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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篇房屋抗震設計要求,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:房屋 建筑 結構 抗震 設計
中圖分類號:TS958文獻標識碼: A
針對抗震設計標準和建筑類型, 在設計中要考慮地區和建筑結構條件, 雙重的進行建筑結構抗震設計, 在建筑物本身的材料、 地理位置、 結構層、 基礎結構等方面進行抗震設計, 采取有效的抗震措施, 降低建筑物在地震作用下的不穩定性, 提高建筑物的整體穩定性。
1 房屋建筑結構抗震設計概述
目前在我國建筑結構的抗震設計時,需要做到“小震不壞,中震可修,大震不倒”。這是對于抗震設計的具體要求。即在發生的地震烈度低于建筑的抗震設防烈度時,建筑建筑處于彈性工作狀態,即其在地震中不會受到損壞,仍可以正常進行使用;而對發生的地震烈度與建筑的抗震烈度相當時,則此時建筑結構處于非彈性階段,建筑物可能受到損壞,但經一般性的修理即可繼續使用,即建筑物在地震破壞下經修理后仍可以繼續進行使用,即建筑結構處于可修復的范圍;而當發生較大震級的地震時,其烈度高于建筑物設防的烈度,在這種情況下,建筑物處于非彈性變開中,但要求建筑結構防震設計不致于倒塌或危及生命安全,在非彈性變形下人員可以從建筑物內進行逃離。
2 房屋結構抗震性能所存在的問題
地震所造成的損害主要來源于地震發生時所產生的地震波,地震波具有較強的穿透力,可以在非常短的時間內,通過土壤、巖層和低級,使建筑物發生外部的裂變和擠壓,當結構內部的力量超過了建筑物的承受能力,就會發生建筑物的變形、損壞甚至倒塌。
現階段,房屋的抗震技術主要采用等效斜撐的方法,該方法具有一定的有效性,但是由于其精確度較低,所以在實際的應用的過程中具有一定的局限性。對于結構抗震的剛度,按照相關理論有些學者企圖從非線有限元的角度進行模型的填充,但是實施過程過于復雜,實際效應并不高。在抗震設計的過程中,我們應該對其有理論上的把握。影響建筑物抗震能力主要在于建筑物的剛度,所謂的規定,與在按空框架分析的基礎上乘以小于 1 的周期修正系數體現填充墻對結構的剛度貢獻,而不去計算填充墻的剛度。周期修正系數與地震作用下混凝土結構的反應密切相關。所以在抗震設計中對于周期修正系數的確定是確定框架填充墻結構是否合理的一個重要的因素。如果我們沒有進行精確的計算,那么將直接導致在建筑施工和使用過程中穩定性和抗震性的不精確。另外,對于結構周期修正系數的合理性,現階段也存在一定的疑問,并沒有十分肯定的理論依據和學界認可。
3房屋結構抗震設計方法
第一,以房屋建筑結構的基本構造為依據。傳統的抗震設計方案的確定主要依據房屋的基本機構,以鋼筋混凝土框架為主要特點的房屋為例,則主要考慮鋼筋混凝土的構件尺寸、最小配筋率等等方面。近些年來,隨著科學技術的發展,我國的抗震技術有了一定水平的提高,抗震設計規范也得到了一定程度的完善,對建筑結構從整體到局部的設計都形成了一套完整的抗震措施,對于大部分建筑,只要按照規范進行合理的設計,就能保證建筑結構具有較好的抗震性能。
第二,以房屋建筑規劃和場地為依據。為了提高房屋的抗震水平很多開發商在建筑的前期對建筑場地進行較為科學準確的測定和選擇。抗震層對于建筑物未來的穩定性具有十分重要的作用。同時在建設的過程中,房屋的外部情況與其他建筑物之間物理空間關系也應該進行綜合的考慮,例如鄰棟樓之間的距離、建筑物的外觀等等都十分重要。同時在設計的前期,應該考慮到建筑物上部位移的特點、位移的性能等等方面。我們知道建筑物的使用周期較長,所以在設計的過程中,在建筑能夠移動的范圍內不能有其他物體成為障礙物。所設計的入出口等等要保證在出現地震時的絕對安全。
第三,以房屋建筑結構的結構性能目標為依據。抗震設計的最終目標就是為了保證在發生地震的時候能夠保證建筑物的安全性。因此,在設計的過程中,應該根據建筑物所在區域的抗震設防烈度對建筑結構進行結構抗震性能的設計,保證結構在地震力作用下的小震不壞,中震可修,大震不倒。同時,對于沒有進行地震作用設計的建筑非結構構件,也應該滿足相應的構造措施,使房屋發生故障時,可能造成的損害程度在可控的范圍內。同時,大風對于建筑的影響也很大,所以在進行設計方案確定的過程中,應該考慮到大風對于建筑物水平震動所能帶來的影響,從而保證建筑物的抗震性。
4 提高房屋筑工程杭震設計質量的有效措施
第一,選擇恰當的建筑場地。在進行建筑抗震設計方案前,對于重大工程來說,應該綜合考量建筑地址的地理特性,對其進行較為科學詳細和準確的地震安全性評估。形成評估結果后,在設計和施工的過程中,應該嚴格按照評估的結果,設計較為科學的防震標準要求,然后進行相關施工。所以擬定進行建筑的前期,應該選擇地震發生頻率較低、發生地震后能夠有效降低地震影響的地方進行選址,盡量避免那些本身就容易給建筑物帶來不良影響的地方。
第二,選擇科學、合理的結構形式。近些年,隨著科學技術的發展,建筑施工的材料和建筑的結構特點也開始呈現多樣化的特點。現階段主要使用的結構包括鋼筋混凝土結構、鋼結構、磚混結構以及鋼混結構。在實際選擇中,由于地域不同和設防烈度等不同因素的影響也會對建筑結構的選擇產生一定的影響。所以在設計抗震方案的過程中,應該選擇科學合理的結構形式。對于以上幾種結構形式而言,鋼筋混凝土具有一定的優越性,它具有較強的柔韌性,在承受高壓的條件下變形能力較強,是現階段使用較為廣泛的一種結構形式。但是實際操作的過程中,也應該結合建筑的時期情況進行綜合的考量。我們知道隨著房屋層數的不斷增加,在發生地震的時候所能造成的水平位移也不斷增大。建筑的內部結構也會發生一定的變化,所以在設計的過程中,應該給予較多的考量和關注。
第三,提高抗震設計的質量。地震的破壞力很大,一旦發生地震,建筑本身的抗震的能力與人們的生命財產關系密切。我國對于建筑的抗震能力的關注較晚,現階段的發展水平也不是很高。如果建筑的設計防范不夠合理,不僅會加大建筑工程的成本,同時對于建筑的質量而言也并不會有很大的提高。所以在設計的過程中,應該遵循合理科學的觀點,提高建筑結構自身的可靠性和安全性。在設計過程中,對于建筑的內部細節能夠給予較多的關注,提高抗震能力。
第四,建筑的體型要簡單,平立面布置宜規則
當建筑物其體型較為簡單和規則時,在設計時能夠更好地明確其受力性能,而且對于其在地震發生時的實際反應及其內力也能夠進行準確地分析,而且結構內部具體的構造也易于處理,這樣的結構即使在地震作用下其受到的損害也較小。而相對于體型及平面不規則的建筑物,由于立面上高低錯落,這樣就會形成剛度和強度上的突變,極易使應力或是變形集中出現,導致薄弱環節產生,在地震作用下其薄弱處會首先發生變形損壞,產生較大的危害。
5 總結
綜上所述,房屋建筑的抗震設計是判斷整個建筑質量的重要依據,也是保證人們安全生活的重要保障,甚至可以在一定程度上,對于整個社會的穩定都具有一定的影響。所以在抗震設計的過程中,首先我們應該認識到抗震意識應該成為建筑設計的重要理念之一,并且在設計的過程中,對于該理念進行嚴格的執行和操控。本文論述了傳統房屋抗震的方法,并且在實際實踐中提出了自己的建議,旨在希望可以提高建筑自身的安全性,使建筑行業朝著更加健康安全穩定的方向發展。
參考文獻:
[1]胡逢秀,劉春剛.房屋結構抗震探索與研究[J].中國高新技術企業,2010(34).
[2]婁宇,溫凌燕,徐小燕,王慶揚,王傳甲,陳志強,彪仿俊.基于大震彈塑性時程分析的結構抗震設計[J].建筑結構,2011(05).
