抗震性能评价

关键词： 砌体 结构 建筑 抗震

抗震性能评价（精选九篇）

抗震性能评价 篇1

我国混合建筑结构的主要形式是框架结构和砌体结构, 这两类在力学模型和计算方式上都不相同。然而我国在90 年代左右建造的很多建筑采用了砌体- 框架混合结构, 这种结构有的属于砌体和框架相连的模式, 有的属于底框模式。这类结构由于抗震能力极差, 在发生地震的情况下很容易对人的生命财产安全造成破坏。并且对这类建筑的相关抗震性能检测也没有完善的体系。在这里我通过对框架结构和契合结构进行相关的地震作用分析, 来理清这种此种混合结构在地震来临时的抗震性能, 由此对相关结果数据进行分析来对建筑进行加固。

2 工程概况

有一个建于90 年代的五层层高3. 5 米的综合类。当时鉴于功能的需要, 采用现饶楼无盖设计第一二层承重墙厚度分别为370 毫米和240 毫米, 右侧则是采用的预制楼屋盖砌体结构, 左侧采用的则是框架结构。这个综合类当时设计的抗震级别为B类并且建筑设防类别为重点也就是乙类, 7 度的抗震设防烈度, II类的建筑场地类别。同时在对抗震鉴定之前就对此建筑进行了相关方面的检测, 检测结果为M10的砖硬度, C20 的梁柱混凝土强度, M2. 5 的砂浆强度。

3 结构抗震分析

框架和砌体相连的混合结构的综合楼设计, 由于进行分析计算的时候采用PKPM结构分析软件, 由于软件的滞后性, 导致误差很大, 无法定义砌体弹性模量和泊松比等参数。所以在对综合楼进行地震作用分析计算的时候使用ETABS结构分析软件。相关参数如表1 所示:

用地震反应谱法来计算分析, 分组第一组为地震, 0. 08 的场地特征周期, 0. 08 的水平地震影响系数最大值。

可以把此综合楼看成非对称的框架- 剪力墙结构。所以, 根据现在抗震规范关于多层框架剪力墙的分析对综合楼地震作用分析。此楼框架部分承担的剪力及占楼层全部剪力之比和楼层最大弹性位移、楼层层间剪力与平均位移之比如下表所示:

如表所示, 楼层横向最大弹性水平位移大于该楼层两端弹性水平位移平均值的1. 2 倍 ( 接近1. 5 倍) , 属平面扭转不规则; 另外, 右侧框架部分所承担的地震剪力 ( 计算中也包括构造柱承担的地震剪力) 仅占相应方向的7. 8 ~ 12. 3% , 表明楼层绝大部分地震剪力都集中到了楼层各片承重墙上。因此, 这种混合结构体系对抗震十分不利。表3为第3、6和9轴横向承重墙地震剪力设计值、抗震承载力设计值及比较情况。可以看出, 部分墙体抗震承载力不满足, 需采取抗震加固措施。

4 加固改造设计

对本综合楼, 模拟采取改变结构体系的办法, 在承重墙内加设贯通拉结筋, 在墙顶与框架梁问采用干硬性膨胀砂架捻、缝并且在左侧框架结构内砌抗侧力承重墙。这样可以保证增添的承重墙可以达到抗剪和抗压的目的, 并且增用蒸压灰沙砖, M15 的设计强度等级和M5 的砂架强度等级。这样的结构形式改变之后可以看做砌体结构。

通过上述的措施进行加固改造并且用ETABS结构软件来计算分析和地震作用分析可以得出结论: 1 /3088 ( 位于第二层横向) 为此楼的最大弹性位移角, 1. 120 ( 位于第二层横向) 为楼层最大位移和平均位移之比, 并且满足抗震的目的。第3、6和9轴横向承重墙地震剪力设计值抗震承载力设计值是抗震加固改造后的比较值。从里面可得出, 只有第9轴第二层横墙抗力/效应比比1 小, 其他的都是大于1 的, 并且达到了抗震要求。所以只需要局部加固对9轴第二层横墙采取增设单层钢筋网砂装面层就可以使整个综合楼达到抗震的要求。

5 结论

在对分析抗震某框架与砌体相连的混合结构可以得到如下几个结论和认知: ( 1) 两种完全不同的结构体系框架与砌体结构因为结构的材料性质, 结构侧移刚度, 力学计算模型等不同, 结果就造成了结构平面扭曲, 这样的话几乎所有的地震剪力都会往砌体结构的各个承重墙上集中, 这对于承重墙的抗震能力是极大的削弱。 ( 2) 单一的砌体结构模式使得较均匀的不止结构平面墙, 并且使得地震剪力更均匀的分配, 平面扭转较小, 各个承重墙能满足抗震这一基本需求。 ( 3) 虽然抗震计算在框架与砌体混合结构相对而言困难一点, 但 是我们仍然可运用相关软件和必须的合理性的假设来计算分析以此为抗震加固改造提供理论分析。

摘要：现行抗震设计规范对混合建筑结构要求采用多种抗震措施, 并有较严格的规定和限制。但目前建筑中仍有很多已建造二三十年的建筑物。现阶段还没有可靠的经验对这些建筑物进行抗震分析与鉴定。通过对这种混合结构 (框架和结构相连) 来做的证作用分析, 从而评价抗震性能和抗震承载力, 并且从结果出发对这类建筑进行抗震加固设计。

关键词：混合建筑结构,抗震性,评价,加固

参考文献

[1]欧成弟, 陈天镭.高层建筑结构抗震设计中的几个重要概念[J].甘肃冶金, 2006 (03) .

抗震性能现状调研报告精品 篇2

【篇一】抗震性能现状调研报告

5月中旬以来，市人大教科文卫委员会在常委会邹川宁副主任的带领下，对我市防震减灾工作情况进行了调研，听取了市地震局的情况汇报，实地察看了市地震监测台(站)、地震应急指挥中心、应急储备仓库、武警支队地震灾害紧急救援队、沧口公园地震避难场所等，召开了市地震局、市应急办、市人防办、市民政局等六部门参加的座谈会，并对全市十区(市)的防震减灾工作开展了书面调研。6月8日，王文华主任带领常委会部分组成人员对该项工作进行了视察，听取了市政府的工作汇报。

一、基本情况

近年来，各级政府以全面提升综合防震减灾能力为目标，不断强化责任意识，全市的地震监测预报、震害防御和应急救援三大工作体系建设全面推进，防震减灾能力有了较大提高。一是政府重视，防震减灾制度体系不断完善。全市成立防震救灾指挥部，定期召开工作会议，严格落实24小时震情值班、震情会商制度，形成群测群防网络体系。把防震减灾规划列入国民经济和社会发展总体规划，积极做好全市地震台网规划，完善各区(市)地震监测系统;健全地震监测数据共享体制，推进青岛市行政区域观测数据共享工作。二是加强基础建设，地震预报水平不断提高。全市加强监测基础设施和信息化改造，完成通信线路升级为光纤传输;设立测震、强震、微观前兆台网16处，动物、水井等宏观观测点125处，全市地震监测、震情速报和地震预测能力持续提高。三是突出抗震设防，震害防御能力得到加强。积极推进地震小区划工作，对环胶州湾区域进行研究，提出抗震减灾设施要求，把好重大工程、易产生次生灾害建设工程安全关口，加强对胶东机场、地铁1号线等工程项目的地震安全评审，全市创建地震安全示范社区11个、省级地震安全示范社区25个。四是完善应急救援体系，地震应急处置能力逐步提高。全市完善应急预案体系，强化演练机制，加强地震应急物资储备，配置高标准地震灾害紧急救援车辆，成立了百人专业救援队伍;投资1500万元建成全省第一处国标一类沧口地震应急避难场所。推进市级应急指挥大厅建设，实现与各区(市)应急指挥中心互联互通。加强地震现场应急工作队建设，定期培训市地震灾害紧急救援队、志愿者队伍，以实战演练促进地震应急能力提高，我市专业应急救援队建设经验在全国进行推广。五是加强宣传教育，社会防震减灾意识不断增强。围绕“科学减灾、依法应对”主题制定防震减灾宣传方案，组织中小学师生、社区群众、机关干部、企业员工参加地震应急救援、疏散演练活动，作客《网络问政》、《行风在线》、《民生在线》开展宣传，增强了全社会的防灾减灾意识。

二、存在问题

我市地质构造复杂，面临的地震形势比较严峻，防震减灾的能力与水平仍然不适应经济社会安全发展需要，主要表现在：

(一)地震应急工作亟待完善。尽管全市制定了地震应急预案，但应急指挥技术系统仍不够健全;基础数据库信息量不能满足应对较大地震发生时的预测要求。部门职责不够明晰，整体协调、联动响应机制尚不完善，政府部门各负其责，齐抓共管的工作格局尚未形成。交通、电力、通信等基础设施和学校、医院等人员密集场所，以及可能发生次生灾害的化工产品生产经营单位，重点区域的应急准备水平不高，各类应急资源共享和联动机制有待提高。

(二)地震灾害综合防御工作需要加强。我市城区人口密集，建成区居住小区建设密度普遍较大，公共活动场所面积较小，地震应急避难场所建设滞后，与《地震应急避难场所管理办法》中规定的人均1.5平米的建设要求存在较大差距，且现有的大多数避难场所存在基础设施配建不全、设备老化、指示标识不清等突出问题。应急物资储备布局不甚合理、储备量不足，物资调用、补偿和保障机制有待完善。部分区市建筑物和生命线工程总体抗震能力没有明确评估，农村民居抗震性能参差不齐，城市避震疏散体系不完善。

