抗震技术论文范文

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2土木工程结构中的抗震技术发展

2.1合理选择地基场地

合理选择地基场地是促进我国土木工程抗震技术发展的基础保障。在实际施工过程中，设计人员应该结合实际施工状况选择合理的施工场地，施工人员必须深入施工现场，了解土木工程所在地的地质状况，明确该地段的地震活跃状况，结合当地实际地震发生情况对可能出现地震区域进行分析，研究人员还应该准确地评定该区域一旦发生地震后地震的等级以及毁坏程度等。选址过程中，应该尽量少选择不利于施工的场地，如果建设项目中必然存在施工困难的区域，施工人员应该对该区域的地质加工加固，经过筛选后的地基应该处在密度较高或者岩石较多的基土位置，从根本上提高建筑物的抗震能力。

2.2关注建筑结构的规则特性

实际施工中，为提高土木工程的抗震能力，施工人员还应该更高度关注建筑结构的规则特性。土木工程结构设计人员应该尽量选择最简单的抗侧力结构，与此同时确保结构的规律特性，在实际施工过程中，在合理分布建筑物承载能力的同时，还能提高建筑物的稳定性和牢固性。如果土木工程的结构不规则，施工时钢心和建筑物结构会出现严重的交错现象，一旦发生地震建筑物架构将出现严重偏离，整体强度降低后土木工程的稳定性也随之降低。因此，设计人员应该关注建筑结构的规则特性，减少因建筑结构不规则引发的地震灾害。

2.3合理选择建筑结构原材料

合理选择建筑结构原材料是提高建筑物整体质量的基础保障。钢筋材料在土木工程施工中使用范围非常广，钢筋材料的质量直接决定建筑物的整体抗震能力。因此，施工人员应该结合建筑施工的实际状况，选择合适的材料，在考虑钢筋韧性的同时还应该充分考虑钢筋的受力方向与竖直方向。在选取土木工程施工中使用其他材料时，施工人员在考虑材料抗震性能的同时还应该注重成本控制，从根本上为土木工程的发展提供动力。

2.4合理设计隔震及消能减震项目

地震常发带对土木工程的抗震能力要求非常高，土木工程不仅要具备基本的抗震能力还应该具有隔震和消能减震的作用。因此，土木工程研究人员应该在选址期间确保地基的密实性和稳定性，从根本上降低地震对建筑物整体质量的影响。另外，研究人员还应该结合建筑物自身存在差异，明确各建筑物的隔震系数，选择合适的隔震支座，提高建筑物的抗震性能。最后，研究人员还应该设计合适的隔震和抗震构建，明确建筑用材的延性，减小地震对建筑物的破坏。

2.5加固设计

第一，如果土木工程的结构设计存在问题，设计人员应该及时增加构建的数量，以增强土木工程整体强度为依据，提高建筑物的整体抗震性能。第二，设计人员应该通过增强建筑物承载性的方法提高土木工程的抗震能力，在扩大建筑物原截面的同时，增加构建提高建筑物的稳固性。第三，如果建筑物的整体结构不符合土木工程抗震标准，设计人员应该及时调整建筑物整体结构，在分散地震力的过程中减少地震对建筑带来的损坏。

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0 引 言

在层高一定的情况下，为提高延性而降低轴压比则会导致柱截面增大，且轴压比越小截面越大；而截面增大导致剪跨比减小，又降低了构件的延性。因此，在高层特别是超高层建筑结构设计中，为满足规程［1］对轴压比限值的要求，柱子的截面往往比较大，在结构底部常常形成短柱甚至超短柱。另外，诸如图书馆的书库、层高较低的储藏室、高层建筑的地下车库等由于使用荷载大，层高较低，在设计中也不可避免地会出现短柱。众所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌，无法满足“中震可修，大震不倒”的设计准则。为了避免短柱脆性破坏问题在高层建筑中发生，笔者认为，首先要正确判定短柱，然后对短柱采取一些构造措施或处理，提高短柱的延性和抗震性能。

1 短柱的正确判定

规程［1］和规范［2］都规定，柱净高H与截面高度h之比H／h≤4为短柱，工程界许多工程技术人员也都据此来判定短柱，这是一个值得注意的问题。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比λ，只有剪跨比λ＝M／Vh≤2的柱才是短柱，而柱净高与截面高度之比H／h≤4的柱其剪跨比λ不一定小于2，亦即不一定是短柱。按H／h≤4来判定的主要依据是：①λ＝M／Vh≤2；②考虑到框架柱反弯点大都靠近柱中点，取M＝0.5VH，则λ＝M／Vh＝0.5VH／Vh＝0.5H／h≤2，由此即得H／h≤4。但是，对于高层建筑，梁、柱线刚度比较小，特别是底部几层，由于受柱底嵌固的影响且梁对柱的约束弯矩较小，反弯点的高度会比柱高的一半高得多，甚至不出现反弯点，此时不宜按H／h≤4来判定短柱，而应按短柱的力学定义--剪跨比λ＝M／Vh≤2来判定才是正确的。

框架柱的反弯点不在柱中点时，柱子上、下端截面的弯矩值大小就不一样，即Mt≠Mb。因此，框架柱上、下端截面的剪跨比大小也是不一样的，即λt＝Mt／Vh≠λb＝Mb／Vh。此时，应采用哪一个截面的剪跨比来判断框架柱是不是属于短柱呢？笔者认为，应该采用框架柱上、下端截面中剪跨比的较大值，即取λ＝max（λt，λb）。其理由如下：框架柱的受力情况有如一根受有定值轴压力的连续梁，柱高Hn相当于连续梁的剪跨a，已有的试验研究结果表明［10］：对于剪跨a不变的连续梁，当截面上、下配置的纵筋相同时，剪切破坏总是发生在弯矩较大的区段；对于框架柱，临界斜裂缝也总是发生在弯矩较大的区段。

事实上，在柱高Hn或连续梁剪跨a的范围内，最大剪跨比是出现在弯矩较大区段上的。钢筋砼构件的抗剪承载力是随剪跨比λ增大而降低的。所以，同样条件下，弯矩较大区段的截面抗剪承载力要比弯矩较小区段的小，在荷载作用下，如果发生剪切破坏，就只能是在弯矩较大区段上。用来判断框架柱是否属于短柱的剪跨比λ当然应是可能发生剪切破坏截面的剪跨比λ。

一般情况下，在高层建筑的底部几层，框架柱的反弯点都偏上，即Mb＞Mt。此时，可按式（1）或式（2）判定短柱：

或Hn／h≤2／yn(2)

式中，yn- -n层柱的反弯点高度比，根据几何关系，可得：yn＝1／(1＋Ψ)，其中，Ψ＝Mt／Mb，0≤Ψ≤1；

Hn- -n层柱的净高。

式（2）具有一般性。当反弯点在柱中点时，Ψ＝1，yn＝0.5，式（2）即成为Hn／h≤4；当反弯点在柱上端截面时，Ψ＝0，yn＝1，式（2）即成为Hn／h≤2；如果框架柱上不出现反弯点，就应采用最大弯矩作用截面的剪跨比λ＝M／Vh≤2来判断短柱。

当需要初步判断框架柱是否属于短柱时，可先按D值法确定柱子的反弯点高度比yn，然后按式（2）判断短柱。在施工图设计阶段，可根据电算结果作进一步判断。

2 改善短柱抗震性能的措施

当按剪跨比λ判定柱子不是短柱时，按一般框架柱的抗震要求采取构造措施即可；确定为短柱后，就应当尽量提高短柱的承载力，减小短柱的截面尺寸，采取各种有效措施提高短柱的延性，改善短柱的抗震性能。

2.1 使用复合螺旋箍筋

高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满足剪压比限值和“强剪弱弯”要求的，柱端的抗弯承载力也是应该满足“强柱弱梁”要求的。对于短柱，只要符合“强剪弱弯”和“强柱弱梁”的要求，是能够做到使其不发生剪切型破坏的。因此，使用复合螺旋箍筋［4］来提高柱子的抗剪承载力，改善对砼的约束作用，能够达到改善短柱抗震性能的目的。

