發(fā)布時(shí)間:2022-08-01 04:12:20
開(kāi)篇:寫(xiě)作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇建筑工程抗震設(shè)計(jì)研究,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
摘要:在建筑工程的實(shí)施過(guò)程中常常用到砌體,但這種材料所固有的特性諸如形變能力較小、能耗較差等使得磚混結(jié)構(gòu)的建筑物不能夠滿(mǎn)足在地震地區(qū)的需要。因此,必須采取措施對(duì)其抗震性能進(jìn)行提高,改善磚混結(jié)構(gòu)在建筑工程中的延性和能耗性,這將具有十分重大和深遠(yuǎn)的意義。為此本文針對(duì)磚混結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念以及存在的問(wèn)題提出了建筑工程中磚混結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)措施,以使地震災(zāi)害中生命和財(cái)產(chǎn)損失降低到最小。
關(guān)鍵詞:建筑工程;磚混結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì)措施
目前,我國(guó)的大部分地區(qū)建筑工程中所使用的材料均為磚混結(jié)構(gòu),同時(shí)據(jù)相關(guān)研究表明在汶川和玉樹(shù)的地震中受到嚴(yán)重破壞的均為磚混結(jié)構(gòu),地震中磚混結(jié)構(gòu)的破壞不僅帶來(lái)了巨大的損失還給人們留下了不可磨滅的影響。為此很多的地震工作者在不斷的進(jìn)行著努力,總結(jié)了一些抗震措施。為此,本文就現(xiàn)行的抗震設(shè)計(jì)理念和磚混結(jié)構(gòu)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了探討和分析,提出了在建筑工程中磚混結(jié)構(gòu)的一些抗震設(shè)計(jì)措施,以其給同行以一定的借鑒。
1磚混結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)理念
現(xiàn)在社會(huì)中,世界上很多國(guó)家應(yīng)對(duì)建筑物的抗震目標(biāo)中指出:在小地震頻發(fā)地帶,要求建筑物的結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)得起考驗(yàn),出現(xiàn)一定的破損但經(jīng)過(guò)修整之后可以投入使用;在遇到難的一見(jiàn)的大地震時(shí),可以允許建筑物的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定程度的毀壞,但是不允許建筑物全部倒塌。在我國(guó)的抗震規(guī)范中要求建筑物“小震不壞,大震不倒”,總體上將砌體的抗震設(shè)計(jì)分為兩個(gè)方面:(1)對(duì)截面的承載力進(jìn)行驗(yàn)算,使構(gòu)件或者整個(gè)結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)受一定強(qiáng)度的考驗(yàn),這主要是對(duì)抗剪力的計(jì)算。(2)抗震能保護(hù)措施。在現(xiàn)階段的研究中,主要是對(duì)結(jié)構(gòu)的連續(xù)性、整體性以及布置的合理性等進(jìn)行科學(xué)的布局,保證建筑工程中建筑物在遭受強(qiáng)震時(shí)不至于倒塌。根據(jù)相關(guān)資料的分析表明,對(duì)抗震進(jìn)行合理的布置、注意構(gòu)造措施能夠有效的提高建筑工程中建筑物的抗震能力。這說(shuō)明,在一定程度上設(shè)計(jì)的理念要比強(qiáng)度的計(jì)算更能對(duì)地震的預(yù)防起到作用。
2建筑工程中磚混結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)中的問(wèn)題
現(xiàn)階段,很多的設(shè)計(jì)人員所做的工作絕大多數(shù)是針對(duì)基層建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的,所以在針對(duì)建筑工程中抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中,不能重視建筑物頂層的抗震結(jié)構(gòu)。一些頂層或樓梯之間磚混結(jié)構(gòu)中的突出部位中砂漿強(qiáng)度不夠,將會(huì)在地震中出現(xiàn)特別嚴(yán)重的破壞。在一些建筑工程的施工過(guò)程中,一些建筑物中為追求大客廳的效果,通常在建設(shè)過(guò)程中設(shè)有大開(kāi)間和大門(mén)洞,但大門(mén)洞的墻寬不夠300mm,而陽(yáng)臺(tái)的長(zhǎng)度卻要超過(guò)2m,磚混結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中,其房屋因場(chǎng)地和造型的限制,使得在工程設(shè)計(jì)的過(guò)程中建設(shè)成了復(fù)雜的結(jié)構(gòu),從而使施工過(guò)程中不能夠?qū)⒖v橫墻之間的布置進(jìn)行對(duì)齊,同時(shí)使得豎向結(jié)構(gòu)中存在著不能保持連續(xù)的情形。除此之外,一些由磚混結(jié)構(gòu)構(gòu)成的建筑物在針對(duì)抗震設(shè)計(jì)時(shí),不能夠準(zhǔn)確的對(duì)建筑物的承載能力進(jìn)行驗(yàn)證和核算,使得在建筑工程的施工過(guò)程中僅依靠經(jīng)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì),從而使得磚混結(jié)構(gòu)的砌體不能夠滿(mǎn)足實(shí)際需要,達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。在實(shí)際的施工過(guò)程中,存在于建筑物中的問(wèn)題不僅僅限于此,所以作為設(shè)計(jì)人員必須要正視磚混建筑物中的問(wèn)題,并進(jìn)行認(rèn)真的分析做出合理的設(shè)計(jì)。
3 建筑工程中磚混結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)措施
3.1砌體建筑物的剛度及整體性的強(qiáng)化
在建筑工程的實(shí)施過(guò)程中,建筑物中的具有空間剛度的結(jié)構(gòu)體系由承重構(gòu)件和樓蓋組成,該結(jié)構(gòu)所具有的剛性和整體的穩(wěn)定性是決定建筑物是否能夠抵御地震的關(guān)鍵,這是磚混結(jié)構(gòu)構(gòu)成的建筑物的一大特性。在抗震過(guò)程中,剛性樓蓋能夠根據(jù)側(cè)移對(duì)地震起到分配的作用,使建筑物的整體性增加,使滑移、散落現(xiàn)象消失,使樓板的剛度增加,增強(qiáng)抗震作用。同時(shí)樓板和屋蓋具有較好的剛度能夠使水平載荷進(jìn)行良好的傳遞,在平面結(jié)構(gòu)上,上下墻體進(jìn)行對(duì)齊能夠有效的傳遞水平力,而樓板和屋頂?shù)拇嬖趧t能夠有效的對(duì)墻體進(jìn)行約束。現(xiàn)階段,在建筑工程的實(shí)施過(guò)程中使用現(xiàn)澆筑的屋蓋能夠有效的增強(qiáng)其剛度和穩(wěn)定性。
3.2房屋圈梁和構(gòu)造柱的合理設(shè)置
根據(jù)相關(guān)資料的調(diào)查表明,磚混結(jié)構(gòu)組成的建筑物中采用圈梁能夠起到有效的防震作用,使地震的損失減少,并能夠在一定程度上提高磚混結(jié)構(gòu)建筑物的抗震能力。圈梁設(shè)置在樓板的水平面可以使建筑物的整體性和穩(wěn)定性增強(qiáng),還能使內(nèi)外墻體之間的連接更加協(xié)調(diào),同時(shí)在圈梁的作用下還可以對(duì)樓板和縱橫墻的布置進(jìn)行約束,使它們組成一個(gè)有機(jī)整體,這能夠有效的對(duì)內(nèi)外墻的倒塌起到緩沖,有效的提高了墻體的抗震能力。在豎向的結(jié)構(gòu)中,在構(gòu)造柱和墻體的共同作用下,能夠有效的對(duì)墻體的裂縫以及水平面的夾角進(jìn)行限制,這能夠顯著的提高墻體的抗變形能力,使墻體的抗剪切能力增加,能夠有效的保證墻體的完整性。圈梁的設(shè)置能減少地面裂縫的出現(xiàn),同時(shí)可以改變地下的不均勻沉降,值得注意的是屋頂和基礎(chǔ)頂采用圈梁是保證建筑物豎向剛度和抵抗磚混結(jié)構(gòu)的最佳結(jié)構(gòu)。
3.3 有效的保證建筑物的總層數(shù)和總高度
