時間:2022-03-03 11:54:46
開篇:寫作不僅是一種記錄,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12篇建筑結(jié)構(gòu)抗震論文,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
1保證建筑結(jié)構(gòu)抗震水平的先決條件
1.1合理的選址在建筑結(jié)構(gòu)抗震水平設(shè)計中,合理的選址是最基本的先決條件。為了保證選址的正確、合理性,我國政府部門已經(jīng)出臺了《中華人民共和國減災(zāi)抗震法》等法律條文,其中明確規(guī)定“對于有可能發(fā)生的重大建設(shè)性工程以及次生災(zāi)害進(jìn)行嚴(yán)格的地震安全指標(biāo)評價,按照地震安全評價結(jié)果,明確相關(guān)建筑物的抗震設(shè)防要求,并對其進(jìn)行分別設(shè)防”。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)其實際質(zhì)量可分為四個標(biāo)準(zhǔn),其中:甲類:地震時間或大型建筑工程可能發(fā)生的次生建筑類災(zāi)害;乙類:地震中不能中斷使用功能,且必須要逐步恢復(fù)的建筑類型;丙類:除甲、乙兩類建筑外的其他普通建筑類型;丁類:抗震級別相對較低的建筑。根據(jù)對相關(guān)法規(guī)的分析,在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計時,必須要選擇對建筑有利的場地,避免在不利地段建設(shè)大型民用建筑,以防止地震破壞隱患的出現(xiàn)。對于一些軟基地段,也必須要進(jìn)行充分的處理,才能夠進(jìn)行合適的建筑設(shè)計。另外對于地震可能引起的次生災(zāi)害問題,也必須要予以正確的處理,進(jìn)一步保證選址的正確性。
1.2科學(xué)的設(shè)計當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時,不同的建筑結(jié)構(gòu)所受到的地震影響是不同的,為了最大限度降低地震災(zāi)害的影響,建筑設(shè)計人員在抗震設(shè)計環(huán)節(jié)中,要根據(jù)當(dāng)?shù)氐囟蔚膶嶋H情況來進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的選擇。目前,我國常用的鵝建筑結(jié)構(gòu)可以分為“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”、“砌體結(jié)構(gòu)”、“鋼混結(jié)構(gòu)”和“鋼結(jié)構(gòu)”四種類型。通過對四種結(jié)構(gòu)的比較分析得出,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力相對較強,因為其自身具有較好的柔韌性,所以當(dāng)建筑物因地震災(zāi)害而出現(xiàn)應(yīng)力變形時,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能夠依靠自身良好的承載力對其進(jìn)行一定程度的控制,這是其它三種結(jié)構(gòu)所不具備的優(yōu)勢。近年來,高層建筑建設(shè)的增多,大大增大了其在地震災(zāi)害影響下的水平位移和抗側(cè)移剛度,這在無形之中就加大了地震災(zāi)害的影響,為了避免地震災(zāi)害影響程度的增大,在設(shè)計和審核高層建筑抗震設(shè)計時,必須要考慮結(jié)構(gòu)的側(cè)移度。
1.3堅實的質(zhì)量地震作為破壞性超強的自然災(zāi)害,想要最大限度降低其對建筑的破壞,保證建筑設(shè)計堅實的質(zhì)量是最基本的防護措施。相比較而言,我國建筑設(shè)計水平發(fā)展較為緩慢,在地震設(shè)計方面也存在不夠合理的情況,這使得很多建筑結(jié)構(gòu)都出現(xiàn)了地震安全隱患,過大的自身重量也加大了地震危害。為了保證建筑結(jié)構(gòu)抗震水平,必須要在建筑抗震設(shè)計環(huán)節(jié)中科學(xué)的運用抗震理論,根據(jù)相關(guān)設(shè)計原則,利用有效措施來提高建筑結(jié)構(gòu)的可靠性與安全性。
2實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)抗震水平設(shè)計的措施
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)生時減小建筑與土層之間的震動碰撞,實現(xiàn)對震能的有效吸收和反射作用,減小地震對建筑物的破壞。目前,我國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)隔震是整個建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的關(guān)鍵,想要降低地震對建筑物的破壞,就必須要做好基礎(chǔ)隔震措施。在對建筑基礎(chǔ)采取抗震措施時,為了減小地震對上部結(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,其實我國最早使用的的抗震措施,具有施工操作簡單的優(yōu)勢。(4)懸掛隔震。懸掛隔震是通過懸掛的方式,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,降低地面震動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,收到了較為不錯的抗震效果。
2.2機敏減震支撐體系機敏減震支撐體系是集成現(xiàn)代科技技術(shù)的防震系統(tǒng),其利用活塞運動的原理,對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。在地震災(zāi)害發(fā)生時,保證建筑結(jié)構(gòu)中的內(nèi)、外鋼能夠通過不斷的滑動來消減地震的破壞力,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)用效能減震是實現(xiàn)對地震所產(chǎn)生動能的消耗,來減輕地震能的傳導(dǎo)大小,從而降低其對建筑物的破壞程度。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,減小震力對建筑主體的破壞,以達(dá)到對建筑主體結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)性定的保護。目前,效能減震技術(shù)在我國建筑防震設(shè)計中得到了有效的應(yīng)用,其在新建筑的防震設(shè)計和舊建筑的抗震加固方面,都起到了良好的效果。
3總結(jié)
綜上所述,建筑工程作為人類工作、學(xué)習(xí)和生活的基本場所,其對于人類正常生活秩序的重要性是不言而喻的。為了實現(xiàn)對人類生活正常秩序的有效維持,保證人類的生命及財產(chǎn)安全,做好對建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是對建筑設(shè)計、施工企業(yè)的基本要求。在實際設(shè)計過程中,為了能夠?qū)⒖拐鹪O(shè)計的功能性最大限度發(fā)揮出來,設(shè)計人員應(yīng)多分析此前的抗震設(shè)計經(jīng)驗,結(jié)合實際建筑的特點,來進(jìn)行科學(xué)的抗震設(shè)計,為提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震水平打下良好而又堅實的基礎(chǔ)。
作者:于衛(wèi)東陳珊單位:新疆兵團勘測設(shè)計院(集團)有限責(zé)任公司建筑分院新疆恒信工程項目管理咨詢有限責(zé)任公司
【關(guān)鍵詞】高層建筑,混凝土,抗震設(shè)計
中圖分類號:TU973+.31文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
一、前言
建筑行業(yè)是我國重要的經(jīng)濟增長行業(yè)之一,關(guān)系到居民的切身利益。我國是多地震國家,但我國目前對地震的預(yù)防能力較弱,地震給我國帶來了及其巨大的災(zāi)害,因此,加強建筑設(shè)計中的抗震設(shè)計,是進(jìn)一步保障我國居民生命財產(chǎn)安全的重要措施之一。目前我國高層混凝土建筑應(yīng)用的范圍越來越廣泛,其綜合性和高集成性都使得高層建筑的抗震設(shè)計需要更為明確的重視,加強對高層混凝土建筑抗震設(shè)計,已經(jīng)十分的迫切。
二、高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計的現(xiàn)狀和存在的問題
高層混凝土建筑是經(jīng)濟發(fā)展的產(chǎn)物,高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計尤其是在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計上,我國雖然引進(jìn)了一些西方歐美抗震設(shè)計理念,但缺乏符合本國實際的理論技術(shù)創(chuàng)新。很大方面存在著缺陷,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
1.高層混凝土建筑在結(jié)構(gòu)防震設(shè)計中缺乏科學(xué)規(guī)范的理論指導(dǎo),缺乏實際經(jīng)驗的積累;而且我國對地質(zhì)地震的認(rèn)識尚不夠完善,對地震的成因,預(yù)測,防治研究不夠深入。因此,在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時候,缺乏一定的科學(xué)依據(jù),或依據(jù)的是不完善的理論。因此,難以在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中完美融合防震設(shè)計理念。
2.高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,設(shè)計立足于固定參數(shù),而忽視了實際情況,設(shè)計完全依據(jù)“計算設(shè)計”完成。而且將一定的地震或力學(xué)參數(shù)做出固定的規(guī)范,比如,在我國地震設(shè)計研究中,把地震的降級系數(shù)統(tǒng)一規(guī)定為2.81,將小震賦予固定統(tǒng)計意義。而小震多用于結(jié)構(gòu)設(shè)計中,結(jié)構(gòu)截面承載能力設(shè)計和變形的檢驗計算,需要依據(jù)一定的實際情況而行。雙向板內(nèi)力計算時,查用《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》的內(nèi)力系數(shù)時,其泊松比取值為0。 而鋼筋混凝土材料的泊松比取值為1/6, 這在設(shè)計板時往往容易被忽略,在計算跨中彎矩時,未考慮引入泊松比后的計算公式,導(dǎo)致內(nèi)力計算結(jié)果錯誤。
3,沒有能夠深入研究地震對建筑結(jié)構(gòu)破壞的層次和順序,難以做到重視主體的設(shè)計且兼顧細(xì)節(jié)問題。沒有能根據(jù)實際情況靈活變通的運用抗震設(shè)計準(zhǔn)則。
三、高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的方案
1. 高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要從建筑的全局出發(fā),全面考慮各種建筑部位的功能,在此基礎(chǔ)上,科學(xué)設(shè)計每個部分的構(gòu)件,保證每個部件之間的契合,促使每個部件或者是若干部件組合起來可以完成某一特定的設(shè)計要求,滿足一定的現(xiàn)實需求,同時,通過抗震設(shè)計,使得每個構(gòu)件都可以具有相應(yīng)的承載力,當(dāng)?shù)卣饋硪u時,每個構(gòu)件都可以有著一定的先后破壞次序,整體組合構(gòu)件將會有著更強大的承載力和柔性,從而延緩地震破壞的速度,消耗爆發(fā)的能量。增強建筑的整體抗震能力。
2.地基設(shè)計是進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ),因此,在房間結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,要科學(xué)避開山嘴,山包,陡坡,河流等不利因素,要本著堅硬,牢固,平坦,開闊的選址原則。親身實地,利用先進(jìn)技術(shù)設(shè)備,進(jìn)行地質(zhì)勘探,山石水土監(jiān)測,并取樣論證,科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)分析。力求使得整個地基牢固可靠,地質(zhì)穩(wěn)定無滲漏,無坍塌,無暗河,無熔巖,無火山等,從而保證整個地基不會因為承載力不均,而發(fā)生小范圍的坍塌,影響到整體承載能力和抗震能力設(shè)計。
3. 高層混凝土建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡單合理,結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則,通過無數(shù)次的實驗表明,簡單、規(guī)則、對稱的建筑結(jié)構(gòu)抗震能力強,對延緩地震烈度范圍延伸,消耗地震的能量,減少地震對整體結(jié)構(gòu)的破壞,而且,對稱結(jié)構(gòu)容易準(zhǔn)確計算其地震反應(yīng)。
4.抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題。如果按結(jié)構(gòu)材料分類,目前主要應(yīng)用的結(jié)構(gòu)體系有砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土結(jié)構(gòu);若是按結(jié)構(gòu)形式分類,目前常見的有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,不同結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)體系的承載力受到抗震設(shè)防烈度、建筑高度、場地條件以及建筑材料、施工條件、經(jīng)濟條件等多種條件的影響,因此高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要綜合考慮,做到科學(xué)選擇,嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計。