2.2 采用分体柱

由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多，在地震作用下往往是因剪坏而失效，其抗弯强度不能完全发挥。因此，可人为地削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。

人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱，分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键，以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般，连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素砼连接键等形式。

对分体柱工作性态的理论分析和试验研究表明［3～4］：采用分体柱的方法虽然使柱子的抗剪承载力基本不变，抗弯承载力稍有降低，但是使柱子的变形能力和延性均得到显著提高，其破坏形态由剪切型转化为弯曲型，从而实现了短柱变“长柱”的设想，有效地改善了短柱尤其是剪跨比λ≤1.5的超短柱的抗震性能。分体柱方法已在实际工程中得到应用［5］。2.3 采用钢骨砼柱

钢骨砼柱由钢骨和外包砼组成。钢骨通常采用由钢板焊接拼制或直接扎制而成的工字形、口字形、十字形截面。

与钢结构相比，钢骨砼柱的外包砼可以防止钢构件的局部屈曲，提高柱的整体刚度，显著改善钢构件出平面扭转屈曲性能，使钢材的强度得以充分发挥。采用钢骨砼结构，一般可比钢结构节约钢材达50％以上［6］。此外，外包砼增加了结构的耐久性和耐火性。与钢筋砼结构相比，由于配置了钢骨，使柱子的承载力大大提高，从而有效地减小柱截面尺寸；钢骨翼缘与箍筋对砼有很好的约束作用，砼的延性得到提高，加上钢骨本身良好的塑性，使柱子具有良好的延性及耗能能力。

由于钢骨砼柱充分发挥了钢与砼两种材料的特点，具有截面尺寸小，自重轻，延性好以及优越的技术经济指标等特点，如果在高层或超高层钢筋砼结构下部的若干层采用钢骨砼柱，可以大大减小柱的截面尺寸，显著改善结构的抗震性能。

2.4 采用钢管砼柱

钢管砼是由砼填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料，是套箍砼的一种特殊形式。由于钢管内的砼受到钢管的侧向约束，使得砼处于三向受压状态，从而使砼的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，砼特别是高强砼的延性得到显著改善。同时，钢管既是纵筋，又是横向箍筋，其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下，这相当于配筋率至少都在4.6％以上，这远远超过抗震规范［2］对钢筋砼柱所要求的最小配筋率限值。由于钢管砼的抗压强度和变形能力特佳，即使在高轴压比条件下，仍可形成在受压区发展塑性变形的“压铰”，不存在受压区先破坏的问题，也不存在像钢柱那样的受压翼缘屈曲失稳的问题。因此，从保证控制截面的转动能力而言，无需限定轴压比限值［8］。规程［9］规定，钢管砼单肢柱的承载力可按式(3)计算：

N≤φ1φeN0(3)

式中，；

θ=faAa／fcAc称为套箍指标，0.3≤θ≤3；

φ1，φe的物理意义及计算方法见规程［9］。

由式（3）可以看出，当选用了高强砼和合适的套箍指标θ后，柱子的承载力可大幅度提高，通常柱截面可比普通钢筋砼柱减小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。

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2008年的汶川地震和2010年的玉树地震对中国来说无不是沉重的打击，不但造成巨大的经济损失，更心痛的是有那么的生命离开了我们，这不得不让人们反思我们建筑的抗震设防能力。在地震中，几乎所有的建筑都倒塌了，相对于低层建筑而言，高层建筑破坏和倒塌的后果就更加严重。近年来国内国外高层、超高层建筑的高度不断攀升，就在2010年正式开放的哈利法塔的高度达到了惊人的828米，而且建筑的体型越来越复杂，不规则结构越来越多，这对于结构的抗震都是十分不利的。为保证高层结构的抗震安全，达到安全和经济的统一，有必要对高层结构的抗震设计、抗震结构和抗震技术进行探讨。

1.地震导致建筑破坏的原因

根据地震经验，地震期间导致高层建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况：

（1）地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形，对其上部建筑的直接危害；

（2）地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效，对上面建筑物所造成的破坏；

（3）建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动过程中，因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆而破坏；

2.建筑的抗震概念设计

所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,依此进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。科技论文。

3.建筑抗震设计方法的发展过程

3.1、静力理论阶段

水平静力抗震理论始创于意大利，发展于日本，1900年日本学者大森房吉提出“震度法”的概念。该理论认为：结构物所收到的地震作用，可以简化为作用于结构的等效水平静力，其大小等于结构重力荷载乘以一个系数。

3.2、反应谱理论阶段

我国及国际上多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论及结构能力设计原则。其主要特点如下：

(1) 用规范规定的设计反应谱进行结构线弹性分析。

(2) 结构构件的承载力是根据设计反应谱所作的结构线弹性计算通过荷载和地震作用效应组合后内力进行设计。

(3) 在早期方案设计阶段，结构体系、结构体型的规则性及结构的整体性满足规范的规定，以使结构能可靠地发挥非弹性延性变形能力。

3.3、动力理论阶段

1971年美国圣费南多地震的震害，使人们清楚地认识到“反应谱理论只说出了问题的一大半，而地震持时对结构破坏程度的重要影响没有得到考虑”，从而推动了采用地震加速度过程a(t)来计算结构反应过程的动力法的研究。此一新理论不但考虑了地震的持时，还更近一步地考虑了地震过程中反应谱所不能概括的其他特性。

4.高层建筑结构体系

设计地震区的高层建筑，在确定结构体系时，除了要考虑前面所提到的材料用量、建筑内部空间和使用的房屋高度等因素外，还需进一步考虑下列抗震设计准则：

（1）具有明确的计算简图和合理的地震力传递路线；

（2）具备多道抗震防线，不会因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抵抗侧力或承受重力荷载的能力

（3）具有必要的承载力、良好的延性和较多的耗能潜力，从而使结构体系遭遇地震时有足够的防倒塌潜力；

（4）沿水平和竖向，结构的刚度和强度分布均匀，或按需要合理分布，避免出现局部削弱或突变形成薄弱环节，从而防止地震时出现过大的应力集中或塑性变形集中。

在确定建筑方案的同时，应综合考虑房屋的重要性、设防烈度、场地条件、房屋高度、地基基础以及材料供应和施工条件，并结合体系的经济、技术指标，选择最合适的结构体系。

5.建筑抗震措施或设计

5.1、错开地震动卓越周期

一个场地的地面运动，一般均存在着一个破坏性最强的主振周期，如果建筑物的自振周期与这个卓越周期相等或相近，建筑物的破坏程度就会因共振而加重。地震动卓越周期又称地震动主导周期。

从众多的地震倒塌建筑物中可以看出，建筑周期与地震动卓越周期相接近，是引起建筑共振破坏的主要因素和直接原因。因此，在进行高层建筑设计时，首先要估计地震引起该建筑所在场地的地震动卓越周期；然后，在进行建筑方案设计时，通过改变房屋层数和结构类型，尽量加大建筑物基本周期与地震动卓越周期的差距。

5.2、采取基础隔震措施

传统的抗震方法是依靠结构的承载力和变形能力，来耗散地震能量，使结构免于倒塌，但由于是一种“被动防震”，就不免存在许多不足之处。地震对建筑的破坏作用，是由于地面运动激发起建筑的强烈振动所造成的，也就是说，破坏能量来自地面，通过基础向上部结构传递。人们总结地震经验后发现，地震时结构底部的有限滑动，能大幅度地减轻上部结构的破坏程度。科技论文。

基于可动概念的基础隔震方案很多，主要有：（1）软垫式隔震。在房屋底部设置若干个带铅芯的钢板橡胶隔振装置，使整个房屋坐落在软垫层上，遭遇地震时，楼房底面与地面之间产生相对水平位移，房屋自振周期加长，主要变形都发生在软垫块处，上部结构层间侧移变得很小，从而保护结构免遭破坏。（2）滑移式隔震。在房屋基础底面处设置钢珠、钢球、石墨、砂粒等材料形成的滑移层或滚动层，使建筑物遇地震时在该处发生较大位移的滑动，达到隔震目的。（3）摆动式隔震。科技论文。摆动式隔震方式实质上是柔性底层概念的改进和引伸。（4）悬吊式隔震。这一隔震方式的构思是，将整个建筑悬吊在支架下面，避免地震的直接冲击，从而大幅度较小建筑物所受到的地震惯力。

