不同建筑類型對抗震要求的對比分析

ComparisonAnalysisofAseismicRequirementsforDifferentStructureTypes土木與建筑工程學院 建工10-1班20100052石起振指導教師：曹劍平王維銘1第一章緒論第二章國內(nèi)外抗震規(guī)范設防要求（重點）第三章不同建筑類型對抗震設防的要求結(jié)論論文大致結(jié)構(gòu)不同建筑類型對抗震要求的對比分析第一章緒論①不同的建筑類型對抗震的要求并不相同，包括抗震等級、抗震方法，通過對不同建筑類型抗震方法的探討，使得我能夠更系統(tǒng)更直觀的了解建筑結(jié)構(gòu)抗震的必要性和關聯(lián)性；②在指導教師的指導下能獨立解決有關不同建筑類型的抗震設防要求和方式，開發(fā)我的創(chuàng)造性，從而提高我的分析問題與解決問題的能力；③能夠較為了解國內(nèi)外建筑抗震規(guī)范，并能認識到其抗震要求的不同，豐富自己專業(yè)知識的認知度。1.本文的研究目的：2.意義：隨著科技的進步，人類進入了嶄新的發(fā)展階段，而突發(fā)其來的地震往往對人類社會造成難以抵御的沖擊，給經(jīng)濟建設和人民生命財產(chǎn)帶來嚴重危害。例如2008年5月12日發(fā)生在汶川的大地震、2011年3月11日日本本州東海岸附近海域的里氏9.0級地震。據(jù)統(tǒng)計，20世紀全球因地震死亡120萬人，我國占59萬人，居各國之首。雖然人類科學技術得到了很大的進步，但地震將會伴隨人類的文明一直存在。安居才能樂業(yè)，而現(xiàn)有建筑的抗震性并不能讓我們滿意，不管是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家的建筑工程師都面臨一個相同的問題，如何才能讓我們居住的建筑更加安全可靠，是當前社會發(fā)展必須首先要考慮的問題之一，而地震中建筑物的破壞是造成地震災害的主要原因。因此，研究建筑抗震技術具有特別重要的意義。未來的建筑隨著高度的增加，結(jié)構(gòu)體系越來越復雜，受力分析難度越來越大，而地震對建筑的風險也在加大，本文通過列舉不同建筑類型的抗震設防要求，能夠更加直觀、更加深刻的了解抗震設防的內(nèi)在含義和標準，使人們在以后的實際工作中知識量儲備更充實，掌握更扎實。第一章緒論1995年日本阪神地震地震震害：2008年汶川地震現(xiàn)場2010年青海玉樹地震現(xiàn)場2011年日本本州東海岸地震現(xiàn)場我國地震災害嚴重的主要原因：（1）地震區(qū)分布廣（2）震源淺、強度大（3）位于地震區(qū)的大中城市多（4）建筑物抗震能力低（5）強震的重演周期長建筑抗震發(fā)展歷史：我國建筑抗震的研究與實踐建筑抗震的知識來源：震害考察：是獲取和檢驗抗震知識不可取代、最具說服力的途徑強震觀測：是獲取實際地震動數(shù)據(jù)的最有效的手段?？拐鹪囼灒韩@取結(jié)構(gòu)動力參數(shù)最可靠的手段，也是檢驗抗震設計理論、方法和措施的依據(jù)。

第一章緒論3.論文的主要內(nèi)容:

本論文列舉了一些我國與國外（主要是美國、日本、智利及歐洲）抗震設防規(guī)范的異同，并對比分析了我國不同建筑類型的抗震設防要求。其主要內(nèi)容如下：(1)通過簡單介紹地震災害對世界各國的嚴重影響，使得人們開始關注并研究地震，介紹了建筑抗震的起源與發(fā)展及建筑抗震的研究途徑。(2)主要對國內(nèi)外抗震設防的目標和水準、結(jié)構(gòu)的規(guī)則性要求進行了對比分析。(3)列舉了我國普遍建筑類型，分別介紹了多高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、多高層鋼結(jié)構(gòu)、多層砌體結(jié)構(gòu)、地下建筑及土、木、石結(jié)構(gòu)抗震設計的一般規(guī)定和抗震措施。(4)通過仔細分析各建筑結(jié)構(gòu)類型的結(jié)構(gòu)特點，指出各建筑結(jié)構(gòu)按抗震性能優(yōu)劣的排列，并歸納總結(jié)了砌體結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能。

