设置防震缝的利与弊

【摘 要】一般人们都认为对于不规则结构、平面长度和高度超过一定限值、主体结构与裙房高度与重量相差悬殊时,均应设置沉降缝.但是,大量的建筑震害表明,防震缝的设置有利有弊.本文将是否设置应该防震缝,结合现行规范,对设还是不设抗震缝提出个人的一点观点.

【关 键 词】抗震缝；侧移刚度

引言

随着科技的发展和土地的供给的紧张,高层建筑在我国有了迅速的发展,加上人们审美观的改变和对建筑物功能的需求的增强,建筑物的平面布置和立面体型也日趋个性化和复杂化,越来越多的建筑已无法满足平立面规则的要求.而一般人们都认为对于不规则结构、平面长度和高度超过一定限值、主体结构与裙房高度与重量相差悬殊时,均应设置沉降缝.但是,大量的建筑震害表明,防震缝的设置有利有弊.本文将是否设置应该防震缝,设还是不设哪种更加有优点提出个人的一点观点.

1.设置防震缝的弊端

从建筑的美观及施工角度来考虑,由于防震缝宽度较大,最少100mm,如果设置防震缝将破坏建筑的美观性,在节点处理上增加难度,例如平面防水、节点连接等等细部构造.

从结构的整体性来考虑,如果防震的设置不合理.将影响结构的整体性和稳定,例如

一个L型建筑,如一个没有设置抗震缝,另一个在转角处设置了抗震缝,若地震方向如图所示,则明显可以看出没有设置抗震缝一个纵向侧移最多可以一榀有6根柱子抗侧移,由于连接在一起.可以制约侧移,但若在转角处设置了抗震缝,则将建筑分成了两个单独的部分,左边的部分纵向就只有三根柱子抗侧移,对抗震非常不利.设置了防震缝反而削弱了整个结构的抗震能力,所以类似这种情况,不设更加有利,但此处的刚度变化较大,必须要采用更强的措施加强连接,紧密结合,共同工作.

从地震发生后相互干扰的角度来说,在较大的地震作用下,防震缝的宽度是远远不够的,结构还会发生强烈的相互碰撞,造成结构的损坏.

2.设置防震缝的利端

而从结构角度看,设置防震缝后,将不规则结构划分为单体结构,使受力明确,计算简单,只要有足够的缝宽,保证地震时相邻建筑不碰撞,一般主张设缝.

从结构受力角度考虑,对于不规则的房屋,若通过设置防震缝,可以将复杂结构分割为较为规则的几个单元结构,有利减少扭转,从而提高结构的抗震能力,另外几个单元结构的其中一个发生较大变形,由于相邻结构的抵挡,可以防止结构的连续倒塌,造成更大的伤害.

3、我国规范的处理方法

GB50011-2010规范第3.4.5条规定,体形复杂、平立面不规则的建筑,应根据不规则程度、地基基础条件和技术经济等因素比较分析,确定是否设置防震缝,并分别符合下列要求：

（1）当不设置防震缝时,应采用符合实际的计算模型,分析判明其应力集中、变形集中或地震扭转效应等导致的易损部位,采取相应的加强措施.

（2）当在适当部位设置防震缝时,宜形成多个较规则的抗侧力结构单元.防震缝应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差以及可能的地震扭转效应的情况,留有足够的宽度,其两侧的上部结构应完全分开.

规范倾向于高层建筑宜选用合理的建筑结构方案,不设防震缝,同时采用合理的计算方法和有效的措施,以解决不设防震缝带来的不利影响,如差异沉降、偏心扭转、强度、变形等.

GB50011-2010规范第6.1.4条规定：钢筋混凝土房屋需要设置防震缝时,应符合下列规定

（1）框架结构（包括设置少量抗震墙的框架结构）房屋的防震缝宽度,当高度不超过15m时不应小于100mm；超过15m时,6度、7度、8度和9度相应每增加高度5,4,3,2m,宜加宽20mm.

（2）框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于本款1）中规定数值的70%,抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于本款1）中规定数值的50%；且不宜小于100mm.

（3）防震缝两侧结构类型不同时,宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低的房屋高度确定缝宽.

防震缝宽度应分别符合下列要求：

（1）框架结构（包括设置少量抗震墙的框架结构）房屋的防震缝宽度,当高度不超过15m时不应小于100mm；超过15m时,6度、7度、8度和9度相应每增加高度5,4,3,2m,宜加宽20mm.

（2）框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于本款1）中规定数值的70%,抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于本款1）中规定数值的50%；且不宜小于100mm.

（3）防震缝两侧结构类型不同时,宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低的房屋高度确定缝宽.

4、国外规范的处理方法

根据大量的震害结果以及理论研究数据表示,在遇到强烈地震时,由于地面运动变化、结构扭转、地震变形等复杂因素,相邻结构仍可能局部碰撞而损坏.大多数建筑是由于撞击破坏造成的,因此,就建筑物是否应该设置防震缝的说法,各国的看法都不太一致.

欧洲规范EN1998-1：2004规定：建筑抗震设计应注意防止相邻结构或同一建筑不同结构单元在地震中碰撞破坏.对于相邻建筑或相邻的结构单元之间的净距要求,规范规定：当结构两侧结构属性不同时,净距不应该小于可能碰撞处的最大水平位移,当结构两侧的结构属性相同时,净距不应该小于可能碰撞处的最大水平位移的SRSS组合值,特别注意的是,此处的位移均为设计地震（50年超越概率10%）下的弹塑性位移.

美国规范ASCE/SEI7—05规定,建筑分缝应留有足够的宽度,以防止两侧结构侧向变形发生碰撞破坏,对此,FEMAP-750有进一步的阐释：分缝的最小宽度不应小于两侧结构单体预期的最大弹塑性位移（含扭转变形）的SRSS组合值；对于刚度较大的剪力墙结构,则明确规定,高度不超过6m时,缝宽不应该小于25mm,高度超过6m时,每超过3m,缝宽增13mm.

5.结论

（1）能不设抗震缝的尽量不要设置抗震缝,但应加强结构的构造措施.

（2）要加强侧移刚度,减少结构的侧移,例如对于高层可采用剪力墙结构,避免采用侧移较大的框架结构.

（3）尽量减少结构的不规则性,采用规则结构以减少结构扭转.调整建筑的功能布局和结构布置,尽可能的使建筑物的刚度中心与质量中心较接近重合,尽可能的让结构均匀对称,减少扭转效应发生的可能性.