满意的。

从上述的试验研究结果可以看出,在抗震方面,约束砌体结构较传统砌体结构已经有了很大提高。在砌体结构中设置钢筋混凝土构造柱或芯柱,可以部分地提高墙体的抗剪强度,尤其是可以大大增强房屋的变形能力。在墙体开裂后,构造柱和圈梁所形成的约束体系可以有效地限制墙体的散落,是墙体以滑移、摩擦等方式大量消耗地震能量,保证房屋不致倒塌,从而达到“裂而不到”的目标,有效地抵御地震。

4 结语

通过试验以及地震记录可以发现,约束砌体结构具有良好的抗震性能。约束砌体是通过加强砌体抗拉、弯、剪能力和结构整体性,刚性“抗震”的作法,已被我国现行抗震规范主要采用,并已有深入研究和更趋完善和改进。只要在设计过程中,做好概念设计,同时保证施工质量,砌体结构的抗震性能还是足以得到保证的,并足以经受地震考验的。

摘要：首先简单介绍现代砌体结构及其分类,指出评估砌体结构抗震性能的必要性,其次通过前人的试验详述约束砌体抗震性能,评估其良好的抗震性能,最后指出约束砌体结构具有良好的抗震性能,可以经受地震考验。

论民用建筑的抗震性能 第2篇

摘要：地震中由于建筑损毁而带来的严重人员伤亡，引起了大家对于自己所处的各种建筑抗震性的关注。作为地震中最威胁我们生命安全的建筑而言，什么结构的房屋比较抗震成了市民关注的焦点，本文着重论述民用建筑结构与建筑物抗震性能之间的关系。

关键词：民用建筑 结构 地震 抗震

汶川大地震中由于建筑损毁而带来的严重人员伤亡，引起了大家对于自己所处的各种建筑抗震性的关注。作为地震中最威胁我们生命安全的建筑而言，什么结构的房屋比较抗震。很多市民认为高层比砖混好，其实不是这个道理。虽然砖的强度比混凝土弱一些，但是抗震性能高低主要取决于建材质量的好坏及承重结构的连接形式、施工质量和地基的状态。而砖混结构的建筑，则通过增加圈梁、柱子的数量，增强房屋的整体性。因此在设计规范中，不同建筑结构的楼盘抗震标准是一样的，建筑结构工程师都会保证抗震性能，没有“塔楼比砖混结构的多层效果好”等说法。

地震发生时，人们通常用地震烈度来描述地面遭受地震影响和破坏的程度，简称烈度。烈度的大小是根据人的感觉，室内设施的反应，建筑物的破坏程度以及地面的破坏现象等综合评定的，它的单位是“度”。即地震烈度是地震发生后地面建筑物或其他物体遭受破坏的程度。震级与烈度虽然都可以反映地震的强弱，但含义并不一样。同一个地震，震级只有一个，但烈度却因地而异，不同的地方烈度值不一样。对于建筑物的设计而言，国家有关部门根据全国各地历史统计规律及地震研究成果的相关数据规定不同的房屋抗震设防烈度，具体来说就是建筑物能够防止相应地震烈度的破坏程度的能力，也就是建筑物的抗震能力。各个城市及地区的抗震设防烈度都不相同，而一般建筑物的使用年限是50年，也就是相应的抗震设防烈度维持功效的年限是50年。

目前民用建筑最常见的建筑结构形式主要包括：钢结构、框架结构、砖混结构和砖木结构。这4种结构的建筑在抗震方面有着一定的区别：

（一）钢结构建筑 抗震级别★★★★

钢结构建筑被誉为21世纪的绿色建筑之一，其独特的可循环使用的建筑结构，符合发展节能省地建筑和经济持续健康发展的要求。钢结构建筑一是重量轻、强度高。用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的二分之一左右，实用面积比钢筋混凝土住宅提高4%左右。二是抗震性能好。由于钢材的匀质性、强韧性，可有较大变形，能很好的承受动力荷载，具有很好的抗震能力。从国内外震后调查结果看，钢

结构建筑倒塌数量最少。从理论上讲钢结构的建筑比框架跟砖混的结构结实的多，使用年限也长。不过，由于钢结构建筑的造价比较高和其它原因，目前应用不是非常普遍。随着高科技的发展，人们的观念与生活方式也将不断更新与变化，对建筑总体质量的要求也将不断提高，钢结构建筑将使人们的首选结构形式。

（二）框架结构建筑 抗震级别★★★

即由钢筋混凝土浇灌成承重梁柱，组成骨架，再用空心砖或预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、陶粒等轻质板材作隔墙分户装配而成的建筑。墙主要是起围护和隔离的作用，由于墙体不承重，可以用各种轻质材料制成。框架结构建筑的优点是抗震性能好，结构牢固，使用寿命长，房屋的结构可以随客户的意愿而改变，大开间建筑均采用此结构。梁、板、柱等承重构件，可以预制，也可以浇注，现浇的房子抗震度比较高，防水性比较好，目前大多数框架结构都采用现浇。框架结构中，还有一种框煎结构建筑，又名框架剪力墙结构，它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。这种结构的建筑在抗震性能上也有不错的表现。

（三）砖混结构建筑 抗震级别★★

砖混结构是由砖墙支撑和现浇、预制钢筋混凝土板盖成的建筑。由于建材质量和施工质量的不同，抗震性能悬殊。砖的抗压性强，但韧性差，一遇到6、7度地震破坏就会局部开裂和散落，8度时裂缝会更大，稳定性差的会倒塌。但施工质量确实好，砖的形状规则，砂浆的强度高，灰缝均匀，这类房屋只有在10度时才会被严重破坏或倒塌。通常这种结构房屋易发生问题的部位和构件有：跨度大的横梁、楼梯间墙体和开有较大洞口的墙体等。地震发生时，住户应避开这些部位和构件进入结构稳定并具有小空间的部位，如厕所、小厨房等较安全。

砖混结构抗震性能好于砖砌体结构，占混结构在唐山地震经历了考验，受灾小很多，这种结构经济实惠，会便宜一些，冬暖夏凉，砖混结构建筑一般以多层为主，其抗震性能比起上述两者相对弱一些。底层框架的结构抗震最不利，主要是出于建筑使用功能才这么做的，底层柱子比较少，容易出现薄弱、破坏。一般首层破坏，上部结构就整体掉下去。

（四）砖木结构 抗震级别★

此类建筑在我国的农村较为普遍，用砖墙、砖柱、木屋架作为主要承重结构的建筑，这种结构建造简单，材料容易准备，费用较低，稳定性较差，6、7度地震时极易倒塌，所以这类房屋的住户在地震时特别要注意墙倒砸人。

面对可能发生的破坏力巨大的地震，我们可以注意这样几点：

（一）房子的体型。体型规则、均匀、对称的房子抗震能力强。上大下小头重脚轻的房屋体型叫竖向不规则，平面局部凸出的L型、“丁”字形体型叫平面不规则，一头沉一头轻的叫扭转不规则，不规则建筑抗震能力都较差。

（二）地震除了和房子的建筑结构形式有关，与户型也有着很大的关系。跃层、复式和错层户型的房子虽然在居住的舒适和美观度上有着平层无法比拟的优势，但是从抗震的能力上来讲，平层的房子抗震性最好。

（三）新房优于老房。较早的房子依据的抗震设防标准相对较低。由于认识水平和财力的增长，后建的房子抗震能力相对较强。一般说抗震标准会根据实际情况每10年进行一次调整，随着社会经济各个方面的发展，它也是越来越严格，标准也在不断地提高。从这一点来说，年代越是久远的房子抗震性能就要差一些。

（四）建筑材料的质量。混凝土标号够不够，钢筋是否合格，有没有偷工减料等都很重要。

（五）房子的施工质量。住宅抗震性能的高低主要取决于建材质量的好坏，照图施工、技术到位，房屋质量就好，否则设计再好，施工质量差也会出问题。

（六）“证件”齐全保平安。开发商是否能提供商品住宅楼的《住宅质量保证书》、《住宅使用说明书》等相关文件。在这些文件中，对于包括防震抗震性在内的房屋安全性能都

会有较具体的说明。另外查验开发建设单位的相关验收手续，也是购房者对房屋的防震抗震性能进行考察的最简单也最有效的方法。

（七）居家装修也要防震。在房屋的设计中，有许多结构都是按照房屋的抗震需要建造的。屋内有些地方是坚决不能改动的，否则一旦破坏房屋的整体防震设计，在遇到地震时就极为危险。尤其是目前有不少临街居民楼1层、2层改为商铺。一般情况下，如果一楼的一户居民将承重墙拆除，将会导致该楼的抗震性能减弱和负荷力出现异常，如果此时发生强地震，楼体很可能会发生整体坍塌。另外，承重墙也不能随意凿洞，屋内墙上的门窗尺寸也不能随意拆改，扩大原有门窗尺寸或者另建门窗，这也有损于房屋的抗震性。

综上所述，房屋的抗震能力是设计、施工、监理、质检、业主共同作用的结果，希望我们在以后的工作和生活中共同努力，造就美好的生活空间。

作者：孙军

框架结构抗震性能分析 第3篇

摘要：本文以预制钢筋混凝土为例，简要阐述了框架结构抗震性能研究的重要性，简单介绍了我国制钢筋混凝土框架结构整体抗震性能研究以及国内外预制钢筋混凝土结构设计规范及设计方法的最新进展。