5.結(jié)構(gòu)良好的延性有助于減小地震作用,吸收與耗散地震能量,避免結(jié)構(gòu)倒塌。因此,結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)力求避免構(gòu)件的剪切破壞,爭取更多的構(gòu)件實現(xiàn)彎曲破壞。始終遵循“強柱弱梁,強剪弱彎、強節(jié)點、弱錨固”原則。構(gòu)件的破壞和退出工作,使整個結(jié)構(gòu)從一種穩(wěn)定體系過渡到另外一種穩(wěn)定體系,致使結(jié)構(gòu)的周期發(fā)生變化,以避免地震卓越周期長時間持續(xù)作用引起的共振效應(yīng)。
6.在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,一般而言,要尤其注意其是由諸多構(gòu)件共同組合在一起,因此,要進(jìn)行整體化的對待。要充分調(diào)動各個構(gòu)件的作用來完成整體建筑的抗震效果。當(dāng)高層建筑的一些基本構(gòu)件都失去了原有功能的時候,那么,在地震來臨后,很容易讓整體的建筑結(jié)構(gòu)喪失對地震的抵抗能力。在這種情況下,很容易讓整個高層建筑坍塌,因此,要保證所有構(gòu)件的功能協(xié)調(diào),并確保所有的構(gòu)件都能夠在地震作用下保證良好的性能,如此,可以增強建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力。
7.設(shè)計高層混凝土建筑和超高層建筑時,屋頂建筑抗震設(shè)計也是整個設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)。近幾十年來,從多數(shù)高層建筑抗震設(shè)計評定結(jié)果看,屋頂建筑設(shè)計還存在一些問題,例如:屋頂設(shè)計較高或者設(shè)計過重。屋頂設(shè)計較高或者設(shè)計過重,無形當(dāng)中加大了屋頂建筑變形,而且也加大地震作用,尤其對自身和屋頂之下的建筑物的抗震作用都不利。有時屋頂建筑的重心和屋頂之下的中心不在同一直線上,如果屋頂?shù)目箓?cè)力墻和屋頂之下的抗側(cè)力墻出現(xiàn)間斷,在地震發(fā)生時,帶來的地震扭轉(zhuǎn)作用也會更嚴(yán)重,對抗震更不利。所以,在進(jìn)行屋頂建筑設(shè)計過程中時,應(yīng)該最大限度的降低屋頂建筑的高度。選用強度較高、輕質(zhì)、剛度均勻的材料,使得地震作用傳遞不受阻礙;屋頂重心和屋頂之下的建筑中心在同一直線上;如果屋頂建筑非常高,屋頂建筑就必須具有較強的抗震性,讓屋頂建筑地震作用和突變降低到最小,盡量避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
四、結(jié)束語
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高,在目前的發(fā)展趨勢中,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主流趨勢有低碳,環(huán)保,安全,節(jié)能,生態(tài)。其中指標(biāo)之一,就是建筑的安全性,而我國目前破壞力最大的安全威脅便是地震,因此,加強對高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計,必將會被提升到建筑設(shè)計新的戰(zhàn)略高度。要科學(xué)合理的設(shè)計好房間結(jié)構(gòu),增強抗震能力,設(shè)計人員不僅要大力提升自己的力學(xué),建筑學(xué),設(shè)計學(xué)等各方面的專業(yè)知識和制圖技能,更要培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)縝密的態(tài)度,深刻理解設(shè)計規(guī)范,深刻了解建筑結(jié)構(gòu)中的每個構(gòu)件,做好每個構(gòu)件,從整體構(gòu)思,不斷提高設(shè)計水平和設(shè)計質(zhì)量,提升建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,為完美實現(xiàn)建筑的實用價值和美學(xué)價值的融合做出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
[1]宮彩紅,才永杰 試析高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計[期刊論文] 《城市建設(shè)理論研究(電子版)》 -2012年9期-
[2]盧偉 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計之探討[期刊論文] 《價值工程》 ISTIC -2011年5期
【關(guān)鍵詞】砌體結(jié)構(gòu),主要震害,震害特征,抗震設(shè)計
中圖分類號:TU973+.31文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
一、前言
砌體結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中的抗震設(shè)計,關(guān)乎民生,關(guān)乎經(jīng)濟發(fā)展,社會穩(wěn)定,對房屋建筑實施結(jié)構(gòu)設(shè)計,主要涉及對建筑高度,承載力,總體結(jié)構(gòu),各個部件的性能規(guī)劃等一系列的因素,要求通過對各個構(gòu)件和整體規(guī)劃的基礎(chǔ)上,既實現(xiàn)滿足居民生活生產(chǎn)保障安全的需要,又具有值得欣賞的美學(xué)價值。增強房建結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計,必須綜合考慮地基,房屋的結(jié)構(gòu)體系選擇,綜合布局等多方面建設(shè)因素,是一項及其專業(yè),嚴(yán)謹(jǐn),復(fù)雜的高技術(shù)工作。
二、多層砌體房屋的主要震害特征
1.多層砌體房屋的破壞分析
(一)墻體的破壞
在多層砌體房屋中,墻體的震害表現(xiàn)在產(chǎn)生斜向或交叉裂縫、水平裂縫或豎向裂縫。破壞嚴(yán)重的墻體產(chǎn)生滑移、錯位、交叉裂縫兩側(cè)的三角楔塊脫落,使墻體不足以抵抗上部荷載和水平地震作用,出現(xiàn)歪斜甚至倒塌。
(二)樓梯間的破壞
樓梯間的震害除了墻體開裂外,也會發(fā)生預(yù)制踏步在接頭處拉開,以及現(xiàn)澆樓梯踏步板與平臺梁相連接處拉斷等。
(三)縱橫墻連接的破壞
縱橫墻連接處由于受到2個方向的地震作用,受力比較復(fù)雜,容易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。如果縱橫向墻體之間缺乏足夠的拉結(jié),施工沒有很好咬搓砌筑,地震時在連接處容易產(chǎn)生豎向裂縫,嚴(yán)重時縱橫墻向墻體脫開、縱墻外閃倒塌,使房屋喪失整體性。
2.底層框架磚房的主要震害特征
(一)震害多發(fā)生在房屋的底層,房屋上部震害與多層磚房類似,其破壞程度比底層小。
(二)底層為框架結(jié)構(gòu)時的震害比底層為框架-剪力墻時震害大;剪力墻少的房屋震害比剪力墻多時嚴(yán)重。
(三)底層的震害表現(xiàn)為:墻比柱嚴(yán)重,柱比梁嚴(yán)重。
三、砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計
雖然砌體結(jié)構(gòu)房屋地震時的破壞較為嚴(yán)重,但地震震害調(diào)查結(jié)果也表明:凡是通過合理的抗震設(shè)計,采取恰當(dāng)?shù)目拐饦?gòu)造措施,并且保證砌體材料和施工的質(zhì)量,在不高于9級地震區(qū)建造的砌體房屋仍然具有較強的抗震能力,安全是可以得到保證的。
1.合理的結(jié)構(gòu)選型及布置
選擇哪種砌體結(jié)構(gòu)是抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),應(yīng)從抗震的概念設(shè)計出發(fā),綜合建筑使用功能、技術(shù)、經(jīng)濟和施工等方面進(jìn)行選擇。
(一)多層砌體房屋應(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,縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ,沿平面內(nèi)宜對齊,沿豎向應(yīng)上下連續(xù),同一軸線上的窗間墻寬度宜均勻。而底層框架磚房底部應(yīng)沿縱橫兩方向設(shè)置一定數(shù)量的抗震墻,抗震墻應(yīng)均勻?qū)ΨQ布置或基本均勻?qū)ΨQ布置,上部布置同多層砌體房屋。
(二)房屋的平面最好是矩形的,若由于使用的要求,在平面或立面上必須做成復(fù)雜體型時,應(yīng)采用防震縫將復(fù)雜的體型分割成若干規(guī)正、簡單體型的組合,以避免地震時房屋各部分由于振動不協(xié)調(diào)產(chǎn)生的破壞。
(三)房屋的層數(shù)或總高度不能超出GB50011)2001中7.1.2條的限值。現(xiàn)在不少建筑采用了蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚,應(yīng)注意6、7烈度時采用蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體的房屋,當(dāng)砌體的抗剪強度不低于粘土磚砌體的70%時,房屋的層數(shù)應(yīng)比粘土磚房屋減少一層,高度應(yīng)減少3 m,且混凝土構(gòu)造柱應(yīng)按增加一層的層數(shù)所對應(yīng)的粘土磚房設(shè)置。
(四)普通磚、多孔磚和小砌塊砌體承重房屋的層高不應(yīng)超過3.6 m;底層框架磚房的層高不應(yīng)超過4.5 m。若因建筑功能要求,某樓層的層高超過規(guī)定限值時,應(yīng)于該樓層承重墻沿墻長每隔不大于2m增設(shè)一根構(gòu)造柱。
(五)房屋的承重外墻,每個開間最多只能開設(shè)一個窗洞,當(dāng)同一個開間兼有門和窗時,門與窗應(yīng)連成一個洞口。同一軸線上的窗間墻宜等寬。
(六)多層砌體住宅應(yīng)設(shè)置不少于三道承重縱墻,且每道縱墻沿各自軸線對齊、貫通。若因建筑布局必須錯位時,每段縱墻的高長比不應(yīng)超過相應(yīng)烈度的房屋高寬比限值,較窄墻段的兩端還應(yīng)增設(shè)構(gòu)造柱。
(七)樓梯間不應(yīng)設(shè)置在房屋的終端和轉(zhuǎn)角處,如果由于建筑功能要求,樓梯間必須設(shè)在第一開間或其他外墻轉(zhuǎn)角處,則需采取局部加強措施,如根據(jù)烈度的高低,在樓梯間的四角或僅在外墻轉(zhuǎn)角處設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱,在樓梯休息平臺板標(biāo)高處增設(shè)圈梁或配筋磚帶,在頂層樓梯間增設(shè)水平配筋帶或圈梁等。
2.計算簡圖及計算方法的選取要正確,符合實際情況
(一)計算簡圖:計算多層砌體房屋地震作用時,應(yīng)取一個結(jié)構(gòu)單元作為計算單元,在計算單元中將各樓層的質(zhì)量集中到樓、屋蓋標(biāo)高處。多層砌體房屋可視為嵌固于基礎(chǔ)頂面的豎向懸臂梁,各質(zhì)點的計算高度取樓(屋)蓋到結(jié)構(gòu)底部的距離。計算簡圖中結(jié)構(gòu)底部按下列規(guī)定取值:當(dāng)基礎(chǔ)埋置較淺時取為基礎(chǔ)頂面;當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深時,可取為室外地坪下0.5 m處;當(dāng)設(shè)有整體剛度很大的全地下室時,則取為地下室頂板頂部;當(dāng)?shù)叵率艺w剛度較小或為半地下室時,則應(yīng)取為地下室室內(nèi)地坪處。對于底層框架磚房,應(yīng)將上部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為直接作用在底部框架上的均布荷載和彎矩進(jìn)行計算。
(二)計算方法:一般情況下,多層砌體房屋的抗震承載能力的驗算采用底部剪力法,僅考慮水平地震作用,沿房屋的橫向和縱向分布進(jìn)行驗算。對于很不規(guī)則的房屋,可采用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行驗算。對于底層框架磚房,上部樓層地震剪力的計算與多層砌體房屋相同。由于底部相對薄弱,因此應(yīng)考慮塑性變形集中的影響,底層的縱向和橫向地震剪力設(shè)計值應(yīng)乘以增大系數(shù);對于底部二層的結(jié)構(gòu),底層與第二層的縱向和橫向地震剪力設(shè)計值均應(yīng)乘以增大系數(shù)。
3.抗震構(gòu)造措施到位
(一)按規(guī)范要求設(shè)置構(gòu)造柱,尤其注意構(gòu)造柱上下端箍筋應(yīng)加密時的配筋。在墻端有構(gòu)造柱時應(yīng)錨入構(gòu)造柱,當(dāng)墻端無構(gòu)造柱時,應(yīng)將水平筋彎折成直鉤。
(二)在高度方向減少構(gòu)造柱數(shù)量時,應(yīng)加強減少構(gòu)造柱處的墻的相互拉結(jié)措施,包括采取加強圈梁等措施。
(三)在地震區(qū),砌體房屋的圈梁應(yīng)符合抗震規(guī)范GB50011)2001表7.3.3要求,現(xiàn)澆樓蓋不單獨設(shè)置圈梁亦未沿墻周邊設(shè)置加強鋼筋,該加強鋼筋一般可用2φ12 mm通長筋平放或豎放于墻中板邊,與板的鋼筋綁扎,兩端可靠地錨固于構(gòu)造柱內(nèi)。
(四)當(dāng)樓、屋蓋中有較大的梁或屋架支承在墻上或砌體柱上時,支座處應(yīng)設(shè)置抵抗水平向作用的措施:增加支座處的螺栓數(shù)量和強度、加大梁或屋架的支承長度、支承處墻內(nèi)若有構(gòu)造柱,則應(yīng)增大構(gòu)造柱內(nèi)配筋,甚至按排架柱考慮。
五、結(jié)束語
