关键词:高层建筑;结构;抗震;设计
在建筑结构设计中,建筑结构必须遵循合理的抗震分析,并且进一步的进行完善,同时保证建筑结构性和地基的材料特性,通过动力响应和理论分析,采取最为稳定的设计方法,针对建筑结构中的常见问题进行总结,以满足建筑的整体抗震要求。
1建筑结构在抗震设计中面临的问题
1.1建筑高度过高
目前,我国常见的高层建筑设计中,对于防震强度和抗震结构所采取的形式都是以建筑的总体高度为基础的,只要建筑在规范的高度范围之内,就能够有效的保证抗震能力。但是在我国的建筑设计中,往往会忽视这一点,很多地区对形象工程的追捧,导致建筑超高现象严重,这使这些建筑的抗震能力大幅度的被减弱,并且在结构设计上也违反了相关标准并且加大了工程的整体预算。
1.2建筑位置选择的随意性的
我国过程的共同特点在于人口较多,城市空间狭小,这使城市建筑中的土地资源异常珍贵,建筑的建设根本没有选择的余地,高层建筑要想增强其抗震性,就必须在选址上下功夫,要避免老旧河道、多层土交汇点、断层、滑坡、地陷等位置,这样才能适当提高其抗震能力。
1.3建筑结构体系不合理
建筑的结构体系是保证整体抗震性的关键,建筑材料和结构在选择上必须得到人们的重视。建筑结构在整体上多为框架和框剪结合的建筑,以钢筋混凝土的结构位移作为整体的基准性,而建筑材料为钢筋混凝土,这就使其带有一定的弯曲性,如果单一的依靠建筑的结构刚度来降低侧移,不仅会加大整体结构的负担,而且会增加很多结构物,这使建筑的成本不断扩大。
1.4抗震强度等级较低
我国的建筑抗震等级一直低于国际标准,随着汶川、玉树等地区的地震灾害事件,我们必须合理提高建筑的抗震强度,尤其是加大对于中型和较低地震强度的控制,要针对地区性地震监测来进行,并以较频发的地质强度等级作为标准,以提高建筑的抗震要求
2高层建筑结构抗震设计
2.1建筑抗震设计理念
我国针对建筑的抗震设防被划分为“三水准、两阶段”,其中三水准指的是“小震不坏,中震可修,大震不倒”。在进行第一设防强度的设计中,震感要普遍低于本地区的历史地震等级,并且使在地震发生后建筑物可以不被损坏,并且能够正常使用,所以在进行第一设防强度计算中要根据建筑的承载力极限状态为基础,保证弹性的变形限值。其次是进行第二设防强度的计算中,所取值尽量符合本地区的常见设防强度,并且使结构弹性能够符合弹性变形值,在这一设计中要保证建筑在受到破坏的状态下,不修复依然能够继续使用,这就要求建筑的延性能力不发生变形和脆性破坏。最后是第三设防强度的计算,这要求抗震强度要高于地震的设防强度,在结构发生破坏后,仍然能够根据结构的变形性不倒塌,同时不发生能够威胁生命财产的破坏性,最大程度的争取人员安全,同时提升建筑必须具备加大的变形能力,并且其弹塑形变不会超过规定的弹塑性变形限值。三个水准强度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重现期50年;设防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重现期475年;罕遇地震:50年超越概率2~3%,重现期平均约为2000年。
2.2高层建筑抗震设计标准和措施
在建筑设计中抗震形式是在三个水准上进行设计的,但是需要通过两阶段来实现设计方法,在很多方法步骤的设计中,两个阶段都有其自身作用。首先第一个阶段要根据第一步骤采取与水准强度相应的地质动参数,现在线性结构上计算出弹性状态下所需要的地质效应。然后针对风、重力等多种荷载进行组合,以得出承载力需要调整的抗震系数,在进行构件设计中要满足第一水准清的要求后在进行第二步的地震动参数计算。在这个计算的过程中要根据层间的位移角度,进行计算,并且不使其超过抗震所规范的固定值,同时根据其抗震构造措施来进行足够的延性变形,并保证变形能够满足第二水准的要求。在第二阶段的设计中要将三水准所涉及的参数与建筑结构相互融合,通过对地震震动参数的计算,来计算出结构中的软弱层和抗震的薄弱环节。以此来确定抗震规范的具体限值。并且艺术进行必要的抗震结构设计,使其能够满足第三水准中的房屋前度要求。
在抗震措施的选择上要针对其设计概念,抗震经验,地震记录等进行综合设计,要控制好建筑的基础高度,并且通过结构的延性来在结构类型和材料方面进行总结。在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,使结构建筑在地震状态下能够取得十分良好的经济性和抗震性,并且保证抗震设计的基本规范并且最大提高强柱弱梁、强剪弱弯和强节点弱构件的使用性能。
2.3高层建筑结构的抗震设计方法
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:高度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法;所以在进行建筑结构分析的过程中容易采取振型分解的方法,并且在结构相对复杂的建筑中更要限制高层建筑,并且要采取实时分析法并且,在地震较多的情况下进行补偿设计,可以直接参考多条曲线线路的选择结果,并且在平均值的取样上选取较大值。
3结束语
在当今地震的预测几乎没有成功的案例,所以要想通过预测手段来完成地震预测是非常困难的,为了降低地震所带来的危害,就要在建筑结构上下功夫。在建筑工程设计过程中,必须从建筑的整体宏观性上出发,结合建筑的结构性和功能性,进行建筑抗震的整体设计。同时采用先进的技术手段和新型材料,最大程度的提高其性能,以满足实际的抗震需求。
参考文献
[1]张玉石.关于高层混凝土建筑结构的抗震设计探讨[J].科技创业家,2013(17).
