建筑结构的抗震性能与安全性评估

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建筑砌体结构的抗震性能分析

作者：纪广利

来源：《装饰装修天地》2015年第09期

摘要：结构在地震中不能够承受地震作用，而产生严重的破坏和倒塌，其主要原因是其整体性及延性不足所造成的。所谓整体性是结构在整个承受地震作用的过程中各结构构件都可以协同工作，保持对竖向荷载的支撑作用。各种类型结构均可以根据组成材料的性质及其构造上的特点来采取不同增加延性与整体性的措施。因此改善砌体的延性，提高建筑物的整体稳定性和抗震性能具有重要意义。

关键词：砌体结构;抗震

前 ;言

地震的危害性非常大，建筑物的抗震性能就显尤为重要。砌体结构是采用砌块和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。其是通过砌块和砂浆的互相作用及纵横墙的拉结而达到具有一定整体性和承重能力。但砌体的抗拉、弯、剪的强度又较其抗压强度低，导致建筑变形能力小，抗震性能差等缺点，使砌体结构的应用受到一定限制。砌体结构有选材方便、施工简单、工期短、造价低等特点，是符合我国现有国情的民用建筑中使用最广范的一种结构形式。其中民用住宅建筑中约占90%以上。砌体结构多采用粘土砖和混合砂浆砌筑，近年来又有混凝土多孔砖（本地采用较多）等新型墙体材料的广泛使用。在地震设防地区，多层砌体房屋由于组成的基本材料和连接方式决定了其脆性性质，变形能力小，导致房屋的抗震性能较差。因此改善砌体结构延性，提高房屋的抗震性能具有极其重要意义。根据现行《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）、《砌体结构设计规范》（GB50003-2001），和本地区长期设计和建筑质量监督方面的经验积累作以下探讨：

一、建筑平面和立面的规整性

抗震设计中，建筑平面、立面宜尽可能简洁、规则，结构质量中心与刚度中心相一致。对于结构平面布置不规则的房屋质心与刚度中心往往不容易重合，在地震作用下会产生扭转效应，大大加剧地震的破坏力度。对体型不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。建筑立面应避免头重脚轻，房屋重心尽可能降低，避免采用错落的立面，突出屋面建筑部分的高度不应过高，以免地震时发生鞭梢效应，同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案，即使不可避免时，也应尽量在适当部位设置防震缝，将体型复杂，平面特别不规则的建筑布局分割成几个相对规则的独立单元。在实际工程设计中，应尽可能兼顾建筑造型，又满足使用功能要求的前提下，将平面布置、立面外观造型设计得较为规整、简洁、美观大方;同时又能有效地提高工程的抗震性能。 龙源期刊网

GB50220-2023建筑抗震工程质量评定标准

1. 总则

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011）和《建筑工程质量验收统一标准》（GB50300），本标准规定了建筑抗震工程质量评定的原则、方法和程序。本标准适用于新建、扩建、改建建筑的抗震工程质量评定。

2. 术语和定义

2.1 术语

- 抗震工程：指采用抗震技术，提高建筑物在地震作用下的安全性、可靠性和防灾减灾能力的工程。

- 抗震设计：指在建筑物的设计阶段，根据地震作用和场地条件，采用抗震技术，使建筑物在地震作用下能保持安全、可靠和适宜使用状态的设计。 - 抗震施工：指在建筑物的施工阶段，按照抗震设计要求，进行抗震构造和抗震连接的施工。

- 抗震工程质量评定：指对建筑物的抗震设计、抗震施工和抗震性能进行评估，以确定其是否满足抗震要求和标准的过程。

2.2 定义

- 抗震构造：指采用抗震技术，使建筑物的结构体系、构件和连接在地震作用下能保持安全、可靠和适宜使用状态的设计和施工措施。

- 抗震连接：指建筑物的各构件、构件与基础、构件与构件之间的连接，使其在地震作用下能保持整体性和连续性的设计和施工措施。

3. 评定原则和方法

3.1 评定原则

- 符合法律法规：建筑抗震工程质量评定应符合国家相关法律法规、标准和规定。 - 科学公正：建筑抗震工程质量评定应基于科学、客观、公正的原则，确保评定结果的真实性和准确性。

- 全过程控制：建筑抗震工程质量评定应涵盖抗震设计、抗震施工和抗震性能评估的全过程。

- 分类管理：建筑抗震工程质量评定应根据不同类型的建筑物和工程特点，采取相应的评定方法和程序。

3.2 评定方法

- 文档审查：对抗震设计文件、施工记录、验收报告等进行审查，确认其符合抗震要求和标准。

- 现场检查：对建筑物的抗震构造、抗震连接和抗震性能进行现场检查，评估其是否符合抗震设计和标准要求。

- 结构试验：对建筑物的抗震构件和连接进行试验，测定其抗震性能和可靠性。

1 基于性能的结构抗震设计与评估

摘要：本文详细阐述了基于性能的抗震设计理论产生的背景、基本概念、主要内容和特点，系统地分析了基于性能的抗震分析和设计方法,并指出了基于性能设计的一些问题。此外,本文提出了一些基于性能设计方法对结构抗震评估的的方法。

