建筑结构设计中的抗震分析

1、 长安大学建筑学院建筑技术概论建筑结构设计中的抗震部分分析姓 名：班 级：学 号：指导老师：日 期： 长安大学 建筑学院 地震在自然灾害中属于危害最大的灾害之一，近年来，我国频繁发生的地震灾害给我们的生命安全带来了严重的威胁，造成了重大的经济损失，严重破坏人们的居住环境。因此，长期以来，我国饱受地震灾害的困扰，尤其是近些年来，地震灾害的不断发生造成了重大的财产损失，严重威胁到人们的生命安全。因此，提高建筑结构的抗震能力一直受到广泛的关注。随着我国对地震学、建筑结构学和地理学等专业学科的不断探索与发展，我们在建筑结构的抗震设计方面取得了一定程度的进步。怎样以我国所处的地理环境与不断变化的社会环境

2、为基点，设计出抗震性能高的建筑结构是当前我国建筑设计人员重点关注的问题。1 建筑结构设计中抗震设计需注重的问题1.1抗震设计总体要求（1） 注意场地选择尽量避开软土、山丘、河岸、滑坡、地裂等场地。（2） 把握建筑体型，平面、立面布置尽量遵循对称、规则、质量与刚度变化均匀的原则。（3） 利用总体、楼层、构件、杆件等部位的结构延性。（4） 设置多道防线，至少两道设防分别为弹性到部分梁塑性和梁塑性到柱根破坏。（5） 加强构造措施，非结构构件与主体结构可靠的连接或锚固。1.2选择有利的建筑抗震场地建筑结构的抗震设计中要十分注重对建筑抗震场地的选择，对建筑抗震有影响的场地会大大降低建筑结构的整体抗震能力

3、。地震灾害发生时会引起不同于平常的地表位置错动，在不同性质、不同结构的场地上的建筑物受地震的侵害程度也不一致。剧烈的地层震动会破坏建筑结构，若加之场地选择不当，建筑结构会被破坏的更严重，甚至会导致建筑的坍塌。因此，选择建筑场地时要避免建筑的场地，比如土层软弱或砂土易被液化等地段。如果很难避开这些地段，就需要进行适当的改造，根据确定的抗震级别进行相应的地基加固措施。1.3慎重选取建筑结构体系建筑结构抗震方案的设计是进行抗震设计的起点，也是非常关键的要素之一，选取恰当的建筑结构体系与建筑物的整体安全有着密切联系，需要特别以下三个方面。第一，抗震设计不能以偏概全，切忌由于个别建筑结构而影响建筑物的整

4、体抗震性能。要保证建筑结构存在一定的赘余度，即使是在建筑物出现个别部分损坏的情况下，建筑的整体抗震性和稳定性也不会受到影响; 第二，明确地震的传递路径，准确做好设计工作中的计算图。对竖向结构进行具体设计时，在垂直重力荷载条件下，设计要保证其相应条件下的压应力水平保持均匀，而对转换结构来说，上部结构的竖向构件会传来一定的垂直重力荷载，设计时要保证该荷载力要在转换层经过不少于一次、不多于两次的转换; 第三，设计人员要特别注意使建筑结构体系的强度与刚度保证在适当的水平。在设计工作中，要确保每个建筑结构部件的刚度和强度得到均匀分配，符合整体设计要求，避免个别部件刚度过弱不足以支撑该部件应支撑的建筑物区

5、域情况的出现，科学的分配刚度和强度。1.4强调建筑物的平面布置规则性在实际的建筑结构抗震设计中，除上述两个需特别注重的问题，建筑物的平面布置要遵循规则性原则，这也是抗震设计工作中非常重要的要素之一。在设计过程中尽量保证方案的规则性，可以有效的提高 整体工作效率，达到预定的设计效果。建筑行业结构设计的相关实践表明，不规则的建筑结构设计要另行采取更为复杂的对策，比如模型计算要用到空间结构相关理论知识等。2 建筑结构设计中提高建筑抗震能力的设计措施建筑结构抗震性能的强弱同建筑物业主及周边环境有非常直接的联系，不好的抗震能力会直接威胁到建筑物周边行人的人身安全，周边建筑和设施或多或少也会受到影响，切实