[2]季韬,郑忠双.关于框架节点抗震设计中若干问题的思考[A].第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C].2000.
关键词:建筑结构;抗震;设计
抗震设计在建筑设计中具有十分重要的意义。与普通建筑工程相比,建筑的构造与之明显不同,无论是规模还是构件都存在着较大差异。一旦建筑质量出现问题,所带来的后果不堪设想。因此,在设计阶段就要充分落实好质量控制。其中抗震设计与高层建筑工程整体质量存在着密切关联。通过有效的抗震设计,可让建筑结构的刚度、延性、整体性达到相关要求,使建筑整体稳定性得以提升。换句话说,抗震设计是否合理直接关系到建筑物的质量,应给予重视。
1建筑结构抗震设计基本原则
1.1保证建筑结构构件具备必要的功能
建筑结构抗震设计过程当中,要确保建筑结构构件具备良好的承载性能、刚性、延性以及稳定性,建筑结构构件要按照‘强剪弱弯、墙底层柱、强节点弱’的构件设计基本原则,构件设计的过程当中针对有可能造成构件薄弱的位置采取相应的促使结构抗震性能提升的有效方法。一般情况下,主要耗能构件是不以承受竖向的承载为主的。
1.2尽可能多的进行抗震防线的设置
一个良好的抗震结构系统通常是由几个具备良好延性的分体系共同构成的,同时良好的延性结构构件可起到各构件之间良好的连接作用。譬如:框剪结构是由延性框架与剪力墙两个分体共同构成。通常情况下,当地震发生之后会在接下来的一段时间会有多次余震的发生,若在建筑结构设计中只有一道防线,那建筑结构必将在第一地震之后有接下来出现的几次余震遭受巨大的影响,久而久之,甚至还会有建筑倒塌的事情发生。建筑抗震结构系统要尽最大限度上满足建筑的冗余度要求,建筑结构设计的过程当中要做到下意识的创建屈服区分布系统,这样可达到最大限度上吸取及消耗地震能量的作用,进而可促使建筑抗震能力得到大幅度的提升。
2建筑结构设计中抗震设计的要点分析
2.1建筑场地的选择
在进行建筑结构抗震设计时应该选择合适的建筑场地,这是做好建筑抗震设计的首要工作,建筑结构设计人员应该尽可能的选择开阔、平坦的地段作为建筑工程的建设场所,同时保障建筑工程现场范围内土地具有足够的硬性和密度,保证其硬度和密度能够满足建筑结构的荷载承重要求。在进行建筑场地选择时应该尽可能的避免河岸边缘、采空区、山岳、软土等地段,主要是因为上述场地土体的凝结度、坚硬度以及密实度等,不能够很好的抵抗地震灾害过程中对土地造成的影响,出现土地承载力不足的问题。
2.2抗震结构的选择
选择合适的抗震结构对于提高建筑结构的抗震性能具有至关重要的作用,通过选择刚度高、强度优的建筑主体结构设计方案,在很大程度上能够降低建筑结构变形的概率,以此保障建筑结构的安全性。在选择抗震结构时应该注意以下几个方面:(1)建筑结构设计人员应该对抗震结构进行全面、细致的分析,同时还应该考虑非结构构件的抗震性,特别是注意非结构构件的强度、刚度等;(2)抗震结构必须具有足够的承载能力、良好的变性能力以及消耗地震能量的能力,钢筋混凝土结构的塑性内力重分布能力较好,能够有效的吸收与消耗地震能量;(3)抗震结构应该具有明确的计算简图与地震作用传递途径,楼屋盖梁系布置过程中应该尽可能的选择垂直重力荷载,这样能够以最短的路径将地震荷载传递到柱、墙等竖向构件上,在进行转换结构布置时,应该尽可能的保证其能够对上部结构竖向构件传来的垂直重力荷载进行一次或者两次转换,真挑剔抗侧力结构体系由支撑结构、剪力墙、框架结构等组成;(4)在进行抗震结构体系设计过程中应该尽可能的避免出现由于部分构件或者结构受损,导致整个抗震结构丧失对重力荷载的能力或者抗震能力,因此应该保证抗震结构具有内力充分配功能以及足够的赘余度,即使在地震过程中建筑部分构件或者结构退出工作,其他构件依然能够承担竖向荷载,避免出现建筑整体结构失稳或者失效的现象;(5)在进行建筑抗震结构设计时应该从建筑结构的整体抗震性能出发,保证建筑结构的底层结构、内部结构以及楼盖等能够形成一个有机的整体,保证建筑整体连接过程中力传递的合理性,在地震灾害的冲击力作用下始终以一个整体进行抵御,这样能够有效的防止出现建筑单一结构抵抗性不足造成的建筑整体结构崩塌的现象;(6)建筑结构在受到地震作用时,为了提高建筑结构的整体抗震性能应该保证结构能够抵挡来自所有方向的作用力,保证主轴方向上具有足够的稳定性、刚度以及强度抵抗地震灾害带来的作用力,并且建筑结构的稳定性越好、刚度越强、强度越高,则建筑结构抵抗平面方向上地震冲击力的能力越强。