(三)宣传教育的针对性和实效性需要增强。各级政府组织开展地震应急知识的宣传普及活动和必要的地震应急救援演练不够，各类应急救援队伍协同作战的合力还需磨合。社会公众对防震减灾的重要性有初步认识，但普遍缺乏防灾知识及自救、互救技能，政府提供的专业性指导培训需进一步提高针对性和实效性。

三、建议意见

防震减灾工作事关人民群众的生命财产安全，事关社会稳定和经济的全面协调可持续发展，是城市公共安全的重要组成部分，也是一项具有艰巨性和长期性的重要工作。为进一步做好全市防震减灾工作，应着力加强以下工作：

(一)提高认识，科学规划，积极推进基础工程建设。全市上下要进一步提高对防震减灾工作重要性的认识，认真贯彻《**市“十三五”防震减灾规划》，积极推进青岛市地震安全示范城市创建工作。一是要按照中央和省的要求，尽快把我市的防震减灾工作纳入全市科学发展观综合考核体系中，使这项工作始终摆上日程、抓在手上，不断取得成效。二是要适时开展全市中小学校、医院、大中型水库、大型桥梁、重大次生灾害源等重点建筑物和重要基础设施抗震性能普查，开展农村危房抗震技术鉴定，科学评估各类建筑物和生命线系统的抗震能力，并采取有效措施，防患于未然。三是根据全市人口分布情况，整合公园、绿地、空旷场地和大型体育场馆等基础条件，合理布局应急避难场所和避震疏散通道，建立完善城市避震疏散体系。要积极推广沧口公园应急避难场所建设的经验，分期分类推进应急避难场所建设，解决好规模偏小、数量不足的现实困难。四是全面分析全市地形地貌、社会经济发展现状和发展趋势，整合各个部门的有效资源，尽快建立和完善详尽完备的地震应急数据库，对数据适时进行更新优化，保障数据完整、真实、有效。高标准完成中国地震局青岛防灾市级项目建设，积极推进山洞洞体综合观测试验场、地震烈度速报及预警系统建设。

(二)明确职责，加强协同，进一步提高应急指挥合力。一是要按照《防震减灾法》要求，明确相关部门的工作职责，建立健全防震减灾成员单位联席会议制度，定期召开会议，加强沟通协调，及时研究解决存在的困难和问题，形成政府统一领导、各部门齐抓共管的工作格局。二是加大投入力度，注重人才培养，提高地震宏观测报网、地震灾情速报网、地震知识宣传网和乡镇防震减灾助理员的“三网一员”队伍素质。研究制定支持群测群防工作的政策措施，建立稳定的经费渠道，引导公民积极参与群测群防活动，提高全社会参与防震减灾工作的主动性。三是建立与城市规模相适应的地震应急救援专业队伍，加强与卫生、消防、危险品、海事、人民防空等专业抢险救援队伍的联动机制建设，继续推进地震救援志愿者队伍建设，提高各类专业救援队伍和救援志愿者队伍的救援能力，形成社会基础广泛、协调统一的地震灾害救助力量。

(三)突出重点，提高实效，全面推进地震应急能力建设。一是要继续抓好地震监测预报、震灾预防、地震紧急救援三大工作体系建设，推进信息化和高科技应用，加强地震应急指挥场所以及地震灾害预测与应急指挥信息技术系统建设，强化预测软件功能，提高地震应急指挥运行效率和工作实效。二是建立全市统一的地震应急物资调用平台和相应的管理与调用制度，合理布局应急救援储备仓库，完善政府主导、社会参与的地震应急物资统一调用机制和物资储备体系。三是规范地震行政审批服务窗口工作程序，组织相关部门对重大工程抗震设防要求进行集中专项检查，确保抗震设防要求的全面落实，继续加大地震行政执法力度，确保重大建设工程地震安全。

(四)加强宣传，注重实效，提高全社会防震减灾意识和应急避震能力。一是不断创新防震减灾宣传形式，丰富宣传内容，健全完善防震减灾宣传教育长效机制，充分利用“5.12国家防灾减灾日”、“7.28唐山大地震纪念日”、“科普宣传周”等有利时段，通过信息产业部门、新闻媒体、大众广告等单位进行全面有效的防震减灾知识普及宣传工作。二是积极探索全民参与防震减灾实战演练的新模式，增加防震演练的群众参与度，提高人民群众面对震害发生时的自救、互救技能，提升应急避震能力。三是积极开展防震减灾示范创建活动，推进国家、省、市、区地震科普示范学校、地震安全示范社区和地震安全示范企业的建设，切实增强全民防震减灾意识，提升防震减灾工作的自觉性和责任感。

【篇二】抗震性能现状调研报告

我县是我省地震重点监视防御区之一，全县所有的乡镇场区都在六度设防区内。我县境内有多条活动断裂带穿过，近十年来，我县发生过数次4.0级以上地震，特别是11月26日发生了5.7级的中强破坏性地震，全县因震灾死亡5人，伤247人，受灾人口29.3万人，占总人口的83.7%，倒房1077户6122间，学校受损131所，需维修加固卫生院3所，需重建卫生院7所，需维修加固“三院”9所，需重建“三院”12所，此外，还有供水、供电、通讯、桥梁、公路、水利、广电网络等公用建设工程设施也遭到严重破坏。全县因灾直接经济损失近20亿元。

一、抗震设防是减轻地震灾害的有效途径

地震预报是世界性科学难题，目前，仍处于探索阶段。对破坏性地震的发震时间、地点、强度的预报现状难以满足社会的需求。成功的地震预报，可以不同程度的减少人员伤亡，而难以避免建筑物的倒塌破坏和经济损失。

我国是地震灾害最为严重的国家之一，我县也遭受过5.7级地震的袭击。11.26地震中，建筑物的破坏和倒塌是导致人员伤亡和经济损失的主要原因。查明地下结构及活断层的位置，确定合理的抗震设防要求，进行合理的规划和抗震设防，提高建筑物抗御地震的能力，是有效减轻地震灾害的重要途径之一。

震例表明，一次7级左右地震在美国、日本等发达国家一般会导致几十人死亡，在中等发达国家一般会导致几百人的死亡，而在经济落后、人口稠密的国家可能会导致近千人甚至几千人的死亡，造成差异的直接原因是经济发达国家更加重视建设工程的抗震设防。

为防御与减轻地震灾害，保护人民生命和财产安全，保障社会主义经济建设顺利进行，针对我国的地震形势和灾害现状，党和政府制定了“预防为主”的地震工作指导方针。

《防震减灾法》对建设工程的抗震设防明确规定，“新建、改建、扩建建设工程，必须达到抗震设防要求”、“一般建设工程必须按照国家颁布的地震烈度或地震动参数区划图规定的抗震设防要求，进行抗震设防”、“重大建设工程和可能产生严重次生灾害的建设工程，必须进行地震安全性评价工作，并依据评价结果，确定抗震设防要求”、“建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设计，并按照抗震设计进行施工”等，确立了抗震设防和地震安全性评价基本法律制度。

二、政府要高度重视建设工程抗震设防

防震减灾是一项社会公益性事业，是国家经济建设和社会稳定的有力保障，是一项长期而艰巨的工作，需要全社会的共同支持和配合。居安思危、未雨绸缪、防患于未然，做好防震减灾工作是“三个代表”和“以人为本”的充分体现，建设工程的抗震设防是防震减灾的重要组成部分，是各级政府义不容辞的责任。

《防震减灾法》明确规定：“建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设计，并按照抗震设计进行施工”。建设工程抗震设防涉及地震、计划、国土、建设等多个部门和选址、抗震设防要求的确定、抗震设计、施工等多个环节，需要各行业各部门按照职责分工、密切配合和协作，共同做好建设工程抗震设防工作。

建设工程必须进行抗震设防。不符合抗震设防标准的工程，不得进行建设;不符合抗震设防标准的现有建(构)筑物及工程设施等，必须进行抗震加固;对具有地震危害性大，次生灾害严重，而又不值得加固的建(构)筑物及工程设施等，应拆除重建;未达到抗震设防标准的工作，不得交付使用或进行产权转让。未经抗震设防或虽经抗震设防，但其所依据的设防烈度和设防标准与现行的设防烈度和设防标准不一致的;已经抗震设防，但因进行改造、加层、装修、安装更换设备或改变使用性质而可能导致抗震能力下降的;经过破坏性地震、洪水等自然灾害或所处自然条件发生变化，出现局部倒塌、裂缝或其它可能导致抗震能力严重受损的以上所有建设工程都必须进行抗震性能鉴定。通过采取抗震实施和技术，达到抗震设防要求;通过抗震鉴定，确保建设工程的抗震性能。

三、积极推进农村民居抗震设防

农村地区生命财产安全和社会发展面临严重的地震灾害威胁。由于农村地区社会和经济发展水平较低，防灾减灾意识淡薄，缺乏必要的防震知识，国家又未将农村地区的建房纳入建设管理，大多数房屋未经正规设计、正规施工，村镇房屋抗震能力普遍低下，不设防的农村民居直接危及人民生命财产安全。

11.26地震中农村损失最为严重，倒塌房屋也最多。在灾后重建中，我县结合新农村建设启动了农村抗震设防安居示范工程。这是一个起点，我们在以后要进一步加强地震安全农村居民建设信息技术网和技术培训与咨询服务网的建设，要加大对农村建房的抗震设防的管理，达到抗震设防要求，提高农村的综合防震减灾能力。同时也为扎实推进社会主义新农村建设，促进城乡协调发展奠定基础。