6、提高建筑结构的抗震能力显得十分重要。2.1谨慎选择抗震结构审慎选择抗震结构是有效提高建筑结构抗震性能的重要保障，通过选择强度较优、刚度较高的建筑主体结构设计方案，能最大限度的降低建筑结构的变形概率，保障建筑物的安全性能。另外，设计员要认真仔细的分析抗震结构，要进行抗震结构分析时要保证其全面性，部分非结构构件也要在分析中得到体现，尤其是注意对非结构构件的刚度和强度等方面的分析。对非结构构件的主题部分也要进行必要的考究，针对易出现安全隐患的短柱部位要进行相应的措施，加强短柱部位的抗震能力，防止安全问题的出现，在整体性原则的指导下统筹结构构件和非结构构件。2.2合理布局减少地震能量在防震设计中采用以

7、位移为基点的结构设计和定量分析能有效的减少地震灾害的能量输入，增强建筑物的抗震效果。通过对设计的定量分析，反复核算构件的总承载力，控制强震感下建筑下层的位移延性比，满足建筑物在受地震侵害时的结构变形要求。在建筑施工中地基要尽量选在坚硬的场地，要尽量避开地震的活跃周期范围，减少余震同建筑结构的共振，降低建筑物对地震能量的输入，降低地震带来的破坏。2.3设置多重抗震防线进行抗震设计时设置多重抗震防线可以最大限度的降低地震侵害带来的危害。在进行设计工作时，可以将一些延展性能良好的构件纳入到抗震防线体系中，将其视为第一道抗震防线，将另一些建筑构件作为第二、第三道防线，在第一道抗震防线遭破坏后，利用其他

8、防线抵抗地震的后续冲击力，保障人员生命安全。2.4建筑结构设计中的抗震措施针对抗震设计标准和建筑类型，在设计中要考虑地区和建筑结构条件，双重的进行建筑结构抗震设计，在建筑物本身的材料、地理位置、结构层、基础结构等方面进行抗震设计，采取有效的抗震措施，降低建筑物在地震作用下的不稳定性，提高建筑物的整体稳定性。2.4.1 建筑结构设计中材料选择在建筑结构设计中，材料是主要的承重原料，材料的刚度和塑性对建筑结构的影响较大，为了确保建筑物的整体稳定性，在使用材料时，要考虑本地区的地震历史记录，根据科学的数据进行材料选择，一般情况下，在不影响建筑物整体使用和维护结构设计下，选择质量比较小的，对地震破坏效

9、果作用要低。考虑到地区的差异性，在我国东北地区，为了保证建筑结构设计，预防地震作用，通常采用钢筋混凝土材料来保证建筑物的整体性，在大型建筑物设计中，采用伸缩缝，通过对基础的勘察检测，提高基础稳定性作为抗震措施。2.4.2 隔震措施在建筑结构设计中，设计者在考虑地理环境和建筑物尺寸设计的同时，对建筑物基础、抗震装置、以及抗震位置进行科学的设计说明，在建筑结构比较关键的位置设置隔震层，来消减地震作用对建筑物的冲击。根据不同的位置，隔震层一般分为四种类型：地基隔震、基础隔震、间层隔震和悬挂隔震。（1） 地基隔震措施地基隔震就是在建筑物的基础底部与土层接触位置设置缓冲层，在地震发生时，能够有效进行吸收