2.3建筑结构参数计算工作
建筑结构参数设计对于提高建筑的整体抗震性能具有至关重要的影响,设计人员在进行建筑结构设计过程中应该对建筑结构需要承受的作用力进行明确、清晰的计算,同时完成对不同建筑结构类型在地震冲击力作用下需要具备的荷载作用承受参数的计算工作,模拟地震灾害发生过程中的建筑结构抗震模型,采用计算机技术对建筑结构的各参数进行计算,保证建筑结构设计与施工过程中各种受力参数的科学性和合理性,能够显著的提高建筑结构的整体抗震性能。
2.4多重抗震防线的设置
通过设置多重抗震防线,能够有效的提高建筑的抗震性能。在进行建筑结构抗震设计时,应该选择具有良好延展性的构件作为第一道抗震防线,同时设置其他的抗震防线,形成完整的抗震防线体系,当第一道抗震防线破坏之后,其他抗震防线发挥作用,以便于提高建筑的整体抗震性能,为人们的生命和财产安全提供可靠的保障。
3结语
综上所述,现在有关地震作用的研究越来越深入,抗震理论的总结也越来越全面,经过几次地震灾害之后,工程人员和研究人员更加重视对地震设计的总结,抗震设计也更加的被关注,也有很多专注于抗震设计的研究会不断的成立。现代的塑性分析已经到了相对完善成熟的程度,但是还有很多问题需要进一步的研究和解决,这也将会成为以后抗震分析的重要方向。建筑结构的抗震作用与人类的生命安全和财产安全关系密切,结构的抗震性亟待提高,抗震理论的分析也需要不断的完善。目前,我国建筑行业迅速发展,高层建筑不断出现,这就要求在结构设计中要更加重视抗震性能的设计。
参考文献
[1]张志峰,姜歆瑗.刍议建筑结构抗震设计[J]房地产导刊,2014(7).
[2]华颖.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].中华民居(下旬刊),2013(06).
关键词:建筑结构;抗震设计;探析
地震所具有的破坏性会给人们的生产生活带来严重的影响,造成重大损失。特别是近年来,地震的频繁发生,国家、人们的安全极大的受到了威胁,因此抗震设计在建筑结构设计中越来越受到关注。随着我国对地震方面的研究,建筑结构设计虽然不断进步,但是抗震设计仍然存在不少问题,抗震设计问题亟待解决。以下就此问题进行详细分析。
1建筑结构设计中抗震的影响因素
1.1建筑抗震场地
建筑抗震场地对于建筑结构的整体抗震能力具有重要影响,是抗震设计的影响因素之一。地震具有不同程度的破坏性,在地震发生时,地表位置会产生变化,若是建筑场地选择在土层较软、土质疏松的地段,建筑结构会被严重破坏,造成不可估量的损失。
1.2建筑结构体系
建筑结构体系是与建筑物整体安全相联系的。一方面,抗震设计要慎重处理整体和局部的关系。建筑结构要有一定的余度,不能因为个体建筑而影响整体的效果,当建筑物的局部被破坏时,需要保证建筑结构的整体抗震性能不受影响。另一方面,建筑结构体系设计的过程中,要保证建筑结构部件的强度和刚度的均衡。如果刚度和强度分配不合理,个别的建筑结构部件刚度达不到要求,对于建筑物区域有影响时,就会严重影响建筑结构的抗震能力。因此,必须注意建筑结构体系在抗震中的设计。
2建筑结构设计中抗震设计存在的主要问题
建筑的选址问题、建筑的结构问题、建筑的施工问题是在抗震设计中要考虑的主要问题,这三个方面涉及到建筑结构的稳定性和抗震性。但是在现实建筑设计中,抗震设计仍然存在很大问题。
2.1抗震设计认识不到位