四、落实科学发展观，加强执法监督管理

据地震部门提供的地震趋势预测分析，我国未来几年仍将处在地震活跃期，地震形势不容乐观。因此，搞好工程建设、城乡建设的抗震设防管理工作是各级地震、建设部门的一项重要任务，它直接关系到国家和人民生命财产的安全，关系到社会稳定，责任重大，各级地震、建设行政主管部门和各有关部门决不能掉以轻心。

但是我县的建设工程抗震设防存在很多问题，如防震减灾事业没有纳入规划;管理不规范，抗震设防没有真正纳入基本建设审批程序，主要表现在政策界限不清，执法责任不明;建设市场管理混乱，缺乏应有的约束机制;建设单位负责人员安全意识差，震灾防御法制意识淡薄;工作重点不突出，缺乏必要的政府管理职能，使震灾预防的重要工程性措施没有得到真正落实。

为使我县加强加快建设工程抗震设防的管理，保护九江县广大人民群众的生命和财产安全，必须将抗震设防纳入基本建设审批程序，建立健全地方性法律法规，依法将抗震设防纳入政府行政审批。将防震减灾工作纳入地我县国民经济和社会发展规划和计划，保证我县防震减灾事业持续健康发展。为落实科学发展观，构建我县和谐社会，建设新九江实现新的跨越提供有力保障。

【篇三】抗震性能现状调研报告

长期以来，由于国家防震减灾法和省防震减灾条例等法律法规宏观要求多，而实际操作较差，缺乏法律强制要求，全面社会缺乏防震减灾意识和知识，加之经济相对落后，我市农村民居和村镇公共设施包括中小学校抗震设防十分落后，不设防的农村民居及农村公共设施成为危害农民生命造成重大伤亡的重要隐患。当前全市人民正在市委、市政府的带领下，加快发展。要实现科学发展，打造“三个**”，实现追赶跨越的目标。构建和谐**，从“以人为本”的科学发展观出发，从防震减灾的角度针对**市实际，加强农村民居抗震设防工作尤为重要。XX年5•12汶川8.0级大地震给我们留下了血的教训，逐步提高农村抗震能力是我们当前迫切需要开展的一项重要工作。

一、现状

**是一个人口610万，面积1.53万平方公里的农业大市，绝大多数人口在农村，经济欠发达。**市地处郯庐断裂带和扬铜地震带交汇处，存在发生破坏性地震的地质构造背景。XX年九江5.7级地震，虽然震级不大，烈度不高，但对震中当地广大农村民居却造成了很大的破坏，死亡的12人均系农村民居倒塌造成。经调研，**市大部分农村民居没有设防，存在重大安全隐患。

1、抗震性能好的钢混结构较少。至XX年全市农村现有116.44万户，拥有1户住宅的140.4万户，2处住宅的5.09万户。住房类型主要为楼房，楼房74.09万户，平房42.36万户，平均每户面积为140.4㎡。住宅主要为砖木和砖混结构。砖混结构64.7万户，占55.6%，砖木结构34.53万户，占29.7%。钢筋混凝土结构14.11万户，占12.1%，其它3.08万户，占2.6%。

2、我市相当大部分住宅基础处理不符合抗震设防要求。有的房屋尽管选在开阔平坦、土质坚硬均匀的场地上，但对基础的处理不符合抗震要求。如有的在打过夯的地面上直接往上垒墙;有的即使挖地漕也不按设计规范要求处理基础，抗震性能仍较差。

3、大部分房屋选用的建材质量不合格。在调查的所有砖木结构房屋中，大部分砌墙体用砂浆不符合要求，有的用石灰掺土代替砂浆，有的砂浆配比不符合要求，有一部分房屋选用旧砖、劣质砖或新旧砖混杂砌墙，使墙体强度明显降低。有的用旧木材或已经腐朽变质的木材做梁柱，地震时房屋容易产生局部失稳而倒塌。

4、大部分住宅的设计或施工不太合理。譬如，房屋高度与宽度之比不符合抗震要求，抗震横墙的间距与房屋的类别不相匹配，房屋各个构件之间缺少可靠的连结，整体性差。有的砖混房屋尽管设计了圈梁、构造柱，但由于设计不合理或施工不符合要求，也达不到抗设防的要求。在被调查的房屋中，还有一部分旧砖木结构或土墙房屋年久失修，有的出现地基下陷、墙体裂缝、屋顶塌陷。据调查，这些危房目前大部分还在被利用，或住人或存放物品和牲畜。这类房屋如果遇到中强地震就会墙倒屋塌，将造成大量的人员和牲畜伤亡。

二、原因

导致目前农村民居抗震性能较差的主要原因有以下几方面：

1、广大农民的防震减灾意识不强，农村住宅防震、抗震知识贫乏。他们在建房时往往只考虑美观、气派、宽敞、舒适，而不考虑抗震因素。有的盲目攀比，建设的房屋太高、太宽。有的设计不合理，不符合抗震设防要求，导致一部分住宅存有安全隐患。

2、我市大部分农村经济相对落后，农民收入偏低，经济不宽裕。他们在建房时只追求面积，不讲求质量。施工工匠没有经正规培训，同时在采购建筑材料时，贪图便宜，购买了一些假冒伪劣建筑材料。

框架结构抗震性能分析 篇3

摘要：本文以预制钢筋混凝土为例，简要阐述了框架结构抗震性能研究的重要性，简单介绍了我国制钢筋混凝土框架结构整体抗震性能研究以及国内外预制钢筋混凝土结构设计规范及设计方法的最新进展。

关键词：框架结构；抗震性能；分析

一般认为，预制钢筋混凝土结构的整体抗震性能劣于现浇钢筋混凝土结构，因此需要在预制装配式混凝土结构中采用特殊构造措施，如施加预应力，结构关键部位采用后浇混凝土、添加耗能元件等措施增强预制钢筋混凝土结构的抗震性能。预制钢筋混凝土框架结构整体抗震性能的研究对该结构在实际工程中的推广应用具有重要意义，本文对预制预应力拼接钢筋混凝土结构、后浇整体式钢筋混凝土结构、装配式钢筋混凝土结构的整体抗震性能进行了综述。

1预制钢筋混凝土框架结构整体抗震性能研究

1.1预应力拼接钢筋混凝土结构整体性能研究

伊利诺斯（Illinois）大学进行了预应力拼接预制钢筋混凝土框架结构的振动台试验研究。试验结果表明：小震作用下，预应力拼接结构处于弹性状态，表现与现浇结构类似；大震作用下，预应力筋屈服前结构一直保持弹性，预应力筋屈服后，梁端混凝土压碎，结构的承载力迅速下降。

加利福尼亚（California）大学进行了预制钢筋混凝土框架结构拟动力试验研究。试验模型的节点采用了预应力拼接节点和后浇整体节点。试验结果表明：荷载作用下，结构的残余变形很小，预应力夹持作用减小了结构的残余变形；后浇整体式节点的耗能能力大于预应力拼接节点，但后浇整体式节点的强度损失、残余变形和损坏程度也大于预应力拼接节点。

Marura进行了3层预应力框架结构的振动台试验，研究有黏结预应力拼接结构和无黏结预应力拼接结构在模拟地震荷载作用下的极限承载能力。研究表明：有黏結预应力拼接结构具有很好的延性和自恢复中心能力。有黏结预应力拼接结构的抗震性能优于无黏结预应力拼接结构，无黏结预应力拼接结构的位移主要在梁柱交接面处。数值模拟结果显示，Pushover方法能够很好模拟振动台试验的结果。

Ichioka采用钢板剪力墙降低后张拉预应力框架结构在地震作用下的位移。研究表明：设置钢板剪力墙的后张拉预制预应力预制钢筋混凝土结构在地震作用下具有良好的耗能性能和较小的残余变形。同时，Ichioka提出钢板剪力墙结构黏滞阻尼比和残余位移的简化计算方法，给出了钢板剪力墙的设计方法。

柳炳康等对预制预应力装配整体式混凝土框架的抗震性能进行了拟静力和拟动力试验研究。研究表明：预应力提高了装配整体式框架结构的整体抗侧刚度；节点核心区有着较强的刚性，荷载作用下框架梁端率先出现塑性铰，层间位移角达到1 /42时，框架梁柱未产生较严重破坏。

1.2后浇整体式钢筋混凝土结构整体性能研究

蔡建国进行了3个不同键槽长度的预制钢筋混凝土框架中节点（世构体系）和一榀两跨三层框架结构的低周反复荷载试验研究。研究表明：不同键槽长度的框架中节点的滞回曲线均较丰满，节点耗能能力较强；框架结构的梁铰耗能机制提高了结构整体的耗能能力。

罗青儿进行了一幅装配整体式混凝土框架与另一幅现浇钢筋混凝土框架在低周反复荷载作用下的对比试验。结果表明：预制柱采用钢管混凝土榫式接头，梁柱间采用齿槽接头，梁、柱纵筋采用滚轧直螺纹连接的装配整体式混凝土框架具有与现浇钢筋混凝土框架相似的抗震性能。

杨新磊等进行了一榀 1 /2比例的两层两跨现浇柱叠合梁框架低周反复荷载试验。研究表明：参照现行混凝土结构设计规范设计的现浇柱叠合梁框架实现了强柱弱梁、强节点弱构件的设计目标；框架的破坏机制为混合机制；框架整体及层间的滞回曲线均较为饱满，表明现浇柱叠合梁框架具有良好的耗能能力。

Martinelli在梁柱节点处设置摩擦耗能装置增加结构的耗能能力和延性性能。研究表明：在水平荷载作用下，节点区的剪力有一定的增加，顶点位移和柱角弯矩显著减小，结构的耗能性能得到较大的提高。

