建筑結構的抗震措施范文
時間:2023-12-19 17:46:10
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篇1
關鍵詞:建筑結構;抗震措施;研究分析
地震給人類建造的各種建筑物造成了一定的破壞,使人們明確意識到,所建造的建筑物首先應考慮抵抗地震災害的破壞。特別是我國地震多發區,建筑抗震設防更是工程設計所面臨的迫切任務。
一、地震災害對建筑物的損害
地震對房屋的影響表現主要是框架梁柱以及梁柱節點的震害、填充墻體的震害、變形縫處的震害等,主要表現在以下幾點:
1、框架梁、柱以及梁柱節點的震害現象。在地震作用下,部分框架梁有斜裂縫產生,受損嚴重的梁,裂縫貫通。部分框架柱有水平裂縫產生,受損嚴重的柱,四周會有貫通的水平裂縫。梁、柱節點附近有斜裂縫產生,這是最常見的受損表現。
2、填充墻體的震害現象。大部分受損的填充墻體都有從上向下的45度斜裂縫或“X”型裂縫,部分填充墻體粉刷層剝落,砌塊開裂甚至局部酥碎。在門、窗口上、下角多見八字形或倒八字形縫,在頂層的門窗上口或屋蓋下水平裂縫較多。窗間墻體出現不同程度的“X”型裂縫。立面上有局部突出的房屋,突出的墻體常易破壞。一部分原有房屋,出現整個女兒墻坍塌的破壞,局部突出的建筑的倒塌較女兒墻多一些。對于這類附屬建筑,不僅因鞭梢效應而使水平地震力加大,加重了它的破壞,而且屋蓋的錯動、房屋的傾斜等主體結構的震害也對它產生了很大的影響。
二、建筑抗震的理論分析
1、建筑結構抗震規范
建筑結構抗震規范實際上是各國建筑抗震經驗帶有權威性的總結,是指導建筑抗震設計(包括結構動力計算,結構抗震措施以及地基抗震分析等主要內容)的法定性文件它既反映了各個國家經濟與建設的時代水平,又反映了各個國家的具體抗震實踐經驗。我國《建筑抗震規范》(GB50011―2001)對建筑的抗震設防提出“三水準、兩階段”的要求,“三水準”即“小震不壞,中震可修,大震不倒”。當遭遇第一設防烈度地震即低于本地區抗震設防烈度的多遇地震時,結構處于彈性變形階段,建筑物處于正常使用狀態。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用,要求建筑結構滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態驗算,要求建筑的彈性變形不超過規定的彈性變形限值。當遭遇第二設防烈度地震即相當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,要求結構具有相當的延性能力(變形能力)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烈度的罕遇地震時,結構雖然破壞較重,但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有,段距離。不致倒塌或者發生危及生命的嚴重破壞,從而保障了人員的安全,要求建筑具有足夠的變形能力,其彈塑性變形不超過規定的彈塑性變形限值。
2、建筑結構抗震理論
擬靜力理論:擬靜力理論是20世紀10~40年展起來的一種理論,它在估計地震對結構的作用時,僅假定結構為剛性,地震力水平作用在結構或構件的質量中心上。地震力的大小當于結構的重量乘以一個比例常數(地震系數)。
反應譜理論:反應譜理論是在加世紀40~60年展起來的,它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解,以及結構動力反應特性的研究為基礎,是加理工學院的一些研究學者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。
動力理論:動力理論是20世紀70-80年廣為應用的地震動力理論。它的發展除了基于60年代以來電子計算機技術和試驗技術的發展外,人們對各類結構在地震作用下的線性與非線性反應過程有了較多的了解,同時隨著強震觀測臺站的不斷增多,各種受損結構的地震反應記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論,它把地震作為一個時間過程,選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入,建筑物簡化為多自由度體系,計算得到每一時刻建筑物的地震反應,從而完成抗震設計工作。
三、提高建筑結構的抗震措施
1、盡量提高建筑結構的規則性
多次地震經歷表明,簡單、規則、對稱的建筑在地震時不易被破壞,其抗震能力較強,并且結構規則的建筑容易準確計算其地震反應,確定地震作用的傳遞途徑,并進行細部處理或采取其他抗震構造措施。建筑結構外形應滿足以下幾點:(1)建筑形狀力求簡單規則;(2)建筑結構盡量對稱均勻;(3)盡可能滿足建筑豎向均勻性。
2、增強建筑物的剛度及整體性
建筑物是由縱、橫向承重構件和樓蓋組成的結構體系,它必須具有足夠大的整體剛度和整體穩定性。增大結構構件的剛度,可以推遲地震時構件屈服,降低對構件延性的要求。還應注意抗側力構件的布置以及結構質量的分布。剛性樓蓋能保證各個抗側力的構件按各自側移剛度合理分配地震作用。采用現澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋是較理想的抗震構件,其具有整體性好、水平剛度大的優點,可消除滑移、散落問題,它還可使平面上墻體對齊的要求適當放寬,可有效控制層間變形。較強的樓板及屋蓋水平剛度還能有效地傳遞荷載,尤其是在上下墻體在平面上沒對齊時,它們起到一定的傳遞水平力的作用,對樓板和屋蓋現澆還能增加其對墻體的約束。可見,采現澆樓、屋蓋能有效增強建筑結構空間剛度和整體穩定性,從而提高房屋的抗震性能。
3、保證結構的延性抗震能力
合理選擇了建筑結構后,就需要通過抗震措施來保證結構確實具有所需的延性抗震能力,從而保證結構在中震、大震下實現抗震設防目標,系統的抗震措施包括以下幾個方面內容。強柱弱梁:人為增大柱相對于梁的抗彎能力,使鋼筋混凝土框架在大震下,梁端塑性鉸出現較早,在達到最大非線性位移時塑性轉動較大;而柱端塑性鉸出現較晚,在達到最大非線性位移時塑性轉動較小,甚至根本不出現塑性鉸。從而保證框架具有一個較為穩定的塑性耗能機構和較大的塑性耗能能力。強剪弱彎:剪切破壞基本上沒有延性.一旦某部位發生剪切破壞,該部位就將徹底退出結構抗震能力.對于柱端的剪切破壞還可能導致結構的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節點的組合剪力值,使結構能在大震下的交替非彈性變形中其任何構件都不會先發生剪切破壞。
4、設置多道設防的抗震結構體系
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。首先宜有多道抗震防線.應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構體系喪失抗震能力或對重力荷載的承裁能力。所謂多道抗震防線,是指在一個抗震結構體系中,一部分延性好的構件在地震作用下,首先達到屈服,充分發揮其吸收和耗散地震能量的作用,即擔負起第一道抗震防線的作用,其他構件則在第一道抗震防線屈服后才依次屈服,從而形成第二、第三或更多道抗震防線.這樣的結構體系對保證結構的抗震安全性是非常有效的。
5、增強構件的相互連接
多個構件有可靠的連接才能保證各個構件的強度充分發揮,才能更好地傳遞地震力,使各個構件都能充分地吸收地震力,提高整個構件的延性。構件連接不破壞,整個結構才能保證其整體性,各構件之間的連接必須可靠。
6、采用分體柱設計
由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多,在地震作用下往往是因剪壞而失效,其抗彎強度不能完全發揮。因此,可人為地削弱短柱的抗彎強度,使抗彎強度相應于或略低于抗剪強度,這樣,在地震作用下,柱子將首先達到抗彎強度,從而呈現出延性的破壞狀態。分體柱方法已在實際工程中得到應用。人為削弱抗彎強度的方法,可以在柱中沿豎向設縫將短柱分為2或4個柱肢組成的分體柱,分體柱的各柱肢分開配筋。在組成分體柱的柱肢之間可以設置一些連接鍵,以增強它的初期剛度和后期耗能能力。一般,連接鍵有通縫、預制分隔板、預應力摩擦阻尼器、素砼連接鍵等形式。
總之,為盡可能地避免地震給人類帶來的災難和損失,我們應當對以前地震災害中所暴露的一系列問題實事求是的總結,科學、合理的對現有建筑結構設計規范,做好場地選擇、平立面布置、結構體系等各方面的設計工作,有效控制地震作用下結構的薄弱環節,提高建筑的抗震性能。
參考文獻:
[1] 劉亞宏.淺談建筑結構的抗震措施[J].黑龍江科技信息,2009,(6) .
[2] 劉立國.簡述建筑結構的抗震措施[J].黑龍江科技信息,2007,(14).