关键词：框架结构；抗震性能；分析

一般认为，预制钢筋混凝土结构的整体抗震性能劣于现浇钢筋混凝土结构，因此需要在预制装配式混凝土结构中采用特殊构造措施，如施加预应力，结构关键部位采用后浇混凝土、添加耗能元件等措施增强预制钢筋混凝土结构的抗震性能。预制钢筋混凝土框架结构整体抗震性能的研究对该结构在实际工程中的推广应用具有重要意义，本文对预制预应力拼接钢筋混凝土结构、后浇整体式钢筋混凝土结构、装配式钢筋混凝土结构的整体抗震性能进行了综述。

1预制钢筋混凝土框架结构整体抗震性能研究

1.1预应力拼接钢筋混凝土结构整体性能研究

伊利诺斯（Illinois）大学进行了预应力拼接预制钢筋混凝土框架结构的振动台试验研究。试验结果表明：小震作用下，预应力拼接结构处于弹性状态，表现与现浇结构类似；大震作用下，预应力筋屈服前结构一直保持弹性，预应力筋屈服后，梁端混凝土压碎，结构的承载力迅速下降。

加利福尼亚（California）大学进行了预制钢筋混凝土框架结构拟动力试验研究。试验模型的节点采用了预应力拼接节点和后浇整体节点。试验结果表明：荷载作用下，结构的残余变形很小，预应力夹持作用减小了结构的残余变形；后浇整体式节点的耗能能力大于预应力拼接节点，但后浇整体式节点的强度损失、残余变形和损坏程度也大于预应力拼接节点。

Marura进行了3层预应力框架结构的振动台试验，研究有黏结预应力拼接结构和无黏结预应力拼接结构在模拟地震荷载作用下的极限承载能力。研究表明：有黏結预应力拼接结构具有很好的延性和自恢复中心能力。有黏结预应力拼接结构的抗震性能优于无黏结预应力拼接结构，无黏结预应力拼接结构的位移主要在梁柱交接面处。数值模拟结果显示，Pushover方法能够很好模拟振动台试验的结果。

Ichioka采用钢板剪力墙降低后张拉预应力框架结构在地震作用下的位移。研究表明：设置钢板剪力墙的后张拉预制预应力预制钢筋混凝土结构在地震作用下具有良好的耗能性能和较小的残余变形。同时，Ichioka提出钢板剪力墙结构黏滞阻尼比和残余位移的简化计算方法，给出了钢板剪力墙的设计方法。

柳炳康等对预制预应力装配整体式混凝土框架的抗震性能进行了拟静力和拟动力试验研究。研究表明：预应力提高了装配整体式框架结构的整体抗侧刚度；节点核心区有着较强的刚性，荷载作用下框架梁端率先出现塑性铰，层间位移角达到1 /42时，框架梁柱未产生较严重破坏。

1.2后浇整体式钢筋混凝土结构整体性能研究

蔡建国进行了3个不同键槽长度的预制钢筋混凝土框架中节点（世构体系）和一榀两跨三层框架结构的低周反复荷载试验研究。研究表明：不同键槽长度的框架中节点的滞回曲线均较丰满，节点耗能能力较强；框架结构的梁铰耗能机制提高了结构整体的耗能能力。

罗青儿进行了一幅装配整体式混凝土框架与另一幅现浇钢筋混凝土框架在低周反复荷载作用下的对比试验。结果表明：预制柱采用钢管混凝土榫式接头，梁柱间采用齿槽接头，梁、柱纵筋采用滚轧直螺纹连接的装配整体式混凝土框架具有与现浇钢筋混凝土框架相似的抗震性能。

杨新磊等进行了一榀 1 /2比例的两层两跨现浇柱叠合梁框架低周反复荷载试验。研究表明：参照现行混凝土结构设计规范设计的现浇柱叠合梁框架实现了强柱弱梁、强节点弱构件的设计目标；框架的破坏机制为混合机制；框架整体及层间的滞回曲线均较为饱满，表明现浇柱叠合梁框架具有良好的耗能能力。

Martinelli在梁柱节点处设置摩擦耗能装置增加结构的耗能能力和延性性能。研究表明：在水平荷载作用下，节点区的剪力有一定的增加，顶点位移和柱角弯矩显著减小，结构的耗能性能得到较大的提高。

1.3装配式钢筋混凝土结构整体性能研究

伊利诺斯（Illinois）大学进行了螺栓连接节点预制钢筋混凝土框架结构的振动台试验研究。试验结果表明：小震作用下，此类结构处于弹性状态，表现出与现浇结构相似的受力性能；大震作用下，节点连接螺栓屈服破坏，结构的承载力迅速下降，预制梁柱损伤较小。

范力等对2个采用橡胶垫螺栓连接梁柱节点的单层两跨预制钢筋混凝土框架结构进行拟动力试验研究。研究表明：此类预制钢筋混凝土框架结构具有较好的抗震性能，当层间位移角达到1 /25时，结构仍具有一定的承载能力，采用橡胶垫螺栓连接的梁柱节点抗震性能良好，结构体系破坏模式为柱底弯曲破坏。

范力等对预制钢筋混凝土框架结构进行了拟动力试验及非线性动力时程分析。结果表明：数值仿真与试验结果吻合较好；在加载幅值逐级增大情况下，损伤累积仅对各工况开始阶段有较大影响，对结构反应峰值影响在5%以内。

赵斌等采用端部带转动弹簧的梁单元模型，对柔性节点预制钢筋混凝土框架结构的动力特性及其在地震作用下的动力反应规律进行了研究。研究表明：结构自振频率随节点相对刚度比的增加不断增大；结构峰值位移反应随着节点相对刚度比的增加呈总体下降趋势，但下降趋势和程度受输入地震波能量分布特征的影响，并可能局部增大。

2预制钢筋混凝土结构设计方法

2.1基于等效单质点的性能设计方法

Priestley提出了预制钢筋混凝土结构基于等效单质点的性能设计方法，设计步骤为：

1）假定等效单质点体系的屈服层间位移△y。由于△y的变化对最终结果影响不大，因此原则上可以任意选择屈服层间位移。实际计算时建议取屈服层间位移角θy =0.003，△y=θyL，L为等效单质点体系的高度。

2）确定等效单质点的极限层间位移角θu°θu的确定依据有：结构的重要性、结构损伤极限、极限层间位移角、截面尺寸、塑性铰的损伤状态等。

3）计算等效单质点的极限层间位移△u，△u=θuL。

4）根据不同结构体系的延性系数确定结构的等效阻尼比。延性系数的计算式为μ△=△u/△y。Priestley给出了不同结构的等效阻尼比和延性系数的关系曲线。

5）根据弹性位移反应谱，计算等效单质点体系极限位移下的周期T。由T=2л可得到结构的割线刚度Keff = 4л2M/T2，结构在极限位移下的基底剪力需求为F u =Keff△u。

6）根据结构的基底剪力需求确定预制混凝土结构预制梁、预制柱的截面尺寸。由预制梁和预制柱的截面尺寸可以计算出新结构的弹性刚度、屈服位移和等效阻尼比。

7）重复4-6步，直到计算结果收敛。

2.3其他设计方法

Morgen提出设置摩擦阻尼器的无黏结后张拉预应力钢筋混凝土框架结构的设计方法。该设计方法中，后张拉预应力提供结构所需抗侧能力，摩擦阻尼器提供结构所需的阻尼，摩擦阻尼器和后张拉预应力共同提供梁端的抗弯能力。该设计方法的设计目标为在给定梁柱截面和确定摩擦阻尼器位置的框架中，计算出摩擦阻尼器的滑移力和耗能需求，以及提供抗侧力所需的后张预应力筋的数量。低周反复试验表明：通过该设计方法设计的设置摩擦阻尼器的后张拉预应力钢筋混凝土框架结构，满足美国ACI-318（（混凝土结构设计规范》的强度要求和耗能要求，并且在低周反复荷载作用下该结构仍具有良好的自恢复中心能力。

3结语

通过综述国内外预制钢筋混凝土结构设计规范及设计方法的研究进展，有实验可以得知，预应力拼接装配式结构、装配整体式结构的强度和刚度能够接近或达到等效现浇结构的水平，但其耗能能力低于现浇结构，因此可以采用设置耗能阻尼器的方法增加结构的耗能能力。

参考文献：

[1]刘翔宇，楚留声.方钢管混凝土柱-钢梁组合框架结构抗震性能研究[J].河南科学，2014，02：72-74

[2]肖建庄，丁陶，王长青，范氏莺.现浇与预制再生混凝土框架结构抗震性能对比分析[J].东南大学学报（自然科学版），2014，04：194-198.

[3]赵慧玲，叶志明.钢-混凝土组合结构抗震}r}能研究进展[J].力学与实践，2014，07：1-8.