在建筑行業(yè)中,砌體結(jié)構(gòu)是最為重要的結(jié)構(gòu)主體之一,而最大的威脅便是地震,因此,加強對建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計,必將會被提升到建筑設(shè)計新的戰(zhàn)略高度。要保證建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的高效完成,應(yīng)當(dāng)在遵循相關(guān)規(guī)范要求的原則上,對其進(jìn)行科學(xué)合理地設(shè)計,使建筑物具有可靠的抗震性能,達(dá)到建筑物小震不壞,中震可修,大震不倒的要求。相信,隨著設(shè)計師抗震設(shè)計水平的提高,做出經(jīng)濟、合理地且能實現(xiàn)功能目標(biāo)的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計指日可待。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:建筑工程;建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;抗震設(shè)計;抗震研究
近年來,我國經(jīng)濟不斷發(fā)展,人民生活水平不斷提高,但是地震災(zāi)害卻不斷發(fā)生,地震災(zāi)害不斷威脅著我國人民的生命財產(chǎn)安全。眾所周知,地震災(zāi)害的后果十分嚴(yán)重,然而,以現(xiàn)有的技術(shù)很難對其進(jìn)行控制或者提前預(yù)測,因此,對地震災(zāi)害進(jìn)行根本性的防治是無法做到的,但是,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中加入抗震設(shè)計,大幅度提高建筑的抗震能力,從而確保建筑在遭受地震災(zāi)害時有一定的穩(wěn)定性,進(jìn)而減少地震災(zāi)害發(fā)生帶來的危險。
一、在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中加入抗震設(shè)計的意義
毫無疑問,地震災(zāi)害是眾多自然災(zāi)害中破壞了最強的災(zāi)害之一,對人們生命財產(chǎn)的安全有著極大的威脅,不僅如此,地震災(zāi)害對建筑工程有著極強的破壞力,也因此,怎樣提高建筑物的抗震能力是是從事建筑工程設(shè)計的相關(guān)工作人員重點想要解決的問題,在我國歷史上,出現(xiàn)過許多次破壞力極強的地震,例如,唐山大地震,汶川地震。而我國經(jīng)濟不斷發(fā)展,城市化發(fā)展迅速,建筑需求不斷增加,人口激增,高層建筑的需求量不斷擴大,建筑人群比較集中,所以,建筑人群集中的區(qū)域如果發(fā)生了地震,相應(yīng)的損失是無法估量的。眾所周知,地震這一自然災(zāi)害,以現(xiàn)有的技術(shù)手段無法提前預(yù)測并實施有效的防護措施,因此,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中加入抗震設(shè)計,提高建筑物的抗震能力是比較有效的防護手段,因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中加入抗震設(shè)計是十分重要的。
二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計需要達(dá)到的相關(guān)要求
首先,需要明確得是,我國對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計是有著十分明確的要求的,因此,在實際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要遵循相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則,以相關(guān)設(shè)計準(zhǔn)則為標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格施工,在實際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,相關(guān)設(shè)計師們要善于總結(jié)以往的設(shè)計經(jīng)驗,再根據(jù)當(dāng)前的建筑設(shè)計實際需求,完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,從而使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)合理。其次,在選擇防震措施時一定要選擇多級防震。以往的建筑物通常選擇得是三級防震措施,即需要建筑物做到小震沒有損壞,中震可以修理,大震不會倒塌,然而,根據(jù)相關(guān)實際狀況來看,建筑結(jié)構(gòu)的防震措施必須選擇多級防震,從而最大程度地提升建筑物的抗震性能,只有這樣,在地震發(fā)生時,才可以盡可能地減少建筑物搖晃倒塌帶來的危害,減少人民群眾的經(jīng)濟損失。最后,在實際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,需要將概念設(shè)計理論與性能設(shè)計理念有效結(jié)合起來,在對建筑施工地點進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)地考察后,綜合多方面具體狀況進(jìn)行全面的分析,從而設(shè)計出科學(xué)的建筑設(shè)計方案。
三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計抗震設(shè)計重點
(一)確保建筑物連接處的質(zhì)量
在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時,不僅需要設(shè)計師們對建筑構(gòu)件實施科學(xué)配置,還要確保建筑物連接處的質(zhì)量問題,確保建筑構(gòu)件之間的連接十分牢固,從而最大限度地降低因為建筑構(gòu)件之間連接不牢固降低抗震性能情況的出現(xiàn)。如今,許多建筑物外壁都會使用一定的裝飾物品,相應(yīng)的裝飾材料一般為大理石,瓷磚等,不僅如此,在對建筑物進(jìn)行裝修時很有可能會使用新的裝修技術(shù),而這些裝飾會依附于建筑結(jié)構(gòu)而存在,從某種程度上來說,這些裝飾物的存在對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震性能會產(chǎn)生一定的影響,這些裝飾物很有可能會降低建筑物的抗震能力,從而在地震來臨時增加建筑物遭到破壞倒塌時帶來的危害,比如,在地震發(fā)生時出現(xiàn)的玻璃雨,玻璃雨的出現(xiàn)通常是因為地震發(fā)生時,強大的破壞力使建筑物的玻璃幕墻產(chǎn)生變形,隨后在地震的破壞力作用下破碎。因此,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要確保建筑構(gòu)件連接處的質(zhì)量,進(jìn)而避免出現(xiàn)玻璃幕墻因為地震破壞力變形破碎從而帶來危險。不僅如此,在進(jìn)行玻璃隔斷,內(nèi)隔墻等工作時必須確保連接處的質(zhì)量,讓建筑物主體連接更加穩(wěn)固,從而確保建筑物的抗震性能。
(二)重視抗震措施的作用
設(shè)計師們在進(jìn)行抗震設(shè)計時可以綜合運用基礎(chǔ)性防震措施來提高建筑物的防震性能,然而在實際運用過程中,需要根據(jù)建筑物的實際狀況進(jìn)行科學(xué)選擇。比如,基礎(chǔ)隔震技術(shù),這種技術(shù)在使用過程中,必須將隔震層放置于建筑項目的上部和基礎(chǔ)位置連接處,這樣放置能夠有效地降低建筑結(jié)構(gòu)上部受到地震能的影響,從而減少地震能從地基傳遞到上層的可能性。目前,比較常用的抗震裝置包括夾層橡膠隔層,混合隔震裝置等。而間層隔震技術(shù)一般可以用來吸收地震產(chǎn)生的沖擊余力,最大程度地削弱地震的沖擊力量,從而保護建筑物不受地震沖擊力的較大影響,通常情況下,間層隔震使用于原始結(jié)構(gòu)層。
(三)注意建筑結(jié)構(gòu)的空間設(shè)計
在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計抗震設(shè)計工作過程中,需要注意空間設(shè)計工作,即既要做好平面設(shè)計工作,也需要完成立體空間設(shè)計工作,從而確保建筑物的抗震效果達(dá)到最大,與此同時,在進(jìn)行空間設(shè)計時需要確保設(shè)計方案科學(xué)合理。首先,需要確保方案設(shè)計的均衡性。在進(jìn)行建筑設(shè)計工作的過程中,需要考慮地震發(fā)生時產(chǎn)生的多方面的作用力,確保設(shè)計方案的均衡性能夠有效地削減地震的沖擊力。其次,在不影響建筑物使用功能的同時簡化建筑結(jié)構(gòu),從而確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不會受到建筑結(jié)構(gòu)的影響。最后,設(shè)計師們需要重視結(jié)構(gòu)的整體性。
四、總結(jié)
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,人民生活水平不斷提高,而經(jīng)濟的發(fā)展,城市化進(jìn)程的發(fā)展使得建筑需求越來越大,高層建筑的需求量越來越大,在這樣的情況下,考慮建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計是十分重要且有必要的。本論文從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的重要性開始談起,簡述了抗震設(shè)計的相關(guān)要求,提出了幾項抗震設(shè)計重點,希望對抗震設(shè)計有一定的幫助。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:高層建筑;存在問題;結(jié)構(gòu)設(shè)計;應(yīng)對措施
近幾年來,隨著高層建筑物在我國城市建設(shè)中所占比重的日益增大,從而使得高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面發(fā)生了很大的變化,同時也出現(xiàn)了許多新興的設(shè)計方案。總之,我們社會中高層建筑的結(jié)構(gòu)體系變得越來越多,類型和功能變得越來越復(fù)雜,高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計逐漸成為我們結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點與難點。在這樣的形勢之下,為了更好的加快我國城市發(fā)展,我們不得不重視高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的研究。
1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀分析
在目前的高層設(shè)計之中,我們往往會選用鋼筋混凝土和鋼材這兩種材料。鋼筋混凝土材料來源廣,造價低,具有良好的耐火性、耐久性、可塑性以及較高的承載能力,對其進(jìn)行合理的設(shè)計之后,還可以得到不錯的抗震能力;但是它的自重較大,構(gòu)件的斷面也比較大。而鋼材不僅自重輕,斷面小,韌性好,強度大,易于加工,施工比較方便,而且還具有很好的抗震性;但是鋼材的造價高,耐火性也不好,如果使用大量的防火涂料,還會額外增加造價和工期。
目前的世界上,發(fā)達(dá)國家中的高層建筑大多數(shù)是鋼結(jié)構(gòu)的,而我國也有一些采用鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑。但考慮到鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土兩者之間能夠取長補短,因此,我們認(rèn)為高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用鋼筋混凝土和鋼的組合結(jié)構(gòu)才是更加合理的。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的主要存在問題
我們進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要注意的要點涉及到了許多方面:必須考慮當(dāng)遇到地震或者是超大強風(fēng)時,高層建筑會因此產(chǎn)生的水平側(cè)向力;為了保障高層建筑的穩(wěn)定性,必須嚴(yán)格控制好其高和寬的比例問題;盡量使高層建筑的體型、剛度及其立面的質(zhì)量等各方面保持對稱,減少建筑結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié);全面考慮由于溫度、風(fēng)力以及基礎(chǔ)沉降等方面可能對建筑物產(chǎn)生的影響,合理設(shè)置變形縫,妥善處理好變形節(jié)點處的構(gòu)造;特別考慮當(dāng)遇到基礎(chǔ)比較深、重量比較大等比較特殊的地質(zhì)條件時,怎樣才能安全可靠的保證其設(shè)計和施工的問題。
根據(jù)上述的主要設(shè)計要點,可以總結(jié)出,我們在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程之中遇到的主要問題為抗震和抗風(fēng)結(jié)構(gòu)、消防設(shè)計以及扭轉(zhuǎn)問題。
(1)抗震結(jié)構(gòu):一直以來,抗震結(jié)構(gòu)都是我們進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時的重點及難點。但由于高層建筑的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,設(shè)計人員靈活性不夠,計算的抗震結(jié)果不夠精確,無法設(shè)計出完善的抗震結(jié)構(gòu),從而使得高層建筑很容易受到地震的強烈破壞。
(2)抗風(fēng)結(jié)構(gòu):高層建筑高度太高,很容易使風(fēng)在建筑表層的流動性以及空氣的動力效應(yīng)發(fā)生改變,從而使高層建筑的較軟部位產(chǎn)生震動,嚴(yán)重影響了高層建筑的裝飾和支撐等結(jié)構(gòu),因此,為了降低高層建筑受到的破壞,我們必須要進(jìn)行高層建筑物的抗風(fēng)設(shè)計。