随着社会的发展和进步,建筑行业在迅猛发展。然而,在现实建筑的设计中,建筑设计人员往往只重视建筑的实用性发展,而忽视了建筑的抗震设计。关于对抗震设计的认识,一直没有实质性的提高,而且人们一直疏于对抗震设计的重视,只是在地震发生后,人们才注意到建筑的抗震设计。所以,提高建筑设计人员对于抗震设计的认识尤为重要。
2.2抗震设计的结构不合理
抗震设计结构关系到建筑的整体安全。建筑结构设计中,一些设计人员虽然考虑到了要进行抗震设计,可是,迫于某些原因,抗震设计的结构不合乎实际,偏离建筑设计,造成了严重浪费,没有达到抗震的效果。抗震设计主要是提高建筑物的安全性,为达到这一目的,必须考虑建筑结构的实际情况和地理因素,制定合理的建筑设计方案,提高建筑物的抗震性。
3建筑结构设计中抗震设计的有效措施
建筑的抗震性能较差,不仅影响人们的生命和财产的安全,而且对周边的建筑和设施也会产生影响。因此,必须要重视建筑结构的抗震设计。
3.1慎重选择建筑场地
抗震设计中首先要考虑的就是建筑场地的选择问题。场地选择不好会大大降低建筑物的抗震能力。地震发生时伴随着一定的地质活动,因此,在建筑结构选择场地时,要尽量在一些平坦开阔地域建筑房屋。地质较为活跃地带,不适合房屋的建筑。另外,土质的疏松对于建筑结构也有很大影响,在选择场地时,要对建筑地带的土质问题进行慎重分析。在一些密实度较大,土质较硬且土质均匀的地带适合建筑房屋,更有利于提高建筑结构的抗震能力,保证建筑结构的稳定性。
3.2慎重选择建筑结构
建筑结构是抗震设计的影响因素之一。合理的建筑结构,不仅可以保证建筑物的稳定,还可以提高建筑物自身的抗震能力。建筑结构抗震设计中要注意以下问题:第一,建筑结构的载重范围。要实现建筑物稳定、安全这一目标,要注意在抗震设计过程中,建筑的赘余度建筑材料的材质是否变形问题。这一问题直接关系到建筑的稳定性能。第二,建筑结构的平面设置。建筑结构的抗震设计,平、立面的布置非常重要。一定要确保建筑的准确性。在抗震设计过程中,一定要严格管理数据,提高数据的精确度。第三,建筑结构材料的强度和硬度。建筑材料的强硬度影响建筑结构的抗震能力。建筑材料强度不够,建筑结构则会易于发生突变,从而降低建筑物的抗震能力。因此在建筑结构设计中,为了达到抗震这一目的,必须科学合理选择建筑结构。
3.3加强多重抗震防线的设置
地震发生时,多一道抗震防线,就多增加一份人们逃生的希望,同时也会提高建筑结构的抗震能力。建筑结构的抗震设计中,可采取设置多重防线的方法。首先可以优先使用具有良好延展性能的材料作为一道抗震防线,其次再选择一些适合作为防震设计的部件,进行其他防线的设置。设置多重防线的好处是可以缓冲地震的冲击力,尽可能的降低地震的破坏,减轻地震带来的损失。
3.4科学布局减少地震能量
减少地震的能量,就可以尽量的降低地震带来的破坏。以位移为基点的结构设计和定量分析是减少地震能量的重要方式。要达到建筑物在地震发生时造成的破坏的结构变形要求,可以进行设计定量分析,减少建筑下层的位移延性比。当然,选择地震不活跃地带以及地质硬度大的地方修建建筑也会降低地震能量。
4结束语
地震对于建筑物具有较强的破坏力,然而在无法对地震准确预测的现在,提高建筑结构的抗震能力是非常具有现实意义的。建筑结构设计中的抗震设计在现实实施中,需要考虑多方面的因素,更要注意建筑结构的整体稳定性和安全性。在当今时代,建筑设计不能仅仅只在乎建筑物的实用性和建筑带来的利益,建筑设计工作者应改变以前的观念,加强自身建筑设计专业知识之外,更要重视抗震设计在建筑结构设计中的作用和价值,把抗震设计观念放在重要位置,采取科学的方法加强建筑的抗震能力。另外,为提高建筑抗震能力,建筑结构设计还需要注意场地、建筑结构体系、建筑材料等方面。总之,抗震设计是建筑结构设计中保证建筑物稳定性的最重要因素,同时也是保障人们安全的有效防线。
参考文献
[1]王蓓蓓.建筑结构设计中的抗震设计探析[J].建筑工程技术与设计,2014(9):119.
[2]邵伟.探析建筑结构设计中的抗震设计[J].房地产导刊,2014(24):96.