1.3装配式钢筋混凝土结构整体性能研究

伊利诺斯（Illinois）大学进行了螺栓连接节点预制钢筋混凝土框架结构的振动台试验研究。试验结果表明：小震作用下，此类结构处于弹性状态，表现出与现浇结构相似的受力性能；大震作用下，节点连接螺栓屈服破坏，结构的承载力迅速下降，预制梁柱损伤较小。

范力等对2个采用橡胶垫螺栓连接梁柱节点的单层两跨预制钢筋混凝土框架结构进行拟动力试验研究。研究表明：此类预制钢筋混凝土框架结构具有较好的抗震性能，当层间位移角达到1 /25时，结构仍具有一定的承载能力，采用橡胶垫螺栓连接的梁柱节点抗震性能良好，结构体系破坏模式为柱底弯曲破坏。

范力等对预制钢筋混凝土框架结构进行了拟动力试验及非线性动力时程分析。结果表明：数值仿真与试验结果吻合较好；在加载幅值逐级增大情况下，损伤累积仅对各工况开始阶段有较大影响，对结构反应峰值影响在5%以内。

赵斌等采用端部带转动弹簧的梁单元模型，对柔性节点预制钢筋混凝土框架结构的动力特性及其在地震作用下的动力反应规律进行了研究。研究表明：结构自振频率随节点相对刚度比的增加不断增大；结构峰值位移反应随着节点相对刚度比的增加呈总体下降趋势，但下降趋势和程度受输入地震波能量分布特征的影响，并可能局部增大。

2预制钢筋混凝土结构设计方法

2.1基于等效单质点的性能设计方法

Priestley提出了预制钢筋混凝土结构基于等效单质点的性能设计方法，设计步骤为：

1）假定等效单质点体系的屈服层间位移△y。由于△y的变化对最终结果影响不大，因此原则上可以任意选择屈服层间位移。实际计算时建议取屈服层间位移角θy =0.003，△y=θyL，L为等效单质点体系的高度。

2）确定等效单质点的极限层间位移角θu°θu的确定依据有：结构的重要性、结构损伤极限、极限层间位移角、截面尺寸、塑性铰的损伤状态等。

3）计算等效单质点的极限层间位移△u，△u=θuL。

4）根据不同结构体系的延性系数确定结构的等效阻尼比。延性系数的计算式为μ△=△u/△y。Priestley给出了不同结构的等效阻尼比和延性系数的关系曲线。

5）根据弹性位移反应谱，计算等效单质点体系极限位移下的周期T。由T=2л可得到结构的割线刚度Keff = 4л2M/T2，结构在极限位移下的基底剪力需求为F u =Keff△u。

6）根据结构的基底剪力需求确定预制混凝土结构预制梁、预制柱的截面尺寸。由预制梁和预制柱的截面尺寸可以计算出新结构的弹性刚度、屈服位移和等效阻尼比。

7）重复4-6步，直到计算结果收敛。

2.3其他设计方法

Morgen提出设置摩擦阻尼器的无黏结后张拉预应力钢筋混凝土框架结构的设计方法。该设计方法中，后张拉预应力提供结构所需抗侧能力，摩擦阻尼器提供结构所需的阻尼，摩擦阻尼器和后张拉预应力共同提供梁端的抗弯能力。该设计方法的设计目标为在给定梁柱截面和确定摩擦阻尼器位置的框架中，计算出摩擦阻尼器的滑移力和耗能需求，以及提供抗侧力所需的后张预应力筋的数量。低周反复试验表明：通过该设计方法设计的设置摩擦阻尼器的后张拉预应力钢筋混凝土框架结构，满足美国ACI-318（（混凝土结构设计规范》的强度要求和耗能要求，并且在低周反复荷载作用下该结构仍具有良好的自恢复中心能力。

3结语

通过综述国内外预制钢筋混凝土结构设计规范及设计方法的研究进展，有实验可以得知，预应力拼接装配式结构、装配整体式结构的强度和刚度能够接近或达到等效现浇结构的水平，但其耗能能力低于现浇结构，因此可以采用设置耗能阻尼器的方法增加结构的耗能能力。

参考文献：

[1]刘翔宇，楚留声.方钢管混凝土柱-钢梁组合框架结构抗震性能研究[J].河南科学，2014，02：72-74

[2]肖建庄，丁陶，王长青，范氏莺.现浇与预制再生混凝土框架结构抗震性能对比分析[J].东南大学学报（自然科学版），2014，04：194-198.

[3]赵慧玲，叶志明.钢-混凝土组合结构抗震}r}能研究进展[J].力学与实践，2014，07：1-8.

抗震性能评价 篇4

1 中小学建筑抗震鉴定工作一般程序

中小学建筑抗震鉴定工作一般程序主要由第一阶段对校舍安全排查;第二阶段为外业阶段;第三阶段为内业阶段组成。

第一阶段主要由校舍场址安全排查、校舍场址防洪排查及校舍建筑安全排查三部分组成。通过第一阶段的对学校建筑的排查, 对其进行一定的了解, 为下一阶段检测工作奠定基础。

第二阶段是在前期排查基础上, 通过委托专业检测机构, 主要对有关前期排查报告中的重点问题进行有针对性的检测, 为抗震安全性能评价工作提供数据支撑。

后期内业阶段主要工作是整理前期和中期形成的不完整资料, 形成正式抗震安全性能鉴定评价报告, 为实施安全加固、危房拆除提供书面依据。

2 陕西省咸阳市某区校舍抗震设防前期排查报告

2.1 排查工作开展情况

此次共检查咸阳市某区辖1镇9办, 中学18个、小学48个、幼儿园15个。共检查单体建筑265个, 完成调查表265份, 建筑面积约17.8万m2。

陕西省咸阳市某区中小学教学办公及辅助楼房大部分在20世纪80年代~2000年左右修建, 有些是20世纪70年代的建筑。在使用过程中, 这些建筑经历了整体或者部分的改造。

2.2 总体情况

通过安全排查, 咸阳市某区中小学校舍总体情况表现为:许多教学楼是“普九”时的产物, 当时时间紧、任务重, 经费也紧张, 很多是非正规设计单位设计的图纸, 也没有经过图纸审查, 表现出在许多地方没有设圈梁、构造柱, 即使部分有, 许多也不符合抗震标准, 造成教学楼结构整体性差。还有施工质量把关不严, 施工工人素质普遍低, 基本上都是无证上岗, 甚至连技术员、施工员许多都无学历, 不是正规建设公司承建, 当时还没落实工程质量监理制, 给后期使用留下质量隐患, 有的甚至成为豆腐渣工程。原材料也把关不严, 许多使用低质伪劣原材料, 检测表明砌筑砂浆多使用石灰砂浆, 水泥含量少, 灰缝不饱满, 砂浆强度普遍低, 砖的强度不够, 混凝土质量不好, 满足不了现行规范的要求, 有些教学楼存在加层现象。

2.3 存在的主要问题及研究

1) 部分建筑物整体出现不均匀沉降, GB 50292-1999民用建筑可靠性鉴定标准中规定限值为H/250, 检测中发现有的建筑已经超过限值。由于时代不同, 经济条件和施工水平的限制, 这批建筑物基本采用的都是天然基础, 由于缺乏地梁的约束, 地基在沉降过程中并不均匀, 这就导致了上部结构在以后的加固设计过程中要考虑不均匀沉降产生的附加应力。2) 由于时代经济水平和技术水平的限制, 随着时间的推移, 混凝土的碳化深度超过了规范的要求。有些教学楼梁、柱的钢筋出现了锈斑, 但通过检测发现, 其钢筋截面尚未显著减小, 并没有影响到结构的耐久性。有的教学楼楼板板底出现钢筋锈蚀胀裂裂缝, 钢筋截面面积减小, 混凝土保护层剥落, 影响到结构的耐久性。构造方面:楼梯间墙体无配筋加固, 部分支撑大梁的纵墙有裂缝, 外挑梁配筋不够, 有变形产生, 有圈梁的横墙圈梁布置不符合规范要求, 即许多建筑结构整体性刚度弱, 局部尺寸不满足抗震规范要求, 承重墙外墙尽端至门窗洞边的距离不满足规范要求, 部分教学楼楼板和挑梁的静力承载能力不足。3) 预制板在主梁和横墙支撑位置并没有设置拉结钢筋, 混凝土面层大部分开裂。通过检测也发现个别预制板的支撑长度并不能满足规范的要求。4) 个别教学楼由于建成时间比较长, 有些采用了清水墙, 砖风化现象比较严重, 满足不了鉴定标准MU7.5的要求。除此之外的教学楼采用了两种方法检测, 砖抗压强度采用回弹法, 砌筑砂浆采用贯入法。检测结果表明:实测砖抗压强度推定等级可基本达到MU7.5;大部分教学建筑承重墙体的砌筑砂浆均低于设计强度的要求, 大概在0.6 MPa~4.0 MPa之间, 部分墙体高厚比不满足规范要求, 承载力也不够。

2.4 鉴定结论

鉴定结论:评定为满足抗震设防要求的158个, 约占总数的59.6%;主体结构满足抗震设防要求, 局部抗震结构不满足要求的51个, 约占19.2%;不满足设防要求的36个, 约占13.6%;属于危房的20个, 约占7.6%。

从总体情况看, 咸阳市某区中小学校舍工程不符合抗震要求的比例还比较大。

2.5 意见及建议

由住房建设部和城乡建设部联合国家质量监督检验检疫总局共同发布的《建筑工程抗震设防分类标准》规定, 所有幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂的设防分类标准不应低于重点设防类。因此, 这些教学建筑及一些相关的配套建筑应按高于本地区抗震设防烈度1度的要求加强抗震措施。

