淺談抗震構(gòu)造在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性

關(guān)鍵詞：抗震；地震災(zāi)害；圈梁；構(gòu)造柱；強(qiáng)柱弱梁 

　　唐山地震后，我國總結(jié)了不少經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并對相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行了修訂。汶川地震及玉樹地震的建筑震害調(diào)查表明，按照89和2001年版的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)、施工和使用的建筑，在遭遇比當(dāng)?shù)卦O(shè)防烈度高一度的地震作用下，并沒有出現(xiàn)倒塌破壞，基本都經(jīng)受了地震的考驗(yàn)。充分說明了我國在唐山地震后，建設(shè)行政主管部門作出房屋從6度開始抗震設(shè)防的決策是正確的。汶川地震后，我國建設(shè)行政主管部門根據(jù)震后災(zāi)害調(diào)查，又對原有規(guī)范作了修訂（簡稱08版規(guī)范），玉樹地震后，我國又對08版規(guī)范作了修訂（簡稱新規(guī)范）。以下結(jié)合新規(guī)范及工程實(shí)例，對加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施發(fā)表幾點(diǎn)個(gè)人看法。 

　　一.砌體結(jié)構(gòu)設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱的重要性 

　　設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱是在唐山大地震后，我國的工程界專家總結(jié)發(fā)明的一套行之有效的抗震措施。設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱增強(qiáng)了整個(gè)建筑物的整體性和延性，砌體裂縫被約束在鋼筋混凝土框格內(nèi)，不致發(fā)生脆性破壞。 

　　08版規(guī)范對構(gòu)造柱和圈梁的構(gòu)造做了進(jìn)一步加強(qiáng)，增加了樓梯段上下端對應(yīng)的墻體處和外墻轉(zhuǎn)角處設(shè)置構(gòu)造柱的措施，新規(guī)范在08版規(guī)范的基礎(chǔ)上又增加了樓梯間對應(yīng)的另一側(cè)內(nèi)橫墻與外縱墻交接處設(shè)構(gòu)造柱。 

　　根據(jù)地震災(zāi)害和試驗(yàn)研究得出以下結(jié)論：①構(gòu)造柱能夠提高砌體的受剪承載力10%～30%左右；②構(gòu)造柱主要對砌體起約束作用，使之有較高的變形能力；③圈梁能增強(qiáng)房屋的整體性，提高房屋的抗震能力。 

　　二.水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件間的連接不可忽視 

　　唐山地震中預(yù)制板從天而降，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，預(yù)制板傷人只是表象，實(shí)質(zhì)問題是磚墻倒塌飛散、墻板連接失效等。汶川地震和玉樹地震調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在強(qiáng)震區(qū)并不是所有的預(yù)制板裝配式樓蓋都塌落。解體、墜落的的都是未采取任何構(gòu)造措施的預(yù)制-裝配式樓蓋。這些事實(shí)證明了要避免房屋倒塌，關(guān)鍵在于采取構(gòu)造措施，加強(qiáng)水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件間的連接。 

　　新規(guī)范7.3.5、7.3.6條對水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件間的連接措施做出了明確的規(guī)定，要求樓、屋蓋的鋼筋混凝土梁或屋架應(yīng)與墻、柱（包括構(gòu)造柱）或圈梁可靠連接；不得采用獨(dú)立磚柱。這些都是保證水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件間的連接在地震時(shí)不被破壞的有效措施。 

　　三.設(shè)置多道抗震防線是減輕地震災(zāi)害的有效途經(jīng) 

　　一個(gè)合理的抗震結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來協(xié)同工作。抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度，有意識地建立起一系列分布的屈服區(qū)，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量。 

　　一般來說，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能優(yōu)于砌體結(jié)構(gòu)，但在汶川地震中，映秀鎮(zhèn)漩口中學(xué)建于2007年的3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓發(fā)生倒塌，而附近的4層、局部5層的砌體結(jié)構(gòu)辦公樓雖然破壞較嚴(yán)重，但并沒有倒塌；附近主體結(jié)構(gòu)封頂?shù)?層磚混宿舍樓也沒有倒塌。主要原因是純框架結(jié)構(gòu)只有一道防線，在大震時(shí)，一旦這道防線被破壞，整個(gè)結(jié)構(gòu)就失去了承載能力而倒塌。而砌體結(jié)構(gòu)辦公樓、宿舍樓按規(guī)定設(shè)置構(gòu)造柱各圈梁，整體性和延性較好，砌體裂縫被約束在鋼筋混凝土框格內(nèi)，不致發(fā)生脆性破壞而倒塌。 

　　由此看來，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置多道抗震防線是非常必要的。特別是橫墻較少的學(xué)校建筑采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)具備多道防線。 

　　四.確保建筑設(shè)計(jì)符合“強(qiáng)柱弱梁”抗震概念設(shè)計(jì)的要求 

　　“強(qiáng)柱弱梁”是抗震設(shè)計(jì)的的基本理念之一，規(guī)范的實(shí)現(xiàn)方法是加大柱的設(shè)計(jì)彎矩。但在現(xiàn)實(shí)工程中，由于“使用功能”的需要，梁的跨度越來越大，梁的截面尺寸、梁端負(fù)彎矩鋼筋的配筋量也隨之增大。這就不能使“強(qiáng)柱弱梁”在實(shí)際工程中得到很好的體現(xiàn)，汶川地震和玉樹地震的災(zāi)害調(diào)查也證明了這一點(diǎn)，普遍情況是底層柱頭出現(xiàn)塑性鉸，梁鉸耗能機(jī)制很少出現(xiàn)。造成“強(qiáng)柱弱梁”在實(shí)際工程中“失效”的主要原因是現(xiàn)澆樓板在地震中發(fā)揮了卸荷作用和抗力作用。 

　　要解決這個(gè)問題，應(yīng)采取一些行之有效的措施： 

　　1.在計(jì)算上，采用更加合理的計(jì)算模型，充分考慮樓板作用，采用殼元細(xì)分； 

　　2.框架梁支座彎矩取到柱邊； 

　　3.充分考慮板的鋼筋作用，對框架梁支座配筋適當(dāng)下調(diào)； 

　　4.加強(qiáng)豎向構(gòu)件的構(gòu)造，設(shè)法讓梁出現(xiàn)屈服，實(shí)現(xiàn)較好的延性機(jī)制。 

　　五.結(jié)論：綜上所述，加強(qiáng)抗震構(gòu)造可以有效地減輕地震災(zāi)害。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　1.GB 50223-2008建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn) 

　　2.GB 50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2008年版） 

　　3.GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 

　　4.建筑結(jié)構(gòu) 7/2008