关于复合墙民用住宅的抗震设计结构研究分析论文（5篇）

第一篇：关于复合墙民用住宅的抗震设计结构研究分析论文

国内尤其是广大乡村城镇地区已建成的底部框架结构中，底层一般采用砖砌体作为抗震墙，抗震规范和砌体规范对此类抗震墙的设计做出了相应规定。针对地震作用下砖砌体墙容易开裂、延性较差的问题和设置混凝土墙带来的刚度过大等不利影响，提出在房屋底层设置一种新型抗侧力构件—一密肋复合抗震墙，形成底部框架—一密肋复合墙上部砌体房屋结构(简称底部框架—一复合墙结构)。本文结合课题组前期对密肋复合墙、框架-密肋复合墙的研究成果，对底部框架—一复合墙结构的抗震设计方法、构造措施等方面进行较为系统的介绍，以利于今后对底部框架房屋结构的研究和工程应用。

1上部砌体结构

密肋复合墙是以截面及配筋较小的钢筋混凝土为框格，内嵌以各种具有一定强度的轻质砌块工地现浇或工厂预制而成。密肋复合墙在水平荷载作用下，与隐形外框架共同工作，两者相互作用，充分发挥各自性能，以密肋复合墙为主要受力构件、与隐形外框架和现浇楼板组成的装配整体式密肋壁板结构，已在我国部分省市的多层和小高层住宅体系中得到应用。底部框架房屋的设计中，砌体层与底部框架—一抗震墙层刚度比值的控制是决定这类房屋抗震性能优劣的关键性因素，其中一个重要的原因在于无论是砌体墙还是混凝土墙，在墙体截面面积固定不变的条件下无法实现刚度的自由调整，造成上下层刚度比值难于控制，而密肋复合墙可以有效解决墙体面积不变时其抗侧刚度的调整问题，从而满足不同条件下结构对抗震墙的设计需求。

2抗震性能研究

框架—一密肋复合墙体受力特点。为了研究反复荷载作用下框架与复合墙协同工作机制、破坏形态和极限剪承载能力，进行了内置“十”字形、“丰”字形、“井”字形等不同框格形式的框架—一复合墙荷载试验。框架—一复合墙荷载试验结果表明：①试件破坏形式均是剪切型，内墙板中填充砌块首先开裂，继而墙板框格(主要是肋梁)端部形成塑性铰，最后外框架柱发生压弯破坏，框架-复合墙体具有明显的双重延性受力特点;②内填砌块与混凝土框格、复合墙板与外框架相互支撑、相互约束，依照各自刚度大小承担相应荷载，并在荷载作用过程中不断进行内力重分配与调整，具有良好的协同工作性能;③密肋复合墙板的独特构造特点，减小甚至避免了砌体墙发生平面外破坏的可能，砌体在破坏阶段仍能发挥一定支撑作用;较小的框格有利于控制墙体裂缝分布，避免形成贯通框架对角的主斜裂缝，同时增加了墙体变形能力，使得后期变形更为平缓;④处于压弯状态的肋柱较拉弯状态的肋梁破坏轻微，在荷载作用的整个过程中均能保持竖向承载力，始终分担试件所承担的竖向荷载，表现出良好的抗倒塌能力。

3实用抗震设计方法

确定框架与复合墙协同工作计算模型和不同阶段复合墙刚度折减系数后，即可进行抗震设计。底部框架结构层数一般不会超过8层，刚度沿高度分布比较均匀，并且以剪切变形为主，因此可采用底部剪力法进行计算。参考一般底部框架-抗震墙砖房结构，给出底部框架—一复合墙结构的主要设计步骤：

3.1初步拟定框架、复合墙及上部砌体墙的截面尺寸和材料强度等级，计算出各楼层重力荷载代表值，将其分别集中置于相应的楼盖水平处。

3.2计算结构的层间侧移刚度。底层侧移刚度按公式(6)计算，若底层同时还有砌体抗震墙或混凝土墙，则可在式(6)上增加相应构件有效侧移刚度表达式。初步设计阶段，复合墙弹性等效刚度可取0.4~0.6倍的同截面混凝土墙刚度，误差不大。

3.3计算结构的自振周期.底层框架-复合墙结构的基本周期建议采用顶点位移法或瑞雷法，由此两式计算所得的基本周期值与实测值符合较好。

4抗震构造措施

底部框架复合墙结构所采取的抗震构造措施除应满足抗震规范、砌体规范等对多层砌体房屋和底部框架房屋的有关规定外，框格配筋还应满足下列几方面的要求:①框格纵筋配筋率与墙板截面积的比值不应小于1.0‰，钢筋直径不宜小于16mm，截面配筋数量不少于4根;箍筋直径不宜小于6mm，间距不大于300，梁柱交接处适当加密;②与复合墙相连的框架柱除承担自身所分配的地震力外，还与复合墙之间存在较为复杂的受力关系，抗震等级宜提高一级考虑，箍筋沿柱全高加密;③肋梁钢筋外伸长度在框架柱内符合锚固长度要求，当框架柱两侧均有复合墙时，肋梁纵筋宜连续设置;④肋梁、肋柱与框架之间的砌块参与结构受力，与框架柱通过26间400mm的拉结筋可靠连接，沿框格全长设置。