5.3、削减地震反应——提高结构阻尼

为了提高结构阻尼，可以在结构上设置阻尼器，以吸收地震输入的能量，减小结构变形。台北101大楼在87~92楼安装了一个巨大的钢球风阻尼器，是世界上目前最大的大楼风阻尼器，它的球体直径5.5米，由四十一层12.5厘米厚钢板结合为球形，重量660吨，可以有效减轻由于飓风和地震所引起的震动和侧移。

为高层建筑提供附加阻尼的另一新途径，是利用主体结构与刚性挂板之间特殊装置的非弹性性能和摩擦。采取这一措施后，可以使阻尼比仅为2%的抗弯钢框架，有效粘滞阻尼比增加到8%或更多，从而使底部地震剪力和顶点侧移降低50%。

此外，通过采用高延性构件和附设耗能装置也能有效削减地震反应。

6.高层建筑抗震技术发展展望

未来高层建筑的发展趋势，体型将更趋复杂，结构体系将更趋多样化。出于对建筑艺术上的要求，高层建筑的体型将会更为复杂和多样，许多高层建筑都是综合性的和多用途的，因此对建筑和结构必然提出新的更高的要求。从结构体系上看，也决不会停留在原有的几种形式上，而会更好地满足功能和艺术上的需求，创造出新的结构体系。

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中图分类号：TU973+.31文献标识码： A 文章编号：

一、前言

建筑行业是我国重要的经济增长行业之一，关系到居民的切身利益。我国是多地震国家，但我国目前对地震的预防能力较弱，地震给我国带来了及其巨大的灾害，因此，加强建筑设计中的抗震设计，是进一步保障我国居民生命财产安全的重要措施之一。目前我国高层混凝土建筑应用的范围越来越广泛，其综合性和高集成性都使得高层建筑的抗震设计需要更为明确的重视，加强对高层混凝土建筑抗震设计，已经十分的迫切。

二、高层混凝土建筑结构中抗震设计的现状和存在的问题

高层混凝土建筑是经济发展的产物，高层建筑结构的设计尤其是在抗震结构设计上，我国虽然引进了一些西方欧美抗震设计理念，但缺乏符合本国实际的理论技术创新。很大方面存在着缺陷，主要表现在以下几个方面。

1.高层混凝土建筑在结构防震设计中缺乏科学规范的理论指导，缺乏实际经验的积累；而且我国对地质地震的认识尚不够完善，对地震的成因，预测，防治研究不够深入。因此，在进行高层建筑结构抗震设计时候，缺乏一定的科学依据，或依据的是不完善的理论。因此，难以在高层建筑结构设计中完美融合防震设计理念。

2.高层混凝土建筑结构设计中，设计立足于固定参数，而忽视了实际情况，设计完全依据“计算设计”完成。而且将一定的地震或力学参数做出固定的规范，比如，在我国地震设计研究中，把地震的降级系数统一规定为2.81，将小震赋予固定统计意义。而小震多用于结构设计中，结构截面承载能力设计和变形的检验计算，需要依据一定的实际情况而行。双向板内力计算时,查用《建筑结构静力计算手册》的内力系数时,其泊松比取值为0。 而钢筋混凝土材料的泊松比取值为1/6, 这在设计板时往往容易被忽略,在计算跨中弯矩时,未考虑引入泊松比后的计算公式,导致内力计算结果错误。

3，没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序，难以做到重视主体的设计且兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。

三、高层混凝土建筑结构抗震设计的方案

1. 高层混凝土建筑结构设计要从建筑的全局出发，全面考虑各种建筑部位的功能，在此基础上，科学设计每个部分的构件，保证每个部件之间的契合，促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求，满足一定的现实需求，同时，通过抗震设计，使得每个构件都可以具有相应的承载力，当地震来袭时，每个构件都可以有着一定的先后破坏次序，整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性，从而延缓地震破坏的速度，消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。

2.地基设计是进行建筑结构设计的基础，因此，在房间结构抗震设计中，要科学避开山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本着坚硬，牢固，平坦，开阔的选址原则。亲身实地，利用先进技术设备，进行地质勘探，山石水土监测，并取样论证，科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠，地质稳定无渗漏，无坍塌，无暗河，无熔岩，无火山等，从而保证整个地基不会因为承载力不均，而发生小范围的坍塌，影响到整体承载能力和抗震能力设计。

3. 高层混凝土建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，通过无数次的实验表明，简单、规则、对称的建筑结构抗震能力强，对延缓地震烈度范围延伸，消耗地震的能量，减少地震对整体结构的破坏，而且，对称结构容易准确计算其地震反应。

4.抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。如果按结构材料分类，目前主要应用的结构体系有砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土结构；若是按结构形式分类，目前常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构。高层建筑结构抗震设计中，不同结构的抗震结构体系的承载力受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等多种条件的影响，因此高层建筑结构抗震设计要综合考虑，做到科学选择，严谨设计。

5.结构良好的延性有助于减小地震作用，吸收与耗散地震能量，避免结构倒塌。因此，结构设计应力求避免构件的剪切破坏，争取更多的构件实现弯曲破坏。始终遵循“强柱弱梁，强剪弱弯、强节点、弱锚固”原则。构件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系，致使结构的周期发生变化，以避免地震卓越周期长时间持续作用引起的共振效应。

6.在高层建筑结构抗震设计中，一般而言，要尤其注意其是由诸多构件共同组合在一起，因此，要进行整体化的对待。要充分调动各个构件的作用来完成整体建筑的抗震效果。当高层建筑的一些基本构件都失去了原有功能的时候，那么，在地震来临后，很容易让整体的建筑结构丧失对地震的抵抗能力。在这种情况下，很容易让整个高层建筑坍塌，因此，要保证所有构件的功能协调，并确保所有的构件都能够在地震作用下保证良好的性能，如此，可以增强建筑结构的整体抗震能力。

7.设计高层混凝土建筑和超高层建筑时，屋顶建筑抗震设计也是整个设计的一个重要环节。近几十年来，从多数高层建筑抗震设计评定结果看，屋顶建筑设计还存在一些问题，例如：屋顶设计较高或者设计过重。屋顶设计较高或者设计过重，无形当中加大了屋顶建筑变形，而且也加大地震作用，尤其对自身和屋顶之下的建筑物的抗震作用都不利。有时屋顶建筑的重心和屋顶之下的中心不在同一直线上，如果屋顶的抗侧力墙和屋顶之下的抗侧力墙出现间断，在地震发生时，带来的地震扭转作用也会更严重，对抗震更不利。所以，在进行屋顶建筑设计过程中时，应该最大限度的降低屋顶建筑的高度。选用强度较高、轻质、刚度均匀的材料，使得地震作用传递不受阻碍；屋顶重心和屋顶之下的建筑中心在同一直线上；如果屋顶建筑非常高，屋顶建筑就必须具有较强的抗震性，让屋顶建筑地震作用和突变降低到最小，尽量避免发生扭转效应。

四、结束语

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，在目前的发展趋势中，高层建筑结构设计的主流趋势有低碳，环保，安全，节能，生态。其中指标之一，就是建筑的安全性，而我国目前破坏力最大的安全威胁便是地震，因此，加强对高层建筑结构的抗震设计，必将会被提升到建筑设计新的战略高度。要科学合理的设计好房间结构，增强抗震能力，设计人员不仅要大力提升自己的力学，建筑学，设计学等各方面的专业知识和制图技能，更要培养严谨缜密的态度，深刻理解设计规范，深刻了解建筑结构中的每个构件，做好每个构件，从整体构思，不断提高设计水平和设计质量，提升建筑结构的质量，为完美实现建筑的实用价值和美学价值的融合做出贡献。

参考文献:

[1]宫彩红，才永杰 试析高层混凝土建筑抗震结构设计[期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年9期-

