[民用钢筋混凝土结构抗震分析] 钢筋混凝土结构抗震等级

　　我国民用建筑结构主要为钢筋混凝土结构，本文结合地震对建筑结构的作用以及框架、剪力墙、框架剪力墙、筒体结构的形式及特点，系统分析并讨论了各种结构的优缺点及抗震性能，为民用钢筋混凝土结构设计和研究提供参考。
　　历次的震害表明，地震灾害的损失很大程度上取决于建筑结构的破坏程度 , 而不同建筑结构型式的抗震性能差异较大[1]。国内外学者对建筑结构抗震进行了大量的研究，文献[1]针对不同建筑结构震害的具体特征，提出了结构型式、震害损失及工程投资之间关系的一般评价方法 , 为地震区进行建筑结构型式优化提供一定的理论依据。文献[2] 基于建筑结构震害预测分析 ,结合历次震害资料及设计实践 ,就建筑结构抗震设计中的若干问题进行了探讨 ,提出了看法和建议。
　　本文针对不同民用钢筋混凝土结构的形式及特点，分析了框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构及筒体结构的抗震特性，供设计人员参考。
　　1.地震对建筑结构的作用
　　地震所释放出来的能量，以地震波的形式向四周扩散，地震波到达地面后引起地面运动，使地面上原来处于静止的建筑物受到动力作用而产生强迫振动。在振动过程中，作用在建筑物的惯性力就是地震作用。地震对建筑物的作用与一般静载荷的作用不同，它取决于建筑物的动力特性，如结构的自振频率、阻尼等，因此，地震对不同的建筑结构的作用不同。
　　2.我国多高层民用建筑结构形式及特点
　　本文主要以钢筋混凝土结构为例，分析其抗震性能及特点，我国多高层建筑结构形式主要有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。其典型布置图如如图1所示。
　　（a）框架结构（b）剪力墙结构
　　
　　（c）框架剪力墙 （d）筒体
　　 图1 钢筋混凝土结构的典型布置图
　　2.1框架结构
　　框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系，这种结构适用于多层建筑，其优点是建筑平面布置灵活且具有良好的抗震性能，但是但由于高层框架侧向刚度较小，结构顶点位移和层间相对位移较大，使得非结构构件（如建筑装饰、管道设备等）在地震时破坏较严重，限制了框架结构的高度。
　　2.2剪力墙结构
　　剪力墙结构体系是利用建筑物墙体承受竖向与水平荷载，并作为建筑物的围护及房间分隔构件的结构体系。剪力墙在抗震结构中也称抗震墙。它在自身平面内的刚度大、强度高、整体性好，在水平荷载作用下侧向变形小，抗震性能较强。因此，剪力墙结构在非地震区或地震区的高层建筑中都得到了广泛的应用，目前我国15-30层建筑结构均采用这种结构。剪力墙结构的缺点是墙间距不能太大，平面布置不够灵活，且剪力墙的自重较大。
　　2.3框架剪力墙结构
　　框架-剪力墙结构体系是在框架结构中布置一定数量的剪力墙所组成的结构体系。由于框架结构具有侧向刚度差，水平荷载作用下的变形大，抵抗水平荷载能力较低的缺点，但又具有平面布置较灵活、可获得较大的空间、立面处理易于变化的优点；剪力墙结构则具有强度和刚度大，水平位移小的优点与使用空间受到限制的缺点。将这两种体系结合起来，相互取长补短，可形成一种受力特性较好的结构体系-框架-剪力墙结构体系。
　　框架-剪力墙结构体系在水平荷载作用下的主要特征：1）在受力状态方面，框架承受的水平剪力减少及沿高度方向比较均匀，框架各层的梁、柱弯矩值降低，沿高度方向各层梁、柱弯矩的差距减少，在数值上趋于接近；2）在变形状态方面，单独的剪力墙在水平荷载作用下以弯曲变形为主，位移曲线呈弯曲型；而单独的框架以剪切变形为主，位移曲线呈剪切型；当两者处于同一体系，通过楼板协同工作，共同抵抗水平荷载，框架-剪力墙结构体系的变形曲线一般呈弯剪型。
　　2.4筒体结构
　　筒体结构为空间受力体系。筒体的基本形式有三种：实腹筒、框筒及桁架筒。用剪力墙围成的筒体称为实腹筒。在实腹筒的墙体上开出许多规则的窗洞所形成的开孔筒体称为框筒，它实际上是由密排柱和刚度很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架围成的筒体。筒体最主要的受力特点是它的空间受力性能。无论哪一种筒体，在水平力作用下都可以看成固定于基础上的箱形悬臂构件，它比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力，并具有很好的抗扭刚度。因此，该种体系广泛应用于多功能、多用途，层数较多的高层建筑中。
　　3.民用钢筋混凝土结构抗震要求
　　建筑所在地区的地震基本烈度，是指该地区今后50年内，在一般场地条件下可能遭遇超越概率为10％的地震烈度。抗震设防烈度是指按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。根据我国《 建筑抗震设计规范》 提出三个水准的设防要求，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。民用钢筋混凝土结构设计可从地基选择、减少地震输入量、消减地震反应、合理的结构布置、选择恰当的结构材料、抗侧力体系的优化等方面来满足抗震要求。
　　4.结语
　　本文给出了常用钢筋混凝土结构的形式及特点，在钢筋混凝土结构设计中，可针对钢筋混凝土结构的抗震要求，结合不同民用建筑结构的形式及特点，选择合理的结构形式。
　　参考文献
　　[1] 常业军，柳炳康. 建筑结构地震灾害中结构型式优化的研究[J]. 工程抗震，2001（4）：39-43.
　　[2] 常业军，程文襄，隋杰英. 建筑结构抗震设计中的若干问题[J]. 特种结构，2002,19（4）：12-13.
　　[3] 鲍玉龙，王航. 民用建筑结构的抗震理念设计[J]. 科技传播，2011（2）：39-41.
　　（作者单位：华宇建筑安装工程责任有限公司河北承德067000）

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