浅议砌体结构抗震性能评估指标 第4篇

目前, 国内对于结构抗震性能的评估指标还没有形成统一的认识, 我国的《建筑抗震鉴定标准》 (GB50023-95) 中的规定中是针对于结构的构造鉴定和承载力验算, 这些都属于定性的评估, 并且在对结构进行评估时具有一定的经验性和主观性。不同学者对抗震性能评估指标进行研究的过程中提出了不同的指标, 有提出用使用顶点位移角、位移延性比的, 也有提出用构件层间塑性变形和损失指标等参数来评估结构破坏水平的, 还有提出用结构的层间位移角作为结构抗震性能评估的等等。综合上述研究成果, 本文将用结构的位移作为评估指标, 即采用结构的层间位移角来综合评估结构的抗震性能。

通过以往大量墙片试验说明, 砌体墙片的工作阶段可以分为以下3个:

1) 弹性阶段:这个阶段墙体有很小的变形, 位移和荷载的变化大致成线性关系, 卸荷时, 残余变形很小, 非线性性能几乎没有, 墙片处于弹性阶段;

2) 开裂阶段:在加载过程中, 当水平荷载达到极限荷载的60%~80%的时候, 墙体刚度有明显下降, 墙片会开始出现细小的裂缝, 此时的裂缝常发生在墙片的中下部位。而此时的位移荷载关系也同时表现出比较明显的非线性关系, 卸荷时, 墙片有很明显的塑性残余变形;

3) 破坏阶段:在水平荷载加载到极限荷载的90%左右时, 墙片在开裂阶段的大量分散的细小裂缝会逐渐形成一条或多条主裂缝。同时, 在往复荷载的作用下会形成X形的裂缝。

本文收集了关于砌体墙片的部分试验, 其中包括开洞和未开洞墙体的试验, 表1和表2分别是对以往试验过程中砌体墙片各工作阶段位移角的统计。

影响墙片开裂的因素有很多, 包括砌筑所用砂浆的强度、墙顶部所施加的正应力的大小以及砌筑的质量等等。因此所得到的实验数据有一定的差异, 下面将通过统计的方法来确定两类墙片在各个阶段的位移角。图1、2分别是墙片在开裂点、极限点的位移角统计分析结果。

从表1以及图1 (a) 的统计结果可以看出开洞墙片开裂的位移角变化范围在1/1389-1/4762之间, 计算所得的开洞墙片的开裂点处的位移角平均值为1/2197, 同样可以计算出未开洞墙片的平均值为1/2313。同样从实验数据的统计分析结果可以计算出两类墙片在极限点处的位移角平均值分别为l/195和l/227。从上面的统计分析以及计算结果可以看出开洞墙片的各阶段的位移角的值要大于未开洞墙片的位移角的值。但是从两者的平均值的差别来看, 相差并不大。

参考文献

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大跨径斜拉拱桥抗震性能分析 第5篇

大跨径斜拉拱桥抗震性能分析

本文以一种新颖钢管混凝土拱桥一斜拉钢管混凝土拱组合桥为研究时象,通过有限元软件建立空间结构有限元模型,并运用反应谱法对该桥的.空间地震响应进行分析,计算结果表明斜拉拱桥具有良好的抗震性能.

作 者：朱建方 彭河星 作者单位：济南市市政工程设计研究院有限责任公司,山东,济南,250101刊 名：城市建设与商业网点英文刊名：CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN年，卷(期)：“”(25)分类号：关键词：斜拉拱桥 反应谱法 有限元

钢结构梁柱节点抗震性能研究 第6篇

随着国家建设发展速度的快速发展，钢结构体系在建筑工程中的应用越来越广泛。钢结构建筑平面布置灵活、抗震性能好、计算理论相对成熟。钢结构建筑是由钢梁、钢柱构件通过节点连接构成，连接节点是保证梁与柱协同工作、形成结构整体的关键部件，它的性能直接影响结构体系的刚度、稳定性和承载能力。在震害中，钢结构建筑部分破坏表现为：梁柱节点部位发生了断裂、脆性断裂，梁柱节点焊缝连接发生破坏等。因此钢结构梁柱连接节点抗震性能存在着不足。

常见梁-柱节点抗震设计及构造措施

通过提高梁柱联接节点处焊缝材料强度、韧性、施工质量和焊接工艺、改进焊接工艺孔的形状和尺寸，设计耗能元件的连接节点，加强或削弱梁柱连接节点，改善梁柱节点抗震性能。其中削弱梁柱节点较为常用。

目前高层钢框架梁柱节点连接的主要采用刚性连接。常见有三种刚性连接：①全部焊连接；②全部栓连接；③栓焊连接。其中螺栓与焊接连接最为常用。典型的栓焊刚性梁柱连接形式见图1-图4。国内外试验研究结果表明，全栓连接施工方便却方面费用太高；而栓焊连接表现出良好的抗震性能造价又低的优点。因此大多数梁柱连接采用栓焊混合连接。

圖1图2

图3图4

梁-柱刚性连接抗震受力特点

栓焊混合连接方式（梁翼缘与柱子翼缘全熔透焊接、梁腹板与柱翼缘螺栓连接），栓焊混合连接施工方便，经济性好，刚度和强度稳定。工字形或H型钢梁与柱子连接时，若采用焊接，受施焊条件，焊缝缺陷以及焊接的残余应力等因素的影响，则其连接的抗弯承载力会降低。在实际震害中，有很多在节点区域出现了脆性破坏或者钢梁出现了塑形变形，表现为梁下翼缘与柱子之间的全熔透焊缝出现裂纹，全融透焊缝与母材之间形成贯通裂缝，梁焊接在一起的柱翼缘被撕裂，裂缝贯穿柱子翼缘，裂纹贯穿整个板域。改进型节点具体措施及受力特征如下：

（1）狗骨型节点

在梁上翼缘焊缝的附近，沿梁的轴向对其上下翼缘板分别进行了对称的圆弧状切割，梁上被削弱的翼缘区在这种节点上起到“ 保险丝”作用，迫使大震作用下的塑性铰离开性能相对差的翼缘焊缝而出现在塑性较好的梁上，在往复载荷载实验作用下，狗骨型节点的应力应变滞回曲线呈稳定而丰满的纺锤形，表现出良好的延性。狗骨型节点会使强度削弱4%-7%。如《多高层民用建筑钢结构节点构造详图》（01SG519）标准图集中推荐采用扩翼狗骨型（工地焊缝）、扩翼狗骨型（工厂焊缝）和盖板加强狗骨型的三种箱柱-H钢梁节点，标准节点实现了塑性铰外移的目的，抗震性能较好。

（2）梁腹板开槽型节点

此节点保护了梁翼缘焊缝，梁柱塑性铰的位置位于距剪切连接板端部约一半梁高的位置，减小了节点焊缝处的应力集中，改善了节点焊缝的受力状况，节点破坏表现为梁翼缘板的局部屈曲破坏。

（3）梁腹板打孔型节点

梁腹板开孔构造可以使得开孔截面局部转动变形增大，破坏一般会使梁腹板发生局部屈曲，降低了脆性破坏的可能性。

（4）边板节点

节点处的边板全部采用工厂焊接，避免了梁端工地焊缝。

存在问题及不足

1.截面削弱降低了梁的承载力与刚度，影响整体钢结构的承载力。

2.不经济、材料浪费，钢结构构件加工精度要求较高。

3.部分节点没有达到预期的延性，需花费大量的维修费用。

4.钢框架栓焊混合刚性连接的受力性能、破坏机理的研究不足。

5.梁端加强型节点加强了梁端，同时必须加大柱子截面尺寸，造成造价的增加。

6.标准图集《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图（含2004年局部修改版》（01SG519）中推荐了几种抗震性能节点型式，但节点抗震性能需要试验及理论检验其抗震可靠性。

结语

在多层和高层钢结构抗震设计中，梁柱刚性连接节点设计是一个非常重要的组成部分，因其设计得是否恰当将直接影响到结构承载力的安全性和可靠性。震害后钢结构节点更换维修更需深入的分析和总结，提出改进钢结构节点的抗震性能建议和措施。

抗震性能评估 第7篇

我国是一个多地震的国家, 地震活动的分布范围十分广泛, 地震基本烈度6度及以上地区的面积占全部国土面积的79%。我国在20世纪70年代以前所建工程, 一般未考虑抗震设防, 因此, 这些房屋和工程设施, 一般不能抵抗较大地震的袭击。尤其是抗震能力差的大部分老旧房屋、农村建筑、土石结构房屋、南方地区的空斗墙房屋等。而历次地震造成的人民生命财产的损失, 则主要是由于抗震能力差的房屋和工程设施的破坏造成的。

砌体结构, 通常是指由粘土砖、混凝土砌块等砌成的结构, 由于砌体是一种脆性材料, 其抗拉、抗剪强度均较低, 因而砌体房屋的抗震性能相对较差, 在国内外历次强烈地震中, 砌体结构的破坏率相当高[1,2]。由于砌体结构主要使用地方材料, 具有良好的经济指标和保温隔热性能、施工简便等优点, 因此在我国有极广泛的应用。但砌体结构材料强度较低、变异较大、结构的整体性和抗震性能较差, 在地基产生不均匀沉降或有温度变形作用时, 极易产生各种裂缝, 在长期的使用过程中会产生程度不同的损伤或破坏。建造年代不一、砌体结构房屋抗震设防标准不同、建造质量参差不齐, 使城镇抗震防灾形势变得十分严峻。

由此可见, 城镇砌体结构房屋已成为抗震评估与加固的主要对象[3,4]。我们应当对城镇中的砌体结构房屋进行抗震性能的评估, 并根据城市的总体规划原则对其提出相应的改造措施。

1 砌体结构房屋破坏形式

城镇砌体结构主要为传统的砖、石砌体结构, 这类结构房屋的破坏形式主要表现为:

1.1 墙体的开裂

当砌体房屋承重墙体承受垂直地震作用时, 由于承重墙承受较大弯剪作用, 窗间墙的窗口上下截面处和楼板与墙体连接处, 通常会产生通长的水平裂缝。同时, 当房屋承重墙体承受与之平行的地震作用时, 墙体常因主拉应力强度不足而发生剪切破坏, 从而使墙体产生斜裂缝。另外, 由于地震力的反复作用, 通常可使两个方向的斜裂缝组成交叉裂缝。墙体裂缝的产生通常会引起墙体的倾斜与倒塌。