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一、概述

在2008版的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）在修订的过程中，对其中的第6.1.5条进行了补充，提出了限制单跨框架结构的适用范围的要求，要求是这样说的：“……高层框架结构不应采用单跨框架结构；多层的框架结构不宜采用单跨框架结构。”而在《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中的第6.1.5条，则提出了比原来更为严格且更为细致的新要求，规范中是这样说的：“……甲类和乙类建筑以及高度大于24米的丙类建筑，不应采用单跨框架结构，高度不大于24米的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。”

2012年1月4日，国家能源局公布了最新一版的《火力发电厂土建结构设计技术规程》（DL5022-2012），其中的11.1.8条明确作出了规定：“发电厂多层建（构）筑物不宜采用单跨框架结构，当采用单跨框架结构时，应采取提高结构安全度的可靠措施。”

在国内，小型的火力发电厂按照传统的设计方案，大多数都是使用的单跨框架的结构。如引风机房、110KV配电室，除此之外，转运站、烟道和栈桥等大部分常见的火力发电厂的建（构）筑物也大多数都采取的单跨框架的设计。仔细探究《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）当中的第6.1.5条，该条条文说明一、二层的连廊（输煤栈桥、烟道）采用单跨框架结构，但是需要强调的是这些采用单跨框架结构必须注意加强。单跨框排架式主厂房和前面我们所讲到的其它的结构，我们得出结论，假如我们严格地按照《建筑抗震设计规范》中的第6.1.5条规范来执行的话，会有很多的传统的设计方案不得不做出大范围的修改。

当下，很多专家提出的宝贵意见：在如今的小型火力发电厂中，甲类和乙类的建筑不能采用单跨框架的结构。这篇论文在依据建筑抗震设计规范的条件下，并结合小型火力发电厂的相关规范及建（构）筑物特点，提出了不同的观点。

二、在小型火力发电厂中使用单跨框架的可靠性

自建国以后，通过很多强震的检测，使用单跨混凝土框架的医院、学校和房屋等受到了强震较大的破坏，但是工业厂房却并非如此，工业厂房的单跨混凝土框架同其他结构相比，其遭受到的破坏程度显然要弱得多。

分析这种现象的原因，我们可以发现：在民用的建筑工程中，使用单跨框架结构的时候，往往会因为控制投资、房屋设计的功能过于明确以及缺失监管等方方面面原因，造成了单跨框架结构的安全系数不大。然而在工业厂房的建造过程中，由于工程的设计复杂程度以及该结构在使用过程时的不确定等各种因素，往往使用经验设计，并且选择行业规范当中要求的厂房设计活荷载；这个活荷载是包络荷载，当工业厂房在正常的使用过程中时，通常是不能达到这个包络负载的，所以，该单跨框架结构是具有抗震富裕度的。

综上所述，小型的火力发电厂建（构）筑物假如采取恰当的抗震措施，那么使用单跨框架并非不可靠，而且能够经受住实践的检验。

三、在小型火力发电系统中使用单跨框架的合理性

根据电力行业所具有的特点，并结合建筑物抗震规范和与电力行业相关的规范，接下来我们将证明小型火力发电厂单跨混凝土框架结构使用的合理性。

首先，小型火力发电厂从工艺布置特点来讲大多数建（构）筑物采用单跨式布置，布局紧凑、占地面积少，整体造价低，经济效果好。若采用多跨式布置，占地面积将大幅度增加；整体造价高，经济效果差。

其次，从建筑物抗震规范所适用的范围方面来着手，《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）的第6.1.5规定：甲类和乙类建筑以及高度大于24米的丙类建筑，不应采用单跨框架结构，高度不大于24米的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。

小型火力发电厂建（构）筑物如引风机房、110KV配电室、空压机房等多为单层、二层厂房，丙类建筑，房屋高度远小于24米；建筑抗震设计规范也没有对单跨框架限制措施，故采用单跨框架结构合理可行。

再者，我们从原理方面进行分析单跨框架限制。建筑抗震设计规范是以增加地震发生时候的抗震防线为基础的。在广义的对抗震防线的认识中，我们会认为在结构设计的过程中，结构弯曲的破坏要先于剪切破坏也是一种抗震防线。我们换一种新的思路：以现行抗震规范作为基础，恰当地增加框架柱端弯矩增大系数和柱剪力增大系数。这样一来，即便是结构遭到了破坏，首当其冲的也将会是梁，它会首先出现塑性铰以耗能。在同一个楼层之内，最起码能够做到当主要的耗能构件产生了屈服后，其余的抗侧力构件还能是弹性阶段。让这种“有约束的屈服”能够保持较长的一段时间，使得结构的抗倒塌能力得到保障。

火力发电厂单跨混凝土框架结构在设计的过程中，柱截面较大，轴压比较小，在传统的设计当中，结构满足强柱弱梁。为了保证在强震作用下柱端不出现塑性铰，我们可以利用增强抗震构造措施来提高单跨框架结构的抗震性能。框架结构震害的严重部位多发生在框架梁柱节点和填充墙处，一般是柱的震害重于梁，柱顶的震害重于柱底、角柱的震害重于内柱、短柱的震害重于一般柱。通过对各个因素的考虑和综合分析，主要抗震构造措施如下：（一）提高框架的抗震等级。（二）调整单框架结构的布置方案。（三）加强角柱、避免短柱。（四）设置柱间支撑。

把框架设计成延性框架，遵守强柱、强节点、强锚固，框架沿高度不宜突变，避免出现薄弱层，控制最小配筋率，限制配筋最小直径。构造上采取受力筋锚固适当加长，节点处箍筋适当加密等措施。

增强抗震构造措施、提高抗震等级，单跨框架抗震性能便可以大大提升。

在此我们做一个补充说明，我们这片论文主要针对的是小型火力发电厂，而对大型的火力发电厂，工艺布置十分复杂，产生类似于短柱和异形节点等的机会要比小型火电厂大得多，因此我们建议大型火力发电厂尽量不要使用单跨框架结构。

总结：通过大量的实践，证明在小型火力发电厂中使用单跨框架结构的可靠性，同时，根据电力行业所具有的特点，我们也证明了在小型火力发电厂中使用单跨框架结构的合理性。综上所述，小型火力发电厂是可以使用单跨框架结构的，前提是必须采取充分的抗震构造措施。

参考文献：

[1]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].

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一、重庆农村民居防震设防应对措施

农居抗震设防历来是防震减灾工作的薄弱环节，我国在前几年确定防震减灾十年目标时，是以城市为重点，要求在各级政府和全社会的共同努力下，争取用10年左右时间使我国大中城市和人口稠密、经济发达地区具备抗御6级左右地震的能力，当时农村的抗震设防工作没有提到议事日程。随着农村经济的发展和地震对农村经济破坏的加重，农居地震安全工程已引起了党和政府的高度重视，并提出了“突出重点、全民防御，健全体系、强化管理，社会参与、共同抵御”三大战略要求。

为贯彻落实全国农村民居防震保安工作会议精神，努力提高农村民居防震保安能力，2007年重庆市建委、市地震局提出了全市的农村民居地震安全工程的实施意见；2008重庆市政府拟出台文件，要求按高于《中国地震动参数区划图》确定的抗震设防要求设计，提高重庆市新建、改建大楼的防震标准；2009政府又安排300万元专款，组织有关专家和科研单位，开展农村民居经济实用抗震技术和农村民居巴渝建筑风貌特色研究，编制实用技术标准。目前，区县的抗震民居示范工程已经逐步启动。