第一章緒論2.1中、美、歐及智利建筑抗震設防目標對比第二章國內(nèi)外抗震規(guī)范設防要求（1）我國規(guī)范和智利規(guī)范均采用“三個水準”的抗震設防目標，而美國由原來的單一水準設防目標轉(zhuǎn)換到兩個水準設防目標，而歐洲的抗震設防目標還在使用二水準設防目標；（2）我國規(guī)范的“小震不壞”要比歐洲規(guī)范的“破壞極限要求”的要求要低一些；（3）對于“50年內(nèi)超越概率為10%，重現(xiàn)度為475年”這一設防目標，對應于我國規(guī)范的設防目標為“中震可修”，對于美國規(guī)范的抗震目標為“可修復”，等同于歐洲規(guī)范的設防目標為“不倒塌要求”?？梢?，在同一設防水準和重現(xiàn)期相同的條件下，我國規(guī)范和美國規(guī)范的要求是一致的，均高于歐洲規(guī)范的要求；（4）我國規(guī)范“大震不倒”的設防目標對應于美國規(guī)范“倒塌極限要求”的設防要求略低，而對于歐洲規(guī)范“不倒塌要求”的設防目標的要求低于其他國家的規(guī)范很多。2.2中、美、歐建筑設計和建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則性的對比分析

建筑結(jié)構(gòu)的平、立面的規(guī)則性布置是抗震設計中首要注重的問題，其基本要求是結(jié)構(gòu)形狀力求簡單、對稱、規(guī)整，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量、剛度、強度分布應較為均勻，結(jié)構(gòu)工程師與建筑師應該相互配合，這樣在地震時較不易產(chǎn)生破壞。將中國、美國建筑結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則的類型和描述匯總到同一表格中，見表2.2。第二章國內(nèi)外抗震規(guī)范設防要求第二章國內(nèi)外抗震規(guī)范設防要求我國2010規(guī)范與美國IBC2006規(guī)范平面不規(guī)則的主要差異：（1）關于“扭轉(zhuǎn)不規(guī)則”:美國IBC2006分為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則和極度扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，且這一規(guī)則僅僅適用于剛性和半剛性橫隔板結(jié)構(gòu)，而我國2010規(guī)范僅規(guī)定了扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，其定義與美國IBC2006的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則一致，且并未限定橫隔板的剛與柔。（2）對于“凹凸不規(guī)則”：我國2010規(guī)范規(guī)定“大于同方向建筑平面總尺寸的30%”，而美國IBC2006規(guī)范規(guī)定“大于所考慮方向結(jié)構(gòu)平面尺寸的15%”，可以見得美國IBC2006在這一方面的要求要比我國2010規(guī)范要嚴格。（3）關于“樓板局部不連續(xù)”：美國IBC2006規(guī)范規(guī)定“其切口或開口面積大于橫隔板總面積的50%，或從一層到下一層有效橫隔板剛度改變超過50%”，而我國2010規(guī)范規(guī)定“有效樓板寬度小于同層樓板典型寬度的50%，或樓板開洞面積超過同層樓面面積的30%，或有較大的樓板錯位”，如果從樓板開洞面積來講，我國2010規(guī)范的要求相對于美國IBC2006規(guī)范較為嚴格，而對于其他方面的要求，兩個規(guī)范之間的關注點各不相同。（4）對于“平面外偏置”、“非平行體系”：美國IBC2006規(guī)范做了這兩方面的要求，而我國2010規(guī)范卻沒作相關要求。將中國、美國建筑結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的類型和描述匯總到同一表格中，見表2.3。我國2010規(guī)范與美國IBC2006規(guī)范豎向不規(guī)則的主要差異：(1)對于“側(cè)向剛度不規(guī)則”：美國IBC2006分為柔軟層和極度柔軟層對側(cè)向剛度不規(guī)則進行了規(guī)定，我國規(guī)范與美國IBC2006對柔軟層側(cè)向剛度不規(guī)則的規(guī)定一致，并還規(guī)定“除頂層或出屋面小房間外，局部收進的水平尺寸大于相鄰下面一層同向總尺寸的25%”

