時間:2023-06-18 10:45:52
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,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12篇建筑抗震分析,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:建筑工程;抗震設計;作用
1現階段建筑抗震設計中常見問題
1.1建筑高度超過建設規定
在我國,對于建筑的高度也進行了詳細的規定,各建筑施工單位應該嚴格按照國家的相關規定進行建筑施工,但是有很多建筑企業自身存在很大的問題,為了更大的經濟利益或者一些其他的原因,在這個過程中沒有按照國家的相關規定限制建筑的高度,這就直接導致了很多建筑出現了超高的情況,這就直接導致了建筑抵抗外力的能力下降,一旦發生地震,這些超高的建筑很容易發生變形和破壞,直接降低了建筑本身的抗震能力。
1.2地基選擇中的問題
現在的城市之中,各種生活資源在逐漸的減少,并且呈日益緊缺趨勢,一些房地產商正是看準了這一趨勢,在建筑過程中不按照要求進行建筑的選址,只考慮到建筑的商業價值,俺沒有對建筑周圍地區的環境和土壤進行詳細的分析,也沒有充分了解地質的抗震能力,我國對建筑的選址也有相關的要求,一定要選擇開闊、平坦、地質堅實,均勻的土地作為建筑的基礎,避免在地震多發區建設房屋。
1.3材料選取中的問題
在建筑過程中建筑材料是建筑的基本條件,并且對建筑的抗震能力有十分重要的影響,并且有些地區屬于地震高發區,在這些地區進行建筑時更加需要的是嚴格和謹慎,這目前我國的建筑之中,所選擇的原材料主要是鋼筋和混凝土,這種建筑材料經過多年的實踐驗證,如果在建筑過程中如果出現不合理的設計,這會直接導致建筑的直接變形和扭曲,如果僅僅采取小剛度鋼框架方法,不僅說起作用有效,但是會加重建筑的負擔,采取相關措施提升混凝土筒剛度以及完善其伸臂結構,通過建設加強層來達到增強其側移能力。
1.4強度不足的抗震設防烈度
社會在逐漸進步,傳統的建筑結構設計已經不能滿足現在社會的需要,很多居民都提出了更高的要求,我國的技術進展相對緩慢,在建筑的設計安全標準中,在抗震方面還有很大的提升空間,我們要采取科學有效的方法進行合理的抗震設計,如此一來能夠在強制規范情況下切實有效地提升建筑抗震性能。
1.5工程師缺乏實際工程經驗
我國是一個發展中國家,科技水平有限,很多方面還存在許多不足,有待提高和發展之中,在地質地震等等方面,研究的還不是非常透徹,尤其是在建筑方面的抗震性能力,在很多情況下,無法準確的預測出地震的來臨,并且對地震形成的原因也不充分了解,在這種情況下,我國人民的生命和財產安全必定在危險之中,其間接造成我國抗震設計的發展滯后,沒有一個統一規范的設計理念,在建筑設計方面,達不到預期的抗震目標。當前在我國,雖然有很多抗震方面的設計師和工程師,但是對于建筑的抗震問題始終缺乏實際的考量,僅根據數據固有參數進行施工,在設計方面十分欠缺。
2提高建筑抗震設計措施
2.1科學合理的選擇建設位置
我國對建筑的規定都是經過詳細的分析和研究的,所以在建設前,一定要綜合考慮周圍的環境以及抗震能力,要站在安全合理的角度思考建筑問題,不要一味的被利益沖昏頭腦,而讓廣大居民用戶在有巨大安全隱患的建筑下生活,在建筑的選址中地質要符合建筑要求,有一定的緩解地震能力,建筑的周圍也不能有威脅建筑,如:石油、汽油儲存設施、變電站等等,另外,建筑的高度一定要符合國家的標準,不要私自做決定進行加高,才能提高建筑的抗震能力。
2.2改進結構設計方案
作為建筑,建筑抗震結構的設計一定要符合國家的相關規定,達到應有的建筑要求,另外空間調整能力也是必須要具備的,所以在建筑結構設計方案之中,需要注意延性作用,防止建筑的主體出現變形的情況,降低危害的概率,保證建筑的穩定性,每個地區的地震橋度差異也不同,在設計過程中,要考慮到不同地區的地震強度,從而進行詳細的分析和設計,必要的情況下可以進行有效的改進,全面提升建筑整體的抗震能力,同時還要對建筑縱向重力作用和剛度展開仔細考慮,有效確保受力平衡和提高剛度,對于建筑的核心關鍵部位,在設計過程中一定要更加嚴格和謹慎,大力提高建筑的抗震效果。
2.3控制扭轉效應
地震的到來是毫無規律的,所以對于建筑的作用力也有很多種因素,極其復雜多變,分別有水平、豎向和扭轉作用等等,并且地震還有隨時性的特點,設計師或者是研究者都無法預料到地震的到來自己帶來的各種災害程度,這就要求在建筑過程中一定要有嚴謹的抗震能力設計,并高度注意地震帶來的扭轉效應,找到最大的移位部分剛度和最小的移位剛度,提前做好抗震準備,設計好結構移位標準,保證整體建筑設計的同步性,對于一些細節部分進行仔細的核查,保證建筑的標準性,從而減少地震的扭轉作用所造成的損害。
2.4研究建筑各層結構設計方案
對建筑進行設計的過程中,結構設計需要預處理環節,要綜合多個方面進行有效融合,例如:建設選址、地質情況、材料選取、施工技術以及質量檢測等等,作為設計人員一定要具備專業的技能,同時建設的過程中也要符合科學的設計理念,設計好建筑的基本框架,提高建筑的抗震效果,對于一些設計中的重點以及核心部分,在設計的過程中一定要進行詳細的標注,讓整個設計過程變得更加完善,也會更加清晰明了,每個設計人員之間要進行充分的交流和溝通,遇到一些問題和難題共同想到解決的更好策略,更加完善的建筑的抗震結構設計。
2.5加強人才培養,提高建筑隊伍素質
我國的建筑在發展之中,雖然發展的時間較慢,但是缺乏的卻是專業的建筑設計人才,尤其是抗震建筑方面,我國需要適當建立建筑抗震行業協會,有計劃的培養專業人才,實施人才素質培訓工作,才根本上解決問題,提高設計人員的職業技能和職業道德。選拔專業的設計人才,提高設計隊伍的整體水平,通過互聯網平臺學習其他國家的先進抗震設計方法和經驗,在條件允許的情況下還可以去其他國家進修,提高自身的抗震設計知識,走進實際的建筑工地,對建筑的抗震問題進行實際的考量,充分了解整個施工的進度和過程,增強對建筑的整體設計。
3結論
關鍵詞:民用建筑;抗震設計;分析
中圖分類號:TU973+.31 文獻標識碼:A 文章編號:
地震是危及人民生命財產的突發性災害,搞好民用建筑抗震設計,提高其結構抗震能力,是預防和減輕地震災害的有效途徑。
1 影響建筑結構抗震能力的主要因素
1.1 建筑結構所用的材料及施工質量
這個因素是顯而易見的,但是容易被人們忽視。對于材料而言,我們要明確這樣一個道理:地震對結構作用的大小幾乎與結構的質量成正比。一般來說在相同條件下,質量大,地震作用就大,震害程度就大;質量小,地震作用就小,震害程度就小。所以,在建筑物的樓板、墻體、框架、隔斷、圍護墻以及屋面構件中,廣泛采用多孔磚、硅酸鹽砌塊、陶粒混凝土、加氣混凝土板、空心塑料板材、瓦楞鐵等輕質材料,將能顯著改善建筑物的抗震性能。
施工質量的影響是深遠的,在整個施工過程中,任何一個環節出現問題,都可能影響建筑結構本身的抗震能力。施工中造成的材料性能和截面幾何特征在一定范圍內變動,砂漿強度、混凝土澆筑質量以及延性構造措施在施工中的變動等施工質量問題,對實際結構抗震性能具有重要影響。
1.2 建筑物本身的建筑結構設計
這一點是本文論述的關鍵,因為這里面的技術含量較之其他方面來說相對大很多。建筑物如果平面布置復雜,致使質心與剛心不重合,在地震作用下產生扭轉效應,則會加劇了地震的破壞作用,海城地震和唐山地震中有不少這樣的震害實例。
抗震設計中,要求結構平面布置盡可能地使結構的剛心和重心相一致,以減小地震作用下結構產生的扭轉效應。對于結構平面布置不規則的房屋應注意偏離結構剛心遠端的抗震墻或框架柱的承載力驗算;建筑立面應避免頭重腳輕,結構重心盡可能的降低;出屋面部分如屋頂的女兒墻、水箱間等,由于根部與下部結構連接薄弱,剛度突變,受鞭梢效應影響嚴重,在地震時容易率先破壞傾倒;另外,其地震作用通過周邊的屋面結構傳至下部結構,如屋面結構剛度不夠時,在突出屋面結構的下部一定范圍內破壞相對集中。抗震設計中,要求出屋面建筑部分的高度不應過高,以減小地震時產生的鞭梢效應影響。
1.3 建筑場地
地震造成建筑物的破壞,情況是各種各樣的。①由于地震時的地面強烈運動,使建筑物在振動過程中,因喪失整體性或強度不足或變形過大而破壞;②由于水壩倒塌、海嘯、火災、爆炸等次生災害所造成;③由于斷層錯動、山崖崩塌、河岸滑坡地層陷落等地面嚴重變形直接造成。前兩種情況可以通過采取工程措施加以防治,而后一種情況,單靠工程措施很難達到預防目的,或者代價昂貴。因此,選擇工程場址時,應進行詳細勘察,搞清地形、地質情況,挑選對建筑抗震有利的地段,盡可能避開對建筑抗震不利的地段,并且任何情況下均不得在抗震危險地段上建造可能引起人員傷亡或較大經濟損失的建筑物。
2 有利的場地和地基基礎
2.1場地選擇
地震造成建筑物的破壞,除震動直接引起的結構破壞之外,場地條件也是一個重要的因素,如地震引起的地表錯動與地裂,地基土的不均勻沉陷、滑坡,粉、砂土液化等。抗震設防區的建筑工程場地的選擇應做到以下幾點:首先,地震區的建筑宜選擇有利地段,如開闊平坦的堅硬場地土或密實均勻的中硬場地土等段。其次,當無法避開時,應采取適當的抗震加強措施。
2.2地基處理
基礎設計時應注意:避免把建筑物置于易液化的地基上,消除地基的不均勻因素;當地基有軟弱黏性土、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時,應加強上部結構及基礎的整體性和剛度;同一建筑單元不宜設置在性質不同的地基土上;建筑物基礎的埋置深度盡可能的較深,并切實做好基槽回填和夯實工作,使其與基礎側面緊密接觸;在墻下設置地圈梁,抵抗不均勻沉降,以加強基礎與上部結構的整體性。