【關鍵詞】建筑設計、建筑抗震設計、作用
引 言:
我國建筑行業近幾年內發展迅速,對建筑形式的要求也越來越多,對建筑質量的要求也越來越高。建筑設計是建筑抗震設計的基礎。在進行建筑設計的過程中,我們應該將抗震設計和建筑設計有機的結合起來,從而保證建筑設計的整體性和穩定性,提高建筑的抗震性能。
一、抗震設計的內容和要求
影響到建筑的抗震性能的因素很多,因此在進行抗震設計中,我們應盡可能的選擇有利的地段避開不利地段,采用相應的措施進行抗震設計。盡量選擇形式對稱、規則、剛度分布均勻的建筑結構。
在結構體系和結構材料的選擇和確定時,要符合抗震結構的要求,選擇結構延性好、強度和重力比值大、均勻性好、正交各向同性好的建筑設計。
在抗震設計中設置多道防線。地震作用具有一定的持續的時間,并且有可能會多次的反復的發作。我們、、通過對地震后倒塌的建筑物進行分析,我們不難看出地震的反復作用會使建筑物破壞嚴重,甚至造成建筑物倒塌。產生這樣的原因主要是因為建筑物的結構發生了破壞,從而喪失了承載荷載和重力的能力。因此在進行抗震設計的過程中,我們應對建筑物的構件的強弱關系進行一定的處理,形成多道防線,以此來提高建筑物的抗震能力。
二、建筑設計在抗震設計中需要考慮的問題
(一)建筑的外形問題
建筑的外形有兩個方面,主要是立體空間形狀和平面形狀兩種。在進行建筑的體型的設計中,我們應該盡量選擇空間和平面的形狀都比較規則和簡潔的,如矩形、方形和圓形等,減少建筑外形向外凸和向內凹的現象,減少不對稱現象的產生。對建筑內存在的較長的側翼和不對稱的側翼進行一定的限制。在外形的布置上我們應盡量保證建筑結構的剛度和質量的分布比較均勻,減少受到外形不對稱而引起的剛度和質量不對稱的問題,降低建筑在地震時產生扭轉反應的幾率。雖然在建筑設計中,為了滿足人們對美和藝術的要求,建筑物的體型越來越復雜,但是在進行建筑設計中,一定要確保將建筑的使用功能和建筑的抗震設計相結合,保證建筑的安全性。
(二)建筑平面布置的問題
在進行建筑的平面布置的設計中,我們應注意考慮到建筑的抗震設計,在平面布置中盡量做到布置的剛度和質量分布均勻,提高其對稱性,減少發生突變和扭轉效應的產生。在進行剪力墻的布置過程中應盡量和結構的抗震性能相結合,保證墻體布置的對稱性。在進行電梯井的布置過程中,盡量將電梯井居中布置,防止偏心扭轉地震效應的發生。建筑平面的總體布置應為結構的抗側力構件的布置提供條件,保證建筑的抗震設計和建筑的使用功能有機的結合,充分保證建筑的抗震設計在建筑設計中起到的作用。
(三)建筑的豎向布置問題
建筑物的豎向布置主要是指建筑物沿高度上的剛度和質量的分布形式。在建筑設計的過程中,我們應該盡可能的保證建筑物的豎向剛度的分布比較均勻,重視剪力墻的均勻布置,確保剪力墻的豎向布置能貫穿到建筑物的底部。在進行建筑物的豎向布置中應提高底層的設計剛度,保證建筑的整體穩定性。
三、建筑設計中應予以重視的抗震問題
(一)非結構構件的設計問題
建筑的室內裝飾和建筑外立面的裝飾都會影響到建筑的抗震性能。比如在立面上粘貼的大量的瓷磚、玻璃幕墻或者外掛花崗巖、大理石等材料,室內裝飾中的房屋中的吊頂和頂燈等。這些裝飾本身是否具有一定的抗震性能對建筑整體的抗震性能的影響很大。因此,在進行建筑的室內和外立面的裝飾的過程中,應考慮到建筑的抗震性能,結合建筑的抗震設計進行施工,從而保證建筑物的整體穩定性和抗震性能。
(二)滿足設計限值的控制
我國的《建筑設計抗震規范》中對房的抗震設計中的要求的限值做出了一系列規定。《建筑設計抗震規范》中對房屋的層數和建筑高度進行了一定的規定,因此荷載進行房屋的抗震設計中,應該按照相應的限值進行設計。其次規定中也說明了房屋的局部墻體的尺寸的限值和橫墻間距的限值。如在抗震設防烈度是八度的地區,多層的砌體房屋的抗震的橫墻間距就不應該超過15m。底層框架結構的多層磚房的抗震設計中橫墻的間距不應大于18m。在抗震過程中,如果橫墻的間距過大,就會消弱樓蓋的剛度。產生水平地震后,水平方向的力就無法馬上傳遞,從而增大縱墻的變形,降低建筑物的承載能力。因此規范中對房屋橫墻的間距做了最大限值的控制。如果房屋的一些承重或者非承重的外墻的盡端墻或者是高處屋外的女兒墻沒有按照相應的規范進行設計也會造成墻體開裂的現象,嚴重的會引起墻體的倒塌,因此在抗震設計中應按照相應的局部限值進行設計。
(三)房頂的抗震設計
屋頂的建筑一般都具有較高和過重的問題,這樣的形式在抗震過程中是不利的。如果屋頂建筑的重心和底層建筑的重心不在同一個直線上。屋頂的抗側力和底層的抗側力無法連續,就會提高地震的扭轉作用,從而影響到建筑的整體穩定性。因此在進行房屋建筑的設計過程中,我們應盡量減少屋頂的高度和重量,采用一些強度高質量輕的建筑材料作為房屋建筑的屋頂材料,同時為了減少鞭梢效應的產生,在進行屋頂設計的過程中,應盡量減少一些突出的建筑物的設置,爭取讓建筑物的屋頂的質量和結構剛度的分布都比較均勻,這樣有利于地震作用沿著建筑物的結構順暢的結構,減少地震對建筑的影響。另外,在進行設計中應盡量保持建筑物的中心和底層的中心一致,提高建筑的整體性。
結束語:
建筑設計在建筑抗震設計中的作用很大,是建筑抗震設計的一項重要組成部分,對建筑抗震作用的發揮有著不可忽略的意義。一個優秀的建筑抗震設計一定是建筑設計和建筑抗震設計相結合的設計,既保證建筑物的造型美觀、結構適用等要求,還能保證建筑物的抗震要求。因此在抗震設計中考慮到建筑設計的相關規定對房屋的設計具有重要的意義。
參考文獻:
[1] 裘民川. 建筑設計在建筑抗震設計中的重要作用[J].工程抗震.2013,06,20.
[2]代應君. 試論建筑設計在建筑抗震設計中的作用[J].建筑規劃與設計.2004.08.06.
[關鍵詞]多層磚房抗震設計
0引言
2008年5月12日下午,四川省汶川縣漩口和臥龍發生8級特別重大地震,造成當地通訊全部中斷,都江堰市區主街道兩邊部分房屋出現大面積裂縫,有的房屋頂層屋檐被震垮,高掛在空中;彭州市磁峰鎮、向峨鎮,什邡市紅白鎮、鎣華鎮房屋全部倒塌。國內外歷次地震的經驗告訴我們,磚房在歷次地震中的震害是最嚴重的,磚房之所以地震破壞比例如此大,主要原因是磚砌體是一種脆性結構,其抗拉和抗剪能力均低,在強烈地震作用下,磚結構易于發生脆性的剪切破壞,從而導致房屋的破壞和倒塌。如果在多層磚房的設計中再過度追求大開間、大門洞、大懸挑,甚至通窗效果等,必將大大削弱房屋的抗震能力。因此,抓好抗震設防地區建設工程的抗震設計,是減輕未來地震災害損失最積極、最有效和最根本的措施。下面筆者結合多年的工作實踐,談談多層磚房抗震設計看法。
1目前多層磚房抗震設計中存在的主要問題
1.1住宅磚房中為追求大客廳,布置大開間和大門洞,有的大門洞間墻寬僅有240mm,并將陽臺作成大懸挑(懸挑長度大于2m)延擴客廳面積;部分“局部尺寸”不滿足要求時,有的不采取加強措施,有的采用增大截面及配筋的構造柱替代磚墻肢;住宅磚房中限于場地或“造型”,布置成復雜平面,或縱、橫墻沿平面布置多數不能對齊,或墻體沿豎向布置上下不連續等等。
1.2在“綜合樓”磚房中,底層或頂層有采用“混雜”結構體系的,即為滿足部分大空間需要,在底層或頂層局部采用鋼筋砼內框架結構。有的僅將構造柱和圈梁局部加大,當作框架結構。
1.3多層磚房抗震設計中,所采取的抗震措施區別較大。構造柱和圈梁的設置:多數設計富余較大,部分設計設置不足(含大洞口兩側未設構造柱);抗震連接措施:多數設計不完整或未交待清楚,有的設計還采用“一本圖集打天下”的作法,不管具體作法和適用與否,全包在“圖集”身上。
1.4多層磚房抗震設計中,未作抗震承載力計算的占多數,加之缺乏工程經驗,使相近的多層磚房采用的砌體強度等級相距甚遠。
1.5城市住宅磚房建設中,房屋超高或超層時有發生,尤其是底層為“家帶店”的磚房,高度超過限值1m以上。
2多層磚房抗震設計的方法
我國建筑抗震設防的目標是三個水準。多層磚房可通過一階段設計達到下列要求:滿足抗震承載力要求,房屋“小震不裂”;滿足結構體系、平立面布置和抗震措施等要求,房屋“中震可修”;滿足房屋高度和層數及構造柱和圈梁等要求,房屋“大震不倒”。
為確保多層磚房抗震設計質量,我認為主要應該重視以下三個方面的內容。
2.1抗震概念設計
2.1.1房屋的結構體系
應優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系。同一結構單元中應采用相同的結構類型,不應采用磚房與底框磚房或內框架磚房或框架結構等“混雜”的結構類型。墻體布置應滿足地震作用有合理的傳遞途徑。縱橫向應具有合理的剛度和強度分布,應避免因局部削弱或突變造成薄弱部位,產生應力集中或塑性變形集中;對可能出現的薄弱部位,應采取措施提高其抗震能力。
2.1.2房屋的平、立面布置
建筑的平面布置和抗側力結構的平面布置宜規則、對稱,平面形狀應具有良好的整體作用。縱、橫墻沿平面布置不能對齊的墻體較少,樓梯間不宜設在房屋的盡端和轉角處;建筑的立面和豎向剖面力求規則,結構的側向剛度宜均勻變化,墻體沿豎向布置上下應連續,避免剛度突變;豎向抗側力結構的截面和材料強度等級自下而上宜逐漸減小,避免抗側力構件的承載力突變。8度和9度時,當房屋的立面高差較大、錯層較大和質量及剛度截然不同時,宜采用防震縫將結構分割成平面和體形規則的獨立單元。房屋的頂層不宜設置大會議室、舞廳等空曠大房間,房屋的底層不宜設鋪面等通敞開大門洞。當確需設置時,應采取彌補薄弱部位的加強型措施或進行專門研究。
2.2抗震計算
抗震計算是抗震設計的重要組成部分,是保證滿足抗震承載力的基礎。多層磚房的抗震計算,可采用底部剪力法。對平面不規則和豎向不規則的多層磚房,宜采用考慮地震扭轉影響的分析程序。目前,多層磚房的抗震設計中,不作抗震驗算是較普遍的現象,這樣就必然存在一是不安全二是浪費的問題。
2.3抗震措施
2.3.1構件間的連接措施
多層磚房各構件間的抗震構造連接是多層磚房抗震的關鍵。抗震構造連接的部位較多,重要部位的連接措施有下列幾項。
(1)墻與墻的連接
7度時層高超過3.6m或長度大于7.2m的大房間,以及8度和9度時,外墻轉角及內外墻交接處,當未設構造柱時,應沿墻高每隔500mm設2φ6拉結鋼筋,每邊伸入墻內不小于1m。
(2)構造柱與磚墻連接
構造柱與磚墻連接處應砌成馬牙槎,并沿墻高每隔500mm設2φ6拉結鋼筋,每邊伸入墻內不小于1m。
(3)構造柱與樓、屋蓋連接
當為裝配式樓、屋蓋時,構造柱應與每層圈梁連接(多層磚房宜每層設圈梁);當為現澆樓、屋蓋時,在樓、屋蓋處設240mm×120mm拉梁(配4φ10縱筋)與構造柱連接。