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關鍵詞 建筑結構設計措施 探討
近些年來,四川的汶川地震、青海的玉樹地震以及最近的日本地震都造成了巨大損失,這都是有目共睹的。因此在建筑結構設計中是否充分考慮抗震問題、是否合理的運用了相關的抗震措施是事關人民生命財產安全的重要問題。建筑結構中的抗震設計尤為重要。下面分別敘述一下建筑結構中抗震設計的措施。
1、 建筑結構中減震措施
減震措施主要是借助建筑物意外的部件來增加建筑物的阻尼,消耗地震傳遞給建筑物結構的能量,避免建筑物因地震而受到損害。不僅可用于新建結構的減震設計,對建筑物的基礎部分采用特殊處理之外,還可以借助消能減震裝置或者元件削弱地震對建筑物的作用力,保護人們的生命財產安全;也可用于現結構的抗震加固,在對建筑物的地基或基礎進行隔震設計時,我們一定要在建筑物沒有動工以前按照隔震設計的措施,完成相應的工作。最遲也是在建筑物的施工過程當中,在建筑物的關鍵部位設置特殊的隔震裝置。然而,建筑物建成以后,如果想對其進行抗震加固,就要采用增加阻尼的辦法,在建筑物的結構上重新添加消能減震裝置。從適用的部位來說,也是很廣泛的,它不僅可以應用于建筑物的上部結構,也可用于建筑物的隔震夾層。消能減振技術是用特別設置的機構和元件將地震動的能量加以吸收耗散,以保護主體結構的安全。
2、建筑結構的主要隔震措施
(1) 建筑物地基采用特殊材料隔震
建筑物基礎隔震,主要是對建筑物的基礎部分進行特殊處理,削弱地震時的地震波,從而減少地震對建筑物的損害。傳統上是在建筑物的基礎部分交替鋪上粘土和砂子,或者直接設置粘土或砂子墊層。以前曾經有人以糯米為原材料,在建筑物的基礎部分設置墊層,減少地震對建筑物的損害。目前在這方面已經有新的進展,以瀝青為原料研究出一種特殊材料,以此設置隔震層效果更好。
(2)基礎隔震
基礎隔震是在基礎與上部結構之間設置隔震裝置,減小地震動往上部結構傳遞,降低上部結構的地震反應。該種隔震方法適用于體形規則的低層或多層建筑結構,用于高層建筑結構的效果較差(隔震結構延長了結構的自振周期)。基礎隔震包括粘彈性隔震、滾軸(珠)滑移隔
震、摩擦擺隔震、摩擦滑移隔震等多種形式,隔震裝置有夾層橡膠墊隔震裝置、基底滑移隔震裝置、混合隔震裝置等等。
(3)建筑結構的層間隔震措施
層間隔震是結構隔震與抗震相結合的一種方法,它是在原結構上安裝由質量和隔震支座組成的耗能減震裝置,地震時,耗能減震機構吸收并消耗地震能委,減小結構的地震反應。這種方法主要適用于舊房改建,在施工方面具有簡單、易操作的特點。與建筑物基礎部分設置隔震裝置的辦法相比,層間隔震的效果不是非常明顯,減震的效果可以達到1/10―3/10的范圍。雖然層間隔震的效果不如基礎隔震,但它可利用結構的加層或原結構的隔熱層,做適當的改建而達到減震的目的,簡單易行,隔震裝置采用橡膠支座。在上海,幾棟高層建筑用此方法控制結構的第二振型反應,收到很好的效果。
(4)懸掛隔震措施
懸掛隔震是將結構的全部或大部分質量懸掛起來,使地面運動傳遞不到主體質量,產生不了慣性力,從而起到隔震作用。當地震來臨時,地震的能量不會傳遞給懸掛起來的結構,從而達到減小地震損害的目的。這種隔震方式最常見于大型鋼結構,大型鋼結構總是采用鋼結構懸掛體系,以此隔震。大型鋼結構一般分為主框架和子結構:主框架同―般框架結構:子結構采用索或吊桿懸掛,分布有主要質量,此體系可以有數地隔離主框架和子結構,減少地震作用的傳遞,控制結構的地震反應。地震的能量到達這個部位的時候就會削弱,不至于傳遞到子結構產生慣性力。
3、 建筑物走向設計抗震問題
地震是由于地殼的運動而引起的,與地質結構有非常重要的關系。房屋例塌和震向密切相關。所謂的震向,即地震發生以后,導致房屋震動的方向。因此,我們在建筑物選址的時候,應該充分考慮當地地質條件,分析當地地震的震向,讓建筑物的走向與地震震向垂直,盡量避免兩個走向平行。從剛剛發生的四川汶川地震和玉樹地震的實際情況來看,與地震震向平行的建筑物的倒塌率更高,與之相反,與地震震向垂直的建筑物就不太容易倒塌。研究發現,與地震震向平行的建筑物,在地震發生時。隨地震波運動的幅度更大,因此更容易倒塌。
4 、無粘結支撐體系減震問題
無粘結支撐體系是建筑物結構減震體系中最為機敏的一種,在內核鋼支撐和外包鋼管之間不粘結,或者在內核鋼支撐和外包鋼筋混凝土或鋼管混凝土之間涂無粘結漆形成滑移界面。在支撐中段設置外包層,在支撐兩端適當部位露出內核鋼支撐,再用高強度螺栓與框架結構連接,以保證壓力和拉力都只由內核鋼支撐承受。滑移界面的材料和幾何尺寸需要精心設計和施工,以允許內核鋼和外包層之間相對滑動,同時約束內核鋼支撐的橫向變形,防止內核鋼支撐在壓力作用下發生整體屈曲和局部屈曲。在地震發生時,通過內外鋼之間的配合作用而消耗地震能量。但是,這種設計的弊端是在設計和有關部件的計算方面要求非常嚴格。在這個體系中,建筑物的重最主要由內鋼來承擔,外鋼主要起到配合和輔助作用,還可以防止內鋼彎曲變形。
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關鍵詞 抗震措施;建筑結構;設計規范
1 建筑結構抗震措施的衡量標準
對于性能的要求,現行抗震設計規范有兩種基本的表達方式:一種是以損壞的程度來描述,另一種是以用途的重要性即抗震設防分類來描述 、建筑結構中的損壞程度劃分為不損壞和屬正常維修下的損壞、 可修復的破壞和倒塌;抗震設防分類則氛圍甲、 乙、 丙 、丁四類 ,對某些鋼筋混凝土結構,現行規范給出了正常維修和倒塌的層間變位角作為定量指標對于不同的設防類別,先行規范規定了不同的抗震措施,如乙類建筑的抗震措施要比丙類建筑的有關規定提高一度 按規范提高抗震措施后,在遭遇到相當于本地區設防烈度的地震影響時,由于地震作用步提高,乙類建筑毀壞程度比丙類建筑要輕些 在遭遇到本地區罕遇地震影響時,乙類建筑的抗倒塌能力比丙類建筑要明顯提高、 顯然,結構的抗震能力仍然缺乏明確的數量的變化、借助于現行 抗震鑒定標準 所引進的 "綜合抗震能力由數量上的區別 " 有可能使不同性能要求的結構所具有的抗震能力由數量上的區別 。例如,結構抗力的高低,可用結構樓層的受剪承載力與設計地震剪力的比值,即樓層的受剪承載力與設計地震剪力的比值即樓層屈服強度系數來表征;結構變形能力的高低,可用結構所具有的變形能力與基本變形能力的比值來表征, 從而使不同性能要求所對應的坑震措施得以數量化,如果把按現行抗震設計規范進行進行設計的丙類結構作為符合基本性能要求的結構,即其抗力和變形能力的組合結果,可定義為綜合坑震能力的基本值;對于性能 (包括變形)要求較高的建筑結構,如乙類建筑,其綜合抗震能力應低于基本值 高低的具體取值,可根據性能要求確定在確定綜合抗震能力的兩個因素中樓層,屈服強度系數的定量在現行的抗震設計規范中已經是現成的,可以根據結構構件的實際截面尺寸和配筋,取材料強度標準值按承載力計算的有關公式得到,這里不在重復 以下重點研究的是變形能力比值的定量變化。
2 變形要求與綜合抗震能力的關系
結構在地震作用下的損壞程度與變形特別是樓層的層間變位角有明顯的對應關系 如前面所述,先行設計規范已經給出某些鋼筋混凝土結構的變形要求,作為正常維修和防止倒塌的標志 因此,對于采用變形要求作為不同性能指標的結構能得出抗震措施的初步定量關系。若一不倒塌的變形值作為變形能力的基本要求,當要求結構處于輕微損壞或不損壞時,其變形控制值應縮小到不倒塌變形值的某一比例值 但是,根據根據結構所吸收的地震能量相等的原則,起綜合抗震能力應基本保持恒定值 據此,可獲得縮小結構變形控制值所對應的結構抗力提高的比例,即結構地震作用效應 (內力) 的提高系數 這就意味著,在建筑結構抗震時,可利用地震作用效應調整系數來實現不同的變形性能要求。
3 影響結構延性的構造因素分析
對于有不同構造措施的建筑結構,在現行建筑抗震堅定標準 中,為使結構構造對抗震能力的影響系數和局部影響系數,將抗震構造措施對整個結構抗震能力的影響分為整體影響和局部影響兩大類 例如,對砌體結構,以抗震橫墻間距 房屋高寬比 相鄰層剛度比墻體之間及墻體與樓板的連接 圈梁和構造柱設置作為整體影響的構造,而以墻體局部尺寸 樓梯間構造 出屋面建筑等作為局部影響的構造 對不同的設防烈度 抗震構造有不同基本構造措施要求,當現有結構的構造高于基本要求時,相應的影響系數大于 1.0 當低于基本要求時,相應的影響系數小于 1.0,這些系數的變化幅度,一般在0.6至1.3的范圍內按上述思路,考慮到現行設計規范規定的基本抗震構造一般可分為高、 中、 和低三個等級,相當于將不同的性能要求用不同的等級來表示,但對于不同類型的結構,確定構造等級時所考慮的因素不同 參照現行設計規范的有關內容和要求,對于除規則性要求外的抗震構造,初步劃分如下:
3.1 砌體結構影響變化能力的構造,
可將圈梁 構造柱設計數量 位置 截面尺寸和配筋的分級作為重點,而局部墻體尺寸等只考慮其局部影響 例如,多層磚房的構造柱設置數量,可將房屋四角和樓梯間四角設置作為第一等級,房屋隔開間內外墻交接處和樓梯間四角設置作為第二等級, 房屋每開間內外墻交接處和樓梯間四角設置作為第三等級;不設置構造柱即與非抗震設計相同 當然,在同樣設防烈度和同樣的性能要求下,對層數不同的砌體結構,其基本延性構造要求仍不同,如構造柱設置要求隨房屋層數的增加而提高 現在的問題是,需要通過具體實例的計算分析,研究同一地點同樣的房屋按不同的等級采取措施后,其各種措施的構造影響系數如何取值?是否可在某個范圍內 (如0.6至1.5的范圍內) 取值。
3.2鋼筋混凝土結構影響變形能力的構造
可將內力調整 柱縱向鋼筋和箍筋體積配箍率 抗震墻墻體邊緣的布置和構造作為分級的重點,而短柱 框支層 連梁的構造作為局部的影響 在同樣設防烈度和同樣的性能要求下,對層數不同的鋼筋混凝土結構,其基本延性構造要求仍需不同 這里,內力調整 縱筋總配筋率和箍筋體積配箍筋率等均已有現成的分級和定量取值,只需研究如何轉為相應的影響系數。
3.3 鋼筋結構影響變形能力的構造
可將內力調整 節點域構造 構件長細比和支撐設置作為分級的重點,而構件寬厚作為局部影響 在同樣設防烈度和同樣的性能要求下,對層數不同的鋼結構,其基本延性構造要求也需不同 現行高層民用鋼結構規程也有一些現成的定量0取值,同樣需研究將其轉化為影響系數的方法,總之,為了達到各類結構延性措施的定量化,需要在震害總結 理論分析和試驗研究的基礎上,從綜合抗震能力,即結構所吸收的地震能量的監督,提出現性規范中各種構造規定的影響系數,并通過大量的試算 比較 和分析,予以確認 現階段,還需進一步收集資料并加以整理。
4 常用抗震分析方法伴隨著抗震理論的發展,
各種抗震分析方法也不斷出現在研究和設計領域在結構設計中,我們需要確定用來進行內力組合及截面設計的地震作用值 通常采用底部剪力法,振型分解反應譜法,彈性時程分析方法來計算該地震作用值,這三種方法都是彈性分析方法 其中,底部剪力法最簡便,適用于質量 剛度沿高度分布較均勻的結構 它的
大致思路是通過估計結構的第一振型周期來確定地震影響系數,再結合結構的重力荷載來確定總的水平地震作用,然后按一定方式分配至各層進行結構設計 對較復雜的結構體系則宜采用振型分解反應譜法進行抗震計算,它的思路是根據振型疊加原理,將多自由度體系化為一系列單自由度體系的疊加,將各種振型對應
的地震作用 作用效應以一定方式疊加起來得到結構總的地震作用 作用效應 而對于特別不規則和特別重要的結構,常常需要進行彈性時程分析,該方法為直接動力分析方法 以上方法主要針對結構在地震作用下的彈性階段,保證結構具有一定的屈服水準
從現代抗震設計思路提出至今,世界各國的抗震學術界和工程界又取得了許多新的成果,比如進行了大量鋼筋混凝土構件的抗震性能試驗;通過迅速發展的計算機技術編制了準確性更好的非線性動力反應程序;在設計方法上也不再拘泥于以前單一的基于力的傳統抗震設計方法,開始嘗試基于性能和位移的新的抗震設計理念 。
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關鍵詞:抗震概念設計基本原則 優化準則 構造措施
Abstract: construction engineering structure seismic technology developing direction and trend of performance is based on the seismic design of base isolation, suppressing and earthquake-reduction and the structure control. These development trend from concept to implementation method mutual connection, and will be in construction engineering structure seismic performance bring big change and influence. And in the design of the building structure, the earthquake concept design is in many uncertain factors, in many irregular architecture design, commonly used is also the most effective design concept. Therefore, this requires engineering and technical personnel in building structural design process, we must make good use of the optimization of the anti-seismic concept design rules and the structure of the corresponding measures to ensure the rationality of the design of engineering and safety.
Keywords: anti-seismic concept design basic principles optimal criteria structural measures
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
地震是危害最大的自然災害之一。它是一種隨機的震動,具有難于把握的復雜性和不確定性,就目前的預測地震技術,還不能準確的預測到建筑物所遭遇地震的特性和參數。建筑工程在抗震設計時,在結構分析方面,由于不能充分考慮結構的空間作用、結構材料的非彈性性質、材料時效、阻尼變化等多種因素,同時也存在著諸多的不確定性。因此,建筑工程抗震問題必須立足于“概念設計”,而不能完全依賴“計算設計”來解決。
一、建筑結構設計中抗震概念設計
建筑結構設計包括理論設計和概念設計兩種。其中,理論設計是指結構工程師根據計算理論和規范,在對結構進行計算模型的假設及受力狀態的假定的前提下,對結構進行計算分析,得出數據式的結果,然后利用結果進行設計。而概念設計則是指設計人員從結構的宏觀整體出發,用結構系統的觀點,著眼于結構整體反應,正確地解決總體方案、材料使用、分析計算、截面設計和細部構造等問題,力求得到最為經濟、合理的結構設計方案以達到合理抗震設計的目的。在建筑設計的方案階段,從總體出發,采用概念設計的方法,能迅速、有效地對結構體系進行構思、比較和選擇。這種方法雖有一定誤差,但概念清楚、定性準確、手算簡單快捷,能很快選擇出最佳方案,具有較好的經濟、可靠性,同時也是施工圖設計階段判斷計算機內力分析輸出數據是否可行的主要依據。
結構抗震概念設計的目標是使整體結構能發揮消能減震的作用,并避免結構出現敏感的薄弱部位。地震能量的聚散,如果只集中在某些薄弱部位,勢必會導致建筑結構的過早被破壞。因此,目前各種抗震設計方法的前提之一就是假定整個結構能發揮消能減震的作用。在此前提下才能以常見的小地震作用進行結構計算、構件截面設計并輔以相應的構造措施,必要時采用彈性時程分析法進行補充計算,以達到罕遇大震作用下結構也不會倒塌的目的。不論是現行的《建筑抗震設計規范》還是《高層建筑混凝土結構技術規程》,都明確指出在各種建筑結構的抗震設計尤其是高層建筑混凝土結構的抗震設計中,抗震概念設計對結構的抗震性能起決定性作用,因此新規范(規程)均在相關條文中強調了建筑與結構概念設計的重要性,并要求建筑師和結構工程師在高層建筑設計中應特別重視建筑結構設計中的概念設計。
二、抗震概念設計的基本原則及優化準則
建筑結構概念設計的基本原則有以下幾個方面
(一)建筑結構的規則性和勻稱性。