。(2)關于“豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)”：我國規(guī)范規(guī)定“豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等）向下傳遞”，而美國IBC2006規(guī)范規(guī)定“該層的抗側(cè)力構(gòu)件在平面內(nèi)的偏移大于這些構(gòu)件的長度，或下一層抗側(cè)力構(gòu)件的剛度減少”，兩個規(guī)范從不同角度對豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)進行了規(guī)定。(3)關于“樓層承載力突變”：我國規(guī)范與美國IBC2006規(guī)范對于薄弱層樓層承載力突變的規(guī)定一致。(4)關于“重量（質(zhì)量）不規(guī)則”、“豎向幾何不規(guī)則”：美國IBC2006規(guī)范做了這兩方面的規(guī)定，而我國規(guī)范則未作規(guī)定。

通過比較，就平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的角度而言，我國規(guī)范的標準要求要低于美國規(guī)范的標準。

本章主要針對于中國2010規(guī)范及美國IBC2006規(guī)范，以及智利和歐洲抗震規(guī)范中的抗震設防目標、建筑設計和建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則性規(guī)定的異同進行對比分析。結(jié)論如下：1.經(jīng)比較可以看出我國2010規(guī)范和智利規(guī)范均采用了“三個水準”的抗震設防目標，而美國由原來的單一水準設防目標轉(zhuǎn)換到兩個水準設防目標，只有歐洲的抗震設防目標依然采用二水準設防目標。在同一設防水準和重現(xiàn)期相同的條件下，我國規(guī)范和美國規(guī)范的要求基本是一致的，均高于歐洲規(guī)范的要求。2.我國2010規(guī)范與美國IBC2006規(guī)范平面不規(guī)則中關于“扭轉(zhuǎn)不規(guī)則”、“凹凸不規(guī)則”、“樓板局部不連續(xù)”、“平面外偏置”和“非平行體系”的規(guī)定均存在顯著差異。第二章國內(nèi)外抗震規(guī)范設防要求本章小結(jié)3.

我國2010規(guī)范與美國IBC2006規(guī)范豎向不規(guī)則中“側(cè)向剛度不規(guī)則”、“豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)”和“重量（質(zhì)量）不規(guī)則”、“豎向幾何不規(guī)則”的規(guī)定存在差異，而關于“樓層承載力突變”的規(guī)定一致。4.通過比較，總的來說美國規(guī)范關于平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的標準要高于中國規(guī)范。5.歐洲EC8規(guī)范給出的是結(jié)構(gòu)平面和豎向規(guī)則性的標準，雖然此規(guī)定與中、美規(guī)范的角度不同，但規(guī)定中部分有相同之處。第二章國內(nèi)外抗震規(guī)范設防要求本章小結(jié)本文研究的我國普遍建筑類型：（1）多高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；（2）多高層鋼結(jié)構(gòu)；（3）多層砌體結(jié)構(gòu)；（4）土、木、石結(jié)構(gòu)；（5）地下建筑結(jié)構(gòu)。第三章不同建筑類型對抗震設防要求

多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以其優(yōu)越的綜合性能在城市建設中得到了廣泛的應用。在我國，大部分的多高層房屋建筑都是用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建造的。我國又是多地震國家。因此，掌握多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設防要求，顯然是十分重要的。第三章不同建筑類型對抗震設防要求