(3)消防設(shè)計:我國建筑規(guī)范中明確規(guī)定,高層建筑必須要有科學(xué)的消防設(shè)計。但消防設(shè)計中遇到的難點比較多,例如,在高層建筑中,使用的材料具有較高的易燃性、排煙比較難、居住人口較多、不易疏散等。
(4)扭轉(zhuǎn)問題:在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之中,我們要求三心合一,也就是說,建筑結(jié)構(gòu)的三心(即結(jié)構(gòu)中心、幾何形心和剛度中心)盡量交在一點上。如果我們沒有在結(jié)構(gòu)的設(shè)計中做到這一點,那么建筑物就很可能出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問題,使得建筑結(jié)構(gòu)遭受到水平力從而發(fā)生破壞。
3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)對措施
3.1 不斷完善抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案
解決高層建筑抗震的難題,完善抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案,首先需要我們對高層建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)置,提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和連續(xù)性;再增設(shè)高性能的剪力墻,使其在地震時能更好地吸收結(jié)構(gòu)的內(nèi)力;然后加大樁基礎(chǔ)的埋置深度,提高基礎(chǔ)的抗震能力;還可以對高層建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化,使其對稱,另外,再對其進(jìn)行一體化的設(shè)計,加大結(jié)構(gòu)的整體連續(xù)性,進(jìn)而提高高層建筑的抗震能力。
3.2 不斷完善抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案
對高層建筑抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化,首先要保證其基礎(chǔ)的牢固性,然后利用增設(shè)耗能結(jié)構(gòu)來減小風(fēng)力對建筑的不利影響,另外還得減小高層建筑由于風(fēng)力疊加及水平荷載而產(chǎn)生的影響,最后還需要加大高層建筑的抗風(fēng)能力和結(jié)構(gòu)承載力,從而進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)能力。
3.3 不斷加強、改善高層結(jié)構(gòu)的消防設(shè)計
在對高層建筑物進(jìn)行消防設(shè)計時,我們必須嚴(yán)格控制防火結(jié)構(gòu)之間的距離。為了能夠更好的防火,我們可以適當(dāng)加大耐火材料的使用,減少易燃材料的用量。除此之外,還要把疏散系統(tǒng)設(shè)置好,讓其呈垂直狀態(tài),保證疏散的效率,而且在設(shè)計消防結(jié)構(gòu)的時候,我們還可以增設(shè)避難層、耐火區(qū)等,用來提高其消防能力。與此同時,我們還可以在高層建筑中設(shè)立獨特的隔離結(jié)構(gòu),用來控制火力的蔓延。
3.4 合理的進(jìn)行平面布局
為避免出現(xiàn)三心未合一引起的扭轉(zhuǎn)問題,在進(jìn)行高層設(shè)計時,對高層建筑應(yīng)該較多的選用比較規(guī)則的圖形,例如矩形、正方形、正多邊形、圓形等分布比較均衡、簡單的平面圖形。避免十字形、T型、L型等比較復(fù)雜的平面圖形的使用。在特殊情況下,我們應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)有的有關(guān)規(guī)范對其進(jìn)行合理的設(shè)計,盡可能的讓結(jié)構(gòu)保持對稱,避免出現(xiàn)某一結(jié)構(gòu)過分突出的情況。
4 結(jié)語
在最近的幾年中,我國高層建筑有了十分迅速的發(fā)展,但是如果從高層建筑的質(zhì)量上來看,結(jié)果就并不是那么理想了。所以,在今后的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中,結(jié)構(gòu)設(shè)計人員不僅要加強對結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)確性的重視,還得了解結(jié)構(gòu)方案的實際情況,不斷積累工作的經(jīng)驗,從而做出科學(xué)合理的方案選擇,使得高層建筑更加舒適、安全。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);設(shè)計方法;獨立基礎(chǔ);懸挑梁
1 前言
建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計一般在建筑設(shè)計之后,結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑設(shè)計相互依存又彼此制約。結(jié)構(gòu)設(shè)計不能破壞建筑設(shè)計,同時建筑設(shè)計也不能超出結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力范圍。但是結(jié)構(gòu)設(shè)計決定建筑設(shè)計能否實現(xiàn),因此,結(jié)構(gòu)設(shè)計顯得更為重要。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可分為整體設(shè)計、部件設(shè)計和概率極限狀態(tài)設(shè)計法。
2 整體設(shè)計
整體設(shè)計就是進(jìn)行概念設(shè)計。概念設(shè)計是指正確的解決總體方案、材料使用和細(xì)部構(gòu)造,以達(dá)到合理結(jié)構(gòu)設(shè)計和抗震設(shè)計的目的。概念設(shè)計是根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和抗震設(shè)計的復(fù)雜性,難以精確計算而提出來的一種從宏觀上實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)合理抗震,避免無必要的繁瑣計算,同時為抗震計算創(chuàng)造有利條件,使計算分析結(jié)果更能反映在地震時建筑結(jié)構(gòu)反應(yīng)的實際情況的設(shè)計方法。采用先進(jìn)的計算理論,空間受力分析、非彈性變形分析、塑性內(nèi)力分析、由加載到破壞的全過程受力分析、時程分析、最優(yōu)化設(shè)計、方案優(yōu)化等先進(jìn)科學(xué)的設(shè)計方法、設(shè)計理論將得到越來越多的應(yīng)用。
通過概念設(shè)計盡可能的降低作用效應(yīng)。因為降低作用效應(yīng),對增加結(jié)構(gòu)安全性、降低造價、節(jié)約國家投資意義重大。使用具有高強、輕質(zhì)、環(huán)保等特點的新型建材,建筑物的自重在結(jié)構(gòu)計算中占很大的比重,使用輕質(zhì)、高強的建材,將使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)生革命性的變化。
整體設(shè)計包括結(jié)構(gòu)體系的選擇、柱網(wǎng)的布置、梁的布置、剪力墻的分布、基礎(chǔ)的選型等。
整體設(shè)計一般分為主體和基礎(chǔ)兩部分進(jìn)行。設(shè)計人員根據(jù)建筑物的性質(zhì)、高度、重要程度、當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)防烈度、風(fēng)力情況等條件來選擇合適的建筑結(jié)構(gòu)體系。是采用磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、框支結(jié)構(gòu)、筒體,還是巨型框架等其它結(jié)構(gòu),選定結(jié)構(gòu)體系后,就要具體決定柱、梁、墻(剪力墻)的分布和尺寸等。
在進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算后,主體結(jié)構(gòu)底截面的內(nèi)力成了基礎(chǔ)選型和計算的重要依據(jù)。內(nèi)力計算一般盡量簡化為平面體系來計算,但有時必須采用空間受力體系來計算。無論怎樣,內(nèi)力計算最終是對柱、梁、板、墻(剪力墻)和塊體這五種部件的計算。也就是說,進(jìn)行整體設(shè)計后,就要進(jìn)行部件設(shè)計。
3 部件設(shè)計
梁和柱一般可以看作細(xì)長桿件,內(nèi)力情況與計算體系相符合。單向板可簡化為單位寬度的梁來計算,雙向板的計算理論也較成熟,異型板的計算就較為復(fù)雜,應(yīng)盡量避免。對于單片的剪力墻,一般把它視作薄壁柱來近似計算,有時要考慮翼緣的作用;對于筒體結(jié)構(gòu)中的剪力墻則要用空間力學(xué)的方法來計算。塊體不同于梁、柱、板、墻,它在空間三個方向的尺寸都比較大,難以視作細(xì)長桿件或簡化為平面體系來計算。如單獨基礎(chǔ),樁的承臺,深梁都是塊體,受力情況很復(fù)雜,難以精確分析,所以在計算中往往加大安全系數(shù),以策安全。
4 概率極限狀態(tài)設(shè)計法
建筑結(jié)構(gòu)計算理論經(jīng)歷了經(jīng)驗估算、容許應(yīng)力法、破損階段計算、極限狀態(tài)計算,到目前普遍采用的概率極限狀態(tài)理論等階段。
目前國內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計所用的設(shè)計方法是概率極限狀態(tài)設(shè)計法,作用效應(yīng)S必須小于等于結(jié)構(gòu)抗力R,結(jié)構(gòu)要滿足強度條件和位移條件。內(nèi)力計算采用的力學(xué)模型一般是彈性模型,要考慮塑性變形內(nèi)力重分布時,往往是把利用彈性模型計算所得的內(nèi)力乘以一個調(diào)整系數(shù)。概率極限狀態(tài)設(shè)計法更科學(xué)、更合理。作用效應(yīng)S小于等于結(jié)構(gòu)抗力R是結(jié)構(gòu)計算的普遍適用公式。
5 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題
設(shè)計人員對工作不重視。有些建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員對結(jié)構(gòu)設(shè)計的認(rèn)識的重要程度不夠,同時對規(guī)范的理解和學(xué)習(xí)不夠深,對涉及的很多工程設(shè)計的內(nèi)容考慮不全面,往往會漏掉很多方面。有的甚至不動腦筋就直接照搬其它工程的設(shè)計成果,對工程沒有做足夠的實地比較分析,認(rèn)為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的少許偏差對工程質(zhì)量無足輕重。有的對新規(guī)范[1]的學(xué)習(xí)不夠,仍然套用舊規(guī)范,結(jié)構(gòu)導(dǎo)致設(shè)計質(zhì)量達(dá)不到要求。
建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計不妥當(dāng)。結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一般的問題有很多種,其中包括基礎(chǔ)設(shè)計不當(dāng),它主要表現(xiàn)的有基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計和計算不盡合理,基礎(chǔ)設(shè)計荷載取值不準(zhǔn)確。鋼筋混凝土多層框架建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中多采用柱下獨立基礎(chǔ),當(dāng)?shù)鼗饕芰臃秶鷥?nèi)不存在軟弱粘性土層時,可不必進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的抗震承載力驗算,但這些建筑在基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)考慮風(fēng)荷載的影響。另一種情況是在設(shè)計獨立基礎(chǔ)時,對作用在基礎(chǔ)頂面上的外荷載取值不當(dāng)。基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計和計算不盡合理是基礎(chǔ)設(shè)計不當(dāng)?shù)牧硪粋€重要問題,用總剛分析方法進(jìn)行計算,有時雖然樓板厚度取零,也定義彈性節(jié)點。采用程序進(jìn)行計算,常忽略建筑平面不規(guī)則的問題。在基礎(chǔ)拉梁設(shè)計上,設(shè)計方案也受框架底層高和埋置深度的影響,往往使得在設(shè)計方案上對這些實際分析不透,造成設(shè)計方案選擇不當(dāng)。
樁間距過小。樁間距過小,不滿足規(guī)范[2]對樁的最小中心距的規(guī)定。特別是試樁、錨樁之間的間距,往往被設(shè)計人員忽視,這可能會直接影響試樁結(jié)果的正確性。
樁身鋼筋籠長度不足。對擠土灌注樁,樁身鋼筋籠長度沒有穿越軟弱土層的層底深度,不能滿足樁基規(guī)范[3]“對于沉管灌注樁,配筋長度不應(yīng)小于軟弱土層層底深度”的規(guī)定,這也是工程設(shè)計中常見的問題。
承重磚基礎(chǔ)采用多孔磚砌筑。根據(jù)多孔磚墻體結(jié)構(gòu)構(gòu)造,地面以下或室內(nèi)防潮層以下的基礎(chǔ)不得采用多孔磚砌筑。