(4)構造柱底端連接
構造柱可不單獨設基礎(承重構造柱除外),但應伸入室外地面下500mm,或錨入室外地面下不小于300mm的地圈梁。
(5)后砌體的連接
后砌的非承重砌體隔墻,應沿墻高每隔500mm設2φ6拉結鋼筋與承重墻連接,每邊伸入墻內不小于0.5m。8度和9度時,長度大于5.1m的后砌墻頂,應與樓、屋面板或梁連接。
(6)欄板的連接
磚砌欄板應配水平鋼筋,且壓頂臥梁應與砼立柱相連,壓頂臥梁宜錨入房屋的主體構造柱。
(7)屋頂間的連接
突出屋面的樓梯間等,構造柱應從下一層伸到屋頂間頂部,并與頂部圈梁連接。屋頂間的構造柱與磚墻以及磚墻與磚墻的連接,可按上述抗震措施采取。
2.3.2構造柱和圈梁的設置
對橫墻較多的多層磚房,應按有關規定的要求設置構造柱;對橫墻較少或橫墻很少的多層磚房,應根據房屋增加一層或二層后的層數, 按有關規定的要求設置構造柱。
對橫墻承重或縱橫墻共同承重的裝配式鋼筋砼樓、屋蓋或木樓、屋蓋的多層磚房,應按有關規定的要求設置圈梁;對于隔開間或每開間設置構造柱的多層磚房,應沿設有構造柱的橫墻及內、外縱墻在每層樓蓋和屋蓋處均設置閉合的圈梁。
值得注意的是,圈梁的截面和配筋不宜過大,通常按有關規定要求的數值或提高一個等級采用就可以了,不宜無限提高。同理,圈梁的作用也是有限的。
2.3.3懸臂構件的連接
(1) 懸挑構件
懸臂陽臺挑梁的最大外挑長度不宜大于1.8m,不應大于2m。
不應采用墻中懸挑式踏步或豎肋插入墻體的樓梯。
(2) 女兒墻的穩定措施
6~8度時,240mm厚無錨固女兒墻(非出入口處)的高度不宜超過0.5m,當超過時,女兒墻應按抗震構造圖集要求采取穩定措施。女兒墻的計算高度可從屋蓋的圈梁頂面算起,當屋面板周邊與女兒墻有鋼筋拉結時,計算高度可從板面算起。
中圖分類號: TU973+.31文獻標識碼:A文章編號:
前言
底部框架-抗震墻砌體房屋是指底層由鋼筋混凝土框架承重,上部由多層砌體墻承重的結構。這些建筑由于房屋底層使用上需要較大空間而采用鋼筋混凝土框架結構,主要用于臨街的住宅、旅館、辦公樓等建筑。這種結構相對多層鋼筋混凝土框架房屋,土建造價低、施工方便,使用靈活等優點,目前在我國城鎮建設中廣泛使用。一、結構抗震設計的要求
底部框架-抗震墻砌體房屋具有上剛下柔,上重下輕的特點,房屋的震害程度與房屋的平面布置和上下墻體的相對位置,以及上下層的層間側移剛度比等密切相關。底部框架-抗震墻砌體房屋框架設計遵循的一個基本原則就是:“強柱弱梁”、“強節點弱構件”原則。目的是使框架結構在強烈地震作用下,塑性鉸先出現在梁端,后出現在柱端。如果框架的任一柱端先出現塑性鉸,可能會引起同一層其它柱端相繼出現塑性鉸,導致房屋倒塌。但是底層框架梁因為要承擔豎向荷載引起的較大彎矩,截面較大,因而在截面抗彎強度的計算上滿足“強柱弱梁”的要求很困難,所以在構造上特別是箍筋的配置上應盡量實現“強柱弱梁”的設計原則。
二、抗震墻砌體房屋的抗震設計
目前,底層框架-抗震墻砌體房屋的底層設計歸納起來存在以下三方面的問題:
1) 問題(一):底層為大商場等有大空間使用要求時,底層抗震墻設置得很少,其底層的側移剛度比縱橫墻較多的第二層小得多。這種結構由于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,底層成為較薄弱的樓層,在強烈地震作用下底層成為彈塑性變形和破壞集中的樓層,危及整個房屋的安全。
2)問題(二):建筑一面臨街,且縱向臨街面一般不布置抗震墻,使得抗震墻數量過少,底層平面布置不對稱,導致在地震時產生扭轉效應而加重房屋的破壞。
3)問題(三):過渡層即與底部框架-抗震墻磚房相鄰的上一砌體樓層。此層擔負著傳遞上部的地震剪力和上部各層地震力對底層樓蓋的傾覆力矩引起樓層轉角對第二層層間位移的增大,因而此層受力復雜,也顯得非常重要。對于底部框架抗震墻磚房,當底層按抗震規范要求設置一定數量的抗震墻后,房屋底部的側向剛度和水平承載力有較大提高;此時如果忽略過渡層墻體的側向剛度和水平承載力的降低,可能使房屋的過渡層成為薄弱層;由于過渡層磚砌體的變形能力較底層相對較差,因而將降低這種房屋的抗震性能。
針對問題(一),要解決此問題,首先,在設計建筑平面布置時,應考慮在適當部位布置一些墻體;其次,設計過程中采用鋼筋混凝土抗震墻來代替磚抗震墻,一片相同厚度、高度和長度砼墻的抗側剛度是磚墻的好幾倍,既可減少墻面數又能保證底層的側移剛度。
針對問題(二),要解決此問題,應在沿街側外縱墻上布置一定數量的鋼筋混凝土抗震墻,另一側外縱墻上布置剛度相當的磚抗震墻,使底層的剛度中心與形心基本重合。底層沿縱向分成幾個較大空間,一些設計方案把分隔橫墻設計成為帶有構造柱、圈梁的磚墻,使得底層的橫向與縱向均不能形成完整的框架抗震墻體系,在地震作用下這些分隔墻因側移剛度大而先開裂,又因其承載能力和變形能力較鋼筋混凝土框架差而破壞嚴重,并且過早的退出工作,產生彈塑性內力重分布,導致底層框架-抗震墻部分破壞嚴重。因此,結構布置時必須將底層布置成縱橫向框架抗震墻體系,避免以上問題的產生。
針對問題(三),為避免上述情況發生,應加強過渡層墻體的抗震構造措施。在《砌體結構設計規范》(GB 50003-2011)的修訂中,加強了過渡層砌體墻墻的相關要求。過渡層構造柱縱向鋼筋配置的最小要求,增加了6度時的加強要求。過渡層構造柱配筋較上部同一位置構造柱配筋加大一級,二層構造柱下端箍筋適當加密,構造柱縱向鋼筋錨入底層框架柱、梁內40d;除按抗震規范設置構造柱外,應根據房屋層數、設防烈度適當增設構造柱,尤其是在底層有抗震墻的位置,以改善整個結構傳遞水平力的性能;另在房屋四周外墻,在縱橫墻交接處均宜設構造柱,以增加上部砌體結構與底部鋼筋砼框架抗震墻結構的連接和整體性,避免由于房屋上部及底部材質不同,結構的自振頻率不完全一致,在地震作用不因上、下部連接不強而在二層樓面處形成脫節。
三、底部框架結構抗震設計中應注意的問題 選擇對抗震有利的建筑場地,簡化建筑體型,講究規則對稱,質量和剛度變化均勻,抗震結構體系合理、明確等是確保抗震設計合理的基本設計內容。同時抗震設計應滿足“小震不壞,中震可修和大震不倒”的設防目標。在規范GBJ50011-2001,《建筑抗震設計規范》中明確規定,底部應沿縱橫兩方向均勻對稱布置框架-抗震墻體系,并重點強調底部抗震墻應是雙向、對稱布置并縱橫抗震墻相連。由于底部框架墻結構中的剪力墻屬低矮墻,其抗剪剛度相對較大,如果布置的墻肢較長、平面形式復雜,很容易出現局部剛度過大,受力過于集中的現象,甚至經常出現只布置極少的剪力墻就滿足上下層抗側剛度比限值的情況。如果不作處理,則會造成建筑的剛度中心對質量中心的偏心距較大,地震力作用下會對結構產生扭轉效應。底部框架墻結構的柱網不宜過大,并且框架梁上懸墻數目不應超過一道。首先從使用功能上,底框結構大多為商住樓,該跨度對應上部可分割為兩開間,無論上部為住宅樓,還是辦公樓,開間尺寸都必須以滿足砌體結構所能實現的功能。
底層框架砌體房屋第二層與底層的側移剛度比不僅會影響地震作用下的層間彈性位移,而且對層間極限剪力系數分布、薄弱樓層的位置和薄弱樓層的彈塑性變形集中都有很大影響。因此應嚴格的限制側移剛度比,設計中并對此作控制性驗算。這是因為該比值分析結果表明,當比值大于2時,在強烈地震作用下會造成薄弱的底層彈塑性變形集中,彈性位移增大,會加速底層的破壞;但當比值小于1.2,特別是小于1.0時,由于底層縱橫向抗震墻設計過多,底層過強,又會使薄弱樓層轉移到上部抵抗變形能力相對較差的磚房層,這也是不利的。在GB50011-2001《建筑抗震設計規范》對側移剛度比有明確規定:6度、7度時不應大于2.5,8度時不應大于2.0,且均不應小于1.0,實際設計時控制在1.5左右為宜。底部框架砌體房屋的底層或底部兩層均應設置縱橫向的雙向框架體系,因為底部的地震剪力按各抗側力構件的剛度分配,在這些結構混用的體系中,砌體墻較框架的抗側力剛度大得多,在地震作用下,砌體墻先開裂破壞,而砌體墻的變形能力較框架要差得多,這樣會形成砌體墻構件先退出工作,導致加重半框架或部分框架的破壞。
四、結論
底部框架抗震墻砌體房屋上部和底部抗震性能差異較大,由于其結構形式特殊,設計不合理而導致地震時的嚴重破壞。設計房屋的平面規則對稱、控制底層和過度層的剛度比,合理布置底部框架抗震墻砌體房屋的結構體系等,能使底部框架抗震墻砌體房屋具有較大的抗震能力和良好的抗震性能。
參考文獻
【關鍵詞】房屋建筑;結構分析;抗震設計
1、房屋建筑結構抗震設計規定
在我國, 房屋建筑結構抗震設計的標準一般分為特殊設防類、重點設防類、標準設防類、適度設防類等四個類別,簡稱甲、乙、丙、丁。在甲乙類建筑體系設計中應按高于本地區抗震設防烈度提高一度的要求加強其抗震措施,9度時應按比9度更高要求采取抗震措施。而丙類建筑應按本地區抗震設防確定其抗震措施。在丁類建筑中地震作用應按本地抗震設防烈度確定,但抗震措施(6度除外)允許比本地抗震設防烈度的要求適當降低。
在多層和高層現澆鋼筋混凝土房屋的結構類型中,當平面和豎向均不規則的結構或建造于Ⅳ類場地的結構出現時,適用最大高度應適當減少。在鋼筋混凝土房屋抗震等級的要求中,它的抗震設計一般要滿足,如果是框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%的話,那么它的框架抗震等級應按框架結構來定。另外當地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時,地下一層的抗震等級應與上部結構相同,地下一層一下抗震構造措施的抗震等級可逐層降低一級,但不應低于四級。地下室中無上部結構的部分,抗震構造措施的抗震等級可根據具體情況采用三級或者四級。
2、抗震技術在房屋結構設計中的應用
1) 房屋結構水平和垂直布局設計。構件的水平和垂直兩個方向上的合理布置,是房屋結構設計中的一項基礎性內容,因為抗震性能很大程度上受墻、柱的水平和垂直位移的影響。所以,在房屋結構的設計中,要想提高其抗震性能,則應當遵循以下原則: 水平和垂直方向上的構件都要簡潔整齊,且其質量與剛度的中心應當重合。在垂直方向的設計中,應當盡可能的使構件的中心靠下,杜絕上重下輕的情況出現,同時嚴格控制其剛度和均勻性。
