在震害中抗震设想

在5.12震害中探讨抗震设计摘要：本文从“5.12”汶川地震的震害研究出发，深入讨论结构抗震设计的新老方法。“5·12”汶川特大地震造成大量的人员伤亡，经济损失惨重，灾害发生后，房屋质量受到社会各界广泛关注，深入房屋抗震设计技术有重要意义。钢筋混凝土结构是工业与民用建筑中最常见的结构类型。在我国,其抗震设计思想发展至今已形成较为成熟的体系，然而现行抗震设计体系依然存在各种各样的问题，这些问题有待进一步解决和完善。在钢筋混泥土框架结构的抗震设计中主要注意几点问题，梁柱及节点核心区箍筋的配置、纵向钢筋的配置、混凝土强度等级、截面尺寸，合理地采取构造措施等，使抗震结构有足够的强度和延性，从而最大限度地减少地震所造成的损失。抗震是建筑设计的重点，本文还讨论了新的抗震设计技术如：隔震、消能减震及其他减震技术，以及介绍他们在工程中的应用情况以及。关键词：震害抗震设计新技术1“5.12”汶川地震中各种房屋结构震害研究1.1砖混结构中以大开间、大开窗、外走廊等建筑样式的震害最为严重。不少地方在上世纪90年代以前建造的砖混结构房屋中较多地使用了大开间、大开窗、外走廊等建筑样式。当时的抗震规范没有在圈梁和构造柱的设置上提出更多要求。再加上大量与墙体连接不充分的预制空心楼板，使砖混结构的整体性受到影响。这些结构建筑在重灾区普遍遭受到严重的破坏甚至是整体倒塌。1.2采用框架—砌体混合结构形式的建筑在重灾区普遍损毁严重。无论是底部框架砖混的竖向混合结构还是部分框架部分砖混的水平混合结构，由于刚度突变、传力途径复杂和变形能力不协调等因素，大量此类建筑受损严重。1.3框架结构在框架结构中出现了框架柱先于框架梁受到破坏的现象。震害调查显示，此次地震中，部分房屋的一些框架结构的破坏体现为框架柱先于框架梁受到破坏。规范中考虑框架的抗震作用主要是指抵抗水平振动作用和水平荷载作用。但此次地震的竖向振动十分剧烈，震中区域部分房屋的框架柱受到了水平、竖向叠加作用力，发生粉碎性压缩损坏，导致房屋受损严重甚至垮塌。1.4厂房、库房的排架结构受灾严重，震害调查中发现，灾区的不少厂房、库房的排架结构由于跨度大、屋架重、柱间连接薄弱，加上年久失修等原因，在此次地震中受损严重，垮塌较多。其中单跨结构比双跨结构震害严重，重屋架结构比轻屋架结构震害严重。1.5木结构房屋和轻钢结构房屋在此次地震中损坏较轻，木结构采用榫卯进行连接，榫头在榫卯节点处可轻微转动，具有“柔性”连接的特点；柱根直接放在柱基石上，水平震动时柱根可在柱基石上轻微滑动；厚重的屋盖通过穿斗或斗拱的连接方式与内柱、檐柱体系连成一体，保证了木结构房屋的整体性。木结构的这些特点使得重灾区的木结构房屋除有不少屋面瓦脱落外，多数房屋损坏较轻。灾区还有少量采用轻钢结构的厂房，由于轻钢结构具有质量轻、连接可靠、结构整体延性好的特点，再加上配套屋盖和墙板均采用轻质材料，因此，这类房屋具有较好的抗震性能。此次地震中，该类房屋受损主要是柱间支撑连接被拉断、钢构件防火涂料剥落等，震害较轻。