建筑抗震設計規范要求,“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布置宜規則,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小,避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變。”建筑平面應采用規則的平面布置,對A、B 級高度建筑宜平面簡單、規則、對稱、減小偏心;均勻規則的平面布置,既可以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,又能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。結構布置均勻、建筑平面規則。同時,又有利于防止薄弱的抗側力構件過早出現破壞或倒塌的現象,使地震作用能在各抗側力構件之間重新分布,增加結構的贅余度數量,發揮整個結構消能減震的作用。
(二)建筑結構的剛度和抗震能力。
水平地震的作用是雙向的,結構布置應使結構能夠抵抗任意方向的地震作用。一般情況下,可使結構沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力。結構的抗震能力則是結構強度及延性的綜合反映。結構剛度的選擇既要減少地震作用的效應,也要注意控制結構變形的增大。建筑結構應具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉振動的能力。現今的抗震設計計算中并不考慮地震地面運動的扭轉分量,因而在概念設計中一定要注意提高結構的抗扭剛度和抵抗扭轉振動的能力。
建筑結構的整體性原則
在建筑結構中,樓蓋對于結構的整體性起到非常重要的作用。樓蓋相當于水平隔板,它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側力構件,而且要求這些構件能協同承受地震作用,特別是當豎向抗側力構件布置不均勻或布置復雜或抗側構件水平變形特征不同時,整個結構就要依靠樓蓋使抗側力構件能協同工作。
(四)建筑結構抗震概念設計的優化準則
結構抗震概念設計的優化準則,即“四強四弱”。“強柱弱梁”是指節點處柱端實際受彎承載力大于梁端實際受彎承載力;“強剪弱彎”是防止構件剪切的破壞,要求桿件的受剪承載力高于受彎承載力;“強節點弱桿件”是防止節點的破壞先于構件;對于桿件截面而言,“強壓弱拉”是為避免桿件在彎曲時發生受壓混凝土破裂的脆性破壞,使受拉區鋼筋的承載力低于受壓區混凝土受壓承載力。
三、抗震概念設計的構造措施
建筑結構抗震概念設計的構造措施有兩個方面:一是調整或限制構件的荷載效應,二是強制規定必要的結構抗震措施。具體說來,抗震概念設計的構造措施就是設置構造柱、圈梁和與框架柱及抗震墻相關的截面尺寸、軸壓比、配筋率、箍筋的要求等。比如,多層磚砌體房屋的抗震構造措施主要是構造柱、圈梁等,而在高層建筑的抗震設計中,豎向抗側力構件(如框架柱、抗震墻)的布置及與其相關的抗震措施。具體的構造措施要求如下:
(1)構造柱應該設置在墻體的兩端或墻體的交接部位。它主要不是承擔豎向荷載的,而是抗擊剪力,抗震等橫向荷載的。近年來為了提高砌體結構的承載能力或穩定性,而又不增大截面尺寸,墻中的構造體長按需要設置在墻體的中間部位,圈梁的設置必須是封閉狀態。
(2)圈梁的設置應該在裝配式鋼筋混凝土樓、屋蓋或木樓、屋蓋的磚房中,并且圈梁最好與預制板在同一標高或緊靠板底,圈梁應閉合,遇有洞口應上下搭接。
(3)一般情況下,抗震墻布置在豎向荷載較大處,平面形狀變化處以及樓梯間和電梯間。縱橫向抗震墻,宜合并布置為L形、T形、工字形,使縱橫墻互為翼緣,從而提高其強度和剛度。抗震墻的間距不應過大,以防止樓板在自身平面內變形過大。抗震墻之間樓(屋)蓋的長寬比應符合規范的規定。抗震墻的配筋率,抗震等級為一、二、三級應≥0.25%,四級應≥0.2%。鋼筋直徑≥8mm,同時≤墻厚/10,間距應≤300mm。結構設計規范中對框架柱和抗震墻的截面尺寸、軸壓比、配筋率、箍筋等的規定是非常重要的抗震構造措施。
以上幾項只是簡單列舉了設計規范中結構抗震構造措施中的部分內容,作為工程設計人員應該嚴格按照現行的設計規范中的相關規定進行建筑工程的抗震設計。
總之,作為土木工程技術人員在高層建筑的研究和工程設計中,應該從整體宏觀的觀點出發,把概念設計更好地運用整個設計過程中,綜合處理好建筑功能、技術、藝術、安全可靠性和經濟合理等幾方面內容,從而創作出更加安全、適用、經濟美觀的建筑。
參考文獻:
[1].建筑抗震設計規范(GB50011-2010)
[2].陳龍洪.談概念設計在建筑結構設計中的應用[J].建材與裝飾.2010.02
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【關鍵詞】:建筑結構;抗震能力
中圖分類號:TU3文獻標識碼: A
1 地震對建筑結構產生破壞的原理
地震并非是直接發生在地面上的運動,而是在地表以下傳播的運動,經過長時間的微小運動,引起強烈的地層運動。而地震給建筑帶來的損害是由于地面將地震的力量傳遞到建筑物的上部結構,使得建筑物解體,繼而倒塌。地震波主要分為三種傳播方式,分別為縱波、橫波和混合波。相比之下,縱波雖然是最早到達地面的方式,但是其危害是最小的,因為其引起的振動是上下振動,不容易使得建筑物解體,但是會導致建筑物的堅固程度受到一定的損傷。其次到達的是橫波,主要表現為水平振動,會使得建筑物水平搖動,容易導致解體。最后到達的是混合波,即橫波和縱波的混合體,既存在上下振動又存在水平振動,對建筑物的破壞性極大,極易導致建筑物解體,從而坍塌。
2 建筑結構抗震能力的主要影響因素
2.1 建筑結構的原材料
對于任何物體而言,其質量都是與其材料的質量成正比的,建筑物也不例外。只有材料的質量過關,建筑結構的質量才有保障,只有建筑結構的質量過關,地震對建筑結構的破壞作用才能夠達到最小。所以對于建筑結構而言,必須從細節入手,其墻體、隔斷、框架等結構,都應該采用抗震性能較好的材料,即能夠改善抗震性能的輕質材料,這樣才能夠從建筑結構原材料入手提升建筑結構的抗震能力。
2.2 建筑結構的施工質量
對于建筑結構的抗震能力而言,建筑的施工質量是不容小覷的。就算具有質量再好的原材料,施工過程粗制濫造,也會使得建筑結構的質量大大下降。在施工過程中,每一個環節都應該具有質量保障,比如施工中的截面幾何特征或是材料的性能的變動,或是混凝土等出現一點點紕漏,都很容易導致建筑結構的抗震性能下降。
2.3 建筑結構的設計
在建筑結構的設計工作中,抗震設計必須是設計的重要目標。對于其抗震設計,需要保證結構平面布置時的結構剛心、質心兩者重合,才能夠使得地震中所產生的扭轉效應變小,從而提升其抗震效果。同時,如果平面布置不規則,需要加強對偏離結構剛心遠端抗震墻框架柱承載力的驗算。在結構設計中尤其需要重視的是建筑立面的設計,不能夠頭重腳輕,并且要盡量降低建筑結構的重心,否則在地震中,這樣的建筑結構危險性極高。
2.4 建筑結構的場地選擇
在建設建筑結構過程中,對場地的選擇也及其重要。我們會發現在地震中,很多質量相近的建筑結構,受損程度卻不同,這主要就是因為建筑結構選擇的場地不同所造成的。那么其中受損較為嚴重的建筑結構就是選擇場地不當的結果。比如,在地震過程中,很有可能造成山崖崩塌或是底層陷落等情況,就會使得建筑結構坍塌,或是建筑結構受到很大的沖擊,從而造成對建筑物或是人類的傷害,所以需要加強對建筑場地的選擇。
3 提高建筑結構抗震能力的措施
3.1 提高建筑結構抗震能力的設計措施
3.1.1加強對細節的設計
在建筑結構的設計過程中,要做到抗震能力強,就需要注意細節,比如要盡量選用體形簡單、平面對稱、抗側向力的體系剛度以及質量變化都比較對稱的設計方案來進行施工。
3.1.2場地挑選
上文中提到建筑物的場地會影響到其在地震中的抗震系數,所以在建筑物施工時,需要做好建筑物的選址工作,從而加強抗震性能。首先,需要對建筑場地以及其周邊環境做好勘測,包括其地形、地質,同時還需要注意盡量將建筑物建設在有利于抗震的場地。比如有一些場地是臨山的,那么地震來臨時就有可能會導致山體滑坡、泥石流等,將會給周邊的建筑物帶來較大的傷害。所以就需要盡量避免在地震活動斷層或是容易發生災害的地方建設建筑物,選擇安全系數較高的地區進行建筑物的建設。
3.1.3建筑結構的局部加強措施
上文中分析了地震波對建筑物的損傷原理,我們知道,三種地震波到達的先后順序為縱波、橫波、混合波。縱波對建筑物的連接部位會造成比較大的傷害,當橫波到達,就會使得連接部位損壞,從而坍塌。所以我們得知,在建筑物的建設過程中,還需要對部分加強,以使得抗震系數增強。首先需要保證主體結構與構件之間的連接是牢固的,并且截面形式等也需要比較合理。那么就需要在設計過程中,對連接部分進行比較合理的設計,從而減小地震對對連接部分的直接傷害,同時也就使得建筑物的抗震系數得以增加。
3.2 抗震材料及技術的應用與研究
3.2.1選擇具有良好抗震性能的材料