對(duì)有關(guān)磚混結(jié)構(gòu)的建筑物進(jìn)行調(diào)查的資料表明,建筑物的層數(shù)越高,其破壞程度就會(huì)越大,所以有效的降低磚混結(jié)構(gòu)建筑物在地震中的破壞程度的措施之一就是降低建筑物的總高度和總層數(shù)。根據(jù)相關(guān)的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)高度和層數(shù)的強(qiáng)制規(guī)定:在建筑工程中建筑物的總高度和必須要滿(mǎn)足各種限制。這是因?yàn)榻ㄖ锏捻攲拥目傊亓窟_(dá)到建筑物總重量的一半,增加一層樓就會(huì)使地震中建筑物坍塌的危險(xiǎn)增加一分。在建筑物的層數(shù)相同的情況下,重量增加一分就會(huì)使建筑物底部承受的抗震傾覆力矩增大一分,在傾覆力矩過(guò)大的情況下,建筑物不能夠承受較大的重量就會(huì)造成傾塌。所以,有效的減輕重量,是建筑物的層數(shù)降低,這是減弱地震的有效方法之一。
3.4墻體面積的適當(dāng)增加和砂漿強(qiáng)度的合理提高
由磚混結(jié)構(gòu)構(gòu)成的建筑物在抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中,上面幾層房屋在地震中所起的作用較小,因此受到的影響也較小,很容易達(dá)到相關(guān)要求。在地震發(fā)生的情況下,建筑物的底層很容易成為脆弱層,不能夠達(dá)到相關(guān)抗震需求。所以在實(shí)際建筑工程的施工過(guò)程中需要對(duì)砌體的承載面積和砂漿的強(qiáng)度等進(jìn)行合理的調(diào)配,使它們達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。所以,在建筑工程的施工過(guò)程中,適當(dāng)?shù)脑黾拥讓拥膲w面積或提高砂漿的強(qiáng)度可提高磚混結(jié)構(gòu)的抗震能力。
3.5磚混結(jié)構(gòu)建筑物的平面和立面的合理設(shè)計(jì)
建筑工程中磚混結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)中最重要和常見(jiàn)的內(nèi)容是其平面和立面 的設(shè)計(jì)。在該工作的實(shí)施過(guò)程中必須要使平面和立面的各個(gè)方面做到簡(jiǎn)潔、正式和規(guī)范,同時(shí)使質(zhì)量中心和剛度中心保持一致。在建筑工程的施工過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)磚混結(jié)構(gòu)構(gòu)成的房屋不能夠完全重合,這將會(huì)增加在地震中出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)作用的情形。在建筑物的施工過(guò)程中對(duì)于不規(guī)則的磚混結(jié)構(gòu)需要注意對(duì)其偏離墻體的抗震數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的計(jì)算和驗(yàn)算,同時(shí)保證建筑物的重心位于最低端,建筑的立面要避免頭重腳輕現(xiàn)象的出現(xiàn),突出屋頂部位的建筑物高度不應(yīng)設(shè)置的過(guò)于高,同時(shí)要盡量不使用錯(cuò)落的立面形式,預(yù)防磚混結(jié)構(gòu)的建筑物在地震中產(chǎn)生鞭梢效應(yīng)。
4結(jié)語(yǔ)
在地震的發(fā)生過(guò)程中能夠造成最直接和最大經(jīng)濟(jì)損失的嚴(yán)重原因是建筑物的坍塌,而地震的發(fā)生具有很多因素,在其發(fā)生時(shí)若建筑物能夠有效的對(duì)其進(jìn)行抵擋,就能夠有效的保護(hù)很大一部分人逃出房屋,保證他們的生命安全。所以在建筑工程中有關(guān)磚混結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計(jì)措施中必須要做好方方面面的工作,將每一步的工作落實(shí)到實(shí)處,這樣才能夠有效的保證在地震中受到最小的損失,獲得最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
摘要:運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段來(lái)減輕和防止地震災(zāi)害,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)是一種積極有效的方法。所以,以下是筆者對(duì)當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)看法探討。
關(guān)鍵詞:建筑工程,結(jié)構(gòu),抗震設(shè)計(jì)
建筑物本身又是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng),在遭受地震作用后其破壞機(jī)理和破壞過(guò)程十分復(fù)雜。且在結(jié)構(gòu)分析方面,由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、非彈性性質(zhì)、材料時(shí)效、阻尼變化等多種因素,也存在著不確定性。因此,建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。
1.有關(guān)抗震設(shè)計(jì)的若干概念
為了保證結(jié)構(gòu)的抗震安全,根據(jù)具體情況,結(jié)構(gòu)單元之間應(yīng)遵守牢固連接或有效分離的方法。高層建筑的結(jié)構(gòu)單元宜采取加強(qiáng)連接的方法。盡可能設(shè)置多道抗震防線(xiàn),強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震,如只有一道防線(xiàn),在首次破壞后在遭受余震,結(jié)構(gòu)將會(huì)因損傷積累而導(dǎo)致倒塌。適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系,使其在強(qiáng)震作用下形成多道防線(xiàn),并考慮某一防線(xiàn)被突破后,引起內(nèi)力重分布的影響,是提高結(jié)構(gòu)抗震性能,避免大震倒塌的有效措施。合理布置抗側(cè)力構(gòu)件,減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。結(jié)構(gòu)剛度、承載力沿房屋高度宜均勻、連續(xù)分布、避免造成結(jié)構(gòu)的軟弱或薄弱部位。結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性及耗能等方面的性能。主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)?shù)膭偠龋惺茇Q向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。合理控制結(jié)構(gòu)的非彈性(塑性鉸區(qū)),掌握結(jié)構(gòu)的屈服過(guò)程,實(shí)現(xiàn)合理的屈服機(jī)制。框架抗震設(shè)計(jì)應(yīng)遵守“強(qiáng)柱、弱梁、結(jié)點(diǎn)更強(qiáng)”的原則,當(dāng)構(gòu)件屈服、剛度退化時(shí),結(jié)點(diǎn)應(yīng)能保持承載力和剛度不變。采取有效措施,防止鋼筋滑移、混凝土過(guò)早的剪切破壞和壓碎等脆性破壞。考慮上部結(jié)構(gòu)嵌固于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或地下室結(jié)構(gòu)之上時(shí),基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或地下室機(jī)構(gòu)應(yīng)保持彈性工作。高層建筑的地基主要受力范圍內(nèi)存在較厚的軟弱黏性土層時(shí),不宜采用天然地基。采用天然地基的高層建筑應(yīng)考慮地震作用下地基變形對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響。為了充分發(fā)揮各構(gòu)件的抗震能力,確保結(jié)構(gòu)的整體性,在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)遵循以下原則:①結(jié)構(gòu)應(yīng)具有連續(xù)性。結(jié)構(gòu)的連續(xù)性是使結(jié)構(gòu)在地震作用時(shí)能夠保持整體的重要手段之一。②保證構(gòu)件間的可靠連接。提高建筑物的抗震性能,保證各個(gè)構(gòu)件充分發(fā)揮承載力,關(guān)鍵的是加強(qiáng)構(gòu)件間的連接,使之能滿(mǎn)足傳遞地震力時(shí)的強(qiáng)度要求和適應(yīng)地震時(shí)大變形的延性要求。③增強(qiáng)房屋的豎向剛度。在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)使結(jié)構(gòu)沿縱、橫2個(gè)方向具有足夠的整體豎向剛度,并使房屋基礎(chǔ)具有較強(qiáng)的整體性,以抵抗地震時(shí)可能發(fā)生的地基不均勻沉降及地面裂隙穿過(guò)房屋時(shí)所造成的危害。