5·12汶川地震后, 咸阳市人民政府制定了《咸阳市建设工程抗震设防管理暂行规定》, 规定指出中心城市规划区新建、改扩建教学建筑, 必须按设防烈度8度 (地震加速度值0.20g) 来进行抗震设防, 并进行相应的抗震设计。其他各县市区要按照《建筑抗震设计规范》的要求来进行设计。学校、幼儿园、医院、体育场馆等公共服务建筑设施应在当地抗震设防烈度基础上提高1度设防。这就意味着本市中小学校舍须按9度设防。

通过对鉴定结果和震害现象的分析, 参考相应的规范条文, 对本次教学楼加固改造处理进行了分析并提出了下面的建议:

1) 本次建筑物利用的是浅基, 基础拉梁的设置基本没有, 在加固处理过程中难免会有其他附加荷载, 因此要考虑由此对基础产生的影响。特别是在基础发生新的不均匀沉降后, 不免会对上部结构构件产生附加的内力。加固措施改善整体连接的方法:a.增设角钢;b.重新浇筑细石混凝土面层。改善局部易损易倒部位的方法:a.在悬挑构件端部增设混凝土柱、砌体柱或钢柱解决其墙体不符合鉴定要求的问题;b.增设砌体柱、组合柱、混凝土柱解决支撑大梁墙短抗震能力不够的问题;c.增设型钢支座解决局部悬挑部分挑出过长的问题;d.对于窗洞边可采用型钢或混凝土包角或镶边的方法处理;e.增设混凝土窗框解决墙肢宽度过小或抗震能力不够的问题。

2) 对建筑物的高度及高宽比进行限制。结合工程经验, 在建筑物总层数限制的条件下, 建筑物总高度稍微超出是允许的, 但是应当采取加强墙体约束的有效措施, 对其抗震能力没有影响, 对于超层应采取改变结构体系、降层等措施。

3) 对局部墙体的加固可能会影响到整体结构的抗侧力分布, 应当避免新的刚度分布不均的现象出现。结构的质量和刚度在加固处理后宜对称、均匀, 减小扭转效应, 防止地震发生时墙体发生破坏。因此, 对局部墙体的加固过程要特别重视。

4) 为了减少纵墙平面外的破坏, 确保楼盖刚度足够大, 地震作用很好的传到横墙, 可限制横墙的间距。同时, 还可以减小最大间距。横墙的架设有时候并不能满足使用的要求, 比如需要大的开间, 有时候需要独立基础, 所以对横墙间距差比较大的建筑建议拆除。当承载力验算满足时, 横墙间距不满足第一鉴定限值可适当放宽。

5) 砌体结构平面采用单面外廊形式, 只有两道承重纵墙, 外走廊多为悬挑结构或由独立砖柱支撑, 为满足采光要求要大开窗, 可用于抗震的纵墙面积会大大减少, 严重影响纵横墙体的抗侧能力。砌体结构一般由脆性材料组成, 房屋整体性差, 若出现地震极易出现问题。所以, 建议该地区以后在建造校舍等方面宜采用结构好的方案, 如框架结构。

综上所述, 我们结合这次校舍普查结论和某区实际, 建议区政府责成区教育局和各镇、办, 对于农村中小学校校舍项目, 鉴定为不满足抗震设防要求的, 要督促受检单位委托有资格的检测单位进行检测, 经检测确实不能满足抗震设防要求的房屋, 尽快按照轻重缓急的原则, 采取抗震加固措施, 以达到抗震设防要求;鉴定为危房的, 该撤并的, 立即撤并, 并坚决予以拆除, 将学生尽快转移到安全校舍, 彻底消除安全隐患。

摘要：介绍了中小学建筑抗震鉴定工作的一般程序, 对陕西省咸阳市某区中小学校舍抗震安全性能进行了排查, 并对其抗震安全性能做了评价, 总结了抗震鉴定的工作方法, 以供参考借鉴。

关键词：中小学校舍,抗震,安全性能,评价

参考文献

[1]咸政发[2008]55号, 咸阳市建设工程抗震设防管理暂行规定[S].

[2]GB 50223-2008, 建筑工程抗震设防分类标准[S].

[3]GB 50292-1999, 民用建筑可靠性鉴定标准[S].

抗震性能评价 篇5

带加强层高层建筑结构的抗震性能要基于基本结构的受力性能进行研究, 在进行研究与分析的时候, 我们要依旧具体的超高层建筑结构图例进行分析, 例如下图的超高层建筑结构的平面图以及每层的位移比, 框架的刚度比以及残余力的变形比 (如图1~5) 。

除了对基本带加强层的受力结构性能进行分析外, 我们还要研究带加强层高层建筑结构的基本性能比例, 每层之间的位移变化, 如图1~5所示, 结合具体的规范建设方法, 要对带加强层高层建筑结构划分基本的性能标准, 通过一系列的数据分析与量化从而为基于带加强层高层建筑结构性能的抗震设计进行准备, 基于层层位移的性能抗震设计就决定了整体的带加强层高层建筑的基本结构, 以下就对带加强层高层建筑结构抗震性能及基于性能的抗震设计方法进行简单的分析。

2 带加强层高层建筑结构的抗震性能的研究分析

对于带加强层高层建筑结构来说, 要想进行抗震性能的研究, 就要控制好对整体建筑结构的侧面方向变形, 避免整体的结构侧向位移较大造成难以估计的损失与伤害, 设置加强层可以有效的提高建筑水平方向的强度与刚度, 控制建筑结构的侧向位移, 使其在地震的作用下满足规范的性能要求。

带加强层高层建筑结构往往都需要注重整体的刚性与强度要求, 在水平与竖直方向会造成极大的突变现象发生的结构部位进行加强控制, 由于在地震的作用下, 整体带加强层建筑的相邻楼层之间会产生较大的内力作用变化, 使得整体的地震应压力比较大, 并且集中在特殊的结构位置上, 所以, 在进行带加强层高层建筑结构设计时, 我们要根据具体的抗震性能原则进行整体结构的方法设计, 主要为: (1) 要有效地发挥出带加强层的侧向抵抗作用, 合理的设置加强层的数量与位置, 不同的加强层数量会有不同的位置设计, 我们要进行合理地计算, 从而满足带加强层高层建筑结构的抗震性能; (2) 要发挥带加强层水平方向上的构件延伸作用, 方便在地震作用下进行整体的外力传送的可靠性, 保证整体结构的稳定可靠性; (3) 带加强层高层建筑结构在设计时, 要对整体的结构进行优化分析, 减少由于建筑结构水平的荷载作用对相邻之间的构件破坏, 避免由于在地震的强大作用力下导致相邻楼层之间的构件破坏, 提高抗震的性能; (4) 要对带加强层高层建筑结构进行详细的抗震性能相关参数进行计算与分析, 尽量精确整体结构的内力以及在地震作用下的位移变量, 做好弹性的变形分析, 严格的校验带加强层高层建筑结构的抗震性能。

带加强层高层建筑结构的抗震性能是指根据建筑物在地震作用系的功能与使用要求, 在抗震上的经济支出以及各种其他方面的因素作用所形成的一个量化的抗震性能标准, 带加强层高层建筑结构的抗震性能由多种因素共同影响, 所以我们要根据整体建筑结构的各个方面进行抗震性能的标准量化。

3 基于性能的抗震设计方法的简述分析

3.1 基于带加强层高层建筑结构的承载力基础上的抗震方法设计

地震灾害往往会导致地面进行剧烈的破坏及颠簸, 往往一个大地震就会导致地面的建筑物严重的破坏或倒塌, 引发生命以及财产的安全, 所以我们在进行建筑结构设计时, 必须要进行抗震的设计, 特别是对于带加强层高层建筑结构抗震的设计, 基于性能的建筑结构的抗震设计往往需要满足基本的结构安全功能, 传统的建筑抗震设计的方法已经不能满足基本的要求了。我们要基于抗震性能进行抗震的方法研究, 基于性能的抗震性能的研究往往是基于承载力学的结构研究进行的。我们在基于性能以及建筑结构构造、建筑承载力度设计方法是为了解决在实际应用过程中存在的静力向反应谱方法的改变与过渡, 在进行设计时, 往往要基于地震的作用力进行抗震性能的研究, 根据反应谱方法对地震的加速数值进行设计, 根据建筑结构的不同延伸性质来确定地震的作用力系数, 考虑到整体带加强层高层建筑结构的抗震性能, 从而进行抗震设计的方法研究。

3.2 基于带加强层高层建筑结构的破坏作用与能量作用基础上的抗震方法设计

除了对基于承载作用力的设计方法之外, 还有基于能量的设计, 地震时建筑结构的非弹性作用力会造成整体的变形, 会给建筑本身带来一定的危害, 我们在进行带加强层高层建筑结构抗震性能进行研究时, 就要根据实际的地震结构损坏与能量原理, 对带加强层高层建筑结构抗震性能进行研究, 从而基于此性能要求上进行抗震方法的设计。基于建筑结构的地震损伤与地震能量理论对抗震性能的研究具有重要的指导作用, 也为基于性能的带加强层高层建筑抗震方法设计提供了理论基础。