1.2 墙角的破坏

房屋的墙角 (转角) 由于位于房屋的尽端或处于边缘处, 纵横两个方向约束较小, 刚度差, 而房屋的墙角常常承受两个方向的地震力, 极易产生应力集中, 尤其当房屋产生扭转时, 扭转作用在墙角部位更为明显。因此, 房屋的墙角在地震时是一个极易遭受严重破坏的部位。

1.3 楼梯间的破坏

楼梯是地震时人员疏通的主要通道, 因此加强楼梯间的抗震、防震尤为重要。楼梯间破坏主要是墙体的破坏, 楼梯本身却很少破坏, 墙体的破坏一般比其它部位墙体破坏要严重得多。这是因为, 楼梯间一般开间小, 水平刚度较大, 地震时候, 吸收较大的地震能量, 因而分担较大的地震剪力, 而且楼梯间的本身结构多为开敞式, 墙体没有与楼盖连接形成空间结构, 空间刚度差, 自身也容易在地震时破坏。

1.4 楼盖和屋盖的坠落

地震时, 楼盖与屋盖的本身破坏较少, 一般破坏表现是楼盖与屋盖在板缝处拉开楼板使楼板坠落, 这种破坏极易造成重大的人员伤亡和财产损失。主要原因大多因楼板与墙体或梁没有足够的锚固或板与板之间的连接不尽合理造成的。

1.5 其他破坏

其他部位常见的震害有:纵横墙连接处的破坏;附属物的破坏, 如女儿墙、阳台、雨蓬、烟囱、电梯间等;山墙及山尖的破坏等等。

2 砌体结构房屋抗震评估

一般来说, 砌体结构房屋如果有以下问题, 地震时容易损坏:

(1) 一些内外墙未咬砌且无圈梁与外墙拉结的多层砖房屋。

地震时, 外墙会大面积倒塌。海城和唐山地震中, 均出现前后外纵墙甩出而内墙完好的震例。相反, 在苏联阿什哈巴地震中, 凡墙角配有钢筋的砖房, 其墙角均无破坏;我国邢台、通海地震中, 凡墙角设有拉结材料的房屋, 均破坏轻微。

(2) 整体性不足。

大梁、屋架与墙体的连接不良, 如未设置梁垫或虽有梁垫而无锚固。地震时墙体局部承载能力不足而损坏, 或梁垫发生错动。预制钢筋混凝土楼板与大梁、墙体的连接不良, 在地震中会被拉开移位或楼板滑落。楼板圈梁明显加强了房屋的整体性。在墙体的斜向或交叉裂缝中, 还没有发现裂缝穿过圈梁的例子。

(3) 体型复杂。

砖房平立面不规则, 地震中往往因扭转效应、局部应力集中或各部位变形不一等, 造成损坏或加重震害。

另外, 砌体结构房屋还有一些易损部位, 包括平砌或弧形砖砌过梁, 出屋面楼梯间、电梯间, 附属烟囱、出屋面小烟囱和女儿墙, 悬挑的阳台、雨篷、挑檐, 坡屋顶的山尖墙, 悬吊重物的顶棚等等。

因此, 对砌体结构房屋进行抗震性能评估时, 应着重检查砖墙强度和质量, 抗震横墙的间距, 屋盖与墙体的联结, 以及女儿墙、出屋顶烟囱等易倒部位。砌体结构房屋的总高度、层数和最大高宽比宜符合相关规定。

3 城镇砌体结构普遍存在的问题

通过典型城镇砌体房屋分析[6,7]和大量的调查研究, 可以发现, 我国现有砌体结构房屋确实存在着大量的问题, 其中有些问题普遍存在于新老建筑之中, 是结构抗震的隐患。

(1) 大多数房屋未按照国家颁布的有关设计规范进行设计。

(2) 房屋超高、超层, 这在多层砌体结构房屋设计中时有发生。房屋越高, 层数越多, 房屋在地震中严重破坏和倒塌的比例越大, 采取防倒塌的抗震措施也越困难。

(3) 房屋任意加层。一些住户在原有二层楼房的基础上加盖至三层、四层等。未经设计复核的加层房屋在静力荷载作用下, 特别是在地震荷载作用下存在重大安全隐患。

(4) 缺构造柱、圈梁或构造柱、圈梁配筋不够, 形同虚设。这在老房屋中比较普遍, 尤其是抗震设防等级出现过较大变化的城市或地区。构造柱和圈梁对增加砌体结构房屋墙体间的连结, 约束墙体裂缝, 抵抗不均匀沉降, 提高房屋结构的整体性、延性和抗倒塌能力有十分重要的作用。因此, 老房屋构造柱和圈梁的问题是特别值得重视的问题。

(5) 房屋顶层为大空间, 砖墙数量突然减少, 而结构上又未采取有效措施, 造成刚度突变, 发生地震时极易破坏。

(6) 墙体高厚比过大。很多老砌体结构房采用180mm和120mm厚的墙体作为内承重墙和隔墙, 这不仅会造成预制楼板的支撑长度不够, 而且地震时很容易造成失稳破坏。

(7) 构件悬挑长度过大, 不满足抗倾覆要求。

(8) 砌筑砂浆强度低。调查表明, 多数老旧房屋的砌筑砂浆强度在M0.4～M1.5之间, 远低于砖的强度。当砂浆强度低于砖强度时, 墙体的承载力主要取决于砂浆强度, 因此砂浆的强度和砌筑质量如何, 就成了影响墙体抗剪能力的主要因素。

(9) 1974年以前的多层砌体结构房屋, 在7度区承载力基本满足要求, 但很多抗震构造措施不满足要求;有些虽经过加固, 但效果不佳。

4 对策分析

对城镇砌体结构尤其是老旧砌体房屋加固时, 应该从以下几个方面入手:

4.1 对墙体的加固。

主要是对承重墙体的加固。由于多数老旧砌体房屋未按照有关规范进行设计, 因此, 部分墙段的抗震承载力不能达到要求, 宜在梁端部的承重墙体加设壁柱, 改善承重墙体的受力情况。另外, 视具体情况的不同还可以选择拆砖补缝、钢筋拉结等。

4.2对门窗洞口进行抗震加固。

未设过梁的门窗, 在门窗洞口上设置钢筋混凝土过梁或配筋砖过梁。对利用圈梁兼作过梁的, 应按规范要求进行核算, 采取补强措施。

4.3 对梁端等应力集中处的加固。

房屋内外墙交接处、梁端等部位易产生应力集中, 在地震作用下容易首先破坏, 因此, 在梁端可以按照《砌体结构设计规范》 (GB500032001) 的要求在支承砖墙处加设混凝土或钢筋混凝土垫块。内外墙交接处可加设壁柱。

4.4 对房屋突出部分的加固。

如对烟囱、女儿墙等或拆除改建, 或采取适当措施设置竖向拉条进行加固。

此外, 在对不同年代建造的砌体房屋进行加固、改造的同时, 应注意到城镇现存的老旧砌体房屋, 特别是居民集中居住区的环境、布局尚存在许多问题, 房屋的密度过大, 疏散通道狭窄, 不满足防火和发震时的疏散、救灾要求。因此, 在考虑房屋的加固、改造, 提高房屋本身抗震能力的同时, 也必须考虑防火救灾的其它问题, 拆除加固价值低的房屋, 拓宽通道, 降低密度, 全面提高居住区的抗灾、防灾、救灾功能。

5 结语

砌体结构房屋, 在当前乃至今后相当长一段时期将仍是我国城镇民用建筑的主要结构类型之一。限于目前我国经济发展水平及人口环境等现实情况, 还不可能将现有不满足抗震设防要求的砌体结构房屋全部拆除重建。因此, 只能在抗震鉴定评估的基础之上, 综合考虑经济和安全的因素, 采取不同的对策和加固措施;同时, 切实加强现有抗震设计规范的贯彻和执行力度, 使新建房屋满足抗震设防的要求。只有这样, 才能全面提高我国城镇砌体结构房屋的抗震防灾能力, 使其在地震时的破坏降到最低限度。

摘要：针对目前我国城镇现有砌体结构房屋建造年代不一、抗震设防标准不同和建造质量参差不齐的实际状况, 在对砌体结构的破坏形式进行介绍之后, 提出了砌体结构抗震性能评估的方法和要点。然后总结了该类房屋普遍存在的问题, 并在此基础之上, 对加固策略做了初步的探讨, 提出了看法和建议。

关键词：砌体结构,抗震性能,抗震加固,对策分析

参考文献

[1]郭继武.建筑抗震设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[2]贾英杰, 袁泉, 姚谦峰, 等.砌体结构震害分析与防治对策研究[J].工程抗震, 2001, (1) :16-21.

[3]张有才, 段敬民.建筑物的检测、鉴定、加固与改造[M].北京:冶金工业出版社, 2001.

[4]丰定国, 王社良.抗震结构设计[M].武汉:武汉工业大学出版社, 2002.

[5]陈华冠, 刘锐.砌体结构房屋抗震加固方法探讨[J].华南地震, 2003, 22 (3) :87-91.

[6]崔莹, 王毅红, 等.城市老旧房屋抗震性能的调查研究[J].工程抗震与加固改造, 2004, (6) :41-44.

[7]卢先军, 王毅红, 等.砌体结构房屋抗震性能评价与加固对策[J].长安大学学报 (建筑与环境工程版) , 2004, 21 (1) :4-7.

[8]韩占增.多层砖房抗震与设计质量[J].工程抗震, 1998, (3) 23-25.