2.抗震設(shè)計(jì)一般規(guī)定
2.1多層和高層現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和適用的最大高度應(yīng)符合要求。平面和豎向均不規(guī)則的結(jié)構(gòu)或建造于Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地的結(jié)構(gòu),適用的最大高度應(yīng)適當(dāng)降低。合相應(yīng)的計(jì)算和構(gòu)造措施要求。
2.2鋼筋混凝土房屋應(yīng)根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類(lèi)型和房屋高度采用不同的抗震等級(jí),并應(yīng)符合相應(yīng)的計(jì)算措施要求。
2.3鋼筋混凝土房屋抗震等級(jí)的確定,尚應(yīng)符合下列要求:框架一抗震墻結(jié)構(gòu),在基本振型地震作用下,若框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%,其框架部分的抗震等級(jí)應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)確定,最大適用高度可比框架結(jié)構(gòu)適當(dāng)增加:裙房與主樓相連,除應(yīng)按裙房本身確定外,不應(yīng)低于主樓的抗震等級(jí);主樓結(jié)構(gòu)在裙房頂層及相鄰上下各一層應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施。裙房與主樓分離時(shí),應(yīng)按裙房本身確定抗震等級(jí);當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí),地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)相同,地下一層以下的抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或更低等級(jí)。地下室中無(wú)上部結(jié)構(gòu)的部分,可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或更低等級(jí);抗震設(shè)防類(lèi)別為甲、乙、丁類(lèi)的建筑應(yīng)結(jié)合有關(guān)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和確定抗震等級(jí);其中,8度乙類(lèi)建筑高度超過(guò)規(guī)定的范圍時(shí)應(yīng)經(jīng)專(zhuān)門(mén)研究采取比一級(jí)更有效的抗震措施。
2.4高層鋼筋混凝土房屋宜避免采用規(guī)定的不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)方案,不設(shè)防震縫。
3. 建筑防震設(shè)計(jì)方法
建筑抗震的概念設(shè)計(jì)指在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)著眼于建筑物結(jié)構(gòu)的總體地震的震動(dòng)反應(yīng),按照建筑結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制和破壞過(guò)程,靈活應(yīng)用建筑抗震的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,全面而合理地解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的基本問(wèn)題。
鋼結(jié)構(gòu)建筑有許多優(yōu)良的特性。有很好的抗震、抗風(fēng)性能。鋼結(jié)構(gòu)整體剛性好、強(qiáng)度高、重量輕、變形能力強(qiáng),建筑物自重僅為磚混結(jié)構(gòu)的1/5,抗震性能卻是磚混結(jié)構(gòu)的2倍以上,并有很強(qiáng)的抗風(fēng)性能,有效的保護(hù)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。建筑鋼結(jié)構(gòu)都是由多層水平的樓蓋和豎向的柱、墻等組成。樓蓋主要承受豎向荷載,而建筑豎向的柱、墻等構(gòu)件因?yàn)榻ㄖ叨鹊淖兓浣M成方式和受力變形.特性結(jié)構(gòu)體系也有明顯的變化。框架、剪力墻及筒體是結(jié)構(gòu)中抵抗豎向及水平荷載的基本單元,由它們及其變體組成了各種結(jié)構(gòu)體系,如框架結(jié)構(gòu)體系、框架一支撐結(jié)構(gòu)體系、框架-剪力墻體系、框架一簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)體系、交錯(cuò)析架結(jié)構(gòu)體系等。
建筑設(shè)計(jì)應(yīng)設(shè)置多道抗震設(shè)防體系。由于地震的震動(dòng)往往會(huì)持續(xù)一定時(shí)間,而且震動(dòng)是往復(fù)的。根據(jù)對(duì)地震的大量研究可以看出,建筑物的倒塌通常是由于地震的持續(xù)往復(fù)作用,使建筑物的結(jié)構(gòu)造到破壞,從而喪失了對(duì)建筑物重力荷載的承載能力。所以,建筑抗震規(guī)范提出“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎”的抗震設(shè)計(jì)思想。建筑柱樁是建筑主要承受重力荷載的構(gòu)件,通過(guò)科學(xué)、合理處理柱與梁之間的強(qiáng)弱關(guān)系,使建筑框架梁在地震中先于柱子屈服,出現(xiàn)了塑性鉸,從而耗散一定的地震能量,柱樁在建筑抗震中退居到第二道抗震設(shè)防體系。剪切破壞屬于力學(xué)的脆性破壞,而彎曲破壞是材料力學(xué)中的延性破壞,破壞后出現(xiàn)塑性鉸,建筑結(jié)構(gòu)還能夠繼續(xù)承載。“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)思想則使剪切破壞退居到第二道抗震設(shè)防體系。
建筑抗震設(shè)計(jì)要具備合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性。結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須具備足夠大的承載能力和剛度(剛度包括抗側(cè)剛度和抗扭剛度),結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力和剛度是相關(guān)的,一般來(lái)說(shuō),建筑剛度越大,其承載能力也越大。增大建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力,可以推遲地震時(shí)構(gòu)件的屈服能力,減輕地震對(duì)構(gòu)件的屈服程度,降低對(duì)構(gòu)件延性的要求,但這提高了建筑工程造價(jià)。要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理的建筑抗震結(jié)構(gòu)體系,使建筑物在遭受大地震侵襲時(shí),仍具有很強(qiáng)的抗倒塌能力,最理想的是建筑物部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞,通過(guò)延性耗散地震能量,避免建筑物的倒塌。
建筑延性系數(shù)設(shè)計(jì)方法。該方法的實(shí)質(zhì)是通過(guò)建立建筑構(gòu)件的位移延性系數(shù)或建筑截面曲率延性系數(shù)與塑性鉸區(qū)混凝土極限壓應(yīng)變的關(guān)系,由結(jié)構(gòu)約束箍筋來(lái)保證優(yōu)秀混凝土能夠滿(mǎn)足所要求的極限壓應(yīng)變,從而使建筑構(gòu)件具有所需要的延性系數(shù)。建筑延性包括建筑結(jié)構(gòu)延性、構(gòu)件延性和截面延性三個(gè)方面。結(jié)構(gòu)延性可以用頂點(diǎn)位移延性和層間位移延性來(lái)表達(dá);構(gòu)件位移延性與塑性鉸區(qū)長(zhǎng)度和截面延性等有關(guān);截面延性與建筑物的幾何形狀、混性土強(qiáng)度、軸壓比、縱筋含鋼率、含箍特征值等因素有關(guān)。