关键词：基于性能 抗震设计 抗震性能评估

一、 基于性能的抗震设计的提出

基于性能的抗震设计（PBSD）是20世纪90年代初由美国学者提出，它是使设计出的结构在未来的地震灾害下能够维持所要求的性能水平。这一设计思想影响了美国、日本和欧洲土木工程界。1996 年美国联邦紧急事务管理局发表的FEMA273和FEMA274报告中包括了PBSD内容。美国加州结构工程师协会Vision 2000也包括了PBSD内容。SEAOC Vision2000

对PBSD 的定义是“性能设计应该是选择一定的设计准则，恰当的结构形式、合理的规划和结构比例，保证建筑物的结构与非结构构件的细部构造设计，控制建造质量和长期维护水平，使得建筑物在遭受一定水准地震作用下，结构的损伤或破坏不超过某一特定的极限状态”。美国应用技术委员会对PBSD的定义为：“基于性能的抗震设计是指结构的设计准则由一系列可以实现的结构性能目标来表示，主要针对钢筋混凝土结构并且建议采用基于能力谱的设计原理”。我国张新培等对PBSD的定义为：“基于性能的结构抗震设计是指根据建筑物的重要性和用途确定其性能目标;根据不同的性能目标提出不同的抗震设防标准,使设计的建筑在未来地震中具备预期的功能”。

二、 基于性能设计的主要内容

1、 灾害荷载的设防水准

PBSD 要能预先控制结构在未来可能发生的地震作用下的抗震性能，而地震设防水准直接关系到未来结构的抗震性能，因此地震设防水准的确定在PBSD 中占有重要地位。灾害荷载的设防水准是指在抗灾设防中，如何根据客观的设防环境和已定的设防目标，并考虑具体的社会经济条件来确定采用多大的设防荷载。或者说，应选择多大强度的灾害作为抗灾设防的对象。

建筑结构抗震设计方法分析

1引言

地震具有很大的不可预见性，是一种有极大突发性和破坏性的自然灾害，即使发生的几率很小，影响的时间也很短，但是强震就会造成建筑结构的垮塌和严重破坏，也会使人的生命与财产形成巨大的损失。这使我们深刻地意识到抗震设防的重要。

2确保建筑结构的抗震设计的条件

2.1合理的选址是先决条件

政府部门出台了相关的法律，明确了建筑的抗震设防的要求，并对其分别进行设防。在进行建筑结构的设计时，要选择对建筑物有利的场地，防止在不利的地段建设大型的民用建筑物，以防地震破坏的隐患出现。那些软基的地段，也应该进行相关的处理，这样才能进行适宜的建筑设计。对于地震可能引起的灾害委托，也要做出正确的处理，确保选址的正确性。

2.2科学的设计

在地震发生的时候，不同的建筑物结构受到的影响是不同的，要想最大限度的减少灾害，在抗震设计的环节中，建筑设计的人员就要根据当地的实际情况进行建筑物结构的选择。近几年，高层的建筑建设不断地增加，在无形中就使地震影响增大了，为了避免影响程度，在审核与设计建筑的抗震设计的时候，要考虑到结构的侧移度。

3建筑物结构抗震的主要影响因素

地面运动的不确定性的影响。在地壳快速的释放能量的过程中会产生有不确定性的振动，称为地震动。地震动的每个分量对建筑物都有很大的危害作用，有两个水平分量、一个转动量和一个竖向分量。它的不确定性是很难预测的。结构动力的特性的影响。结构动力分析的主要影响因素有：上部结构和基础的协同作用；结构质量的分布不均匀；节点的非刚性的转动；柱子的轴向变形能使加速度降低，周期变长；材料的影响。阻尼变化的影响。在受震松动后，钢筋混凝土的结构阻尼比会变大，自振周期会变长。结构抗震的一个重要的影响因素是施工质量。在施工过程中的任何一个环节都有可能很大程度上影响到建筑物结构的抗震性能。

4建筑结构抗震的设计方法

4.1结构地震的分析法

结构抗震设计首先要完成的任务就是对结构的最大地震反应作出分析，确定截面设计和内力组合的地震作用值。一些比较常用的地震分析法有弹性时程的分析方法、底部剪力法、非线弹性静力的分析法和非线弹性時程的分析法。最简单的方法就是底部剪力法，它在刚度、质量沿高度分布比较均匀的结构当中是比较适用的。对于一些结构比较复杂的体系，就要用振型分解反应的谱法去计算，他的思路是根据振型叠加的原理，将振型对应的作用效应和地震作用，通过一定的方式叠加到一起而得到的结构的总的作用效应和地震作用。弹性时程的分析适用在特别重要和特别不规则的结构当中，是将建筑物当做弹性或者是弹塑性的振动系统，直接地输入地面振动的加速度记录，并对运动方程进行积分，得到各个质点的速度、加速度、位移和剪力时程的变化曲线。而非线弹性时程的分析法能够准确完整地反映出结构在地震作用下的反应全过程。按照非线弹性时程的分析法来进行抗震设计，可以提高抗震水平改善结构的抗震能力。非线弹性静力的分析方法考虑了结构的弹塑性的特性，施加了某种特定的倾向力来模拟地震的水平侧向力，逐渐地单调增加，如果构建屈服，就修改刚度一直到结构到达预定的状态为止。