建筑高度、高寬比超過現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程的限值現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程給出了建筑的最大適用高度和高寬比限值。某些高層建筑建筑高度超過最大適用高度或高寬比超出規(guī)定限值,甚至個別建筑高度和高寬比均超出規(guī)定限值。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,對于建筑高度、高寬比和體型復(fù)雜程度超過現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程的高層建筑,應(yīng)按超限高層建筑進(jìn)行設(shè)計。同時,另一點不容忽視的問題是,建筑適用高度除與結(jié)構(gòu)體系類型及抗震設(shè)防烈度有關(guān)外,還與場地類別與結(jié)構(gòu)是否規(guī)則等因素有關(guān),當(dāng)位于Ⅳ類場地或結(jié)構(gòu)平面與豎向布置不規(guī)則時,其最大適用高度應(yīng)適當(dāng)降低。
6 結(jié)論
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是個系統(tǒng)、全面的工作。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員,加深對當(dāng)前建筑建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的常用方法和設(shè)計中遇到的常見問題的認(rèn)識與研究,課以不斷提高自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。論文分析總結(jié)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法及常見問題,希望對設(shè)計人員有一定的幫助。
參考文獻(xiàn)
[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50010-2010.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010
英文名稱:Journal of Building Structures
主管單位:中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會
主辦單位:中國建筑學(xué)會
出版周期:月刊
出版地址:北京市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1000-6869
國內(nèi)刊號:11-1931/TU
郵發(fā)代號:2-190
發(fā)行范圍:國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間:1980
期刊收錄:
CA 化學(xué)文摘(美)(2009)
CBST 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)速報(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)
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關(guān)鍵詞:高層建筑;抗震設(shè)計;結(jié)構(gòu)體系
結(jié)構(gòu)工程師按抗震設(shè)計要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計,其目標(biāo)是希望使所設(shè)計的結(jié)構(gòu)在強度、剛度、延性及耗能能力等方面達(dá)到最佳,從而經(jīng)濟地實現(xiàn)“小震不壞,中震可修,大震不倒”的目的。本文圍繞高層建筑結(jié)構(gòu),總結(jié)了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點以及提出了高層建筑結(jié)構(gòu)分析和各種體系相對應(yīng)的方法。為實際高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計提供一定參考。
1 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則
1.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能
(1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件、強底層柱(墻)”的原則。(2)對可能造成結(jié)構(gòu)的相對薄弱部位,應(yīng)采取措施提高抗震能力。(3)承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。
1.2在設(shè)計構(gòu)造上宜有多道抗震防線
(1)一個抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個延性較好的分體系組成,并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架―剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個分體組成,雙肢或多肢剪力墻體系組成。(2)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(dǎo)致倒塌。抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度,有意識地建立一系列分布的屈服區(qū),主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度,提高結(jié)構(gòu)抗震性能,避免大震時倒塌。(3)適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強弱關(guān)系,同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后,其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段,使“有效屈服”保持較長階段,保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。(4)在抗震設(shè)計中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計超強,可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對薄弱,因此在設(shè)計中不合理的加強以及在施工中以大帶小,改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的做法,都需要慎重考慮。
1.3對出現(xiàn)的薄弱部位,應(yīng)采取措施提高其抗震能力
(1)構(gòu)件在強烈地震下不存在強度安全儲備,構(gòu)件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。(2)要使樓層(部位)的實際承載能力和設(shè)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(nèi)力重分布導(dǎo)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(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。(4)在抗震設(shè)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力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移,這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)靜力分析方法
2.1 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)
框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻布置應(yīng)按“均勻、分散、對稱、周邊”的基本原則考慮,內(nèi)力與位移計算的方法很多,大都采用連梁連續(xù)化假定。由剪力墻與框架水平位移或轉(zhuǎn)角相等的位移協(xié)調(diào)條件,可以建立位移與外荷載之間關(guān)系的微分方程來求解。由于采用的未知量和考慮因素的不同,各種方法解答的具體形式亦不相同。框架-剪力墻的機算方法,通常是將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為等效壁式框架,采用桿系結(jié)構(gòu)矩陣位移法求解。
2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)
計算剪力墻的內(nèi)力與變形時,其剪力墻應(yīng)計入端部翼緣地共同工作,剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻的開洞情況。單片剪力墻按受力特性的不同可分為單肢墻、小開口整體墻、聯(lián)肢墻、特殊開洞墻、框支墻等各種類型。不同類型的剪力墻,其截面應(yīng)力分布也不同,計算內(nèi)力與位移時需采用相應(yīng)的計算方法。剪力墻結(jié)構(gòu)的機算方法是平面有限單元法。此法較為精確,而且對各類剪力墻都能適用。但因其自由度較多,機時耗費較大,目前一般只用于特殊開洞墻、框支墻的過渡層等應(yīng)力分布復(fù)雜的情況。
2.3筒體結(jié)構(gòu)
筒體結(jié)構(gòu)包括框筒結(jié)構(gòu)?筒中筒結(jié)構(gòu)以及其它筒體結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)的分析方法按照對計算模型處理手法的不同可分為三類:等效連續(xù)化方法、等效離散化方法和三維空間分析。等效連續(xù)化方法是將結(jié)構(gòu)中的離散桿件作等效連續(xù)化處理。一種是只作幾何分布上的連續(xù)化,以便用連續(xù)函數(shù)描述其內(nèi)力;另一種是作幾何和物理上的連續(xù)處理,將離散桿件代換為等效的正交異性彈性薄板,以便應(yīng)用分析彈性薄板的各種有效方法。
3 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系
3.1框架-剪力墻體系。有框架結(jié)構(gòu)布置靈活,使用方便的特點,又有較大的剛度和較好的抗震性能。當(dāng)框架體系的強度和剛度不能滿足要求時,往往需要在建筑平面的適當(dāng)位置設(shè)置較大的剪力墻來代替部分框架,便形成了框架-剪力墻體系。在承受水平力時,框架和剪力墻通過有足夠剛度的樓板和連梁組成協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)體系。在體系中框架體系主要承受垂直荷載,剪力墻主要承受水平剪力。框架-剪力墻體系的位移曲線呈彎剪型。剪力墻的設(shè)置,增大了結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度,使建筑物的水平位移減小,同時框架承受的水平剪力顯著降低且內(nèi)力沿豎向的分布趨于均勻,所以框架-剪力墻體系的能建高度要大于框架體系。
3.2剪力墻體系。剪力墻體系結(jié)構(gòu)剛度大,空間整體性好,當(dāng)受力主體結(jié)構(gòu)全部由平面剪力墻構(gòu)件組成時,即形成剪力墻體系。在剪力墻體系中,單片剪力墻承受了全部的垂直荷載和水平力。剪力墻體系屬剛性結(jié)構(gòu),其位移曲線呈彎曲型。剪力墻體系的強度和剛度都比較高,有一定的延性,傳力直接均勻,整體性好,抗倒塌能力強,是一種良好的結(jié)構(gòu)體系,能建高度大于框架或框架-剪力墻體系。
3.3筒體體系。凡采用筒體為抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系統(tǒng)稱為筒體體系,包括單筒體、筒體-框架、筒中筒、多束筒等多種型式。筒體是一種空間受力構(gòu)件,分實腹筒和空腹筒兩種類型。實腹筒是由平面或曲面墻圍成的三維豎向結(jié)構(gòu)單體,空腹筒是由密排柱和窗裙梁或開孔鋼筋混凝土外墻構(gòu)成的空間受力構(gòu)件。筒體體系具有很大的剛度和強度,各構(gòu)件受力比較合理,抗風(fēng)、抗震能力很強,往往應(yīng)用于大跨度、大空間或超高層建筑。
4 結(jié)束語
在強烈地震作用下,建筑物的破壞機理和過程是十分復(fù)雜的,要進(jìn)行精確的抗震計算是困難的,在總結(jié)大量地震災(zāi)害經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,提出了概念設(shè)計,并認(rèn)為它是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的首要問題,比計算設(shè)計更為重要。對設(shè)計人員來說,掌握概念設(shè)計,有助于明確抗震設(shè)計思想,靈活、恰當(dāng)?shù)剡\用抗震設(shè)計原則,不致陷入盲目的計算工作,從而比較合理地進(jìn)行抗震設(shè)計。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:高層建筑;抗震性能;理念;具體方法
Abstract: the world's population increased continuously, make the per capita living space gradually reduce, and then make the emergence of the high-rise building become an inevitable result. In recent years, such as earthquake disaster for high-rise building with the great damage and loss makes people have to of high-rise building in the design and construction of the construction of the seismic performance increase of consideration. This article describes and analyzes the structure of the high-rise building aseismic design of many of the idea of the foundation, and further puts forward the specific methods of seismic design.
