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【摘 要】非结构构件分为建筑非结构构件和建筑设备两类。其抗震设防目标分为三类。本文主要对房屋非结构构件抗震的设防目标、计算要求、基本构造措施等设计要点进行了介绍。
【关键词】非结构构件；抗震设防；计算方法
文章编号：ISSN1006—656X（2014）03-0268-01
引言：非结构构件，一般不属于主体结构的一部分，非承重结构构件在抗震设计时往往容易被忽略，但从震害调查来看，非结构构件处理不好往往在地震时倒塌伤人，砸坏设备财产，破坏主体结构，特别是现代建筑。因此，非结构构件的抗震问题应该引起重视。
一、非结构构件的分类及震害原因分析
第一类是附属构件，如女儿墙、厂房高低跨封墙、雨篷等。这类构件的抗震问题是防止倒塌，采取的抗震措施时加强非结构构件本身的整体性，并与主体结构加强锚固连接。
第二类是装饰物，如建筑贴面，装饰、顶棚和悬吊重物等，这类构件的抗震问题是防止脱落和装饰破坏，采取的抗震措施时是同主体结构可靠连接。对重要的贴面和装饰，也可采用柔性连接，即使主体在地震作用下有较大的变形，也不致影响到贴面和装饰的损坏。
第三类是非结构的墙体，如围护墙、内隔墙、框架填充墙等，根据材料的不同和主体结构的连接条件，它们可能对结构产生不同程度的影响，如减小自振周期，增大结构的地震作用；改变主体结构的侧向刚度分布，从而改变地震作用在各结构构件之间的内力分布状态；处理不好反而引起主体结构的破坏，如局部高的的填充墙形成短柱，地震时发生柱的脆性破坏。
第四类是建筑附属机电设备及支架等，这些设备通过支架与建筑物相连，因此，设备的支架应有足够的刚度和强度，与建筑物应有可靠的连接和锚固，并应使设备在遭遇设防烈度的地震影响后能迅速恢复运行。
灾害分析：
（1）非承重墙体。非承重墙体的刚度与主体结构的刚度又差异，主体结构变形或层间位移过大，墙体连接不牢固，非承重墙自身的材料的脆性是造成墙体破坏的重要原因。
（2）屋面构件及突出构件。其破坏的原因：一是锚固不牢靠或是锚固老旧失灵；二是地震时由于鞭梢效应地震力放大而破坏。
（3）连接部位与变形缝。变形缝设置不当、宽度不足或构造不合理，地震时墙体会碰撞破坏。
（4）楼梯。楼梯的破坏往往会引起比较严重的后果，其主要原因是楼梯平台与相邻楼板的标高不一致，刚性楼梯间与房屋其他部分的地震反应不同，引起较大的相对运动。
二、非结构构件的抗震设防目标
非结构构件的抗震设防目标，应与主体结构体系的三水准设防目标相协调，容许非结构构件的损坏程度略大于主体结构，但不得危及生命安全。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），把非结构构件的抗震设防要求，大致分为高，中，低三个层次。
对应于主体结构在地震作用下不同抗震要求，即在多遇地震下，建筑非结构构件不宜有破坏，机、电设备应能保持正常运行功能；在设防烈度地震下，建筑非结构构件可以允许比结构构件有较重的破坏（但不应伤人），机电设备应尽量保持运行功能，即使遭到破坏也应能尽快恢复，特别是避免发生次生灾害的破坏：在罕遇地震下，各类非结构构件可能有较重的破坏，但应避免发生重大次生灾害的破坏。
三、非结构构件抗震计算的基本要求
（1）非结构构件自身的地震力应施加于其重心，水平地震力应沿任一水平方向作用。
（2）一般情况下，非结构构件自身重力产生的地震作用可采用等效侧力法计算；对于支承于不同楼层或防震缝两侧的非结构构件，除自身重力产生的地震作用外，尚应同时计及地震时支承点之间相对位移产生的地震作用效应，可按构件在位移方向的抗侧刚度乘以支承点相对水平位移计算。例如，对连接上下两个楼层上设备的管道及支架，除考虑管道及支架自身重力所产生的的惯性力外，还要考虑有上下两个楼层的相对位移而使管道及支架所承受的作用力，并按最不利的情况进行组合。