3 優化的平立面布置
建筑布局簡單合理,結構布置符合抗震原則,從而確保房屋具有良好的抗震性能。關于建筑結構設計的平面與立體結構,有以下幾個方面可以參考:
3.1結構的規則性
建筑的平、立面布置宜規則、對稱,使建筑物分布質量產生的地震慣性力能以比較短和直接的途徑傳遞,并使質量分布與結構剛度分布協調,限制質量與剛度之間的偏心。應避免采用狹長、凸出部分長度過大、細腰形和角部重疊的平面,而選擇對抗震有利的簡單、規則、對稱、長寬比不大的建筑平面。平面布置均勻規則,有利于防止薄弱的子結構過早破壞、倒塌,使地震作用能在各子結構之間重分布,增加結構的贅余度數量,發揮整個結構耗散地震能量的作用。
3.2結構的剛度和抗震能力
結構平面布置不規則的房屋其質量中心與剛度中心往往容易偏離,在水平地震作用下,結構產生嚴重扭轉效應而倒塌破壞。為實現對抗震有利的結構平面布置,一是結構剛度中心與質量中心盡可能重合,二是增大結構的抗扭剛度,減少地震對結構產生的扭轉反應。建筑立面應避免頭重腳輕,重心盡可能降低,避免采用錯落的立面,突出屋面建筑部分的高度不應過高,不要懸挑房間,盡量避免在磚混結構上建墻樓、鐘樓,以免地震時發生鞭梢效應。
3.3結構的整體性
房屋是縱、橫向承重構件和樓蓋組成的一個具有空間剛度的結構體系,其抗震能力的強弱取決于結構的空間整體剛度和整體穩定性。樓蓋相當于水平隔板,對建筑物結構的整體性起到非常重要的作用,它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側力子結構,而且要求這些子結構能協同承受地震作用,特別是當豎向抗側力子結構布置不均勻或布置復雜或抗側力子結構水平變形特征不同時,整個結構就要依靠樓蓋使抗側力子結構能協同工作。采用現澆樓、屋蓋是一種較好的增強樓房結構空間剛度和整體穩定性的方法,另外,設置配筋圈梁可限制散落問題,從而提高房屋的抗震性能。
4 合理的抗震結構體系
抗震建筑結構體系應根據建筑物的重要性、設防烈度、房屋高度、場地、地基、基礎、材料和施工等因素,經過技術、經濟條件比較綜合確定。
4.1盡可能設置多道抗震防線
地震有一定的持續時間,且可能多次往復作用,通過對地震后倒塌建筑物的分析,地震的往復作用使建筑物遭到嚴重破壞,但最后倒塌則是由于結構因被破壞而喪失了承受重力荷載的能力。適當處理單元承載能力的強弱關系和結構構件承載能力的強弱關系,使其形成兩道或更多道防線,這是增加結構抗震能力的重要措施。
4.2優選建筑材料
在地震多發區,尤其應注意建筑材料的優選。盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土(柱)結構或鋼結構,以減小柱斷面尺寸,并改善結構的抗震性能。當建筑物超過一定高度后,由于鋼結構質量較小而且較柔,為減小風振而需要采用混凝土材料,鋼骨(鋼管)混凝土通常作為首選。
4.3提高結構和構件的延性水平
地震作用下,結構的延性與結構的剛度具有同等重要的意義,結構主要靠延性來抵抗較大地震作用下的非彈性變形。為了使建筑物結構在地震引起的動力反應過程中表現出必要的延性,就必須使塑性變形更多地集中在比較容易保證良好延性性能或者具有一定延性能力的構件上。如在鋼筋混凝土房屋建筑中,實現延性結構抗震設計具體思路有三步:通過調整構件之間承載力的相對大小,實現合理的屈服機制,即“強柱弱梁”、“強墻肢弱連梁”、“強核芯區弱構件”;通過調整構件斜截面承載力和正截面承載力的相對大小,實現構件延性破壞形態,即“強剪弱彎”;通過采取抗震構造措施,使構件自身具有大的延性和耗能能力。
參考文獻:
[1] 伊小群.高等民用建筑結構的抗震設計探討[J].中國高新技術企業.2010,(20) .
[2] 晉朝輝,蘭國嶺. 多層磚混民用建筑抗震設計探討[J].中國高新技術企業.2008,(14) .
關鍵詞:高層混凝土;建筑抗震;結構設計
經濟的發展給人們帶來的是生活水平的不斷提高,這樣人們對居住環境的要求更高了,所以對建筑物的要求就很高。近幾年,我們國家的建筑行業不斷發展,高層建筑物也是不斷涌現,所以說高層建筑物的質量和抗震設計就變成了人們關注的焦點。我們如何提高高層混凝土抗震性能就成了建筑施工單位考慮的問題,優化高層混凝土建筑抗震結構設計就是我們需要考慮的,優化了高層混凝土建筑抗震設計才能實現建筑物的抗震要求,我們的居民才能生活的更加安全、舒心。在建筑施工的過程中要嚴格按照規定進行,這樣我們才能保證施工的過程是滿足要求的,建筑施工的每一個環節也是符合建筑質量和抗震要求的,我們也才能保證建筑物的安全。
1高層混凝土建筑抗震結構設計要求
高層混凝土建筑抗震結構的設計要求對建筑物的質量提出更高的要求,我們對建筑物抗震性能的要求是遇到大地震的時候能夠不倒,遇到中型地震的時候修修能繼續使用,遇到小地震的時候還可以基本保持原樣。這樣的抗震要求才是我們要追求的,也是保證人們生命安全的很重要的基礎。因此,我們在進行高層混凝土建筑抗震設計時要從多個方面考慮,并且要考慮到各個方面的內容,這樣我們才能更加全面的保證建筑物的抗震性能,我們設計出來的建筑物也才能滿足社會和人們的要求。在設計的過程中我們還要從實際出發,確保建筑各個方面的受力都是最合理的,這樣才能滿足我們的要求。
1.1我們在進行高層混凝土建筑抗震結構設計的時候要明確高層建筑的剛度值要求
充分了解高層混凝土建筑的物理力學知識、施工過程中用到的材料的性質和施工地的地質環境等,這樣我們才能在設計的過程中不斷優化高層混凝土建筑抗震性能。我們在進行設計的時候要保證建筑在受到一定的外力之后是可以進行一定程度范圍的波動的,這樣建筑在受到外力的時候才能屹立不倒。
1.2在進行高層混凝土建筑抗震結構設計的時候要注意設計人員要考慮到建筑物的受力節點處的受力情況
保證在受到一定外力的時候可以繼續保持不變,或者是經過一定的修理之后能繼續使用。
2高層混凝土建筑抗震結構設計的優化
2.1優化結構功能
高層混凝土建筑抗震性能在設計的時候我們要考慮到工程造價的情況,這樣我們的設計才是符合實際的,我們還要結合高層建筑物的整體性能和結構要求,在這樣的條件下進行高層混凝土抗震結構功能的優化。
2.2優化結構體系選擇
我們在進行抗震性能優化的時候要考慮到高層混凝土建筑可以采用懸掛結構、剪力墻結構和框架結構等,我們就要從這些形式中選擇適合高層建筑物施工的一種,這樣我們才能保證高層建筑物的抗震性能。
3高層混凝土建筑抗震結構設計的策略
3.1科學選擇建筑位置
隨著人口的增加,高層建筑逐漸成為人們生活和工作的主要場所,如何提高高層混凝土建筑物的抗震能力也成為人們關心的重要問題。經過實驗和多年對高層混凝土建筑的了解,地理位置的選擇對高層混凝土建筑也有重要的影響,因此要想做好高層混凝土建筑的抗震工作就要科學的進行選址。在選擇修建地址時,要綜合的考慮選址及其周邊位置的地理情況和地質情況,要遠離石油站以及化工廠和火電廠等危險的地方,避免發生不安全的事件。另外,高層混凝土在選址時還應該避開山坡以及丘陵等這些抗震能力較弱的地方。
3.2改進結構設計方案
高層建筑由于高度上升,導致整個建筑物的重心上升,相比于低矮建筑的穩定性下降,因此在高層混凝土建筑的修建過程中要合理的進行空間結構的設計,提高高層混凝土建筑的堅固程度和抗震性能。在進行高層建筑的結構設計時,要確保設計能夠符合我國建筑工程抗震的相關規定和要求。在進行空間結構設計時,要提高高層建筑的靈活性,使得在一定的壓力下,能夠自動恢復原來的結構。提高高層混凝土建筑的抗壓能力,在進行空間設計時,還要協調整個建筑物的受力的大小,使得高層建筑能夠實現均勻受力,這樣它的抗震能力自然就會提升。另外,在進行結構設計時,還要結合周邊建筑物的情況進行,要在不影響周邊建筑物的基礎上合理的提高高層混凝土建筑的抗震能力,可以嚴格控制處理整個高層建筑的重點的施工部門,以使整個建筑的重心位置能夠下降,提高整體建筑的穩定性,這樣整個建筑的受力就相對均勻,抗震能力自然而然增強。
3.3控制扭轉效應
地震發生時能夠產生巨大的扭轉效應,從而使得地震具有很大的破壞力,使得建筑物倒塌等。在高層混凝土建筑施工設計時就要考慮到地震這種強大的扭轉效應,并且地震發生時會有很多不確定性的因素,地震的級數,地震的作用力,在高層建筑設計期間就要著眼于未來,將這些內容全部考慮在內。不僅僅要考慮建筑物的橫向作用力和豎向作用力,同時還要考慮地震的扭曲效應以及其他的不確定性的因素。在建設時要依據地震的扭轉效應,精確的計算抗震時最大位移和最小位移的結構剛度,這樣就能夠保證整個的高層建筑都有相同的位移,在地震發生時,整個的高層建筑的各個地方受力相同,整個的建筑是一個大的整體,這樣高層建筑物的抗震能力就提高了。在設計施工時,工作人員要盡力確保建筑的每個地方都符合抗震的要求和標準,對高層建筑抗震能力進行可行性分析,及時發現建筑中的不足之處,并進行及時的改正。
4總結
隨著生活水平的提高,人們對高層建筑的質量要求在不斷的提高,高層建筑作為以后人們生活工作的主要場所,應該具有一定的抗震性能。高層混凝土建筑的抗震結構設計對于提高高層建筑的抗震能力具有重要的意義,因此相關的工作人員在進行結構設計時,要著眼于未來,進行綜合的考量,提高高層建筑的抗震能力。
參考文獻
[1]羅聯訓.淺論高層混凝土建筑抗震結構設計[J].中華民居,2014,(18):25-25.