底部框架—一抗震墙房屋是符合我国现阶段国情特点、在城市和乡镇中被广泛应用的一种结构形式，预计在今后相当长一段时期内仍会建造大量的底框砌体住宅建筑。

第二篇：结构抗震概念设计论文

结构抗震概念设计论文

在平平淡淡的日常中，大家肯定对论文都不陌生吧，论文是探讨问题进行学术研究的一种手段。相信写论文是一个让许多人都头痛的问题，下面是小编精心整理的结构抗震概念设计论文，欢迎大家分享。

一、结构抗震概念设计的提出原因及必要性

每栋建筑物都是一个空间结构体，在荷载作用下各构件并非是以脱离体系的单一构件独自工作，而是以相当复杂的方式共同工作，精确计算其作用和受力是相当困难的，在计算地震作用时尤其如此，由于地震作用下的结构构件受力状态的复杂性及不确定性、人们对地震时结构响应认识的局限性和模糊性、理论计算中的假定与实际情况的差异性，注定了在现阶段无论计算工具再如何发展，计算过程再如何严格，其结果也只能是一种比较粗略的估计，甚至有时还根本无法计算。

显然在结构设计中，仅依靠现有理论进行抗震计算往往不能满足结构安全性、可靠性的要求，无法达到预期的设计目标。因此在不确定因素众多，受力状况复杂的结构抗震设计中，抗震概念设计的提出和应用就显得尤为重要了。

二、结构抗震概念设计的涵义

所谓抗震概念设计，一般是指不经过计算，尤其在难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分结构体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、实验现象和工程经验中所获得的基本设计原则和设计思想，从总体的角度来进行建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制，从而从根本上保证结构的抗震性能。

三、结构抗震概念设计的基本原则和具体要求

（一）建筑场地的选择

地震造成建筑的破坏，除地震动直接引起结构破坏以外，还有场地条件的原因，诸如：地震引起的地表错动与地裂，地基土的不均匀沉陷、滑坡和土体液化等。因此选择有利于抗震的建筑场地是减轻建筑物地震灾害的第一道重要工序。

（二）建筑物的平面、立面及竖向剖面的布置建筑物平面和立面的规则性是抗震概念设计中需要考虑的一个重要因素。

规则的建筑方案体现在：建筑物的平面布置基本对称；结构体型简单；抗侧力体系的刚度和承载力上下变化连续、均匀。因为，简单、对称的结构容易估算其在地震时的反应，容易有针对性的采取抗震措施并对其进行细部处理。因此，这就要求建筑专业的设计人员具有一定的抗震知识素养，应该对所设计的建筑的抗震性能有所估计，避免采用抗震性能差的严重不规则的设计方案。

（三）结构体系的确定和结构布置

结构体系的.确定是结构设计中头等重要的大事。结构设计时应通过综合分析使结构体系尽量合理且经济，应优先采用抗震能力强、延性好、耗能能力强、便于施工且具有多道防线的结构体系（如框架-剪力墙结构，框架-筒体结构，设置耗能连梁的剪力墙结构等），避免采用抗震能力较低的结构体系（如板柱-剪力墙结构，单跨框架结构等），尤其应避免采用看似“合法”（符合规范）但不合理的结构体系（如当房屋高度接近规范框架结构类适用高度上限时，仍采用框架结构，震害表明，框架结构的侧向刚度较小，整体性较差，结构的抗震性能较差，此情况下应采用抗震性能较好的框架-剪力墙结构为宜）。

而在结构布置时，应采用概念清晰、传力途径明确的布置方式，尽量避免造成结构扭转、平面和立面的里出外进、竖向传力杆件的间断与不连续等问题。

（四）多道抗震防线的设置

单一结构体系只有一道抗震防线，一旦破坏就会造成建筑物倒塌的严重后果。特别是当建筑物的自振周期与地震动卓越周期相近时，建筑物由此而发生的共振，更加速其倒塌进程。而如果建筑物采用的是多重抗侧力体系时，第一道防线的抗侧力构件在当第一道抗侧力防线因共振而破坏，第二道防线接替工作，建筑物自振周期将出现较大幅度的变动，与地震动卓越周期错开，使建筑物的共振现象得以缓解，避免再度严重破坏。在双重结构体系中一般应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或轴压比值较小的抗震墙、实墙筒体等构件作为第一道防线的抗侧力构件，如框架-剪力墙结构中的剪力墙，框架-填充墙结构中的填充墙，单层厂房纵向体系中的柱间支撑，均可作为各自体系中的第一道抗震防线。如因条件限制，只能采用单一的框架体系，则框架就成为整个体系中唯一的抗侧力构件，此时应采用“强柱弱梁”型的延性框架。

在地震作用下，框架梁成为第一道抗震防线，框架柱为第二道抗震防线，用框架梁的变形去消耗地震能量，使框架梁的屈服先于框架柱的屈服，从而保护了框架柱的相对完整，最终达到“大震不倒”的要求。

（五）结构抗震设计关键点的把握

在结构抗震概念设计中，还应注重对结构体系中的关键部位（如薄弱层，加强层等）、关键部位中的关键构件（如加强层的重要竖向构件、转换层的水平转换构件等）、关键构件中的关键节点（如梁柱节点，柱根部位等）几个关键点的把握，从而实现“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固、强柱根弱杆件”的设计理念。

