建筑结构抗震设计 (详细版)

建筑结构抗震设计我国位于世界两大地震带的交汇区域，是世界上多地震的国家之一，地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广，震灾严重。地震带给我国的损失是相当惨重的。1976年的唐山地震、2008年的汶川地震、2010年的玉树地震等都给我国人民带来了巨大的损失。因此，建筑结构的抗震设计成为一项根本性的减灾措施。1我国的地震情况现状我国东濒环太平洋地震带，西部和南部是欧亚地震带所经过的区域，是世界上多地震的国家之一。20世纪以来，我国共发生6级以上地震近800次，遍布除贵州、浙江两省和香港以外的所有的省、自治区、直辖市。我国位于6度区以上的城市占城市总数的70%以上，近60%的大城市位于7度及7度以上的地震区。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规定，抗震设防烈度6度及以上地区的建筑必须进行抗震设计。2建筑结构的抗震设计2.1砌体结构房屋的抗震设计由于砌体结构房屋的自重大、刚度大、地震时受到很大的地震作用，而且砌体材料抗弯抗剪及抗拉性能都很差，地震下极易出现裂缝。对于多层砌体房屋，结构的布置需要遵循以下几点原则：（1）优先选取横墙承重或纵横墙共同和承重的结构体系；（2）上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应基本对齐；（3）房屋的底部，应沿纵横两方向设置一定数量的抗震墙，并应对称均匀布置；（4）当立面差在6m以上，或房屋有错层且楼板高差较大，或各部分结构刚度、质量截然不同时，宜设置抗震缝，缝两侧均应设置墙体，缝宽应根据设防烈度和房屋高度确定，可采用50-100mm。除了上述结构布置要求之外，还需采取一些抗震构造措施。（1）加强结构间的连接。如纵横墙的连接，楼板间及楼板与墙体的连接，梁、屋架与墙、柱或圈梁的拉结。（2）钢筋混凝土构造柱设置。《建筑抗震设计规范》规定：楼、电梯间四角，楼梯段上下端对应的墙体处；外墙四角和对应转角；错层部位横墙与外纵墙交接处，大房间内外墙交接处，较大洞口两侧均应设置构造柱。构造柱的截面一般不小于240mm×380mm；构造柱必须与砖墙有可靠的连接，应先砌墙后浇柱；构造柱必须与圈梁相连，构造柱的纵筋穿过圈梁，保证构造柱纵筋上下贯通；构造柱的混凝土强度等级不宜低于C20，与之连接的砖的强度等级不宜低于MU10，砂浆强度等级不低于M5.0。（3）圈梁的布置。一般要求圈梁宽度宜与墙厚相同，圈梁高度不小于120mm，纵向钢筋不应少于4Φ10，箍筋间距不大于300mm。2.2钢筋混凝土结构房屋的抗震设计结构体系的选择对混凝土结构建筑的抗震性能影响很大，目前应用比较广泛的结构体系有一下几种：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系等。框架结构体系只使用于12层以下、体型简单、刚度均匀的房屋；剪力墙结构体系试用于高烈度区20-30层的多高层居住建筑；框架-剪力墙结构体系多用于地震区10-20层的房屋。多层和高层钢筋混凝土房屋结构布置时，应使传力途径尽量简单而直接，力求结构的平面布置和竖向布置使质量和刚度均匀、对称，刚度中心与质量中心接近，减少扭转和应力集中，避免竖向形成过大的刚度突变，避免形成薄弱层。混凝土结构的主要抗震措施是设置框架梁及框架柱。框架梁的截面尺寸宜符合下列要求：（1）截面宽度不宜小于200mm；（2）截面高宽比不宜大于4，以防止梁刚度降低后引起侧向失稳；（3）净跨与截面高度之比不宜小于4。框架柱的抗震设计应满足以下原则：（1）控制最小截面尺寸及截面高宽比。柱截面尺寸过小会使框架侧移刚度不足、侧移过大，截面高宽比过大将导致框架结构两个方向的侧移刚度相差较大，且不利于柱短边方向的稳定。故《规范》规定：截面的高度和宽度均不宜小于300mm，圆柱的直径不宜小于350mm；截面长边与短边的边长比不宜大于3。（2）控制剪跨比。《规范》规定框架柱的剪跨比宜大于2。（3）控制轴压比。调整柱的轴压比使柱尽量处于大偏心受压状态，避免出现延性较差的小偏心受压破坏。（4）柱内纵向钢筋配置要求。柱内纵向配筋不得小于最小配筋率的要求，且柱纵筋宜对称配置。（5）加强柱的横向约束。柱的横向约束主要靠箍筋提供，当普通箍筋不能满足要求时，可采用复合箍筋或螺旋箍筋。2.3钢结构房屋的抗震设计钢结构房屋的结构体系主要有框架体系、框架-抗震墙板体系、筒体体系和巨型框架体系等。根据结构总体高度和抗震设防烈度确定结构类型和最大适用高度，详情如下：刚结构房屋适用的最大高度（m）结构类型6、7度（0.10g）7度（0.15g）8度9度（0.20g）（0.30g）（0.40g）框架11090907050框架-中心支撑220200180150120框架-偏心支撑240220200180160筒体和巨型框架300280260240180刚结构房屋的平面布置应保证有良好的整体性和抗侧移刚度。多层刚结构的平面布置应尽量满足下列要求：（1）建筑平面宜简单规则，并使结构各层的抗侧力刚度中心与质量中心接近或重合，同时使各层刚心与质心接近同一竖直线；（2）建筑的开间、进深宜统一；（3）高层刚结构建筑不宜设置防震缝，但薄弱部位应采取措施提高抗震能力。结构的竖向布置宜规则，结构的质量与侧向刚度沿竖向分布均匀连续，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自上而下逐渐减小，使得抗