Keywords: high building; Seismic performance; Ideas; The specific method
中圖分類號:[TU208.3]文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
地震因為其高破壞力和高不確定性兩個特征成為一種危害人類正常生活的重大自然災(zāi)害。同時也成為包括高層建筑在內(nèi)的絕大部分建筑設(shè)計和施工項目都必需考慮的一個重要因素之一[1]。因為在人類的發(fā)展歷史上,地震這一自然災(zāi)害給人們帶來了巨大的經(jīng)濟財產(chǎn)和人身安全的損失,于是在很早以前抗震設(shè)計就成為了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計里的一個重要考慮因素,而建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計理念和方法也隨著歷史的進(jìn)步在不斷的發(fā)展。雖然人類目前還無法準(zhǔn)確預(yù)測地震災(zāi)害并確保建筑物在地震中免受損失和破壞,但是已經(jīng)形成了一套比較完整的理論和方法體系,在一定程度上能做到“小震不壞,中震不修,大震不倒”,并盡大可能的做到了減少因地震建筑物倒塌而給人們生命和財產(chǎn)帶來的的嚴(yán)重?fù)p失。
高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理念
一直以來,對于建筑物的抗震設(shè)計理念和方法的研究都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個必要考慮因素,而增強建筑物的抗震性能是理論研究者為之奮斗不懈的的目標(biāo)。現(xiàn)有的抗震設(shè)計理念是經(jīng)過以下幾個重要的階段而總結(jié)得來的。
一是剛性設(shè)計理念。這是人們應(yīng)對地震這一自然災(zāi)害所總結(jié)和研究出的第一個設(shè)計的理念。當(dāng)時的地震工程學(xué)者對地震和抗震理論知識的了解還很少,很貧乏。學(xué)者普遍認(rèn)為建筑物在地震中損壞甚至倒塌的主要原因是因為建筑物的剛度不夠,不能抵抗地震的巨大能量才會倒塌。按照這一設(shè)計理念人們在房屋的施工建設(shè)工程中就通過增加剪力墻的厚度和承重墻的鋼筋和水泥的比例,以此來保證墻體結(jié)構(gòu)有足夠的剛度,從而時地基與整個主體建筑形成一個剛性的有機整體。但是這一理念有其自身所具備的局限性,因為強調(diào)對建筑物剛度的要求,使得建筑物在高度和跨度上的發(fā)展收到限制。
二是柔性設(shè)計理念。因為看到了剛性設(shè)計理念的先天性不足,在剛性設(shè)計理念之后,抗震設(shè)計專家和學(xué)者們又提出了一個與剛性設(shè)計理念全然不同的柔性設(shè)計理念。這一理念放棄了對建筑物剛性的追求并且利用柔性建筑在地震中建筑物可以有效的側(cè)移和形變的優(yōu)點來減少地震對建筑物的損害。事實表明,這一設(shè)計理念具備了剛性設(shè)計理念所無法具備的優(yōu)勢,并且在一些小的低等級的地震中能比較好的保證建筑物的完好[2]。但是也僅僅是限于應(yīng)對低等級的地震,事實表明,當(dāng)遇到較高等級的地震時,在這一設(shè)計理念的指導(dǎo)下所建設(shè)的房屋是沒有任何抵抗力的。
三是結(jié)構(gòu)控制設(shè)計理念。這一設(shè)計理念主要是通過對建筑物的控制結(jié)構(gòu)的設(shè)置使已有的結(jié)構(gòu)和新生的結(jié)構(gòu)共同抵御地震。最近這些年以來,這一設(shè)計理念被廣泛應(yīng)用于橋梁和高層建筑物的抗震設(shè)計中。
第四個是性能設(shè)計理念。這一設(shè)計理念的主要思想是讓建筑物在面對不同等級地震的時候能有不一樣的與之對應(yīng)的抗震能力與性能,體現(xiàn)了多級抗震設(shè)防的重要思想[3]。該理論是在之前剛性設(shè)計理念、柔性設(shè)計理念和結(jié)構(gòu)控制設(shè)計理念的基礎(chǔ)之上發(fā)展的全新的理論,因為其較大的抗震優(yōu)勢,使得它成為現(xiàn)階段實際應(yīng)用最為廣泛的抗震設(shè)計理念。它具體表現(xiàn)為以下幾個方面:①盡可能增加多道抗震防線。每一個抗震機構(gòu)的體系都不是一個單一的體系,而一般都是右多個有良好延性的系統(tǒng)構(gòu)成,而每一個分系統(tǒng)又是通過有較好延伸性能和柔性的構(gòu)件相互連接配合作用的。比如說有剪力墻-框架體系是由具有良好延性的剪力墻和柔性較高的框架組成,而剪力墻又是分為雙肢剪力墻和多肢剪力墻分體系。一般的,強地震都伴隨著一系列的余震,這就要求建筑物節(jié)構(gòu)具備抵抗強震的第一道防線之后還能有第二道,第三道防線來抵抗接下來的余震,只有這樣,才能保證建筑物在強震之后仍舊能夠不倒塌。這就要求每一樓層里的主要抗震耗能構(gòu)建在強震中屈服后其他的輔助構(gòu)建仍具有彈性性能,從而延長構(gòu)件的“有效屈服時間”。 ②增強薄弱部位的抗震性能。構(gòu)件的實際承受能力和計算承受能力是對構(gòu)件合理布置的基礎(chǔ),當(dāng)在實際地震過程中,構(gòu)件的實際承受里高于計算承受力,也就是構(gòu)件面臨承受力的不定集中的情況,這時候就需要通過其他的與之相連的輔助構(gòu)件對它的承受力完成轉(zhuǎn)移[4]。在薄弱部位(很有可能出現(xiàn)力的集中的部位)增強抗震設(shè)計,提高其抗震性能,能夠有效做到保證建筑物在地震中變形小,不倒塌。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法
對于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計,通常要考慮高層建筑物的剛度、強度,和延性,因為不僅要保證整體結(jié)構(gòu)在地震中能夠承受一定范圍內(nèi)的軸壓力和剪力,同時還要做到在力過大的時候在允許結(jié)構(gòu)有一定的變形但是不至于嚴(yán)重倒塌。這是抗震的主要內(nèi)容,也是抗震的核心內(nèi)容。而現(xiàn)在具體的設(shè)計方法有以下這些。
一是多采用強剪弱彎結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)中的梁和柱子簡剪力破壞比軸向扭力破壞所帶來的后果要嚴(yán)重的多,所以在設(shè)計之中要增強粱柱和墻體的剪力弱化軸向彎力。另外與此類似的還應(yīng)該多采用強柱弱梁和強節(jié)點弱構(gòu)件的設(shè)計方法。
二是改善高層建筑結(jié)構(gòu)均勻性設(shè)計。首先是高層建筑是一個三維結(jié)構(gòu),在地震中作用力的方向是任意的,使其側(cè)向兩軸在剛度上均勻是保證其抗震性和抗風(fēng)性的重要因素[5];然后是在沿豎直方向的層剪力剛性性能盡量不要發(fā)生突變;最后就是沿同一軸的各向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)要避免出現(xiàn)剛度較大而延性較低的結(jié)構(gòu)。
三是加強短柱抗震性能。①改善建筑物整個結(jié)構(gòu)的抗震性能可以通過縮小短柱的截面積,增大剪跨比進(jìn)而提高短柱的計算受壓載重力的方式達(dá)到。具體的方法是增強混泥土的實際等級,降低其軸壓比。②采用鋼管混泥土的方式澆灌短柱。在由圓形鋼管構(gòu)成的構(gòu)件體系里澆筑混泥土保證了混泥土能夠在三個方向都能受到足夠強度的壓力,從而提高了混泥土本身的抗壓能力和極限應(yīng)力,進(jìn)而在保證剛度和強度的前提下增強了其延性。③采用分體柱結(jié)構(gòu)。這種方法是通過人為的將柱子的抗彎性能降低到其抗剪性能之下,從而用短柱在地震中的延性破壞代替它的水平斷裂進(jìn)而保證建筑物不易倒塌。
結(jié)語
隨著社會和科技的進(jìn)步和發(fā)展,專家學(xué)者對建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的理念也在不斷的更新進(jìn)步,進(jìn)步和先進(jìn)的理念給我們帶來的是可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。雖然人類在戰(zhàn)勝地震這一自然災(zāi)害的路上還是任重而道遠(yuǎn),但是我們有理由相信,隨著人們對已有地震經(jīng)驗的總結(jié),我們的抗震工程學(xué)者會研究出更好的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念理念和方法,進(jìn)而進(jìn)一步保證人類生命和財產(chǎn)不受損失。
參考文獻(xiàn):
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[2] 王欣.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)選型要點[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2010,(15)
[3] 鄭克勤.關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計探討[J].中華民居,2011(03)
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu) 抗震技術(shù)
一、抗震技術(shù)提出背景
基于抗震性能的設(shè)計理論,在20世紀(jì)90年代由美國提出并開始這方面的研究。隨后該項理論研究在日本,澳大利亞,中國等國家開始受到重視。該種理論重在對建筑物的抗震能力的研究,對于如何預(yù)防強大的破壞力極強的地震,是該項研究面臨的主要問題。目前,世界上建筑物抗震能力相對較高的應(yīng)數(shù)日本了。這個國家由于地理位置很是特殊,他處于世界上兩大地震活躍帶之一的環(huán)太平洋地震帶。活躍的地殼運動經(jīng)常為日本帶來災(zāi)難性的打擊,整個日本島國甚至面臨毀滅的境地。盡管如此,日本還是依然在頑強地和自然災(zāi)害做抗?fàn)帯姶蟮木哂袣缧缘牡卣鸪删土巳毡究拐鸾ㄖO(shè)計的輝煌。為了抵御地震發(fā)生后帶來的毀滅性破壞,日本國內(nèi)的建筑物大都經(jīng)過精心設(shè)計,抗震能力相當(dāng)高,一般的地震根 本就不足為慮的。日本這樣一個彈丸之國,雖然有些時候狂妄自大,但其自身確實是具備很多值得我們借鑒的東西,建筑物防震技術(shù)就很值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。
我國地理位置比較特殊,處于世界兩大地震活躍帶之間——環(huán)太平洋地震帶和環(huán)地中海喜馬拉雅地震帶。因此,我國的地震多發(fā)性相對于世界其他國家來說也是很頻繁的,如1976年唐山大地震、2008年汶川大地震、2010年玉樹地震。每一次地震破壞性都相當(dāng)大,每一次都是慘痛的教訓(xùn)。在地震中,許多居民房屋倒塌,流離失所,無家可歸。雖然事后國家舉全國之力恢復(fù)了重建,但慘痛的教訓(xùn)是無法抹去的。每一個人或許都在思考:為什么有的房屋倒塌了而有的房屋依然矗立?答案明確得再明確不過。關(guān)心這一問題除了大眾輿論之外,恐怕最為關(guān)心的莫過于建筑設(shè)計師們。于是,在建房屋必須具備抗震能力的要求在建筑行業(yè)成了明確的理念。
二、房屋抗震技術(shù)的概念及其特征
(一)房屋抗震技術(shù)的概念
房屋抗震技術(shù)主要是指建筑物或者構(gòu)筑物在設(shè)計和施工中必須應(yīng)用到的具備預(yù)防和抵抗破壞性地震的技術(shù)能力。現(xiàn)代建筑業(yè)的發(fā)展引入了抗震防震的理念,并且抗震強度提升,不再是一般的震級,而是能夠抵抗強度更大的地震。目前,國內(nèi)有相當(dāng)一部分學(xué)者致力于抗震技術(shù)的研究,并取得了豐碩的成果。相關(guān)的文獻(xiàn)資料為抗震技術(shù)的應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。
(二)房屋抗震技術(shù)的特征
1.房屋結(jié)構(gòu)的合理性。建筑物需要能夠具備抵抗地震的能力,設(shè)計者首先應(yīng)當(dāng)追求房屋結(jié)構(gòu)的合理性設(shè)計原理。房屋設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性要求建筑材料的選取,建筑物的設(shè)計、施工都應(yīng)當(dāng)有步驟,有計劃的進(jìn)行,追求每一個環(huán)節(jié),每一個角度的精密性。
2.房屋主體的抗震性。房屋抗震技術(shù)的應(yīng)用主要就是預(yù)防地震,因為地震的破壞力非常大,能夠摧毀地面不穩(wěn)固的一切建筑物。房屋的設(shè)計施工注入抗震理念后,首先應(yīng)當(dāng)具備的能力就是抗震能力。而抗震性主要體現(xiàn)在房屋的主體結(jié)構(gòu)上面,只有把建筑物的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工好了,才能夠從根本上具備抗震的基本要求,然后才是對建筑物墻體等設(shè)施的要求。
3.設(shè)計施工的復(fù)雜性。對于建筑物的抗震防震要求,首先就得從設(shè)計上面下功夫,要使其真正具備抵御強度較大的地震破壞,設(shè)計者們在設(shè)計的前期需要做大量的論證工作,做到合理、充分的論證,使其具備科學(xué)性和合理性。設(shè)計者們完成了論證和設(shè)計工作后,這就需要施工者在施工中嚴(yán)格按照建筑的設(shè)計模式進(jìn)行施工,并且精確度要求很高。要知道,再好的設(shè)計圖紙,如果沒有精良的施工者也是徒勞。