结构抗震概念设计不是拒绝进行复杂结构设计，而是要求在处理复杂结构设计时明确：什么是结构设计的最佳选择？采用不合理的结构方案或结构布置可能会带来什么样的后果？需要采取哪些补救或加强措施，并对这些措施的合理性和有效性做出客观的评价，以保证结构性能目标的实现，确保房屋安全。结构抗震概念设计不是指手画脚的空洞说教，而是具有丰富内涵的实实在在的工作。

第三篇：砌体结构抗震性能的研究

砌体结构抗震性能的研究

摘要：砌体结构作为我国传统建筑形式，在各类建筑中占有十分重要的地位。但由于材料明显的脆性性质，相比于钢筋混凝土结构或钢结构建筑,砌体结构的抗震能力较差。本文对砌体结构抗震构造措施和目前存在的问题进行了分析阐述。

关键词：砌体结构、抗震措施、抗震性能研究

Abstact: As a traditional structure,masonry structure plays an important role.Its seismic capacity is much poorer than reinforced concrete or steel structure due to the material brittleness.the masonry structure seismic structural measures and the existing problems are analyzed in this paper。Keywords：masonry structure；earthquake-resisting；Seismic resistance research引言

砌体结构是一种传统的墙体材料，在我国的广大中西部县域城镇中仍占有85%以上的比例。近些年来，随着建筑业的蓬勃发展，新型墙体材料也不断涌现，如混凝土小型空心砌块就是其中的一种。另外，结合就地取材的原则生产的各种地方性砌体材料，如蒸压类和烧结类的非粘土多孔砖及实心砖。这都为砌体结构的应用扩大了领域和范围。[1]

现代砌体结构已与传统的砖砌体有许多区别。按照砌体中的配筋率大小可将其分为无筋砌体、约束砌体和配筋砌体三类，它们的界限定义为：仅有少量的拉结钢筋，含筋量在0.07%以下时，可称为无筋砌体；约束砌体适用于地震设防地区的砌体结构，如在墙段边缘设置边缘构件（钢筋混凝土构造柱），同时，墙段上下设置有圈梁，此类砌体的特点是砌体周边均有钢筋混凝土约束构件，砌体的配筋量为0.10%~0.2%左右；配筋砌体适用于10层以上的中高层建筑，如配筋混凝土空心小砌块，其实质是一种砌筑成型的剪力墙结构，其配筋率也接近于现浇钢筋混凝土剪力墙结构，即在0.25%左右。[2]

1966 年的邢台地震和1976 年的唐山地震等数十次破坏性大地震，以及2008年的汶川地震等，几乎无一例外地表明无筋砌体结构不能经受大地震的考验。尽管砌体结构的抗震性能是如此之差，然而，在城镇建设中，由于人口集中，土地有限，规范限制了一些传统材料的砌体结构高度，但又不可能把砌体结构限制过严，而是要适应发展的需要，在研究和总结震害的基础上，改进砌体结构的抗震性能，严格要求了小砌块的建造层数和高度，满足业主的需要。新修订的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）就适应了这种要求，提供了建造较高层数的砌体结构的安全性和适用性。同时相对于现浇钢筋混凝土剪力墙结构而言，其较低的工程造价也是显而易见的。砌体结构材料的特点

砌体材料作为一种地方性材料，具有取材容易、加工简单、砌筑工艺易于掌握，因而被广泛采用。并且经过长时间的改进和发展，形成了具有各地特色的传统制作方式和砌筑方法，是一种生命力极强、应用最广泛的建筑材料。砌体材料在我国大体可分为粘土类制品、蒸压类制品、混凝土类制品和以各类工业废料制成的墙体材料等。

当前各地除沿用传统材料粘土制品以外，也相继制成以页岩、煤矸石和粉煤灰为主要原料的烧结砖；以白灰砂、粉煤灰为主要原料的蒸压砖；以及以细石砼（或轻质骨料）为材料的砼小型空心砌块等墙体材料。大部分地区有逐步替代粘土制品的趋势。

新型墙体材料中，用页岩或煤矸石或粉煤灰为原材料，或按一定比例混合使用的经烧结而成的实心砖、多孔砖，较好地利用工业废料为原料，制成墙体材料。它们具有类似于烧结粘土砖的性质，亦具有新的原材料的特点。

新型烧结砖一般抗压强度均较高，普通的煤矸石加页岩混合烧结砖的抗压强度均在MU15 以上，少量的可达MU20以上，多孔砖的孔洞率在25%-30%左右。此类实心砖由于表面比粘土砖更粗糙，抗剪强度亦普遍比粘土砖高；多孔砖由于有孔洞作为键槽，砂浆能起

到销键作用。增大了砌体的抗剪强度，对抗震十分有利。

新型烧结砖还由于经焙烧而成，因此，其砌体的线膨胀系数和收缩率都比较小，与烧

结粘土砖没有什么区别。

另一类是蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖。由于它们的原材料不同，特别是制作养护过程的差异，导致蒸压砖特有的性质。