关键词:抗震设计底部框-剪结构设计方法
0引言
底部框剪多层砌体房屋在我国地震区一些中小城市的临街建筑中已被广泛采用,并有继续扩大使用的趋势。房屋底部采用大空间的框剪结构,可用作商场、餐厅或停车场等,上部采用砌体结构,可用作住宅、办公用房或宾馆客房。底部框剪多层砌体房屋由钢筋混凝土框架—抗震墙和上部砌体结构两种承重和抗侧力体系构成,底部刚度小于上部,是一种上刚下柔结构。但是,上刚下柔结构房屋,抗震性能总体上较差,历次地震中破坏十分严重,如美国的SanFernando的OliveView医疗中心,在1971年2月9日的地震中,主楼底层柱严重酥裂,钢筋压曲。南斯拉夫科普耶市十月街的一幢五层楼房,1963年地震后,上面各层几乎没有震害,而底层严重歪斜。
2008年5月12日我国汶川特大地震中,很多底框房屋倒塌,造成巨大的损失。同时,震害调查结果也表明,在7,8度区甚至在9度区,砖混结构房屋受轻微损坏,或者基本完好的例子也不少。因此,在合理的抗震设计、良好的施工质量的前提下,底部框架抗震墙砌体房屋是可以获得满意的抗震能力的。本文将从房屋结构设计的角度对底部框架-抗震墙砌体房屋抗震设计方法的相关问题进行探索和研究。
1底部框剪多层砌体房屋的受力特点
底部框剪多层砌体房屋由钢筋混凝土框架—抗震墙和上部砌体结构两种承重和抗侧力体系构成,底部刚度小于上部,是一种上刚下柔结构。地震作用是一种惯性力,由于底部框剪多层砌体房屋层数较少,通常仅考虑其水平地震作用,因此结构这种“头重脚轻”的质量分布特征、及上刚下柔的刚度分布特点对房屋的抗震是不利的。研究表明,这种结构有两个较为薄弱的可能部位:一个是竖向刚度发生突变的第二层,此部位因变形超过极限容许变形值而发生破坏;另一个是底层,此部位由于承受较大的竖向荷载和地震作用,框架柱一般可能沿斜截面出现剪切开裂,发生脆性破坏,特别是P-Δ效应更可能使破坏加剧。因此,在结构设计上要有针对性在底部两层合理地设置抗震墙,以增强底部的抗侧移刚度是至关重要的。
抗震设计分为概念设计和计算设计。在底部框剪多层砌体房屋的设计中应结合此类房屋的受力特点在概念设计、地震作用分析计算、构造措施等多个方面综合考虑,才能获得良好的房屋抗震效果。
2概念设计中的关键问题
概念设计通过正确地解决总体方案、材料使用和细部构造,以达到合理抗震设计的目的。实践证明,由于地震及地震效应的不确定性和复杂性,以及计算模型和实际情况的差异,不能仅依赖计算设计,结构抗震性能的决定因素首先取决于良好的概念设计。对于底部框剪多层砌体房屋,进行概念设计和构造设计时,应特别注意以下问题:
2.1规则均匀的原则建筑的平、立面布置规则,对称,质量和刚度变化均匀避免楼层错层,楼层的高度应满足表1中的限值。为了避免薄弱底层因过度的变形(或应变)集中而发生严重破坏或倒塌,底层不宜采用纯框架结构,应该结合底层的平面布置,沿房屋的纵向和横向,对称、均匀地布置一定数量的抗震墙,使第二层与底层的纵、横向侧移刚度比,均不大于3。
2.2传力简单明确简单抗震结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径,应具备必要的承载能力、良好的变形能力和耗能能力,宜综合考虑结构体系的实际刚度和强度分布,避免因局部削弱或突变而形成薄弱部位,避免产生过大的应力集中或塑性变形集中。
2.3多道抗震设防设置多道防线,避免因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抗震能力或丧失对重力的承载能力;框架的抗侧移刚度远小于抗震墙的侧移刚度,因此在底部设置的抗震墙是第一道抗震防线,框架则作为第二道抗震防线,这样组成双重抗震防线。底部应采用全框架形式,沿纵、横两个方向对称布置一定数量的抗震墙,抗震墙宜布置在或靠近外墙处,以获得最大抗扭刚度。抗震墙的距离要符合新《规范》的规定,即6度时小于等于21m,7度时小于等于18m,8度时小于等于15m,以满足楼盖对传递水平地震力所需的刚度要求,嵌砌于框架之中的配筋砌块砌体墙具有较强的抗震能力。
2.4抗震结构构件应力求避免脆性破坏。对砌体结构宜采用钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱、配筋砌体或钢筋混凝土和砌体组合柱;对钢筋混凝土构件,应通过合理的截面选择、配筋和构造措施,避免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土受压破坏先于钢筋屈服、钢筋锚固破坏先于构件破坏。
3计算设计中的两个关键
3.1水平地震剪力计算计算底部框剪多层砌体房屋的地震剪力时,当高度小于40m时,采用底部剪力法计算水平地震作用力,房屋高度超过40m时,采用振型分解法计算水平地震作用力。对底部纵向和横向地震剪力设计值,需根据侧移刚度比值的大小乘以1.2~1.5的增大系数。
在房屋极限承载能力的计算时,底部框架—抗震墙的抗震等级按设防烈度确定,6,7,8度时分别按三、二、一级采用。
3.2侧移刚度比底部框架—抗震墙的侧移刚度小于上部砌体部分的侧移刚度,才能保证这种房屋结构的薄弱层不致向上部转移,从而充分利用底部框架—抗震墙的耗能作用。参考已有的研究成果,在设计计算中应注意做到底层与底部第二层侧移刚度应接近;第三层与第二层侧移刚度比,6,7度时不应大于2.0,8度时不应大于1.5,且均不小于1.0。
4结语
底部框剪多层砌体房屋在结构体系上具有头重脚轻、上刚下柔的质量和刚度分布特点。文中的分析表明,在底部框剪多层砌体房屋抗震设计中,应保证结构规则均匀、传力途径简单明确、设置多道可靠的抗震防线。抗震计算分析要选择合理的分析计算方法,同时注意侧移刚度比对结构抗震的影响。文中对以上问题均作了较详细的分析,同时建议了部分参数的取值,这些可为工程实践提供必要的参考。
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范(GB50011-2001).京.中国建筑工业出版社.2002.26-81.266-278.