三、建筑行業(yè)引入抗震技術(shù)的意義
(一)提高人類抵御自然災(zāi)害的能力
經(jīng)過我國幾代人不懈努力地發(fā)展,我國人民居住的房屋的安全性能越來越高,特別是抗震技術(shù)的應(yīng)用更是提升了我國居民對建筑物抗震的理解與控制的能力。回望歷史,一個多世紀(jì)以來的歷次大地震總是給人類社會造成出乎意料的損失,尤其是特大地震中房屋建筑的倒塌所造成的重大人員傷亡。1976年唐山大地震與2008年汶川大地震對我國簡直是破壞性的打擊,這使得我國建筑設(shè)計者們不得不考慮房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震安全性問題。抗震技術(shù)的應(yīng)用,使得我國房屋建筑結(jié)構(gòu)性能大大提高,并且提升了抵御大地震的能力。
(二)改善我國居民的生存環(huán)境
現(xiàn)代工業(yè)飛速發(fā)展,無論是城市還是農(nóng)村,一座座高樓拔地而起。這一切既預(yù)示著現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程,同時也為人們的生存帶來危機。因為地震活動的頻繁,高樓要是發(fā)生倒塌,那就等于是致命的攻擊。而隨著抗震技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,使得房屋建筑的抗震能力大大提升,這直接改善了人們的生存環(huán)境。有了牢固的建筑,人們不用再惶惶不可終日。人們可以在較為安全的環(huán)境下學(xué)習(xí)、工作,而不用擔(dān)心建筑物隨時倒塌。
(三)促進(jìn)我國建筑行業(yè)的新發(fā)展
我國的建筑業(yè)一直停留在傳統(tǒng)的設(shè)計施工技術(shù)上。傳統(tǒng)的建筑安全性能較低,那時對于抗震性能的要求不是很高,或者說是還沒有引入抗震的理念。隨著地震活動的頻繁,災(zāi)害性帶來的損失的巨大,建筑設(shè)計、施工者們意識到了必須提高房屋的抗震性能,這時候,抗震理念應(yīng)運而生。抗震理念在維持現(xiàn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計原則的前提下,更加突出地明確結(jié)構(gòu)在強烈地震下的損傷破壞部位,并通過這些預(yù)期部位的損傷與破壞,達(dá)到保證建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)人員安全的目標(biāo),從而大大提高房屋內(nèi)人員的安全性。隨著抗震理念應(yīng)用的日趨推廣,這就促使建筑行業(yè)邁上了新的臺階,不斷向著更好的方向發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】地下水,建筑結(jié)構(gòu),設(shè)計,危害,探討
中圖分類號:TU2文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
一,前言
在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,地基設(shè)計是最為重要的部分,地基的穩(wěn)定將直接關(guān)系到后續(xù)施工中整個建筑的工程質(zhì)量。但是,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,會因為地質(zhì)地貌的差異,土質(zhì),地下水的水位,升降情況等多個方面的影響,而使得建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計變得更加艱難。地下水的浮力,壓力會在建筑水位升降中,對整個建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強大的反力作用。因此,在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,要研究地下水的蘊藏情況,埋藏條件,存在情形和周圍地質(zhì)的關(guān)系,要重視地表水對施工的抗浮影響,潛水的工程抗浮,結(jié)構(gòu)支撐于地基的抗傾穩(wěn)定驗算等的主要地下水等多方面的因素,探究地下水對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的危害,在此基礎(chǔ)上做出科學(xué)合理的設(shè)計,對保證整個工程的順利進(jìn)行,保證施工的質(zhì)量有著十分重要的意義。
二.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和地基基礎(chǔ)設(shè)計簡述
1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計概念和重要性
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計就是在遵守建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上,在綜合考慮到建筑功能,并對施工地點的地質(zhì)水文條件做出準(zhǔn)確勘探的條件下,對建筑結(jié)構(gòu)的梁柱,地基等承重構(gòu)件做出科學(xué)合理規(guī)劃的過程。
2,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要意義
在我國,進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時候,必須勘察其地質(zhì)條件,據(jù)建筑的用途和地質(zhì)條件,確定抗震等級,并綜合考慮到各種建筑構(gòu)件的科學(xué)組合,避免組合上的缺陷,同時,要對建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和相關(guān)的極限狀態(tài)做出驗算,保證整個建筑結(jié)構(gòu)的承載在極限范圍內(nèi)部。科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,不僅僅是后續(xù)施工的基礎(chǔ),更對整個工程有著十分重要的指導(dǎo)作用,將直接關(guān)系都工程的質(zhì)量和成本控制。因此,找出影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素,并作出科學(xué)合理的控制措施,是整個工程順利進(jìn)行的關(guān)鍵。
三,地下水對工程建筑的危害探究
1.地下水水位變化對建筑工程的危害
地下水的水位一般會受到降水,季節(jié)變化等因素的影響而產(chǎn)生水位的升降,地下水位的上升下降,會對整個建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計產(chǎn)生極其消極的影響,。首先,當(dāng)水位上升的時候,不僅僅會造成地震沙土液化速度加快,規(guī)模擴大,更會使得建筑結(jié)構(gòu)下的巖土發(fā)生斷裂,變形扭曲,滑坡,崩塌等多種地質(zhì)災(zāi)害,嚴(yán)重降低了整個建筑結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)地基的承載能力,不利于整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,不利于整個建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的增強。其次,地下水的過大下降,常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害以及地下水源枯竭、水質(zhì)惡化等環(huán)境問題,對巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。最后,地下水的凍脹也會對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計產(chǎn)生消極影響,主要表現(xiàn)在,當(dāng)凍脹的地下水升溫使得水浸濕和軟化巖土?xí)r候,會使得地基土質(zhì)的強度會大幅度降低,使得建筑物的沉降幅度變大,地基容易發(fā)生很大幅度的變形,造成建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性差。
2.地下水會對建筑物的建筑構(gòu)件造成很大的侵蝕性。地下水會對建筑構(gòu)件中的混泥土,可溶性石材,和建筑主體中的管道,金屬構(gòu)件等造成很大的腐蝕和侵蝕,不僅僅會加快各種構(gòu)件的老化,壽命縮短,更大幅度降低了整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和剛度。
3.地下水的水力狀態(tài)容易發(fā)生改變,會使得在飽和的砂型土質(zhì)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計變得更為艱難。當(dāng)水力發(fā)生變化時候,土質(zhì)的效應(yīng)力大幅度降低,容易形成流砂,使得建筑結(jié)構(gòu)下的土體發(fā)展流動,造成地表地基的坍塌,威脅建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
四,地下水對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的受力影響
1,地下水對地基基礎(chǔ)設(shè)計中應(yīng)力計算的影響
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,最關(guān)鍵是要確保地基的穩(wěn)定,進(jìn)行地基設(shè)計時候,首先要做到的就是要精確計算出自重應(yīng)力和附加應(yīng)力。在計算地基任意深度的自應(yīng)重力時候,要以地下水位為分界線,地下水上面的土質(zhì),一般采用的是土質(zhì)的自重應(yīng)力。如果地基位于地下水的下面,那么,地基在水下的砂性土需要綜合考慮到地下水的浮力作用。如果還是粘性土質(zhì)則變得更為復(fù)雜,需要根據(jù)不同的情況而定,一般認(rèn)為,如果在地下水下面的粘性土質(zhì)的液性指數(shù)不小于零,那么,此時土質(zhì)會是一種流動的狀態(tài),每個土質(zhì)顆粒之間有很多自水,這種情況下,土體便受到了地下水的浮力作用。因此,在進(jìn)行地下水位之下的自重應(yīng)力的時候,要根據(jù)實際情況,綜合考慮,分析確定是否需要將地下水的浮力納入其中。如果液性指數(shù)在零之下,那么土質(zhì)會保持在固體的狀態(tài),土質(zhì)就不會受到地下水的浮力,在實踐操作中,一般都會按照不利的狀態(tài)來進(jìn)行綜合考慮分析。
2.地下水對天然地基承載力的影響
在建筑結(jié)構(gòu)地基的設(shè)計中,要做好天然地基承載力的計算,地下水對地基有著十分重要的影響作用,一般而言,都會表現(xiàn)在兩個方面,其一,位于地下水位之下的土質(zhì),會很容易失去表觀凝聚力,而這種凝聚力多半是由毛細(xì)管和弱結(jié)合水所形成的,當(dāng)失去凝聚力的時候,會使得土質(zhì)的凝聚力大幅度降低。其二,當(dāng)受到地下水的浮力時候,土質(zhì)將會很大程度的降低了自身的凝聚力,也因此會使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中地基的的綜合承載力變?nèi)酢T趯嶋H建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,都會假設(shè)地下水水位上下的土質(zhì)強度都是一樣的,只是單一的考慮到地下水的浮力對土質(zhì)的承載力產(chǎn)生的影響,當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的地基持力層在地下水位下面,而且不具有透水性,那么,不管基底上層的土質(zhì)是否具有透水性,都統(tǒng)一使用保護重度,當(dāng)?shù)鼗某至泳哂型杆缘臅r候,可以將有效重度納入范圍。
五,抗浮設(shè)計方案與具體措施
除箱形基礎(chǔ)和內(nèi)部無柱的地下構(gòu)筑物外,采用片筏基礎(chǔ)的地下室的結(jié)構(gòu)一般難以滿足整體抗浮的剛度和強度要求,故將地下室劃分為若干結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行抗浮驗算是合理的,抗浮設(shè)計需結(jié)合結(jié)構(gòu)單元抗浮驗算的結(jié)果選擇或調(diào)整結(jié)構(gòu)抗浮方案及措施。抗浮方案及措施有:
1.主體工程采用樁(挖孑L樁除外)基礎(chǔ)時,單層地下室或裙房地下室可用樁協(xié)助抗浮,因為受地下水變化的影響,該樁可能抗拔也有可能承壓。
2.主體工程采用天然地基時,單層地下室或裙房地下室可采用加大恒載(如覆土)抗浮,或?qū)螌拥叵率液腿狗考叭狗康叵率业慕Y(jié)構(gòu)處理成垂直荷載作用下的子框架結(jié)構(gòu)支承于主體結(jié)構(gòu)上,由主體結(jié)構(gòu)協(xié)助抗浮。后者需修正原設(shè)計對應(yīng)于子框架的梁柱內(nèi)力與配筋和主體結(jié)構(gòu)中支承子框架的節(jié)點的梁柱端的內(nèi)力和配筋,修正的原則是取二次設(shè)計中承載力大的配筋和截面。主體結(jié)構(gòu)離支承子框架節(jié)點較遠(yuǎn)的梁柱端內(nèi)力受影響較小,一般可以不必修正。