蒸压灰砂砖以石灰和砂为原材料，蒸压粉煤灰砖以电厂工业废料粉煤灰为原材料。经

过机械压制成型，高压蒸汽养护而成砌体材料。由于它的制作过程和生产工艺，决定了这类

砖具有收缩率较大、表面比较光滑、抗压强度较高而抗剪强度较低的特点。

因此，反映在设计应用过程中出现一些问题。比如由于收缩率大，线膨胀系数亦大，这类砌体墙受材料收缩以及温度影响较大，墙体容易出现裂缝和变形。又比如由于砖表面比

较光滑，磨擦系数小，与砂浆的粘结性能就差。因此，其抗剪强度偏低，不利于抗震。砌体结构抗震设计的重要性

砌体是一种脆性材料,传统的砌体结构是采用粘土实心砖和混合砂浆砌筑,通过内外砖墙的咬砌达到具有一定整体连接的目的。目前的砖砌体房屋除上述方式外,大多采用了预制钢

筋混凝土楼板、装配式楼屋盖、且过梁等其它构件多数为预制装配。因此整个砌体结构,由

于其组成的基本材料和连接方式,决定了它的脆性性质,从而使其在遭遇强烈地震时破坏较重,抗震性能很差。我国在地理位置上处于世界两大地震带之间,是世界大陆内的一个最宽广的浅源强震活动地区,是多地震国家。基本烈度为7度和7度以上的地区的面积达312万平方

公里,约占全国国土面积的325%。基本烈度为6 度和6 度以上地区面积达576 万平方公

里, 约占全国国土面积的60%。我国是世界上遭受地震灾害最严重的国家之一。世界地震史

上死亡人数最多一次为1556 年我国陕西华县的8级地震, 死亡约83 万人。近代地震史上

死亡人数最多的一次地震也发生在我国, 即1976年唐山的7.8 级地震, 死亡24万多人, 重

伤16.4万人,倒塌房屋322万间, 直接经济损失达100亿元。

地震所以能造成如此重大损失,主要原因是建筑物缺乏必要的抗震设防。所谓抗震设防

是指对房屋进行抗震设计包括地震作用、抗震承载力计算和采取抗震构造措施来达到抗震的目的。建筑物抗震设防就要保障人民生命财产的安全,所采取的措施应与国民经济相适应,如

果要求建筑物在强烈地震后仍完好无损,势必增加造价,在技术上也有一定困难。相反,设防标

准过低,将会危及人们的生命财产。基于国际趋势, 结合我国的具体情况, 提出一个适当的设

防目标是很必要的。我国《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)以下简称《规范》提出了“三

水准”的抗震设防目标: 小震不破坏, 可正常使用;设计烈度地震可修复使用;遭遇大震时

不倒塌。砌体结构现存问题

近年来,由于城市用地紧张、资金紧张等问题,设计的砖混房屋往往在总高度和层数上超

限;片面追求直接采光和通风,导致加大面宽、减少进深等作法,往往使房屋高宽比超限。这些

都造成了极为不利的体型, 致使房屋的抗震性能大为降低, 此类现象应引起广泛重视。

随着建筑业的发展, 临街有底层为钢筋混凝土框架的大空间商店,上部为小空间砖房或

砌块建筑的房屋大量建设。这种房屋存在着明显的弊病:(一)往往形成梁上砌墙的布置,使

抗震横墙在最不利的底层被切断。且底层框架一般为大空间的公共建筑, 由于使用功能上的需要, 在客观上给纵横抗震墙的布置带来了不少困难。(二)底层大部分用于商业目的,门窗

开洞要求都很大,因而有的采用了前排为钢筋混凝土柱后为砖混的结构, 此结构目前无明确

定义且前后两种材料刚度差异悬殊,对高烈度地区的抗震极为不利。(三)未作计算凭习惯错

误地认为,底层框架的侧向刚度一定比砖房好,纵向框架侧向刚度一定比横向好,而实际上并

非如此。(四)上面为几层砌体、开间小、横墙多、不仅重量大, 侧移刚度也大,而底层框架

侧移刚度比上层小得多。刚度的急剧变化使得在结构刚柔交接处,应力高度集中,在柱端产生

塑性铰,并使房屋的变形集中发生在相对薄弱的底层。这种比较薄弱的底层或中间层,可称之为“软层”。这种“软层”在抗震设计中应引起高度的注意。抗震措施

（1）设置构造柱

构造柱是一种约束砌体的边缘构件,它不单独承受垂直荷载，在墙体受水平地震作用的初期,构造柱的应力很小,刚度也不大,但当墙体开裂后,柱内应力逐步增大,直到裂缝贯通墙体, 构造柱才明显受力直到钢筋屈服。此时的墙体虽已破碎但由于构造柱的约束作用使得墙体不至于倒塌, 从而达到“裂而不倒”的目的。构造柱的设置较大幅度地增强了墙体的变形能力, 使房屋取得了较大的延性,从而减小了突然发生倒塌的可能性。当然,构造柱的截面尺寸与配筋率也不宜过大,否则,大量的构造柱将会吸收大多数地震作用力,使得构造柱先于墙体破坏, 这就起不到约束墙体的作用了,反而使结构抵抗地震作用的能力降低了。

（2）设置圈梁

构造柱作为一种竖向构件,一股沿墙高而截面尺寸不变,配筋也少有变化。因此,在各楼层柱高处设置圈梁作为锚固点,使得构造柱和圈梁产生拉结,形成对上下和左右墙体的约束作用, 从而限制墙体裂缝的发展,并减小裂缝与水平面的夹角,保证墙体的整体性和变形能力,提高墙体的抗剪能力。除此以外,圈梁作为一种重要的构造措施,它还加强了内外墙之间、楼板与墙体之间的连接, 提高了结构的整体性, 并减轻地震时地表裂缝对房屋的影响, 特别是檐口圈粱和地圈梁具有提高房屋竖向刚度的能力和抵御地基不均匀沉陷的能力。