二、农村民居抗震设防基本状况和存在的问题

随着改革开放以后人民群众物质文化生活水平的提高，村镇建筑（本文仅指不纳入建设行政主管部门管理的居民建筑）建设的快速增长，居民的房屋结构也由传统的土坯或土木结构逐渐改为砌体结构、框架结构。但由于缺乏有效的技术指导，多数建筑在没有规范设计和规范施工的情况下就已建成，留下了不少的安全隐患。具体问题在于：一是目前重庆市村镇建筑多由居民自己出资，在自有土地产权范围内建设，一般不纳入政府职能部门的基本建设管理范围，大多无正规设计标准，房主仅为了满足自身需求，依照自己拟定的功能、开间尺寸、进深尺寸、层高、层数等来进行建盖；二是施工方大多属无资质的农民施工队，工匠技能参差不齐。建盖过程中，凭建房农民自己的经验和感觉，甚至是错误的经验就把房屋结构建盖起来；三是建筑经费使用不合理，主要追求住房的高大、宽敞、明亮，在外表装饰上投入过多，在结构抗震上过分省钱，有的甚至不与考虑过房屋结构的抗震问题；四是地基选择不合理，地基挖掘深度不够，处理方式简单，大多数仅在地面下50公分左右填埋碎石或片石，很少打地圈梁，基本没有加钢筋，多层建筑大多没有圈梁；五是承重墙厚度达不到要求，有的砖混结构承重墙仅是l2墙，普遍存在砖木结构房屋层高超高，达4～5米；六是砂桨比例不合理，粘接强度差，建筑质量差，忽视抗震设防标准，达不到抗震设防的要求。

从重庆5个乡镇民居的调查统计分析情况看：个别地区乡镇经济发展较快，农民生活逐渐富裕，房屋建筑情况相对好些，主要以混合和混预结构为主，采用了圈梁，结构上具有一定的抗震能力，约占调查总数的10%；以砖混合预制结构为主的农家自建楼房，建房过程中根本未考虑抗震设防因素，施工人员技能普遍很低，特别是部分房屋的选址不科学、地基不稳定，不符合抗震设防要求，虽然这类房屋具有一定的抗震性能但很脆弱，约占调查总数的25%；在有些偏僻山区的情况相对较差，由于经济原因主要以土木结构（土坯房）为主，少部分为砖木结构，房屋基本不具备抗震能力，约占总数的65%。总体上看，农村民居抗震能力十分脆弱，推广和加强农村民居地震安全工程的工作十分必要。

三、推行民居抗震设防工作需加强的几项工作

推进农村民居地震安全工程是一项复杂的系统工程，是一项长期而艰巨的任务。各级政府要在民居安全工程建设中发挥主导作用，将其纳入政府的议事日程，要落实分管领导、责任到人。在推进农村民居防震保安工作中不容忽视以下几个方面：

1、专家参与设计，组织进行抗震性能房屋建设论证。针对不同地区、不同经济条件下各种机构类型，给出当地群众经济上易接受的抗震技术措施和指导性建议。通过编制地区性房屋抗震技术标准和抗震构造图集的形式，指导村镇房屋建造，提高其综合抗震能力。

2、领导重视。少数乡镇政府对农居抗震设防工作没有给予足够的重视，干部群众防震减灾意识淡薄，存在侥幸心理，对推广民居地震安全工程积极性不高，没有建立农居档案，心中无数，这种现状对今后的抗震救灾工作极为不利。

3、严把五关。严把选址关：严格规划选址实行统一规划、分栋（分户）自建，严格按建设程序审批。规划选址用地避开山洪、风口、泥石流、洪水淹没、风景区核心景区、地下采空区、高压输电线路等，并要求有充足的水源和便利的交通条件，以方便生产生活；严把建筑设计关：住宅方案供农民选择使用，免费向村民提供住宅设计图集，住宅设计一般为2～4层，达到国家技术标准，满足农村生产生活需要；严把施工关：以镇为单位编制施工方案，组织有资质的施工企业或持证工匠施工，杜绝无证施工，加强施工安全管理；严把工程质量关：聘请监理公司或区质监站对农房建设进行监理和监督，同时还应建立由镇村管所技术人员、村组干部、建房业主代表三方组成的质量监督小组进行质量监督；严把建筑材料关：凡进入施工现场的建筑材料及构配件必须符合国家标准，凡不能满足技术标准的一律禁止进入施工现场。

4、加强宣传教育。农村长期存在防震抗震知识不足，对建房质量认识不能到位，采用科学、灵活、及时有效的宣传方式，通过各种宣传媒体，将农村住宅建设防震抗震知识普及到乡（镇）、村庄和农户，使广大农民建设安全农居变为维护自身生命财产安的自觉行动，增强市民防震意识。

5、加强监管，保障农村民居抗震质量。把抗震设防管理纳入工程审批、规划、勘察、设计、施工、验收等各个管理环节中，加强监管，确保抗震设防质量。

四、结束语

农村民居防震保安工作要结合新农村建设来改善农民居住条件，是加强农村民居防震减灾能力的一种基本措施。同时，积极宣传，提高农民认识，让农民自主自愿参与实施地震安全民居工程，做好抗震设防技术指导和服务是实施地震安全民居工程的核心。

（作者单位：重庆大学建设管理与房地产学院）

主要参考文献

[1]陈东良.真抓实干求真务实扎实推进农居地震安全工程试点工作.高原地震，2007.1.

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中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

一.前言

伴随着我国建筑行业的迅速发展，工程建筑行业日渐成为了我国国民经济新的经济增长点，不仅仅在国民经济的增长中占据着越来越重要的地位，而且在改善居民生活方式，提高居民的生活质量方面有着巨大的推动作用。随着钢筋混凝土建筑结构在建筑行业中的广泛应用，建筑结构的设计和施工都有了新的标准和要求，在钢筋混凝土结构的设计施工中，不仅仅要使得结构的平面，立面布置符合相关规则，更要使得建筑结构的各种构件的强度和变形能够达到相关的标准，同时，要在满足建筑设计基本目标的基础上，更加重视建筑结构的抗震设计，提高建筑结构的抗震能力，保证整个建筑结构的质量。

二.钢筋混凝土建筑结构设计的优化措施

1．严格控制钢筋混凝土建筑结构设计中的各种材料设计

(一)在掺合料选择方面上。选择一些增加混凝土强度性能的一些掺合料。

(二)沙，沙石，水泥的配合比上面，优化三者配合比。

(三)在水泥的选择方面上。根据工程的需要，选择相对应的水泥。

(四)在钢筋的选型上面。比如，用U型钢，工字钢代替圆形钢。

2．结构体系的选型方面

由于大开间剪力墙结构体系，可以做到房间不露出梁柱，有效空间大、隔音效果较好，当采用钢制模板时，墙面和楼板表面平整并且不需要在湿作业的情况下抹灰。另外该结构体系不但用钢量少，施工周期短、造价低，还具有整体性强、侧向刚度大等优点，有利于抗风抗震，所以自九十年代起建筑结构体系基本上都采用大开间现浇钢筋混凝土剪力墙结构。随着经济的发展，为了进一步降低建筑造价，近几年来部分地区越来越多地采用短肢剪力墙与简体或一般剪力墙组成的结构体系。这个结构体系也属于剪力墙结构的一种。它的特点是建筑平面布置更具灵活性，并且又能节省钢筋和混凝土用量，减轻建筑的总重量，从而降低地基基础造价。

3．建筑结构的基础设计方面

在建筑的基础设计中，要综合考虑建筑场地的地质情况以及水位、使用功能、上部结构类型、施工条件和相邻建筑的相互影响，以保证建筑物不会过量沉降或倾斜，而且还能满足正常使用要求。另外还要注意相邻地下建筑物及各类地下设施的位置，以保证施工的安全。

4．建筑结构设计的抗震方面

（一）房建结构设计要从建筑的全局出发

全面考虑各种建筑部位的功能，在此基础上，科学设计每个部分的构件，保证每个部件之间的契合，促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求，满足一定的现实需求，同时，通过抗震设计，使得每个构件都可以具有相应的承载力，当地震来袭，每个构件都可以有着一定的次序先后破坏，整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性，从而延缓地震破坏的速度，消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。

（二）要严格选择地基选址

地基选址是进行建筑结构设计的基础，因此，在房间结构抗震设计中，要科学避开山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本着坚硬，牢固，平坦，开阔的选址原则。亲身实地，利用先进技术设备，进行地质勘探，山石水土监测，并取样论证，科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠，地质稳定无渗漏，无坍塌，无暗河，无熔岩，无火山……从而保证整个地基不会因为承载而发生小范围的坍塌。影响到整体承载能力和抗震能力设计。