材料的使用對于建筑物抗震能力的重要性是不言而喻的。同樣的設計,如果使用不同的材料就會使得抗震效果不同。在我們經常使用的材料中,磚塊、混凝土等材料就具有比較大的脆性破壞作用,會給整個建筑結構帶來比較大的損傷。有研究表明,普通磚塊、混凝土等材料對建筑結構的損毀程度可以達到全部常用材料的最大值,反而木質結構或是輕型復合材料對建筑結構的損毀程度較小。所以在地震多發地區,需要采用輕型復合材料以提高抗震能力。
3.2.2研究并應用抗震新技術
在建筑物的施工抗震研究中,我們不僅要從材料入手,還需要根據我國的實際情況,對抗震加以研究。因為較為傳統的抗震方式的效果并不是很好,而柔性抗震理念就可以更好地達到抗震的效果。所謂柔性抗震,就是理由柔性材料來消除地震所帶來的強烈損傷。具體應用如下:在建筑結構的地基和基礎直接可以加入防震膠墊,以減少地震時的強烈沖擊力。在具有脆性破壞作用的材料直接添加橡膠顆粒,以減少沖擊。這些方式都是對新技術的應用,可以用來改善建筑結構的抗震效果。
3.2.3把好施工質量關
增強建筑物的抗震效果,不僅在材料方面需要加強注意,還需要加強建筑結構的施工質量。較好的施工質量可以使得建筑物的抗震性能大大加強。所以在施工過程中,施工單位需要按照設計要求和技術標準進行施工,同時還需要相關的監督部門對施工進行嚴格的監督,嚴格把關,以確保建筑結構的抗震能力較強。
綜上所述,地震對于建筑結構的損傷是非常大的,同時還會給人類帶來傷害,我們沒辦法阻止地震,同時也不能精確估計地震發生的時間及地點,所以我們必須從加強建筑物的抗震能力入手來減輕地震所帶來的傷害,從而給人們帶來更加良好的生活條件。
【參考文獻】
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包括場地選擇、結構體系選擇、結構的規則性等。建筑結構的抗震是在對大量的地震災害進行分析總結的基礎上進行總結而得來的,這是實踐經驗的總結,對今后提高建筑結構的抗震能力具有十分重要的指導作用。今后在實際工作中,需要根據工程建設的實際情況,采取相應的措施,提高建筑結構抗震設計的抗震能力。
關鍵字:建筑結構 抗震設計 場地選擇 結構的規則性
一、引言
我國是地震災害較頻繁的國家,因而在建筑結構設計中需要提高建筑物的抗震能力。建筑抗震的實踐表明,地震區的建筑物,如果缺乏良好的抗震設計,沒有良好的總體布置方案,僅僅依靠結構抗震計算,采取抗震構造措施是遠遠不夠的,不能達到良好的抗震效果。當較強地震發生的時候,建筑物無法發揮很好的抗震效果,不能起到降低震害的效果。所以,要降低地震對建筑物的危害,提高建筑物的抗震能力,就有必要將建筑設計和建筑抗震設計有機的結合起來,以提高建筑物的抗震能力。文章以建筑結構抗震設計為中心話題,探討分析了建筑結構抗震設計中的幾個關鍵問題,并就提高建筑結構抗震能力提出了相應的措施,希望能夠引起人們對這一問題的進一步關注,能夠對實踐發揮指導作用。
二、建筑結構抗震設計的關鍵問題
1、場地選擇。場地選擇是建筑結構抗震設計中的關鍵問題之一,在建筑施工中,需要選擇對建筑物抗震有利的場地,需要避開對建筑物抗震不利的場地,尤其是在危險地段,更不應該修筑建筑物。研究表明,地震對建筑物造成很大的破壞,除了地震釋放的能量,引起的結構性破壞之外,還有一個非常重要的原因就是建筑物場地的選擇。所以,為了提高建筑物的抗震性能,在修筑建筑物時,進行地段選擇的時候,需要選擇有利的地段,避開對建筑抗震不利的地段,比如軟弱場地土,易液化土,狀態不均勻地段。當然,在工程建設中,如果確實不能避開這些地段的時候,則需要采取相應的加固措施,以強化建筑物的抗震能力。
2、結構體系選擇。第一、結構體系需要避免對建筑整體抗震產生不利影響。在進行設計的時候,需要考慮不能因為部分結構的破壞而導致整個建筑結構抗震能力下降或者喪失。即使某一構件停止工作,但是其它的構件卻不能失去效能,以免影響整個建筑物的抗震能力。第二、結構體系需要有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳播途徑。第三、結構體系需要具備必要的承載能力,良好的變形能力和消耗地震能量的能力。由于鋼筋混凝土結構具有上述良好的能力,所以在建筑結構設計中,需要使用鋼筋混凝土結構。第四、結構體系需要具有合理的剛度和強度。需要具有合理的剛度和強度分布,避免因局部的變形或者削弱而形成薄弱部位,產生過大的應力集中或者塑性變形集中。此外,對于有可能出現的薄弱部位,需要采取相應的加固措施,以提高建筑結構抗震能力。
3、結構的規則性。在建筑結構抗震設計中,還需要重視建筑平面布置的規則性。在平面布置上需要注意符合抗震的設計原則,采用規則的設計方案,不能采用不規則的方案。結構的規則性主要表現在建筑主體抗側力結構上,尤其需要注意以下四個問題:第一、建筑主體抗側力結構需要注意兩個主軸方向的剛度需要比較接近,其變形特性還需要比較的相似。第二、建筑主體抗側力結構構成變化比較均勻,不應當有突變的情況發生。第三、從建筑主體抗側力結構的平面布置來看,需要注意的是,應該注意同一主軸方向的各片抗側力結構剛度盡量均勻,這樣有利于建筑整體的抗震性能的發揮。第四、建筑主體抗側力結構的平面布置需要注意,中央核心和周邊結構的剛度協調均勻,以避免產生過大的扭曲變形。重視建筑平面布置的規則性是相當重要的工作,在實踐中需要高度重視。
三、提高建筑結構抗震能力的措施
隨著生活水平的提高,人們對建筑物的質量提出了更高的要求,建筑物不僅要滿足人們正常生活的需求,還要具有較好的抗震能力,在建筑施工中需要重視提高建筑結構的抗震能力。建筑結構的抗震是在對大量的地震災害進行分析總結的基礎上而得來的,這是實踐經驗的總結,對今后提高建筑結構的抗震能力具有十分重要的指導作用。所以,在實踐中應該高度重視。為了提高建筑結構抗震能力,結合當前建筑行業的實際情況,筆者認為應該采取以下措施。
1、合理布局地震外力能量的傳遞吸收途徑。這是提高建筑結構抗震能力的第一步,通過這樣的合理布局,能夠保證支柱、墻和梁的軸線處于同一平面,從而使得構件雙向抗側力體系形成。通過這樣的布局,當地震發生的時候,支柱、墻和梁呈彎剪破壞,并且,塑性屈服盡量在墻的底部產生。此外,當地震發生的時候,連梁宜在梁端塑性屈服,還具有足夠的變形能力。通過這種結構和布局,當地震發生的時候,在墻段充分發揮它的抗震作用前,按照強墻弱梁的原則加強墻肢的承載力,這樣使得墻肢的剪切應力得以破壞,從而使得建筑結構的抗震能力得到了提高。
2、按照抗震等級對梁、柱以及墻的節點采取相應的抗震構造措施。這樣做的目的是為了保證在地震發生的時候,梁、柱以及墻都能夠達到抗震的標準。建筑物的主體常常使用的是鋼筋結構,如果鋼筋結構的延性和承載力較好的話,建筑物的抗震能力較強。所以,為了保證建筑鋼筋結構的延性和承載力,在結構設計的時候需要按照強剪弱彎、強柱弱梁、強節點弱構件的原則進行,對柱截面的尺寸進行合理的控制,合理控制柱的軸壓比,嚴格按照構造配件的要求,對節點的構造措施尤其需要加強,提高節點的牢固性和抗震能力。
3、設置多道抗震防線。提高建筑結構抗震能力,設置多道抗震防線是十分必要的。也就是在一個抗震結構體系中,當地震發生的時候,在地震作用下,一部分延性較好的構件首先達到屈服,能夠擔負起第一道抗震防線的作用。而其他的構件同樣起著抗震防護的作用。并且,只有當第一道抗震防線屈服后,其他的抗震防線才會依次屈服。設置多道抗震防線,形成第一道、第二道、第三道甚至更多的抗震防線,當一道抗震防線失去作用后,另外的抗震防線便可以發揮作用。這種結構對提高建筑結構抗震能力具有非常重要的作用。
四、結束語
總而言之,文章主要介紹了建筑結構抗震設計的若干問題。隨著對建筑抗震設計多年的研究和探索,我們逐漸形成了一整套的行之有效的設計方法,并且日漸成熟,在建筑結構設計中的運用越來越廣泛,并發揮著很大的實際作用。然而,現有的對建筑結構抗震設計仍然有很多不完善之處,在很多的地方仍然欠缺考慮,這是我們在今后工作中需要加以完善的。總之,在未來建筑施工中,要保證建筑結構抗震的高效和完善,今后在建筑設計施工中,需要遵循相關規范的要求,嚴格按照設計的原則進行,對建筑結構抗震進行科學合理的設計,保證建筑物具有可靠的抗震性能,使建筑物在較小的地震中不會發生任何的損壞,在一般的地震發生時,建筑物只需要稍微修補就可以了,當大地震發生的時候建筑物不會發生倒塌。隨著抗震設計水平的不斷提高,實踐經驗的不斷積累,建筑結構抗震設計將會取得更大的進步。
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關鍵詞:建筑結構;結構設計;方法;措施
中圖分類號:TU3文獻標識碼: A
一、建筑抗震設計的基本內容
