建筑震害分析及防治

【摘要】不同结构形式的建筑在地震作用下有着不同的震害特点，本文对砌体结构、底部框架－抗震墙结构、多层及高层砼结构在震害下的破坏进行了分析，并针对震害提出了在抗震设计时应考虑的关键点。

【关键词】震害；结构形式；措施；延性

【 abstract 】 different structure forms of building under the effects of earthquake have different earthquake characteristics, this paper masonry structure, bottom frame-aseismic walls, multilayer structure and high concrete structure damage in the destruction was analyzed, and put forward for earthquake damage in seismic design should be considered when the key point.

【 key words 】 earthquake damage; Structure form; The measure; ductility

中图分类号：U211.9文献标识码： A 文章编号：

1、不同结构形式震害分析

1.1 砌体结构

砌体结构主要是由砖或砌块利用砂浆砌筑而成，它的材料和砌筑方式决定了其在抵御水平地震作用时的脆性和缺乏延性，属于抗震性能较差的结构形式，基于其造价低的原因，在低层建筑设计中普遍采用。

1.2 底部框架－抗震墙结构

底部框架－抗震墙结构是砌体结构的一种特殊形式，是由底部一层或两层框架，上部砌体结构组成，由于其底部形成的大空间、在多层设计中较框架结构造价低廉等特点广泛应用于中小城市的沿街建筑中。由于底部框架－抗震墙结构是由上、下不同的材料与结构形式组成，属下柔上刚的结构，在地震发生时，两种不同结构的变形协调性差，是抗震不利的结构形式。

破坏易发生在底层或过渡层。底部破坏如梁柱节点处（尤其是角柱处）、填充墙出现X裂缝或斜裂缝；过渡层大多为无筋砌体，墙体抗震性能差，过渡层除传递上部地震剪力外，作用于该层底部的倾覆力矩又会对下层位移产生增大作用，因此，该层是在地震时震害严重的一层，该层破坏轻则墙体破坏裂缝，重则上部砌体结构整体垮塌；另外，楼梯间与屋面突出附属结构与砌体结构破坏情况类似，甚至更严重。

1.3 多层及高层砼结构

1.3.1框架结构

框架结构能提供较为宽敞的使用空间有利于建筑功能组织和分割，是我国工业与民用建筑较常用的结构形式，但其整体抗侧向刚度较弱，在地震作用下易出现较大位移，框架柱失稳破坏，由于赘余度较小，容易形成连续倒塌机制，亦属抗震不利结构形。

框架结构的震害主要有以下几个表现：薄弱层破坏倒塌，框架节点核心压屈、压坏，填充墙处由于填充墙的存在使框架柱形成短柱，破坏严重；单跨框架结构超静定次数少，柱破坏后易形成连续倒塌；填充墙、围护墙承载力低下，地震情况下大面积倒塌；防震缝处不同结构单元碰撞产生震害等。

1.3.2具抗震墙的钢筋砼结构（剪力墙结构、框架－抗震墙结构等）

具有剪力墙的钢筋砼结构具有较强的抗震性能，普遍应用于现代的高层建筑中。其在地震时震害较轻，主要为连梁部位破坏及底部墙肢破坏。连梁部位由于应力集中，端部出现垂直弯曲及斜向剪切裂缝；底部剪力墙内力大，易在墙肢底部出现裂缝及破坏，有的在强震作用下出现拉力，墙肢底部很容易出现水平裂缝，对于层高小而宽度大的墙肢，也容易出现剪切斜裂纹。

2、抗震设计应注意的几个关键问题

2.1砌体结构

砌体结构的主材料为砖，砖为脆性材料，具有抗拉、抗剪强度低，抗压强度高的特点，因此，砌体房屋设计时，首先在结构布置时要尽量使构件受压，平面、立面布置均匀、规则，避免凸出凹进，优先采用纵横墙承重的结构体系。

除计算满足抗震要求外，砌体结构应满足一系列的构造要求达到提高抗震的目的；现行《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）对于砌体结构房屋的高度、高宽比、抗震墙间距、构造柱及圈梁的布置、墙体与构造柱的拉接等均有明确的规定。为防止及减少墙体的开裂，合理设置伸缩缝，采用高效节能的保温材料。

2.2 底部框架－抗震墙结构

底部框架－抗震墙结构的抗震应重点解决薄弱层、过渡层及砌体与框架的抗震能力匹配问题，因此，从抗震的概念设计出发，底部框架－抗震墙结构首先应尽量平面均匀、对称、规则，控制层数和高宽比，底部应设置为框架－抗震墙体系以增加底部刚度与上部砌体相匹配，底部两层的抗震墙应上下对齐落地，底部剪力墙的布置也应均匀、对称布置，使得其上下侧向刚度接近。

2.3 多层及高层砼结构

无论采用何种结构形式，抗震的多、高层钢筋砼房屋设计原则都应达到三个水准：“小震不坏，中震可修，大震不倒”，贯彻“强柱、弱梁、强节点”的设计理念，在建筑体形的布置上均应满足：建筑平面均匀，规则，竖向刚度无突变；主轴两个方向的动力特性宜接近；尽量不设变形缝，如果要分缝就要彻底分开并要保证一定的缝宽；设计延性的结构体系，设置多道抗震防线，提高结构的耗能减震能力。

2.3.1框架结构

框架结构抗震设计除满足强度要求外，应设计成变形能力较好的延性框架，结构的延性主要由梁提供，延性框架的设计主要包括“强柱弱梁”、“强剪弱弯” 及“强节点、强锚固”的设计原则。“强柱弱梁”的设计原则是控制塑性铰首先出现在梁上，框架梁成为框架抗震的第一道防线，不致塑性铰出现在柱上引起柱失效而引起垮塌；“强剪弱弯”的设计原则是控制控制梁柱的破坏形态为延性较好的弯曲破坏而非剪切的脆断；框架结构梁柱节点受力复杂，结实的节点才能保证在梁柱出现塑性铰之前不致于先破坏。在构造措施上对于填充墙应与梁柱可靠拉接，超长、超高填充墙设置构造柱及圈梁等措施，保证梁柱的配筋率等。

2.3.2具抗震墙的钢筋砼结构（剪力墙结构、框架－抗震墙结构等）

具抗震墙的钢筋砼结构的延性基本措施为“强墙肢、弱连梁”。通过控制墙肢的剪跨比，设置剪力墙底部加强部位、增加剪力墙斜截面承载力，设置边缘构件等方式使墙肢的破坏形态为延性较好的弯曲破坏；延性连梁的设计主要有以下措施：降低连梁刚度使连梁屈服先于墙肢；降低连梁弯矩设计值，按照“强剪弱弯”的原则，使连梁剪力设计值大于连梁的抗弯极限承载力，从而使连梁弯曲破坏先于剪切破坏；设开缝小连梁，设置交叉配筋和菱形配筋连梁或钢板砼连梁使连梁成为延性耗能构件。

3．结语

建筑抗震的关键在于结构抗震体系的合理布局，提高建筑体系的延性、合理的多道防线，是提高建筑抗震能力、减轻地震破坏的必要手段。对于不同结构形式的建筑了解震害的特点及关键部位，就能指导我们在设计中抓住要害，重点设防。

参考文献

[1] 建筑抗震设计规范 GB 50011－2010

[2] 高小旺，龚思礼等 建筑抗震设计规范的理解与应用

[3] 刘大海等 房屋抗震设计