【关键词】房屋建筑;结构设计;抗震技术;应用
随着建筑行业的不断发展,房屋建筑抗震技术不断成熟,并取得了一定的成就。加强对房屋建筑中抗震技术的研究,有助于建筑行业的长远发展。因此,需要不断完善抗震技术,保证其充分发挥效用。
1.建筑抗震技术介绍
1.1建筑隔震技术
在建筑隔震技术中,叠层橡胶支座是应用比较广泛的一种基础隔震元件,叠层橡胶支座是由橡胶和钢板构成的,加工后,将钢板和橡胶牢固连接起来。使用叠层橡胶支座的房屋建筑,设防目标能提升一个等级。传统建筑设防目的是“小震不坏、中震可修、大震不倒”。而新型隔震技术的目标是“小震不坏、中震轻度破坏、大震不丧失功能”。
叠层橡胶支座是一项基础隔震系统,1965年,该系统已经应用在英国伦敦地铁站上面的建筑上,使用叠层橡胶支座,能避免地铁振动传给上部建筑。随着经济全球化的不断发展,基础隔震技术的应用范围不断扩大,且减震效果明显。
1.2消能减震技术
节点处是建筑物受力最大的部位,发生地震时,节点是破坏最严重的部位。消能减震技术就是通过在节点处安装阻尼器来达到减震的目的。站在物理学的角度,可以将“阻尼”定义为:能够造成自由振动衰减的各种阻碍和摩擦作用。在建筑物中设置阻尼系统,能够提供阻力降低地震能量,该系统称为“阻尼器”。将阻尼器安装在建筑物的关键点上,能大量消耗地震传给建筑物的能量,保护建筑主体结构不受破坏。
2.抗震技术在房屋结构设计中的应用
第一,确定合理的抗震结构体系及具有多道防线。抗震结构体系要求受力明确、传力途径合理且传力路线不间断,使结构的抗震分析更符合结构在地震时的实际表现,对提高结构的抗震性能十分有利,是结构选型与布置结构抗侧力体系时首先考虑的因素之一。
多道防线对于结构在强震下的安全是很重要的。所谓多道防线的概念,通常指的是:
1)整个抗震结构体系由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。如框架-抗震墙体系是由延性框架和抗震墙二个系统组成;双肢或多肢抗震墙体系由若干个单肢墙分系统组成;框架-支撑框架体系由延性框架和支撑框架二个系统组成;框架-筒体体系由延性框架和筒体二个系统组成。
2)抗震结构体系具有最大可能数量的内部、外部赘余度,有意识地建立起一系列分布的塑性屈服区,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,一旦破坏也易于修复。设计计算时,需考虑部分构件出现塑性变形后的内力重分布,使各个分体系所承担的地震作用的总和大于不考虑塑性内力重分布时的数值。
第二,合理布置平面。房屋建筑的整体结构设计和整体布局直接决定着其动力性能,建筑结构设计简单合理,且符合抗震要求,保证房屋建筑具有较强的抗震性。在布置建筑平面时,需要体现对称性原则,保证建筑刚度和质量布置均匀,避免出现分布不均匀的问题。在设计建筑平面布局时,需要按照相关规定进行。
第四,结构竖向布置均匀。保证竖向结构布置的均匀性,能保证结构的竖向强度和刚度的均匀,从而避免建筑出现薄弱层。站在建筑结构的角度上看,考虑到商业需要,临街的建筑物的底部基层一般都有大空间设置。在非临街建筑物的底部也可能设置大空间,如餐厅、停车场或者门厅等。在这种建筑结构中,上部的竖向支撑强、砌体墙体或者抗震墙到此被中止,下部一般设置框架体系。
第五,隔震设计方法与结构消能减震方法。在一般情况下,提高建筑结构的抗震性,有助于提高其抗震强度,达到抗震目的。从现实意义角度上看,这种抗震方法比较被动。在设计抗震方法过程中,需要主动探索抗震对策,而隔震设计和结构消能减震是有效的抗震方法。该方法是在建筑结构体系中安装一个隔震层,降低地震能量。
第六,建筑抗震性能化设计方法。建筑的抗震性能化设计,立足于承载力和变形能力的综合考虑,具有很强的针对性和灵活性。针对具体工程的需要和可能,可以对整个结构,也可以对某些部位或关键构件,灵活运用各种措施达到预期的性能目标-着重提高抗震安全性或满足适用功能的专门要求。例如,可以根据楼梯间作为“抗震安全岛”的要求,提出确保大震下能具有安全避难通道的具体目标和性能要求;可以针对特别不规则、复杂建筑结构的具体情况,对抗侧力结构的水平构件和竖向构件提出相应的性能目标,提高其整体或关键部位的抗震安全性。
第七,抗连续倒塌的抗震设计。结构连续倒塌是指结构因突发事件或严重超载而造成局部结构破坏失效,继而引起与失效破坏构件相连的构件连续破坏,最终导致相对于初始局部破坏更大范围的倒塌破坏。