3.3 基于带加强层高层建筑结构的能力作用基础上的抗震方法设计

对于带加强层高层建筑结构的能力抗震方法设计来说, 主要是指钢筋混凝土建筑施工结构所具备的塑性变形的能力作用, 该能力抗震设计方法主要是以非弹性的抗震结构性能为基础, 带加强层高层建筑结构在地震的巨大破坏作用下, 如何提高抗震的性能, 保证整体结构的抗震性能目标是整体设计的主要原理, 基于抗震性能的抗震方法设计主要表现在几点: (1) 要将整体带加强层高层建筑结构的框架与剪力墙结构在地震破坏做与功能下进行抗震的塑性变形的能力分析, 查看变形的大小与范围; (2) 为了避免带加强层高层建筑结构的梁柱等构件在地震破坏下会造成极大的变形能力, 超过限定的变形能力致使构件产生非延性的结构破坏, 就要控制这种现象的发生, 合理的设计构件的配置; (3) 要采用一些有效的措施保证带加强层高层建筑容易出现变形的结构部位具备足够的变形能力, 基于抗震的性能所具备的最大限度非弹性的变形作用与能力。

3.4 基于带加强层高层建筑结构的位移与性能的抗震设计方法

要想进行带加强层高层建筑结构的抗震设计, 就要在之前计算好所需要的抗震设计的目标, 保证在某种情况下不会造成整体建筑结构的破坏, 基于性能的抗震设计方法可以加强对整体结构的稳固性研究, 我们要保证带加强层高层建筑结构在使用的时候能够满足所有的性能防护的基本目标, 在确定具体的带加强层高层建筑结构抗震性能使, 我们还要根据地震破坏的一些物理变量进行计算与分析, 例如在地震破坏作用下的作用力大小、每层之间的刚度位移、变形的加速度、地震的能量、建筑结构在地震作用下的损伤等, 根据不同地震作用性能下的结构反应值进行基于性能或者说是位移的抗震方法的设计。

4 结束语

总之, 带加强层高层建筑结构的抗震性能非常的复杂, 我们要综合的分析各种要素影响, 并且研究基于不同性能情况下的抗震设计的方法, 提高带加强层高层建筑结构的抗震能力, 保证整体建筑的质量。

参考文献

[1]石伟亮.李娟.高层建筑结构抗震性能和抗震设计的分析[J].建材与装饰, 2013, 09 (7) :23~34.

[2]李路彬.超高层钢——混凝土混合结构抗震性能和设计方法研究[J].北京建筑工程学院, 2012, 10 (5) :21~29.

[3]朱清峰.高层钢-混凝土混合结构节点抗震性能及设计方法研究[J].北京建筑工程学院, 2010, 05 (12) :22~34.

隔震结构抗震性能分析 篇6

对于传统的抗震结构, 小震时结构处于弹性变形阶段, 中、大震时结构进入弹塑性阶段[1]。地震能量主要由结构构件的塑性变形来消耗。而隔震结构, 隔震装置具有变化的水平刚度, 在小震作用下具有足够的水平刚度, 在中大震时, 隔震装置的水平刚度变小, 使隔震结构的自振周期变长, 远离上部结构的自振周期和场地卓越周期, 从而减小了输入到结构的地震能量。由于隔震装置先于上部结构进入塑性阶段, 地震能量主要由隔震层的塑性变形和阻尼消耗, 因而在中大震时, 上部结构可基本保持弹性而不会发生严重的破坏。

基础隔震是指在建筑物上部结构与基础之间设置隔震层, 以延长整个结构体系的自振周期、增大阻尼、减小输入上部结构的地震作用[2]。

本文从结构隔震的基本原理出发, 采用非线性时程分析方法分析框架—核心筒结构进行隔震设计后的抗震性能。

2 隔震的基本原理

2.1 隔震结构运动方程分析[3]

设结构的质量为m, 刚度为k, 阻尼为c, 地面水平加速度为, 则结构在地震作用下的运动方程如下:

将式 (1) 两边同时除以m, 将隔震结构的固有频率定义为ωn, 阻尼比定义为ξ, 则:

因此, 可以将式 (1) 转化为:

式中, ω为地震动的振动频率, 并假设:

将式 (4) 、式 (6) , 式 (7) 、式 (8) 代入式 (3) 得:

式中, μ为隔震结构加速度的衰减比。当时, μ<1, 结构的加速度响应衰减, β越小, 说明隔震结构的振动频率小于地震动频率越多, 隔震结构的减震效果就越好。但是当β大到一定值时, μ会随着ξ的增大而增大, 故在进行隔震结构的设计时, 要合理地选择隔震结构的刚度和阻尼。

2.2 隔震结构的能量方程分析[3,4]

在地震作用下多自由度的运动微分方程:

对式 (12) 两边在相对位移下进行积分:

左边各项分别为:

弹性应变能+滞回耗能:

右边项为地震输入能:

由上面几个式子可以看出, 要减小结构的滞回耗能可以通过增加动能和弹性应变能, 增加阻尼耗能, 减小地震输入能等方式实现。但是增加动能和弹性应变能需要增大结构的刚度, 即增大结构构件的截面尺寸, 这种方法不经济。而基础安装隔震装置是通过减小地震输入能并增加阻尼耗能, 从而减小结构的滞回耗能保护主体结构不产生破坏。

3 根据具体结构分析基底隔震结构抗震性能

该工程位于四川省, 抗震烈度为8度, 地震加速度0.2g, 场地土类别Ⅱ类。

结构为地上18层框架-核心筒结构。

3.1 结构周期

隔震与非隔震结构的周期对比如表1所示。

从表1中可以看出, 隔震后相比隔震前基本周期由原来的1.52s延长至4.24s。

3.2地震计算层间剪力

地震作用下层间剪力对比如图1、图2所示。

3.3 水平减震系数

地震作用下隔震结构的水平向减震系数如表2所示。

从表2可以看出, 在小震作用下隔震结构的水平减震系数最大为85.52%, 在大震作用下隔震结构的水平减震系数最大为25.80%, 可见在大震作用隔震支座的隔震效果更为明显。

3.4 罕遇地震作用下层间位移 (见图3、图4) 。

3.5 罕遇地震作用下能量

罕遇地震作用下能量图如图5、图6所示。

4 结语

1) 隔震结构与非隔震结构相比, 隔震支座的水平刚度远小于上部结构的水平刚度, 在地震力作用下, 结构的振动周期因此延长, 由此达到“以柔克刚”的效果。

2) 采用隔震设计后, 大大降低了结构的楼层剪力。

3) 采用隔震设计后, 有效地减少了上部结构的层间位移, 隔震层以上结构运动以整体平动为主。

4) 隔震结构地震输入能量主要由隔震支座吸收耗散, 因此大大减少了输入上部结构的地震作用, 从而减小结构的滞回耗能。

摘要：从隔震的基本原理出发, 阐述了隔震结构的抗震性能, 并运用非线性时程分析方法对具体结构进行分析对比, 揭示了隔震结构在抵抗水平地震作用中的良好性能。

关键词：隔震,抗震性能,非线性时程分析

参考文献

[1]GB50011—2010建筑抗震设计规范[S].

[2]党育, 杜永峰, 李慧.基础隔震结构设计及施工指南[M].北京:中国水利水电出版社, 知识产权出版社, 2007.

[3]金建敏, 周福霖, 谭平.铅芯橡胶支座微分型恢复力模型屈服前刚度的研究[J].工程力学, 2010 (10) :7-13.

房屋建筑的抗震性能研究 篇7

一、我国抗震建筑的概念和特点

随着人民生活水平的提高, 安全意识的增强, 抗震建筑的设计必须应用到千家万户中去, 作为一名建筑从业人员首先需要了解抗震建筑的设计思路和特点, 加强理论的学习和修养。

(一) 抗震建筑的概念

1.抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑, 必须进行抗震设计。

2.抗震建筑类型根据功能重要程度划分:甲类建筑包括重大建筑工程和地震有可能引发严重次生灾害的建筑, 地震时可以保持功能使用或需尽快恢复的建筑归属为乙类建筑, 丁类建筑属于抗震次要建筑, 丙类建筑属于除甲、乙、丁类建筑以外的建筑。

(二) 抗震建筑的技术特点

1.具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。

2.具有避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。

3.具备必要的抗震承载力, 良好的变形能力和消耗地震能量的能力。

(三) 抗震建筑的结构形式

目前我国建筑结构形式常见有砖混结构、钢筋混凝土剪力墙结构、框架结构、钢结构等。

1.砖混结构:多见于多层建筑, 属于抗震不利结构, 砌块间连接不良。当遭遇强震时砌块间的连接较易被破坏从而发生砌体松散, 建筑物因此垮塌。

2.钢筋混凝土剪力墙结构:多用于多高层住宅, 引发的震害较轻。钢筋混凝土结构在地震作用下位移较小, 因而具备较大的抗侧刚度。经过抗震设计的剪力墙结构, 当发生强震时房屋不会发生大规模的垮塌, 一般只会出现门窗裂缝, 各墙肢足以支撑楼板。

3.框架结构多应用于多层及高层民用建筑和多层的工业建筑, 建筑平面布置灵活, 易于布置较大房间。但纯框架结构侧向刚度小, 属柔性结构, 故其层数和高度都受到一定限制。

4.钢结构普遍应用于超高层建筑 (100米以上) 或者跨度较大的建筑, 以钢材为主要结构材料。钢材的特点是强度高、重量轻, 同时由于钢材料的匀质性和强韧性可有较大变形, 能很好地承受动力荷载, 具有很好的抗震能力。

