从汶川地震谈对建筑抗震设计的认识

从汶川地震谈对建筑抗震设计的认识
摘要：本文通过对遭受汶川地震作用下的钢筋混凝土建筑和砌体结构的震害，
针对概念设计、构造、未成年人保护、楼梯间等问题，依据《建筑抗震设计规范》（50011-2001）版条文及08年修订版变更条款（以下简称《规范》），结合工作经验，分析原因，浅谈对建筑抗震设计的认识。

关键词：汶川地震概念设计构造未成年人保护楼梯间
0 引言
2008年5月12日.四川省汶川地区发生8.5级大地震
在这次地震中，“89规范”之前的建筑物多数遭受严重破坏，直至倒塌；90年
以后建造的建筑大部分作到了“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准抗震设
防目标。

在极震区，有的钢筋混凝土建筑倒塌了，可相邻的砌体结构却“裂而不倒”。

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 抗震设计应重概念、轻精度
地震作用计算是依据当地50年设计基准期内超越概率10%的地震烈度对应地
震地面运动加速度的设计取值来计算的，原本就是一种数学上的精似计算，想得
到精确准确的计算结果是非常困难的。

概念设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想进
行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。

以达到合理抗震设计的目的。

设计时只靠提高地震作用来提高抗震能力，结构的各构件将需全面增加材料，增加投资，不符和我国国情；而提高抗震措施，着眼于把财力、物力用在增加结
构薄弱部位的抗震能力上，是经济而有效的方法。

1.1 结构体系合理《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至结构失稳坍塌；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）;
目前的学校建筑因建筑构造要求及经济因素等的影响多采用单跨的钢筋混凝
土框架结构,在结构抗震计算时，此体系结构对抗震有明显的不利因素,高烈度区
的横向层间位移难以满足规范要求而倒塌,
1.2 设置多道抗震防线此次地震发现，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。

《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。

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。

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。

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。

1.3 有意识作到“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。

但在这次地震中，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
汶川地震中，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
成整体的跨塌：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
而楼板瘫塌、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，或因施工堵塞，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。

《规范》提到的构造都是根据以往的地震灾难和工程经验积累出来的有效且
必要措施，提高抗震措施，着眼于把财力、物力用在增加结构薄弱部位的抗震能
力上，是经济而有效的方法。

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。

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。

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。

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 重视未成年人的保护
根据震害,国家再次加强了对未成年人密集居住建筑的抗震设防标准,规定教育建筑中,幼儿园、小学、中学的教学用房及学生宿舍和食堂，抗震设防类别应不低
于重点设防类。

与大型体育场管（人口密集）同类设置。

4 生命通道——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，地震是最容易破坏。

作为逃生通道，楼梯间的抗震设计应予以充分重视。

4.1 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。

4.2 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。

4.3 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。

4.4 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。

4.5 楼梯间不宜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。

5 结语
汶川地震表明，只要严格按《建筑抗震设计规范》设计和保证施工质量，以及震前经过抗震加固的建筑都能达到“三水准”的抗震设计要求。

参考文献：
《建筑抗震设计规范》（50011-2001）。