（3）验算墙柱高厚比

砌体结构房屋中的墙体是受压构件, 除了满足承载力要求外,还必须保证它的稳定性。墙柱高厚比是指砌体墙、柱的计算高度和墙厚或边长的比值。《规范》中规定,墙柱高厚比不能大于允许高厚比。只有满足这个要求,才可以保证砌体结构存施工阶段和使用阶段的稳定性。结合以往的工程经验,综合考虑包括砂浆强度等级、砌体类型、横墙间距、支承条件等多种因素后拟定的。

（4）设置伸缩缝

由于钢筋混凝上和砌体材料的线膨胀系数不同, 屋盖和墙体的刚度不同, 当温度变化时, 钢筋混凝土屋盖和砌体材料的墙体将产生不同的变形。因墙与屋盖变形相互制约, 而产生温度应力, 当墙体中的主拉应力或剪应力超过彻体的抗拉或抗剪强度时, 就会使墙体内产生斜裂缝和水平裂缝,顶层墙体一般最为严重,它包括纵墙的八字缝、横墙L 端的八字缝、屋盖与墙体之间的水平缝、纵横墙的包角裂缝、屋盖或楼盖中的裂缝以及墙体自上而下的贯通裂缝。为了防止房屋在正常使用条件下,由温差和墙体干缩引起的墙体竖向裂缝,可存墙体中产生裂缝可能性最大的地方设置伸缩缝,如房屋平面转折处和体型变化处,房屋中间部位及错层处等。实践证明,伸缩缝的设置达到了防止裂缝出现或减小裂缝宽度的目的,成为砌体结构抗震设计中一项重要的构造措施。此外,通过在屋盖上设置保温层、隔热层, 或设置屋面与墙体间相互滑动的滑动层等措施,也可以有效地防止温度变化或干缩变形引起的裂缝。

（5）加强构件间的连接

砌体结构房屋各构件间的抗震构造连接是其抗震的关键。抗震构造连接的部位较多, 重要部位的连接措施有下列几项：造柱与楼、屋盖连接；屋顶间的连接；墙与墙的连接；后砌体的连接；栏板的连接；构造柱底端连接； 悬臂构件的连接。结束语

砌体结构既是一种量大面广的结构形式,又是一种抗震性能较差的结构形式。我们不可能彻底淘汰它,摒弃它,只有面对现实,孜孜不倦,深入研究它,提高它的抗震性能,不断赋予砌体结构新的内容、新的理念,使砌体结构具有更好的抗震性能和安全性,这就是

我们研究的目的。

参考文献：

[1]周炳章.砌体结构抗震的新发展[ J].建筑结构学报.北京: 中

国建筑工业出版社, 2002.5

[2]砌体结构设计规范，GB50003-2002

[3]建筑抗震设计规范,GB50011-2010

[4]杨淑红.论砌体结构抗震设计[J].呼伦贝尔学院学报.2001年3月第9卷第1期

第四篇：教学楼抗震设计研究与实例分析

教学楼抗震设计研究与实例分析

1引言

学校是人员相对密集的场所，建筑比较集中，尤其中小学，学生的逃生和自救能力差，地震中教学楼的倒塌造成了较大的人员伤亡。汶川地震过后，国内中小学教学楼的抗震设计要求被提到了一个新的高度，特别在于防倒塌及变形能力两个方面。目前中小学教学楼多采用框架结构，在此通过一个具体的工程实例对中小学教学楼抗震设计进行简要的分析。

2抗震设计研究

框架结构教学楼普遍具有有以下特点：（1）具有比较大的高度和空间；（2）多跨结构；（3）楼板采用结构整体性较强的现浇钢筋混凝土板；（4）延性较好；（5）结构布置灵活，在地震时容易出现对抗震不利的扭转现象。

建筑方案阶段，针对教学楼的特殊情况，为了达到最优化的建筑功能，最安全的结构体系，首先应防止建筑方案导致的结构体系不合理。建筑在平面布置上应该尽量对称、避免平面凹凸不规则，避免平面扭转不规则，保证整体性良好；建筑在竖向剖面立面上也应尽量规则，避免出现竖向不规则的建筑方案。另外，按抗震概念设计的理念，侧向刚度不宜变化过大宜均匀，为了避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变，竖向抗侧力构件的材料强度和截面尺寸宜自下而上逐渐减小。

我们一直要求抗震设计要做到“强柱弱梁”，但地震中却发现依然有很多“强梁弱柱”的破坏。国内外的研究表明：框架梁邻近楼板内的配筋会使框架梁的实际抗弯承载力增大百分之二十到百分之三十，在某些情况下，甚至可能增大几乎一倍。梁筋超配导致的“强梁弱柱”的情况也很多。所以在结构设计中建议做到以下几点：充分考虑梁的刚度增大系数，考虑梁的塑形内力重分布；梁端配筋应取用梁在柱边截面的弯矩设计值；适当控制中下部钢筋进入支座的数量，避免框架梁端和中下部钢筋计算值差异过大；严格控制柱子轴压比，当柱子采用构造配筋时可以适当加大柱子配筋。

