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【摘要】结构设计中抗震容易遗漏问题及注意要点，更为合理在满足抗震要求情况下优化设计。
【关键词】抗震；烈度； 弹性极限；侧向支撑；裂缝；屈服强度；
自振周期
Abstract： Structure design in earthquake easy to omission problem and points for attention, more reasonable in the case of optimization design to satisfy the requirements of seismic design.
Key words: earthquake; earthquake intensity; elastic limit; lateral support; crack; yield strength; natural period of vibration
中图分类号：TU92 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）04-0020-02
前言
随着我国经济和建设事业的迅速发展以及地震的频繁发生，现代建筑工程对抗震和结构的要求越来越高。钢筋混凝土结构符合现代工程结构向大跨、高耸、重载发展并满足承受恶劣条件的需要，符合现代施工技术工业化要求；而且具有承载高、塑性和韧性好、施工方便、耐火性能和经济高效等优点，混凝土结构是结构工程科学的最主要的结构，抗震则是结构设计需要达到的基本标准。
1、理论上讲，造成地震破坏的3个主要因素是：地面水平运动加速度、共振及能量的包容性。第一个是关健性的，其值决定烈度和地震力大小。所谓地震力是指：地震时地基基础要带动结构作加速运动，而依付于结构的质量因惯性不愿意运动而被迫运动时（牛顿第一定律）结构对质量必须作用力，而这一作用力对结构的反作用力就是地震力。由于这类结构的自振周期（或频率）在0.5秒（频率2）左右，与地震时地面运动的基本周期相近（这是由地壳岩石的物理性质决定的），容易发生共振（结构运动的方向总与地震力方向一致），地震力使结构通过变形而积聚的能量（变形能）越来越大，变形是与应力（材料单位面积上的力）成正比例的，如达到极限强度，结构就会破坏。而砖结构又是脆性的，不易变形从而吸收能量，强度也小，最容易破坏。反过来高层结构，框架结构，或是钢结构，基本周期多在0.5秒以上，又是弹塑性的，可以积聚一定的能量，所以不易破坏。
经过我国抗震专家的多年研究，结合我国经济发展的实际情况，制定的抗震设防方针是小震不坏、中震可修、大震不倒。
2、房屋垮塌的主要原因分析
可是这一次地震为什么还因房屋倒塌死伤那么惨重呢？我的观点认为，并不完全在于地震强度大而不可抗拒，也不在于技术上不可能解决，而主要是以下两个人们主观意识上的原因：一是疏予防范；二是偷工减料。前者则是说在经过1976年唐山大地震后，在这断裂带附近，历史上发生过大地震并有数次小震的高危度地区，人们疏忽大意，对1976年前盖的质量较差的房屋没有加固，对新盖的房屋在执行抗震标准上可能打了折扣（如钢筋太细、混凝土强度不够等）。甚至是对1-2层的办公用房和民居也许根本未进行正规的设计等等。但这次发生地震的地方并不是经济非常落后的地区，至少在温饱问题上已经解决，所以还应从主观上找原因。我国在改革开放以来，人们生活水平有所提高。但首先解决的是温饱和衣着改善上，还未顾及到警惕地震这一潜在的不知何时袭来的恶魔上。政府财力有限，也未尽到监督管理的职责，宣传提高警惕很不得力，人们手里有些钱，首先用在装修上，也未必会用在房屋加固上。一旦这一灾难降临，后悔莫及。另一个原因是贪污腐败、偷工减料。尤其在建中小学校舍上特别明显。
3．在进行结构抗震分析时应加强科学性，既要保证安全，又要节省资源
从科学意上讲，这次大地震是上天强加于我们而我国人民被迫付出沉重代价的一次实验，经验与教训都十分宝贵，应该认真分析和总结。即主要是要找出结构倒塌的具体原因，区分是对地震对结构破坏的机理认识不足的技术原因还是人为原因。评估以前规范设计标准究竟如何，尤其在执行了规范要求后仍倒塌的真实原因：是没有完全执行呢？还是标准偏低，需要适当提高。反之，如原来的规定经这次地震验证是正确的，则应坚持，作为今后设计的依据。
