浅谈对建筑抗震设计的认识

前言
“5·12”汶川，“4·14”玉树，一次次地震的发生在提醒我们，作为设计人员，必须重视抗震要求。本文依据《规范》，结合工作经验，分析原因，浅谈对建筑抗震设计的认识。
1 提高建筑抗震设计指导思想
（1）结构体系设计合理。《建筑抗震设计规范》第3.5.2条、3.5.3条规定，不论是钢筋混凝土结构还是砌体结构，均要求结构体系完整，传力路径明确。但在设计中，为满足建筑师的创新突破，结构设计以拆柱子、开大洞、砌体结构中大量钢筋混凝土构件承重、转角开门窗、楼梯间凹凸于建筑转角等作为代价，结果破坏了结构整体性及传力路径，在地震中率先破坏导致结构失稳坍塌。钢筋混凝土框架结构中，围护墙和隔墙（不包括轻质隔墙）不合理布置，可使结构形成刚度和承载力突变的薄弱部位而引起倒塌，（上下楼层的数量相差很大导致上刚下柔；墙不到柱顶，形成短柱剪切破坏）。
（2）设置多道抗震防线 。《建筑抗震设计规范》第3.5.3条对结构体系提出了多道抗震防线的要求，对于在大震作用下结构抗倒塌具有重要意义。在地震中发现，在高烈度区理论上抗震性能较好的钢筋混凝土结构有倒塌的，而抗震相对较差的砌体却也有裂而不倒的，甚至个别私人建造的砖木结构的住宅都完好无损；同一地点，同是砌体教学楼，有的损坏严重，甚至倒塌，有的却表现良好。这就是多道抗震防线起了作用。① 砌体结构的构造柱、圈梁虽然不能提高结构的抗震承载力，但作为砌体的约束构件，可以提高墙体的延性。在大震作用下，作为“第二防线”延长建筑物变形时间，约束紧箍建筑物裂而不倒，保证居住者有足够的逃生时间。②框架结构，尤其是教学楼这种大空间结构，如果合理设置柱间支撑或柱子翼墙（不影响空间采光和美观），增加结构纵向刚度；剪力墙结构合理设置连梁，让其作为结构的“第一道防线”在大震来临时，率先破坏，消耗地震能量并改变整体结构的动力特性，降低地震力，来保护主体结构的安全。③多层框架设计时可考虑将楼梯间墙体设置成剪力墙，大跨度的公共建筑适当在墙体位置处增设剪力墙，形成抗震的多道防线。
（3）有意识做到“强柱弱梁”。《规范》第6.2条钢筋混凝土框架的设计计算应遵循“强柱弱梁”的原则。但在汶川地震中，应该要求的“梁铰机制”在毁坏的钢筋混凝土框架建筑没有出现，反而出现了大量的“柱铰”。
在实际设计中，考虑到部分楼板作用形成T形梁，将框架梁的抗弯刚度放大到1.5~2.0后，梁的实际承载力大于梁端弯矩；一般情况下，框架柱即使增大了柱端弯矩设计值，计算结果只能按构造要求配筋；只有当构件抗震等级为9度一级时，规范才要求按照梁的实配钢筋反算柱端弯矩。因此对于占建筑大比重的抗震等级为二、三级的构件，实际的结构设计再精确，形成的还是“强梁弱柱”。
因此，设计时要有意识的减小框架梁的断面和配筋，尤其是层数低跨度大的框架结构，有必要加大框架柱截面和配筋。合理确定梁的放大系数，计算后切记不要人为再放大框架梁的配筋。
2 抗震构造的合理设置是提高抗震能力的有效途径
在这两次地震中，有许多建筑因构造的不规范、不合理，甚至是因为构造缺失造成整体的垮塌：预制楼板不拉结，砌体结构不设构造柱、圈梁，地震时墙体外闪而楼板坍塌、楼梯板施工缝留在最大弯矩处；楼梯与主体结构连接薄弱，地震时先于主体破坏，堵塞逃生通道；抗震缝宽度不够，不同结构的相邻建筑物在地震中碰撞而相互挤坏；框架结构节点钢筋锚固不足，箍筋不加密或不够长度，造成节点先行破坏；填充墙不到顶形成短柱时没有全高加密，造成柱剪切破坏。
（1）砌体结构应严格按《规范》设构造柱、圈梁。尤其是楼梯、电梯间的四角，楼梯段上下端对应墙体；错层部位、不规则部位纵横墙交接处；较大洞口两侧；较小墙垛处；外墙四角均设构造柱砌体结构受力集中部位应构造可靠，加强混凝土大梁与墙体的连接，7~9度时不得采用独立砖柱，大跨度梁应采用组合砌体，即在支撑部位仅设置构造柱是不够的，是需要进行沿楼面大梁平面内、平面外的静力和抗震承载力验算。
（2）框架结构节点钢筋须满足锚固要求，梁柱箍筋按规范加密，注意箍筋与纵筋的比例；填充墙不到顶形成短柱时，框架柱应全高加密，从构造上保证强剪弱弯、强节点强锚固；保证大震来临时，梁的塑性铰能发挥作用，避免柱及节点破坏形成几何可变体系而倒塌。
（3）女儿墙等非结构构件应与结构主体可靠连接，且应具有良好的变形能力，尤其是建筑物出入口上部的挑檐、女儿墙、玻璃幕、吊顶避免地震时脱落伤人；严禁采用无锚固的预制混凝土挑檐。
（4）当设计必须采用预制装配式楼板时，则应做好预制板间拉接锚固，设置板边圈梁，板缝现浇配筋带，并设置板端现浇配筋腱鞘，可有效提高楼盖的整体性。
3 逃生通道——楼梯间的安全  
由于楼梯段侧向刚度较大、山墙较高、休息平台与楼层存在错层，地震时最容易破坏。作为生命通道，楼梯间的抗震设计应予以充分重视。
（1）楼梯间的混凝土梯段、梁、板应参与计算，并考虑对楼梯间山墙造成的不利影响。
（2）在教学楼、医院等人群密集的建筑有必要在室外另设疏散楼梯，以便室内楼梯间破坏时有第二个逃生通道。
（3）楼梯间构造合理，形成应急疏散的安全岛。严格按规范设置构造柱，拉结钢筋，钢筋混凝土带，可靠连接或锚固。
（4）不应采用墙中悬挑是踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯；不应采用无筋砖砌栏板。
（5）楼梯间不易设置在房屋的端部或转角处，更不宜设置突出建筑物的转角圆形楼梯间，这都是宜引起地震时集中变形破坏的地方。
4 结  语
总之，在抗震设计时体现以预防为主的设计思想，达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标。对于建设工程只有在抗震设防，抗震设计和施工质量这三方面都符合要求，才能确保建筑工程具备合理的抗御地震的能力。
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