2) 提高房屋結構整體抗震性的設計。a. 科學合理的選擇地基。地基的好壞是影響房屋結構抗震性的基礎性因素,在設計初一定要經過充分的調查研究,科學合理的選擇地基,特別注意避免地基的變形情況。b. 連續性設計。房屋結構設計要想提高抗震性能,應當保證房屋結構在整體上的連續性,確保房屋的各個構件的連接可靠,使房屋結構是一個完整的整體,當發生地震時,房屋依靠其結構上的整體性,能有效的化解和分散地震產生的能量。c. 規則性設計。房屋結構的設計中規則性對于抗震性的影響也很大,在實際設計時應當最大可能的采用規則設計,憑借對稱性的結構來抵御地震,避免一些損害。d. 減輕結構重量。房屋結構設計時,我們應當最大程度的降低其重量,減小房屋整體結構對地基的壓力,緩解地震發生時所釋放的能量對房屋的沖擊作用。
3) 減小地震對房屋結構破壞作用的設計。a. 隔震層。隔震層是減小地震對房屋破壞作用的有效手段。一般來說,隔震層都會安裝在地基與結構主體的連接部分,使用諸如摩擦隔震元件和橡膠隔震支座等構件,地震發生時能夠起到有效的緩沖作用,同時還能有效減小房屋內部物體移動、倒塌帶來的二次破壞。b. 反擺。反擺設計是一種比較新型的減少地震破壞作用的設計,目前還不是十分的成熟,一般設置在房屋結構的頂部,當發生地震時,反擺會產生阻尼運動,能夠減小地震所引發的房屋的加速度,使房屋結構的震動變小,從而降低地震對房屋結構的破壞作用。
3、房屋建筑結構抗震設計措施
3.1房屋建筑位置的選擇
房屋建筑位置的選擇在一定意義上來說決定著房屋質量的好壞,一般地地震可以導致房屋建筑周圍地表變化,這樣就會造成地基的開裂,導致房屋出現問題。因此在地理位置的選擇上,設計人員要對房屋建筑進行合理化選擇:如選擇開闊的堅硬場地,考慮場地土的剛度大小和場地覆蓋層的厚度等。表1給出的是各類建筑物場地的覆蓋層厚度參照系數。
3.2 房屋建筑材料的選擇
一般來說,抗震性房屋建筑材料要選擇那些質量優等的材料。要綜合考慮保暖、防火等多種因素的存在,比如良好的鋼、鋁合金結構、木質結構及輕型復合材料等建筑材料作為主體材料。
3.3 選擇合適的建筑結構體系
首先結構體系要滿足穩定性,其次要與建筑結構相配套。此外還要注意建筑物傳力途徑的明確性,同時又要注意受力計算的明確性,還要保障在建筑體系中不使用轉換層,這樣就會保障有地震發生時候避免建筑傾斜或局部受損等現象的發生。
3.4 做好底層框架抗震墻設計
鑒于我國的地震災害多數發生在底層,一般突出表現為“上輕下重”的這樣一個現象,所以在設計時候要突出底層的墻體比框架柱重,框架柱又要比梁重。這樣的設計就會在發生地震時底層破壞的程度比房屋的底層輕得多。除此之外我們還要做到房屋的平、立面布置應規則、對稱,同時還需要注意第二層與底層的側移剛度比要控制適中,要符合:底層框架抗震墻磚房第二層與底層的側移剛度比值在6度時不應大于3.0,當在7度時不應大于2.5,在8度時不應大于2.0,在9度時不應大于1.5;且均不應小于1.0。
表 1
注:表中系巖石的剪切波速。
3.5 鋼筋混凝土框架抗震內力設計
我們盡可能做到在地震作用下的框架呈現梁鉸型延性機構,為減少梁端塑性鉸區發生脆性剪切破壞的可能性,對梁端的剪力適當調整,使斜截面受剪承載力高于正截面受彎承載力,做到“強剪弱彎”。 在實際運用中如不采取這個措施,柱端很可能比梁端先出現塑性鉸。因此適當調整柱計算內力并增大配筋,使塑性鉸首先出現在梁端,抗震性能較好。
結語
地震是人類生活面臨的重要的自然災害,危及著人民的生命與財產安全。因此,在建筑結構設計的時候,必須充分考慮抗震設計,并有采取適當的抗震措施, 盡最大可能確保房屋質量,才能減少地震的危害。
但是我們仍需要注意的是,當地震烈度大于5度時,地震對房屋等建筑結構的穩定性產生影響,也只有在當地震烈度在設防范圍內時,建筑結構物相對完好。也就是說我國現行的建筑結構設計規范有能力對地震烈度為7~8度以內的地震進行有效設防。 所以說地震設防能力相對很低的普通居民房坍塌毀損與人員傷亡所占的比例是極大的,對大型建筑結構抗震深入研究的同時,應提高對普通民房抗震能力的關注。
參考文獻
[1] 周定前. 抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用[J]. 中華民居(下旬刊),2013:64-65.
關鍵詞:抗震技術 民用房屋 結構設計
1 引言
民房建設中,抗震結構設計是民房結構設計的一個重要環節。設計的合理與否直接影響民用房屋的質量和人民的生命、財產安全。我國屬地震多發國,應在民用房屋結構設計中對抗震技術提出更高的要求。
2 民用房屋抗震技術研究現狀
我國民房抗震研究起步較早,始于上個世紀50年代。最早的二部抗震鑒定和設計標準TJ 23-77《工業與民用建筑抗震鑒定標準》、TJ 11-78《工業與民用建筑抗震設計規范》,就在指導我國房屋建筑抗震設計中起到了十分重要的作用。八十年代后,我國相繼制定和修訂了GBJ 11-89《建筑抗震設計規范》、GB 50191-93《構筑物抗震設計規范》、GB 50223-95《建筑抗震設防分類標準》等一系列國家標準,形成了比較完整的民用房屋抗震設計標準體系。
我國現行的民房設計標準GB 50011-2010《建筑抗震設計規范》,在總結國內外大地震的經驗教訓,特別是在經歷了2008年汶川大地震后,采納國內外先進的抗震技術最新科研成果的基礎上進行了修訂。修訂后的標準對于抗震設防標準有了適度的提高,對民房抗震性能的增強提出了更高的要求。
3 房屋結構設計中抗震技術的應用
磚混結構因選材方便、施工簡單、造價低、工期較短等特點,多年來一直是我國房屋結構設計中使用最為廣泛的一種建筑形式,其中民用房屋建筑中約占90% 以上。
磚混結構通常采用粘土磚和混合砂漿進行砌筑,通過內外磚墻的咬砌使整體具有一定的連接性,多層磚混砌體房屋的基本材料和連接方式可決定建筑物的脆性性質和變形能力。因此改善建筑物砌體結構的延性,對提高房屋的抗震能力具有極其重要的意義。
3.1 科學布局建筑物的平面和立面
建筑結構設計中,建筑物的平面和立面布置是十分基礎和重要的內容,其墻柱的距離、內外墻的布置、通道、電梯井以及房間數量的布局等直接反映建筑的使用功能和要求。抗震設計中,建筑物的平面、立面應簡潔和規則,力求結構質量中心與剛度中心的一致,用以增強建筑物結構抗震性能;反之,平面布置不規則的房屋,其質心與剛度中心往往不容易重合,在地震作用下會產生超強的扭轉效應,大大加劇地震的破壞力度。
建筑立面設計應避免頭重腳輕,房屋重心應盡可能地降低,同時避免采用錯落的立面結構設計方式。對建筑物結構豎向強度和剛度的均勻性應嚴格控制,特別應對突出屋面建筑部分的高度進行控制,使其不宜過高,以免地震發生時產生鞭梢效應。
建筑設計應符合抗震設計的要求,不應采用嚴重不規則的設計方案,當不可避免時必須使用時,應盡量在適當的部位設置防震縫。力求在兼顧建筑造型和滿足使用功能要求的前提下,建筑物既簡潔、美觀大方,又能有效地提高工程的抗震性能。
3.2 砌體房屋的總層數及總高度
歷次地震災害表明,砌體房屋越高,層數越多,它所遭受的地震破壞程度就越大。所以民用房屋結構設計中,必須嚴格按照抗震設計規范要求,控制磚砌體房屋的總高度和總層數,才能有效減少地震時帶來的震害。
3.3 增強砌體房屋的剛度及整體性
房屋是縱、橫向承重構件和樓蓋組成的具有空間剛度和強度的結構體系,其結構的空間整體剛度和穩定性決定了抗震能力的強弱。現澆鋼筋混凝土樓板及樓蓋是較為理想的抗震構件,它所具有的整體性好、水平剛度大的等優點,不僅可消除滑移、散落等隱患,增加房屋的整體性和樓板的剛度,而且適當放寬了平面上墻體對齊的要求等。在建筑物適當的部位增設構造柱,并配置構造鋼筋、設置配筋圈梁等均可增強建筑物空間剛度、加大建筑物結構的整體穩定性,提高房屋的抗震性能。
3.4 合理布置縱墻與橫墻
縱、橫墻體是多層磚混房屋的主要承重構件。地震時,承重縱、橫墻在地震力作用下會產生裂縫,嚴重時出現傾斜、倒塌而使房屋造到破壞,所以提高房屋抗震性能的關鍵是合理布置縱、橫墻。應優先采用將橫墻作為承重墻或使縱橫墻共同承重的結構體系,對縱、橫墻的布置應合理美觀、均勻對稱,且窗間墻等寬。
墻體布置時,應采用縱墻貫通的平面布置方式。當縱墻無法貫通布置時,可在縱橫墻的交接處采取增設鋼筋混凝土構造柱,并適當加強構造配筋等加強措施,用以防止建筑物縱、橫墻在交接處被拉開,提高房屋的抗震能力。
3.5 適當增加墻體面積 合理提高砂漿強度
多層磚混房屋的抗震能力與墻體面積的大小和砂漿強度等級密切相關。合理提高墻體面積、科學地提高砂漿強度等級,可有效地提高房屋的抗震能力。經驗數據表明,在對6層磚混房屋的抗震試驗中,房屋上層的地震作用較小,基本滿足了抗震承載力的要求;但底部二層,特別是第一層,屬薄弱層,地震作用力較大。但若增加墻體的承載面積,即將240mm寬的承重墻改為360mm寬的墻,或適當提高砂漿的強度等級,由M5提高到M10,則可基本滿足抗震承載力的要求。可見,增加底部,特別是1層~2層的墻體面積或適當提高砂漿強度,是減輕震害的有效途徑之一。
3.6 有效設置房屋圈梁和構造柱
在多層磚混房屋建筑中設置沿樓板標高的水平圈梁,可有效加強內外墻的連接,從而增強房屋的整體性。圈梁的設置,其約束作用使得樓蓋與縱、橫墻構成一個整體的箱形結構,有效地約束了預制板的散落,大大降低了磚墻平面倒塌的可能性,使各片墻體的抗震能力得以充分發揮。圈梁的設置還可以限制墻體裂縫的沿伸和開裂,提高墻體的抗剪能力和有效減輕地震時因地基的不均勻沉陷與地表裂縫對房屋造成的影響。圈梁是民用房屋結構設計中較為經濟有效的提高房屋的抗震能力和減輕震害的抗震技術。
3.7 在墻段內設置水平鋼筋
為提高民用房屋墻體的抗震能力,可采用在抗震力不足的承重墻段內配置水平鋼筋的結構設計方法,使砌體及水平鋼筋共同承擔地震力。經驗試驗表明,配置水平鋼筋可有效地減少墻段的脆性、增加延性,從而提高墻段的抗震性能和增強整個磚混房屋的抗震性能。對水平配筋磚砌體的要求如下:
砌筑砂漿強度等級應≥M7.5;
水平鋼筋宜采用HPB235(即屈服應力為235Mpa的熱軋光圓鋼筋)或HRB335的普通低合金鋼的2級帶肋鋼筋;
0.07%≤配筋率≤0.17%,且間距不應大于400mm;
鋼筋錨固長度應≥180mm。
4 結論
綜上所述,抗震技術的應用是民用房屋結構設計的重要內容。民用房屋抗震設計應體現預防為主的設計思想,只有把握民用房屋結構設計的抗震機理,才能確保民房建筑結構具備較強的抗御地震的能力。
參考文獻:
[1] 韓小虎, 王麗霞. 探討建筑抗震設計中的建筑設計[J].內蒙古水利,2010,125(1):162-163.