2抗震设计需关注的问题2.1砖混结构设置钢筋混凝土构造柱:合理的设置钢筋混凝土构造柱可以明显地提高砖混结构房屋的抗震性能,使砖混结构的强度特别是变形能力得到提高,而使脆性性能得以改善。但是应注意不要片面夸大构造柱的作用,认为墙体数量少、抗震不足,可以依靠增加构造柱来弥补。例如:有人在多层砖混结构设计中抗震砖墙与构造柱不匹配,抗震砖墙偏少、偏小,而钢筋混凝土构造柱数量偏多、断面偏大,特别是商住楼的一层商店,抗震砖墙体明显不足。钢筋混凝土构造柱的设置能增加多层砖混房屋的延性、能显著提高房屋的抗倒塌能力,但钢筋混凝土构造柱对增加砌体抗剪作用不明显对砖墙体的抗裂效果不大。因此,那种用增加构造柱来消减砖墙体的做法是不对的。设置钢筋混凝土圈梁:圈梁在房屋建筑中可以发挥多方面的作用,如:增强纵横墙体的连接;增强房屋的整体性;减小墙的自由长度;增强墙体的稳定性;提高墙体的抗剪能力约束墙面裂缝的开展及抵抗由于地震或其他原因引起的地基不均匀沉降对房屋的影响。2.2框架结构固2.2族.1元框架柱仪设计门框架柱雕是框架束结构中唱最主要诚的承重初构苹件侄,脱要使框轧架结构孩具有较况好的抗晒震性慌能也,汁就要确哪保框架恭柱有足碍够的承胆载力和币必要的猛延性。侧因脉此符,并框架柱河设计应泽满足强捡柱弱梁缎要矩求与,恨破坏时释柱尽量饥不出现饱塑性在铰聋,蜜柱在弯赴曲破坏菜前不发敏生剪切勿破仔坏纽,卸同时控室制柱的掏轴压比来不要太购大从,厉并应加矿强约罢束华,皮配置必侍要的约牧束箍筋注。恶2.2杰.2击框架梁或设计签框架结赌构的合台理屈服惊机制是恩在梁上巡出现塑重性铰。忆但梁形偷成塑性吊铰后又戚要保证泡不发生明剪切破情坏叙,盯同时要绑防止由字于梁筋玩屈服渗沟入节点嚷影响节逆点的性挡能核心雀。因第此夜,卵框架梁口设计应塔保证框尼架梁形甲成塑性羽铰后有扣足够的宝受剪承茫载佣力志,住框架梁佩筋屈服尤后抄,岩塑性铰换区段应关有较好娘的延性担和耗能做能赌力援,明框架梁库筋锚固就应满足裂构造要孙求。淡2.2哥.3灭框架节后点设计矩框架节盏点易破黄坏且难剧以修复法。其破欲坏形式锈是节点贝核心区孝剪切破粗坏和钢涛筋锚固鱼破坏。括因此框领架节点拒设计应曾满足节剖点的承疲载力不校应低于熟梁柱的辉承载力扔。多遇狠地震崇时兔,遮节点应俊在弹性圈范围内引工睁作逮;澡罕遇地匙震州时笨,管节点承败载力的公降低不断得危及融竖向荷晕载的传顶递炮,款同时节夏点配筋合不应使乏施工太诚难。训2.3充公剪力墙页结构嗓2.3葬.1筑墙体分央布筋配帖筋率丢从墙体辫构件本轰身的受顶力特性敞分单析南,虎睬对于较刘规则的聚纯剪力姥墙结厕构杯,狗病一般的替墙肢属绒偏压构烤件关,袭东并仅考白虑平面赖内承受荒水平扭力项,毫奖则受力象筋集中逆以暗柱结的形式盛配置于奶墙肢端轰部概,毯缩竖向分狮布筋仅精需构造第配置并丢与水平稠分布筋纯一起约蒜束墙体巴表面裂汪缝努,柏墙体水叫平分布检筋起抗互剪作帽用痕,娘皇对于墙填较多的乒纯剪力返墙结阿构杰,杂剑大部分弹墙肢的钟水平筋搜均为构积造配置胳。因站此骗,船咸对于计础算结果草中显示酷的仅需侨构造配恐置的分缩布开筋悠,前葛配筋率谨不宜放天的过罚大弓,苹纽以免造兽成浪费赢。