抗震性能评估 第8篇

酒泉市位于甘肃西部,总面积约20万平方公里,总人口110万,全市“一区两市四县”位于河西走廊西端的祁连山和马鬃山之间,在地震区划上属于我国最大的一个地震带——青藏高原地震带,此地震带地震活动强烈,大地震频繁发生。经调查统计,酒泉市肃州区农村民居结构形式抽样调查结果如表1所示。

从调查结果看,本地区农村建筑的结构形式主要有土木结构、砖木结构、砖混结构三种形式。土木结构房屋大多始建于20世纪80年代以前,地基处理简单,木檩条屋架,土枉墙作承重和维护,土木结构房屋大部分属于高度不小于3m的单层房屋,此种结构形式的房屋约占32%。砖木结构房屋以木料为屋梁,普通烧结砖为承重墙,几乎没有设置构造柱和圈梁的平房,此种结构形式的房屋约占63%。砖混结构为近年来农村兴起的结构形式,这种结构采用预制板或现浇板作为楼盖,砖砌体为承重构件。通过调查,此种结构的农村民居的层数基本上是1-2层,其结构材料主要是土柸、木材、砖、砂浆和预应力空心板,由农村工匠设计和施工,基本没有经过正规设计,施工队没有任何资质,几乎没有采取抗震设计和构造措施,此种结构形式的房屋约占4%,。

二、农村民居的震害分析

1. 土木结构房屋的抗震分析

酒泉地区农村土木结构民居主要由土柸和土夯墙承重,在土枉墙上设置檩条,将近于天然取材的木材橡木置于檩条上。王兰民和林学文等人对发生在我国陕西、甘肃、宁夏、青海、内蒙等地不同震级和烈度的震害进行了分析研究,从上世纪1920年12月16日宁夏海原8.5级到2003年10月25日甘肃民乐-山丹6.1级、5.8级的多次地震中,土木结构房屋在地震烈度Ⅵ度时,就出现少量毁坏,在Ⅶ度时有半数毁坏;墙体承重房屋和黄土崖窑在Ⅶ度时出现少量毁坏和坍塌,在Ⅷ度时有较多毁坏。土木结构房屋的破坏主要是由于土枉墙在地震时局部或整体倒塌而成,造成倒塌的原因除了墙体承载力不足之外,主要是土墙与木架刚度差别大,又缺乏联系,地震时变形不协调,造成严重破坏。

2. 砖木结构房屋抗震分析

砖木结构房屋大多都是以木料为屋梁,普通烧结砖为承重墙的平房,绝大部分没有设置构造柱和圈梁,这种结构造价低廉,施工方便,一度成为20世纪80-90年代酒泉地区大部分采用的结构形式,这种结构由于木檩条与砖墙之间几乎没有可靠连接,屋架和墙体的整体性较差,横墙与纵墙之间紧靠砖块咬蹉,当发生地震时,横墙与纵墙之间形成竖向裂缝,在水平荷载作用下屋架脱开散架,墙体外闪,最后倒塌。砖木结构的房屋的抗震性能相比较砖木结构要好,其震害只要表现为,在地震烈度为四烈度时出现细小的裂缝,六烈度时部分老旧房屋屋面瓦片掉落,部分质量极差的新建房屋出现竖向裂缝,突出屋面的辅助建筑出现倾斜或破坏,使用时间较长的老旧房屋出现较大裂缝,甚至发生局部破坏的倒塌。七烈度时部分老旧房屋墙体破坏或出现倒塌,新建房屋大部分墙体出现裂缝,木屋盖木梁出墙体破坏尤为严重。八烈度时震害较轻的房屋在墙体的各个部位都会出现不同程度的裂缝,突出屋面的辅助物出现闪落破坏,部分老旧或施工质量差的房屋倒塌。

3. 砖混结构房屋抗震分析

近年来,酒泉地区大力发展制种产业,农民的经济条件和生活水平有了很大的提高,村镇建设和民居改造正在快速进行,酒泉地区村镇和民居房屋出现了大批砖混结构的房屋,房屋一般为2-4层,此类房屋自重大、刚度大、整体性差,其材料抗拉、抗剪、抗弯强度低,受施工质量影响大。在本地区农村砖混结构建筑中,农民为节省成本一般使用价格比较低廉的材料,其块材强度较低,施工人员一般都没有正规资质,且缺乏监管,不按规定设置构造柱和圈梁是地震时造成房屋破坏的一些主要原因。现以酒泉市肃州区西峰乡一典型二层砖混结构房屋进行抗震分析。该砖混结构房屋,建于2002年,今现场测定采用普通粘土砖抗压强度接近MU5,砂浆强度接近MU4.2,平面布置图如下图所示。

现对该房屋进行多遇地震下的抗震鉴定评估,结合PKPM鉴定加固软件采用(建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009的二级鉴定方法。一级鉴定中不符可要求的项目体现在普通转强度MU5低于规范MU7.5;纵横墙交接处未按要求设置拉结筋;未按规范要求合理的设置构造柱和圈梁等几个方面。二级鉴定采用综合抗震能力指数,通过PKPM v2.1软件砌体鉴定加固模块对该房屋进行分析,其鉴定结果如下图:

根据《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009第5.3.1条规定,楼层综合抗震能力指数,楼层平均抗震能力指数、最弱墙段抗震能力指数大于1时,可满足抗震鉴定要求,从鉴定结果显示,一层纵向综合抗震能力指数0.54,平均抗震能力指数0.85,横向综合抗震能力指数0.74,平均抗震能力指数1.14,二层纵向综合抗震能力指数0.76,平均抗震能力指数1.19,横向综合抗震能力指数1.12,平均抗震能力指数1.75。且二层部分墙体抗震能力指数小于1,一层绝大部分墙体抗震能力指数小于1,由此可知,此类房屋在多遇地震下大部分墙体失去承载能力,房屋会产生严重的破坏。与土木结构和砖木结构的房屋相比较,砖混结构房屋的抗震性能有了很大的提高,但在本地区多遇地震下该类房屋由于纵横墙没有有效的连接,整体性差等原因将产生严重的破坏,会造成极大地生命财产安全损失。

三、结论及对策

酒泉市各乡镇民居一般都以自建为主,无正规设计图纸,无正规有资质的施工单位,整个建设工程从设计、施工、验收都处于无人监管状态,农民因缺乏建筑抗震设防的基本知识和自有资金短缺的影响,通常采用较为便宜的建筑材料。因此,农村民居一旦遭遇地震等自然灾害,即使震级不大,也会造成较大的破坏,甚至造成房屋倒塌,可以预见近几十年内,酒泉民居将以砖混结构逐步取代砖木结构,如果政府相关部门在以下几个方面能进行施工指导和规范化管理,抗震性能会有很大的提高,一是加强宣传教育,让农民真正了解抗震设防的基本知识,提高抗震意识;二是免费提供具有设计资质的施工图纸,从源头上解决设防不合格的问题;三是实施竣工验收监管制度,从制度上解决无监管的现状。

摘要：由于农村民居在建造过程中缺乏监管,居民缺少相关的专业知识、抗震减灾意识不强,在近几次地震中房屋都遭到了较为严重的破坏,因此,提高农村民居的抗震性能,减少地震灾害在当前显得尤为重要。本文调查了酒泉市农村民居的现状,分析了酒泉市农村民居几种典型结构在地震下的破坏程度和震害表现,为提高农村建筑抗震性能和抗震减灾提供了依据。

关键词：酒泉市,民居,结构,震害,抗震设防

参考文献

[1]王兰民,林学文。农村民房的地震破坏特征与震害预测[J],震灾防御技术,2006,1(4):337-344

[2]张伟,塘河地区土、砖木结构房屋震害调查与分析[J],工程抗震,1993(2):16-18

[3]《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009

抗震性能评估 第9篇

1 工程概况

某体育馆为三层现浇钢筋混凝土框架结构, 采用钢网架结构屋盖, 采用人工挖孔桩基础, 建筑面积为15 500 m2, 建于2005年。由于已投入使用多年, 为了解建筑物的安全状况, 对其进行安全性鉴定及抗震性能评估。该馆地处抗震设防烈度7度区 (0.10g) , 依据GB 50223—2008建筑工程抗震设防分类标准及GB 50023—2009建筑抗震鉴定标准, 该馆抗震设防类别为重点设防类, 属C类建筑。

2 现场检测内容与检测结果

2.1 建筑结构布置与使用功能核查

经现场调查、勘测, 体育馆现状建筑、结构布置与设计基本一致, 屋面结构平面布置见图1, 主网架结构平面图见图2。作为体育馆、舞台、篮球馆使用。

2.2 地基基础检查

该馆采用人工挖孔桩基础, 未发现周边地面局部沉陷或开裂, 未发现上部结构构件出现因基础不均匀沉降引起的明显变形和开裂现象。

2.3 上部结构及构件的工作状态检查

1) 建筑物侧向位移检测。所测测点的侧向位移未超过GB 50292—1999规定的钢筋混凝土框架结构不适于继续承载的顶点侧向位移限值H/450的要求, 各测点侧移方向无明显一致性。