[2]陳天華.高層混凝土建筑抗震結構設計探析[J].中國科技信息,2011,(16):42.
關鍵詞:建筑抗震,混凝土,框架結構,施工
1 住宅建筑抗震混凝土框架結構概述
由鋼筋混凝土柱和梁通過鉸接或者是剛接的形式而構成的承重體系的結構為鋼筋混凝土框架結構。框架結構的優點是自重輕、節省材料、空間布置靈活、幾乎可以隨意的進行建筑平面的布置等。能滿足較大空間結構的建筑功能。現澆混凝土框架結構的整體性好、剛度好,通過良好的設計可以達到很好的抗震效果和能力。同時梁柱的截面形式可以根據需要布置成相應的截面。但是框架結構體系還具有很多缺點:應力集中在框架結構的節點十分顯著,其側移剛度較小,為柔性結構框架,在地震的作用下會產生較大的水平位移,在地震作用下會產生較大的非結構性破壞等等。因此在地震區,因為地震作用的顯著作用,對于水平抵抗力弱的框架結構體系,如何利用框架結構的種種優點合理設計成具有抗震結構的建筑體系是當前設計的重點。
2 住宅建筑抗震混凝土框架結構的震害分析
2.1 在框架結構布置不合理產生的震害
結構布置不合理產生的震害主要是因為框架結構的平面布置不對稱造成建筑物的邊緣部位的扭轉破壞;里面上布置的結構不均勻導致在豎向結構上不規則;塑性變形產生薄弱層引起的破壞;建筑物之間的防震縫的寬度沒有達到規定的要求寬度,導致框架結構在大地震的作用下建筑的水平位移太大,導致防震縫之間的結構碰撞產生的破壞作用。
2.2 框架結構框架柱、梁和節點的震害
因為在水平地震作用的情況下,柱端的彎矩、剪力以及軸力都很大,在柱的箍筋配置不合理或者是錨固不好的情況下,在地震中的彎剪共同的作用下會使箍筋過早的實效,導致混凝土剝落,甚至壓碎崩落,地震中的縱向力使縱筋壓曲呈現出燈籠狀。框架結構也會在這樣的情況下形成短柱:夾層、錯層、半高的填充墻、不適當的設置連續梁時就會形成短柱。在地震的作用下建筑房屋不可避免的發生扭轉的作用,導致角柱承受巨大的剪力,角柱還會在地震的作用下受到雙向彎矩的作用,而角柱因為邊緣原因受到的約束較其他柱較小,所以在震害的情況下發生的破壞比內柱要大。
2.3 框架磚填充墻的震害
框架結構中的砌體填充墻很容易發生墻面斜裂縫,這些斜裂縫會沿著柱的周邊開裂。地震作用下的端墻、窗間墻、門窗洞口的邊角部位的破壞將會更加的嚴重。地震烈度較高情況下的地震會使墻體倒塌。還有框架結構的側向變形時剪切變形,這樣框架結構的下部層間位移較大,填充墻的震害會出現“下重上輕”的現象。由于填充墻的受剪承載力低,變形能力較小,墻體和框架之間沒有有效的拉結作用,在地震的往復變形中墻體容易發生剪切破壞和散落。
3 住宅建筑抗震混凝土框架結構施工中抗震設計施工要求
3.1 鋼筋工程
(1)梁柱節點區柱箍筋的數量與間距
大量的實踐情況表明:地震區中框架節點遭受的地震破壞主要表現在節點區的鋼筋的錨固破壞和剪切的破壞,這些地方的破壞引起整個框架主體的破壞等。因此梁柱節點區的箍筋的數量和間距要嚴格按照相應的規定進行施工和設計,比較實用的做法就是將節點區箍筋全部按要求綁扎好在安裝綁扎柱筋前,加一道較大直徑的節點定位箍筋在梁的上面。連接方式優先選用電焊的連接方式和主筋連接。在下一道工序進行施工前防止箍筋由于模板的施工造成箍筋綁扎點的松動、脫落和移位。施工中可以把梁上的鋼筋在節點區已經綁扎好的鋼筋間隙中通過,在梁上的鋼筋進行綁扎完成后要對個別的鋼筋進行松動移位的檢查,出現松動、移位的要及時進行固定。節點區平立面如圖:
(2)框架柱縱筋接頭的位置
在實際的工作中由于施工人員對規范和標準的理解不到位,實際中的框架結構的柱的節點的位置大多不符合要求。因此施工中節點區的鋼筋施工應該做到如下的要求:確定非連接區:一層為≥Hn/3范圍內在離基礎頂面嵌固部位上面,其他各層可以在離樓面的≥Hn/6≥35 d 、≥500 mm三者中最大的值為準,該范圍為非連接區。鋼筋的鏈接接頭應該相互錯開在柱筋的相鄰的縱向鋼筋內。接頭在35d和500mm取較大的值,接頭面積百分率不應大于50%在同一截面內的鋼筋接頭。鋼筋的下料時不能簡單的進行等分下料,要保證充足的下料長度。在實際的柱縱筋下料時,須充分考慮后一層鋼筋接頭的位置,如果鋼筋出現問題需要進行切斷時必須進行原鋼筋更換,同時要保證鋼筋應該足夠的長度。
(3)邊柱和角柱柱頂縱向鋼筋錨固長度
柱頂的縱向的鋼筋和邊柱、角柱的柱頂的縱向鋼筋的錨固構造并不相同,實際的工程中因為施工人員對標準理解的不到位導致邊柱縱向鋼筋的錨固和中柱縱向鋼筋的錨固相同的構造做法。因此要加強施工人員對施工標準的理解和加強日常施工中的質量控制措施。頂層柱筋的下料不宜過早,確保柱筋有足夠的錨固長度。
3.2 混凝土工程
混凝土要按規范要求進行施工處理:
混凝土的配置要達到計量準確,保證混凝土具有良好的和易性,水灰比要嚴格按照要求進行設計和施工,施工中要攪拌均勻,混凝土在澆筑的過程中不能超過2m的澆筑高差,如果在混凝土的澆筑施工中高差大于3m時要采取必要的措施進行澆筑施工,如設置溜槽、設置串通等工具進行混凝土的輔助澆筑施工。同時要保證混凝土澆筑時不發生離析現象。澆筑施工后要及時進行混凝土的振搗,振搗過程中要保證振搗器的操作均勻,快插慢拔進行施工,振搗器布點要均勻。同時混凝土振搗的過程中要保證振搗的布點要小于作用半徑的1.5倍。澆筑施工時認真振搗。
3.3 框架結構中構造柱質量控制
(1)構造柱的投放量
在框架結構的設計施工中要嚴格按照規范的規定進行合理的設置和布置,框架結構的構造柱應該設置在外墻轉角、橫墻和外墻的交接處、樓梯間、電梯間、砌體欄桿的轉角處、大于2m的洞口都要設置構造柱,設置的構造柱要保證框架結構整體穩定性,達到不少設、不漏設,符合規范相關的規定。
(2)鋼筋設置
構造柱中的鋼筋要保證梁板混凝土的澆筑振搗前安裝施工完畢,要保證構造柱的鋼筋上下貫通,梁內梁面要保證有合理的鋼筋,和梁鋼筋進行合理的綁扎和固定。防止樓板混凝土澆筑時的鋼筋跑位偏移。
4 住宅建筑抗震混凝土框架結構的抗震施工質量控制措施
4.1 梁柱節點箍筋施工控制措施
節點區的箍筋的同時施工做法是在模板支好進行沉梁時就把柱箍筋綁扎好,然后和梁一起放下,但實際由于摩擦的原因導致箍筋和柱縱筋下落的不平衡,使箍筋不能下落,而施工人員強力往下打的現象。這些施工行為導致箍筋的間距不符合規范的要求,導致箍筋沒有得到封閉的綁扎并且雜亂變形。因此在鋼筋的下料時考慮適當的添加幾根和箍筋同級別的短鋼筋,其長度根據節點區的箍筋高度進行確認,箍筋的開口處應該先焊接牢固。然后把柱的箍筋按照設計的間距用短柱鋼筋焊接。可以在箍筋的每邊和兩邊進行相對焊接。加工成上下開口和四周封閉的整體骨架形式。
4.2 節點混凝土澆筑問題
混凝士柱的強度等級往往要比混凝土梁等級高一個級別依據結構抗震設計的要求。在框架結構施工的一般方法是將梁板和節點處的混凝土同時進行施工,往往在梁柱的交接處預留施工縫,這樣就達不到是施工的要求。導致存在安全的隱患。施工中為了避免節點處的質量隱患問題,節點區的混凝土的澆筑方法應該采用:先將與柱同級別的混凝上運送到位,采用小型振搗器,分層振搗密實,杜絕漏振死角;混凝土初凝前,泵送澆筑樓面梁板的混凝土。這樣的澆筑方法確保了梁在柱內的錨固和保證了柱子混凝土強度不發生變化,同時也能避免高低混凝土鄰接處形成冷縫問題,從而達到很好的抗震設計要求。
4.3 混凝土保護層厚度問題
為滿足結構構件的耐久性要求、對受力鋼筋有效錨固的要求以及防止鋼筋銹蝕而進行混凝土厚度的規定。混凝土厚度小就不能滿足上述的要求,太大則構件表面容易開裂。在框架結構施工中因為樓面標高是一致的,雙向的框架梁同時穿過主節點位置,會造成框架梁的面筋保護層的厚度偏大。因為一向框架梁受力鋼筋要從另一向框架梁底下穿過,如果該向框架梁端箍筋按原尺寸下料,鋼筋就不能直接綁扎到箍筋上面去,對梁的骨架受力是不利的。因此在梁端箍筋下料時應該將高度降低20~30mm,施工時以那一向為主。同時要考慮因為保護層的增大導致截面的有效高度的減小,使正截面受彎承載力減小5%,這在設計是應該考慮到這種影響問題。
關鍵詞 建筑設計;抗震;設計
【中圖分類號】 TU352 文獻標識碼:B 文章編號:1673-8500(2012)10-0015-01
建筑設計是否考慮抗震要求,從總體上起著直接的控制主導作用。結構設計很難對建筑設計有較大的修改,建筑設計定了,結構設計原則上只能是服從于建筑設計的要求。如果建筑師能在建筑方案、初步設計階段中較好地考慮抗震的要求,則結構工程師就可以對結構構件系統進行合理的布置,建筑結構的質量和剛度分布以及相應產生的地震作用和結構受力與變形比較均勻協調,使建筑結構的抗震性能和抗震承載力得到較大的改善和提高;如果建筑師提供的建筑設計沒有很好地考慮抗震要求,那就會給結構的抗震設計帶來較多困難,使結構的抗震布置和設計受到建筑布置的限制,甚至造成設計的不合理。有時為了提高結構構件的抗震承載力,不得不增大構件的截面或配筋用量,造成不必要的投資浪費。由此可見,建筑設計是否考慮抗震要求,對整個建筑起著很重要的作用。因此,我們在建筑抗震設計過程別要注重以下幾個問題。
1 建筑體型設計問題
建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設計。震害表明,許多平面形狀復雜,如平面上的外凸和凹進、側翼的過多伸懸、不對稱的側翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡單規則的建筑在地震中未出現較重的破壞,有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜和不規則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結構剛度發生突變的部位更易產生破壞。因此在建筑體型的設計中,應盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規則;在平面形狀上,矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內凹的體型,盡可能少做不對稱的側翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結構的質量和剛度比較均勻地分布,避免產生因體型不對稱導致質量與剛度不對稱的扭轉反應。