高层建筑结构应具有在偶然作用发生时适宜的抗连续倒塌能力,不容许采用摩擦连接传递重力荷载,应采用构件连接传递重力荷载;应具有适宜的多余约束性、整体连续性、稳固性和延性;水平构件应具有一定的反向承载能力,如连续梁边支座、非地震区简支梁支座顶面及连续梁、框架梁梁中支座底面应有一定数量的配筋及合适的锚固连接构造,防止偶然作用发生时,该构件产生过大破坏。抗连续倒塌可采用拆除构件方法进行,当拆除某构件后结构不能满足抗连续倒塌设计要求,意味着该构件十分重要(可称之为关键结构构件),应具有更高的要求,希望其保持线弹性工作状态。
第八,加强建筑非承重墙的在地震作用下的整体性。对于非承重墙而言,构造柱与圈梁是其重要的抗震构造措施。合理布置构造柱及圈梁保证其与非承重墙之间的连接,可以达到预期的抗震效果。在设计过程中,需要注意各构件间的链接,保证各连接部位牢固、稳定,这是保证圈梁与构造柱充分发挥链接非承重墙作用的重要条件。
3.总结
综上所述,在房屋建筑施工过程中,抗震设计是一个复杂的环节,且抗震设计贯穿了整个施工过程,抗震设计质量直接影响着房屋建筑的施工质量。因此,施工单位需要加强对抗震设计的重视。而抗震技术和方法是不断变化的,在实践中,需要结合建筑所在地的具体情况,选择合适的抗震结构和抗震材料,采用合理的抗震设计方法,提高建筑的抗震能力,保证建筑质量和安全。
参考文献:
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[2]付容坤.广州房屋结构设计中抗震技术的运用分析[J].中华民居,2013,11(30):55-56
关键词:抗震设计;建筑房屋结构设计;住房安全
建筑结构抗震设计中,建筑结构设计人员需要正确认识抗震设计的意义和价值,并且加大了对建筑抗震设计要点的控制力度,从而优化和完善建筑结构的抗震性能,保障群众的生命财产安全。为此,研究抗震设计在建筑房屋结构设计中的应用具有积极的现实意义。
1建筑工程结构抗震设计的重要性
抗震设计在建筑工程结构设计中占据着重要的位置。首先,能够完善工程结构的抗震性能。工程人员可采取切实可行的技术手段,增强建筑工程结构承受地震作用的能力,从而维持工程结构的稳定性和安全性。其次,有助于提高建筑工程结构整体刚度。在工程设计中,建筑工程结构的刚度存在十分明显的不足,这也是其在地震作用下产生变形或塌陷的主要因素。抗震设计中,设计人员需根据工程实际采取多种措施增加结构刚度,强化抗震能力。最后,建筑工程抗震设计也可减轻地震对建筑工程结构的负面影响,以削弱地震灾害对社会的不利影响。
2建筑工程结构抗震性设计的基本原则
为优化建筑工程结构设计中的抗震性能,完善建筑抗震设计,设计人员应准确把握建筑工程结构抗震设计的主要原则。
2.1简单化原则
在建筑工程结构设计中,结构形式越简单,计算简图越明确,地震作用传递途径也越直接。与复杂的建筑结构体系相比,简单的建筑工程结构体系可增加力学计算的准确性,从而有效平衡项目结构设计,最大限度地避免结构设计过于复杂度高所引发的设计不全面问题。同时,建筑形体的规则性还可减少地震灾害对建筑结构的负面影响,弱化地震作用过程中的力学传递效果,优化建筑的抗震性能。
2.2抵抗性原则
为有效加强建筑工程结构在地震作用下的稳定性和安全性,应在结构体系设计中全方位考虑地震作用。为此,设计人员在工程结构设计期间,要建立相对科学和完善的抗震体系模型,确保发生地震灾害时,建筑结构依然能够保持相对稳定性,抵御地震灾害的负面作用,也可充分展现模型的预防性作用和优势。上述工作也是建筑结构抗震设计中的重点内容。为加强结构的稳定性和安全性,要求合理设置抗震能力,且抗震性能设置不宜过大,需保障其自身结构体系力学的平衡性效果。
2.3合理性原则
科学合理的结构布局可以有效抵御地震作用时造成的冲击力,提升建筑的抗震能力。因此,在工程结构抗震设计中,设计人员要从结构的整体特点入手,将在地震作用下可能首先发生位移或形变的建筑部位找出来,并对导致这一部位出现形变的原因进行分析,找出设计不合理之处,进而对现有的结构布局进行优化和调整。然后再次重复同一的实验,直至整个布局受力平衡且无明显变形或形变位置为止。建筑结构抗震设计中,遵循合理性原则,可对建筑结构形态、连接部位特征以及受力情况等进行综合分析与考量,合理调整结构性能参数,科学选择材料设备,提高建筑结构设计质量,降低地震灾害对建筑的影响,减少坍塌问题的产生。
3抗震设计在建筑结构设计中的应用
随着社会经济发展速度的加快,人们对生活质量的要求越来越高,建筑作为生活及工作中的重要组成部分,人们对其要求也在逐渐提升。若想切实的保障建筑工程的施工质量,则就需要切实的做好建筑结构设计工作,并在其中融入抗震设计内容,一方面避免建筑建立在危险区域的可能,另一方面对建筑结构进行优化调整,对其性能及受力状态进行重新设计,以提升建筑强度、承载性能,提高建筑整体的稳定性和安全性。