但应犁注意在测连梁及浅温度应闪力较大胀处应适高当加大炸水平分歪布筋配财筋率。待2.3助.2少约束边绞缘构件铁从馅200朴2姜帜年开始而实施的腐建筑结哲构规日范决,暗坐根据结花构类型旁及受力菊状筝况掠,积举对剪力况墙两端脱及洞口滋两侧的福加强边格缘挂,桶颤按墙肢占在重力式荷载代赠表值作写用下墙逆肢轴压存比的线钩及加强币部位要嫌求分为仪约束边轨缘构件拍和构造塔边缘构愚件两类职。特鸡一党,崭一布,绩撒二级抗苏震等级举的剪力荷墙在底庆部加强隙部位及挤其上一削层应设递约束边病缘构件投。原因朗是剪力教墙的轴溪压比虽锄未超过位限制雨值葱,核刺但轴压螺比又比栗较高蜡时昆,返雅在墙肢股边缘轴盒压应力防和压应骨变均较窃大铺,闪斧因此需粮在墙肢矮边缘设斧置约束拢作用较毁强的带皮箍筋的星约束边趴缘构件脑。在国普外挖,沫奶有的规舌范要求虑计算剪催力墙截暑面的应师力分哀布壮,尘按照应窗力大小皮设置带嗽箍筋的煤约束边末缘构件稼。我国裳规范为播了简化弃设背计被,世喊规范直订接给出炉了约束回范达围颗,半亮并将此臣范围分练为两部午分况,伪搬靠近端到部边缘拳部分的团应力最超大丸,盼肌箍筋数交量要求樱多没,浊故靠内的锐部分应赤力减蹦小贿,书碎约束钢悉筋要求捕降低一糊些。押2.3纺.3激连梁傲高层剪狼力墙结毕构考虑宅地震作风用上机犯计算洪时巴,点鲁往往会拦出现连请梁超筋汁的情同况帜,瞎喜即使多草次调整尼计讲算志,禁打也不一锦定能全乌部消除列。连梁级超筋主趟要是因弟为部分跃连梁跨维高比较技小躬,侵窝刚度较薪大袭,钩粱造成连跃梁剪力盲过押大潜,旦缠致使连驼梁抗剪哭能力不炼能满足度规范对宜剪压比府的限值姥。剪力疯墙结构扎的一个马设计原烫则是强啊墙弱连富梁验,醋链因此可鲜以考虑征所有可毒能超限誉的连梁求均出现犯塑性啦铰通,锡使按此时行计算出万的墙肢胳内力进抄行墙肢吴截面设疮计谅,盘猎剪力墙代结构结勺构主体跪是安全朗的。由虫于目前袍剪力墙挣结构计停算远中哀,摸左大部分流墙肢配叠筋不构大称,绝钢所以采情用这种狸方法是伙可行的菊。对于恰超限连京梁甲,宫抗可采用膛根据连渔梁最大芳抗剪承各载力计柄算境连梁抗茄剪箍筋蒙及抗弯光纵向钢冠筋的方察法舞,消碑以确保佣超限连盲梁的强址剪弱饮弯茫,略劫具体的顿公式在稻北京市尝建筑设菠计研究耳院主编高的《建刊筑结构横专业技朱术措施建》中有峰详细推可导捎2.4协框掘架辈-鸡郑剪力墙亭结构厅2.4爸.1耍框架设抱计要求梦框铁架渠-悠草剪力墙虑结构的进框架部句分设计写按上述义考虑。歼2.4漂.2简剪力墙镇设计要盲求绣剪力墙绪部分的睡破坏形筝态有弯磁曲破坏准、斜拉辈破坏、暑斜压破视坏、剪昏压破坏允、沿施获工缝滑灶移和锚姿固破坏征等。为抓使剪力伟墙有良塞好的抗甚震性填能录,赴设计中幼应保证考剪力墙云在发生府弯曲破削坏之党前俘,抵不发生箭斜拉、岩斜压或剩剪压等即剪切破辛坏形式病和其他番脆性破紫坏形鲁式电,宽同时应幅采用合殖理的构啦造措从施驻,剪保证剪献力墙具四有良好写的延性学和耗能花能力。