[2] GB 50011-2010,建筑抗震設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2010:
[3] 侯建娟. 建筑結構設計中的抗震設計[J]. 工業建設與設計,2009(6):35-37
關鍵字:多層;鋼結構;抗震;結構體系;破壞形式
1 前言
鋼結構有很多優點,便于運輸、抗震性能高、施工周期短、延展性好、施工速度快等,而且與傳統的混凝土結構相比,鋼結構的強度、韌性高,節能環保,特別是鋼結構具有良好的延展性可以衰減地震波,減少地震時地震波的影響,因此在工業化生產中鋼結構廣泛應用于多層房屋建筑中。但是,如果多層鋼結構房屋在材料選用、設計以及施工維護和制作上稍有不妥,就難以發揮鋼結構自身所具有的優越性,在地震作用下就難以減輕地震對房屋的破壞性。如今,鋼結構已經普遍應用于各種類型的民用建筑、工業建筑中,如果不合理正確應用鋼結構,會造成建筑物結構局部破壞甚至整體倒塌等更嚴重的后果。
基于鋼結構建筑的突出優點,美國、韓國等國的鋼結構建筑已占到總量的50%左右。日本是多地震的國家,鋼結構建筑在日本的占有率更是達到了65%左右,據日本阪神地震后資料顯示,鋼結構建筑在地震中的受損率遠低于混凝土結構建筑。無獨有偶,四川汶川地震,同樣是鋼結構建筑的綿陽體育館受到損壞極小,成為了安置災民的主要地點。
2 多層鋼結構房屋抗震結構體系
鋼結構房屋的結構類型直接影響著多層鋼結構房屋的抗震性能,因此在進行實際工程設計時,必須綜合考慮幾種因素,對方案進行優化設計,然后在優化過程中確定最適合本房屋的結構體系。多層鋼結構體系有純鋼框架體系、鋼框架剪力墻體系、鋼框架支撐體系等,它們各有特點,在鋼結構建筑領域中被廣泛的應用。
3 鋼結構的破壞形式
多層鋼結構房屋具有很多優點,它受到震害的影響要比混凝土結構的房屋要小很多,但設計和施工的要求卻同樣重要,如果連接、冷加工、焊接不合理,后期維護不當以及受到外部環境、工藝技術的不良影響,很可能會造成鋼結構的破壞。根據多層鋼結構房屋在歷次地震中的破壞形式可以歸納為以下幾類。
1、框架節點區的梁柱焊接連接破壞:豎向支撐的整體失穩和局部失穩,柱腳焊縫破壞及錨栓失效。
2、構件的破壞:翼緣的屈曲、拼接處的裂縫、節點焊縫處裂縫引起的柱翼緣層狀撕裂、框架柱的脆性斷裂、腹板屈曲和截面扭轉屈曲。
3、構件的局部屈曲破壞:框架梁或柱的局部屈曲是因為梁或柱在地震作用下反復受彎,以及構件的截面尺寸和局部構造如細長比、板件寬厚比設計不合理造成的,柱的水平斷裂是因為地震造成的傾覆拉力較大、動應變速率較高、材性變脆引起的。
4、支撐的破壞:支撐構件為鋼結構提供了較大的側向剛度,當地震強度較大時,承受的軸向力(反復拉壓)增加,如果支撐的長度、局部加勁板構造與主體結構的連接構造等出現問題,就會出現鋼結構的破壞或失穩。
5、節點破壞:由于節點傳力集中、施工難度大、構造復雜,容易造成應力集中、強度不均衡現象,再加上可能出現的構造缺陷、焊縫缺陷,就更容易出現節點破壞。節點域的破壞形式比較復雜,主要有加勁板的屈曲和開裂、加勁板焊縫出現裂縫、腹板的屈曲和裂縫。
4 設計的一般規定
盡管多層鋼結構房屋的抗震性能較好,但是在強烈地震的作用下,也會出現不同程度的損害。在地震作用下,建筑物的破壞過程和破壞機理十分復雜,所以需要對多層鋼結構房屋進行嚴密的抗震設計,從而減輕地震災害帶來的損失。
1、多層鋼結構房屋結構布置的一般原則。多層鋼結構房屋的結構布置和結構體系的選擇關系到整個建筑結構的經濟性、適用性以及安全性。這和其他類型的建筑結構是一樣,多層鋼結構房屋應該盡量采用規則的建筑方案,當平立面不規則和結構體型復雜時,可以根據實際情況在適當部位設置抗震縫,從而形成多個規則的抗側力結構單元。當混凝土和鋼結構并用時,由于混凝土結構的變形小于鋼結構,一般來說是不宜設抗震縫,如果是必須設置時,就應該將建筑物分割成規則的結構單元。
2、鋼結構平面的布置應該遵循對稱、規則和簡單的原則,使結構能具有良好的整體性。這樣可以防止在遭遇地震的情況下多層鋼結構房屋由于應力集中和發生鋼結構扭轉、突變或者因局部削弱和塑性變形使得應力集中在薄弱部位,破壞鋼結構。為了有效地減小扭轉作用對建筑物的影響,還應該使各層的質心和剛心盡可能處于同一豎直線上。另外,還需要注意多層鋼結構房屋的樓蓋應該采用非組合樓板或者是壓型鋼板現澆混凝土組合樓板。有效地提高多層鋼結構的房屋的穩定性,增加結構下部整體性以及增強其抗傾覆能力,減小沉降,提升整個多層房屋的抗震性能。
3、多層鋼結構房屋適用的高寬比和最大高度。房屋總高度與平面較小寬度之比就是高寬比。在抗震結構體系中,最大適用高度和結構類型是根據抗震設防烈度和結構總體高度確定的。影響鋼結構抗震性能和整體穩定性重要參數是鋼結構的高寬比,它直接影響著鋼結構的側移、振動形式以及結構剛度。如果要使鋼結構產生較大的水平位移,就增大高寬比值,并且傾覆力矩使支撐柱產生很大的軸向力。因此,鋼結構房屋的最大高寬比必須要限定,使其保持在一個合理范圍內,超過時應該進行專項研究,采取必要的抗震措施。
4、在多層鋼結構房屋抗震設計中必須體現強柱弱梁的原則,因為這樣可以有效地避免了在地震作用下支撐柱先進入塑性區破壞鋼結構導致整個房屋的倒塌。這就要求我們通過不同構件的內力設計值或者調整剛結構中不同部位受到的地震效應,使整體框架和鋼結構具有消耗地震能量和較大的內力重分布能力。
5、多層鋼結構房屋的設計應遵照專門設計規程“高層民用建筑鋼結構技術規程”進行,應嚴格要求合理的結構布置與結構體系的選用,以及合理的技術經濟性能。鋼結構的抗震設計應進行兩階段設計:第一階段按多遇地震計算地震作用設計;第二階段按罕遇地震作用設計,并分別驗算其位移限值及層間側移延性比等限值的要求。
5 結束語
隨著近幾年來自然災害的頻發,尤其是不斷地發生地震災害。為了盡可能的減小地震造成的經濟損失以及人員傷亡,多層鋼結構房屋的抗震性能的要求就更高了。我國的多層鋼結構房屋抗震的技術與發達國家的水平還有一定的差距,我們應該積極努力的學習國外的多層鋼結構知識,借鑒國外在多層鋼結構上運用的經驗,對多層鋼結構房屋的抗震進行優化設計,從設計理念入手對多層鋼結構房屋結構抗震的具體要求,制定科學合理的設計方案,從而確保實現多層鋼結構房屋的抗震設計目標。
參考文獻
[1]彭觀壽、高軒能.基于性能的鋼結構抗震設計理論與方法[J].鋼結構.2007
關鍵詞:底層—框架抗震墻,抗震能力,磚混結構
Abstract : Combined with investigations on several years seismic damages of brick masonry building with frame-shear wall in the ground floor
the seismic damages of this kind of structure building are analyzed. And based upon aseismic design code for buidings basic requirements of aseismic design and concrete measures are summarized.