2 建筑平面布置設計問題
建筑物的平面布置在建筑設計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、內墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數量和布置等,都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且,由于建筑使用功能不同,每個樓層的布置有可能差異很大,建筑平面上的墻體,包括填充墻、內隔墻、有相應強度和剛度的非承重內隔墻等等布置不對稱,墻體與柱子分布的不對稱、不協調,使建筑物在地震時產生扭轉地震作用,對抗震很不利。有的建筑物,其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側,結果在地震中造成靠電梯一側建筑物的嚴重破壞。這是因為電梯井筒具有極大的抗側力剛度,吸引了地震作用的主要部分[3]。有的建筑物,在平面布置上一側的墻體很多,而另一側的墻體稀少,這就造成平面上剛度分布的很不對稱,質量分布也偏心,使結構的受力和變形不協調,導致扭轉地震作用效應,帶來局部墻面的破壞。有的建筑物,如底層為商場的臨街建筑,臨街一側往往不設墻體,而其另一側則有剛度很大的墻體封閉,兩側在剛度上相差很多,也將在地震時引起扭轉地震作用,對抗震不利。還有的建筑平面布置上,經常出現內隔墻不對齊或中斷,使剛度發生突變和地震力傳遞受阻,對抗震也帶來不利,客易引起結構的局部破壞。建筑平面布置設計對建筑抗震關系很大,從概念上要解決的一個核心問題是:建筑平面布置設計上要盡可能做到使結構的質量和剛度分布均勻,對稱協調,避免突變,防止產生扭轉效應。在建筑平面布置的總體設計上要盡可能為結構抗側力構件的合理布置創造條件,使建筑使用功能要求與建筑結構抗震要求融合成一體,充分發揮建筑設計在建筑抗震中的作用。
3 建筑豎向布置設計問題
建筑的豎向布置設計問題在建筑設計中主要反映在建筑沿高度(樓層)結構的質量和剛度分布設計上。無論是單層或多層,還是高層建筑或超高建筑,這個問題是比較突出的。存在的這個主要問題是,由于建筑使用功能的不同要求,如底層或下面幾層是商場、購物中心,建筑上要求是大柱距、大空間;而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓,低層設柱、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有面積很大的公用天井大廳,在不同樓層上設有大會議廳、展廳、報告廳等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的質量和剛度的嚴重不均勻、不協調。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質量和剛度相差過大,形成突變[3]。在剛度最差的樓層形成對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設計中必須高度重視的問題。在實際設計中,在建筑使用功能不同的情況下,很可能出現上下相鄰樓層的墻體不對齊,柱子不對齊,墻體不連續,不到底;上層墻多,下層墻少;上層有柱,下層無柱等,使地震力的傳遞受阻或不通;抗震用的剪力墻設置不能直通到底層、剪力墻布置嚴重不對稱或數量太少。所有這些布置都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對稱和對建筑物很不利的扭轉作用。多次大震害表明,建筑物豎向樓層剛度的過大變化,給建筑物造成很多破壞,甚至是整個樓層的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中,有多棟鋼筋混凝土高層建筑發生了中間樓層的整體坐落倒塌破壞。因此,盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑物底部,不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過少,盡量避免產生地震時的鈕轉效應。
4 建筑上應滿足的設計限值控制問題
根據大量震害的經驗總結,現行《建筑抗震設計規范》(GBJll-89)對房屋建筑在建筑設計中應考慮的一些抗震要求的限值控制提出了規定。這些規定,建筑設計應予遵守:一是房屋的建筑總高度和層數;二是對房屋抗震橫墻問題和局部墻體尺寸的限值控制。
5 屋頂建筑的抗震設計問題
在高層和超高層建筑設計中,屋頂建筑是一個重要的設計部分。從近幾年對一些高層建筑抗震設計審查結果來看,屋頂建筑存在的主要問題,一是過高,二是過重。這樣的屋頂建筑加大了變形,也加大了地震作用。對屋頂建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋頂建筑的重心與下部建筑的重心不在一條線上,且前者的抗側力墻與其下樓層的抗側力墻體上下不連續時,更會帶來地震的扭轉作用,對建筑物抗震更不利。為此,在屋頂建筑設計中,宜盡量降低其高度。采用高強輕質的建筑材料和剛度分布比較均勻、地震作用沿結構的傳遞比較通暢,使屋頂重心與其下部建筑物的重心盡可能一致;當屋頂建筑較高時,要使其具有較好的抗震定性,使屋頂建筑的地震作用及其變形較小,而且不發生扭轉地震作用。
6 結束語
總的來說,建筑設計是建筑杭震設計的一個重要方面,建筑設計與建筑抗震設計有著密切關系。它對建筑抗震起著重要的基礎作用。一個優良的建筑抗震設計,必須是在建筑設計與結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。為此,要充分重視建筑設計在建筑抗震設計中的重要性,在建筑抗震設計中更好地發揮建筑設計應有的作用。
參考文獻
[1] 《建筑抗震設計規范》(CBJll-89),中國建筑工業出版社[M],2005。
[2] 包世華、方鄂華,《高層建筑結構設計》,清華大學出版社[M],2003。
關鍵詞:高層建筑;抗震結構;設計;
中圖分類號:TU97文獻標識碼: A 文章編號:
引言
地震作用是一種隨機性很強的循環往復荷載,建筑物的地震破壞機理又十分復雜,存在著許多模糊和不確定因素,在結構內力分析方面,由于未能充分考慮結構的空間作用非彈性性質材料時效阻尼變化等多種因素,計算方法還很不完善,單靠微觀的數學力學計算還很難使建筑結構在遭遇地震時真正確保具有良好的抗震能力。
一.高層建筑抗震結構設計的基本原則
1.結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩定性、延性等方面的性能
(1)結構構件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件、強底層柱(墻)”的原則;(2)對可能造成結構的相對薄弱部位,應采取措施提高抗震能力;
(3)承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。
2.盡可能設置多道抗震防線。
由于每次強震之后都會伴隨多次余震,因此在建筑物的抗震設計過程中若只有一道設防,則其在首次被破壞后而余震來臨時其結構將因損傷積累而倒塌。因此,建筑物的抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成,在地震發生時由具有較好延性的結構構件協同工作來抵擋地震作用。當遭遇第二設防烈度地震即低于本地區抗震設防烈度的基本烈度地震時,結構屈服進入非彈性變形階段,建筑物可能出現一定程度的破壞,但經一般修理或不需修理仍可繼續使用。因此,要求結構具有相當的延性能力不發生不可修復的脆性破壞。當遭遇第三設防烈度地震即高于本地區抗震設防度的罕遇地震時,結構雖然破壞較重,但結構非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發生危及生命的嚴重破壞,從而保證了人員的安全。
3.對可能出現的薄弱部位,應采取措施提高其抗震能力。
(1)構件在強烈地震下不存在強度安全儲備,構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。
(2)要使樓層(部位)的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化,一旦樓層(部位)的比值有突變時,會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。
(3)要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協調。
(4)在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層(部位),使之有足夠的變形能。
二.高層建筑抗震設計常見問題
在高層建筑的建設中,最主要的問題是對抗震問題的研究,其中又以中短柱為最主要的問題 抗震設計中常見問題如下:
1、缺乏巖土工程勘察資料或資料不全。
(1)、在擴初設計階段缺建筑場地巖土工程的勘察資料。
(2)、在擴初設計會審之后直接進入了施工圖設計.