皂3跪亚抗震新样方法钩3.1贿隔震设白计渴隔震是锈指在建悬筑物的塞基础和埋上部结局构之间劳设置一尸个弹性绩的类橡但胶垫层罢或可滑高动、滚需动的机留械装置锄，将强所烈的地顷震的作速用隔离赚或减弱泡，从而态达到抗兔震的目的。湾3.1绿.畅1听夹层橡进胶垫隔趴震装置萄用于隔捡震装置煤的橡胶捏垫块，榨可用天泉然橡胶希，也可次用人工霸合成橡下胶（氯戴丁胶）怕。为提可高垫块喘的垂直达承载力朵和竖向滴刚度，臣橡胶垫遥块一般乘由橡胶末片与薄效铜板叠埋合而成欲。零3.1架.2域滔铅芯橡汤胶支座伴这样就粥使支座搬具有足激够的初区始刚度贵，在风尊荷载和禽制动力宏等常见渣载荷作插用下保血持具有丑足够的东刚度，脏以满足秆正常使警用要求盐，但强这地震发以生时，申装置柔袄性滑动桐，体系杠进入消娱能状态好。远3.1唯.3路撞滚珠（躁或滚轴痛）隔震杂有自复忽位能力悉的、有勤加铜拉缺杆风稳具定装置裳、横向沸油压千割斤顶位便的。另沃外，还压有加消条能装置铅的，消悠能装置熊有软消慎能杆剪雷、铅挤钟压消能起器、油研阻尼器燕、光阻节尼器等都。帐3.1弃.4商佩摇摆支萄座隔震欧同原理妇还有踏雀步式隔四震制作万，用于户细高的任结构物间，如烟械囱、桥直墩、柜刊体筒酸体建筑居物等。船3.1略.5诞隐滑动支催座隔震游上部结毙构与基与础之间豪设置相没互滑动坡的滑板麦。风载鹅、制动妄力或小朵震时，忍静摩擦贵力使结佛构固结饺于基础亦上；大酒震时、避结构水寇平滑动留，减小慌地震作漫用，并污以其摩乞擦阻尼偏消耗地略震能源寇。为控矩制滑板苏间的摩薯擦力，燥使之满蔽足隔震肤要求；罪在滑板递间可以样加设滑悼层。目迅前常用揭的滑层跌有：涂验层滑层缎（聚氯肯乙烯）市、粉粒闻滑层（支铅粒、核沙粒、繁滑石、越石墨等绒）。须3.2版山被动减邻震设计豆3.2言.1抬寇耗能减袋震抖结构消锤能减震就体系是绸把结构室的某些另非承重卡构件（幅如支撑畅剪力墙湿等）设衔计成消旁能杆剪姿，或在跑结构物惑的某些决部位（清节点或泰连接）立装设阻速尼器，立在风荷煮载轻微奴地震时妙，这些础消能杆碧件或阻绳尼器仍评处于刚峰弹性状矮态，结琴构物仍云具有足研够的侧曲向刚度呈以满足辛正常使异用要求郊，在强余地震发烫生时，工随着结眠构受力历和变形否的增大缓，这些源消能杆彻件和阻邮尼器，但率先进普入非弹谅性变形非状态，泽产生较符大阻尼欺，大量砍消耗输伙入结构元的地震伤能量，锐从而使添主体结归构避免单进入明肺显的非左弹性状捏态并迅突速衰减惑结构的凶地震反从应，从及而保护泽主体结暮构在强蚀地震中阻免遭损遣失校3.股3钉主动控胸制减震丹主动控闸制续—树—容有外加宇能源的锹控制，湿其控制驶力是由篇控制装横置按某穿种控制递规律，银利用外密加能源泻主动施母加的。基主动控恶制是将库现代控饱制理论策和自动奴控制技鼓术应用冲于结构须抗震的东高新技洗术。主桶动控制垃有主动爱拉索系漠统皆（插AT谢S扇偶）、主逆动支撑曲系统盈（顺AB陕S护巩）、主哪动可变咸刚度系机统陶（巴AV戚S得S窗叶）、主五动质量啄阻尼系新统打（品AM穗D短淘）等。隶主动控伸制体系浮中的控叨制器由贯三部分大组成敬：胀①筐传感器必。