2) 网架结构挠度检测。抽取网架部分下弦节点, 进行相对于相应的支座附近下弦球节点的挠度量测, 所检网架相对挠度均未超过规范规定的容许挠度。

3) 工作状态检查。

a.钢筋混凝土构件工作状态检查。现场检测发现个别梁开裂, 所检混凝土梁主筋高度处裂缝宽度测读值最大为0.30 mm, 部分楼板、屋面板渗水, 未发现柱构件、节点存在明显变形和破坏迹象。

b.网架支座节点工作状态检查。网架支座螺栓球、十字钢板、支座底板等构件工作状况基本正常, 未见明显变形和裂缝, 但发现大部分支座构件存在锈蚀, 见图3~图6;部分支座未设置或漏设螺钉、螺母, 见图3, 图4;个别支座螺母未拧紧, 见图5;个别支座板与柱面间存在缝隙, 见图6。

c.网架螺栓球、焊接球节点检查。未发现有异常变形、损坏, 未发现节点有松动, 发现螺栓球的多余孔均未封口处理, 见图7。

d.网架杆件工作状况。未发现杆件存在挠曲变形现象, 但舞台上方部分上弦杆漏涂漆, 见图8。

e.网架构件和连接的锈蚀检查。部分杆件存在锈蚀, 见图9。

4) 屋面围护系统及网架围护系统使用功能工作状态检查。屋面女儿墙采用烧结普通砖砌筑, 设置混凝土压顶;部分墙体与梁或柱交接处脱裂。部分檩条存在锈蚀现象。

2.4 框架柱、梁施工质量检测

所检框架柱、梁截面尺寸与设计基本相符, 混凝土强度推定值均达到设计强度等级, 配筋符合设计要求。

2.5 网架结构施工质量检测

抽检部分杆件、螺栓球、网架支座进行尺寸量测, 所检构件尺寸与设计基本相符。

3 验算分析结果

3.1 静力验算分析结果 (不含地震工况)

框架结构:经验算, 上部承重结构构件承载能力基本满足规范要求。网架结构:个别网架杆件的长细比不满足规范要求。个别网架杆件的承载能力不满足规范要求。部分网架支座底板厚度不满足规范要求。

3.2 抗震承载能力验算分析结果

框架结构:上部承重结构构件抗震承载能力基本满足规范要求。在多遇地震作用下, 楼层X向、Y向的最大弹性层间位移角满足规范限值要求。

4 结构安全性鉴定 (不考虑抗震性能)

4.1 地基基础子单元安全性评级

该馆采用人工挖孔灌注桩基础, 未发现基础不均匀沉降引起的上部结构明显变形和开裂现象, 所测测点的侧向位移均未超过GB 50292—1999规定的钢筋混凝土框架结构不适于继续承载的顶点侧向位移限值H/450的要求, 各测点侧移方向无明显一致性。根据上部结构反应情况, 该馆地基基础子单元安全性等级间接评为Bu级。

4.2 上部承重结构子单元安全性评级

1) 按所含构件安全性等级评定。框架结构部分:现场检测发现个别梁开裂, 部分楼板、屋面板渗水, 未发现其余构件、节点存在明显变形和破坏迹象。经验算, 该馆上部承重结构构件承载能力基本满足规范要求。框架结构安全性等级评定为Bu级。网架结构部分:大部分支座构件存在锈蚀;部分支座未设置或漏设螺钉、螺母;个别支座螺母未拧紧, 个别支座板与柱面间存在缝隙;发现螺栓球的多余孔均未封口处理;舞台上方部分上弦杆漏涂漆;部分网架杆件存在锈蚀。个别网架杆件的承载能力不满足规范要求, 个别网架杆件的长细比不满足规范要求, 部分网架支座底板厚度不满足规范要求。网架结构安全性等级评定为Cu级。该馆上部承重结构安全性鉴定评级按构件的安全性等级评定为Cu级。

2) 按结构侧向位移等级评定。所测测点的侧向位移均未超过GB 50292—1999规定的钢筋混凝土框架结构不适于继续承载的顶点侧向位移限值H/450的要求, 各测点侧移方向无明显一致性。该馆上部承重结构安全性鉴定评级按结构的侧向位移等级评定为Bu级。

3) 按结构整体性等级评定。该馆采用框架结构体系, 该空旷结构楼板局部不连续, 属平面布置不规则, 框架均双向拉通, 屋盖部分采用正放四角锥网架, 网架采用螺栓球节点, 结构传力路线清晰, 结构平面布置较规则。该馆上部承重结构安全性鉴定评级按结构的整体性等级评定为Bu级。

4) 综合考虑构件安全性等级、结构侧向位移等级以及结构整体性等级, 该馆上部承重结构子单元安全性等级评为Cu级。

4.3 围护系统的承重部分子单元安全性评级

发现屋面女儿墙采用烧结普通砖砌筑, 设置混凝土压顶, 部分墙体与梁或柱交接处脱裂, 部分檩条存在锈蚀, 其余各围护结构构件工作状态未见明显异常。该馆围护系统的承重部分子单元安全性等级评为Cu级。

4.4 鉴定单元安全性评级

根据地基基础、上部承重结构、围护系统的承重部分各子单元安全性等级评定结果, 体育馆的结构安全性等级评为Csu级, 即安全性不符合鉴定标准的要求。

5 抗震性能评估

5.1 场地、地基和基础

本工程地处抗震设防烈度7度区, 可不进行场地对建筑影响的抗震鉴定。上部结构倾斜值均未超过规范限值, 结构构件未见明显不均匀沉降引起的裂缝、变形, 地基基础可评为无严重静载缺陷, 可不进行地基基础的抗震鉴定。

5.2 上部结构抗震措施鉴定

1) 房屋最大高度为13.8 m, 未超过限值。检测发现个别梁开裂, 部分楼板、屋面板渗水, 未发现其余构件、节点存在明显变形和破坏迹象。2) 采用框架结构体系, 该空旷结构楼板局部不连续, 属平面布置不规则, 框架均双向拉通, 屋盖部分采用正放四角锥网架, 网架采用螺栓球节点, 结构传力路线清晰, 网架结构平面布置较规则。3) 各层实测的梁柱混凝土强度符合抗震规范规定的强度不低于C20的要求。4) 框架柱、框架梁箍筋加密区分布、框架柱加密区箍筋肢距以及框架柱、梁纵筋最小配筋率、体积配箍率等均可满足规范要求。5) 纵横向墙体嵌砌于框架平面内, 框架柱与墙连接处沿墙高均设置拉结钢筋, 满足规范要求。

5.3 结论

该馆房屋高度、外观及内在质量、结构体系、材料强度等级、填充墙与主体结构连接的可靠性基本满足规范要求。该馆框架柱、梁构件抗震承载能力满足要求。综合以上分析, 该馆的综合抗震性能满足规范要求。

6 结论汇总

根据GB 50292—1999民用建筑可靠性鉴定标准, 即安全性不符合鉴定标准的要求, 应对存在的问题进行处理。根据GB 50011—2010建筑抗震设计规范, 该馆的综合抗震性能满足规范要求。

7 结语

现场检测阶段注意事项:由于需要在靠近屋面下方的网架上进行高空检测, 在检测过程中应遵守高空作业相关规定, 注意安全;网架上普遍积灰较多, 应戴好口罩并做好其他防护措施, 高效的完成检测工作;屋顶上方排气设施未必完善, 如果是在酷暑中检测容易中暑, 建议避开高温时段进行检测;检测前注意是否有检修通道, 如果没有检修通道应考虑搭设通道或者租用高空车。现场条件许可的情况下建议对每根杆件的规格进行判断, 因为网架杆件数量较多, 施工过程中有可能装错杆件, 而出错的杆件可能有承载力不足等问题, 具体操作方法是先在维修通道上精确量测出部分典型杆件的尺寸, 然后通过相邻杆件的规格目测判断维修通道以外的杆件规格, 当出现与设计不符的杆件时应对其进行详细的量测。从本次的鉴定结果可以看出, 出现质量问题的部位主要集中在屋面网架工程上, 这种情况说明网架工程的施工管理、施工过程上存在问题, 也和网架属于高空施工、作业有关。因此在制定鉴定方案和现场检测的时候要特别重视网架工程部分, 做到详细且能抓到重点。对于此类体育馆的建造和使用过程应吸取一些经验教训:各相关单位在施工过程中应加强施工控制, 加强监督管理, 防止出现螺栓未拧、油漆漏涂等问题。使用单位应该定期检查、维护, 发现杆件生锈、变形等异常情况及时通知相关单位进行处理。

参考文献

[1]GB 50011—2010, 建筑抗震设计规范[S].

[2]GB 50223—2008, 建筑工程抗震设防分类标准[S].

[3]GB 50292—1999, 民用建筑可靠性鉴定标准[S].

[4]JG 12—1999, 钢网架检验及验收标准[S].