(3)、在規劃設計或方案設計會審后直接進入了施工圖設計,無巖土工程勘察資料,設計缺少了必要的依據。
2、結構的平面布置。外形不規則、不對稱、凹凸變化尺度大、形心質心偏心大,同一結構單元內,結構平面形狀和剛度不均勻不對稱,平面長度過長等
3、一個結構單元內采用兩種不同的結構受力體系。如一半采用砌體承重,而另一半或局部采用全框架承重或排架承重; 底框磚房中一半為底框,而另一半為磚墻落地承重,這種情況常出現在平面縱軸與街道軸線相交的住宅,其底層為商店,設計成一半為底框磚房(有的為二層底框),而另一半為磚墻落地自承,造成平面剛度和豎向剛度二者都產生突變,對抗震十分不利。
4、底框磚房超高超層。如1996 年,對杭州設計單位作的一次專題普查,發現有69 幢底框磚房超高超層。新項目亦普遍存在此現象,1999年某地塊住宅竣工交付使用驗收中發現有3幢底框磚房超高超層,甚至有超3層的。
5、結構的豎向布置。在高層建筑中,豎向體型有過大的外挑和內收,立面收進部分的尺寸比值B1/B不滿足≥0.75 的要求.
6、抗震構造柱布置不當。如外墻轉角處,大廳四角未設構造柱或構造柱不成對設置,以構造柱代替磚墻承重,山墻與縱墻交接處不設抗震構造柱等。
7、框架結構砌體填充墻抗震構造措施不到位。砌體護墻砌筑在框架柱外未設置抗震構造柱,框架間砌體填充墻高度長度超過規范規定要求未采取相應構造措施。
三.高層建筑抗震設計分析方法
1.隔震和消能減震設計
有些高層建筑對于抗震的要求較為嚴格,除了要實現一般的抗震效果外,還有保證隔振、消能等方面的需求。因此,為了達到這些效果,首先,從場地與地基的角度來看,應該選擇具有較高密實度的地基,因為高密實度的地基,可以減輕地震發生時所產生的能量給建筑造成的破壞,降低共振發生幾率。對于不同建筑,其所要求的隔振系數有所不同,因此,在進行建筑結構設計時,一定要具體問題具體分析,選擇相應的隔震支座,并且,也要考慮因風力所給建筑帶來的負荷。對于隔振、消能方面的建筑構件的選擇上,盡量采用延性好的材料,使建筑受地震能力帶來的破壞降低。
2.建筑結構材料的選取
建筑結構材料的好壞決定著建筑在地震發生時的安全性。事實上,高層建筑抗震結構設計的實質就是將各個建筑構件的延性整合起來,并對其進行相應的協調與把握,其目的就使建筑在面對地震時能夠安全穩定。在選擇建筑鋼筋時,一定要盡量選擇那些具有較高韌性的材料。對于在垂直方向受力的鋼筋,要采用熱軋鋼筋,以 HRB400 級和 HRB335級為標準,對于箍筋,則是以 HRB335 、HRB400和 HPB235 級熱軋鋼筋為佳。在選取建筑結構材料過程中,一定要時時考慮材料抗震方面的性能,當然,在建筑過程中,建筑成本、造價控制也是建筑企業必須要考慮的問題,因此,在對建筑結構材料選取的過程中,一定要找到建筑成本與抗震新性能之間的點,兼顧二者,以期實現以最少的材料獲取最佳的抗震效果。
3.常用的加固設計
為了有效的提高建筑結構的抗震能力,應該根據建筑結構的實際情況采取相應的加固措施,在進行加固方法選擇的時候應該具體考慮以下幾個方面的因素:第一,對于一些機構設計存在缺陷的情況,應該根據實際情況增加構件進行加固,或者是采取具有較高抗震能力的構件代替原有構件。對于需要提高承載力或結構整體剛度的情況,可以增設構件,擴大原截面,設置套箍等方法;很多建筑結構整體性連接達不到抗震的標準,可以有針對性的對結構進行相應的調整,這樣可以分散地震力,減少破壞。建筑中的一些與建筑結構不相關的構件,在地震時有可能倒塌而造成危害,應該適當進行加固。
結束語
建筑物抗震性能的優劣受復雜因素的影響,一直存在諸多問題,對建筑物的安全帶來隱患。造成這些問題的原因是多方面的,有認識方面的原因,有設計人員忽視了抗震概念設計方面的原因(未能從整體全局上把握好),有法律建設方面的原因(在工程抗震設防管理方面缺乏國家法律依據,特別是處罰方面)新型結構體系結構形式復雜,分析難度大,全面細致的考慮結構各個構件和每個組成部分,成為今后新型結構體系設計和考慮的重點。因此,堅決貫徹相關的建筑法律法規,貫徹高層建筑抗震結構設計的基本原則。
參考文獻
[1]呂文,錢稼茹基于位移延性剪力墻抗震設[J]建筑結構學報,1993 (3 )
關鍵詞:結構設計;超高層結構;抗震分析;抗震構造措施
中圖分類號: TU318 文獻標識碼: A 文章編號:
Abstract: For tall building or overrun structure for ought to the structure of the earthquake, take the seismic performance analysis, this paper through the combination of a high-rise structure design example, in addition to the structure of small earthquakes to elastic analysis outside, still will increase "the shock of do not yield", "the shock of the elastic" method of key component structure design, control structure seismic performance. Through the aseismatic performance of strong earthquakes, and analysis the feasible seismic structural measures, to provide direction for the similar structure.
Key words: Structure design; Super-tall structures; Seismic analysis; Seismic construction measures
1. 工程概況
本項目定位為創造高品質的、包含超高層超甲級寫字樓及商業性辦公樓,形成新型的商業聚落空間及城市綜合體。塔樓由一棟超高層建筑組成。總建筑面積為94532.54㎡,地上層數為32層,地下為2層。結構類型采用框架-核心筒結構。由于主樓結構布置相對比較復雜,因此需要對其采取中震和大震下的抗震性能分析。
2. 中、大震下結構抗震性能目標
根據按照《抗規》1.0.1條規定及條文說明,抗震設防性能目標主要通過“兩階段三水準”的設計方法和采取有關措施實現。結合本高層結構實際情況,除了對該結構采取小震彈性分析外,還將增加“中震不屈服”、“中震彈性”等方法對結構關鍵構件進行設計,控制結構的抗震性能。對于本高層結構中的節點,按強節點弱構件的抗震性能要求設計。針對中震以及大震抗震目標,筆者總結了高層結構中大抗震設防性能目標細化見表1所示。
表1高層結構中大抗震設防性能目標
地震烈度 中震(設防烈度地震) 大震(罕遇地震)
性能水平 可修復損壞 不倒塌
結構工作特性 允許個別連梁和框架梁抗彎屈服 允許出現抗彎屈服,不發生剪切破壞,控制層間位移角
層間位移限值 - 1/100
核心筒 底部加強區保持中震彈性;非底部加強區按中震不屈服驗算 底部加強區不進入塑性;非底部加強區允許進入塑性,控制塑性變形;滿足大震下抗剪截面控制條件
連梁 允許少量抗彎屈服,不出現抗剪屈服 允許進入塑性不得脫落,不嚴重破壞,變形不大于0.9倍塑性變形限值,不允許剪切屈服
外框柱 底部加強區保持中震彈性,非底部加強區按中震不屈服驗算 允許部分構件彎曲塑性發展,控制塑性變形;不發生剪切破壞;不形成樓層破壞機制
外框梁 按中震不屈服驗算 允許出現抗彎屈服,控制彎曲塑性變形;不出現剪切屈服
樓板 允許開裂,控制裂縫寬度,控制樓板鋼筋的應力水平 允許開裂,控制裂縫寬度,鋼筋不屈服
其它構件 按中震不屈服驗算 允許進入塑性,不倒塌
3. 中震不屈服分析
3.1分析原則
對結構采取中震不屈服分析,采用規范譜相關參數作為設計依據,具體可以通過以下措施實現中震不屈服設計:地震影響系數最大值按設防烈度取值;荷載分項系數取1.0,保留組合系數;取消組合內力調整(取消強柱弱梁,強剪弱彎調整),即內力調整系數取1.0;構件抗震承載力不進行調整,即抗震調整系數γRE取1.0。;材料強度用標準值;不與風荷載組合。
對于結構中的構件承載力的計算應當仍采用《混凝土規范》、《型鋼混凝土規程》的有關公式進行,但其中混凝土強度、鋼材強度均用標準值。通過對結構采取中震不屈服分析,主要針對結構中的主要構件中震不屈服驗算,即剪力墻、柱、連梁、框架梁,不考慮次梁等次要構件。