10、和反射作用力的作用，以此来减小地震对建筑物基础和建筑物整体的破坏作用。在我国最为常见的地基隔震层主要采用沥青原料的隔震层，相信随着科技的发展，未来会有更加科学的隔震层产生，对消减地震作用效果会更加理想。（2）基础隔震措施对于建筑物的基础设计中，基础本身就是对整个建筑物的承载和荷载的传导作用，基础结构设计对整个建筑物都非常重要，基础决定着上层建筑，所以在设计基础结构中，对于抗震措施的技术要求也比较高。在对基础采取抗震措施，为了减小地震对上部结构的抽奖破坏，在建筑物的上部结构和基础位置接触处设置隔震层，它是防止地震力由地基处向上部结构传播的防震措施，从而减低上部结构的破坏，效果显著。这种抗震措施更

11、适合多层建筑施工。基础抗震装置一般采用混合隔震装置、基底滑移隔震装置和夹层橡胶隔震装置。（3） 间层隔震措施间层隔震是为了吸收地震冲击余力而设置，目的是再次消减震力的作用，一般在原始结构层上安装隔震层，对于早期建筑采取抗震措施使用普遍，施工过程简单易操作。（4） 悬挂隔震措施悬挂隔震措施就是将建筑物的全部或者部分悬挂起来，起到隔震的作用，也叫悬挂结构。这种抗震措施在大型钢结构建筑中使用较多。在地震发生时，震力需要介质传导，悬挂结构主体受到地震作用，但子体受到的作用就会减轻，使地震产生的破坏力不能进行大面积的传导，保证了上层建筑物的主题机构不受破坏，有效的进行隔震作用，减轻破坏。这种隔震措施效果

12、显著，而且正在逐渐被采用在钢结构建筑中，在建筑结构设计中，设计者也会通过不断的实践和探索，将优化悬挂隔震措施，为建筑结构设计提高有利的抗震效果。2.4.3 机敏减震支撑体系设计机敏减震体系设计就是采用科学的设计理念，活塞运动原理，保证建筑物结构形成可以自由滑动的层面结构设计，在地震发生时，内外钢通过不断的滑动来消减地震作用力，减轻震力破坏和消耗地震作用力的传导。2.4.4 效能减震技术应用，提高建筑结构设计中的抗震功能效能减震就是消耗地震能的传导和减轻地震对建筑物的破坏程度，这种方法一般采用消能器和阻尼器，目的是消耗和吸收地震能量，减小对建筑主体的震力破坏，保护建筑主体结构安全稳定。效能减震技

13、术的应用，它运用也比较广泛，不论是新建建筑，还是旧建筑的抗震加固，都起到良好的效果。3 建筑结构选型3.1多层建筑结构选型（1）小空间墙支体系建筑空间特点为建筑空间小，布置不灵活，结构承重方式为砖混结构、砌体结构、装配式大板结构。选型需要注意，第一、体型比例高宽比34、长宽比4、高度18M、层数6；第二、平面形状规则；第三、墙体布置为横墙承重；第四、 通过圈梁、构造柱加强整体性；第五，楼梯间不宜在尽端和转角。（2）大空间柱支体系 建筑空间特点为建筑空间大，布置灵活，结构承重方式为框架结构、排架结构、其他柱支承结构。选型需要注意，第一、体型比例为高宽比34、长宽比4；第二、平面形状规则对称，柱网

14、610m；第三、结构布置为横向承重，双向承重。（3）底层框架体系 建筑空间特点为底部大空间商业，上部小空间居住，功能特点为上静下动；空间特点为上小下大； 结构特点为上刚下柔；设备特点为上密下疏。结构承重方式为下部框架加上部砖混。选型需要注意，第一、体型比例：总高度18m，总层数6；第二、 柱网选择：住宅35m，商业610m，车库8m；第三、 结构布置为底层抗震墙间距18m。转换层设置方式主要有板式转换、梁板式转换、箱体转换。3.2高层建筑结构选型（1） 框架体系 建筑空间特点为建筑空间大，布置灵活。结构体系有梁柱框架和板柱框架两种构成体系，高抗震烈度地区不宜使用9度地区限高25米；8度地区45