在确定今后抗震设防思路的走向中，应及时摆好安全与经济的辩证关系。从发生的时间概率（相对于建筑物的使用寿命）和地域概率上讲，产生的概率必竟很小。如设防标准稍过一点，从全局来讲将会花费大量的资金。我国是一个资源不足的国家，又是一个人口大国，消耗资源量大，减排压力很大，坚持科学发展观，建设资源节约型社会是一项长期的国策。因此在当前抗震中能否两者兼顾是摆在我国政府和人民面前的一个事关全局和将来的重大课题，科技人员更要客观冷静地分析，提供有力的论据，尽可能找到平衡点，供政府在决策时参考。
而在混凝土结构中，影响抗震性能的因素有很多，框架结构中，结构的侧向支撑是由无筋砖砌体提供的，所用的砖砌体往往是空心的建筑砌块。在地震期间这些墙体在不同程度上抵抗侧向荷载，往往过早破坏，造成了斜向受拉和受压破坏。抵抗侧向荷载的程度取决于所用的砌体的数量和所提供的框架体系。尽管砌体墙强度较低，而且是脆性的，但是框架在超过弹性极限之前，砌体却是起到了一定的作用。在脆性砌体破坏后，就没有侧向支撑来控制侧向位移了，因而造成了较大的位移。许多建筑物由于砌体填充墙受到了不同程度的破坏，使得钢筋混凝土框架局部或全部失去侧向支撑。
首层为商业用房的结构中，由于跨度过大，广泛的形成了软弱层，对第一层的柱子就需要很高的要求。如果发生地震，首层柱子会承受很大的负担，如果箍筋的数量和截面面积不够，就会造成剪切破坏。受到很大轴向压力和弯曲压力的柱，如果缺乏约束的箍筋就会造成混凝土的压碎而不是斜向受拉破坏。在首层为商业用房的结构中我们最要注意的就是首层柱子的抗震性能。
混凝土结构中的短柱效应。由于非结构构件与结构构件之间的互相干扰，使某些结构构件的变形能力受到了影响。砌体墙在框架体系中参加了对侧向荷载的抵抗，从而在洞口附近产生了短柱效应。非支撑高度减少了，但设计中未考虑抗剪强度的柱发生了脆性的剪切破坏。在某些建筑物中，楼梯的休息平台板連接在柱子上，增加了未曾预计的侧向力，也会造成短柱效应。短柱效应在结构设计中需要注意，应采取必要的加强措施。
对结构作用的荷载分静载（自重及活载）及动载（地震水平荷载）两部分。如按7度设计，据我实际搞计算机的荷载组合经验所了解，动载影响没有静载影响大，假定占40%，则静载占60%。结构总体安全系数为2.2，此时静载为0.6，动载为0`.4，两者加起来为1.0，尚富余1.2。如实际发生的地震为8度，则动载加1倍，为0.8，加上静载的0.6则为1.4，还远没有达到2.2。如实际发生的地震为9度，则动载再加1倍，达到1.6，加上静载的0.6，等于破坏的边缘2.2。也就是说，按7度设计，如达到9度，也刚达到破坏边缘。如实际地震是10度，虽超过了强度极限，但当结构有裂缝后，刚度迅速降低，结构变柔，共振不复存在，地震力也变小了。且因钢筋在超过屈服强度后还有延性，混凝土虽断，俗话说断了骨头还连着筋，结构还不会完全整体垮塌。再加上圈梁、构造柱的支持，破损时间延长，应该有一定的空间避难和留出宝贵的逃生时间，从而可大大减少人员伤亡。
结语
1、地震对房屋的破坏，除了房屋正建在地裂处和地基滑坡上等少数情况，只要认真加强设防：按现行规范设计，保证施工质量，可以极大程度地抵御跨塌，成数量级地减少伤亡。
2、如按规范标准设计，并能保证施工质量，结构均有高于设计烈度的防倒塌（不是指防破坏）能力，因此不应轻言提高设计烈度。因为提高1度，地震力将增加1倍，如此普遍地提高烈度，将会增加很大一笔国家的经费投入。不过，对于学校、医院等建筑，在确定抗震措施上（如加粗抗震构造钢筋的直径）为乙类是必要合理的。
参考文献
GB50003-2011«砌体结构设计规范»
GB50011-2010«建筑抗震设计规范 »
GB5009-2001«建筑结构荷载规范 »（2006版）
【关键词】抗震；烈度； 弹性极限；侧向支撑；裂缝；屈服强度；
自振周期
Abstract： Structure design in earthquake easy to omission problem and points for attention, more reasonable in the case of optimization design to satisfy the requirements of seismic design.