采用能力譜方法進(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)。該方法是通過(guò)地震反應(yīng)譜曲線(xiàn)和建筑結(jié)構(gòu)能力譜曲線(xiàn)的疊加來(lái)評(píng)估建筑結(jié)構(gòu)在給定地震作用下的反應(yīng)特性。反應(yīng)譜是指單自由度體系在給定地震輸入下的加速度譜;能力譜是指通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力推的分析,轉(zhuǎn)換得到等效單自由度體系的加速度和位移之間的關(guān)系曲線(xiàn)。能力譜方法由Freeman等提出,經(jīng)過(guò)不斷的完善和革新。《日本建筑標(biāo)準(zhǔn)法》和美國(guó)ATC-40都采用能力譜法作為基于性能,位移抗震設(shè)計(jì)方法。Chopra提出了將能力譜方法和結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)評(píng)定相結(jié)合的屈服位移能力譜的地震損傷分析方法,增加并強(qiáng)化了能力譜法的實(shí)用性。因此,能力譜法的實(shí)質(zhì)是采用的基于承載力的設(shè)計(jì)方法加位移、變形的能力校核,并依據(jù)能量的設(shè)計(jì)方法。對(duì)抗震設(shè)計(jì)的研究表明地震動(dòng)瞬時(shí)能量在大多數(shù)情況下對(duì)結(jié)構(gòu)最大位移反應(yīng)具有決定性作用。但要建立基于能量的有效建筑抗震設(shè)計(jì)框架還需更深入的研究。
4.結(jié)束語(yǔ)
隨著建筑結(jié)構(gòu)抗震相關(guān)理論研究的不斷發(fā)展,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思路也經(jīng)歷了一系列的變化。最初,在未考慮結(jié)構(gòu)彈性動(dòng)力特征,也無(wú)詳細(xì)的地震作用記錄統(tǒng)計(jì)資料的條件下,經(jīng)驗(yàn)性的取一個(gè)地震水平作用用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思路經(jīng)歷了從彈性到非線(xiàn)性,從基于經(jīng)驗(yàn)到基于非線(xiàn)性理論,從單純保證結(jié)構(gòu)承載能力的“抗”到允許結(jié)構(gòu)屈服,并賦予結(jié)構(gòu)一定的非彈性變形性能力的“耗”的一系列轉(zhuǎn)變。
【摘 要】抗震設(shè)計(jì)是建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,直接影響居民生命及財(cái)產(chǎn)安全。因此建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須根據(jù)實(shí)際情況,將抗震設(shè)計(jì)放在重要位置,依據(jù)“抗”和“放”相結(jié)合的原則,嚴(yán)格遵守規(guī)范要求,采取科學(xué)有效的抗震措施,將地震對(duì)建筑物的破壞降至最小化。
本文闡述了地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)破壞的特點(diǎn),對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究分析。
【關(guān)鍵詞】建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);地震;結(jié)構(gòu);破壞特點(diǎn);抗震設(shè)計(jì);
確定建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí),需要全面地考慮建筑結(jié)構(gòu)的使用功能、設(shè)防烈度、場(chǎng)地類(lèi)別、地基基礎(chǔ)類(lèi)型、建筑高度、結(jié)構(gòu)材料和施工工藝等,同時(shí)還要考慮結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)保障等,選擇最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)體系。
一、地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)破壞的特點(diǎn)
1、結(jié)構(gòu)體系方面。采用“填墻框架的房屋結(jié)構(gòu),鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)平面內(nèi)柱上端易發(fā)生剪切破壞,外墻框架柱在窗洞處因受窗下墻的約束而發(fā)生短柱型剪切型破壞;采用框架一抗震墻體系的房屋結(jié)構(gòu),破壞程度較輕;采用“底框結(jié)構(gòu)體系的房屋,剛度柔弱的底層破壞程度十分嚴(yán)重;采用“填墻框架體系的房屋,當(dāng)?shù)讓訛槌ㄩ_(kāi)式框架間未砌磚墻,底層同樣遭到嚴(yán)重破壞;
2、剛度分布方面。矩形平面布置的建筑結(jié)構(gòu),電梯井等抗側(cè)力構(gòu)件的布置當(dāng)存在偏心時(shí),因發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而使震害加重;采用三角形、L形等不對(duì)稱(chēng)平面的建筑結(jié)構(gòu),同樣在地震作用因發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而使震害加重。
3、地基方面。在具有較厚軟弱沖積土層場(chǎng)地,高層建筑的破壞率顯著增高;地基土液化導(dǎo)致地基不均勻沉降,從而引起上部結(jié)構(gòu)損壞或整體傾斜;建造在不利或危險(xiǎn)地段的建筑工程,因地基破壞導(dǎo)致房屋損壞。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的基本周期與場(chǎng)地自振周期相近時(shí),因共振效應(yīng)破壞程度將加重。
4、構(gòu)件形式方面。在框架結(jié)構(gòu)中,通常柱的破壞程度重于梁、板;鋼筋混凝土多肢剪力墻的窗下墻通常會(huì)出現(xiàn)斜向或交叉裂縫;配置螺旋箍筋的混凝土柱,當(dāng)層間位移角達(dá)到較大數(shù)值時(shí),優(yōu)秀混凝土仍保持完好,柱仍具有較大的抵抗能力;
二、建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)
建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中要盡量分布均勻結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度,而且使建筑的立體和平面結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出一種比較規(guī)則的感覺(jué)。如果平面設(shè)計(jì)太復(fù)雜,就會(huì)出現(xiàn)不均勻的質(zhì)量和剛度的分布,在發(fā)生地震時(shí),建筑物就會(huì)發(fā)生比較嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象,地震對(duì)房屋的破壞也因此加重。另一個(gè)抗震效果的因素產(chǎn)生影響的原因就是結(jié)構(gòu)的整體布置,房屋呈現(xiàn)出的不規(guī)則,在地震中更容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)。
1、選擇合適的建筑結(jié)構(gòu)體系。要確保建筑物各部分能維持整體性協(xié)調(diào),最為重要的就是要選擇適合的建筑結(jié)構(gòu)體系,因此在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)過(guò)程中,一定要讓所設(shè)計(jì)的建筑物的結(jié)構(gòu)體系同時(shí)滿(mǎn)足這兩大條件:第一穩(wěn)定;第二合適。對(duì)于一個(gè)科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)體系而言啟不僅可以有效滿(mǎn)足變形的要求,同時(shí)還可以有效抵抗沖擊力的要求。建筑物要具備一定的剛度這樣才能對(duì)自身的荷載起到一定的承受作用從而有效避免變形的出現(xiàn)此外在發(fā)生地震時(shí)才有可能對(duì)巨大的地震力起到有效緩沖作用而達(dá)到有效避免局部受損的良好效果。因此在選擇建筑工程物結(jié)構(gòu)體系時(shí),既要注意建筑物傳力途徑的明確性,同時(shí)又要注意受力計(jì)算的明確性盡可能在建筑結(jié)構(gòu)體系中不使用轉(zhuǎn)換層這樣在發(fā)生地震時(shí)可以有效避免建筑工程物傾斜或局部受損等現(xiàn)象的出現(xiàn)。