Key words : frame-shear wall structure , earthquake-resistance capacity , brick masonry structure
中圖分類號: TU318 文獻標識碼: A 文章編號:
近年來,隨著我國小城鎮建設步伐的加快,底層為鋼筋混凝土框架結構的大空間公共建筑,上部為小開間磚混結構的建筑,因其造價比多層框架房屋造價低,因此在一些沿街商用建筑中被廣泛采用。現結合本人多年的設計實踐上對底層框架多層砌體結構的抗震性能進行分析。
1.底層框架多層砌體房屋抗震性能分析
1.1豎向結構形式突變影響整體抗震性能
一般此類建筑底層較為空曠,而上部為小開間住宅,上部砌體結構平面布置上縱橫墻較密,重量大,側向剛度也大,而底層柔性框架結構其側移剛度比上層小很多,在布置 上就形成了下柔上剛的結構形式。發生地震時此類建筑物由于上下結構形式不同,結構剛度沿豎向分布不連續,在剛度突變處易產生較大的應力集中,從而可能導致大的非線性變形。在地震反復作用下若這些部位的塑性變形持續發展,剛度進一步減小,最終可使底層框架結構側移驟增,框架柱嚴重酥裂,甚至倒塌。
1.2 上下結構荷載傳遞不平衡
底層框架多層砌體結構在轉換層外,荷載傳遞路線發生了變化或中斷,上部多層砌體結構是由承重墻傳遞荷載,荷載傳遞到底層框架時會出現梁柱受力不均衡,從而導致底層框架產生較大的扭轉效應。
1.3 底層框架結構抗震性能分析
1)底層框架的震害主要集中在梁柱節點處,總的情況是柱的震害大于梁柱,柱頂震害大于柱底,角柱震害大于內柱。由于房屋不可避免地要發生扭轉,角柱所受的附加剪力最大,角柱受雙向彎矩作用,所受的約束比其它柱小;短柱震害大于一般柱,短柱剛度增大,所受的地震剪力大,它易發生剪切破壞,嚴重時發生脆性錯斷,而導致災難性的后果。
2)底層框架由于側移剛度小,地震時水平位移較大,過大的水平位移使結構偏心加劇,此時豎向荷載將使結構產生較大的附加內力,出現P- 效應,嚴重時將使結構發生倒塌。
3)房屋的堅向荷載和地震荷載都是越到下層越大,由于底層框架多層砌體結構上部重量大,底層柔,是頭重腳輕的結構形式,結構平面布置剛度和質量如不對稱,也促使底層框架產生較大的側移變形,使底層柔性框架易于遭受扭曲破壞。
2 底層框架—抗震墻磚混結構的基本要求
2. 1 房屋的平、立面布置應規則、對稱,使結構抗側力構件的布置盡量對稱,這樣就可以減少水平地震作用下的扭轉。
2 . 2 房屋的高度要限制、高寬比例必須適當,根據震害經驗,GB 50011-2001 建筑抗震設計規范對這類房屋的總層數給予了較嚴格的限制,即6 、7 度區不宜超過7 層,高度不超過22 m ,8 度區不宜超過6 層,高度不超過19 m。
2. 3 抗震墻的最大間距限值:上部磚房各層的橫墻間距要求和多層磚房的要求一樣,底層框架抗震墻部分,由于上面幾層的地震作用要通過底層的樓蓋傳至底層抗震墻,樓蓋產生的水平變形要比一般框架抗震墻房屋分層傳遞地震作用的樓蓋水平變形要大。因此,在相同變形限制條件下,底層框架抗震墻磚房底層抗震墻的間距要比框架—抗震墻結構的間距要小一些。GB 50011-2001建筑抗震設計規范規定6 、7 、8 度區分別為21 m、18 m、15 m。
2. 4 底層框架抗震墻磚混房屋的底層和底部二層應設置為框架—抗震墻結構體系。底層應設置為縱、橫向的雙框架抗震墻體系,盡量使縱橫抗震墻在兩方向對稱均勻布置,有利于提高底層的剛度,提高抗震能力。
2. 5 底部框架—抗震墻房屋的縱橫兩個方向,第二層與底部側
向剛度的比值,6 、7 度時不應大于2. 5 ,8 度時不應大于2. 0 ,且均不應小于1. 0 ;
底部兩層框架—抗震墻房屋的縱橫兩個方向,底層與底部第二層側向剛度應接近,第三層與第二層側向剛度的比值,6 、7 度時不應大于2. 0 ,8 度時不應大于1. 5 ,且均不應小于1. 0 。
2. 6 底層框架和鋼筋混凝土抗震墻的抗震等級,6 、7 、8 度應分別按三、二、一級采用。
2. 7 底層框架—抗震墻結構中的鋼筋混凝土抗震墻高寬比應控制在1. 5 左右。
3.當前底層框架結構抗震設計中常見問題
《抗規》第3.4.2 條明確規定“建筑及其抗側力結構的平面布置宜規則、對稱,并應具有良好的整體性;建筑的立面和豎向剖面宜規則,結構的側向剛度宜均勻變化,豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減少,避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變”。但在實際工作中,建筑布置的合理性往往被忽視。目前的一些建筑設計,由于仍沿襲不設防時的設計思路,將抗震基本要求擱置一邊,為片面追求建筑效果,將底層框架房屋平面上多處凹進凸出,導致各部分質量極不均勻,建筑物外縱墻多處被人為割斷,嚴重影響抗震剛度。
4.底層框架結構抗震設防措施
對于底層框架抗震墻的磚房,底層框架抗震墻和上部磚房部分均具有一定的抗震能力,但這兩部分不同承重和抗側力體系之間的抗震性能是有差異的,而且其過渡樓層的受力也比較復雜。為了使這類房屋的抗震設計滿足“小震不壞”,“中震可修”和“大震不倒”的抗震設防目標,其防治措施可從
以下幾個方面進行考慮:
1)框架磚房的底層,不應采用純框架結構。結構設計人員要及早介入建筑方案與初步設計,并和建筑工種與建設單位反復協商,在不影響或少影響功能的前提下,使縱橫外墻、室內分隔墻等盡量對稱,并均勻地在縱橫兩個方向設置一定數量的抗震墻,使上層與底層的縱橫向側移剛度比,能夠滿足規范要求。根據《砌體結構設計規范(GB50003- 2001)》條文說明,底層設置一定數量抗震墻的框支墻梁房屋模型振動臺試驗表明,其抗震性能不僅不比同樣層數的多層房屋低,甚至還要好些。所以,在底框結構中合理設置一些抗震墻是非常重要的。
2) 部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結構,對于具有薄弱底層的底層框架磚房,應考慮塑性變形集中的影響。另外,經分析知道提高軟層的屈服強度可以減少軟層塑性變形的集中。因此,底部剪力法對底層地震剪力要乘以一個1.2~l.5的增大系數。
5.結束語
底層框架砌體房屋是城鎮中沿街常見的一種建筑形式,以底層的布置靈活性等優點深受業主喜愛,而底層框架砌體房屋又是上剛下柔結構體系,這就對抗震設計提出更高的要求。以上通過對震害原因的分析,提出幾種增強抗震能力的方法。目前,對其抗震設計的研究已經日臻完善,這類建筑結構在將來的建筑領域中還會繼續具有頑強的生命力。
參考文獻:
[1].建筑抗震設計規范(GB50011-2010)(2008版).北京:中國建筑工業出版社.2010.
[2].砌體結構設計規范(GB50003-2011).北京:中國建筑工業出版社.2011.
關鍵詞:抗震設計;磚混結構;房屋施工
近年來,我國地震災害頻發,給我國災區帶來了嚴重的人員傷亡和巨大的經濟損失,因此,關于建筑物抗震的研究力度日漸加大。而多層磚混結構房屋建筑在設計過程中,可通過一系列抗震設計措施的采取,具有針對性的降低或規避房屋因地震帶來的損失或壽命縮短現象。故而,對基于抗震設計的多層磚混結構房屋施工技術的研究,有著極為重要的現實意義。
一、多層磚混結構房屋抗震結構設計要求
就我國建筑物的總體抗震水平并結合實際情況而言,在建筑物抗震結構設計方面,為達到建筑物抗震水平的最佳效果,在設計過程中必須考慮諸多因素,如建筑物可能遭受到的地震震級幅度、建筑物整體結構設計等。當地震的震幅較低或是較為微弱時,建筑物整體結構應該保持穩固,相關建筑構件不受損,基本處于巋然不動狀態;當遇到地震震幅處于中等程度時,建筑物整體結構允許遭受到較小影響,或者是建筑物某一構件受到損壞,或者是建筑物部分(小范圍內)構件受到損壞,基于建筑物構建的損壞程度,在經過修繕和維修后,仍可以繼續投入使用;當建筑物遭受到地震震幅較高的影響時,多層磚混結構房屋建筑物相關構件或損壞慘重,經過后期的維修可能不能投入到正常使用,但是建筑物整體結構卻不允許坍塌,一旦受到震幅過大的影響而傾倒,根據具體情況,基本可視為不達標建筑。
二、現階段基于抗震設計的多層磚混結構房屋存在的問題
1.房屋高度超標
多層磚混結構房屋較之于鋼筋混凝土結構房屋,其抗震性能存在較大差別,同樣的五層以上建筑,鋼筋混凝土結構房屋抗震性能要好得多。但在實際情況中,磚混結構房屋的高度超標現象極為多見,增加了建筑在地震災害下倒塌的可能性。
2.房屋結構不具規則性
就多層磚混結構房屋結構而言,在平面橫墻與縱墻布局上,房屋之間并沒有完全對齊,甚至部分房屋豎向也不能對齊。再加上部分房屋立面造型稍顯復雜,存在“突出房屋”等現象,不具有較好的抗震性能。
3.構造措施問題
當前,由于我國地震災害頻發,建筑設計師在具體的設計過程中,會將房屋的抗震性能等因素納入到設計范疇中,且在構造措施中采取了圈梁或構造柱等作為房屋的加固措施,但設計師并不能將詳細的抗震措施體現出來,使房屋的抗震體系不具完整性,從而不能與房屋的整體結構相協調。
三、基于抗震設計的多層磚混結構房屋施工技術
為促使多層磚混結構房屋建筑抗震水平可達標甚至高于基準線水平,在施工過程中要掌握相關的施工要點,做足前期預案工作,充分考慮多層磚混結構房屋建筑的實際情況,將建筑物的剛度和柔度進行合理、有效、科學的結合,并注意根據實際情況進行統籌和規劃設計,嚴格按照相關標準來規范多層磚混結構房屋建筑物的施工。
1.把握好建筑物剛柔度
多層磚混結構房屋建筑在施工之初,要進行實地勘測和調查,充分把握好建筑物剛度和柔度,通過對數據的采集和加工,確保相關數據的嚴密性和權威性。學會運用物理力學等相關知識,結合工程機械設備運行參數、建筑所用建材的性能、建筑周邊地質地形條件等因素,對建筑物整體結構的剛、柔度做出最終確定,運用連接設置的調節作用,促使建筑物整體結構的波動承受力,維持在所能承受的范圍之內,從而達到建筑物抗震水平的最優化。即當建筑物結構構件受到小幅度損壞時,結構整體通過自身調節作用,可以降低整體的損壞程度,或者是在大幅度損害后經過稍加維護和修繕,仍然具備可利用價值。
2.注重建筑物結構構件及其連接點的承受能力水平
除了將建筑物結構構件及其連接點的承受能力水平納入到設計方案中,在工程項目的具體施工過程中,要促使建筑物結構構件及其連接點的承受能力具備可調性,以達到減震或消震的目的,從而降低因地震引起的災害。施工中,挑檐、女兒墻或雨篷等構件與整體建筑之間要保持良好的連接性,同時將圍護墻與隔墻等可能造成的不利影響納入到施工中去。施工過程要在結合實地考察的基礎上,還要保證整體結構及其構件之間的剛柔度適宜,充分考慮構件之間的延展性等特點,力求房屋建筑整體結構和各個構件之間均達到抗震水平的最優化。
3.促使抗震結構科學化