（三）采用合理的建筑平立面

建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，通过无数次的实验表明，简单、规则、对称的建筑结构抗震能力强，对延缓地震烈度范围延伸，消耗地震的能量，减少地震对整体结构的破坏，而且，对称结构容易准确计算其地震反应。

5. 加强对连梁的设计优化

（一）对连梁的刚度进行折减

连梁由于跨高比较小与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，在连梁遇到外力发生屈服的过程中，主要有几个表现，比如出现裂缝，连梁的刚度减弱，内力发生重新分布，因此，一般而言，在进行建筑结构设计之前，要对连梁的刚度实施折减，从高规中的相关条款解释而言，是要对整个混凝土建筑结构的各个环节的刚度和弹性进行比较科学合理的分析，但是，在具体实际的操作过程中，各个部分的构件都需要承担比较大的弯矩和剪力，并且配筋设计具有很大的难度，因而，在笔者多年的建筑结构设计过程中，可以减少对竖向荷载能力的考虑，而更多的进行适当的开裂设计，将内力转移到墙体上去，如此，可以更好的实现建筑结构设计的优化。

（二）在设计过程中适当的减少连梁的高度

在进行连梁的设计中，为了达到降低连梁刚度，减少地震影响效果的目的，可以在保证整个建筑功能的基础上，让连梁的总体的跨度不断增加，如此，可以很大程度的让连梁的整体高度降低，一定程度而言，也使得可以讲整个连梁的整体承载能力控制在一定的范围之内，既可以让设计得到优化，又可以让建筑的功能得到正常发挥。

（三）在连梁设计过程中适当增加厚度

在进行连梁设计，在做好各种构件的设计优化的基础上，可以让连梁的整体截面的宽度进一步扩大，如此，不仅仅可以让建筑结构整体的刚度变大，也能够让整个地震过程中产生的各种内力作用相对而言变得更大。而且，由于连梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正比。通过剪力墙的厚度增加，也有可能达到让连梁抗剪承载力符合限度的目的。

（四）提高混凝土等级

为了让连梁的抗剪承载能力不会超过规定个标准，可以合理的提高剪力墙的混泥土的等级，当混泥土的等级得到提升，混泥土的弹性模量增加比例会小于抗剪承载力的提升比例，从而，可以达到控制目标。

6．建筑结构设计的施工方面

为满足结构承载力的需求，通常在结构设计中柱与梁板选择不同强度等级的混凝土。施工规范规定柱的施工缝宜留设在梁底标高以下20mm-30mm处，其原则是施工缝宜留在结构受力小且便于施工的位置。施工时，为方便柱身混凝土的下料与振捣，在梁内钢筋未绑扎之前进行浇注。按施工规范的要求，当梁柱的混凝土强度等级不同时，节点处应按。弱梁强柱”的原则。在实际施工中，施工班组制定合理的节点保证措施，监理人员加强对浇注质量的监管和提高整体结构的抗震性能十分重要。

三.结束语

钢筋混凝土建筑结构设计是一项专业性极强的工作，必须综合考虑到多种因素，既要满足居民的生活生产多种需要，更要从地震防护，防水防渗漏等各种因素对建筑结构做出性能设计，同时，从城市整体的人文自然，交通政治等各方面的因素出发，选择合理的建筑结构体系，做出科学严谨的设计，实现实用价值和美学价值的统一，为整个建筑业的发展和居民生活质量的提高，奠定基础。

参考文献：

[1]刘利峰 钢筋混凝土建筑结构设计优化研究 [期刊论文] 《科技资讯》 -2010年20期

[2]张红标 建筑结构设计成本优化研究--以深圳高层钢筋混凝土建筑结构为例 [学位论文] 2011 - 浙江大学：企业管理

[3]张民 钢筋混凝土框架-剪力墙结构设计的优化研究 [学位论文]2008 - 同济大学土木工程学院 同济大学：结构工程

篇10

中图分类号：TU528.571文献标识码： A 文章编号：

一.概述

粘帖CFRP片材加固修复混凝土结构的技术，主要用于钢筋混凝土柱的抗震加固、梁柱的受剪加固、梁板的受弯加固、以及裂缝和耐久性修补。对于钢筋混凝土柱粘帖CFRP片加固，国内外大量的试验和理论分析均表明，目前采用一般粘帖CFRP片材加固钢筋混凝土柱的方法，在钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材后，使柱中混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度及极限压应变，从而提高钢筋混凝土柱轴压承载力及延性。与约束混凝土的机理类似，钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材加固后使柱中混凝土处于约束状态，由于CFRP片材是线弹材料，使其产生的约束力是持续增长的，直至碳纤维拉断，混凝土破坏。可以认为：当钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材加固轴向应力超出混凝土的抗压强度后，应力---应变关系呈线性增长，混凝土的应力和应变同时达到最大值，呈现了CFRP片材是线弹性材料约束混凝土的特点。[1]

二、碳纤维加固混凝土柱的原理

普通混凝土结构在使用一定的年限后，混凝土腐蚀、钢筋锈蚀，承载能力下降；一部分新建和在建的工程，由于设计或施工不当，有些工程使用功能改变，荷载增加或者提高建筑物的抗震设防等级；由于种种原因造成停建烂尾工程，又重新启动的工程等等，这些都需要对结构进行加固。使用建筑结构胶在混凝土表面粘帖CFRP片材材料进行加固修复混凝土结构，《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中对钢筋混凝土柱的加固从施工到设计都有详细的规定。

《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中要求粘帖CFRP片材加固修复混凝土结构应由熟悉该技术施工艺的专业施工队伍完成，并应有加固修复和施工技术措施。保证施工质量的关键是遵循工序要求，施工时应考虑环境温度、湿度对结构胶固化的影响。施工过程中，为保证加固质量，应从施工准备开始对需要加固的构件进行表面修复、清理并保持干燥，应按产品供应商提供的工艺规定进行配置和涂抹结构胶。粘帖CFRP片材还应符合《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中有关条款要求。施工中应注意安全，远离电器设备及电源，做好防护措施。在开始施工之前，应确认CFRP片材及配套的结构胶的新产品合格证、产品出厂质量检验报告，各项性能指标应符合《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中的检验要求。[2]

改善钢筋混凝土柱最方便最有效的方法就是对核心区混凝土和保护层混凝土进行有效的约束，提高混凝土自身的变形能力。《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》的出现使得这一方法变得简单易行。CFRP片材包裹在钢筋混凝土柱，混凝土受到了外包纤维的有效约束，极大改善了混凝土的变形能力；同时外包纤维限制了裂缝的发展，在纤维拉断前保护层的混凝土不剥落，有效防止了粘结构破坏的发生。

为了进行CFRP约束混凝土构件的力学性能和承载力设计方法的研究，必须确定混凝土在CFRP生材料约束情况下的应力―――应变关系。国内外许多学者对CFRP约束混凝土的关系进行了研究，基于试验结果分析，建立了CFRP约束混凝土关系指数曲线+直线曲线的模型。

三、碳纤维加固钢筋混凝土柱的轴向承载力计算抗震加固[3]

我国现行钢筋混凝土设计规范及抗震设计规范中，对于钢筋混凝土结构的抗震措施，主要针对不同的抗震等级，通过内力调整和限制轴压比俩方面来控制。许多研究者指出：轴压比影响柱的延性及破坏形式。当轴向压力较小时，钢筋混凝土柱为受拉破坏，主要是由于受拉侧钢筋先达到屈服而引起的，表现出一定的延性。随着轴向压力的增加，柱的延性不断降低。当轴力超过界限轴力时，受拉侧钢筋达不到受屈服，构件的破坏主要是由于混凝土压溃或主筋的压曲造成的，因此延性很小。这就是抗震结构中限制钢筋混凝土柱轴压比的原因。在实际加固改造工程中，常常会遇到框架柱轴压比超出规范限值得情况。此时采用CFRP约束混凝土的关系环向包裹对柱进行约束，可以提高柱的混凝土抗压强度，从而降低轴压比。对于外粘帖纤维布弱约束钢筋混凝土柱计算；外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴压构件，其轴承载力按下列公式计算：N0.9（