2、建筑形體及構(gòu)件布置的規(guī)則性。平而不規(guī)則的主要類(lèi)型有:扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù),具體可以體現(xiàn)到對(duì)結(jié)構(gòu)分析軟件的計(jì)算結(jié)果的分析判斷,如扭轉(zhuǎn)不規(guī)則,體現(xiàn)在:位移比不宜大于1.2且不應(yīng)大于1.5,周期比對(duì)于A級(jí)高度建筑不應(yīng)大于0.90豎向剛度不規(guī)則的主要類(lèi)型有:側(cè)向剛度不規(guī)則、抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)、樓層承載力突變等,如側(cè)向剛度不規(guī)則就要求本層的側(cè)向剛度不小于相鄰上一層的70。及其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80。等。如設(shè)計(jì)結(jié)果不滿(mǎn)足,設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模型重新進(jìn)行分析,調(diào)整梁柱布置及截而,盡量做到使結(jié)構(gòu)規(guī)則。如確實(shí)滿(mǎn)足不了,則應(yīng)對(duì)薄弱部位進(jìn)行重點(diǎn)加強(qiáng)。如平而規(guī)則而豎向不規(guī)則的建筑,剛度小的樓層的地震剪力,規(guī)范要求乘以不小于1.15的增大系數(shù)。
3、選擇高質(zhì)量的建筑結(jié)構(gòu)材料。實(shí)踐表明建筑結(jié)構(gòu)抗震性能,除了會(huì)受到建筑結(jié)構(gòu)體系、抗震防線(xiàn)及建筑施工方案等因素的影響之外在多數(shù)情況下還對(duì)建筑工程的施工材料產(chǎn)生極大地影響。通常,建筑材料強(qiáng)度、建筑材料剛度對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震性能會(huì)產(chǎn)生很大的影響,而且還會(huì)受到來(lái)自建筑材料連續(xù)性及建筑材料均衡性的影響。所以在選取建筑結(jié)構(gòu)材料過(guò)程中,一定要對(duì)建筑工程施工材料的延伸性和剛度進(jìn)行仔細(xì)、認(rèn)真考查,并且同時(shí)最大限度與建筑結(jié)構(gòu)體系相符合建筑施工材料能得到確保。此外對(duì)于建筑施工材料的經(jīng)濟(jì)性能池要予以足夠的重視,以便能最充分的發(fā)揮建筑施工材料的經(jīng)濟(jì)性能從而達(dá)到建筑工程物的整體性能與單個(gè)性能的最佳配合。
4、混凝土建筑構(gòu)造上必須保證延性。經(jīng)歷過(guò)一些地震災(zāi)害的影響之后,鋼筋混凝土建筑想要有效保證其建筑抗震能力,在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候就必須保證建筑物在地震環(huán)境中有足夠承載能力!由于地震的影響,建筑物結(jié)構(gòu)就會(huì)進(jìn)入塑形階段,非常容易產(chǎn)生變形!針對(duì)上述鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),為了能夠更好地進(jìn)行抗震,處于地震多發(fā)帶的鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu),一定要按照延性框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)!在建筑物設(shè)計(jì)過(guò)程中,必須要首先保證建筑物薄弱區(qū)域的承受能力以及強(qiáng)度方面的質(zhì)量,只有這樣才能夠有效保證整個(gè)建筑物的強(qiáng)度!另外,增加建筑結(jié)構(gòu)的延展性也能夠有效提高建筑物的抗變形能力,將地震的破壞性降到最低,有效提高建筑物的抗震能力。
5、提高抗震設(shè)計(jì)等級(jí)。近幾年一些地震災(zāi)害頻頻出現(xiàn),給我國(guó)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。研究表明,以地震災(zāi)害分析50年為一個(gè)分析周期,而小震的重現(xiàn)世間為50年,小震災(zāi)害已經(jīng)超過(guò)抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率為62%;中型地震的重現(xiàn)世間為475年,中震災(zāi)害已經(jīng)超過(guò)抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率為10%;大型地震的重現(xiàn)世間為2000年,大震災(zāi)害已經(jīng)超過(guò)抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率為2%。因此,一些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專(zhuān)家指出,我國(guó)地震多發(fā)地帶應(yīng)該及時(shí)提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí),嚴(yán)格控制建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),確保建筑結(jié)構(gòu)的抗震穩(wěn)定性。
結(jié)束語(yǔ):
建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì),由于地震災(zāi)害的爆發(fā)具有不確定性、隨機(jī)性,建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)合適與否,在概念設(shè)計(jì)中可以清晰地表達(dá)。而在抗震設(shè)計(jì)中,需要在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的開(kāi)始階段正確掌握地震災(zāi)害的能量輸入、建筑結(jié)構(gòu)的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)體系、剛度分布等主要方面,這樣可以從根本上消除建筑工程結(jié)構(gòu)中抗震較薄弱的環(huán)節(jié)。
【摘要】建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)對(duì)于建筑整體的應(yīng)用性能具有較大的影響,所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在建筑場(chǎng)地選擇到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中,使抗震設(shè)計(jì)符合相應(yīng)的要求。建筑結(jié)構(gòu)的防震設(shè)計(jì)是保證建筑物穩(wěn)定的基礎(chǔ),也是對(duì)人們生命及財(cái)產(chǎn)安全的有效保障。
【關(guān)鍵詞:】建筑工程;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);抗震設(shè)計(jì)
0.引言;地震作為破壞力最強(qiáng)的自然災(zāi)害,其對(duì)于人們的生活及建筑物損壞的程度是毀滅性的,為了防止地震對(duì)人類(lèi)生活及建筑物的過(guò)度破壞,實(shí)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)生命及財(cái)產(chǎn)安全的保護(hù),建筑工程必須要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中做好抗震設(shè)計(jì)。近年來(lái),在專(zhuān)家、學(xué)者的共同專(zhuān)研和努力下,我國(guó)建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)水平得到了顯著提升,這幫助我國(guó)建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震安全性實(shí)現(xiàn)了突破,我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)水平正在逐步完善。本文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)具體措施進(jìn)行分析。