加强框架柱底部沿两个主轴方向的约束，将所有的框架柱底部都连成一个整体，有效地控制甚至消除框架柱底端之间的相对水平位移，共同抵抗地震作用，防止单根框架柱受力过大破坏，继而其它柱子被破坏，有效的避免底层柱抗震能力较小而使得教学楼整体垮塌。

现浇钢筋混凝土梁板结构是多层框架结构教学楼的楼、屋面较常采用的，预应力多孔板的装配整体式结构也会偶尔用到。平面刚度较大的楼、屋盖是框架柱的侧向支点，可确保框架柱侧向水平位移在同一楼面保持相同。

单跨结构的抗侧刚度小，耗能能力弱，结构超静定次数少，一旦柱子出现强震时不可避免的塑性铰，出现连续倒塌的可能性很大，震害表明单跨框架结构震害较重，甚至房屋倒塌。所以抗震设计的框架结构不宜采用单跨结构。

填充墙、隔墙的设计，是框架结构抗震设计中十分重要的内容。填充墙、隔墙的平面及竖向布置不当，可能会引起结构实际受力时的偏心扭转过大或上下楼层侧向刚度突变，所以填充墙、隔墙的平面和竖向布置宜均匀、对称。填充墙、隔墙自身的倒塌也是地震中的一个严重的破坏。加强填充墙、隔墙与主体结构的可靠拉结，保证填充墙及隔墙自身的稳定性与整体性，是十分重要和必要的。

楼梯设计，楼梯是建筑物的竖向交通要道，遇到地震等突发事件时更是人员疏散的重要通道。楼梯间的布置应尽量减小其造成结构平面不规则；宜采用现浇钢筋混凝土楼梯，应有足够的防倒塌能力；楼梯间的结构布置应尽可能避免出现短柱，梯段板和休息平台板不宜采用折板式做法；加强楼梯间填充墙与主体结构构件的拉结。

人们通过大量的地震灾害中总结出来，新型防震技术基础隔震通过控制结构底部有限的滑动能有效的减轻地震对上部结构的破坏。基础隔震技术是指在基础与上部结构之间安装隔震层，地震时隔震层会吸收地震力而导致较大的集中变形，从而减少或降低了上部结构的速度、加速度和位移，使得上部结构变形减小或免招破会。因为教学楼这类建筑层数低，平立面比较简单，上部结构可选方案类型较多，所以非常适宜基础隔震技术的应用。

教学楼抗震设计要重视以下几点：

1、加强对中小学师生在地震突发事件中的逃生及自救教育；

2、重视抗震概念设计与构造设计、包括结构整体抗震性能化设计、结构整体抗震分析计算、非结构构件设计；

3、必要的加固改造现有教学楼，采取有效措施对其进行是减轻地震损失，避免或减轻其在地震中的损坏，避免或减少人员及财产的伤亡；

4、在节点处安装阻尼器，或者在底层设置隔震支座等耗能构件，使得主体结构的地震反应减小，在大震到来时有效保护主体结构不发生破坏。在合理的设计后，能够满足规范中“小震不坏、中震可修、大震不倒”的要求。

3实例与分析

3.1.1工程概况

某教学楼，五层框架结构，设计使用年限为50年。按国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）的要求，中小学为重点设防类建筑。抗震设防烈度为 7 度区（0.15g），（按8度考虑抗震等级），设计地震分组为第1组，特征周期Tg=0.35s，Ⅱ类场地类别，抗震等级为二级。

3.1.2教学楼平面设计及结构选型

学校建筑要求跨度较大，在通风、采光等方面也有要求较高，内外廊式平面在学校建筑中特别经常使用。由于教学楼多为宽度较小的建筑，且空间使用上中间不能下柱，所以很容易会设计出单跨结构，单跨结构在规范中规定乙类建筑不应采用单跨结构，所以外廊式教学楼在端部增设一排柱子成了建筑师们的首选，提高了结构的整体抗震性能同时也保证建筑使用功能。而且，外廊式教学楼非常有利于疏散，所以应该适当的做宽。单跨结构体系的教学楼汶川大地震的调研结果显示在大地震中的破坏非常严重，甚至有很大一部分教学楼直接整体倒塌。但是外廊式教学楼增设了一整排的柱子，可能会影响建筑外立面，使得建筑师在立面设计上多了些局限性，而且造价也会普遍增加。此外，因为教学楼与教学楼之间设有连廊，而且连廊多为单跨结构，但又不得不设，为了满足规范，需要把连廊分割归入教学楼整体计算，但这样做的弊端会导致教学楼跟连廊连接的位置刚度聚变，地震时扭转较大，为了避免地震时变形过大需要增大连廊部分的刚度，一般会加厚楼板，从而又增加了造价。但是相对于地震破坏造成的损失，这些必要的费用增加是微乎其微的。

3.1.3教学楼基础形式

该教学楼采用预应力管桩基础，首先是出于该教学楼所在位置地质情况考虑的。桩基基础，尤其是端承桩在很多次地震灾害中被证实其在地震作用下附加沉降小，上部结构震害比较轻。此外箱型基础，有地下室的建筑，因为埋在地下的部分在地震作用时与上部结构形成一个刚度很大的整体，能够共同抵御地震的动力作用，所以在有需要的情况下可以建议采用，尤其是抗震烈度高的8度或9度区。

4总结

本文通过阐述设计过程中的设计思路和方法，根据教学楼的特殊性从建筑方案开始进行考虑，确保主体结构抗震性能的良好性。具体分析了某五层框架结构教学楼的平面布置及基础选型，并得出该教学楼的具体抗震措施。为今后学者研究教学楼的抗震设计方法提供参考意见。

参考文献

[1] 王利中.中小学教学楼抗震性能及对策分析[D].西安：西安建筑科技大学，2011.[2] 徐建.建筑结构设计常见及疑难问题解析（第二版）中国建筑工业出版社，2014.