抗震性能评估 第10篇

关键词：振动台模型试验,抗震性能,能力谱法,改进的能力谱法

1 引言

随着基于性能抗震设计理论逐步被地震工程界所认同，对其研究已成为当前地震工程界的热点。在对结构进行基于性能的抗震评估时，目前常用的方法有等效位移法、直接基于位移的方法、能力谱法、非线性静力分析方法、模态推覆分析方法、增量动力分析方法等[1,2,3,4,5,6,7]。

本文简要介绍了同济大学12层钢筋混凝土框架模型振动台实验，分析了模型结构在不同地震水准时的动力反应，然后利用能力谱法和时程分析法对其进行了抗震评估。

2 振动台模型实验简介[8]

2.1 模型设计

结构模型是以要研究的工程为原型，运用相似理论确定各有关物理量的缩小比例，并按此比例进行模型的设计和制作；然后对模型结构施加荷载并测量其反应，据此来推断原型结构的反应，如图1所示。

2.2 试验地震波形的选取

试验选用地震波有：El＿Centro波、Kobe波、上海人工波及上海基岩波。地震的输入方式分3种情况，即单向水平输入、正交双向水平输入和正交双向水平和竖向同时输入。本文主要选用El＿Centro波、Kobe波、上海人工波和上海基岩波，沿X方向单向输入进行研究。

2.3 实验测点布置以及实验现象

试验中采用加速度计、应变传感器量测模型结构的动力响应。加速度计的方向有X、Y、Z3个方向。

试验中，在X向加速度峰值为0.090g,Y向加速度峰值为0.077g，在模型结构上没有发现任何裂缝。在上海人工波(X单向)加速度峰值为0.258g后，在4层平行于X振动方向的框架梁的梁端首先出现细微的自上而下和自下而上发展的垂直裂缝，缝宽小于0.05mm。在第El＿Centro波(X单向)加速度峰值为0.388g后，平行于X振动方向的4层～6层框架梁的梁端均有垂直裂缝，缝宽约0.08mm，各柱中未观察到裂缝；平行于Y振动方向的框架梁柱中也未发现裂缝。在上海人工波(X单向)加速度峰值为0.388g后，平行于X振动方向的3层～6层框架梁的梁端垂直裂缝贯通，最大缝宽在第4层处，约0.15mm。在El＿Centro波(X,Y双向)X向加速度峰值为0.388g,Y向加速度峰值为0.329g后，平行于Y振动方向的框架中，于第4层～6层梁的梁端先出现垂直裂缝，缝宽约0.08mm。之后，随着输入激励加大，梁端裂缝增大，开裂的梁的位置向上层、向下层发展。试验结束时，模型已成为不稳定的机动结构。

2.4 模型结构的动力反应分析

2.4.1 模型结构加速度反应

根据各楼层加速度反应时程，可得到模型结构的加速度反应最大值部分列于表1，部分最大加速度包络图如图2所示。分析可知：(1)模型结构各楼层最大加速度包络图沿高度具有一致的变化规律。(2)在各次试验工况过程中，结构的上部动力反应较中下部强烈，顶层加速度反应最大，说明高振型影响是比较明显的。(3)输入地震波的不同，模型各层加速度也不同，四条地震波引起的结构加速度反应程度不等。总体而言，上海人工波引起的结构动力反应最大，同时说明地震波的选择对结构动力反应的影响比较明显。

/g

2.4.2 模型结构位移反应

将各层测得的位移时程与台面测得的位移时程相减，即为各层相对于振动台台面的相对位移时程。图3分别给出0.258g,0.517g,0.775g的最大相对位移包络图和层间位移角包络图。由图可知，层间位移曲线呈弯剪型，最大层间位移角发生在结构的2层～4层，与多层框架不同，最大层间位移发生在底层，说明随框架高度的增大，结构高宽比和高振型的影响显著，使结构的破坏位置发生变化。

3 框架结构抗震性能对比分析

3.1 Pushover分析

本文以模型框架结构为原型，采用非线性有限元计算分析软件SAP2000，建立三维有限元模型进行静力弹塑性分析。框架结构在均匀分布、倒三角分布和指数分布的侧向力作用下，平面框架的塑性铰出现位置相差不大，图4为水平侧向力模式为指数分布时塑性铰出现位置及发展图。由图可知，随着水平荷载的增大，结构经历了混凝土开裂、出现一个塑性铰，出现多个塑性铰，直至最后出现足够多的塑性铰，使结构成为几何可变的机构而发生破坏。由图可知，大多数塑性铰发生在梁端，但模型结构的最终破坏模式为以梁铰为主的混合侧移机构，结构的薄弱部位在2层～8层，与试验现象是相吻合的。每一状态所对应的基底剪力-顶点位移见表2。

3.2 用能力谱法进行抗震性能评估

本文仅对El＿Centro波作用的工况，其加速度峰值分别为0.1g、0.2g、0.3g和0.35g等4种情况进行分析。分别用与阻尼有关的能力谱法和改进的能力谱法对结构进行抗震评估。

(1）用与阻尼有关的能力谱法进行抗震性能评估

不同加速度峰值时，该结构在阻尼比为5%时的能力谱如图5所示。由图可知，当加速度峰值为0.1g、0.2g时，结构处在弹性阶段，没有发生屈服，性能点的坐标分别为（Sd,Sa)=(32.9 mm,0.091g),(54.8mm,0.134g）；而当加速度峰值为0.3g、0.35g时，结构进入屈服阶段，阻尼比及基本周期发生变化，需要计算等效周期与等效阻尼比，确定结构的性能点。其计算过程是一个迭代过程，见表3。由表3可知，加速度峰值为0.3g、0.35g时，计算结果是不收敛的。可见，用与阻尼有关的能力谱法对该结构进行抗震评估，在弹性范围是可行的，而在非弹性范围其计算结果可能不收敛，这时，应采用改进的能力谱法评估该结构。

2）用与位移延性有关的能力谱法进行抗震性能评估

该结构的屈服位移为uy=54.4mm，分别作出不同位移延性时El＿Centro波的需求曲线，如图6所示。先求出需求曲线与该结构能力曲线的交点值，然后由交点的位移值Sd与结构的屈服位移相比，若得到的延性系数与该位移延性需求曲线的延性系数相符和，则该交点即为结构的性能点。例如，在加速度峰值为0.35g时，结构的性能点位移值为113.3mm，对应的加速度值为0.159g。同理，可以求出在加速度峰值为0.2g、0.3g时结构的性能点，对应的性能点坐标分别为：（54.8mm,0.134g）和（107.7mm,0.153g）。其中峰值加速度为0.2g时的性能点与用与阻尼比相关的能力谱法求得的结果一致。

综上所述，该结构在不同峰值加速度下得到的顶层位移值，以及由试验得到的加速度时程曲线经积分转换后得到的位移最大值，如表4所示。另采用试验中的El＿Centro波，把峰值加速度分别调整到0.1g、0.2g、0.3g和0.35g，对该结构进行非线性时程分析，得到的顶层位移最大值也见表4所示。

4 结论

1）在弹性阶段和接近屈服阶段时程分析得到的顶层位移和层间位移角与试验结果吻合较好，在结构屈服后，两者出现一定偏差，这是由时程分析采用的滞回模型与实际结构破坏情况的偏差造成的。

2）由于静力弹塑性push-over分析方法没有考虑地震荷载反复作用下结构的非弹性变形的累积效应，有可能低估杆端的塑性转角。随框架高度的增大，结构高宽比和高振型的影响显著，静力弹塑性push-over分析方法用于高层结构的抗震性能评估会造成一定的误差。

3）能力谱法和改进的能力谱法对高层结构进行性能评估时误差较大，改进的能力谱法会高估结构的抗震能力，特别是在加速度峰值较大时，其误差可达到30%。对高层建筑进行抗震评估，改进的能力谱法是可行，但需要对评估误差进行适当处理，以使评估结果更准确。

参考文献

[1]MervynJKowalsky,MJNigelPriestley,GregoryAMacrae.Displacement2based design of RC bridge columns in seismic regions[J].EarthquakeEngineeringandStructuralDynamics,1995,24(12):1623-1643.

[2]MSMedhekar,DJLKennedy.Displacement2basedseismic designofbuildings2theory[J].EngineeringStructures,2000,22(3):201-209.

[3]TB Panagiotakos,M N Fardis.A displacement based seismic design procedure for RC building and comparison with EC8[J].Earthquake Engineering and Structural Dynamics,2001,30(10):1439-1462.

[4]Anil K Chopra,Rakish K Goel.Direct displacement based design:use of inelastic vs.elastic design spectra[J].Earthquake Spectra,2001,17(1):47-64.

[5]QiangXue,Cheng2ChungChen.Performancebasedseismic design of structures:a direct displacement based approach[J].EngineeringStructures,2003,25(14):1803-1813.

[6]罗文斌,钱稼茹.钢筋混凝土框架基于位移的抗震设计[J].土木工程学报,2003,36(5):22-29.

[7]门进杰,史庆轩,周琦.竖向不规则钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计方法[J].土木工程学报,2008,41(9):66-75.

[8]吕西林,李培振,陈跃庆.12层钢筋混凝土标准框架振动台模型试验的完整数据[R].上海:同济大学土木工程防灾国家重点实验室振动台实验室,2004.

弹性模量对砖石古塔抗震性能的影响 第11篇

关键词:有限元;动力特性;模态分析

中图分类号:TU362文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)05-0043-02

我国是一个文明古国,辉煌灿烂的古建筑是其重要的标志之一。在古建筑中,砖石古塔占有重要地位。古塔融合了外来文化和中华传统建筑艺术的精华,是我国古代高层建筑的杰出代表。各地现存的古塔不仅具有宝贵的文物价值,也具有极高的科研价值,对研究我国古代建筑技术的发展具有极其重要的意义[1]。

我国是一个多地震的国家,我国的古塔建筑大都处于地震高发区,据文献统计,觉大多数古塔的破坏、倒塌、都是因为地震造成的[2],今后仍然面临着地震破坏的威胁。现阶段古塔建筑的抗震计算方法主要是有限元法,古塔年代久远,材料弹性模量的取值具有特殊性和不确定性。本文运用有限元软件ANSYS,建立砖石古塔三维实体模型,以研究塔体在不同弹性模量下的抗震性能。