对圆形载面建议按：式中： 为外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴压构件心抗压强设计值； 为外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴向构件抗压强设计值； 为外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴向构件抗拉强设计值；外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴向构件抗拉强设计值；A为加固柱截面的面积。一般情况下 不应大于的1.5倍，党有可靠依据时混凝土强度的提高幅值可适当提高。截面的半径或高度应小于1.0m，对矩形截面的高宽比h/b应小于1.5。

为确保核心区混凝土得到有效的约束，我国现行钢筋混凝土设计规范及抗震设计规范给出了柱箍筋加密区的最小配箍特征值 ，为避免配箍率过小还规定了最小体积配箍率。钢筋混凝土柱轴可以通过粘帖碳纤维来满足《建筑抗震设计规范》（GB50011―2001）对箍筋加密区以及体积配箍率的构造要求，以提高其抗震性能。碳纤维的加固最主要课依据《建筑抗震设计规范》和《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中（CECS146:2003）来确定。

碳纤维片材在箍筋加密区宜连续布置，且碳纤维片材两端应搭接或采取可靠连续措施形成封闭箍。碳纤维片材条带的搭接长度不应小于150mm，各条带的搭接位置应相互错开。

参考文献：

篇11

 

破坏性地震会给国家经济建设和人民生命财产安全造成直接和间接的危害和损失，尤其是强烈的地震会给人类带来巨大的灾害。目前，每年全世界由地震灾害造成的平均死亡人数达8000-10000 人，平均经济损失每次达十亿美元。尽管如此，地震造成的惨重人员伤亡和巨大的财产损失，主要却是由建筑物的破坏所引起。因此，如何提高建筑物的抗震能力就成为一个很关注的问题。

1.影响建筑结构抗震能力的主要因素

1.1建造结构所用的材料及施工质量

这个因素是显而易见的，但是也容易被人们忽视。对于材料而言，我们要明确这样一个道理：地震对结构作用的大小几乎与结构的质量成正比。一般说在相同条件下，质量大，地震作用就大，震害程度就大；质量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑的楼板、墙体、框架、隔断、围护墙以及屋面构件中，广泛采用多孔砖、硅酸盐砌块、陶粒混凝土、加气混凝土板、空心塑料板材、瓦楞铁等轻质材料，将能显著改善建筑的抗震性能。

施工质量的影响是深远的，在整个施工过程中，任何一个环节出现问题，都可能影响建筑结构本身的抗震能力。施工中造成的材料性能和截面几何特征在一定范围内变动，砂浆强度、混凝土浇筑质量以及延性构造措施在施工中的变动等施工质量问题，对实际结构抗震性能具有重要影响。

1.2建筑物本身的设计

建筑物如果平面布置复杂，致使质心与刚心不重合，在地震作用下产生扭转效应，则会加剧地震的破坏作用。海城地震和唐山地震中有不少这样的震害实例。台湾921 地震中，一栋钢筋混凝土结构由于结构平面不规则，在水平地震作用下，结构产生严重扭转效应而破坏倒塌，同时撞坏相邻建筑上部的阳台。抗震设计中，要求结构平面布置尽可能地使结构的刚心和质心相一致，以减小地震作用下结构产生的扭转效应，对于结构平面布置不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端抗震墙或框架柱承载力的验算。建筑立面应避免头重脚轻，结构重心尽可能的降低，出屋面部分如屋顶的女儿墙、水箱间等，由于根部与下部结构连接薄弱，刚度突变，受鞭梢效应影响严重，在地震时容易率先破坏倾倒；另外，其地震作用通过周边的屋面结构传至下部结构，如屋面结构刚度不够时，在突出屋面结构的下部一定范围内破坏相对集中。

1.3建筑场地

地震造成建筑物的破坏, 情况是各种各样的。其一，由于地震时的地面强烈运动，使建筑物在振动过程中，因丧失整体性或强度不足，或变形过大而破坏；其二，由于水坝倒塌、海啸、火灾、爆炸等次生灾害所造成；其三，由于断层错动、山崖崩塌、河岸滑坡、地层陷落等地面严重变形直接造成。免费论文参考网。前两种可以通过工程措施加以防治，而后一种情况，单靠工程措施很难达到预防目的，或者代价昂贵。

2.建筑结构抗震能力评估方法

建筑结构抗震能力评估方法是高层建筑结构分析的核心内容。只有对建筑结构抗震能力正确的评估，才能有预见性的研究出合理而科学的建筑结构。

2.1弹塑性计量法

目前，弹塑性分析已经成为结构抗震设计的一个重要组成部分。国内外大量地震震害教训表明，建于强震区的早期结构，具有较高的地震易损伤性。如何评定这些已建结构的抗震性能，并据此进行合理的抗震加固，对最大限度的降低地震震害损失以及保护人民生命财产安全，都具有重要意义。弹塑性分析法主要用于对现有结构或设计方案进行抗侧力能力的计算，从而估计其抗震能力，自从基于性能的抗震设计理论提出之后，该方法的应用范围逐渐扩大到新建建筑结构的弹塑性抗震分析。这种方法与传统的抗震静力方法区别主要在于它考虑了结构的弹塑性性能并将设计反应谱引入了计算过程和计算结果的解释。基本原理是：在结构上施加竖向荷载并保持不变，同时施加某种分布的水平荷载，该水平荷载单调增加，构件逐步屈服，从而得到结构在横向静力作用下的弹塑性性能。正因为弹塑性计量法的这种特点，已经在建筑结构抗震能力评估领域发挥越来越重要的作用。而其中弹塑性静力分析作为结构弹塑性变形分析方法之一，以其实用性较强的优点正受到越来越多的关注，已经被列入我国《建筑抗震设计规范》。

2.2反应谱法

用动力方法计算质点体系地震反应，建立反应谱；再用加速度反应谱计算结构的最大惯性力作为结构的等效地震荷载；然后按静力方法进行结构计算设计的方法。因此，是一种拟静力方法。我国抗震规范及高层规范都要求在高层建筑中用反应谱方法计算等效地震力，一般有两种方法：第一种是反应谱底部剪力法：当结构高度小于40m，沿高度方向质量刚度分布比较均匀，以第一振型为主的高层建筑；第二种反应谱振型叠加法：当把结构简化为平面结构进行分析时，采用平方和的平方根法（SRSS 方法）；当采用空间协同分析或空间分析方法时，考虑空间各振型的相互影响，采用完全二次方程法（CQC 方法）。

3.提高我国建筑结构抗震能力的建议

3.1对旧有建筑进行加固行动

建成于七十年代前后的建筑物，限于当时的具体条件，基本上都没有或者很少考虑抗震问题，很多房屋现在已经开始出现基础沉降、墙体裂缝、倾斜、面层剥落等现象或隐患，其中部分建筑已影响使用，甚至出现危房。免费论文参考网。鉴于拆旧建新投资费用较大，为了确保人民生命财产的安全，充分利用原有旧房，对不符合抗震要求的进行加固，对部分部位及构件进行修缮，以满足抗震设防目标，是十分必要的。而通常的方法是将结构隔震、消能减震技术应用到建筑物的抗震加固中。这种方法在某些方面具有独特的优点，它摆脱了常规加固中以构件承载力为主的加固模式，寻求通过减小建筑物上地震作用的途径，使结构及构件满足承载力要求，从而达到加固目的。我国人口众多，地震灾害频繁，因此多途径研究探索既有建筑物的抗震改造加固方法，以满足不同的改造加固要求，对工程结构抗震具有积极的意义。

3.2研究开发更为合理的结构形式

随着科技日益高速发展，自重轻、跨度大、功能多样、施工周期短成为现代建筑结构的发展方向。免费论文参考网。因而，研制出轻质高强的新型建筑材料，研究开发合理的结构形式成为各种新型结构体系应运而生的前提和基础。