四、非结构构件的计算方法
（一）等效侧力法
采用等效侧力法时，水平地震作用标准值按下列公式计算：
（二）楼面反应谱方法
需要进行楼面谱计算的非结构构件，主要是建筑附属机电设备。采用楼面谱计算可反映非机构构件对所在建筑结构的反作用，这种反作用不仅导致结构本身地震反应的变化，固定在其上的非结构构件的地震反应也明显不同。
计算楼面谱的基本方法有时程分析法和随机振动法。当非结构构件的材料与主体结构体系相同时，可直接利用一般的时程反应分析软件，输入多组地震地震波计算楼面反应谱。当非结构构件的质量较大，或材料阻尼特性明显不同，或在不同楼层上有支点时，须采用第二代楼面谱的方法进行验算。此时，可考虑非结构构件与主体结构的相互作用，包括“吸振效应”。《建筑抗震设计规范》采用了简化表述方法，其水平地震作用标准值按下列公式计算：
“楼面反应谱”对应于结构设计所用的“地面反应谱”，它反应了支承非结构构件的主体结构自身动力特性、非结构构件所在楼层位置，主体结构对地震地面运动的滤波或放大作用，以及主体结构和非结构构件的阻尼特性对地震地面运动的衰减作用。
五、小结
对非结构构件的抗震对策，可根据不同的情况区别对待：①做好细部构造，让非结构构件成为抗震结构的一部分，在计算分析时，充分考虑非结构构件的质量、刚度、强度和变形能力；②在构造作法上防止非结构构件参与工作，抗震结算时只考虑其质量，不考虑其刚度和强度；③防止非结构构件在地震作用下出平面倒塌；④对装饰要求高的建筑选用合适的抗震结构形式，主体结构要具有足够的刚度，以减小主体结构的变形量，使之符合规范规定，避免装饰破坏；⑤加强建筑附属机电设备支架与主体结构的连接于锚固，尽量避免发生次生灾害。
参考文献：
[1]GB 50011-2010.建筑抗震设计规范
[2]李爱群 工程结构抗震设计 2005
[3]吕西林，周德源等 建筑结构抗震理论与实例 2010
[4]秦权；李瑛 非结构构件和设备的抗震设计楼面谱 1997（06）
[5]李瑛 抗震用楼面反应谱[学位论文] 1996
【关键词】非结构构件；抗震设防；计算方法
文章编号：ISSN1006—656X（2014）03-0268-01
引言：非结构构件，一般不属于主体结构的一部分，非承重结构构件在抗震设计时往往容易被忽略，但从震害调查来看，非结构构件处理不好往往在地震时倒塌伤人，砸坏设备财产，破坏主体结构，特别是现代建筑。因此，非结构构件的抗震问题应该引起重视。
一、非结构构件的分类及震害原因分析
第一类是附属构件，如女儿墙、厂房高低跨封墙、雨篷等。这类构件的抗震问题是防止倒塌，采取的抗震措施时加强非结构构件本身的整体性，并与主体结构加强锚固连接。
第二类是装饰物，如建筑贴面，装饰、顶棚和悬吊重物等，这类构件的抗震问题是防止脱落和装饰破坏，采取的抗震措施时是同主体结构可靠连接。对重要的贴面和装饰，也可采用柔性连接，即使主体在地震作用下有较大的变形，也不致影响到贴面和装饰的损坏。
第三类是非结构的墙体，如围护墙、内隔墙、框架填充墙等，根据材料的不同和主体结构的连接条件，它们可能对结构产生不同程度的影响，如减小自振周期，增大结构的地震作用；改变主体结构的侧向刚度分布，从而改变地震作用在各结构构件之间的内力分布状态；处理不好反而引起主体结构的破坏，如局部高的的填充墙形成短柱，地震时发生柱的脆性破坏。
第四类是建筑附属机电设备及支架等，这些设备通过支架与建筑物相连，因此，设备的支架应有足够的刚度和强度，与建筑物应有可靠的连接和锚固，并应使设备在遭遇设防烈度的地震影响后能迅速恢复运行。
灾害分析：
（1）非承重墙体。非承重墙体的刚度与主体结构的刚度又差异，主体结构变形或层间位移过大，墙体连接不牢固，非承重墙自身的材料的脆性是造成墙体破坏的重要原因。