1 砖塔的结构构造及有限线元模型

1.1 砖塔的结构构造

该塔平面为正六边形,塔身共17层,坐落在正六边形的塔基上,塔体由基座、塔身、塔檐等部分组成,螺旋蹬道从底部贯穿到7层。标准层平面图见图1,各层结构尺寸见表1。

1.2 有限元模型

1.2.1 材料的特性

砖石古塔结构的质量及其分布一般是均匀、合理的。根据规范[2]砖砌体的密度一般取为1 900 kg/m3,在轴心受压的情况下,砖砌体将产生横向变形。横向变形与纵向变形的比值为泊松比,由于此塔年代久远泊松比?酌取为0.15。根据《砌体结构设计规范》(2002-03-01)在一定的应力范围(弹性形变)内,材料的应力与应变量成正比,这个比例常数称为弹性模量或弹性系数[3],对于砌体结构材料的弹性模量由砌块强度和砂浆强度决定。初步确定砖为MU15,由于砖石古塔年代久远对确定砂浆强度带来一定的困难,以下分3种方案研究砖石古塔的动力特性。

方案一:砂浆强度为M0.4,弹性模量为E=785f=785×0.96=784 MPa;

方案二:砂浆强度为M1.0,弹性模量为E=1 100f=1 100×1.54=1 694 MPa;

方案三:砂浆强度为M2.5,弹性模量为E=1 300f=1 300×1.69=2 197 Mpa;

1.2.2 模型的建立

采用solid45单元建模,三维模型见图2,自动划分网格,共生成165 320个单元,14 986个节点,有限元模型见图3。

2 砖塔的动力特性

2.1 动力分析模型

砖石古塔属于高耸建筑,与现代高层建筑有类似之处,通常将塔看作底端固定的悬臂杆[4]。采用的计算模型有离散参数的杆系模型、壁式框架模型及平面应力有限元模型等等,本结构分析采用有限元模型[5]。该砖塔结构规则对称,质量和刚度逐层均匀变化,可将塔体结构简化成变截面的悬臂杆模型,即可假定塔体底部刚接,每层简化成一个正六变形截面,采用弹性梁单元,建立动力模型,并对其进行地震反应分析,其运动方程如下:

注:表中相对差异分别为方案二和方案三与方案一的百分比

表2可以看出弹性模量对塔体结构自振周期影响加大,因此对古建砖结构进行分析时,材料弹性模量取值尤为重要。

2.2 砖塔地震反应分析

该砖塔为国家一级保护文物,根据现行《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)取为乙类建筑。抗震设防烈度在本地区抗震设防烈度(7度)的基础上提高一度,故以下计算按8度考虑,场地类别为Ⅱ类,地震分组为第二组,其特征周期Tg=0.4 s,结构阻尼比为0.02,地震波采用El-Centro波(N-S),分别对以上3种情况进行常遇地震进行分析。各种方案位移图见图4。

2.3 计算结果分析

就砖塔结构在3种不同弹性模量下位移反应来看(见图4),由于弹性模量的不同,位移差别很大。方案一顶部位移为246 mm,方案二顶部位移为328 mm,方案三顶部位移为441 mm,方案一与方案三相差44.2%,可见弹性模量是影响砖石古塔动力特性重要因素之一。

3 结论

由以上分析可以看出,弹性模量对砖石古塔动力特性影响较大,弹性模量的取值直接影响着古塔的抗震性能,在古建筑分析中要加强对弹性模量取值的重视,以免使分析结果与实际偏差过大。

参考文献:

[1]魏俊亚,古塔建筑的抗震保护研究[J],西安建筑科技大学硕士论文,2005.5

[2]周云,宗兰等土木工程抗震设计[s],科学出版社,2005

[3]魏俊亚,张东平.砖石古塔动力特性研究[J].工程抗震与加固改造,2008,30(5):103 106

[4]蔡勇,施楚贤,马超林,包太.砌体在剪压作用下抗剪强度研究[J].建筑结构学报,2004,25(5):118-123

[5]苏明辉,张欣,砌体结构的抗震综述[J],陕西建筑,20066(132):13

Influence on Elasticity Coefficient to Bricks and Stones Ancient Tower Earthquake Resistance Performance

Tian Zhou

Abstract: According to bricks and stones ancient tower geometry size and the structure structure, utilization large-scale finite element software ANSYS has carried on under the dynamic analysis and the equivalent earthquake lateral force to it under the research on the different elasticity coefficient resists earthquakes the performance. The result indicated that the elasticity coefficient is big to the bricks and stones ancient tower structure’s earthquake resistance performance influence.

底框—抗震墙结构抗震性能的探讨 第12篇

底部框架一抗震墙结构房屋主要是指结构底层采用钢筋混凝土框架一抗震墙,上部采用砌体结构的多层房屋。现行规范允许的方案有1抬6或2抬5,总层数最多7层。这类结构,主要目的是在节约投资的前提下,底部能实现较大的空间作为商业或车库的用途。

但是,这类结构形式的房屋通常底部刚度小,而上部刚度大,刚度在转换层上下急剧变化,且上部的砌体结构自重大,结构体显得“头重脚轻”。抗震性能上,结构底部框架变形大,剪切破坏的效应明显。在砌体结构的首层,因刚度突变,是破坏的集中部位。作为设计者,应时刻注意关键部位的抗震构造及概念设计。

下面就以一个工程实例,来说明这类结构的抗震设计要点及构造措施。

1 工程概况

南宁市友谊路廉租房11#楼,位于南宁市江南区友谊路,是一栋7层结合住宅、车库(商铺)为一体的小型多层住宅。是一典型的底部框架一抗震墙结构,底部一层框架抬其上六层砌体结构住宅,楼、屋盖整体现浇,建筑高度20.054m。抗震设防烈度六度。抗震等级:框架三级,剪力墙三级。

2 计算模型

底部柱尺寸500×500,个别柱为长柱。转换梁尺寸350×600、350×700,非转换梁尺寸有240×400、240×500等,转换层板厚120mm。底层梁板柱墙的混凝土强度等级均为C30,受力主筋HRB400级钢筋,箍筋HPB235级。上部砖砌体墙厚240mm,梁板及构造柱等构件的混凝土强度等级为C20,荷载取值按规范要求,构件自重按程序自动计算。结构计算简图如下图:

3 工程设计的几个要点

3.1 抗震墙的布置原则

应遵循均匀、分散、对称的布墙原则。但在实际多数工程中,建筑功能又不允许抗震墙在建筑外边、四角等有利位置落地,仅仅能布置在楼梯间及纵向中轴等位置,墙的长度由上下层刚度比决定。《抗震规范》规定:在6、7度时,第二层与底层纵横向侧移刚度比值不应大于2.5。在PKPM软件中,可以得到这个比值,通过调整墙的数量及加减墙肢长度,一般均可调整满足。当底层墙肢的增减无法满足刚度比时,亦可调整上部砌体的刚度,如减少承重墙的数量,采用梁支承。

3.2 软件实现中存在的问题

3.2.1 规范仅对刚度比的数值作出定量规定,而在软件中,侧向刚度的数值仅与墙数有关,不能反映墙布置位置的合理性。

也就是说,当设计者将墙布设在结构的一侧,仍能满足刚度比,但此时,由于结构质心与刚心严重偏离,将产生非常不利的扭转效应。所以必须首先在概念设计上下足功夫,确保均匀、对称的布墙原则。并通过SETWE计算结果查阅结构质心与刚心的偏离情况,作为调整布墙方案的参考。因为程序有很多算不到的地方,概念设计一定要放在首位。

3.2.2 墙肢能否实现分散、多道的问题。

通过对众多实际工程的观察发现由于底层南北两面均要求开敞,这样一来能布置纵墙的仅剩下纵向的中轴线。通过调整该轴线上的墙的长短也可满足刚度比的要求,但这与抗震概念不符。底层作为框架一抗震墙结构,过大的侧向力集中作用于单一的一幅抗震墙上,往往会使该墙提前开裂破坏,这一道防线一但崩,溃,结构将再无其他墙肢作为防线,而由于上部刚度大,荷载大,刚度比迅速下降后,仅靠剩余的柱作为防线,巨大的剪力不仅能使柱发生受剪破坏,还可能引起结构失稳。考查本工程实例,纵向仅一道长墙,刚度过于集中,在计算中发现,该水平方向纵向长墙,若长度不足,计算超筋,若长度过长,刚度比又不易满足,当调整至5800mm长时,各项定量指标较好。

但是应该注意,此墙实际已成为抗震不利的低矮抗震墙,以剪切变形和剪切破坏为主,属脆性破坏。这点在概念设计上是不合理的。通过观察其振型三维图也发现,结构的主振型为扭转,这样一来,单一的一道长墙是极易发生侧向失稳的,这一点往往未引起足够的重视。

3.3 解决不合理布置的途径

3.3.1 提高设计人员的认识。

底部框架一抗震墙结构,毕竟是为了节约投资,获得底部完整空间而产生的,并不是一个合理的结构形式。作为建筑方案控制者一定要有足够认识,布局应尽可能规整,跨度合理,且应有足够的布墙余地。作为结构设计者,也应从本专业角度出发,对建筑布局作出合理化建议,不应完全听从建筑方案,也不应迷信程序高精度的数字,这样的结构,应以概念设计为主。

3.3.2 加强审查环节。

特别对于高地震烈度地区,应充分考察结构的振型图,在合理化布局的前提下,对变形大的部位,应提出加强措施,对以往不加重视的概念布置,应提出更多合理化建议,不能只看刚度比的数字结果。

3.3.3

建议随着经济的发展,逐步限制此类结构形式的采用,以变形协调性能更好、计算理论更完善的纯框架结构取代。

4 体会与结论

底部框架一抗震墙结构是经济性较好的结构型式,但不应既指望很高的经济性指标,同时又指望它能很好的完成现代化花哨的方案布局。应当严格地进行概念设计,并严格遵守规范的各项构造措施,以尽量对计算理论缺陷进行弥补。

参考文献

[1]李国强,李杰,苏小卒.建筑结构抗震设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.