3.抗浮錨樁協(xié)助抗浮。抗浮錨樁的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法基本上同錨桿,適用范圍比較大。常用于大空間、大面積的單層地下室或裙房地下室及地下構(gòu)筑物抗浮,當(dāng)水壓力較大時,用分布抗浮錨樁無梁地下室底板的方案易于設(shè)計且比較經(jīng)濟。
4.地下罐體的抗浮設(shè)計應(yīng)注意其基礎(chǔ)或基墩在地下水的影響下可能受壓也可能受拉,要做兩個方向受力的強度驗算。
5.在必要時要做抗撥樁或抗浮錨樁的撥和壓的雙向受力驗算,承壓驗算宜考慮樁土協(xié)同工作,樁主要起抗傾斜作用,注意抗浮驗算單元應(yīng)與協(xié)助抗浮的方案吻合,位于地下水位以下的室外抗浮覆土要扣除地下水的浮力,懸挑出室外的地下室底板可以適當(dāng)考慮上面覆土的內(nèi)摩擦角按倒梯形截面計算抗浮力,抗拔樁和抗浮錨盡量布置在柱、墻下或?qū)ΨQ布置在柱下,共同形成基礎(chǔ)梁的支座,可以使抗拔樁和抗浮錨樁的受力均勻。當(dāng)基礎(chǔ)梁的剛度較小時,要避免跨中抗梁的內(nèi)力計算,因基礎(chǔ)梁的豎向位移剛度從柱下至跨中各點不相同,所以布置在基礎(chǔ)梁跨中的抗拔樁和抗浮錨樁對基礎(chǔ)梁跨中是新約束,應(yīng)注意計算簡圖的處理,調(diào)整基礎(chǔ)梁的配筋,工程地質(zhì)勘查應(yīng)考慮協(xié)助抗浮的抗拔樁和抗浮錨樁的布置方案對樁長的影響。
六,結(jié)束語
建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計關(guān)系到整個建筑工程的后續(xù)施工,關(guān)系到整個建筑工程的工程進(jìn)度,工程成本控制和工程質(zhì)量的保證。加強地下水對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計影響的研究,找出地下水浮力對地下室和建筑物結(jié)構(gòu)施工設(shè)計的重要影響方式,和發(fā)生原因,有助于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)化和合理化。地下水是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中無可避免的載體,水壓力和地下水的浮力都會優(yōu)先于地基對建筑物的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生反力作用,因此,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,要對地下水這一最重要的影響因素做出深入研究,這是保護地基穩(wěn)定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時,通過探究發(fā)現(xiàn),地下水主要還是通過影響到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基礎(chǔ)設(shè)計的受力,主要是建筑結(jié)構(gòu)的自應(yīng)重力和建筑結(jié)構(gòu)的承載力,要從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗浮力上面加以改善和修正,盡力保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性和科學(xué)性,保證工程的質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1] 陳曉堅 地下水在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題探討 [期刊論文] 《廣東科技》 -2010年8期
關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;存在問題;解決方式
一、高層建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)類型時存在的問題及解決方法
1、 在選擇建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)型時要科學(xué)合理
存在的問題:
建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)型決定著建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體走向,現(xiàn)在很多設(shè)計師在設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)型時,沒有考慮到各方面的問題,導(dǎo)致最終的建筑設(shè)計在整體上不能滿足用戶需求。
解決方法:
在布置高層建筑的結(jié)構(gòu)平面時應(yīng)該遵循對稱、規(guī)則、簡單的原則,防止出現(xiàn)狹長的縮頸位置和應(yīng)急過于集中的凹角部位,此外,還應(yīng)該防止樓梯的電梯部位出現(xiàn)偏置而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的后果。在設(shè)計豎向體型時,應(yīng)防止過于外挑,并且內(nèi)收也要適度,剛度也要均勻的變化,切忌出現(xiàn)應(yīng)力過于集中。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中有了專門的內(nèi)容在敘述建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)型的規(guī)則性,比如:豎向結(jié)構(gòu)的規(guī)則性、平面結(jié)構(gòu)的規(guī)則性等等,在審定建筑設(shè)計方案中,堅決摒棄不符合規(guī)則的設(shè)計圖。因此,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師在設(shè)計建筑構(gòu)型時必須要遵循這些規(guī)則,如果在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題或者碰到了難題,就應(yīng)該及時向建筑專業(yè)交流溝通,盡最大的努力選擇最優(yōu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型,以免給工程的后續(xù)工作帶了不必要的麻煩。
2、 房屋最適高度和高寬比
存在的問題:
房屋的最適高度和高寬比直接影響著人們在使用過程中的心理感受,最適的高度和高寬比能給人一種舒適的感覺,并且還能增強建筑結(jié)構(gòu)的安全性。而目前,很多設(shè)計師在設(shè)計房屋的最適高度和高寬比時,過于片面地追求單一方面的因素,而使房屋的高度和高寬比不能達(dá)到最佳。
解決方法:
在高層建筑設(shè)計規(guī)范和抗震規(guī)范中明確指出,應(yīng)該嚴(yán)格限制高層建筑的總高度,以前是將高層建筑的總高度限制值設(shè)定成A級,但是現(xiàn)在將建筑的限制高度設(shè)定成B級,所以必須嚴(yán)格控制高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計高度,從多方面綜合考慮,如果高層建筑的高度超出了限定值B級,那么就要改變結(jié)構(gòu)設(shè)計方案和處理手段。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐中,經(jīng)常會發(fā)生因設(shè)計高度超過B級高度導(dǎo)致在審查設(shè)計圖時,沒有通過直接作廢,就又需要重新設(shè)計,這就嚴(yán)重影響到建筑的整體規(guī)劃和建設(shè)周期。高層建筑的高寬比直接控制著建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性、剛度、載重能力以及經(jīng)濟合理性,不同高度的高層建筑有著各不相同的高寬比限制值。然而,在設(shè)計一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的高層建筑過程中,怎樣準(zhǔn)確地確定一個科學(xué)合理的高寬比是一個比較困難的工作。通常在計算時,能夠根據(jù)需要考慮的方向的的最小投影寬度,針對建筑物中有一些的小的突出部位,例如樓電梯間,這就不在計算的寬度范圍之內(nèi)。針對有些高層建筑物附帶了裙房,如果裙房的剛度和面積相對于上部的塔樓的剛度和面積過于大時,此時在寬度比的計算過程中就可以直接考慮裙房上面的部位。
3、重視短肢剪力墻的設(shè)置
存在的問題:
短肢剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)受力方面起到了十分重大的作用,現(xiàn)在的很多建筑的意外倒塌事故,都是由短肢剪力墻的受力不均勻引起的。
解決方法:
短肢剪力墻所指的是墻肢截面高度和厚度的比值是5~8的剪力墻。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是在最近幾年出現(xiàn)的,它既對住宅建筑的合理布置有利,還能使建筑結(jié)構(gòu)的自重得到一定程度的減輕,然而,在高層建筑結(jié)構(gòu)中,剪力墻的肢不能過于短小,這是由于短肢剪力墻有著比較差的抗地震能力,在地震多發(fā)區(qū)的實際應(yīng)用很少,鑒于安全方面,高層建筑結(jié)構(gòu)的剪力墻不能全部采用短肢剪力墻。如果斷肢剪力墻設(shè)置太多,就應(yīng)該增加設(shè)置一些筒體或者常規(guī)性的剪力墻,這二者之間共同受力,形成堅固的剪力墻結(jié)構(gòu),此外,高層建筑規(guī)范中還對短肢剪力墻的使用有了一些特別的限制,比如:抗震等級、縱向鋼筋的總配筋率、最大高度等,所以,短肢剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該少使用或者不適用為宜,不能因為了方便于施工而設(shè)計錯誤。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)的分析與計算方法
1、 在整體計算建筑結(jié)構(gòu)時要選擇正確的軟件
現(xiàn)在大家普遍采用的計算軟件包括:TBSA、TAT、SATWE或SAP、ETABS等。然而,因為不同的軟件所使用的計算模型都是各不相同的,所以要根據(jù)建筑高度、結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)體系等來正確選擇合適的軟件版本進(jìn)行設(shè)計。所以計算得出的結(jié)果有一些不同。因此,在計算和分析高層建筑的整體結(jié)構(gòu)時,必須要綜合考慮到建筑結(jié)構(gòu)的高度和構(gòu)型來正確選擇計算軟件,以便能夠保證計算結(jié)果的精準(zhǔn)性,有時可以使用多個不同的軟件來計算,然后工程設(shè)計師再仔細(xì)分析這些不同的結(jié)果,找出適合參考且合理的結(jié)果。否則,一旦選擇了不恰當(dāng)?shù)挠嬎丬浖粌H會消耗設(shè)計者大量的精力和時間,影響到建設(shè)周期,還將有可能使建筑結(jié)構(gòu)存在一系列的安全隱患。
2、應(yīng)該具有充足的振性數(shù)目
在新的高層建筑規(guī)范中,提出了振型參與系數(shù)的概念,還清楚地指出了這個參數(shù)的額定值。又因為在之前的高層建筑規(guī)范中,沒有明確指出振型參與系數(shù)該方面的內(nèi)容,即使有的指出了此概念,沒有清楚的指出這個參數(shù)的額定值,所以,在分析和計算時期,就應(yīng)該正確判斷確立出這個參數(shù),再進(jìn)行有效地調(diào)整振型參與系數(shù)的最終取值。
3、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算和設(shè)計
在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,通常會有一些因為建筑的功能和美觀方面的要求而非主體承重骨架體系以內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。特別是在設(shè)計高層建筑屋頂處的裝飾構(gòu)件過程中,因為高層建筑有著比較大的風(fēng)荷載和地震作用,所以,就一定要根據(jù)新的高層建筑規(guī)范中的要求老計算和處理非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,以免造成惡劣的影響。
三、總結(jié)
高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項比較復(fù)雜且耗時長的工作,在設(shè)計過程中,稍不留意就會出現(xiàn)一些或大或小的錯誤,從而會給建筑結(jié)構(gòu)的后期施工帶了一系列的安全隱患,一旦發(fā)生安全事故,將會給建設(shè)單位帶了嚴(yán)重的損失。因此,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)該嚴(yán)格按照新的高層建筑規(guī)范進(jìn)行設(shè)計方案,并且還要認(rèn)真考慮高層建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)型,在通過仔細(xì)的分析計算來得出最終比較完美的設(shè)計圖,這樣既能保證建筑物的安全性能,還能給建設(shè)單位帶來豐厚的利潤。在設(shè)計過程中,若遇到了一些阻礙,就應(yīng)該及時和建筑師商討,實現(xiàn)資源共享、技術(shù)共享。
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