安装割在结构剃上，测宾量结构附所受外包部激励跃或结构刘反应或枝两者，血将测量玩的信息舒传递给踢控制器踏的处理凝器甜。茅②是处理器既。处理杆测得的虹信息，痛根据给牧定的控难制算法孝，计算喉所需的类控制力疑，并将改控制信储息传递般给控制挡器中的复致动器尸。流③辆致动器娇。根据怜控制信修息，由秀外部供扬给能源客产生所驱需的控国制力，罚从而减德小结构把振动反惠应。扯3.4决怠其他减熄震系统判3.4徒.1虑变阻尼美半主动士控制系郊统铅通过研刮究人们脑已知道映，阻尼心的减振泄效果是泡有条件歉的。单赌自由度龙体系基韵座受到滔简谐运早动激励见时，阻广尼愈大灭，结构高和相对愤运动（峰位移、颜速度和衔加速度群）不断锁减少；昼对绝对忠运动则壳不然，疲当干扰戒频率与扭自振频的率的比浮值时，棍增大阻萝尼反而园会使绝法对位移奉、速度肝和加速抄度反应舞增大。合在地震禾作用下离也可能裤出现类扭似的情凉况。因被此变阻座尼半主陶动控制滩系统就玉是寻找雾比定阻圈尼系统爹更好的袜减震效丛果。对之于中、排短周期溜的结构黄，当设激计地震都动的主顺要周期热较短时粉，不必译要采用洲半主动匪变阻尼棒系统。唯但是对蔑于长周成期结构很，采用退半主动村变阻尼留控制方傅法与采愿用上限钩阻尼时茧相比可欠以明显纪地减小批绝对加野速度反蛛应，对元相对反醋应也无拍不利影何响。看支来只有对当需要严同时减泊小长周您期结构映的相对闹位移反停应和绝柄对加速绵度反应铜时才有瓜必要采符用变阻裕尼半主鼠动控制铅。常见榆的变阻触尼半主诸动控制撤有变孔锹径油阻扛尼器、再电流变摧阻尼器纳、磁流泳变阻尼相器、变器摩擦可孝控阻尼瓦器、调泡谐质量久可控阻胸尼器。劲3.4怜.2少械变刚度慨半主动适控制系尺统（裕AV器S缎）蛛在此系机统中，爪应用液唐压元件辩改变刚杂性支撑隶和大梁困的连接喝条件，新随时调除节层间酷刚度，胃避免共醉振。变米刚度和惜变阻尼步系统应去属于变帮结构控意制的范潮畴，其裙理论基沟础在自习动控制碍领域中浸已有深赌入的研烈究。在猫变刚度土半制动担控制系束统中结光构的层落间水平维刚度可覆以在其愚最大值识和最小毒值之间酸跳跃或愁随意调后节。当杏强震地遗面运动沃的主要捐频率不荷在被控愈结构自雄振频率包的可能乖的变化尾范围以尽内时，莲对系统禾将产生绞什么样扣的影响榨则是熔值得研诚究的问仪题。图3.4澡.镇3春混合控驱制胡将主动五控制与鼠被动控伪制结合柔起来应言用或采扶用其它与复合控臂制方式者通常称磁为混合桥控制，乘其最常基用的形终式是用匀作动器沸拖动调采谐质量判阻尼器抚（险HM碎S螺）。主爬动控制盟、半主叹动控制趴和混合栏控制由家于都需仍要实时伏观测结器构反应报并进行难实时分狸析和反创馈控制咱，系统戏极为复屈杂，在堆推广应报用方面陆受制于毯经济和锈技术条扫件。相户比之下乖以增加哈结构阻糟尼、避阳免共振昏的被动狱控制技谷术则更距适合在蜘众多的另实际工阵程中应秆用。结语：及随着社泊会经济沙的发展指和人们烂生活水勤平的提帐高削,宿锁对建筑这结构抗锡震设计补也提出奖了更高励的要求窗。我国问属于地狠震多发沟国枯家版,亭重视概跟念设计异的重要告性仓,鬼