1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的基本原則
1.1 建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能
在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí),承載力、穩(wěn)定性等建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件是抗震設(shè)計(jì)考慮范圍內(nèi)的重點(diǎn)內(nèi)容。其中應(yīng)遵循強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本原則。對(duì)于構(gòu)件的薄弱部位進(jìn)行重點(diǎn)的抗震能力設(shè)計(jì)。
1.2 抗震防線(xiàn)的布設(shè)點(diǎn)設(shè)計(jì)
延性設(shè)計(jì)是抗震設(shè)計(jì)中的重要組成部分。延性良好的體系進(jìn)行組合形成抗震的整體結(jié)構(gòu),為更好的實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)需要延性良好構(gòu)件之間的協(xié)作。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量多布設(shè)抗震防線(xiàn),預(yù)防余震的發(fā)生。
1.3 建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系
在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意構(gòu)件間的強(qiáng)弱關(guān)系。在抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程中若出現(xiàn)一部分較強(qiáng)情況,則必定存在其薄弱的地方,強(qiáng)弱兩者間必須正確處理。
1.4 強(qiáng)調(diào)建筑物的平面布置規(guī)則性
在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中,除上述兩個(gè)需特別注重的問(wèn)題,建筑物的平面布置要遵循規(guī)則性原則,這也是抗震設(shè)計(jì)工作中非常重要的要素之一。在設(shè)計(jì)過(guò)程中盡量保證方案的規(guī)則性,可以有效的提高整體工作效率,達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)效果。
2.實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)抗震水平設(shè)計(jì)的措施
2.1 基礎(chǔ)性防震措施應(yīng)用
基礎(chǔ)性防震措施根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)的不同位置有著不同的措施:
( 1) 地基隔震。地基隔震是在建筑地基與土層之間設(shè)置緩沖層,以便在地震發(fā)生時(shí)減小建筑與土層之間的震動(dòng)碰撞,實(shí)現(xiàn)對(duì)震能的有效吸收和反射作用,減小地震對(duì)建筑物的破壞。目前,我國(guó)最常使用的地基隔層為瀝青原料隔震層。
( 2) 基礎(chǔ)隔震。基礎(chǔ)隔震是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵,想要降低地震對(duì)建筑物的破壞,就必須要做好基礎(chǔ)隔震措施。在對(duì)建筑基礎(chǔ)采取抗震措施時(shí),為了減小地震對(duì)上部結(jié)構(gòu)的破壞,需要在建筑物的上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)位置接觸處設(shè)置隔震層,防止地震力由地基處向上部結(jié)構(gòu)傳播,降低地震對(duì)建筑上部結(jié)構(gòu)的破壞。基礎(chǔ)抗震裝置一般采用混合隔震裝置、基底滑移隔震裝置和夾層橡膠隔震裝置等。
( 3) 間層隔震。間層隔震是為了吸收地震的沖擊余力而設(shè)置的,間層隔震的有效設(shè)置能夠?qū)φ鹆M(jìn)行再次削減,以達(dá)到降低地震對(duì)建筑的破壞作用。間層隔震一般都安裝在原始結(jié)構(gòu)層上,其實(shí)我國(guó)最早使用的的抗震措施,具有施工操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。
( 4) 懸掛隔震。懸掛隔震是通過(guò)懸掛的方式,將建筑物全部或部分結(jié)構(gòu)脫離地面,從而在地震出現(xiàn)時(shí),降低地面震動(dòng)與建筑物之間的震力作用。目前,此種抗震措施多用于大型鋼結(jié)構(gòu)建筑當(dāng)中,收到了較為不錯(cuò)的抗震效果。
2.2 機(jī)敏減震支撐體系
機(jī)敏減震支撐體系是集成現(xiàn)代科技技術(shù)的防震系統(tǒng),其利用活塞運(yùn)動(dòng)的原理,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí),保證建筑結(jié)構(gòu)中的內(nèi)、外鋼能夠通過(guò)不斷的滑動(dòng)來(lái)消減地震的破壞力,減輕震力破壞和消耗地震作用力的傳導(dǎo)。目前,這項(xiàng)技術(shù)還在不斷的研究和完善當(dāng)中,相信其很快就能夠?qū)崿F(xiàn)有效的應(yīng)用,為建筑抗震設(shè)計(jì)水平的提升做出貢獻(xiàn)。
2.3 效能減震技術(shù)應(yīng)用
效能減震是實(shí)現(xiàn)對(duì)地震所產(chǎn)生動(dòng)能的消耗,來(lái)減輕地震能的傳導(dǎo)大小,從而降低其對(duì)建筑物的破壞程度。目前,在此技術(shù)方面一般采用消能器和阻尼器,兩種器械都能夠?qū)崿F(xiàn)地震能量的有效消耗和吸收,減小震力對(duì)建筑主體的破壞,以達(dá)到對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)性定的保護(hù)。目前,效能減震技術(shù)在我國(guó)建筑防震設(shè)計(jì)中得到了有效的應(yīng)用,其在新建筑的防震設(shè)計(jì)和舊建筑的抗震加固方面,都起到了良好的效果。
3.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的措施
建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的強(qiáng)弱同建筑物業(yè)主及周邊環(huán)境有非常直接的聯(lián)系,不好的抗震能力會(huì)直接威脅到建筑物周邊行人的人身安全,周邊建筑和設(shè)施或多或少也會(huì)受到影響,切實(shí)提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力顯得十分重要。筆者通過(guò)自身多年的親身實(shí)踐與切實(shí)觀察,對(duì)提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能提出筆者自己的一些建議,主要包括謹(jǐn)慎選擇抗震結(jié)構(gòu)、
合理布局減少地震能量以及設(shè)置多重抗震防線(xiàn)等,現(xiàn)具體闡述如下:
3.1 謹(jǐn)慎選擇抗震結(jié)構(gòu)
審慎選擇抗震結(jié)構(gòu)是有效提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的重要保障,通過(guò)選擇強(qiáng)度較優(yōu)、剛度較高的建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,能最大限度的降低建筑結(jié)構(gòu)的變形概率,保障建筑物的安全性能。另外,設(shè)計(jì)員要認(rèn)真仔細(xì)的分析抗震結(jié)構(gòu),要進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)分析時(shí)要保證其全面性,部分非結(jié)構(gòu)構(gòu)件也要在分析中得到體現(xiàn),尤其是注意對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度和強(qiáng)度等方面的分析。對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的主題部分也要進(jìn)行必要的考究,針對(duì)易出現(xiàn)安全隱患的短柱部位要進(jìn)行相應(yīng)的措施,加強(qiáng)短柱部位的抗震能力,防止安全問(wèn)題的出現(xiàn),在整體性原則的指導(dǎo)下統(tǒng)籌結(jié)構(gòu)構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