同時為了有效地確保結構在中震作用下能有足夠的安全儲備。在中震作用下,框架梁抗彎和抗剪均能保持不屈服,滿足中震不屈服抗震性能目標;連梁抗彎和抗剪均能保持不屈服,滿足中震不屈服抗震性能目標。在中震作用下,所有型鋼混凝土框架柱、混凝土框架柱抗彎和抗剪均能保持不屈服,滿足中震不屈服抗震性能目標。底部加強區的框架柱將進一步做中震彈性驗算。所有剪力墻均能保持抗拉壓不屈服、抗剪不屈服,可以滿足中震不屈服抗震性能目標。底部加強區的剪力墻將進一步做中震彈性驗算。
3.2分析結果
通過對本結構采用SATWE采取中震不屈服分析,計算結果表明:核心筒剪力墻抗拉壓、抗剪均滿足中震不屈服要求;框架柱抗彎、抗剪均滿足中震不屈服要求;連梁抗彎、抗剪均滿足中震不屈服要求;框架梁抗彎、抗剪均滿足中震不屈服要求。因此對于本結構來說,在中震作用下所有主要構件均能滿足中震不屈服抗震性能目標。另外對中震作用下的樓板采取應力分析。框架-核心筒體系高層建筑的樓面系統是聯系核心筒和外框架結構體系變形協調、發揮結構空間整體性能的重要構件。二層及三層樓面開大洞,樓板在地震作用下可能產生較大的面內變形、出現貫通裂縫,導致結構剛度的下降和破壞結構的整體性。因此,采用ETABS軟件對結構樓板采用殼單元進行有限元分析,探討在小震作用下能否保持彈性、中震作用下樓板是否出現貫通性裂縫,即面內的拉應力小于混凝土抗拉強度標準值ftk。模型采用考慮偶然偏心距5%的地震作用輸入。其中結構二層X主方向和Y主方向的應力云圖見圖1~圖2所示。
【關鍵詞】高層建筑;抗震;結構設計
現今,我國的大部分城市內都是高樓聳立,對于高層建筑結構的設計是一項較復雜責任繁重的系統工程,尤其是抗震的結構設計,其設計的好壞將直接影響高層建筑的工程質量,特別是在地震多發區,因此,這就需要設計人員要充分認識高層建筑抗震結構設計中容易出現的問題,不斷進行總結和改進,以完善高層建筑的抗震結構設計。
1 高層建筑抗震結構設計中的常見問題
1.1 高層建筑的高度問題
根據我國現行的相關結構技術規定,在一定設防烈度和一定結構型式下,鋼筋混凝土高層建筑要有一個適宜的高度。也就是說,在這個高度的范圍內,建筑的抗震性能是比較可靠地,但是目前,存在少數的高層建筑的高度超過了規定的范圍,如果在地震力的作用下,極易改變超過限制的高層建筑物的變形破壞性態以及其他影響因素,那么就會大大降低高層建筑的抗震能力,對于抗震結構設計的一些相關參數也要重新選取。
1.2 結構體系以及建筑材料的選用
結構體系以及建筑材料的選用對于高層建筑的抗震性能具有非常重要的意義,尤其是在地震的多發區,更應該重視科學合理的結構體系以及建筑材料的選用。在我國,多部分的高層建筑結構體系是鋼筋混凝土核心筒以及混合結構為主,所以對于變形的控制通常要以這種結構的位移值為基準。但是,這種情況下,如果發生彎曲變形,導致的側移會比較大,進而增加鋼結構的承受壓力,為了保證效果,使其控制在規范的側移值內,通常需要設置伸臂結構或加大混凝土筒的剛度。
1.3 抗震設防烈度過低
根據可靠的數據以及專家分析,我國現行的高層建筑抗震的結構設計的安全度遠遠不能滿足社會的需求,有數據顯示,我國的高層建筑抗震實際的安全度很可能是世界上最低的一個國家。在經濟科技都快速發展的情況下,我國的高層建筑抗震結構的設計原則,即“小震不壞,中震可修,大震不倒”,在這種新形勢下,有必要進行重新的修訂。由于我國現行的高層建筑抗震結構的設防標準過低,由于其結構失效,經常會導致嚴重的后果。
1.4 軸壓比與短柱問題
在高層建筑結構設計中,如果是采用鋼筋混凝土的結構體系中,為了控制柱的軸壓比,增加柱的橫斷面,而柱的縱向鋼筋卻為構造配筋。對柱的軸壓比進行限制主要是為了使柱子處于較大的偏壓狀態下,避免受拉鋼筋的破損,進而降低高層建筑的整體結構延性。
2 高層建筑抗震結構設計的原則以及基本方法
2.1 抗震結構的設計原則
2.1.1 結構設計的整體性
高層建筑的樓蓋對于其結構的整體性占據著不可或缺的位置。樓蓋就類似于一個橫向的水平隔板,將慣性力聚集起來,并向各個豎向抗側力的子結構傳遞,尤其是當這些子結構的布置不均勻或過于復雜時,樓蓋就可以很好的將這些抗側力子結構組織起來,進行協同合作,來承受地震的作用。
2.1.2 結構設計的簡單性
高層建筑結構設計的簡單性主要是指在地震的作用下,具有極其明確清晰的直接傳力方式。在相關的規范中對于結構體系有明確的要求,即結構體系要有明確的計算簡圖以及合理的地震作用傳遞途徑。換句話說,只有高層建筑結構的設計越簡單,才能夠分析出結構的計算模型、內力以及位移,進而提高對高層建筑結構的抗震性能的預測的可靠性。
2.2 抗震結構的設計方法
2.2.1 基于水平位移的抗震結構設計
基于水平位移的抗震結構設計主要是為了使結構的變形能力能夠保持在預期的地震作用下(通常是在大地震的情況下)的變形要求。此外,要根據界面的應變大小以及分布,來確定建筑的構件標準,同時在確定構件的變形值時,要以構件的變形以及其與結構位移的關系來確定。首先,要充分研究高層建筑的一些簡單結構的構件變形,以及其與配筋的關系,嚴格按照變形的要求來設計合理的構件,進而對建筑的整體結構進入彈塑性后的變形與構件變形的關系。因此,這時就要設計在大地震的作用下的變形,這也將是高層建筑抗震結構的未來的發展趨勢。
2.2.2 推廣使用隔震和消能減震設計
現今,在高層建筑的抗震設計中,多采用的是傳統的抗震結構體系,也就是延性結構體系,主要是控制建筑結構的剛度,如果發生地震,就會使建筑的構件進入非彈性的狀態中,使其具有較大的延性,進而有助于地震作用下的能量的消耗,盡可能的減小地震效應,避免建筑物的倒塌。此外,通過采用相關的隔震措施,如軟墊隔震、擺動隔震以及滑移隔震等,可以改變高層建筑的動力特性,進而減少所受到的地震能量的作用,同時通過采用高延性構件,也可以增加高層建筑結構的耗能能力,有助于減輕地震效應。
2.2.3 降低高層建筑結構的自重
如若是在相同的地基承載能力條件下,降低高層建筑結構的自身重量可以使在不增加地基以及其造價的情況下,可以在相關的規定范圍內,尤其是在軟土層的地基上,可以增加高層建筑的層數。研究顯示,由于高層建筑的高度很大,重心也相應較高,所以,建筑的重量越大,受地震作用的傾覆力矩的效應就越大。
因此,在高層建筑的抗震結構設計中,要盡量采用輕質材料來填充高層建筑物的填充墻及隔墻。
2.2.4 設置多道抗震防線
通常在地震后都會伴有多次的余震,那么對于高層建筑結構如果只設置一道抗震防線,往往會只因首次的強烈地震就會遭到嚴重的破損,甚至倒塌。因此,有必要對高層建筑設置多道抗震防線。在一個高層建筑的抗震體系下,應該由多個延性較好的分體系組成,當第一道抗震防線遭到沖擊時,其他的抗震防線便能夠接替第一道防線繼續抵擋隨后的地震沖擊,通過多道防線的協同合作,可有效地防止高層建筑的倒塌。
3 高層建筑抗震結構設計的前景
雖然我國的高層建筑水平穩步的提升,但是在高層建筑抗震的結構設計中仍然面臨很多新的問題和挑戰。其中,首先對于影響高層建筑抗震結構的設計效果的關鍵因素就是建筑材料的選用,提高每一項建筑材料的抗震指標可以很好地提高高層建筑的整體抗震性能,因此,科研人員要加強對于新型復合高性能的建筑材料的研發,以促進抗震技術,進而滿足高層建筑抗震結構設計的需求。其次,對于不同的抗震能力的需求,要采取相應的抗震措施,設置是對于同一個高層建筑的不同部位和樓層以及對于性能的要求不同時,都要選用不同的標準的構件。因此,高層建筑抗震結構的設計人員在實際工作中,要根據自身的專業水平知識以及實際經驗,并結合對具體的高層建筑的抗震性能要求及措施,來設計出符合抗震設防烈度標準的高層建筑結構。另外,高層建筑的抗震結構體系也開始逐漸以柔性為主,而不在是傳統中的以硬性為主的結構體系。最后,對于高層建筑抗震結構的計算方式也發生了改變,即從線性分析向非線性分析轉變,從確定性分析向非確定性分析轉變,從振型分解反應分析向時程分析法轉變。
4 總結:
綜上所述,高層建筑的抗震結構設計是整個建筑工程的關鍵環節,但是在我國高層建筑的抗震結構設計上處于起步階段,仍需要進一步的完善。因此,設計人員用綜合多方面的因素進行分析,同時,結合新型的高性能材料以及抗震結構理念,以提高高層建筑抗震結構的設計水平,進而促進我國高層建筑的抗震結構設計方法的發展。
參考文獻:
[1]李志.高層建筑抗震設計分析[J].中外建筑,2010(1).