Key words: earthquake; earthquake intensity; elastic limit; lateral support; crack; yield strength; natural period of vibration
中图分类号：TU92 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）04-0020-02
前言
随着我国经济和建设事业的迅速发展以及地震的频繁发生，现代建筑工程对抗震和结构的要求越来越高。钢筋混凝土结构符合现代工程结构向大跨、高耸、重载发展并满足承受恶劣条件的需要，符合现代施工技术工业化要求；而且具有承载高、塑性和韧性好、施工方便、耐火性能和经济高效等优点，混凝土结构是结构工程科学的最主要的结构，抗震则是结构设计需要达到的基本标准。
1、理论上讲，造成地震破坏的3个主要因素是：地面水平运动加速度、共振及能量的包容性。第一个是关健性的，其值决定烈度和地震力大小。所谓地震力是指：地震时地基基础要带动结构作加速运动，而依付于结构的质量因惯性不愿意运动而被迫运动时（牛顿第一定律）结构对质量必须作用力，而这一作用力对结构的反作用力就是地震力。由于这类结构的自振周期（或频率）在0.5秒（频率2）左右，与地震时地面运动的基本周期相近（这是由地壳岩石的物理性质决定的），容易发生共振（结构运动的方向总与地震力方向一致），地震力使结构通过变形而积聚的能量（变形能）越来越大，变形是与应力（材料单位面积上的力）成正比例的，如达到极限强度，结构就会破坏。而砖结构又是脆性的，不易变形从而吸收能量，强度也小，最容易破坏。反过来高层结构，框架结构，或是钢结构，基本周期多在0.5秒以上，又是弹塑性的，可以积聚一定的能量，所以不易破坏。
经过我国抗震专家的多年研究，结合我国经济发展的实际情况，制定的抗震设防方针是小震不坏、中震可修、大震不倒。
2、房屋垮塌的主要原因分析
可是这一次地震为什么还因房屋倒塌死伤那么惨重呢？我的观点认为，并不完全在于地震强度大而不可抗拒，也不在于技术上不可能解决，而主要是以下两个人们主观意识上的原因：一是疏予防范；二是偷工减料。前者则是说在经过1976年唐山大地震后，在这断裂带附近，历史上发生过大地震并有数次小震的高危度地区，人们疏忽大意，对1976年前盖的质量较差的房屋没有加固，对新盖的房屋在执行抗震标准上可能打了折扣（如钢筋太细、混凝土强度不够等）。甚至是对1-2层的办公用房和民居也许根本未进行正规的设计等等。但这次发生地震的地方并不是经济非常落后的地区，至少在温饱问题上已经解决，所以还应从主观上找原因。我国在改革开放以来，人们生活水平有所提高。但首先解决的是温饱和衣着改善上，还未顾及到警惕地震这一潜在的不知何时袭来的恶魔上。政府财力有限，也未尽到监督管理的职责，宣传提高警惕很不得力，人们手里有些钱，首先用在装修上，也未必会用在房屋加固上。一旦这一灾难降临，后悔莫及。另一个原因是贪污腐败、偷工减料。尤其在建中小学校舍上特别明显。
3．在进行结构抗震分析时应加强科学性，既要保证安全，又要节省资源
从科学意上讲，这次大地震是上天强加于我们而我国人民被迫付出沉重代价的一次实验，经验与教训都十分宝贵，应该认真分析和总结。即主要是要找出结构倒塌的具体原因，区分是对地震对结构破坏的机理认识不足的技术原因还是人为原因。评估以前规范设计标准究竟如何，尤其在执行了规范要求后仍倒塌的真实原因：是没有完全执行呢？还是标准偏低，需要适当提高。反之，如原来的规定经这次地震验证是正确的，则应坚持，作为今后设计的依据。
