建筑结构抗震性能分析

西南林业大学

本科毕业（设计）论文

（2011届）

题目1：建筑结构抗震分析

题目2: 宁波某楼盘展厅门式刚架结构设计

教学院系交通机械与土木工程学院专业土木工程学生姓名朱成仙

指导教师刘德稳（助教）

评阅人

2011年6 月11 日

建筑结构的抗震性能分析

朱成仙

(西南林业大学交通机械与土木工程学院昆明650224)

摘要：通过对地震理论知识的学习研究，结合汶川地震灾害对几种结构的抗震性能进行简单的对比和分析，并介绍钢结构在震害中发生的破坏形式及各种抗震设计方法，建筑结构的抗震设计方法，旨在牢记经验教训，防微杜渐，将地震带给人们的伤害和损失降到最低。

关键词：抗震性能抗震设计钢结构

Seismic Analysis of Building Structures

Zhu Chengxian

(Mechanical and Civil Engineering Traffic, Southwest Forestry University, Kunming

650224)

Abstract:Theoretical knowledge through the study of seismic, combined with earthquake disasters on the seismic performance of several simple comparison and analysis, and steel structure introduced in the form of damage and destruction occurred in a variety of seismic design, seismic building structures Design method, to keep in mind lessons learned as a preventive measure, the earthquake damage and loss to bring people to a minimum.

Key words: Seismic Performance Seismic Design Steel

1前言

1.1建筑结构的抗震性能

1.1.1地震

地震是一种常见的自然现象，是地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的震动。

对建筑结构来讲，地震对建筑物的破坏作用是通过其所在场地、地基及基础将地震力传递给上部结构的，地震力所产生的地震加速度峰值在地表首先导致场地岩层断裂或错位，从而引起地基及基础的开裂，使建筑结构在极短时间内发生坍塌。抗震性能的好坏就直接影响到建筑物的破坏程度。

1.1.2建筑结构抗震性能的解释：

当地震来临时，建筑结构具有承受一定震动的能力，对破坏性地震采取一定的防御措施，尽量减轻生命财产的损失。

1.1.3研究抗震性能的背景

震惊世界的唐山大地震、5·12汶川大地震、3·11的日本大地震等等的太多太多的地震，让我们失去太多太多的东西，因此我们不得不去思考怎样才能让我们在不可避免的自然灾害面前所遭受的痛苦和损失减到最少。

1.1.4研究抗震性能的意义

就是希望能在设计的时候就能进行抗震的考虑，从而采取一定的措施使建筑物能承受更高的地震力，以致减少房屋的倒塌，减少生命的伤亡。

2汶川地震中的各种结构破坏程度

2.1砌体-木结构

由于木材可以就地取材，砌体使用较少，这种结构的造价非常低，在村镇多采用这种结构作为简易厂房、仓库等。但是这种结构的砌体墙和砌体柱强度不高，且大多年代较长，在地震中容易发生屋面破坏和局部倒塌，（如图l）

图1 砌体-木结构的破坏

2.2砖混结构

地震区村镇的住宅，教学楼，城市的一些旧的居民楼、办公接、小型厂房多采用砖混结构。这类结构在地震区数量最多，震害也比较严重，倒塌的结构具有以下典型特点：结构抗震体系单薄，未设置构造柱，也有未设置圈粱，预制楼板未拉结。（如图2）为砌体结构震害情况。

2.3框架结构

本次地震中，大多数框架结构的主体结构震害一般较轻，主要破坏发生在围护结构和填充墙，尤其是圆形填充墙的破坏较重(如图3)。个别因施工质量很差、结构布置过于复杂的框架结构也发生严重破坏，甚至倒塌。

图3 框架结构的破坏

2.4框架-剪力墙结构

本次地震中，框架一剪力墙(核心筒)结构．由于具有较大的抗震刚度和承载力，

显示出了优越的抗震性能，尤其是与同一地区的框架结构相比，框架一剪力墙(核心筒)结构的非结构构件的损坏要轻很多。（如图4），在地震中仅少数围护结构产生细微裂缝。

图4 框架-剪力墙结构的破坏

2.5钢结构

由于自重较轻和强度较大，钢结构抵御地震的能力比较强，震害比较轻，在本次地震中主要发生在维护结构。（图5）为绵阳九洲体育馆，其主体结构和支座均无明显损伤，仅在围护结构和钢结构的结合处有轻微碰撞破坏。

由以上的在汶川地震中各种结构所表现出的破坏程度可知各种不同结构形式的抗震性能按以下顺序依次增强：砌体-木结构——砖混结构——框架结构——框架一剪力墙结构—钢结构。

图5 完好的门式刚架（龙门山镇，建筑物破坏严重区域）

3对几种结构的抗震性能进行简单的分析

3.1 砌体建筑的抗震性能分析

震惊世界的汶川大地震，给我国造成了巨大的损失，其中遇难6.9万人，受伤37.4万人，失踪1.8万人，房屋间毁坏21多万间。在这毁坏的21多万间房屋中，砌体结构占相当大的比例，且其破坏形态令人堪忧。

砌体结构的主要材料是粘土砖，砂浆。主要承重结构是粘土砖和砂浆砌筑的墙、柱。它是通过砌块和砂浆的相互作用及纵横墙的拉结而使建筑物达到一定的整体性和承重能力。虽然砌体有抗拉、弯、剪的强度较其抗压强度低，导致建筑变形能力小，抗震性能差等缺点，但是通过科学合理的设计是可以达到抗震要求。然而汶川地震地震中的砌体建筑缺毁坏的如此严重，这点我们不得不引起我们的反思。

3.2钢筋混凝土的抗震性能分析

钢筋混凝土框架结构是工业和民用建筑中最常用的结构形式之一。框架结构主要由梁、柱两种构件组成，构造简单、受力明确，它的优点是建筑平面布置灵活，可以通过调整柱距而满足各种建筑功能的需要，因此在建筑结构中得到广泛应用。但它有一个明显的缺点就是其侧向刚度差，抵抗水平荷载的能力较低，在地震作用下容易产生很大的残余变形，框架抗侧移刚度主要取决于梁柱的截面尺寸，通常梁柱截面惯性矩小，侧向变形较大故而限制了框架结构的使用高度因此框架结构只适用于中、低层的建筑物。

3.2.1 钢筋混凝土框架结构的抗震要求

我国现行的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）采用“三水准，两阶段”的设计方法来实现抗震设防目标。为了实现这一设防目标，在总结历次震害经验和试验结果研究的基础上，《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定了框架结构在抗震设计中必须遵循“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”三条基本原则，并以此为依