3.2 合理布局減少地震能量
在防震設(shè)計(jì)中采用以位移為基點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和定量分析能有效的減少地震災(zāi)害的能量輸入,增強(qiáng)建筑物的抗震效果。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的定量分析,反復(fù)核算構(gòu)件的總承載力,控制強(qiáng)震感下建筑下層的位移延性比,滿(mǎn)足建筑物在受地震侵害時(shí)的結(jié)構(gòu)變形要求。在建筑施工中地基要盡量選在堅(jiān)硬的場(chǎng)地,要盡量避開(kāi)地震的活躍周期范圍,減少余震同建筑結(jié)構(gòu)的共振,降低建筑物對(duì)地震能量的輸入,降低地震帶來(lái)的破壞。
3.3 設(shè)置多重抗震防線(xiàn)
進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置多重抗震防線(xiàn)可以最大限度的降低地震侵害帶來(lái)的危害。在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí),可以將一些延展性能良好的構(gòu)件納入到抗震防線(xiàn)體系中,將其視為第一道抗震防線(xiàn),將另一些建筑構(gòu)件作為第二、第三道防線(xiàn),在第一道抗震防線(xiàn)遭破壞后,利用其他防線(xiàn)抵抗地震的后續(xù)沖擊力,保障人員生命安全。
4.總結(jié)
綜上所述,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)是一種復(fù)雜并且系統(tǒng)性極強(qiáng)的工作,從建筑的選址到建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目拐鹪O(shè)計(jì),根據(jù)不同的建筑項(xiàng)目,不同的抗震方法進(jìn)行不同的建筑設(shè)計(jì)及抗震設(shè)計(jì),保證建筑的抗震能力符合其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。所以在對(duì)房屋建筑進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑的特點(diǎn)選擇合適的抗震設(shè)計(jì)。
摘要 :本文作者結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),對(duì)建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行裂縫分析探討,供大家參考借鑒。
關(guān)鍵詞 :建筑 抗震 結(jié)構(gòu)體系 設(shè)計(jì)
由于地震具有隨機(jī)性、復(fù)雜性、藕聯(lián)性,每次地震所產(chǎn)生的波形各異,因而其對(duì)建筑物的作用各不相同,所產(chǎn)生的破壞程度也千差萬(wàn)別。作為結(jié)構(gòu)工程師來(lái)說(shuō),必須使這一理念貫穿于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中,既要嚴(yán)格把握好設(shè)計(jì)的大原則,又要全面考慮諸多因素,最終才能保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性,為社會(huì)創(chuàng)造更多精品工程。?
1. 抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)定
避免或減輕砌體結(jié)構(gòu)的震害,主要是加強(qiáng)房屋的整體性和空間剛度,提高墻體的抗震受剪承載能力,加強(qiáng)構(gòu)件的相互連接。在具體設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)遵循以下各項(xiàng)規(guī)定。
1.1 應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系。
1.2 縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ(chēng),沿平面內(nèi)宜對(duì)齊,沿豎向應(yīng)上下連續(xù);同一軸線(xiàn)上的窗間墻寬度宜均勻。
1.3 樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處。
1.4 房屋有下列情況之一時(shí)宜設(shè)置防震縫,縫兩側(cè)均應(yīng)設(shè)置墻體,縫寬應(yīng)根據(jù)烈度和房屋高度確定,可采用50~100mm:房屋立面高差在6m以上;房屋有錯(cuò)層,且樓板高差較大;各部分結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量截然不同;煙道、風(fēng)道、垃圾道等不應(yīng)削弱墻體;當(dāng)墻體被削弱時(shí),應(yīng)對(duì)墻體采取加強(qiáng)措施;不宜采用無(wú)豎向配筋的附墻煙囪及出屋面的煙囪。
1.5 不應(yīng)采用無(wú)錨固的鋼筋混凝土預(yù)制挑檐
2. 建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性
建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求,不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。體型復(fù)雜、平立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu),可按實(shí)際需要在適當(dāng)部位設(shè)置防震縫,形成多個(gè)較規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。
3 .結(jié)構(gòu)體系的選擇
結(jié)構(gòu)體系應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類(lèi)別、抗震設(shè)防烈度、建筑高度、場(chǎng)地條件、地基、結(jié)構(gòu)材料和施工等因素,經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和使用條件綜合比較確定。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)符合下列各項(xiàng)要求:應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑;應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載力;應(yīng)具備必要的抗震承載力,良好的變形能力和消耗地震能量的能力;對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位,應(yīng)采取措施提高抗震能力。
結(jié)構(gòu)體系應(yīng)符合下列各項(xiàng)要求:
宜有多道抗震防線(xiàn)。多道抗震防線(xiàn)是指:一個(gè)抗震結(jié)構(gòu),應(yīng)由若干延性較好的分體系組成,通過(guò)構(gòu)件的連接協(xié)同作用,有意識(shí)地在結(jié)構(gòu)內(nèi)部、外部建立一系列分布的屈服區(qū),使結(jié)構(gòu)在先屈服的部分耗散大量的地震能量,而使最后的“防線(xiàn)”得以保存,便于結(jié)構(gòu)的修復(fù)。
例如,在有填充墻的框架結(jié)構(gòu)中,填充墻為第一道防線(xiàn),框架為第二道防線(xiàn);此時(shí)填充墻本身應(yīng)有一定的剛度和承載能力,并均勻、對(duì)稱(chēng)地布置在框架結(jié)構(gòu)中。在強(qiáng)烈地震的沖擊下,第一道防線(xiàn)遭受破壞后,結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性(如自振周期等)得以改變,可使第二道防線(xiàn)承受的地展作用得以緩解和受到保護(hù)。
