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房屋抗震设防

2020-04-09 21:01

为减轻地震灾害,对房屋建筑采取的抗震分析和抗震构造措施设计。

抗震设防与该地区的地震基本烈度有关。地震基本烈度是指某一地区未来一定时期内,在一般场地条件下可能遭遇的最大烈度。抗震设防烈度(Ⅵ~Ⅹ度)为一个地区的基本烈度。对作过地震小区规划的地区,也可按有关抗震主管部门批准的地震动参数考虑地震设防。对于设防烈度为Ⅵ度及其以上地区的房屋应进行抗震设防。

抗震建筑根据其重要性分为4类:①甲类建筑,特殊要求的建筑,如遇地震破坏会导致严重后果的建筑等。②乙类建筑,国家重点抗震城市的生命线工程建筑。③丙类建筑,大量的一般工业与民用建筑。④丁类建筑,次要的建筑。抗震设计根据房屋抗震类别的不同而有所不同。

抗震设防的预期目标是“小震不坏,中震可修,大震不倒”。为了实现上述要求,中国《建筑抗震设计规范》规定了两阶段的抗震设计方法。即按小震(相当于比基本烈度低1.5度的地震)作用进行承载力及弹性变形验算;再进行大震(相当于比基本烈度高1.0度的地震)作用时的结构薄弱层弹塑性变形验算。

水平地震作用的计算按发展过程可分为静力法、反应谱法和直接动力分析法3个阶段。最早的抗震设计以静力法为主,用静力等效水平最大加速度作为地震烈度的绝对指标。20世纪50年代以后,将反应谱法引入了抗震设计,即考虑结构动力特性与地震动特性之间的动力关系,使地震作用计算由静力理论过渡到动力理论。反应谱理论至今仍是一种主要方法。随着对结构非弹性性能研究的深入,自20世纪70年代起开始强调结构延性对抗震的有利作用(参见钢筋混凝土的延性),即利用结构体系的非弹性变形吸收和耗散地震能量。直接动力分析法要求,根据场地条件选用一已有的地震记录,考虑结构的非弹性性能,利用计算机计算房屋在地震时的时程位移反应。

对设防烈度为Ⅸ度的高层建筑,Ⅷ度及Ⅸ度的长悬臂结构、大跨度结构、烟囱和类似的高耸结构,还应考虑竖向地震作用。竖向地震作用的计算一般采用静力法。

房屋抗震设计应符合下列原则:①选择对抗震有利的场地和地基,对地震时可能液化的土层应进行必要的判别,并采取适当的抗震措施。②布置结构抗侧力结构体系时,除主要抗侧力结构体系外,在可能条件下,宜配置辅助抗侧力结构体系。③力求建筑物体形简单,重量、刚度对称和均匀分布,避免立面、平面上的突然变化和不规则的形状。④当不能避免时,应慎重设置防震缝,即除基础之外沿上部结构设置竖缝,将建筑物分成规则的独立单元。⑤建筑物的自振周期应避开建筑场地的卓越周期,以免地震时发生共振。

抗震构造措施在抗震设防中有重要作用。震害经验和试验研究表明,对于各类房屋,应特别注意以下关键性抗震措施。

(1)对于多层砖砌房屋,要限制高度,用钢筋混凝土构造柱提高多层砖砌房屋的变形能力,用圈梁、连接筋等保证砖砌体各部分连接的整体性。

(2)对于单层厂房,要加强屋面的整体性和厂房纵、横向支撑系统的完整性和稳定性,加强围护结构与承重结构的连接。

(3)对于钢筋混凝土框架结构房屋,一般应遵循“强柱弱梁刚结点”的设计原则,使之在地震作用下,梁内和底层柱下端先出现塑性铰,以形成变形能力大的侧移机构。还应保证构件和结点有良好的延性。例如,加密箍筋以加强对混凝土的约束;控制柱的轴压比;限制构件的剪压比;限制梁内纵向受拉钢筋的配筋率;增配纵向受压钢筋;提高梁柱结点的抗剪能力,防止剪切破坏;保证钢筋有可靠的锚固等。

上述传统的抗震设计方法主要是利用结构的承载能力抵抗地震作用。有别于此的新的设计方法有:隔震(在基础或层间加入橡胶支座或滑移支座等)、减震(在结构中加入耗能支撑等)、振动控制(在结构中加入可移动的质量,使其产生和地震作用相反的作用)等。

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