3.1多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設防要求1.房屋的最大適用高度：不同的結(jié)構(gòu)體系，其抗震性能不同，技術經(jīng)濟指標隨著房屋的高度增長而變化。房屋的內(nèi)力是房屋高度平方的函數(shù)，房屋的水平位移是房屋高度4次方的函數(shù)。

2.房屋的抗震等級：《建筑抗震設計規(guī)范》把抗震等級分為四類，其中第一級代表最高的抗震設計要求，第四級代表最低的要求。

3.材料：混凝土和鋼筋。4.結(jié)構(gòu)布置：平面布置、豎向布置及防震縫設置。5.樓梯間的抗震的設計要求：發(fā)生強烈地震時，樓梯間是重要的逃生通道，樓梯間的破壞將影響人員撤離和救援。為加強樓梯間的抗震能力，抗震建筑宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓梯。

6.樓蓋及屋蓋3.1多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設防要求第三章不同建筑類型對抗震設防要求

在地震作用下，鋼結(jié)構(gòu)房屋由于鋼材的材質(zhì)均勻，強度易于保證，因而結(jié)構(gòu)的可靠性大；輕質(zhì)高強的特點使鋼結(jié)構(gòu)房屋的自重輕，從而結(jié)構(gòu)所受的地震作用減?。涣己玫难有孕阅苁逛摻Y(jié)構(gòu)具有很大的變形能力，即使在很大的變形下仍不致倒塌，從而保證結(jié)構(gòu)的抗震安全性。但是，鋼結(jié)構(gòu)房屋如果設計與制造不當，在地震作用下，可能發(fā)生構(gòu)件的失穩(wěn)和材料的脆性破壞及連接破壞，而使其優(yōu)良的性能得不到充分的發(fā)揮，結(jié)構(gòu)未必具有較高的承載力和延性。3.2多高層鋼結(jié)構(gòu)抗震設防要求第三章不同建筑類型對抗震設防要求

1.多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)類型與最大適用高度：有抗震要求的多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)可采用純框架結(jié)構(gòu)體系、框架-中心支撐結(jié)構(gòu)體系、框架-偏心支撐結(jié)構(gòu)體系及框筒結(jié)構(gòu)體系

2.多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的高寬比限值：結(jié)構(gòu)的高寬比對結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和人在建筑中的舒適感等有重要影響。3.多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)布置要求：4.多高層鋼結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施：多高層鋼結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施包括鋼框架結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施、鋼框架-中心支撐結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施和鋼框架-偏心支撐結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施等。下面主要簡單介紹一下鋼框架結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施：（1）框架柱的長細比限值（2）框架梁、柱板件寬厚比限制（3）梁與柱的連接構(gòu)造:3.2多高層鋼結(jié)構(gòu)抗震設防要求第三章不同建筑類型對抗震設防要求

在我國砌體結(jié)構(gòu)是使用廣泛的一種建筑結(jié)構(gòu)形式，在各類建筑中占有很大的比例。地震區(qū)砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震設計，具有十分重要的意義。在我國西部地區(qū)，由于砌體結(jié)構(gòu)材料便宜，施工簡單，造價低廉，其應用尤其廣泛。但是由于砌體結(jié)構(gòu)自重較大，抗拉抗剪強度低，其抗震性能相對較差。大量的震害調(diào)查表明，砌體結(jié)構(gòu)若采取適當?shù)目拐鸫胧?，在地震后仍可保持完好或裂而不倒?.3多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設防要求

第三章不同建筑類型對抗震設防要求

1.多層砌體結(jié)構(gòu)的層數(shù)、層高和高寬比限值:

由于砌體結(jié)構(gòu)墻體的脆性性質(zhì)，地震時易產(chǎn)生裂縫。開裂墻體在地震動的作用下極易產(chǎn)生出平面的錯動，從而大幅度降低墻