【關鍵詞】圈梁 構造柱 抗震意識 抗震作用
【引言】隨著我國的經濟高速發展,給建筑行業帶來了全所未有的發展機遇,住宅建筑的發展尤為迅猛,底層帶商業門面的住宅建筑的大量涌現,造成了底層框架結構設計上的很大缺陷。底層框架建筑設計歸納起來存在兩方面的抗震問題:一是底層框架設計因投資者需要存在大空間的使用的問題;二是建筑物一面臨街,而且臨街面一般不布置抗震墻,使得抗震墻數量過少的問題。
本文通過對映秀鎮漩口中學,建于2007年的三層混凝土框架結構的教學樓,整座教學樓倒塌以及教學樓附近一棟四層磚混結構的辦公樓,一棟五層磚混宿舍樓盡管破壞嚴重,卻沒有倒塌,通過詳細對比與原因分析,結合作者本人自身工作經驗,針對框架結構中的圍梁與構造柱的抗震作用,提出了建筑框架設計中應加強的幾個抗震問題:加強建筑設計中抗震意識與多道抗震防線設置理念、加強底建筑底層的圈梁、構造柱,從而達到提高建筑物的整體抗震能力與抗震目的。以期對建筑設計師有所幫助與啟迪,達到消除抗震設計隱患。
一、框架結構建筑設計存在的問題
在我國建筑抗震設計規范中,針對框架結構的構造柱與圈梁抗震設計與構造措施均有一定的規定。作者在幾年的建筑工程設計實踐中發現,近年來,建筑物底部框架結構主要用于臨街門面,從而使框架建筑設計呈現平面多樣化,給建筑結構設計和結構處理帶來困難。
設計師在建筑設計時因商業要求,無法合理安排構造柱的設計,從而引起建筑結構設計不合理,造成這類建筑抗震性能先天不足,底層因為臨街原因需要大門洞與大窗戶設計,圈梁、構造柱的設計布局極為不合理,加上臨街一面底層抗震墻設置減少,引起底層的側移剛度比縱橫墻較多的第二層要小,這種結構的建筑物其地震傾覆力矩主要由鋼筋砼框架柱承擔,使得底層鋼筋砼框架柱的承載能力大為降低,當地震時,因為“下柔上剛”從而危及整座建筑的安全。如何才能克服這些困難就是建筑設計者所面臨問題。
二、框架建筑結構不合理的地震危害分析
2008年5月12日,汶川發生了8.2級強烈地震,從汶川地震震害分析來看,磚混結構房屋破壞嚴重的都是90年代以前的建筑,基本上沒有按《建筑抗震設計規范》中的規定,設置足夠的構造柱和圈梁引起的倒塌。
以白鹿鎮小學教學樓為例證:在地震中破壞最為嚴重的是大開間大窗洞的教學樓,9米的大開間,中間只用用兩根進深梁代替橫墻來承受樓板的荷載。大梁兩端下面并沒有設置構造柱,而是擱置在窗間的墻上,嚴重違反了《建筑抗震設計規范》中的圈梁、構造柱設計規定,從而付出了慘痛的代價。
但在汶川地震災害中人們發現:映秀鎮漩口中學建于2007年的三層混凝土框架結構的教學樓,在地震中受害嚴重,整座教學樓倒塌,但就在教學樓附近,一棟四層磚混結構的辦公樓和五層磚混宿舍樓盡管破壞嚴重,卻沒有倒塌。究其原因主要是建筑設計沒有達到《建筑抗震設計規范》的抗震要求,圈梁與構造柱設計結構不合理所致。
三、增強建筑設計抗震意識與圈梁、構造柱的抗震能力
我們認真的分析了地震給人類帶來的危害,以及建筑結構不合理造成的震害損失,慘痛的教訓教會了我們在建筑規劃時,首先應選擇對抗震有利的建筑場地,講究建筑物規則對稱與建筑結構設計合理,明確建筑設計的抗震目標,強化建筑設計中的圈梁、構造柱的抗震作用。
(一)明確建筑的抗震目標與多道抗震防線理念
嚴格按我國《建筑抗震設計規范》中的規定進行抗震設計,從而達到建筑抗震設計要求:“小震不壞、中震可修、大震不倒的目標。”
在框架結構建筑抗震設計中,明確多道抗震防線設置的理念,加強圈梁、構造柱的磚混結構,即使是磚墻被破壞了,可圈梁、構造柱能把建筑物的墻體箍起來使建筑物不倒塌。
(二)框架建筑設計中“強柱弱梁”的目的
按我國現行抗震設計規范要求,框架建筑設計預期是“強柱弱梁”、“強剪弱彎”,來保證框架結構的抗震性能。建筑框架設計中“強柱弱梁”的理念就是:當遭受高于本地區抗震設計預估的地震時讓梁端先出現裂縫,形成塑性鉸來消耗掉一部分地震能量,從而保證框架柱這個豎向構件不壞,達到建筑物在震害中不坍塌的目的。
(三)加強底層框架結構圈梁與構造柱的作用
通過分析大量的地震災害給建筑物造成的損害,結合作者自身多年來的工作經驗,針對圈梁、構造柱在抗震時的重要作用,認為所有縱橫墻頂部均應設置圈梁,抗震墻端部均應設置構造柱,同時增加構造柱與圈梁的強度,采用鋼筋砼抗震墻來代替磚抗震墻,從而達到底層抗震設計標準。
事實證明,在汶川大地震中,凡底層合理設置了圈梁和構造柱的框架建筑房屋,在震害中建筑物雖然受損嚴重,但建筑物并沒有倒塌,由此可見圈梁、構造柱在地震中的作用,圈梁、構造柱不但能增強框架建筑物的抗震性能,同時還能提高建筑物的整體凝聚力,防止墻面因在地震時的裂縫發展,抵抗來自地震和其它原因引起的沉降破壞作用。
【結束語】通過對框架建筑存在的設計問題,以及地震對建筑帶來的災害分析得出:只有加強框架建筑設計中的抗震意識、加強底層與過度層抗震能力、強化框架建筑圈梁、構造柱的抗震作用,才能使建筑物達到抗震標準和良好的抗震性能,人民群眾的生命財產才會有安全保障。
【參考文獻】
[1]田杰,許克賓;21世紀的結構工程抗震減災設計新模式——抗震性能設計理論簡介[J];中國安全科學學報;2000年06期
【關鍵詞】抗震設防;抗震構造措施;建筑抗震概念設計;抗震水準;震害因素;抗震構件;非抗震構件
Abstract: The Seismic Survey Research of Nong San Shi School and Kindergarten Buildings
Mao Jian-guo (Nong San Shi Architectural Desearch Institute of Kashigar)
Abstract: After theWenchuan earthquake in 2008 in Sichuan province,according to the NOTICE OF SCHOOL BUILDINGS SEISMIC SAFETY SURVRY AND RELEVANT AFFAIRS BY EDUCATION MINISTRY AND RURAL CONSTRUCTION MINISTRY OF CHINA, theseismic survry as well as the analsis for the 428 buildings(338760.7m2)of elementary schools and kindergarten in Tumusguke and 16 districts of Nong san shi and its suburban area with the commission of Nong san shi Education Committee is carried out. The present compound seismic capability of school and kindergarten buildings is analyzedby the seismic appraiser survey practice. Additionally, the seismic protection level and hidden trouble of present buildings are demonstrated, andthe specific seismic protection measures are proposed. Due to the fact that this research reflebts the essence of the seismic protection level ofpresent buildings of the school and kindergarten in Nong san shi, it provides the reference for the seismic strengthening and construction design of school buildings of the nextphase.
Keywords:seismic fortification; seismic construction detail design measure; seismic concept design of buildings; seismic level; seismic damageelement;seismic component;non- seismic component
中圖分類號;F407.9文獻標識碼:A 文章編號:
1農三師中小學校、幼兒園建筑抗震調查情況
1.1按建筑物建造年代進行分類(表1)
汶川地震證明建筑物的破壞情況,體現出了明顯的年代特征。70年代建筑基本全部倒塌;80年代建筑受到嚴重破壞;90年代建筑呈現局部破壞;本世紀初期的建筑只是輕度損壞。其原因是不同時期的建筑物執行不同的標準,體現了從70年代建筑無抗震設防到建筑抗震設防標準逐步提高的過程。從TJ11-78建筑抗震規范到GB50011-2001建筑抗震規范對建筑抗震設計逐步完善,體現了我國國情,逐步實現了“小震不壞,中震可修,大震不倒”三水準設防目標。汶川地震對當地而言,是高于當地設防烈度2度的大震,所表現出的震害結果符合我國建筑抗震規范預期的結果。
因此對農三師中小學校、幼兒園建筑按建造年代進行分類統計,是評估建筑抗震水準所必須的。
表1 農三師中小學校、幼兒園建筑按建筑年代分類圖
1.2 按建筑結構類型進行分類(表2)
表2 結構類型統計表
農三師中小學校、幼兒園建筑結構類型磚混結構占的比例很大。眾所周知:磚混結構是脆性性質,易導致震害發生,特別是學校建筑為橫墻較少的建筑,當地震烈度較高,地震作用大,墻體所能承擔的抗力小于地震力時,即發生震害。為了提高和改善磚混結構的抗震能力,依據抗震概念設計的原則,在磚混結構中采用了抗震構造措施,增設鋼筋混凝土圈梁、構造柱,約束了結構的變形,改善了結構的脆性性質,提高了結構的延性。當依據規范合理的設置抗震構造措施時,磚混結構的抗震能力有很大提高,能夠滿足安全使用的要求。90年代以后建造的學校建筑,鋼筋混凝土結構也是常用的結構形式,依據使用功能不同,常采用框架結構、排架結構。也有部分底框結構、內框結構和混凝土柱、鋼屋架等混合材料結構。不管采用何種結構體系,只要滿足抗震規范中的各項規定,遵循抗震概念設計原則、體型原則、剛度均勻、傳力明確、充分發揮先進的設計理念,貫徹以人為本的宗旨,均能使學校建筑達到安全、經濟、合理使用的要求。
關鍵詞:建筑設計;抗震性能;設計方法
引言:地震是一種多發性的隨機震動,其復雜性和不確定性很難把握,要準確預測建筑物震窖的特性和參數,目前還很難做到,但是在建筑的設計中,建筑抗震設計可以有效的減少不必要的傷亡,從而可以有效保護人民的生命財產安全,本文主要進行研究建筑設計中如何提高建筑抗震性能。