目前,我國實行的抗震政策主要是規范建筑物在發生較小地震時,立即根據反應譜這一理論算出地震的作用力,并采用彈性的方法算出地震發生時釋放出的內力和造成建筑的位移,用極限的方式設計出建筑的結構部件。對于有特殊要求的重要建筑物,通常要進行補充計算,必要時還要求做出建筑的變形驗算。但是我國規范的要求驗算的種類相對來說比較少、類型單一,明確具體彈塑性的計算要求,做出有效規定,提高彈塑性這種計算方式的可操作性,對于高層建筑抗震的進步是非常有幫助的。一般來說,建筑抗震設計內容主要由推力計算和時程分析兩部分構成。推力計算又稱作靜力法,這種方法出現時間相對較早,但是仍有許多優點可以供我們參考使用。靜力法使用的模型是空間和平面或者三維空間的結構體,這就是說,各個構件都必須符合具體標準以保證變形關系的確定。從這種方法,可以了解到各個組成部件的內力、承載力大小,了解二者之間存在的關系,檢測它們強剪弱彎的符合度等等,從而幫助我們找出設計中不符合規范的內容。這種結構的設計方式被大多數設計人員所熟用,大部分的建筑就是在這種分析基礎上建立起來的。時程分析又可以稱為動力法,它是按照建筑物所處地理位置的烈度、類別和設計的評判,然后選擇一定數量的地面運動時產生速度的記錄,通過分析計算得到的建筑物在虛擬地震過程中的位移和速度而制定的一種抗震計劃。這種方法的優點是隨著時間的變化,我們可以得到每一個樓層的準確反應。雖然它是從宏觀范圍上檢驗建筑物的結構是否安全,這一過程也十分清晰準確,但是卻很少被人們采納使用。究其根源,是因為動力法在分析過程中需要消耗大量的時間和資金,最后顯示出來的數據量紛繁復雜,分析過程難度大,因此也就無法得到重視。
二、我國建筑結構設計的現狀
建筑結構的設計要充分考慮建筑的抗震能力,這關乎人民的生命財產安全。我國位于地中海―喜馬拉雅地震帶上,因此我國是一個地震多發的國家之一。但是,從目前我國建筑的抗震能力來看,還存在著許多的問題。一直以來我國在進行建筑設計時都遵循著小震級的地震可以抵抗,大地震能夠修復的原則,雖然這樣的設計理念在建筑物的抗震方面取得了一定的成效,可是,在面臨大的地震時還是存在不足。尤其是一些設計人員的僥幸心理,在設計時缺少靈活的應變,一味的照抄照搬,使數據最終產生錯誤。不僅如此,在進行建筑施工時,一些建筑承包公司為了節省建筑開支,從而偷工減料,降低了建筑物的抗震能力,有的甚至是私自改變施工的設計方案,最后在導致建筑物抗震結構的改變。而施工人員不夠專業也會影響整個建筑結構的抗震性能,施工人員在進行施工時,為了方便或者自身的不注意,對鋼筋混凝土建筑結構的施工沒有做到設計的相關要求,最終影響了整個工程的施工質量。
三、建筑抗震結構設計的基本原則
(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。
(4)盡可能設置多道抗震防線,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。
(5)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力又不使薄弱層發生轉移,這是提高結構總體抗震性能的有效手段。
四、常用建筑結構抗震設計方法
(一)根據建筑結構性能目標來進行抗震設計
建筑物在發生地震的時候有高度的安全性,是抗震設計的最終目的,所以建筑結構的抗震設計要求以將要建設建筑物的地區可能會發生的大地震的烈度為基本的設計標準,而且還要以建筑自身以及建筑物的內部沒有造成破壞為最終目標來確定建筑結構的抗震性能指標。建筑結構的某些非抗震的下部結構以及建筑結構的基礎部位也需要有一定程度上的抗震能力,在發生大地震的時候建筑結構要基本保持在所能承受的彈性范圍之內。另外,建筑結構的抗風性能也應得到重視。因由于風壓所產生的建筑水平振動很有可能導致建筑的安全使用性能降低,以及使得抗震構造構件的耐久性能受到破壞。因此,建筑結構要有一定的比較好的性能指標,以便達到高的抗震設計要求。
(二)根據建筑場地和建筑規劃來進行抗震設計
建筑結構要有較好的抗震性,需要選擇比較穩定性的建筑場地。另外,具有抗震性的建筑需要有抗震層的設置,而且建筑結構的外部空間應該進行包括鄰棟間距、建筑外觀等等的一些舒適感以及安全性能的角度的考慮。而且在進行建筑結構的場地規劃的時候,也應該從適應建筑上部結構的位移等特點與性能方面的角度來考慮。建筑物在經過長時間的使用后,建筑結構的整體可能發生移動的范圍之內不應該存在障礙物。在建筑結構可能發生移動的范圍之內一般來說會設置一些建筑的出入口,并且還要注意不能因此而使得人受到一些傷害。
五、建筑結構設計的抗震措施
(一)選擇的建筑場地和地基有利于抗震
(1)場地選擇
在不同工程地質條件的場地上,地震對建筑物的破壞程度是截然不同的。因此,進行建筑場地選擇時,設計者必須綜合評價工程地質的有關資料和地震活動情況,并結合工程的實際需要。首先,建筑宜避開對建筑抗震不利的地段,選擇對建筑抗震有利的地段,例如平坦、開闊的堅硬場地土。其次,當沒有辦法避開時,適當的抗震加強措施應被采用。
(2)地基處理
基礎設計時應注意:a.當地基有新近填土、液化土、軟弱黏性土時,基礎的剛性、整體性應得到加強;b.天然地基與樁基不宜混用在同一結構單元上;c.性質差異較大的地基上不宜設置同一結構單元;d.地圈梁應設置在墻下,以加強上部結構與基礎的整體性,以抵抗不均勻沉降。
(二)優化平立面布置
(1)建筑布置的平立面應規則,體型要簡單
當建筑物體型規則、簡單時,其受力性能明確,在設計過程中就容易分析在地震作用下結構的內力和實際反應,且易于處理結構細部的構造,因此這類結構在遭遇地震后受到的損害相對較輕。反之,建筑體型復雜、不規則時,強度和剛度就容易發生突變,引起應力變形或集中,形成結構上的薄弱環節,從而造成較大的危害。
(2)力求建筑平、立面質量分布和剛度對稱
建筑的質量分布和剛度不對稱,在地震作用下就會發生十分明顯的扭轉振動。因此,建筑中的獨立單元及整個建筑應力求質量、剛度對稱,使其剛心與質心偏心很小甚至完全重合。
(3)建筑的剛度變化和質量須均勻
建筑沿豎向分布的剛度和質量常常是不均勻的。比如,樓層錯尾的存在或在層高范圍內框架的填充墻設置不連續,短柱就在框架上形成。地震時就易對建筑造成損害。所以設計時必須采取必要的構造措施,對建筑結構中沿豎向分布不連續的質量和剛度加以限制。
(三)選擇合理的抗震結構體系
(1)應有多道抗震防線
多道抗震防線,是指在地震作用下,一個抗震結構體系中的一部分延性好的構件最大限度發揮其耗散、吸收地震能量的作用,首先達到屈服,起到第一道抗震防線的作用,其它構件則在其后依次屈服,從而形成第二、第三或更多道抗震防線。這樣可以避免整個建筑結構體系因部分構件或結構破壞而喪失抗震能力。所以,結構設計須考慮設置多道抗震防線。
(2)應具備良好的耗能、變形能力和必要的強度
一個沒有足夠延性,只有較高的抗側力強度的抗震結構體系,在地震時很容易遭到破壞。但如果其抗側力強度不高,而有較大的延性,在地震作用不大的情況下,建筑結構就不會受到破壞,只會產生較大的變形。如果抗震墻設置在框架中,就可增加其抗剪力強度;如果屆邊約束構件加在砌體結構上,能提高其變形能力。這樣就增大了兩種結構的抗震潛力。
(3)結構剛度和強度分布須合理
如結構剛度和強度分布不合理,會產生塑性變形集中或過大的應力,結構就會突變或其局部受到削弱而形成薄弱部位。對結構上可能出現的薄弱部位,應采取相應措施提升其抗震能力。在強烈地震下,強度安全儲備在結構上并不存在,而判斷結構薄弱層的基礎就在于構件的實際強度分布。
(四)設計合理的建筑結構參數
計算分析參數設計,就是進行建筑各構件的地震響應和地震作用計算,各墻柱梁板變形及承載力計算包含于其中。把正確的計算模型建立在建筑結構的實際工作狀況基礎上,并根據概念設計做適當的簡化處理、計算。多遇地震作用下的復雜結構進行變形、內力分析時,應采用的力學模型不少于兩個,且不相同,其計算理論主要有兩種,即主拉應力與剪摩理論。其中,主拉應力理論適用于磚砌體,而剪摩理論適用于砌塊結構。應認真分析判斷計算機的計算結果,確認其合理、有效后,才能用于工程設計。結構的位移、剪重比、自振周期等是結構計算控制的主要計算結果。
結語
隨著科技的迅猛發展,各項新工藝、新材料、新技術與新理念在建筑設計行業得到了廣泛應用,有效豐富了抗震設計手段,提升了建筑結構整體抗震性能。建筑結構抗震設計的好壞是建筑物能否取得良好抗震效果的前提,因此, 在進行抗震設計時,要根據理論分析,選擇的結構布置和合理的材料運用,從多個方面慎重考慮,從而使高層建筑結構滿足人們的使用要求,能夠減輕甚至避免地震帶來的危害。
參考文獻
[1]方小丹,魏璉.關于建筑結構抗震設計若干問題的討論[J].建筑結構學報,2011,12:46-51.