在高層鋼筋混凝土房屋中,應(yīng)用較多的另一種結(jié)構(gòu)形式是框架一剪力墻體系(在抗震設(shè)計(jì)中,剪力墻也稱(chēng)為抗震墻)。剪力墻是第一道防線(xiàn),框架為第二道防線(xiàn)。
在一般情況下,應(yīng)優(yōu)先選擇不承受重力荷載的構(gòu)件,如上述的框架填充墻、軸壓比不太大的鋼筋混凝土剪力墻或柱間支撐、豎向支撐等作為第一道防線(xiàn)。
宜具有合理的剛度和承載力分布。建筑物承受的靜力荷載是基本穩(wěn)定的(如自重、樓面活荷載等),而地震時(shí)所受的地震作用大小則與結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性密切相關(guān):建筑物的側(cè)移剛度越大,則自振周期越短,地震作用也越大,要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有較高的承載力。提高結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度,往往以提高造價(jià)和降低結(jié)構(gòu)變形能力為代價(jià),因此在確定結(jié)構(gòu)體系時(shí),需要在剛度、承載力之間尋求較好的匹配關(guān)系。結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性宜相近。此時(shí),結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的地震反應(yīng)相當(dāng),不致造成一個(gè)方向過(guò)強(qiáng)、一個(gè)方向過(guò)弱的現(xiàn)象。根據(jù)房屋高度選擇合理的結(jié)構(gòu)體系。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)而言,各種結(jié)構(gòu)體系都有其最佳適用高度。
4. 對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的規(guī)定
結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)符合下列要求:應(yīng)合理選擇混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸,配置縱向受力鋼筋和箍筋,避免剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服、鋼筋的錨固粘結(jié)破壞先于構(gòu)件破壞;砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)按規(guī)定設(shè)置鋼筋混凝土圈梁和構(gòu)造柱、芯柱,或采用配筋砌體等;預(yù)應(yīng)力混凝土的抗側(cè)力構(gòu)件,應(yīng)配有足夠的非預(yù)應(yīng)力鋼筋;鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)合理控制尺寸,避免局部失穩(wěn)或整個(gè)構(gòu)件失穩(wěn)。
結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接,應(yīng)符合下列要求:構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的破壞,不應(yīng)先于其連接的構(gòu)件;預(yù)埋件的錨固破壞,不應(yīng)先于連接件;裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接,應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)的整體性;預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋,宜在節(jié)點(diǎn)優(yōu)秀區(qū)以外錨固。
5. 建筑抗震結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)需要注意的問(wèn)題
5.1 建筑平面布置設(shè)計(jì)問(wèn)題
建筑物的平面布置在建筑設(shè)計(jì)中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內(nèi)墻的布置、空間活動(dòng)面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數(shù)量和布置等,都要在建筑的平面布置圖上明確下來(lái)。有的建筑平面布置上,經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)隔墻不對(duì)齊或中斷,使剛度發(fā)生突變和地震力傳遞受阻,對(duì)抗震也帶來(lái)不利,客易引起結(jié)構(gòu)的局部破壞。建筑平面布置設(shè)計(jì)對(duì)建筑抗震關(guān)系很大,從概念上要解決的一個(gè)優(yōu)秀問(wèn)題是:建筑平面布置設(shè)計(jì)上要盡可能做到使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布均勻,對(duì)稱(chēng)協(xié)調(diào),避免突變,防止產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在建筑平面布置的總體設(shè)計(jì)上要盡可能為結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的合理布置創(chuàng)造條件,使建筑使用功能要求與建筑結(jié)構(gòu)抗震要求融合成一體,充分發(fā)揮建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震中的作用。
5.2 建筑豎向布置設(shè)計(jì)問(wèn)題
建筑的豎向布置設(shè)計(jì)問(wèn)題在建筑設(shè)計(jì)中主要反映在建筑沿高度(樓層)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布設(shè)計(jì)上。無(wú)論是單層或多層,還是高層建筑或超高建筑,這個(gè)問(wèn)題是比較突出的。存在的這個(gè)主要問(wèn)題是,由于建筑使用功能的不同要求,如底層或下面幾層是商場(chǎng)、購(gòu)物中心,建筑上要求是大柱距、大空間;而上面的樓層則是開(kāi)間較大的寫(xiě)字樓或布置多樣化的公寓樓,低層設(shè)柱、墻很少,而上面則是以墻為主,柱很少。有的建筑在布置上還設(shè)有面積很大的公用天井大廳,在不同樓層上設(shè)有大會(huì)議廳、展廳、報(bào)告廳等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的質(zhì)量和剛度的嚴(yán)重不均勻、不協(xié)調(diào)。
6. 結(jié)束語(yǔ)
根據(jù)當(dāng)前的震害經(jīng)驗(yàn)和理論認(rèn)識(shí),良好的抗震設(shè)計(jì)能夠幫助國(guó)家和人民減少許多不必要的災(zāi)難。我國(guó)依據(jù)自己的國(guó)情,堅(jiān)持建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的原則是:“小震不壞,中震可修,大震不倒”,即在多發(fā)的小震作用下,建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)基本處于彈性階段,不發(fā)生破壞;在罕遇的大震作用下,允許結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定程度、乃至嚴(yán)重破壞,但應(yīng)確保建筑結(jié)構(gòu)物的整體安全,防止倒塌。建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)建筑抗震起著重要的基礎(chǔ)作用。一個(gè)優(yōu)良的建筑抗震設(shè)計(jì),必須是在建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互配合協(xié)作共同考慮抗震的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上完成。為此,要充分重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中的重要性,在建筑抗震設(shè)計(jì)中更好地發(fā)揮建筑設(shè)計(jì)應(yīng)有的作用。