二、如何提高房屋建筑抗震性能

(一) 选择对抗震有利的场地、地基和基础

房屋抗震性能的提高首要的基础是必须选择对抗震有利的建筑场地, 避开对建筑不利的地段, 不应在危险地段建造各类工业与民用建筑。建筑场地可选择平整的平面并且远离地震断层或地基坚实, 否则若发生地震时建筑物倾斜容易倒塌, 场地液化失败则容易导致地基失效。《中华人民共和国防震减灾法》规定, 地震安全性评价必须应用于可能发生严重次生灾害的建筑工程及重大建设工程, 要根据地震安全性评价的结果进行抗震设防要求的制定。建设规划时, 必须注意避免或减轻地震次生灾害的发生, 重视社会经济系统的安全。

(二) 隔震和消能减震等新技术的推广应用

随着科技的发展和新材料的出现, 提高建筑抗震性能的措施和手段日益得到丰富和推广。各种新的技术手段层出不穷, 其中最为普遍地得到业内认可的有:高强度建筑材料的应用、隔震技术和消能减震技术等。

1.高强度建筑材料, 较以往的材料承重强度更高但自重却更为轻便。使用这种材料建筑房屋能够提高结构件的最大承载能力, 有效地减轻地震灾害。

2.隔震技术是国际上热门的工程抗震新技术, 主要适用于医院、学校、商场、科研机构等较重要的低层和多层建筑。这一种新技术是通过改变结构的动力特性和动力作用, 将上部结构和基础通过把隔震消能装置安放在结构物底部和基础 (或底部柱顶) 之间“隔开”, 从而使结构物的地震反应降到最低, 达到“以柔克刚”的效果。

3.消能减震技术的方法主要用于高层或超高层建筑。这一种技术的原理是通过将消能阻尼装置或元件设置在支撑、剪力墙、节点、连接缝或连接件等结构部位, 当地震发生时, 能起到吸收或耗散地震能量, 减轻建筑主体水平和竖向结构地震反应的作用。这样, 达到了减震抗震的目的, 减轻了地震对结构的破坏性, 避免了房屋倒塌的危险。

(三) 选择技术上、经济上合理的抗震结构体系

抗震结构体系是抗震设计应考虑的最关键问题, 对安全和经济起决定性的作用, 是综合的系统决策。在确定结构方案时, 应根据建筑使用功能要求和抗震要求进行合理选择。选择结构体系需要考虑的首要因素是结构的侧移度。对于高层钢结构建筑来说, 结构的侧移度有着不可替代的控制作用, 这是因为当地震发生时, 由于多层和高层房屋高度较高, 荷载作用使水平位移产生并迅速增大, 结构的抗侧移刚度必须能满足要求。其次, 对于有着不同构件及组成方式的各种类型的钢筋混凝土结构体系, 抗侧移刚度亦相应使用高度有所区别, 为了满足结构的抗侧移刚度要求, 应对房屋总高度进行相应限制从而避免不合理的设计, 这也是确定结构的重要因素之一。另外, 选择多层砖混砌体房屋结构体系的设计, 由于缺少横向支撑, 采用纵墙承重的平面外弯曲易破坏并导致房屋坍塌, 因此应避免选择纵墙承重的方案, 宜于采用横墙承重或纵横墙共同承重的方案。

(四) 选择合理的设计原则, 提高设计质量

选择合理的设计原则并结合正确的抗震理论指导, 可以保证房屋建筑在地震作用下的安全与可靠性, 提高建筑设计的质量。合理的结构设计应遵循以下几点原则:

1.结构构件应足以满足强大承载能力的需要;

2.结构应具备足以减小地震作用的扭转和位移所需要的足够的刚度;

3.结构应具备在强震作用下足够的塑性变形的能力和维持承载的能力;

4.结构应具备足够吸收和耗散地震能量的能力, 避免结构倒塌;

5.应结合抗震原则设计多道抗震防线;

6.结构体应简单, 受力传力途径直接迅速, 以达到整体结构和结构构件共同作用的效果。

(五) 注意材料的选择和施工质量

提高房屋建筑的抗震性能, 除了必要的合理设计及技术水平等因素外, 最终的建筑设计需要通过高质量高水平的施工能力以及建筑材料的选择来实现。设计与施工, 好比理论结合实践, 设计的意图要通过施工来体现, 当强震发生时所有施工中存在的重大隐患和问题将会暴露无遗, 因此材料选择的好坏与施工质量的高低对房屋建筑的抗震性能起到直接影响的作用。严格按施工规范或规定施工是搞好施工质量的关键所在, 需参照现行抗震设计规范和施工规程进行施工, 必要时可强制性执行国家制定的建筑抗震设计规范, 以保证施工质量。材料的选择一般需通过对工程项目中的分部分项工程进行分类的材料计算, 结合施工进度安排材料种类和进场时间。

三、翔安隧道五通管理区工程抗震设计分析

本工程为厦门五通管理区工程, 范围含水池及泵房、配套接待用房及值班室、食堂、综合办公楼, 其中食堂设计1层, 建筑高度为7米, 综合办公楼3层, 总建筑高度为15米。整个工程总建筑面积约4300平方米。本工程由厦门路桥建设集团有限公司组织兴建。

该工程建筑场地地形平坦, 地震基本设防烈度为7度, 建筑场地类别为Ⅱ类。设计包括楼盖、楼梯、结构、基础等部分。水池泵房采用剪力墙结构, 剪力墙结构在地震作用下位移较小, 因而具备较大的抗侧刚度, 除水池泵房外其余各栋楼均为空间灵活、抗震性能高的现浇钢筋混凝土框架结构, 框架抗震等级为二级, 结构安全等级为二级。水池泵房为筏板基础, 其余各栋楼均为柱下独立基础。材料选择方面, 柱采用C25, 纵筋采用HRB335, 箍筋采用HPB235, 梁采用C25, 纵筋采用HRB335, 箍筋采用HPB235, 基础采用C25, 纵筋采用HRB400, 箍筋采用HPB235。整个方案设计使用了能量法、D值法、底部剪力法、分层法等设计方法, 充分考虑了建筑房屋必备的抗震性能。

该工程施工严格按照现行抗震设计规范和施工规程进行施工, 施工前做好材料的计划采购准备, 结合实际情况编制材料分批进场安排, 制定完善的施工管理方法。另外, 要建立风期、雨季施工预警机制, 确保施工保质保量、按时完成。这也是提高工程项目质量的必要举措之一。

加强延性设计 提高结构抗震性能 篇8

地震是能量以波的形式向各个方向传播、释放并引起振动的过程。由于地震的难以预知和随机发生，导致现有的“中国地震区划图”及相应的地震基本烈度表具有很大的不确定性，多次强烈地震及特大地震均发生在抗震设防低烈度地区。因此当大震来临出现弹塑性变形时，结构需通过延性设计来保证有良好的抗变形和耗能能力。“变形、能量吸收与耗散”的能力是结构抗震性能的标志。

1 延性的涵义

1.1 物理术语

物理术语是指材料的结构、构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力。

即:

1)承受较大的非弹性变形同时强度没有明显下降的能力。

2)利用滞回特性吸收能量的能力。

延性概念最早出现在1961年美国波特兰水泥协会(PCA)制定的《多层钢筋混凝土建筑抗震设计》手册中。延性是抗震设计中的重要特性，用延性系数来度量。结构动力学和地震工程领域学者乔普拉(Anil K.Chopra)在其《结构动力学理论及其在地震工程中的应用》(第2版)7.2节中给出延性系数的表达式:

由于地面运动引起的弹塑性体系的位移峰值(最大位移)与屈服位移之比，即:是无量纲的量。

1.2 四个层次

在结构抗震设计中延性有四层含义:材料的延性、杆件的延性、构件的延性、结构的延性。

材料的延性:发生较大的非弹性变形或反复弹塑性变形时强度没有明显下降的材料称延性材料。

杆件的延性:构件中某一杆件(墙片中的连梁或墙肢、框架中的梁或柱)的塑性变形、能量吸收与耗散的能力。

构件的延性:结构中某一构件(一片墙或一榀框架)的塑性变形、能量吸收与耗散的能力。

结构的延性:通常指其整体塑性变形能力和抗地震倒塌能力。

2 延性设计的原则

实际工程中很难做到结构中所用杆件、构件均具有较高的延性，通常的做法是:对杆件的延性要求高于对构件的延性的要求;对构件的延性的要求高于对结构的延性要求。

1)加强如梁的两端、柱的上下端、抗震墙墙肢的根部等关键部位的延性。

2)加强构件中关键杆件的延性。

如壁式框架中窗间墙的延性，联肢墙中的窗裙梁的延性，框架(或框架筒体)中柱的延性。

3)设置多道抗震防线的抗震结构中加强第一道防线构件的延性。

如筒中筒的内筒延性，框架—抗震墙中抗震墙的延性。

4)加强房屋周边、平面不规则结构突变处构件的延性。

偏心结构应考虑扭转影响，加强刚度较弱一端构件的延性。

5)加强结构罕遇地震作用下塑性变形集中的薄弱楼层的构件延性。

如楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构的底层的延性，楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的结构的系数最小和相对较小楼层的延性，单层厂房的上柱的延性。

3 延性设计的措施

3.1 材料的延性设计

3.1.1 纤维增强混凝土

在普通混凝土中掺入适量的各种纤维材料而形成的纤维增强混凝土，可很好的提高混凝土结构的抗震延性。应用较成熟的是在混凝土中掺入体积率为0.8%～1.5%的随机乱向分布的短钢纤维的钢纤维增强混凝土。钢纤维按生产工艺常见有:切断钢纤维、剪切钢纤维、切削钢纤维、溶抽钢纤维，最有前途的是价格最低的溶抽钢纤维。

3.1.2 高强混凝土

由于使用功能的限制，高、超高层建筑的框架柱截面尺寸不能随意加大，轴向压力又很大，其轴压比大，柱的延性往往很差，在地震作用下呈脆性破坏，为降低轴压比宜采用高强混凝土(同时应注意控制降低剪压比)，以获得良好延性。