施工中要按照設防烈度與場地類別,選取適當的抗震構造設置,除了運用芯柱、鋼筋混凝土圈梁以及構造柱外,還可以運用配筋砌體來對房屋進行加固,促使房屋構件增強防御地震災害的能力。對房屋的間距、高度、寬度、厚度、層高、房屋總高度、窗間墻寬度等參數進行確認,確保板墻之間、墻梁之間、板梁之間、板板之間的連接性,以達到抗震最優化效果。此外,在磚混結構的房屋施工中,還可以在恰當的位置添加混凝土構造柱,并與圈梁進行有效結合,進一步增強房屋的可調性,通過科學化的抗震結構設置,以降低地震發生時房屋出現倒塌的風險,以提高多層磚混結構房屋抗震水平,促使房屋效能發揮最大化和使用壽命的延長。
結語:
地震帶給我國的遠不止經濟損失和人員傷亡等災害,對人們的心靈造成的創傷也是不言而喻的。因此,對于多層磚混結構房屋建筑,在施工過程中更應該嚴格按照國家對建筑物抗震水平的既定標準,對工程項目操作流程進行規范,促使其抗震水平登上一個新臺階。
參考文獻
[1]蔡建剛.淺談基于抗震設計的多層磚混結構房屋施工技術[J].東方企業文化,2011(24)
[2]邵帥.烏魯木齊某既有砌體房屋鑒定分析及抗震加固方案研究[J].新疆大學學報(自然科學版),2012(05)
[3]杜創.預應力混凝土框架的抗震措施研究[J].安徽水利水電職業技術學院學報(自然科學版),2010(01)
【關鍵詞】建筑結構抗震設計
前言
由于我國是一個地震多發的國家,分布廣、頻率高、強度大、震源淺,是世界上地震災害最嚴重的國家之一。近幾年來,各國歷次地震對人類造成了嚴重災害,通過總結大量的經驗教訓,促使結構抗震設計不斷發展。建筑抗震的實踐表明,一個地震區建筑物,如果沒有良好的建筑總體布置方案,單靠結構抗震計算和抗震的構造措施,在較強烈的地震作用下,仍是難以取得建筑抗震的較好效果,甚至減輕不了建筑物的震害程度。因此,只有建筑設計與建筑抗震設計有機地結合起來,建筑抗震設計水平才能達到一個比較完善的高度。
一、目前我國抗震設計中存在的不足
通過多年對于建筑抗震設計的研究,我國逐漸形成了自己的一套較為先進的抗震設計方法而且日益成熟,但是也有許多考慮欠妥的地方,需要我們今后加以完善。首先,與國外規范相比,我國抗震規范在對關系的認識上還存在一定的差距。美國UBC規范按同樣原則來劃分延性等級,但在高烈度區推薦使用高延性等級,在低烈度區推薦使用低延性等級。這幾種抗震思路都是符合規律的,而目前我國將地震作用降低系數統一取為2.86,而且還把用于結構截面承載能力設計和變形驗算的小震賦予一個固定的統計意義。另外,我國規定的“小震不壞,中震可修,大震不倒”的三水準抗震設防目標也存在一定的問題。該設防目標對甲類、乙類、丙類這三類重要性不同的建筑來說,并不都是恰當的。最后,由于不同類別建筑的不同重要性,不宜再籠統的使用以上同一個性態目標。此外,還應該考慮建筑所有者的不同要求,選擇不同的設防目標,從而做到在性態目標的選擇上更加靈活。
二、結構抗震的可靠度
在結構所有的功能中,首先需要滿足的是結構的安全性。由于在震源的發生機制、地震波的傳播路徑和場地條件中存在很多不確定性,以及在循環荷載作用下的性能和分析計算模型中的不確定性,結構的地震反應非常隨機,并且安全性只能采用抗震可靠度進行描述。按照可靠度理論,服役期內結構的抗震可靠度同時體現了環境和結構兩方面的、特征,采用可靠度作為設防參數在概念上似乎更充分一些,在方法上也比較統一。這種方法實質上是認為工程結構自身以及所處環境存在著不確定性,使所設計的結構在遭受未來可能發生的地震作用時絕對安全既不可能也不經濟,人們使用這些結構時必須承受一定的風險。因此需要確定一個可以接受的安全度水準,這個水準被定義為目標可靠度,它可以作為結構抗震設防的參數,所有抗震結構實際的抗震可靠度應該不低于規定的目標可靠度。
由于結構抗震可靠度中包含了場地可能遭遇的各種強度地震動對結構安全性的影響,以目標可靠度進行抗震設防時就不必再去區分“小震 、“中震”和“大震”,從而也就避免了為解決該問題所產生的各種困難。結構抗震可靠度的大小同結構服役期限的長短有關,它不僅描述了結構建造完成前規劃、設計、施工等過程中的安全性,而且考慮了結構服役過程的安全影響因素,因此采用目標可靠度進行抗震設防既可以完成基于生命的抗震設防目標,也可以實現基于性態的設防目標,對于具有不同服役功能的工程結構,只需適當調節目標可靠度的具體取值,就可以方便地實現多級抗震設防的目標了。
三、結構抗震設計中概念設計
所謂 “建筑抗震概念設計”是指根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想,是進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程。地震動是一種隨機振動,有難于把握的復雜性和不確定性,要準確預測建筑物所遭遇的特性和參數,目前尚難做到。在結構分析方面,由于未能充分考慮結構的空間作用、非彈性性質、材料時效、阻尼變化等諸多因素,也存在著不確定性。因此抗震問題不能完全依賴計算結果。而是應該立足于工程抗震基本理論及長期工程抗震經驗總結的工程抗震基本概念,往往是構造良好結構性能的決定性因素。抗震概念設計主要有如下幾點:
3.1建筑選址。避免抗震危險地段,選擇對抗震有利的場地、地基和基礎在進行設計時,應根據工程需要,掌握地震活動情況和工程地質的有關資料,作出綜合評價,宜選擇堅硬土或開闊平坦密實均勻的中硬土等有利地段;避開軟弱土、液化土、河岸和邊坡邊緣,平面分布上成因、巖性、狀態明顯不均勻的土層等不利地段;同一結構單元不宜設置在性質截然不同的地基土上,也不宜部分采用天然地基,部分用樁基,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,宜加強基礎的整體性和剛度。
3.2合理的平立面布置。建筑物的動力性能基本上取決于它的建筑布局和結構布置。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。建筑物的平、立面布置宜規則、對稱,質量和剛度變化均勻,避免樓層錯層。對體形復雜的建筑物合理設置變形縫,在結構設計時要進行水平地震作用計算和內力調整,并應對薄弱部位采取有效的抗震構造措施,嚴格控制建筑物的高度和高寬比。
3.3 結構選型和結構布置。結構選型根據建筑的重要性、設防烈度、房屋高度、場地、地基、基礎、材料和施工等因素,經技術、經濟條件比較綜合確定。單從抗震角度考慮,作為一種好的結構形式,應具備下列性能:延性系數高;勻質性好;正交各向同性;構件的連接具有整體性、連續性和較好的延性,并能發揮材料的全部強度。結構布置遵循的原則是平面布置力求對稱,使構件分配的力均勻;豎向布置力求均勻,盡可能使其豎向剛度、強度變化均勻,避免出現薄弱層,并應盡可能降低房屋的重心。
3.4多道抗震防線的設置。多道設防就是人為加強某些豎向抗側力結構,提高部分的可靠度;并且有意識地設置一些薄弱環節,使其在強震作用下退出工作。將建筑物自振周期與地震動卓越周期錯開,使建筑物的共振現象得以緩解,減輕地震的破壞作用。
3.5剛度、承載力和延性的匹配。當結構具有較高的抗力時,其總體延性的要求可有所降低;反之,較低的抗力需要較高的延性要求相配合。地震時建筑物所受地震作用的大小與其動力特性密切相關,具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性。提高結構的抗側剛度,往往是以提高工程造價及降低結構延性指標為代價的。要使建筑物具有很強的抗倒塌能力,最理想的是使結構中的所有構件都具有較高的延性,然而實際工程中很難做到。有選擇地提高結構中的重要構件以及關鍵桿件的延性是比較經濟有效的辦法。
四、建筑結構消能減震與隔震設計
消能減震隔震是指在結構體系中設置隔震層以隔離地震能量,或在抗側力結構中設置消能器吸收地震能量,從而達到減輕震害的目的。由于它是一種新型的結構體系,且隔震層以上結構部分的使州要求高于非隔震建筑,因此,在目前的設計中應用較少。其主要原理為:在房屋底部設置橡膠隔震支座和阻尼器等,以延長構件的自振周期、增大阻尼,或在結構中設置消能裝置,通過局部變形提供附加阻尼,消耗地震能力,而達到保護上部結構的目的。結構空間剛度房屋是由縱、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,其抗震能力的高低取決于結構的空間整體剛度和整體穩定性。
剛性樓蓋體系是保證所有豎向抗側力構件共同受力的先決條件,建議采用現澆樓屋蓋,對于磚混結構體系采用現澆樓屋蓋不僅可消除滑移、散落問題,提高房屋的整體性,增大樓板的剛度,而且對平面上墻體對齊的要求也可以予以適當的放寬,因為作為以剪切變形為主的磚混結構,層間變形是可控制性的,較強的樓、屋蓋水平剛度使荷載傳遞具有良好的條件,平面上當上下墻體不對齊時,現澆樓、屋蓋能起到一定的傳遞水平力的作用,同時樓、屋蓋現澆增加了樓板對墻體的約束。磚混結構房屋采用縱墻或橫墻承重,由于其另一方向的約束墻體少、間距大,因而房屋的另一方向剛度較弱,空間剛度和整體性都較差,抗震能力低。在中強地震作用下,墻體由于平面外的失穩而先行破壞,進而引起整個房屋的倒塌。而在兩個方向布置適當的縱橫墻混合承重房屋。由于其限制了縱墻的側向變形,增強了空間剛度和整體性,對承受縱橫兩個方向的水平地震作用,以及抗彎、抗剪都非常有利,抗震性能較縱墻或橫墻承重好得多。
五、抗震構造措施的設置
抗震構造措施在結構設計中具有非常重要的作用,構造設置是否合理,直接影響到結構防震的效果,由于上部主體結構類型不同,構造措施也不盡相同,以下列出常見結構類型所需采取的一般構造措施。磚混結構房屋中設置沿樓板標高的水平圈梁,加強了內外墻的連接,增強房屋的整體性。圈梁能夠有效地約束預制板的散落,使磚墻出平面倒塌的可能性降低;另外,圈梁作為邊緣構件,可以提高樓、屋蓋的水平剛度。在地震作用下限制了墻體斜裂縫的開度與延伸,減輕了不均勻沉降對房屋的影響。并且構造柱設置合理,可以起到增強房屋整體性、改善結構脆性和增加延性的作用。每間設置構造柱的墻體,可以大大提高變形能力,即使墻體開裂以后,還可以利用其塑性變形和滑移、摩擦,來消耗地震能量。但是,設置圈梁和構造柱后,多層磚混房屋的抗裂能力并沒有多大的改善,難于保證磚混結構房屋實現“小震”不壞的目標,設計中應該加以注意。
關鍵詞:新抗震規范;舊抗震規范;對比研究
1引言
新抗震規范 GB50011-2010在2010年12月01日實行,GB50011-2001作廢,無過渡期。主要變化是改進了地震影響系數曲線的阻尼調整系數和形狀參數,補充完善了豎向地震作用的計算方法,并補充了豎向地震影響系數取值的規定;增加大跨屋蓋結構和地下建筑結構抗震設計內容,增加了地震作用的計算要求,補充了多向多點輸入計算地震作用的原則規定;修改了框架-抗震墻結構剪力調整系數以及與“強柱弱梁、強剪弱彎”原則有關的框架內力調整等相關規定,補充了框架結構樓梯間的設計要求;修改了多層砌體房屋層數和高度限值、抗震橫墻間距、底部框架-抗震墻房屋的結構布置、墻體抗剪承載力驗算、構造柱布置、圈梁設置、樓屋蓋預制板的連接要求、樓梯間的構造要求等規定;取消了內框架磚房的內容;修訂了單層鋼筋混凝土柱廠房可不進行抗震驗算的范圍、補充完善了柱間支撐節點驗算要求、單層鋼結構廠房防震縫及阻尼比的相關規定等相關規定,總體來說新版的更符合國際標準。