第五篇：工程结构抗震设计课程总结报告

2011-2012第二学期工程抗震课程过程考核：课程总结报告

课 程 总 结 报 告

姓 名：学 号：专业班级：成 绩： 张志星

0901012045

09土木 2 班

建筑结构抗震设计学习总结

通过一学期对《建筑结构抗震设计》课程的学习，虽然时间很短暂，但还是了解和认识到了，结构抗震设计对房屋建筑的重要性，并且学习到了抗震设防的目标和思想，当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不需修理可继续使用；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。使用功能或其他方面有专门要求的建筑，当采用抗震性能化设计时，具有更具体或更高的抗震设防目标。

一、了解地震知识和设防思想

地球内部的温度随深度增加而不断升高，从地下20km到700km，温度从大约600°C上升到2000°C。另外，地球内部的压力也不均衡，在地幔上部约为900MPa，地幔中间则达到370000MPa。在这样的热状态和不均衡压力下，地幔内部的物质处于缓慢运动之中，地壳岩层也不停地连续变动，不断产生变形和应力，积聚了大量的能量。当岩层的应变达到其极限应变时，岩层就会发生突然断裂和错动，积聚的应变能得到突然释放，以波的形式传到地面，从而形成地震。这从局部地质构造上解释了地震的成因，称为断层学说。地震引起的振动将能量以波的形式从震源向各个方向传播，此即为地震波。地震波是一种弹性波，包括在地球内部传播的体波和在地表传播的面波。体波又包括纵波和横波，面波包括瑞利波和乐夫波。

地震烈度——某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响的平均强弱程度，既反应地震后果又是地面运动强度的一种度量。表示一次地震大小的震级只有一个，然而由于同一次地震对不同地点的影响不一样，随着距离震中的远近会出现多种不同的烈度。一般来说，距离震中越近，烈度就越高；距离震中越远，烈度就越低。

抗震设防的思想

抗震设防目标应达到经济与安全间的合理平衡，世界上的大多数国家都遵循“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标。我国“抗震规范”的三水准设防目标是：第一水准——当遭遇多遇的、低于本地区设防烈度的地震时，主体结构不受损坏或不需修理仍可继续使用； 第二水准——当遭遇相当于本地区设防烈度的地震影响时，可能发生损坏，但经一般修理仍可继续使用；第三水准——当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。使用功能或其它方面有特殊要求的建筑，当采用抗震性能化设计时，具有更具体或更高的抗震设防目标。规范要求对抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。

二、抗震概念设计

抗震概念设计就是根据实际的震害和工程经验、科学和试验研究等形成的基本设计原则和设计思想，做好建筑和结构的总体布置和细部构造，避免不利于结构抗震的做法。建筑结构抗震概念设计涉及勘察、设计、施工等环节，包括场地选择、建筑平立面造型、结构体系的选择、非结构构件的处理以及材料的选用等。2、1场地、地基与基础

在建筑选址时，应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，尽量选择对建筑抗震有利的地段，避开不利和危险地段。主要的考虑方面：断裂带、滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流、孤突地形、非岩质陡坡、河岸和边坡边缘、软弱土、液化土、延性及均匀性等。对山区建筑，场地勘察应有边坡稳定性评价和防治建议，边坡设计应符合《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330）的要求。边坡附近的建筑基础应进行抗震稳定性设计，建筑基础与土质边坡、强风化岩质边坡的边缘应留有足够的距离。为减少地面运动传给上部结构的地震能量，应选择具有较大平均剪切波速的坚实场地，较薄的场地土覆盖层可以减轻柔性建筑的震害。尽量将建筑物的自振周期与地震的卓越周期错开，避免共振的情况出现。同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上，也不宜部分采用桩基础部分采用天然基础，充分考虑到地基不均匀沉降可能带来的影响。2、2建筑的平立面布置

建筑设计应根据抗震概念设计的要求，明确建筑形体（建筑平面、立面和竖向剖面）的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施，特别不规则的建筑应进行专门研究和论证并采取特别的加强措施。不应采取严重不规则的建筑。规则性评价需综合考虑几何布局、结构设计以及使用等因素，总的要求是平面布置、质量和抗侧力构件的平面布局宜规则、对称，立面变化和侧向刚度沿竖向宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免侧向刚度和承载力的突变。2、3防震缝的设置要求

1）当不设防震缝时，应采用符合实际的计算模型，分析判明应力集中、变形集中或地震扭转效应等导致的易损部位，采取相应的加强措施；

2）当在适当部位设置防震缝时，宜形成多个较规则的抗侧力结构单元。防震缝应根据设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差以及可能的地震扭转效应情况，留有足够的宽度，其两侧的上部结构应完全断开；

