非结构构件在抗震设计中的重要性问题论文
摘 要：随着我国建筑行业的不断进步，我国建筑的抗震能力也得到了一定的提高，但是，面对复杂的地震灾害，我国建筑还需要进一步提高抗震性能。抗震的性能设计就是一个至关重要的环节，所以，对基于性能的非结构构件抗震设计方法进行研究和分析很有现实意义。
关键词：非结构构件；抗震设计；重要性问题
由于非结构构件不受主体结构的破坏，在设计和施工中容易被忽视，这将很容易破坏非结构构件，造成巨大的破坏。有许多非结构构件在地震中首先倒塌伤人、砸坏设备、破坏主体结构，造成大量人员伤亡和财产损失。
1 非结构构件的定义与分类
所谓非结构构件，是指一般不属于构件的主要结构，包括施工中非结构构件和建筑附属机电设备两大类。非结构构件的构造分为三类，第一类是结构组件（例如，女儿墙、雨篷、跨级密封墙），第二类装饰品（如，贴面、顶棚、悬吊重物等）、第三种类型非结构墙体（例如，内隔墙、挡土墙、框架填充墙）。
2 非结构构件地震破坏的原因
非结构构件在地震时遭受破坏的主要原因有两个，即惯性力作用和结构系统变形.地震时，房屋的各个部分均受到惯性力的作用.非结构构件的滑移或倾斜程度以及所承受地震侧力的大小，均影响其使用或安全.因此在设计时必然要考虑到这种惯性力的作用.另外，当结构系统受到地震作用后，发生变形，改变原来的几何形状.强烈的地震时，建筑顶层侧移很大，窗户、填充墙等嵌在结构构件内的非结构构件，可能因不适应整体结构的变形，发生破碎、掉落，出现裂缝，甚至倒塌.由此可见，除了考虑非结构构件所受到的惯性力外，还须考虑结构系统在地震时的变形对其可能的影响。
3 非结构构件地震反应分析方法
规范给出了非结构构件的水平地震作用的计算方法有等效侧力法及楼面反应谱法，二者的计算公式如下：
等效侧力法水平地震作用计算公式：F=yηζ1ζ2amaxG
楼面反应谱法水平地震作用计算公式：F=yηβsG
在这两个公式当中，F表示的是沿最不利方向施加于非结构构件重心处的水平地震作用标准值；Y表示的是非结构构件功能系数；η表示的是非结构构件类别系数；G表示是非结构构件的重力；ζ1表示的是状态系数；ζ2表示的是为位置系数；amax表示的是地震影响系数最大值；βs表示的是非结构构件的楼面反应谱值。
等效侧力法对只在一个楼层有支点的附属系统，称为单支点系统，为简化计算通过对大量建筑不同楼层上的不同周期的附属系统反应的计算结果进行统计，直接给出附属系统的地震作用简化公式。楼板反应谱是在结构设计中的地面反应谱，这反映了非承重结构构件的动力特性本身，非结构构件的楼层位置，以及结构和非结构阻尼特性的.地震地面运动放大。当楼层反应谱法进行时，非结构部件通常采用单点模型。两个计算公式的区别在于地震动力大小的估算，当弹性的或弹性连接的附属系统的重力超过所在楼层的1%，或与建筑物刚接的刚性附属系统的重力超过所在楼层的10%时，不宜使用等效侧力法，而宜采用楼面谱程序计算附属系统的地震力。所以我们通常采用楼面反应谱法进行计算。而规范地给出楼层反应谱，不包含主系统的辅助系统，作为输入和要求有不同的自然周期振动的单自由度系统的响应频谱，其优点是解耦，避免了主要解决系统的运动方程。但由于它没有考虑子系统与主系统之间的相互作用等四个因素，造成的地板谱有较大的误差，在某些情况下，误差可以是多次的。 这四个影响因素包括了：
质量比。当附属系统与主系统楼层的质量比大于0.001时，附属系统对主系统相应楼层的反应有明显影响。
谐振。当子系统的自振周期与主系统自振周期相等或接近时，系统会发生强相互作用，“减振器效应”，则附属系统出现强烈的振动，而主系统反应，大大减弱，也主要系统的自振周期将发生转变。
非经典阻尼。当系统与主系统的阻尼特性不一致时，组合系统具有非经典阻尼特性。在共振的情况下，它的影响是不容忽视的。在这个时候，阻尼矩阵不是对角矩阵，形成一个阻尼耦合运动方程，不能用基于杜哈妹积分叠加法求解。
多支座激励。当附属系统在主系统不同楼层有支点时，不同支点间的相互运动还会引起附属系统中的附加内力，即‘伪静力效应。
为克服规范中所述的楼面反应谱法的缺点，应在基于求解由主系统和安装在不同楼层上的单自由度附属系统组成的组合系统中附属系统的地震反应，这样就综合考虑了上述四个因素的影响。从而得到更可靠的楼面反应谱计算结果。为建立楼面反应谱，把自振周期设在0～6s范围内的附属系统的地震反应，用时程积分法求解，对不同的地震记录，不同周期的附属系统，积分求解组合这包含极大的工作量。采用滤波白噪声表示地面运动，用随机振动法通过峰值系数直接得到楼面反应谱。 研究楼面反应谱的目的是为附属系统的抗震设计提供反应谱。有了楼面反应谱，只要知道附属系统本身的自振周期、质量和阻尼，就可查出其地震力，而不需要分析主系统。应当说明，文章所述的非结构构件抗震设计仅限于验算设备的支架、连接件或锚固件的抗震能力，不包括设备自身的抗震能力。
4 各类非结构构件在抗震设计中要注意的主要问题和应采取的措施
我们对非结构构件的抗震问题要有充分的认识，对特定类型的非结构构件，采取针对具体设计，采取措施加强非结构构件的安全性，进一步加强非结构构件节点的细部设计与改进。第一类是附属会员，如女儿墙、雨篷、低交叉密封墙和其他组件。主要的地震问题是防止倒塌，措施是加强结构的整体性，并使之与主体结构可靠锚固连接。第二类为装饰物，如贴面、顶棚、悬吊重物等。主要的地震问题是防止破坏和装饰的主要措施。重要的单板和装饰，也可以用在灵活的连接上，即使主体结构在地震中有较大的变形，也不能损坏和装饰单板。第三类非结构墙体，如内墙、墙、框架墙等。根据材料的不同和主体结构的连接情况，对其主要结构有不同的影响，如：主结构的横向刚度发生改变，结构构件的地震作用内力分布发生变化。主体结构的破坏会导致主体结构的破坏，如局部高度的墙，形成短柱，柱的脆性破坏。第四类是辅助机械和电气设备等，它与建筑物连接，通过支撑、固定，设备应具有足够的刚度和强度，并应与建筑物连接，使该设备能在地震后迅速恢复受地震强度的影响。当然，在机电设备的建设中，应适当的设计，以防止系统的施工和共振现象的发生。
5 结语
非结构构件虽然不是主要结构，但在设计中容易被忽视。但作为工程技术人员，应是非结构构件与主体结构的同等程度的重要程度来提高其重视程度。只要我们继续加强业务学习，提高设计水平，严格按照设计和施工的相关规范，对非结构构件的地震造成的破坏可以减少和避免。
参考文献
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