一 建筑設計中場所的選擇
在建筑設計的過程中,在選擇建筑的產地時,應該根據工程的要求,并且進行預測地震的活動情況和工程的地質,設計應該盡量避開對建筑抗震不利的地段,一般抗震不利的地段有軟弱土、古河道半挖半填的地基以及一些孤立的山包、山梁的頂部、非巖質的陡坡,邊坡或河岸的邊緣等容易發生滑坡、坍塌、泥石流以及地陷等地段等,如果在建筑的工程中遇到不利的地段,應該進行避免,如果不能避免的情況下,應該采用有效的有效的措施進行彌補,如采用地基、樁基進行加固處理,選擇抗震效果比較好的建筑設計。
二 抗震體系的類型選擇
建筑的結構影響抗震的因素有很多種,比如施工的因素、使用功能的重要性以及體系類型的科學性、規則性和整體性等都會對建筑抗震造成影響。建筑體系的選擇對建筑抗震具有重要的作用,也是結構設計的過程中重要的基礎,在建筑平面的設計中,應該設計類型簡潔、規則的建筑,并且應該保證受力均勻,合理的設計建筑中的防震縫以及結構質量和剛度中心的一致性。在建筑設計的過程中。應避免采用帶有突然變化的階梯形立面,由于突然變化的階梯立面在扭轉不規則時,將會產生附加扭矩,從而影響地震作用的產生:對于剛度不連續時,將影響地震作用的分配;傳力構件不連續時,影響地震作用的傳遞[1]。并且應該盡可能降低房屋的重心,對于突出屋面建筑部分的高度不應過高,以免地震時發生鞭梢效應。當建筑平、立面設計中不可避免采用嚴重不規則的設計方案時,應盡量在適當部位設置防震縫,將體型復雜、平面特別不規則的建筑布局,分割成幾個相對規則的獨立單元。
三 建筑結構體系的選擇
在建筑設計的過程中,應該根據建筑的特點、建筑物的高度、建筑物的重要性以及材料、基礎等因素,選擇合理的抗震的建筑結構體系,常見的建筑結構體系抗震性能比較好的有:鋼結構、型鋼混凝土的結構。混凝土―鋼混合的結構、,現澆鋼筋混凝土結構,預應力混凝土結構,裝配式鋼筋混凝土結構等。
在建筑設計的過程中,應該注意抗震結構材料的選擇,抗震的材料應該滿足延伸性、韌性強度等級等,在施工的過程中,應該保證施工的質量和施工順序的特殊性,在設計的過程中可以設計抗震防線[2],從而可以有效的避免建筑的部分結構或者構件的損壞造成整個建筑體系的抗震性能不能得到保證或者不能承受一定的重力。
在建筑的設計中應該保證建筑結構的整體性,建筑的整體性是保證建筑結構各個部件在地震的作用下協調工作的必要條件,如果想要保證建筑結構具有足夠的抗震能力,就應該保證設計的建筑結構的整體性,而且建筑結構還應該具有連續性,從而保證各個構件之間的連接可靠。而型鋼混凝土和現澆鋼筋混凝土結構具有水平剛度大、整體性比較好的特點,這兩種建筑結構是比較合理的抗震結構。
四 建筑抗震設計
(1)根據承載能力進行建筑結構的抗震設計
承載力能力進行建筑結構的抗震設計,主要是根據靜力分析理論,通過慣性力的形式對地震作用進行反映,并利用彈性方法計算結構地震作用效應的具體情況,對結構彈性位移進行驗算,以此來確定建筑結構及其構件的強度,保證建筑結構的安全性。這種設計方法在抗震結構設計中得到廣泛的應用。根據承載能力進行建筑結構的抗震設計主要特點是:這種設計方法與傳統的設計方法非常類似,所以很容易被設計人員理解利用,并且這種方法主要采用通過慣性力的形式對地震作用進行分析,把結構看成是彈性體系,把結構固有的頻率所對應的最大地震反應作為控制值的選擇依據,按照彈性方法對結構的抗震性能進行計算[3]。但是這種方法具有一定的局限性,由于加速度反應譜的理論取用是整個反應中過程中的最大值,因此不能有效反應建筑在地震反應時的全過程。
(2)根據損傷和能量進行建筑結構的抗震設計
建筑結構能否抵御地震而不被破壞主要是根據建筑結構能否以某種形式耗散地震輸入到結構中的能量。在超過設防地震作用下,在結構非彈性變形超過自身非彈性變形能力時,會導致建筑結構的倒塌。因此非彈性變形或者由于非彈性變形引起的結構損傷成為了研究防地震的設計方法。
根據能量進行建筑結構的抗震設計雖然容易理解抗震的原理,但是在抗震設計方法中有很多的不足之處,比如:結構體系耗能能力、地震輸入能量譜、塑性滯回耗能等問題[4]。
(3)根據位移進行建筑結構的抗震設計
在不同的強度地震的作用下,根據建筑結構的位移響應為目標進行的結構設計,從而結構達到預定的性能,根據位移進行建筑結構的抗震設計主要能力普法、控制延伸性的方法、直接基于位移的方法。其中能力譜法是最近幾年研究的最多的一種方法,因此這種方法成為建筑結構的抗震設計的主要的方法。
五 總結
地震是一種自然現象,為避免它給人類帶來大的災難,要求在建筑的設計中,應該加強對建筑防震性能的設計,從而可以有效減少地震給人們帶來災難性的損壞,保證人們的生命安全。建筑設計是建筑杭震設計的一個重要方面,建筑設計與建筑抗震設計有著密切關系。它對建筑抗震起著重要的基礎作用,所以應該加強建筑抗震設計的研究,要充分重視建筑設計在建筑抗震設計中的重要性,從而加強建筑物的抗震性能,減少地震帶來的損失。
參考文獻:
[1]翁啟鋒:《建筑結構的抗震設計分析》科技資訊;2010(21):79
關鍵詞:房屋建筑 抗震結構 設計
隨著近年來世界各地的地震頻發,有關建筑抗震結構的設計問題,已得到建筑結構設計中的廣泛關注,將對人類生命與財產安全產生重要作用。因此,在設計建筑結構過程中,必須加強對抗震問題的重視程度,有針對性地采取措施,減少地震發生時對建筑物的破壞性。
一、高層建筑結構抗震設計的基本方法
減少地震能量輸入。積極采用基于位移的結構抗震設計,要求進行定量分析,使結構的變形能力滿足在預期的地震作用下的變形要求。對于高層建筑,選擇堅硬的場地土建造高層建筑,可以明顯減少地震能量輸入減輕破壞程度。錯開地震動峰加速度周期,可防止共振破壞。推廣使用隔震和消能減震設計,目前我國和世界各國普遍采用的傳統抗震結構體系是“延性結構體系”,即適當控制結構物的剛度,但容許結構構件在地震時進入非彈性狀態,并具有較大的延性,以消耗地震能量,減輕地震反應,使結構物“裂而不倒”。提高結構阻尼,采用高延性構件,能夠提高結構的耗能能力,減輕地震作用,減小樓層地震剪力。選擇合理結構材料。在高層建筑的方案設計階段,結構材料選用也很重要,可以對材料參數隨機性的抗震模糊可靠度進行分析,改變過去對結構抗震可靠度的研究只考慮荷載的不確定性而忽略了其他多種不確定因素。
二、提高高層建筑抗震設計的措施
(一)選擇具有抗震效果的建筑材料
建筑材料的選擇對建筑抗震效果也有一定的影響,隨著材料技術的不斷進步,具有抗震功能的新材料不斷面世,在建筑行業也受到廣大設計者的青睞,在建筑時盡量采用框架剪力墻的結構,以鋼結構為基礎進行建設,在宏觀上提高了建筑的剛性和延性,有助于提高建筑結構的穩定性。鋼結構相比于目前采用的混凝土結構,遇有更高的強度和韌性,在重量比上也要優于混凝土結構,具有更好的抗震性能。
(二)盡可能設置多道抗震防線
當發生強烈地震之后往往伴隨多次余震,如只有一道防線,則在第一次破壞后再遭余震,將會因損傷積累導致倒塌。抗震結構體系應有最大可能數量的內部、外部冗余度,有意識地建立一系列分布的屈服區,主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度,以使結構能吸收和耗散大量的地震能量,提高結構抗震性能,避免大震時倒塌。
(三)客觀考慮位移問題
對于我國建筑抗震結構設計來說,大多以承載力作為重要的基礎,而設計人員則采取線彈性方法,對小幅度震動情況下的結構變形力、內力等進行分析,采取組合內力方法,對構件的截面進行驗證,以此確保結構的可靠性、穩定性。另外,為了更好地針對基礎位移狀況實行抗震設計,應該充分了解結構變形情況和配筋之間的關系,有針對性地采取設計方法,當建筑結構進入到抗震階段后,對其變形力進行細致分析與探討。因此,除了計算小震階段的情況以外,也要收集、統計、分析大震過程,實現更深層次的設計,必將成為未來發展方向。
(四)減少地震時能量的輸入
在具體的設計中,采用基于位移的結構抗震方法,對具體的方案進行定量的分析,使結構的變形能力能夠滿足預期地震作用下的變形需求。在驗算結構的承載力之外,還要對結構在大震作用下的層間位移角限值或位移延性比進行控制;根據建筑構件的變形和建筑結構的位移之間的關系,確定構件的變形值;根據建筑截面的應變大小和應變分布,來確定建筑構件的構造需求。另外,對于高層建筑,在堅硬的場地上施工,可以明顯的減少地震時能力的輸入,降低對高層建筑的破壞。
(五)抗側力體形的優化
對一般性構造的高樓,剛比柔好,采用剛性結構方案的高樓,不僅主體結構破壞輕,而且由于地震時的結構變形小,隔墻,圍護墻等非結構部件將得到保護,破壞也會減輕。提高結構的超靜定次數,在地震時能夠出現的塑性鉸就多,能耗散的地震能量也就越多,結構就愈能經受住較強地震而不倒塌。改善結構屈服機制,使結構破壞十按照整體屈服機制進行,而不是樓層屈服機制。設計結構時遵循強節弱桿、強柱弱梁、強剪弱彎,強壓弱拉的原則。在進行結構設計時,應該選定構件中軸力小的水平桿件,作為主要耗能桿件,并盡可能使其發生彎曲耗能。
(六)豎向布置力求均勻
結構豎向布置均勻,可以最大限度的使其豎向剛度、強度變化均勻,這樣可以有效的避免出現薄弱層。從建筑結構的特點看,臨街的建筑物,往往會因為商業的需要,底部幾層有大空間的設置。非臨街的建筑物,底部也可能門廳、餐廳或停車場,而出現大空間。在這種結構中,上部的鋼筋混凝土抗震墻或豎向支撐或砌體墻體到此被中止,而下部須采取框架體系。也就是說,上部各層為全墻體系或框架抗震墻體系,而底層或底部兩三層則為框架體系,整個結構屬“框托墻”體系。地震經驗指出,這種體系很不利于抗震。因此,在實際的抗震結構設計中,應該要保持結構豎向布置的均勻。也就是說,同一樓層的框架柱,必須要具有大致相同的剛度、強度和延性,以此避免地震時,因受力大小懸殊而被各個擊破的危險。此外,還必須注意的是,在采用純框架結構的高層建筑中,樓梯踏步斜梁和平臺梁直接與框架柱相連時,應該避免該柱變成短柱的情況,這樣才能有效的避免地震時發生剪切破壞。
三、結語
現階段,我國高層建筑的抗震設防仍然處在摸索階段,盡管通過實踐積累了一些經驗,但建筑抗震分析在概念上還需進一步完善,如果可以在結構與地基的材料特性,動力響應,計算理論,穩定標準等方面得到符合實際的發展,自然會在建筑結構抗震領域內起到重要的作用。
參考文獻:
[1]葛建國.淺析高層建筑抗震概念設計[J]. 中國西部科技(學術). 2007(11)
[2]陳天華.高層混凝土建筑抗震結構設計探析[J]. 中國科技信息. 2011(16)
[3]和佳一.淺談高層建筑結構抗震設計[J]. 中國新技術新產品. 2011(12)