（2）屋面构件及突出构件。其破坏的原因：一是锚固不牢靠或是锚固老旧失灵；二是地震时由于鞭梢效应地震力放大而破坏。
（3）连接部位与变形缝。变形缝设置不当、宽度不足或构造不合理，地震时墙体会碰撞破坏。
（4）楼梯。楼梯的破坏往往会引起比较严重的后果，其主要原因是楼梯平台与相邻楼板的标高不一致，刚性楼梯间与房屋其他部分的地震反应不同，引起较大的相对运动。
二、非结构构件的抗震设防目标
非结构构件的抗震设防目标，应与主体结构体系的三水准设防目标相协调，容许非结构构件的损坏程度略大于主体结构，但不得危及生命安全。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），把非结构构件的抗震设防要求，大致分为高，中，低三个层次。
对应于主体结构在地震作用下不同抗震要求，即在多遇地震下，建筑非结构构件不宜有破坏，机、电设备应能保持正常运行功能；在设防烈度地震下，建筑非结构构件可以允许比结构构件有较重的破坏（但不应伤人），机电设备应尽量保持运行功能，即使遭到破坏也应能尽快恢复，特别是避免发生次生灾害的破坏：在罕遇地震下，各类非结构构件可能有较重的破坏，但应避免发生重大次生灾害的破坏。
三、非结构构件抗震计算的基本要求
（1）非结构构件自身的地震力应施加于其重心，水平地震力应沿任一水平方向作用。
（2）一般情况下，非结构构件自身重力产生的地震作用可采用等效侧力法计算；对于支承于不同楼层或防震缝两侧的非结构构件，除自身重力产生的地震作用外，尚应同时计及地震时支承点之间相对位移产生的地震作用效应，可按构件在位移方向的抗侧刚度乘以支承点相对水平位移计算。例如，对连接上下两个楼层上设备的管道及支架，除考虑管道及支架自身重力所产生的的惯性力外，还要考虑有上下两个楼层的相对位移而使管道及支架所承受的作用力，并按最不利的情况进行组合。
四、非结构构件的计算方法
（一）等效侧力法
采用等效侧力法时，水平地震作用标准值按下列公式计算：
（二）楼面反应谱方法
需要进行楼面谱计算的非结构构件，主要是建筑附属机电设备。采用楼面谱计算可反映非机构构件对所在建筑结构的反作用，这种反作用不仅导致结构本身地震反应的变化，固定在其上的非结构构件的地震反应也明显不同。
计算楼面谱的基本方法有时程分析法和随机振动法。当非结构构件的材料与主体结构体系相同时，可直接利用一般的时程反应分析软件，输入多组地震地震波计算楼面反应谱。当非结构构件的质量较大，或材料阻尼特性明显不同，或在不同楼层上有支点时，须采用第二代楼面谱的方法进行验算。此时，可考虑非结构构件与主体结构的相互作用，包括“吸振效应”。《建筑抗震设计规范》采用了简化表述方法，其水平地震作用标准值按下列公式计算：
“楼面反应谱”对应于结构设计所用的“地面反应谱”，它反应了支承非结构构件的主体结构自身动力特性、非结构构件所在楼层位置，主体结构对地震地面运动的滤波或放大作用，以及主体结构和非结构构件的阻尼特性对地震地面运动的衰减作用。
五、小结
对非结构构件的抗震对策，可根据不同的情况区别对待：①做好细部构造，让非结构构件成为抗震结构的一部分，在计算分析时，充分考虑非结构构件的质量、刚度、强度和变形能力；②在构造作法上防止非结构构件参与工作，抗震结算时只考虑其质量，不考虑其刚度和强度；③防止非结构构件在地震作用下出平面倒塌；④对装饰要求高的建筑选用合适的抗震结构形式，主体结构要具有足够的刚度，以减小主体结构的变形量，使之符合规范规定，避免装饰破坏；⑤加强建筑附属机电设备支架与主体结构的连接于锚固，尽量避免发生次生灾害。
参考文献：
[1]GB 50011-2010.建筑抗震设计规范
[2]李爱群 工程结构抗震设计 2005
[3]吕西林，周德源等 建筑结构抗震理论与实例 2010
[4]秦权；李瑛 非结构构件和设备的抗震设计楼面谱 1997（06）
[5]李瑛 抗震用楼面反应谱[学位论文] 1996