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申明:本網站內容僅用于學術交流,如有侵犯您的權益,請及時告知我們,本站將立即刪除有關內容。 摘要:地震是一種破壞力極大的自然災害, 它對人類造成巨大的傷害,我國部分地區處于地震帶上,因此對地震要引起高度的關注。地震對人們造成的災害主要是由建筑物的破壞造成的,減小地震的傷害程度,提高建筑物的防震倒塌能力顯得尤其重要。本文將對提高建筑結構抗震倒塌能力進行相關的研究。 關鍵詞:地震;建筑結構;抗地震倒塌 Abstract: the earthquake is a great natural disaster a destructive force, it caused great harm to humans, in some regions of China in the earthquake zone, so the seismic to attract attention. Due to the people of earthquake hazards is mainly caused by the destruction of the building, reduce the damage of earthquake, improve buildings earthquake collapse ability is especially important. This paper will do some research on improving the seismic structural collapse. Keywords: building structure; seismic; seismic collapse resistance 中途分類號: 文獻標識碼:A 地震是一種破壞性極強的自然災害,地震一旦發生對我國的經濟建設,人民生活,生命財產將造成巨大的破壞。地震對人類的破壞主要是通過建筑的倒塌,建筑物的破壞程度越大造成的損失就越大。地震的發生是不可避免的,但是我們在一定條件下可以降低它對人們的破壞程度。因此提高建筑物的抗震倒塌能力是有效減輕地震造成的傷害措施。 一.地震對建筑物結構的破壞原理 地震在發生時產生的地震波首先在地下傳播引起強烈的底層運動,地層運動將地震的力度傳到地面的建筑物上部結構,從而導致建筑物的倒塌。地震波有三種傳播形式,有上下振動的縱標,縱標是最先到達地面的地震波形式,它對建筑的破壞性不大,然后到達地面的是橫波,它的振動形式是水平振動,對建筑物的破壞性較強,最后到達地面的是縱標和橫波相遇形成的混合波,它是屬于破壞性最強大的地震形式,當混合波到達地面時,建筑物發生劇烈震蕩,還有建筑物本身加速度的作用使得碰到建筑自身的重力(此處不通順)形成了不定向的合力,這一合力最終會導致建筑結構的瞬間倒坍。 二.建筑結構抗震的主要影響因素
(一)建筑結構的原材料
建筑結構質量越好,那么地震對建筑結構的破壞性越小;反之,則越大。因此,為了減少地震的災害性破壞,在對建筑結構的構建時要對建筑結構比如墻體、隔斷、圍護墻等建筑物的構成部分時要采用能顯著改善抗震性能的材料,這樣有利于減少地震的破壞性,保護人民的生命財產安全受到最小程度的傷害。
(二)建筑結構的施工質量
施工質量是影響建筑結構抗震能力的一個重要因素,在整體的建筑構建過程中,任何一個施工細節都會對建筑的整體質量造成很大的影響,比如混凝土澆筑的質量,材料性能的變懂都會對建筑結構的抗震能力產生截然不同的影響。
(三)建筑結構的施工地選擇
地震的破壞性之大對人們的生命財產安全產生很大的威脅,但是地震發生的情況不是單一的,其中有的是因為施工場地選擇不當,建筑物建在易發生山崖崩塌的地帶或者建在河岸滑坡等地形處,這些都會對建筑造成一定的威脅,為了避免這種情況的出現在建設建筑時要詳細勘察地形、地質,尋找避免地震發生的地帶。
地震的破壞性造成人民生命和財產的重大損失,就像上文提到的關于地震造成這么大破壞的原因中建筑物的崩塌占很大一部分,因此為了減少地震的損失要在地震結構方面采取相關的措施。 三.提高建筑結構抗震能力的措施
(一)總體設計理念的改變
為了確保建筑結構良好的抗震能力,在設計建筑結構時要盡量將抗震這一意識深入腦子中,并執行于設計中,要盡量選用體形簡單,規則,平面對稱,抗側向力的體系剛度和承載能力變化連續以及質量變化合適的設計方案。
(二)場地的選擇
建筑物的建筑場所對建筑物的抗震能力具有很大的影響,在易發生山崖崩塌的地帶和河流泥石流處要盡量避免,這就要求在進行建筑物建設時,要做好場地的勘察工作,充分調查好當地的地形,地質,尋找適合建設建筑物的場地,盡量避開生態脆弱,地震斷層帶等容易發生地質災害的地方。
(三)建筑結構局部加強措施 由地震對建筑物結構的破壞原理可知,地震波的三種傳播形式中,縱標對建筑物的損傷相對來說較小,但是當地震橫波作用于建筑物時會對建筑物產生破壞性的損傷。因此在建筑結構的設計是要確保主體結構與其他構件之間的可靠連接,為了達到這個目標必須在設計和思想上高度重視,在對待主體結構和其他構件的連接方面,在框架的結構和后砌墻的連接環節都要進行認真研究,對建筑結構局部加強措施有利于減少地震造成的損失。
(四)選擇良好的抗震原料
材料不同對建筑結構的抗震能力不同。有的施工單位為了自己的經濟利益在原材料上偷工減料,使用石頭,磚塊,混凝土等材料(不明白此處表達的意思),這些都對建筑結構的質量造成不好的影響,這些隱形的威脅是造成地震破壞力強的潛在因素。因此,為了建設抗震能力強的建筑結構在原料的選擇時要慎重選擇。
(五)采用新技術
在建筑結構的抗震能力方面要大膽采用新技術,新技術是在經歷了多次實踐之后逐步被人們接收的工具或者手段,傳統的抗震方法是靠加大建筑結構的面積(加大什么的面積?)的方法,傳統的抗震方法抗震效果不理想,因此要在抗震技術上要多采用新技術,增加抗震的科學性研究,只有這樣才能研究出最新的抗震方法。
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【關鍵詞】建筑結構;抗震鑒定;加固;整體性能
1引言
現階段,隨著社會經濟的發展和進步,人們越來越重視和關注房屋建筑結構的抗震鑒定工作,尤其是汶川大地震之后,房屋建筑抗震鑒定工作受到特別的關注和重視。建筑工程的施工單位,要在建筑施工的過程中有效的運用加固技術,保證房屋建筑結構的穩定性,提高房屋建筑施工的安全性,對建筑工程整體施工質量進行優化,從而提高建筑結構的防震性能,促進建筑工程的發展。如何做好建筑結構的抗震鑒定工作,從而為人們的生命安全和財產安全提供保障,本文將予以探討。
2案例分析
2.1房屋建筑概況
某公共建筑為現澆混凝土框架結構,建筑總面積比較大。該公共建筑原先是一般商業樓,現在將該建筑改為寫字樓,同時改造該建筑的原結構。為了提高改造后建筑結構的安全性和可靠性,相關部門在接受業主的委托之后,初步調查和鑒定該建筑,從而針對該建筑的抗震加固改造措施,提出合理的建議,保證抗震鑒定和加固工作的效果。
2.2房屋結構概況
該建筑地上共4層,地下1層為地下室,抗震設防烈度為Ⅶ度。該建筑地上建筑結構是框架結構,地下室周邊為鋼筋混凝土剪力墻作為擋土墻。框架、板、柱和地下剪力墻都是現澆而成,在地下室四周和電梯井處布置了剪力墻。樓梯使用現澆板式旋轉樓梯。全樓結構框架柱采用直徑為700mm圓形柱,柱網主要跨度為7.2m和5.1m,主梁主要尺寸采用300mm×700mm,樓板厚140mm。地上框架梁、板、柱和剪力墻采用混凝土強度為C30。原結構1~4層在6~11軸與M-Q軸處為天井。結構平面如圖1所示。該建筑場地類別屬于Ⅳ類別,鋼筋混凝土鉆孔灌注樁為其基礎形式,單樁豎向承載力的最大值為1100kN,樁基混凝土為C25的強度等級,樁徑是600mm。該建筑原來設計的抗震設防烈度為Ⅶ度。根據《建筑抗震鑒定標準》的相關規定,該建筑在改造之后,仍需要保持Ⅶ度的抗震設防烈度。
3建筑結構中設計使用年限及設防目標存在的問題
現階段,根據我國地震發生的情況,我國建筑加固設計使用年限和設計目標主要包括三種形式,分別是以下三種形式:①從加固設計的起始時間開始計算,使用年限為50年,嚴格按照最新規范的標準,明確建筑結構的設防目標,保證建筑結構在情況較輕的地震中不會出現損壞的情況,在震級屬于中級的地震中,建筑結構可以進行修復,在情況特別嚴重的地震中,建筑結構不會發生倒塌的情況,結合上述目標,開始對建筑結構實施加固措施,進而提高建筑結構的穩定性和安全性,但是此時加固工程的強度比較大,加固工程的成本費用也比較高;②從建筑結構施工結束后的時間開始計算,使用年限為50年,嚴格的按照建筑結構完工當前規范的各種標準,制定建筑結構設防目標,同時根據完工當前規范的各種標準對建筑結構進行審查,必要時要加固和調整建筑結構的相關部位,結合“小震不壞、中震可修和大震不倒”為設防目標,做好設防工作;③以較為關鍵的縱向構件構件設計年限為開始計算的時間,往后推算50年,次要部位根據舊設計的標準,往后推算50年,同時次要部位的設防目標不需要參考“小震不壞、中震可修、大震不倒”的目標。目前,建筑建筑結構的設計使用年限,一般是從建筑施工結束后的時間開始計算,使用年限為50年,設防目標是“小震不倒、中震可修、大震不倒”,根據國家最新批準的抗震設防烈度,制定建筑的設防烈度,同時根據國家最新出臺的建筑工程抗震設防分類指標,完成建筑設防分類工作。
4建筑結構綜合性能的鑒定加固方法存在的問題
