底层建筑抗震原理分析

底层建筑抗震原理分析

乔广轩

乔广轩

青岛理工大学土木工程学院土木工程专业266000

摘要：在底层建筑工程的架构中，底层建筑框架的抗震能力是决定建筑结构质量高低主要的指标。伴随着近些年地震灾害的衍生，在每一次灾害中建筑物的抗震能力都达不到标准的要求。基于此现状，对底层框架建筑结构的抗震能力的加强成为了目前在建筑施工阶段中主要的工作。因此，本文通过对底层建筑结构的分析，针对底层框架砌体房屋的结构受力特性分别从结构的刚度和强度以及衍生性等几方面对抗震抗震性能进行分析，并指出抗震设计的主要要点，以次加强建筑的抗震效果。

关键词:底层建筑；多层砌体结构；抗震原理；抗震设计

1引言

伴随着科技技术的不断进步，发展，人们对建筑的抗震设计越来越关注。在我国城镇中底层建筑框架的多层砌体房屋是底层建筑采取的最多的形式之一。在城市的规划中普遍要求住宅办公楼等建筑在底层上设置商店和银行等公共设施，所以底层的建筑室内需要比较大的空间，而在底层框架的上部必须布置成小开间的住宅。底层建筑多层砌体结构不但可以要满足上述的所有功能，在经济上比也多层框架的房屋更加经济，更加节省。所以，底层框架的结构在一些中心城区城镇地区被广泛的应用，因此本文在已有的经济成果研究方法上对底层框架多层砌体结构的抗震功能进行分析和设计。

2低层建筑抗震性能分析

2.1竖向结构形式突变影响整体的抗震性能

一般这种建筑底层是比较空旷的，而上部的建设是小开间的住宅，上部的砌体结构是平面设置的，刚度和密度都较大，而底层的柔性框架的结构的侧移刚度较上层要小很多，因此在建筑的布置上就形成了一种下柔上刚的结构形式，在发生地震时这种建筑物因为上下结构的形式有所差异的结构，刚度会沿着竖向分布的不够连续。在刚度突发处容易产生比较大的应力，从而就会导致较大的非线性变形。因此，在地震反复发作时，如果这些部位的塑形变形持续发展，刚度就会进一步减小，最后就会使底层建筑结构侧移骤增，框架柱因为严重的破裂而导致倒塌。

2.2上下结构荷载的传递不够平衡

因为底层框架多层砌体结构在转换层外核载传递路线上容易发生变化，上部的多层砌体结构是由承重墙进行核载的传递。再到底层框架的传递过程中会出现梁柱受力不够均衡的现象，因此就会导致底层框架形成较大的扭转效应。

2.3点层建筑抗震性能分析

首先是底层框架的地震的灾害主要是在梁柱节点处集中，情况是柱的震害要大于梁柱、柱顶的震害要大于柱底、角柱的震害要大于内柱。因为房屋会因为地震不可避免地发生扭转，角柱受到的附加力最大，但是角柱因为双向弯矩的作用导致受到的约束会比其他主要小。短柱的震害要大于一般柱，短柱增大了对应的刚度，因此受到的地震剪力就会越大，最严重时会发生脆性的错断，因此加大灾害性的后果。

其次是底层框架因为侧移的刚度小，在地震发生时水平位移较大。较大的水平位移就会使结构出现偏心，在这种时候竖向荷载就会增加结构的附加内力，严重的时候就会使底层结构发生倒塌。

最后是结构体型和平面布置的多样化和复杂化，使得结构的刚度在中心之处与质量的重心不容易发生重合。由此也会加剧刚性和柔性部分之间的水平力差异，由此形成较大的移位变形；与此同时，因为大程度的结构受力的复杂性，就会使结构因为扭转产生空向振动。

2.4上部多层砌体结构的抗震性能分析

砌体自重较大，使得砌体的结构承受的地震力也对应的增大；脆性材料组成了砌体结构。抗拉，抗剪强度较差，抗变形的能力也较小。多层砌体的伤害主要是由剪切破坏造成的；砌体结构在施工中的质量很难去控制。因为气体之间有较多的空隙，比如砂浆不饱满和接搓处理不好等都会影响整体的性能。而在砌体结构在荷载不大的情况下会容易产生裂缝，就会导致砌体结构抗震能力相应的减弱；气体结构竖向荷载和地震的荷载是越到下层表现得越大。在质量平均分布、高度平均分布以及材料平均分布的基础条件下，地震的破坏是从最底层开始的。由最开始的底层裂缝不断的向正向上层蔓延，最后就会因为最底层的破坏而产生倒塌。

3底层建筑抗震的设计要点

3.1加强底层框架多层砌体结构和基础成整体的稳定性

底层框架多层砌体的结构是呈现柱下独立的结构基础，因为柱下独立的基础结构，在地震发生时不容易产生变形的现象。而不均匀的沉降变形就会导致底层框架因为产生较大的附加力进而发生位移而变形。因此，为了增加抗震的强度，应该增强基础和底层框架和整个结构的整体稳定性，具体措施是采取现浇钢筋混凝土的结构，底层框架柱底部的受力主筋一定要深入基础的底部，并和基础底部的钢筋固定好，底层框架多层砌体结构在发生地震程度六到七度时房屋最大的高度是六层，在八度时最高是五层，因此，站在经济的条件基础上，不可以选择筏基和箱基。

3.2在底层框架时采用劲性的钢筋混泥土柱

底层框架的抗震水平，在某种程度上是由底层柱的塑性变形的能力以及吸收地震力的能力决定的。采取劲性钢筋混凝土柱会增大底层框架的延伸性，由此增加底层框架结构的坚韧性。可以使底层框架在发生地震时进入塑性变形的阶段，某一部位形成塑性。伴随这变形发展，当钢材强化所增加的后备抗力到达一定程度时，塑性就能得到充分的扩展。劲性钢筋混凝土柱可以吸收和耗能地震所产生的能量，并且具有一定的强度和刚度，就会使底层框架立而不倒。

3.3要在底层框架中设置抗震墙

在我国的历史大地震中底层纯框架的多层砌体结构都受到了不同程度的伤害，大多都是在底层框架发生的，尤其是在柱顶和柱底。因此要在底层框架中设置对应的抗震墙，要严格避免质量和高度在一定平面中的不对称现象，最好采取抗震墙成梯形或者l型的刚性角墙，以此增加结构的抗扭能力。同时在一定的平面内，要把抗震墙放置在房屋的尽端楼梯两侧附近，在底层框架中设置对称的钢筋混凝土抗震墙，不但增加了底层结构的刚度和强度，还合理的控制底层的侧向位移程度，以此增加了底层建筑的抗震能力

结构

总而言之，对底层建筑结构的抗震在设计阶段中应该依据底层建筑的功能需求，对建筑的结构设计进行改变。对不同环境下的底层建筑也要采取不同的建筑结构的设计手段，在进行施工之前还要对周边环境做出具体的勘查，结合对应的调查结果在此基础上进行合理的判断，进而对底层建筑结构进行设计。通过对本文的研究，对底层框架多层砌体房屋上刚下柔的结构体系进行了一些分析，并提出了提高抗震性能的一些具体对策，希望可以对我国的底层框架建筑抗震能力有所帮助。

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作者简介

乔广轩（1997-），男，山东省泰安市人，民族：汉学历：在读本科生，研究方向：土木工程，岩土工程。