3.1科学选址
建筑抗震结构设计中,建筑选址尤为关键,虽然突发的地震灾害可能使建筑物轰然倒塌,但科学合理的地理位置也可显著提高建筑物的抗震能力。在发生地震灾害时,建筑结构可能产生明显的移位现象。不同结构和不同性质的土体上,位移的程度也会存在较大的差异。如建筑结构设置于无法满足工程建设要求的土体上,不仅不利于完善建筑结构的性能,而且也会加大建筑物坍塌的风险。为此,在建设项目选址的过程中,要以可有效控制地震作用影响的地区为首选,并全方位考量附近地形和地貌概况,将工程建设在平坦开阔的区域,注重建筑物周边土体的密实度和稳定性,进而承受不同的荷载组合。若无法避开不利地质区域,设计人员可以发挥自身的专业优势和技术优势,采取切实可行的改进措施,根据建筑的抗震能力,采取有效的地基基础设计和加大上部结构刚度的措施,最大限度地减少地震灾害对建筑结构的负面影响。
3.2设置多道抗震防线
在建筑物抗震设计的过程中,设计人员应根据实际设置多道抗震防线,采取该设计模式可控制地震对建筑物的不利影响。在建筑结构设计中,应在抗震体系中应用延性优势较为明显的构件,这也是建筑结构抗震的第一道防线。或者也可设置多种其他的建筑构件,形成第二和第三道防线。发生地震灾害时,如第一道防线受损,则可充分利用其他防线的作用和功能承受地震灾害所带来的冲击,为人们的生命财产安全提供有力保障。多到抗震防线的设置也能够消减地震作用力对建筑结构的威胁,尤其是对高层建筑的威胁,保证建筑在地震灾害中的稳定性,降低危险系数,减少对居民及周边环境的连带影响。
3.3合理布局,控制地震能量
采取减少地震作用的方法可有效减轻地震灾害对建筑结构造成的负面影响。为严格控制地震灾害产生的能量,在建设土木工程结构的过程中,还需认真分析建筑物位移动作的影响因素,且在结构设计的过程中注重因素的合理预测与定量分析,以期在结构设计的过程中减弱地震震动产生的能量。同样重要的是,发生地震时,为严格控制建筑物可能出现的破损和变形问题,需认真分析和设计建筑底部位置的塑性变形,这种方法在地质硬度较高的土木工程建设中具有十分显著的优势。在设计过程中,工作人员应将结构间的关系及力传导方向等进行思考和分析,合理利用结构间的协作关系,实现对地震能量的消减和把控,降低地震能量波集中传导对局部建筑结构带来的影响和威胁,保证建筑的质量。在力传导分析中,要做好应力均衡划分的思考,避免局部应力过大带来的威胁,保证建筑结构的质量。
3.4加强结构抗震设计
3.4.1防震缝设计
以预防地震为基本原则组织抗震结构设计,对于无法满足设计要求的建筑,可以在特定位置设置防震缝,合理利用防震缝分解建筑内部结构,使建筑内部结构成为独立于其他结构的重要单元。缝隙两侧也需预留结构宽度,保证防震缝两侧建筑完全分离。如出现地震作用,则防震缝可有效减轻地震产生的波动,以规避建筑的某个部分影响建筑结构的其他部分。
3.4.2抗震墙设计
建筑结构设计中,如发生严重的地震灾害,则建筑物抗震墙所受的影响最为明显。墙体受到地震作用后,会产生不同程度的裂缝问题,如问题较为严重也会引发建筑倒塌的情况。所以,抗震墙设计也成为建筑结构设计中的关键内容。墙体设计需要高度满足建筑抗震性能的要求。在建筑结构设计中,可采取精细化设计方式。墙体横向设计期间,始终坚持均匀设计原则,确保发生地震灾害时,墙体不易产生横向位移。在墙体纵向设计阶段,为抵御严重的地震灾害,要规避墙体竖向裂缝,这里纵向设计与横向设计的有机结合可有效减轻地震灾害对建筑结构的不利影响。同时也可提高建筑结构的承载力。通常情况下,建筑刚度与墙体的数量有着十分密切的联系,如墙体的数量无法满足工程结构设计的要求,则建筑结构的刚度过小,进而造成建筑位移过大,降低建筑结构的抗震能力。所以,抗震墙设计和布置在抗震设计中占据着极为关键的位置。
3.4.3构件设计
现代房屋建筑建设中,工程质量与结构稳定性关系密切。轻质高强的工程受地震作用的影响较小,也可减少地震灾害所引发的生命财产损失。为维持建筑结构的稳定性,要求人员采取有效措施减轻结构的自重。在规范施工的前提下,减轻结构重量,采用低质高强的材料能更好的维护房屋整体结构稳定性,增强其抵御地震的能力。
结语
现阶段,我国的地震灾害发生频率显著上升,为有效减轻地震灾害对人们日常生活的负面影响,在建筑结构设计期间,务必高度重视结构抗震设计,分析和总结建筑结构设计中的过往经验,将总结的经验教训应用于工程结构设计中,且做好建筑的防震缝设计、抗震墙体设计以及构件设计,以此提升建筑结构抗震设计水平,优化房屋抗震性能,加快现代建筑行业的前进脚步。
参考文献
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