3）当防震缝兼作伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。防震缝宽度应符合下列要求：（1）框架结构（含设少量抗震墙的框架结构）房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时不应小于100mm，高度超过15m时，6度、7度、8度和9度分别增加5m、4m、3m和2m时，宜增加20mm；（2）框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度不小于上述宽度的70％，抗震墙结构房屋不小于上述值的50％。均不可小于100mm；（3）防震缝两侧结构类型不同时，宜按较宽者和较低的房屋高度确定。

三、结构地震反应分析与结构抗震验算 3、1振型分解反应谱法分析

平动的振型分解反应谱法是最常用的振型分解法。“平动”表示只考虑单向的地震作用且不考虑结构的扭转振型；“反应谱法”表示采用反应谱将动力问题转换为等效的静力问题而不是用时程分析获得各个振型的反应。平动的振型分解反应谱法适用于可沿两个主轴分别计算的一般结构，其变形可以是剪切型，也可以是弯剪型和弯曲型。3、2计算水平地震作用的底部剪力法 用振型分解反应谱法计算比较复杂，能否采用简单近似的方法？前面的例题中发现，总的地震作用效应与第一振型的地震剪力分布相近。用第一振型的地震作用效应作为结构地震作用效应的方法称为底部剪力法。底部剪力法的适用条件和假定：适用条件：建筑高度不超过40m以剪切变形为主，质量和刚度沿高度分布均匀；假定：位移反应以第一振型为主，为一直线。思路是：首先求出等效单质点体系的总作用力（即底部总剪力），然后再按一定的规则分配到各个质点。最后按静力法计算结构的内力和变形。3、3结构地震反应的时程分析法

为了了解不同结构在不同地震历程中的反应过程，从70年代开始，动力时程分析方法开始在理论界作为分析结构地震作用的主导方法。该方法对一条具体的具有某种频谱特点的地震波，根据给定的场地条件、具概念意义的加速度直接求解结构的动力方程。不满足于反应谱法中对延性的总体考虑，根据试验和理论分析结果，建立结构(构件)的非线性恢复力模型，对结构进行弹塑性动力时程分析，以期把握结构在地震过程中任一时刻的力和位移的反

应、薄弱部位、甚至各构件的状态和屈服机制。这一阶段的主要研究内容有时程分析方法、结构或构件的非线性性能(各种滞回模型)的研究、振动台试验、拟动力试验、频域分析方法、抗震可靠度和多维多点地震输入等问题。动力时程分析理应能更好地反应结构的地震行为，但由于对结构的非线性性质和地震动特性认识的不足，分析过程中所用的结构或构件的恢复力模型和合理的地震动输入问题等尚需进一步发展，相对复杂的分析过程也限制了这种方法的普及。3、4建筑结构抗震验算

地震作用的方向：规则结构对抗震有利，对分析的结果也易于把握，因此尽可能保证结构的规则性。对各类建筑结构的地震作用，一般情况下应至少在建筑的两个主轴方向分别计算地震作用，各方向的水平地震作用应由该方向的抗侧力构件承担。对有斜交抗侧力构件的结构，当交角大于15时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。对质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响，其它情况允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。

8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑应计算竖向地震作用。

计算模型：结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。质量和刚度分布接近对称且楼、屋盖可视为刚性横隔板的结构可采用平面结构模型进行抗震分析，其它情况应采用空间结构模型进行抗震分析。除抗震规范特别规定外，建筑结构应进行多遇地震下的内力和变形分析，此时可假定结构处于弹性工作状态，内力和变形分析可采用线性方法。不规则或具有明显薄弱部位的结构应进行罕遇地震下的弹塑性变形分析，可采用弹塑性静力或时程分析方法，符合条件时可采用简化方法。利用计算机进行结构分析时，可采取必要的简化计算与处理，但应符合结构的实际工作状况，应考虑楼梯构件的影响。计算软件的技术条件应符合规范和有关标准的规定，并应阐明其特殊处理的内容和依据。多遇地震下复杂结构的内力和变形分析应采用不少于两个合适的不同力学模型，并对计算结果进行比较分析。所有计算结果应经分析判断确认合理、有效后方可用于过程设计。当重力附加弯矩大于初始弯矩的10％时应计入重力二阶效应的影响。楼屋盖的刚度对受力影响很大。现浇和装配整体式混凝土楼屋盖等刚性楼屋盖建筑，楼层水平地震剪力宜按抗侧力构件的等效刚度的比例分配；木楼盖、木屋盖等柔性楼屋盖建筑，宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配；普通的预制装配式混凝土楼屋盖等半刚性楼屋盖结构，可取前述两种分配结果的平均值。

四、总结

建筑结构抗震设计是一门土木专业的重要专业课，对于我们土木工程专业的学生来讲，是必须掌握的，眼下会对以后相关的课程起到很大的辅助作用，特别是毕业设计时会有很多的相关知识设计，长远来看，对我们以后的从事工作有很大帮助。而且在当前社会形势下，地震灾害愈来愈多的出现，对于我们抗震设计的人员是一大考验，所以我们应该努力学习好这门专业课。在这里，感谢江老师在这一学期里的教导和帮助！