2010版《建筑抗震設計規范》的公布和實施,為抗震設計帶來了先進的抗震設計理念和新的抗震設計方法,通過對新版抗震規范的深入研究,本文在兩個方面對新舊抗震設計規范作了對比和分析。首先,對新舊規范中抗震設防思想和標準進行了對比和分析;其次,針對新舊規范中確定地震作用的具體方法作了對比分析。通過對比分析,總結了新規范改進的指導思想,分析了新規范抗震設計方法的改進,以及應用新規范時需注意的一些問題。
2新舊抗震規范對比
新舊《建筑抗震設計規范》主要不同之處概述:
一、第 3 章新增 3.10 節建筑抗震性能化設計的內容,3.10.3 明確給出了中震(即設防烈度)計算的αmax 值: 6 度——0.12;7 度(0.10g)——0.23;7 度(0.15g)——0.34;8 度(0.20g)——0.45;8 度 (0.30g) ——0.68。 對于平時設計來說, 主要用于超限審查做的中震不屈服或中震彈性設計, 一般的結構計算也沒必要做。
二、4.1.6 條,將場地類別中的 I 類細化為 I0 和 I1 兩個亞類。修訂原因是考慮到剪切波速為(500-800)m/s 的場地還不是很堅硬,將此種場地定為 I1 類, 硬質巖石場地定為 I0 類。相應地,表 5.1.4-2 提供了這兩種場地類別的特征周期值,其中 I1 類的特征周期值與 2001 規范中 I 類場地的周期值相同。
三、5.1.4 條,1、增加了6 度罕遇地震的αmax 值; 2、計算罕遇地震作用時,特征周期應增加 0.05s。01 規范只是在計算 8 度、9度的罕遇地震才有此要求, 現要求擴大至各種地震烈度。 此條對超限審查的罕遇地震彈塑性分析等有影響。
四、5.1.6 條,修改了地震影響系數曲線。曲線的表達式表面上沒有變化,但其中曲線下降段的衰減指數 γ、直線下降段的下降斜率調整系數 η1 及阻尼調整系數 η2 的公式均有變化。
五、5.2.5 條,增加了6度地震計算的結構任一樓層的水平地震剪力要求,01 規范只對7-9度有要求。
六、6.1.1 條,現澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度有所調整。
1、注 4 明確表中的框架結構不包括異形柱框架結構,異形柱結構的適用高度應以異形柱規范為準;2、8度地震的適用高度分為 0.2g 和 0.3g 兩種要求;3、框架結構適用高度有所降低;4、板柱-剪力墻結構的適用高度增大較多。
七、6.1.2 條,現澆鋼筋混凝土房屋的抗震等級,增加了24m 作為抗震等級劃分的高度分界。6.1.2 條文第3款條文說明,明確了大跨度框架的定義。
八、6.1.3 條第3款修改:地下一層以下抗震構造措施的抗震等級可逐層降低一級,但不應低于四級。6.1.3 條第 4 款條文說明,明確了乙類建筑按提高一度采取抗震構造措施的方法,是按照提高一度查表 6.1.2 確定抗震等級,按抗震等級采取內力調整和構造措施。
九、6.1.4 條,防震縫的最小寬度由 70mm 增大至 100mm。
十、6.1.9 條,框支部分落地墻的兩端(不包括洞口兩側)應設置端柱或與另一方向的抗震墻相連,也就是不允許一字形剪力墻落地了。一般的剪力墻也有此要求。
十一、6.3.4條第1款,就是為了防止地震時跨中上部出現負彎矩而配筋不足。對于非抗震設計,連續梁上部的跨中上部鋼筋,僅是架立筋,不是受力筋。對于抗震設計,由于在強震發生時,梁支座上部的負彎矩區,有可能延伸至跨中,因此規程規定,在一、二級抗震設計時,梁跨中上部鋼筋不小于 2φ14 且分別不應小于梁兩端頂面縱向配筋中較大截面面積的 1/4。
十二、6.3.6 條,增加了四級抗震柱的軸壓比要求,同時框架結構柱的軸壓比限值下降了 0.05,限值更嚴了。
十三、表 6.3.7-1,柱截面縱筋的最小總配筋率有所調整。
十四、6.4.2 條,剪力墻的軸壓比控制范圍,有一、二級擴大到三級,三級軸壓比不宜大于 0.6,與二級相同;并且由底部加強部位擴大到全高。
十五、6.4.3 條,增加四級抗震剪力墻的分布筋最小配筋率為 0.2%的要求。
十六、6.4.4 條,增加剪力墻分布筋的最大間距(一般剪力墻為300mm,框支剪力墻的落地 剪力墻底部加強部位為200mm)和最小直徑要求。
十七、6.4.5 條第1款,修改了轉角墻和翼墻的構造邊緣構件范圍,增加了非加強部位的構造邊緣構件最小配筋率要求。 6.4.5 條第 2 款,約束邊緣構件的設置要求由一、二級擴大到三級;約束邊緣構件的大小及其配箍特征值根據墻肢軸壓比的大小確定。
根據十四至十七項,剪力墻結構,特別是三級抗震的剪力墻,造價必然較01 規范時大為提高。
十八、6.4.7 條,跨高比較小的高連梁,可設水平縫形成雙連梁、多連梁或采取其他加強受剪承載力的構造。此條對工程中常見的連梁抗剪超限可能較有幫助。因內力按剛度分配,若連梁高度為原來的1/2,則每根連梁的剛度下降為原來的 1/8,上下兩根由水平縫分開的連梁 總剛度為原來的 1/4,剪力下降較多。
3結論與展望
2010版的《建筑抗震設計規范》在修訂過程中,總結了2008年汶川地震災害的經驗,在抗震設計理念和思路、建筑抗震性能化設計、場地分類、土壤液化公式、地震影響系數曲線、鋼結構的阻尼比和承載力抗震調整系數、隔震結構的水平減震系數的計算等方面相對于舊的《建筑抗震設計規范》有了很大的不同和改進之處。需要工程技術人員認真學習和解讀,在建筑、結構設計過程中必須充分運用抗震概念設計的優化準則及其相應的構造措施,確保工程質量。
參考文獻:
1 尹克堅;如何確保建(構)筑物的抗震性能[J];廣西建筑;2010年
2 佚名;為輕鋼住宅“強筋壯體”[J];中國房地;2009年
3 劉慶斌 、婁立平;高科技鍛造財富中心[J];中國房地;2008年
4 毛屹峰;多層砌體房屋抗震設計要點[N];經濟信息時報;2009年
關鍵詞:新農村;地震;房屋抗震
一、引言
地震是威脅人類安全的主要自然災害之一。我國是世界上遭受地震災害最為嚴重的國家之一,受地震影響地區面積廣,且地震高發地區發震頻度高,而其中絕大多數地震災害發生在廣大偏遠農村和鄉鎮地區。我國是世界上地震多發國家之一,6度及其以上的地震區占國土面積的60%以上。20世紀發生的成災地震就有將近1600次,其中絕大多數發生在廣大農村地區,地震造成倒塌的建筑又幾乎全是農村的民居,甚至5.0級左右的地震都造成了人員傷亡,村鎮房屋的抗震能力令人擔憂。2008年5月12日發生的四川省汶川8.0級特大地震造成了極其慘重的人員傷亡和財產損失,近7萬人喪生,1.8萬人失蹤,1600萬間房屋倒塌。地震在帶給我們震驚的同時,也更加突顯了它的殘酷性和破壞性。但是,由于政策和經濟的原因,相當長時期以來,我們一直把抗震防災的注意力集中在城市,對廣大村鎮,尤其是新農村多有忽視。
二、新農村房屋抗震存在的問題分析
1974年我國批準了全國第一本建筑抗震設計規范――《工業與民用建筑抗震設計規范(試行)》(TJ11-74簡稱74規范)。專家們經過多年累積的抗震設計的實踐經驗,不斷的對規范進行修改,在抗震規范的指導下,經過抗震設計的房屋在遭遇地震力的作用下能夠達到“三水準”的目標,即:小震不壞,中震可修,大震不倒。我國村鎮房屋很多沒有按照《建筑抗震設計規范》的要求進行抗震設計,在抗震概念設計、結構抗震計算和抗震構造措施三個方而均存在問題,嚴重者存在絲毫未進行抗震設計,從而房屋的抗震能力極低,地震發生時出現房屋倒塌,人員傷亡慘重。
導致目前新農村房屋住宅抗震性能較差的主要原因:一是農民的觀念陳舊,防震減災意識不強,防震、抗震知識貧乏。通常未經過合理的選址和正規的設計就開始施工。二是我國大部分農村經濟相對落后,農民經濟不寬裕,在建房時追求面積而不講求質量,在采購建筑材料時購買了一些價錢便宜的假冒偽劣材料。在施工時沒有正規的施工隊伍,施工質量差。三是村鎮建設缺乏統一規劃,沒有制定抗震防災專業規劃,沒有法律強制要求,且質量監督管理不到位。因此,對村鎮房屋的抗震性能有一個深入的了解非常必要,以便采取相應措施減輕地震災害造成的損失。對未經抗震設防設計和雖經過抗震設防設計但已不滿足現行規范的建筑進行抗震鑒定,評價其抗震能力和薄弱環節,從既安全又經濟的抗震設防原則出發,提出有的放矢的對策方案,不僅能夠提高這些建筑物本身的抗震能力,而且有助于提高新農村房屋抗震防災水平,最大限度地降低地震災害所造成的損失。
三、新農村房屋抗震難點
由于受我國經濟的限制,很多鄉村城鎮的經濟發展水平比較落后,尤其是西部農村地區。抗震工作重點和難點集中在農村地區,分析其主要原因:
第一,農村地區抗震能力建設受經濟發展水平制約大,投入不足。在農村房屋抗震方而,國家和地方的資金投入主要是用于震后救災和恢復重建方而,重救災輕設防,政府對經濟欠發達地區缺少鼓勵農村抗震建設的政策措施和資金支持,嚴重影響了農村的抗震能力建設工作。
第二,農村建設缺乏統一的規劃管理,村鎮基本沒有抗震能力建設的管理制度和措施。大多數非建制鎮和自然村未進行建設總體規劃工作,農村住戶建設以自建為主,政府缺乏相應的抗震技術管理和推進機制。大部分住宅通常都是由當地的建筑工匠,根據居民的經濟狀況及要求,按照當地的傳統習慣建造的。其特點是造價低廉,易于就地取材,結構簡單,房屋的結構形式和建筑風格有明顯的地域性,并且房屋結構設計不合理和施工技術含量低,質量差。甚至一些房屋根本就沒有抗震措施,這也是地震造成死亡人數多的主要原因。
第三,抗震技術推廣力度不夠,農民抗震防災意識淡薄,缺乏必要的抗震知識。農村地區缺少專業施工力量,農村工匠傳統的不良習慣做法對房屋抗震不利,致使農村房屋存在許多安全隱患。如農村建房多片而追求大空間、大開窗,窗間墻寬度明顯不足,這種現象在全國各地農村均較普遍。
上述的村鎮地區局限性是導致農村新建房屋抗震能力不足的主要原因。當遭遇較大的地震時,房屋可能發生嚴重的損壞,勢必會造成經濟損失和人員傷亡。“十一五”提出加快社會主義新農村建設目標后,小城鎮與村莊建設已成為“三農”工作的重要組成部分。村鎮建設抗震設防工作已是新時期、新階段城鄉建設防災減災的重點工作。
四、新農村房屋抗震設計原則
根據以上分析,村鎮房屋建設涉及土地規劃、村鎮管理、建材生產銷信、經濟消費水平、人文環境、生產生活習慣等,具有很強的復雜多樣性。因此,應當結合不同地區的不同特點和經濟發展水平,因地制宜地采取簡便易行、經濟可靠的抗震措施,最大限度地減輕地震給人們帶來的災害。由于各地的經濟發展水平和自然條件不同,村鎮建筑在結構類型、建筑材料、民俗習慣等方而都存在很大差異,因此村鎮建筑抗震設防應做到“因地制宜、就地取材、簡單有效、經濟合理”的原則。
參考文獻:
1、鄭山鎖,王沛欽.土木混合承重農房抗震性能初探[J].工業建筑,2008(3).
2、彭勇.磚木結構房屋抗震性能評價技術分析[J].中國商界,2010(196).