我们可以推荐开合屋盖结构。这种结构是一种在很短时间内部分或全部屋盖结构可以移动或开合的结构形式，它使建筑物在屋顶开启和关闭两个状态下使用。开合屋盖是将一个完整的屋盖结构划分成几个可动和固定单元，使可动单元能够按照一定轨迹移动达到屋盖开合运转的目的。根据开合机理，屋盖体系的开合移动方式可分为：水平移动方式、水平旋转移动方式、空间移动方式、绕枢轴转动方式、折叠移动方式和组合移动方式等。开合屋盖结构的设计与施工涉及到建筑、结构、机械、控制诸多方面的影响和控制，是一种全方位的知识的理解与运用的结晶。开合结构体系运用的好坏与它的造型、功能相关，还与其屋盖在开启状态下的开启率、天空形状和亮度，屋盖关闭后的形状、运转和施工难度等许多方面的因素相关。该种结构在屋顶中心设置液压阻尼器减震，避免了在开合过程中振幅过大导致附属材料之间的互相碰撞。屋盖移动的轨道上装有地震仪，这一装置保证了该结构在发生地震时的结构安全和正常运转。虽然现在我国的开合结构还处于起始状态，但是由于开合结构具有的独特优越性，我国的建筑师和结构工程师们已经开始关注这一新型结构体系。

参考文献

[1] 王彦兴. 框剪结构在地震作用的时程分析[J]. 山西建筑，2010, (01) .

[2] 郑国栋，李校兵. 不同方法对某桥梁抗震分析的影响比较[J]. 公路，2010，(03).

篇12

Abstract: In recent years the quality requirements for construction projects showing increased year by year trend, especially in the construction of related facilities for construction projects, is to become the focus of attention, the earthquake construction of the building construction project is one of the important part. This paper will combine with many years of practical experience, civil engineering seismic analysis focus on the simple exposition, for reference.Key words: construction work projects; seismic structure; design

中图分类号：TU3文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）06-0020-02

0引言

由于我国处于地壳运动中的两条地震带上，导致我国相关城市经常会遭受到地震灾害的影响，从上世纪六、七十年代的几次地震中足以看出，因建筑物倒坍、倾斜等而造成的人员伤亡和财产损失占到了整体灾害损失80%左右，因此，加强对建筑工程抗震结构施工，从而提高建筑项目的稳定性能已刻不容缓。

加强对建筑工程的抗震结构建设，首先需要对建筑结构进行抗震结构分析工作，以使其在建设施工过程中抗震效益得到最大程度的发挥，因此起初的设计分析工作尤为关键。当然，在对建筑工程进行抗震结构设计时，应充分对相关的影响因素进行考虑，使其整体概念符合设计施工的标准规范。简言之，抗震结构概念设计是指在特定的建筑空间及地理条件下，通过整体概念对结构的总体方案进行分析，依据结构总体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部构造措施的宏观控制。概念设计受到国内外工程界的普遍重视，并将发挥更大的作用。

1概念设计的重要性和必要性

随着社会经济的发展和生活水平的提高，人们对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进计算理论，加强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与开发，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济已成为当务之急。而且针对建筑结构设计的现状，提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性，推动结构设计的发展，是非常有必要的。这就需要工程界和教育界共同的努力，而推广概念设计思想是一种有效的办法，分析如下：

1.1建筑抗震设计规范（GB50011-2001）（以下称新抗震规范）

以可靠度理论为基础，吸收了延性设计的思想。但对于一些具体问题，例如“中震可修”的设防目标等，规定相当模糊。所以我们不能盲目地照搬照抄规范，应该把规范作为一种指南和参考，并在实际工程应用中作出正确的选择。这就要求我们对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识，把概念设计应用到实际工作中去。

长期以来，人们认为结构设计很简单，只需遵循规范和手册，等建筑师完成建筑设计后，使用计算机就可以完成结构设计。但这不能充分地运用结构设计者的知识和技能，而且还会与建筑设计方案产生分歧和矛盾。所以我们应考虑在结构设计中如何运用概念设计，比如结构的抗风设计与抗震设计，抗震设计要求能消减外荷载，吸收或转换震动的能量；而抗风设计则要求结构在风的作用下动力效应较小，刚度较大。这一矛盾必然影响结构体系的抗风和抗震性能。为了弥补这一缺陷，需要合理的概念设计与延性构造措施来加以保证。

1.2概念设计的重要性，还体现在方案设计阶段。初步设计过程是不能借助计算机来实现的，这就需要结构工程师综合运用结构概念，选择最为可靠、经济的结构方案。为此，需要工程师不断地丰富自己的设计理念，深入了解各类结构的性能，并能有意识地、灵活地运用它们。运用概念性近似估算方法，可以在设计方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择。所得方案往往概念清晰、定性准确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的经济可靠性能。同时，这也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。美国一些著名学者和专家曾说过：“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”计算软件的选择和使用不当，也会造成结构设计的不合理，甚至影响到建筑物本身的安全性。应用概念设计的思想，可以避免此类情况的发生。

1.3新抗震规范提出了在建筑物内设置地震反应观测系统的要求，并提出了结构两个主轴方向的动力特性（周期和振型）相近的抗震概念。所以在结构概念设计中还应该注意结构与场地的共振问题。例如在唐山地震时，天津塘沽地区的7-10层框架结构房屋破坏严重，而3-5层的砖混结构住宅却只有轻微损坏。后来经调查发现，框架房屋的自振周期和场地的卓越周期一致导致共振，而3-5层砖混住宅的自振周期远低于场地的卓越周期，因此破坏较轻。

1.4建筑结构的抗震设计，存在着许多模糊而且不确定的因素。例如地震作用是一种随机性很强而且循环往复的荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，要准确计算或预测建筑物所遭遇的地震特性和参数，还难以做到。风荷载的脉动性与涡流作用情况也是如此。因为建筑物受到的地震作用难以确定，所以适用、安全、经济的结构体系必须注重概念设计。

2概念设计的理解及应用

结构抗震设计的目的是使结构在强度、刚度、延性以及节能等方面取得最佳，从而满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求。在当前的科技水平和经济条件下，为了保证结构具有可靠的抗震性能，概念设计应充分考虑以下因素：场地条件和场地土的稳定性，建立结构计算模型，抗震结构体系的选取，材料效用，风作用、温度作用以及结构的空间作用等。

2.1现行抗震计算模型的理解和应用

新抗震规范规定：一般情况下，应允许在建筑结构的2个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。而实际结构难以实现强柱弱梁的主要原因则是计算模型问题。即：仅仅对相互正交的2个主轴方向进行内力分析和强度设计，不能真实反映结构的空间作用。所以，应用概念设计的原理，结合大量震害和试验研究成果，所得出的结论是：构件的最不利受力状态随着构件和地震作用方向而变化。当地震作用方向与结构主轴方向一致时，梁处于最不利受力状态；当地震作用与结构的主轴方向呈45度时，大多数柱处于最不利受力状态。

2.2结构薄弱部位抗震构造措施的理解和应用

结构薄弱部位的处理，如建筑平面外墙转角处的转角窗，限制了角部结构竖向抗侧力构件的设置，如果采用概念设计，解决这一问题的方法是2竖向构件间应设厚板、暗梁等可靠拉结。再如，由于节点部位的重要性，所以引入抗裂性的概念，以此来比较梁、柱节点偏心所引起的节点性能的变化。建议在地震区，不宜采取梁柱偏心过大的节点形式，而且构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力。

3建筑结构抗震设计的前景展望

结构抗震体系由传统的以“硬抗”为主的抗震体系向以“柔抗”为主的结构减震控制体系发展。结构减震体系采用的是以“柔”克刚的新概念，它通过调整结构动力特性、隔震、减能或控制来达到抗震的目的，在未来的工民建中结构抗震的思路将向着减轻危害的方向发展。

4总结

经过多年的抗震探索和研究，设计中引入了概念设计的设计新理念。这种设计理念从宏观角度对建筑抗震结构进行设计，在某些方面弥补了以往设计思路对抗震结构思考的不足之处，为今后的工民建结构抗震设计开辟了新路。

参考文献：