浅谈抗震构造在结构设计中的重要性

关键词：抗震；地震灾害；圈梁；构造柱；强柱弱梁 

　　唐山地震后，我国总结了不少经验教训，并对相关的规范进行了修订。汶川地震及玉树地震的建筑震害调查表明，按照89和2001年版的《建筑抗震设计规范》设计、施工和使用的建筑，在遭遇比当地设防烈度高一度的地震作用下，并没有出现倒塌破坏，基本都经受了地震的考验。充分说明了我国在唐山地震后，建设行政主管部门作出房屋从6度开始抗震设防的决策是正确的。汶川地震后，我国建设行政主管部门根据震后灾害调查，又对原有规范作了修订（简称08版规范），玉树地震后，我国又对08版规范作了修订（简称新规范）。以下结合新规范及工程实例，对加强抗震构造措施发表几点个人看法。 

　　一.砌体结构设置圈梁和构造柱的重要性 

　　设置圈梁和构造柱是在唐山大地震后，我国的工程界专家总结发明的一套行之有效的抗震措施。设置圈梁和构造柱增强了整个建筑物的整体性和延性，砌体裂缝被约束在钢筋混凝土框格内，不致发生脆性破坏。 

　　08版规范对构造柱和圈梁的构造做了进一步加强，增加了楼梯段上下端对应的墙体处和外墙转角处设置构造柱的措施，新规范在08版规范的基础上又增加了楼梯间对应的另一侧内横墙与外纵墙交接处设构造柱。 

　　根据地震灾害和试验研究得出以下结论：①构造柱能够提高砌体的受剪承载力10%～30%左右；②构造柱主要对砌体起约束作用，使之有较高的变形能力；③圈梁能增强房屋的整体性，提高房屋的抗震能力。 

　　二.水平构件和竖向构件间的连接不可忽视 

　　唐山地震中预制板从天而降，调查发现，预制板伤人只是表象，实质问题是砖墙倒塌飞散、墙板连接失效等。汶川地震和玉树地震调查发现，在强震区并不是所有的预制板装配式楼盖都塌落。解体、坠落的的都是未采取任何构造措施的预制-装配式楼盖。这些事实证明了要避免房屋倒塌，关键在于采取构造措施，加强水平构件和竖向构件间的连接。 

　　新规范7.3.5、7.3.6条对水平构件和竖向构件间的连接措施做出了明确的规定，要求楼、屋盖的钢筋混凝土梁或屋架应与墙、柱（包括构造柱）或圈梁可靠连接；不得采用独立砖柱。这些都是保证水平构件和竖向构件间的连接在地震时不被破坏的有效措施。 

　　三.设置多道抗震防线是减轻地震灾害的有效途经 

　　一个合理的抗震结构体系，应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识地建立起一系列分布的屈服区，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量。 

　　一般来说，钢筋混凝土结构的抗震性能优于砌体结构，但在汶川地震中，映秀镇漩口中学建于2007年的3层钢筋混凝土框架结构教学楼发生倒塌，而附近的4层、局部5层的砌体结构办公楼虽然破坏较严重，但并没有倒塌；附近主体结构封顶的5层砖混宿舍楼也没有倒塌。主要原因是纯框架结构只有一道防线，在大震时，一旦这道防线被破坏，整个结构就失去了承载能力而倒塌。而砌体结构办公楼、宿舍楼按规定设置构造柱各圈梁，整体性和延性较好，砌体裂缝被约束在钢筋混凝土框格内，不致发生脆性破坏而倒塌。 

　　由此看来，结构设计时设置多道抗震防线是非常必要的。特别是横墙较少的学校建筑采用钢筋混凝土框架结构时，应具备多道防线。 

　　四.确保建筑设计符合“强柱弱梁”抗震概念设计的要求 

　　“强柱弱梁”是抗震设计的的基本理念之一，规范的实现方法是加大柱的设计弯矩。但在现实工程中，由于“使用功能”的需要，梁的跨度越来越大，梁的截面尺寸、梁端负弯矩钢筋的配筋量也随之增大。这就不能使“强柱弱梁”在实际工程中得到很好的体现，汶川地震和玉树地震的灾害调查也证明了这一点，普遍情况是底层柱头出现塑性铰，梁铰耗能机制很少出现。造成“强柱弱梁”在实际工程中“失效”的主要原因是现浇楼板在地震中发挥了卸荷作用和抗力作用。 

　　要解决这个问题，应采取一些行之有效的措施： 

　　1.在计算上，采用更加合理的计算模型，充分考虑楼板作用，采用壳元细分； 

　　2.框架梁支座弯矩取到柱边； 

　　3.充分考虑板的钢筋作用，对框架梁支座配筋适当下调； 

　　4.加强竖向构件的构造，设法让梁出现屈服，实现较好的延性机制。 

　　五.结论：综上所述，加强抗震构造可以有效地减轻地震灾害。 

　　参考文献 

　　1.GB 50223-2008建筑工程抗震设防分类标准 

　　2.GB 50011-2001建筑抗震设计规范（2008年版） 

　　3.GB 50011-2010建筑抗震设计规范 

　　4.建筑结构 7/2008