在确定今后抗震设防思路的走向中，应及时摆好安全与经济的辩证关系。从发生的时间概率（相对于建筑物的使用寿命）和地域概率上讲，产生的概率必竟很小。如设防标准稍过一点，从全局来讲将会花费大量的资金。我国是一个资源不足的国家，又是一个人口大国，消耗资源量大，减排压力很大，坚持科学发展观，建设资源节约型社会是一项长期的国策。因此在当前抗震中能否两者兼顾是摆在我国政府和人民面前的一个事关全局和将来的重大课题，科技人员更要客观冷静地分析，提供有力的论据，尽可能找到平衡点，供政府在决策时参考。
而在混凝土结构中，影响抗震性能的因素有很多，框架结构中，结构的侧向支撑是由无筋砖砌体提供的，所用的砖砌体往往是空心的建筑砌块。在地震期间这些墙体在不同程度上抵抗侧向荷载，往往过早破坏，造成了斜向受拉和受压破坏。抵抗侧向荷载的程度取决于所用的砌体的数量和所提供的框架体系。尽管砌体墙强度较低，而且是脆性的，但是框架在超过弹性极限之前，砌体却是起到了一定的作用。在脆性砌体破坏后，就没有侧向支撑来控制侧向位移了，因而造成了较大的位移。许多建筑物由于砌体填充墙受到了不同程度的破坏，使得钢筋混凝土框架局部或全部失去侧向支撑。
首层为商业用房的结构中，由于跨度过大，广泛的形成了软弱层，对第一层的柱子就需要很高的要求。如果发生地震，首层柱子会承受很大的负担，如果箍筋的数量和截面面积不够，就会造成剪切破坏。受到很大轴向压力和弯曲压力的柱，如果缺乏约束的箍筋就会造成混凝土的压碎而不是斜向受拉破坏。在首层为商业用房的结构中我们最要注意的就是首层柱子的抗震性能。
混凝土结构中的短柱效应。由于非结构构件与结构构件之间的互相干扰，使某些结构构件的变形能力受到了影响。砌体墙在框架体系中参加了对侧向荷载的抵抗，从而在洞口附近产生了短柱效应。非支撑高度减少了，但设计中未考虑抗剪强度的柱发生了脆性的剪切破坏。在某些建筑物中，楼梯的休息平台板連接在柱子上，增加了未曾预计的侧向力，也会造成短柱效应。短柱效应在结构设计中需要注意，应采取必要的加强措施。
对结构作用的荷载分静载（自重及活载）及动载（地震水平荷载）两部分。如按7度设计，据我实际搞计算机的荷载组合经验所了解，动载影响没有静载影响大，假定占40%，则静载占60%。结构总体安全系数为2.2，此时静载为0.6，动载为0`.4，两者加起来为1.0，尚富余1.2。如实际发生的地震为8度，则动载加1倍，为0.8，加上静载的0.6则为1.4，还远没有达到2.2。如实际发生的地震为9度，则动载再加1倍，达到1.6，加上静载的0.6，等于破坏的边缘2.2。也就是说，按7度设计，如达到9度，也刚达到破坏边缘。如实际地震是10度，虽超过了强度极限，但当结构有裂缝后，刚度迅速降低，结构变柔，共振不复存在，地震力也变小了。且因钢筋在超过屈服强度后还有延性，混凝土虽断，俗话说断了骨头还连着筋，结构还不会完全整体垮塌。再加上圈梁、构造柱的支持，破损时间延长，应该有一定的空间避难和留出宝贵的逃生时间，从而可大大减少人员伤亡。
结语
1、地震对房屋的破坏，除了房屋正建在地裂处和地基滑坡上等少数情况，只要认真加强设防：按现行规范设计，保证施工质量，可以极大程度地抵御跨塌，成数量级地减少伤亡。
2、如按规范标准设计，并能保证施工质量，结构均有高于设计烈度的防倒塌（不是指防破坏）能力，因此不应轻言提高设计烈度。因为提高1度，地震力将增加1倍，如此普遍地提高烈度，将会增加很大一笔国家的经费投入。不过，对于学校、医院等建筑，在确定抗震措施上（如加粗抗震构造钢筋的直径）为乙类是必要合理的。
参考文献
GB50003-2011«砌体结构设计规范»
GB50011-2010«建筑抗震设计规范 »
GB5009-2001«建筑结构荷载规范 »（2006版）