3.1.3 纤维增强高性能混凝土

纤维增强高性能混凝土———在高强混凝土中掺加纤维是一种改善高强混凝土脆性的有效措施。其拉伸应力—应变曲线在应力峰值后出现应变软化段，表明纤维增强高性能混凝土不仅大大提高了拉伸应力而且显著改善了高强混凝土的脆性。

试验还表明，在同样纤维体积含量的情况下，钢纤维和碳纤维对改善高强混凝土的脆性比合成纤维更为有效。

3.2“强柱弱梁”的延性设计

柱是压弯构件，梁是受弯构件，框架梁的延性通常远大于柱的延性。有目的地增大柱端弯矩设计值，体现“强柱弱梁”的延性设计，实现梁铰侧移机构，即塑性铰应首先在梁上形成，尽可能避免在危害更大的柱上出现塑性铰。在强烈地震作用下，当结构发生较大侧移进入非弹性阶段时，框架保持足够的竖向承载力从而免于倒塌。

3.3 梁柱的延性设计

3.3.1 控制轴压比

轴压比指柱组合的轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值，以表示。轴压比是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。试验表明，柱的位移延性随轴压比增大而急剧下降，尤其在高轴压比情况下，箍筋对柱的延性不再发挥作用。因此在确定柱等轴压和压弯构件的截面尺寸时，要控制其轴压比。抗震设计时，希望框架柱最终发生受拉钢筋首先屈服的具有较好塑性的大偏心受压破坏。随轴压比的增大，会出现混凝土压碎而受拉钢筋并未屈服的呈受压塑性铰的小偏心受压破坏。受拉塑性铰的大偏心受压破坏延性好，有较大吸收能量的能力，因此也要控制其轴压比最大值。

3.3.2 限制剪跨比

剪跨比是指截面弯矩与对应的剪力和截面有效高度的比值，以表示。剪跨比λ>2为长柱，1.5<λ≤2为短柱，λ≤1.5为极短柱。构造合理的条件下长柱一般发生延性好的弯曲破坏，短柱易发生剪切破坏，极短柱发生剪切斜拉破坏。柱的剪切受拉和剪切斜拉破坏均属于脆性破坏，设计中应避免。

3.3.3 降低剪压比

剪压比指截面上平均剪应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值，是结构抗震设计中经常使用的关键指标。

杆件塑性铰区的截面剪压比对其延性、耗能能力、强度及刚度有明显的影响，当剪压比超过一定数值时，混凝土会碎裂，杆件较早出现斜裂缝，此时即使增加横向钢筋的用量，也不能有效提高其受剪承载力。因此应降低剪压比(本质是要求杆件达到一定的面积指标)。

3.3.4 加强约束箍筋

震害表明，框架柱的破坏一般发生在柱上下端1.0倍～1.5倍柱截面高度范围内，加密柱端箍筋，可侧向支撑纵筋防止纵筋压屈、承担柱子剪力、提高混凝土抗压强度及弹塑性变形能力。其中箍筋对混凝土的约束程度主要与箍筋形式、体积配箍率、箍筋抗拉强度及混凝土轴心抗压强度等因素有关。

3.3.5 控制纵筋的配筋率

为获得较大屈服变形，防止柱在地震作用下过早屈服，应增大柱纵向钢筋的最小总配筋率，且每一侧配筋率不应小于0.2%。同时过大的配筋率易产生剪切破坏或粘结破坏从而使柱的延性变差，因此还应减小框架柱纵向钢筋的最大总配筋率。同时加大纵向钢筋的锚固长度。

3.4 满足“强剪弱弯”的破坏形态

抗震设计时应使构件的受剪承载力大于其受弯承载力，使构件发生延性较好的弯曲破坏，防止在弯曲破坏前发生延性较差的剪切破坏。这也是保证构件在塑性铰出现之后也不过早剪坏的有效措施。

3.5“强节点弱构件”的延性设计

节点核心区是抗震的薄弱部位，在弯矩、剪力、轴力作用下处于复杂应力状态。一旦破坏难以修复加固，所以设计时要使节点核心区的承载力高于与之相连的杆件的承载力，达到连接杆件充分发挥承载能力和变形能力的目的。

4 结语

GB 50011-2010建筑抗震设计规范是依据抗震等级对构件本身不同性质的承载力或构件间的相对的承载力进行内力调整，并依据规定的构造要求来达到结构延性的要求。构造措施即指:在设计中采取的强梁弱柱、强剪弱弯、强核心区强锚固、限制轴压比、剪跨比、剪压比、控制纵筋的配筋率、加强箍筋对混凝土的约束等措施。

加强延性设计提高结构抗震性能，目前还处于非确定性设计阶段，即概念性设计阶段。轴压比、剪跨比、配箍特征值等因素的影响已取得一定成果，但还有混凝土保护层、配箍形式等很多因素的影响尚不明确，有待进一步研究。

摘要：介绍了延性的概念及结构抗震设计中延性的含义,阐述了延性设计的原则,总结了延性设计时提高结构抗震性能的具体措施,包括材料的延性设计、强柱弱梁设计、梁柱的延性设计、强节点弱构件设计等,为结构抗震设计提供了借鉴。

关键词：延性设计,结构,抗震性能

参考文献

[1]GB50011-2010,建筑抗震设计规范[S].

[2]朱炳寅.建筑抗震设计规范应用与分析[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[3]王社良.抗震结构设计[M].第4版.武汉:武汉理工大学出版社,2011.

系杆拱桥抗震性能分析 篇9

系杆拱桥是由拱、系杆、吊杆和桥面系梁板等协同工作的组合结构体系, 以系杆 (或系梁) 承受拱脚的水平推力为主要特征, 是一种具有良好发展前景的大跨度桥梁结构。拱桥中的吊杆可采用竖向吊杆、倾斜吊杆或网状吊杆, 本文分析系杆拱桥的动力特性及其地震响应, 研究吊杆形式对系杆拱桥抗震性能的影响。

1 动力特性分析

系杆拱桥吊杆的典型布置有竖吊杆、无交叉斜吊杆和网状斜吊杆三种形式。为分析不同吊杆布置形式对应系杆拱桥的动力特性, 以某下承式系杆拱桥为例, 建立有限元模型, 对比分析采用网状吊杆和竖吊杆时, 系杆拱桥动力特性的差异。梁全长100 m, 计算跨长为96 m, 矢高f=19.2 m, 吊杆间距8 m, 双拱面, 拱上风撑有5道, 桥梁全宽17.1 m, 拱间距14.7 m。拱轴线为悬链线, 悬链线方程为 (拱肋平面) :

式中:k=ln (m+姨m2-1) m=1.167。

拱肋与系梁刚度比 (EI拱肋/EI系梁=1/5) , 属于刚性梁刚性拱构造, 分析模型见图1。

由于系杆拱桥为拱梁组合体系, 其结构受力较为复杂, 其动力问题较难通过微分方程求解, 为此, 应借助于有限元数值分析手段。自由振动的动力平衡方程为:

式中, [M]和[K]分别为结构的质量矩阵和刚度矩阵;{δ}和{δ}分别表示结构的加速度和位移列阵

令位移解的形式为:

其中{φ}是与时间无关的阵型向量, 可得:

令其系数行列式为0, 可求得广义特征值问题的n个特征根, 它是结构固有圆频率的平方:0≤ω12≤ω22≤…≤ωn2, 其对应的向量模特为:{φ1}, {φ2}…{φn}经计算得两种桥型的前五阶振型及对应频率如下表1所示:

从表中可以看出两种吊杆形式的前五阶振型特性相同, 一阶振型都是对称侧向挠曲振动, 说明此拱桥的侧向刚度较弱。对于侧向振动, 两者没有明显的差别, 振型的频率几乎相同;但是对于平面内的竖向挠曲振动, 网状吊杆振型的频率要明显高于竖吊杆的情况, 说明网状吊杆系杆拱桥的刚度较大。

2 抗震性能分析

目前, 桥梁的地震反应分析一般都采用反应谱法或是时程分析法。本文采用时程分析法对2个模型的地震反应规律进行研究。时程分析法是根据选定的地震波和结构动力特性, 对动力方程直接积分, 采用逐步积分的方法, 计算地震过程中每一时刻结构的位移、速度和加速度反应值。

地震作用下多自由度结构在地震作用下的振动方程用矩阵形式可表达为:

本文的地震动加速度反应选择El-centro波, 按八度设防, 纵向和横向地震动峰值加速度均调整为0.3 g, 而竖向地震动加速度峰值则取水平地震动的一半。

网状吊杆拱顶竖向弯矩时程曲线如图2所示, 其最大弯矩为2 058 kN.m (2.36 s) , 最小弯矩为-2 910 kN.m (3.46 s) 。竖吊杆拱顶竖向弯矩时程曲线如图3所示, 其最大弯矩为2 691 kN.m (4.88 s) , 最小弯矩为-3 300 kN.m (5.11 s) 。

由于系杆拱桥在地震作用下的弯矩包络图形状主要与结构本身的特性有关, 受外部地震波的输入影响较小, 因此在其他波作用下也有相同的受力特性。这里就不再对其他波的地震响应进行讨论。

4 结论

由关键截面的最大地震响应发现, 网状吊杆拱肋和系梁的竖向地震反应明显小于竖吊杆的情况, 横桥向的地震反应则没有明显的差别。由于网状吊杆的高刚度小变形特性, 使得其在高铁建设中得到广泛的应用。

参考文献