15、米；7度地区55米；6度地区60米；钢筋混凝土结构不得超过20层；钢结构不得超过30层，多用于住宅楼，办公楼，教学楼，综合楼。（2） 剪力墙体系 建筑空间特点为建筑空间小，室内整洁，无梁柱暴露。结构体系构成有全现浇剪力墙、内浇外砌、内浇外挂；剪力墙布置原则为剪力墙间距宜采取68米。承重墙沿楼层平面各主要轴线方向布置。同方向承重墙在平面上尽量对齐，且墙肢宽度相等。墙体竖向布置均匀对齐，贯通渐变。多用于以小空间为主的建筑，如：住宅、旅馆等。高度限制为：9度不超过80m；8度不超过110m；7度不超过140m； 6度、非震不超过150m。层数上钢筋砼不超过35层。（3） 框架-剪力墙体系 建筑空间特

16、点为框架提供大空间，建筑布置灵活。剪力墙间距较密，空间小，建筑布置不灵活。体系构成特点：在同层：框架 + 剪力墙 框架: 结构延性好，主要承担竖向荷载。但抗推刚度小。 剪力墙：抗推刚度大，承载力高，承担大部分水平荷载。剪力墙布置原则 按照“分散 均匀 周边 对称”四准则布置； 抗震墙的数量要适当； 沿结构平面主轴线方向布置； 不宜布置单肢墙。剪力墙平面布置： 每个方向沿两条以上相距较远的轴线设置抗震墙； 抗震墙的设置部位：a竖向荷载较大处；b平面形状变化或楼盖水平刚度剧变处；c楼梯电梯间及楼板较大洞口两侧。 抗震墙应避开需要开大洞口的墙体位置； 在独立结构单元端部，抗震墙距外墙8米； 防震缝两

17、侧不宜设成对的抗震墙； 抗震墙宜用 L T H 口 形 ； 抗震墙的间距：楼盖类别非抗震6度7度8度9度LL/BLL/BLL/BLL/B现浇605504403302装配整体503.5403302.5-适用范围：用于各类高层办公、商业、教学、科研、综合楼。高度： 9区50m，8区90m，7区120m，6、非震区130m，层数： 一般1520层（4） 框支剪力墙体系 建筑空间特点： 底部框架：提供大空间，建筑布置灵活。 上部剪力墙：间距较密，空间小，建筑布置不灵活。体系构成特点：底部框架 + 上部剪力墙设计要点 落地墙布置：集中在结构独立单元两端，封闭成筒体； 落地墙间距：6度 、7度 L30米，

18、2.5B，8度 L24米，2 B； 托墙框架数量：非震区 全部横向竖构件的 2/3。地震区 全部横向竖构件的 1/2。 结构独立单元长度：60米。转换层处理 厚板式转换； 梁板式转换； 箱体式转换。（5） 筒体结构 体系构成 墙筒：由剪力墙围合成筒体； 框筒：由密柱深梁框架围合成筒体体系特点 平面特征：平面布置灵活； 结构特点：以空间体系抗水平侧移，强度高、刚度大。通常：竖向荷载主要由框架、剪力墙、筒体承担，水平荷载主要由筒体承担。适用于超高层建筑，设计要点 空间构成多为塔式，平面中的长短边之比2； 框筒的立柱间距不宜过大（常用1.21.5m，可扩大至4.55m，但层高）； 外筒的窗间墙即为横梁（横梁高度为0.61.5m，开窗面积50%墙面）； 筒中筒结构的内筒长度及宽度外筒长度及宽度的1/3； 外筒密柱到底层可通过转换梁、桁架、拱来扩大柱距； 内、外筒间距：非震区12m；抗震区10m，超过限值时，应设内柱或使用预应力钢筋砼楼板。单筒结构 内筒外框：用于核心式平面的建筑 外筒内框：用于钢结构高层建筑。 套筒结构 内筒：墙筒 外筒：框筒 群筒结构 散筒：多个墙筒 +