建筑結構的粘鋼加固,即是粘貼鋼板加固,主要是指在鋼板混凝土構件表層上應用高性能的環氧類粘接劑粘,實現鋼板和混凝土形成一體的目的,由于鋼板自身具有較好的抗拉強度,所以在環氧類粘貼接劑粘的幫助下,能夠有效提高建筑結構構件的承載能力和剛度。目前,施工單位經常運用的加固方法有三種類型,分別是以下三種類型:①大跨度和同步性增強建筑結構構件的強度和剛度,必要時要擴大構件剛度增加的幅度,一般會使用增大橫截截面的加固措施;②構件剛度增加的幅度不明顯,但是提高構件強度增加的幅度,這時可以使用多種不同的加固措施,例如:外粘型鋼加固措施、置換加固措施、增設支點加固措施等等;③建筑結構的剛度和強度增加程度不明顯,一般情況下是為了實現隔震和消能減震的目的。在實際的情況中,當加固建筑結構中某構件部分位置后,并不能有效的提升該構件的強度和剛度,即當地震再次發生時,該建筑構件也會出現損壞的情況,建筑結構綜合承載能力的安全性和穩定性也會受到影響。通常情況下,如果建筑構件在加固之后,其增強的剛度會提高其在地震中的負荷量,這時構件的加固效果較為理想,而建筑物整體結構在加固之后,被加固構件的協同性會對建筑物整體結構的安全指數產生影響,要保證加固構件的協同性,避免出現加固不均勻的質量問題;舊結構規劃方案和排布的合理性和相鄰構件銜接的緊湊性以及過去施工的實效性都會對當前建筑綜合性能產生影響。根據現行編制和建筑結構的規范,在合理的分析建筑結構綜合性能的基礎上,使用整幢建筑物或其中某獨立分區確定建筑物加固設計的范疇,或者根據預期設定的構造特征、構件屬性和銜接形式確定建筑物加固范疇,實現提高加固結構加固后的延長性和冗長性的目的,同時要對結構剛度增加以后衍生出的地震作用效應增強所帶來的影響效果進行分析。在使用鋼粘加固技術的過程中,要對由于局部加強或者剛度突變而造成的薄弱部位進行觀察和分析,從而采取合理的解決措施。結合工程項目施工的實際情況,根據相關設計原理,采用延性加固措施對結構或構件進行加固,同時要根據建筑結構構件的承受能力,實現在最大程度上強化結構或最大程度上提高構件延展性的目的。在粘鋼的過程中,施工人員要合理的使用施工條件,結束配置鋼-鋼拉伸剪切試件及鋼-混凝土剪切件的配置工作,并且需要對其實施抗剪輕度試驗,以檢查其粘性是否合格。
5建筑結構抗震鑒定及加固若干問題分析的意義
對建筑結構的抗震鑒定和加固的若干問題進行分析,可以提高建筑物結構的抗震效果,從而提高建筑物的質量,保證建筑工程的安全性和可靠性,以實現“小震不壞、中震可修、大震不倒”的目的,從而對人們的生命安全和財產安全形成保護,在最大程度上降低地震帶來的經濟損失,為社會經濟的發展和進步提供保障。對建筑物結構進行有效的加固,可以延長建筑物使用的時間,從而保證建筑工程的經濟效益和社會效益,有利于建筑工程的長遠發展。
6結語
總而言之,要重視建筑結構的抗震鑒定和加固工作,提高建筑結構的穩定性和可靠性,避免建筑物在發生時出現倒塌的現象,為人們的生命安全和財產安全提供保護,保證建筑工程的經濟效益和社會效益,促進建筑工程的發展。
參考文獻
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關鍵詞:建筑 結構 抗震
中圖分類號:TU3文獻標識碼: A
1.建筑抗震設計常見的問題
1.1 缺乏巖土工程勘察資料或資料不全。主要表現在:一是建筑場地巖土工程的勘察資料在擴建初設計階段還沒有到位。二是在擴初設計會審之后就直接進入了施工圖設計。三是施工圖設計只是在簡單的規劃設計或方案設計會審后就直接出來了。四是沒有巖土工程勘察資料。這樣設計就成了無源之水,無水之木,沒有依據。結構的平面布置中外形不規則、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。
1.2 一個結構單元內采用兩種不同的結構受力體系。如這一邊選用砌體承重,而另一邊或局部選用全框架承重或排架承重;還有一種是底框磚房中一邊為底框,而另一邊為磚墻落地承重,這種情況比較常出現在平面縱軸與街道軸線相交的住宅,一般設計為底層為商店,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,造成突變在平面剛度和豎向剛度二者之間。
2建筑結構的抗震設計概述
在對建筑結構的抗震設計中,不但要考慮到建筑結構概念的設計、建筑結構抗震的驗算,也要重視人們在每次發生地震后在關于建筑結構方面而總結的一些經驗,比如限制建筑高度,提高結構延性、限制結構類型和結構材料使用等方法。而且經驗不但在我國受到重視,在國外也一直是各國規范重視的問題。當前,在建筑結構抗震設計中一般是從三方面入手的,分別是概念設計,抗震驗算及構造措施,而且在建筑結構抗震設計中不能只是局限于將抗震與消震(結構延性)結合的基礎上,也要設計建立雙重設計指標和方法能讓地震力與結構延性相互影響,當代抗震設計規范發展的方向是減小結構上的地震作用,可以通過采用一些結構措施,比如隔震措施,消能減震措施等來減震,從而使建筑結構在地址地震中具備良好而經濟的抗震性能。而且,強剪弱彎,強柱弱梁,和強節點弱構件在提高結構延性方面的作用已經在建筑界是有口皆碑的事情。
3 合理選址以提高建筑物的抗震能力
地震發生時,如果建筑物本身抗震能力弱,結構不堅固或者建筑剛性強而韌性不足,很容易遭到嚴重的破壞神之倒塌。如果建筑物選址不合理,地基建在地質不穩固的地方,地震會引起地表的地裂和錯動以及地面沉降,這種破壞在地基不穩固的地方更加明顯,因此合理選址以提高建筑物的抗震能力非常重要。在建筑物選址時,易選擇地層穩固地帶,應盡量避開地質不穩固的地方,如斷層帶、地下采空區、地下水空洞區、易液化土等地方。如果沒有條件避開上述不適合建造建筑物的地區時,應采取相應的抗震應對措施。依據國家對建筑物抗震的類別等級,采取人工加固地基、注意建筑結構的整體性、建筑物的外形勻稱、建筑物的結構簡單減輕建筑物自重等,都可以消除地基液化沉陷。還有一種特殊的地質構造,那就是在地基的主要受力層內還存在土質較軟的粘性土層或者不均勻的土層面時,這種地質構造若發生地震,地基會發生不均勻沉降。在此種地質構造地帶施工時,應采用樁基和加強基礎的措施來加固地基。
4 選擇合理的平面和立面布置
建筑物的立體結構與平面設計非常重要,需要關注以下幾個方面的問題:
(1)在地震水平作用力下,建筑的結構剛度和其抗震能力是雙向的。建筑物在結構布置上應該能夠承受住任何方向的地震。一般而言,應該使結構從平面的主軸方向上具有足夠的剛度以提高其抗震能力。建筑構造的抗震能力體現在結構的剛度和韌性。結構的剛度越高,就越能削減地震的破壞力。而結構的韌性,就是要使建筑有一定的變形度。但是如果變形度過大,其自身重力效應也會破壞其自身結構。總而言之,建筑結構應該剛柔并重。
(2)結構簡單。如果建筑物自身結構過于復雜,設計師很難預測和控制建筑物在遭受地震沖擊力時的受力。而簡單的結構,建筑設計師可以通過計算模型或者計算軟性模擬出建筑物受地震影響時建筑結構自身的受力情況,對其位移內力進行分析,從而找出結構的薄弱部位并加固。因此相對于復雜結構,對簡單結構的抗震性能預測是比較可靠的。
(3)建筑的整體性結構。樓蓋的設計在建筑的整體結構中起著非常重要的作用。在建筑的整體結構中,樓蓋相當于一個水平的隔板,其不僅是一個把慣性力傳遞到每個豎向的抗側力子結構,而且再地震發生時它還可以協同這些子結構承受地震的沖擊力。但是如果豎向的抗側力子布置不均勻,則會發生變形,此時就需要樓蓋協同抗側力子結構發揮作用。
5 保障結構的延性
在完成建筑結構的設計后,還要采取措施使該結構具有適當的延性,以此保證此建筑結構可以達到預定的抗震目標。提高建筑結構的延性措施包括:(1)對于建筑結構當中柱、梁等構件,應該按照強柱弱梁的原則,增加柱子的抗彎能力。鋼筋混凝土的框架在強震發生時,當地震威力致使建筑結構達到最大的非線性位移時,梁端的塑性鉸的塑性轉動會比較大。當柱端的塑性鉸出現比較晚,那么建筑結構達到最大的非線性位移時它的塑性轉動會比較小。這樣就保證了框架有了比較穩定的塑性耗能構件。(2)要提高結構的延性,還要采取強剪弱彎的措施。因為剪切對于破壞根本沒有延性,如果某個部位一旦發生剪切破壞時,這個部位在整個抗震結構中的作用就會喪失,柱端發生剪切破壞,建筑結構的局部就會發生坍塌,局部坍塌有可能導致整個建筑物的坍塌。因此,要采取措施來增大梁柱和柱端的組合剪力值,保證任何構件在強震發生時都不會損壞其剪力。
6 建筑結構參數計算分析
參數設計的目的是為了更好的計算地震作用力以及房屋的各構件對地震作用的響應力。這種計算主要是對每個墻柱梁板的承載力以及變形參數的計算。計算開始前,要建立與高層結構相適應的計算模型,然后依據模型和設計概念做出細致的計算。在應用計算機軟件協助計算時,必須符合國家有關規定和行業規范標準。同時必須堅持具體問題具體分析,注意具體工程的特殊處理。對于比較復雜的建筑結構,要針對不同類型的地震做相應的變形分析,要采用兩個及以上的力學模型,當前有剪磨理論和主拉應力理論兩種,這兩種不同的計算理論都有其適合的應用范圍,砌塊結構一般應用剪磨理論,而磚砌體一般用主拉應力理論。根據計算機軟件計算出的結果,然后才能確定建筑結構是否能運用到工程設計當中。計算結果分析的主要內容有結構的位移、扭轉系數、層間的剛度、剪重比系數以及自振周期等參數。此外,對于地下室的水平位移嵌固來說,要將有層剛度作為判斷依據。在建筑的復雜抗震計算時,要考慮平扭耦聯的計算。振型數不得小于 15,振型的參與質量不能小于總重量的 90%。因此高層的建筑結構計算是不能一次完成的。要做不同的模型,采用不同的計算理論,對其進行多次計算分析,并根據計算結果進行多次調整,這樣才能提高建筑物的抗震能力,保證建筑物在規定抗震等級的地震發生的安全。
7 隔震和消能減震設計的推廣和應用
我國和世界的許多國家都采用適當的控制結構物的剛度,越來越受到人們的青睞,被稱為“延性結構體系”,但這種允許建筑結構構件(如梁、柱、墻、節點等)在地震進入非彈性狀態,而且會有很大的延性,減輕地震反應是以消耗地震能量的方法,使結構物“裂而不倒”。
8結語
總之,就現階段而言,地震是一種在全世界范圍內都無法預測的自然災害,但是并不是要聽天由命,為了減輕其危害,建筑設計人員必須在建筑工程設計方面下功夫,改變過去著眼局部的方法,從整體出發進行建筑結構的整體設計,注意建筑物的選址、選擇合理的立面和平面布置、保障結構的延性以及對建筑結構進行參數分析等方法提高建筑結構的抗震能力,從而能夠在地震發生時,保證人民的生命財產安全。
參考文獻: