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建筑抗震分析样例十一篇

时间:2023-12-18 15:27:56

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建筑抗震分析

篇1

Abstract: with the modern the acceleration of urbanization and development of economy, the city's population is more and more. Too much of the city's population increased tension in the city land for construction, if want to let this limited land maximum value, will have to increase the height of the building. But the complex of high-rise buildings aseismic and away to has been damping performance architectural design and construction of the key. So, in this of a high-rise building seismic and away to do the following analysis shock.

Keywords: complex high-rise buildings; Seismic; Damping away can

中图分类号:[TU208.3]文献标识码:A 文章编号:

随着现代社会需求的多样化发展和城市用地的日益紧张的趋势,现代建筑的跨度和高度都在不断增加,结构也越来越复杂,这样对于抗震和消能减震的要求也就越来越高。对于一些可能发生强震的地区,其要求会更高。如何来提高建筑物的抗震和消能减震性能成为建筑是否能够安全地为人民服务的关键。

一、组合剪力墙和筒体的结构

剪力墙和筒体是高层建筑中应用最多的抗侧力构件,其抗震性能对整个建筑的安全性非常重要。钢板剪力墙结构具有较大的刚度、良好的塑性性能和变形能力、滞回特性非常稳定,非常适用于地震区的建筑。纯钢板剪力墙有着自身不可避免的缺点,比如耗钢量大、刚度小、对结构的耐久性要求高等,为此研究人员提出了组合钢板剪力墙,组合钢板剪力墙的核心抗侧力构件仍然是普通钢板,通过螺栓或者栓钉等与钢筋混凝土板连接,混凝土板侧向约束钢板,防止钢板失稳,在两者的共同作用下,钢板的抗剪承载力提高了,改善了结构的抗震能力,还可以将混凝土板视为钢板的防火保护。

双重组合剪力墙和筒体是北京工业大学研究出来的,它集剪力墙抗震承载力大和钢结构竖向桁架抗震性能好于一体。内藏钢桁架不仅制约了剪力墙和筒体裂缝的开展,而且为内力重分布和刚度衰减慢提供了有利的条件,可以说是多道抗震防线,更有利于将剪力墙和筒体抗震耗能能力墙的优势发挥得淋漓尽致。暗支撑不仅包括钢筋混凝土暗支撑,还包括型钢与钢筋混凝土组合的暗支撑,钢筋混凝土暗桁架是由剪力墙中的暗梁、暗柱与钢筋混凝土暗支撑一起构成的,实现了桁架与剪力墙的有效组合。有关研究表明:内藏钢支撑以45度到60度为最佳角度,钢管混凝土边框不能小于剪力墙的厚度,否则无法保证对墙体的约束,钢管混凝土边框架与剪力墙接触面的连接是抗震设计的关键。

二、钢管混凝土结构

钢管混凝土结构被广泛用于高层和超高层建筑中,不仅适应了现代工程结构的发展,而且高度符合现代施工技术的要求,。钢管混凝土柱可分为矩形钢管混凝土、圆钢管混凝土、以及异形钢管混凝土等。节点的连接和设计方法是矩形钢管混凝土结构抗震中的关键部分,外加强板式、内加强板式,以及贯穿加强板式是方钢管混凝土柱与钢梁的主要连接形式。同济大学研制了两种新型连接型式:这两种节点减少了现场焊接的数量,施工方便,费用低,设计方便,不仅提高了节点的延性,而且避免了钢结构中的脆性断裂,进而改善了结构的抗震性能。异形钢管混凝土柱是特殊的钢管混凝土结构,有其特殊的工程特点和独特的力学性能。异性钢管混凝土柱拥的抗侧刚度非常大,截面形状非常好地配合了建筑房间的墙体布置,有效地增加房间的使用面积,因此在钢结构高层建筑中有较好的应用和发展前景。

三、结构模型试验

当前结构非线性动力的分析水平不高,需要进一步验证高层结构弹塑性的准确性。结构模型的振动台试验是检验结构抗震性能的直接手段,在高层建筑工程的抗震审查时被广泛使用。国家重点实验室完成了40多个高层工程的振动台模型试验,包括上海世博会中国馆、广州珠江新城西塔、上海国际设计中心、广州南方电力调度大厦、南京多媒体大厦、北京中国建筑文化中心、LG北京大厦、深圳商隆大厦、上海浦东中外宾接待中心、上海凯旋门大厦、上海久百城市广场、上海嘉里中心等,遍布全国各地。通过这些试验,不仅得到了原型结构的动力特性和地震反应,还发现了结构的抗震薄弱部位,提出了改善结构抗震性能的措施,保证了大型工程的地震安全性,使其经济效益和社会效益得到双赢。

四、消能减震

消能减震技术是结构抗震控制中研究较为成熟的技术,不仅能够适用于新建建筑,也可用于传统建筑的抗震加固。到目前为止,研究人员已经研发了大量消能减震装置,初步可分为四类:粘滞阻尼器、金属阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器,这些装置多是是单一种类的消能器。当前开发了一种新型的组合式抗震消能支撑,这个装置首先由铅芯橡胶消能器与油阻尼器并联,然后再与钢支撑通过节点板串联构成。这个消能支撑已经应用于许多重大工程,比如上海港汇广场商务楼,其结构的抗震性能不仅达到了相关要求,而且是国内加固设计工程中消能减震支撑使用规模最大的。同济大学的土木大楼是国内首次在钢结构中使用消能减震装置。当前,这个消能支撑在四川地震灾区和新疆抗震设防区已经广泛使用,并取得了非常好的效益。隔震技术是结构抗震控制中应用最为广泛的技术,基础隔震能降低结构的自振频率,让变形尽量集中在隔震层,基础隔震主要应用于中低层建筑结构。现代都市中,由于用地紧张,建筑物可能采用天桥连接,在发生强震时,相邻结构很可能发生碰撞,这时采用控制装置来连接相邻建筑能够有效提高相邻建筑的抗震性能,同时防止它们之间的碰撞。

总结:

复杂的高层建筑将是我国未来城市建设的重点,而如何提高其抗震和消能减震的能力是我们所必须做的。只有建设高质量的大型复杂高层建筑物,才能缓解现代的城市用地紧张,才能加快城市化的建设。因此,在建筑设计时一定要按照抗震和消能减震的基本规则设计,避免安全事故的发生。随着现代的新型材料和新科技的应用,未来的建筑抗震和效能减震能力一定会越来越好。

参考文献:

[1]吕西林.超限高层建筑工程抗震设计指南[M ].上海: 同济大学出版社. 2009.

[2]于险峰.高层建筑结构抗震设计[J].中国新技术新产品.2010(01 )

篇2

1现阶段建筑抗震设计中常见问题

1.1建筑高度超过建设规定

在我国,对于建筑的高度也进行了详细的规定,各建筑施工单位应该严格按照国家的相关规定进行建筑施工,但是有很多建筑企业自身存在很大的问题,为了更大的经济利益或者一些其他的原因,在这个过程中没有按照国家的相关规定限制建筑的高度,这就直接导致了很多建筑出现了超高的情况,这就直接导致了建筑抵抗外力的能力下降,一旦发生地震,这些超高的建筑很容易发生变形和破坏,直接降低了建筑本身的抗震能力。

1.2地基选择中的问题

现在的城市之中,各种生活资源在逐渐的减少,并且呈日益紧缺趋势,一些房地产商正是看准了这一趋势,在建筑过程中不按照要求进行建筑的选址,只考虑到建筑的商业价值,俺没有对建筑周围地区的环境和土壤进行详细的分析,也没有充分了解地质的抗震能力,我国对建筑的选址也有相关的要求,一定要选择开阔、平坦、地质坚实,均匀的土地作为建筑的基础,避免在地震多发区建设房屋。

1.3材料选取中的问题

在建筑过程中建筑材料是建筑的基本条件,并且对建筑的抗震能力有十分重要的影响,并且有些地区属于地震高发区,在这些地区进行建筑时更加需要的是严格和谨慎,这目前我国的建筑之中,所选择的原材料主要是钢筋和混凝土,这种建筑材料经过多年的实践验证,如果在建筑过程中如果出现不合理的设计,这会直接导致建筑的直接变形和扭曲,如果仅仅采取小刚度钢框架方法,不仅说起作用有效,但是会加重建筑的负担,采取相关措施提升混凝土筒刚度以及完善其伸臂结构,通过建设加强层来达到增强其侧移能力。

1.4强度不足的抗震设防烈度

社会在逐渐进步,传统的建筑结构设计已经不能满足现在社会的需要,很多居民都提出了更高的要求,我国的技术进展相对缓慢,在建筑的设计安全标准中,在抗震方面还有很大的提升空间,我们要采取科学有效的方法进行合理的抗震设计,如此一来能够在强制规范情况下切实有效地提升建筑抗震性能。

1.5工程师缺乏实际工程经验

我国是一个发展中国家,科技水平有限,很多方面还存在许多不足,有待提高和发展之中,在地质地震等等方面,研究的还不是非常透彻,尤其是在建筑方面的抗震性能力,在很多情况下,无法准确的预测出地震的来临,并且对地震形成的原因也不充分了解,在这种情况下,我国人民的生命和财产安全必定在危险之中,其间接造成我国抗震设计的发展滞后,没有一个统一规范的设计理念,在建筑设计方面,达不到预期的抗震目标。当前在我国,虽然有很多抗震方面的设计师和工程师,但是对于建筑的抗震问题始终缺乏实际的考量,仅根据数据固有参数进行施工,在设计方面十分欠缺。

2提高建筑抗震设计措施

2.1科学合理的选择建设位置

我国对建筑的规定都是经过详细的分析和研究的,所以在建设前,一定要综合考虑周围的环境以及抗震能力,要站在安全合理的角度思考建筑问题,不要一味的被利益冲昏头脑,而让广大居民用户在有巨大安全隐患的建筑下生活,在建筑的选址中地质要符合建筑要求,有一定的缓解地震能力,建筑的周围也不能有威胁建筑,如:石油、汽油储存设施、变电站等等,另外,建筑的高度一定要符合国家的标准,不要私自做决定进行加高,才能提高建筑的抗震能力。

2.2改进结构设计方案

作为建筑,建筑抗震结构的设计一定要符合国家的相关规定,达到应有的建筑要求,另外空间调整能力也是必须要具备的,所以在建筑结构设计方案之中,需要注意延性作用,防止建筑的主体出现变形的情况,降低危害的概率,保证建筑的稳定性,每个地区的地震桥度差异也不同,在设计过程中,要考虑到不同地区的地震强度,从而进行详细的分析和设计,必要的情况下可以进行有效的改进,全面提升建筑整体的抗震能力,同时还要对建筑纵向重力作用和刚度展开仔细考虑,有效确保受力平衡和提高刚度,对于建筑的核心关键部位,在设计过程中一定要更加严格和谨慎,大力提高建筑的抗震效果。

2.3控制扭转效应

地震的到来是毫无规律的,所以对于建筑的作用力也有很多种因素,极其复杂多变,分别有水平、竖向和扭转作用等等,并且地震还有随时性的特点,设计师或者是研究者都无法预料到地震的到来自己带来的各种灾害程度,这就要求在建筑过程中一定要有严谨的抗震能力设计,并高度注意地震带来的扭转效应,找到最大的移位部分刚度和最小的移位刚度,提前做好抗震准备,设计好结构移位标准,保证整体建筑设计的同步性,对于一些细节部分进行仔细的核查,保证建筑的标准性,从而减少地震的扭转作用所造成的损害。

2.4研究建筑各层结构设计方案

对建筑进行设计的过程中,结构设计需要预处理环节,要综合多个方面进行有效融合,例如:建设选址、地质情况、材料选取、施工技术以及质量检测等等,作为设计人员一定要具备专业的技能,同时建设的过程中也要符合科学的设计理念,设计好建筑的基本框架,提高建筑的抗震效果,对于一些设计中的重点以及核心部分,在设计的过程中一定要进行详细的标注,让整个设计过程变得更加完善,也会更加清晰明了,每个設计人员之间要进行充分的交流和沟通,遇到一些问题和难题共同想到解决的更好策略,更加完善的建筑的抗震结构设计。

2.5加强人才培养,提高建筑队伍素质

我国的建筑在发展之中,虽然发展的时间较慢,但是缺乏的却是专业的建筑设计人才,尤其是抗震建筑方面,我国需要适当建立建筑抗震行业协会,有计划的培养专业人才,实施人才素质培训工作,才根本上解决问题,提高设计人员的职业技能和职业道德。选拔专业的设计人才,提高设计队伍的整体水平,通过互联网平台学习其他国家的先进抗震设计方法和经验,在条件允许的情况下还可以去其他国家进修,提高自身的抗震设计知识,走进实际的建筑工地,对建筑的抗震问题进行实际的考量,充分了解整个施工的进度和过程,增强对建筑的整体设计。

篇3

中图分类号: TU208.3文献标识码:A文章编号:

Abstract: The high-rise buildings aseismic work has been building is the design and construction of the key. This paper introduces the seismic design of high-rise building the basic principle, the detailed analysis of the seismic design of high-rise building points.

Keywords: high building; Seismic design; points

抗震设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程,是结构工程师运用“概念”进行分析,做出判断,并采取的相应措施,是工程结构设计人员从宏观上、总体上和原则上去决策和确定高层结构设计中的一些最基本、最关键的问题。高层建筑抗震工作一直是建筑设计和施工的重点,应对建筑抗震设计进行必要的分析,探索高层建筑的抗震设计要点,从而采取必须的抗震措施。

一、高层建筑抗设计的基本原则

1、结构构件应具有必要的承载力、 刚度、 稳定性、 延性等方面的性能

(1)结构构件应遵守 “强柱弱梁、 强剪弱弯 、强节点弱构件、 强底层柱(墙)”的原则。

(2)对可能造成结构的相对薄弱部位,应采取措施提高抗震能力 。

(3)承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

2、尽可能设置多道抗震防线

(1)一个抗震结构体系应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协同工作。 例如框架--剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成,双肢或多肢剪力墙体系组成。

(2)强烈地震之后往往伴随多次余震,如只有一道防线,则在第一次破坏后再遭余震,将会因损伤积累导致倒塌。 抗震结构体系应有最大可能数量的内部 、外部冗余度,有意识地建立一系列分布的屈服区,主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,提高结构抗震性能,避免大震时倒塌。

(3)适当处理结构构件的强弱关系,同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后,其他抗侧力构件仍处于弹性阶段,使“ 有效屈服” 保持较长阶段,保证结构的延性和抗倒塌能力。

(4)在抗震设计中某一部分结构设计超强,可能造成结构的其他部位相对薄弱,因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小,改变抗侧力构件配筋的做法,都需要慎重考虑。

3、对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。

(1)构件在强烈地震下不存在强度安全储备,构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。

(2)要使楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化,一旦楼层(部位)的比值有突变时,会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中 。

(3)要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、 承载力的协调 。

(4)在抗震设计中有意识、 有目的地控制薄弱层(部位),使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移,这是提高结构总体抗震性能的有效手段。

二、高层建筑抗震设计要点

1、选择良好的抗震结构体系

高层建筑结构在抗震设计时,应选择合理的结构类型,设计的结构既要考虑其抗震安全性,也要尽可能的经济。结构应布置多道抗震防线,避免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。此外,结构应拥有良好的整体性和变形能力,使结构的强度、刚度和变形能力三者达到统一。

2、建筑布置宜规则

高层建筑应重视体形和结构的总体布置。由于建筑体形不合理或结构总体布置不合理而造成的地震灾害,在国内外的大地震中都有所见。抗震设计选择的建筑平面和立面布置宜对称、规则,避免采用严重不规则的结构。结构的刚度宜均匀变化,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小,避免有刚度和承载力突然变小的楼层,造成薄弱层的出现,地震时该部分容易破坏。

3、选择合理的结构计算简图和地震作用传递途径

目前大多数高层建筑都可以利用计算机进行程序运算,为保证计算结构的可靠性,要求工程设计人员要熟练掌握结构的简化计算方法, 得到结构构件在荷载作用下的计算见图,结构在地震作用下的传力途径要简单、直接,利用合理的力学模型和数学模型获得更为符合实际的抗震验算结果。

4、选择合理的结构类型

高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构,垂直荷载主要使结构产生轴向力与建筑物高度大体为线性关系;水平荷载使结构产生弯矩 从受力特性看,垂直荷载方向不变,随建筑物的增高仅引起量的增加;而水平荷载可来自任何方向,当为均布荷载时,弯矩与建筑物高度呈二次方变化 从侧移特性看,竖向荷载引起的侧移很小,而水平荷载当为均布荷载时,侧移与高度成四次方变化 由此可以看出,在高层结构中,水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响,水平荷载是结构设计的控制因素,结构抵抗水平荷载产生的弯矩 剪力以及拉应力和压应力应有较大的强度外,同时要求结构要有足够的刚度,使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。

高层建筑有上述的受力特点,因此设计中在满足建筑功能要求和抗震性能的前提下,选择切实可行的结构类型,使之在特定的物资和技术条件下,具有良好的结构性能、 经济效果和建筑速度是非常必要的 。高层建筑上常用的结构类型主要有钢结构和钢筋砼结构 。钢结构具有整体自重轻,强度高、 抗震性能好、施工工期短等优点,并且钢结构构件截面相对较小,具有很好的延性,适合采用柔性方案的结构 。其缺点是造价相对较高,当场地土特征周期较长时,易发生共振 与钢结构相比,现浇钢筋砼结构具有结构刚度大,空间整体性好,造价低及材料来源丰富等优点,可以组成多种结构体系,以适应各类建筑的要求在高层建筑中得到广泛应用,比较适用于提供承载力,控制塑性变形的刚性方案结构。 其突出缺点是结构自重大,抵抗塑性变形能力差,施工工期长,当场地土特征周期较短时易发生共振 。因此,高层建筑采用何种结构形式,应取决于所有结构体系和材料特性,同时取决于场地土的类型,避免场地土和建筑物发生共振,而使震害更加严重。

5、选择有利于抗震的场地和地基

高层建筑设计中要选择对建筑抗震有利的地段,避开对建筑抗震不利的地段。当无法避开时,应当采取适当的抗震措施,不应在危险地段上建造高层建筑。此外,设计前应估算建筑结构的自振周期,并与场地卓越周期错开,防止地震时结构发生类共振现象的破坏。

随着社会的发展、结构设计理念的创新及施工技术的进步,促使高层建筑往更高的方向发展,其在地震作用下的安全性也变的尤为重要。但由于高层建筑抗震设计属于繁重而复杂的过程,设计时一定要从从抗震设计的基本原则、计算方法、理论分析及设计分析四个方向入手,从而获得即经济又安全可靠的设计结果。

6、 提高结构的抗震性能

由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑,因此在地震区进行高层建筑结构设计时,除应保证结构具有足够的强度和刚度外,还应具有良好的抗震性能 通过合理的抗震设计,使建筑物达到小震不坏,中震可修,大震不倒 为了达到这一要求,结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量,减弱地震破坏的影响。

框架结构设计应使节点基本不破坏,梁比柱的屈服易早发生,同一层中各柱两端的屈服历程越长越好,底层柱底的塑性铰宜晚形成,应使梁 、柱端的塑性铰出现得尽可能分散,充分发挥整体结构的抗震能力 为了保证钢筋砼结构在地震作用下具有足够的延性和承载力,应按照 “强柱弱梁”、“ 强剪弱弯”、“ 强节点弱构件” 的原则进行设计,合理地选择柱截面尺寸,控制柱的轴压比,注意构造配筋要求,特别是要加强节点的构造措施。

参考文献:

篇4

2学校建筑抗震概念设计

虽然我国一直致力于抗震预测系统的研究中,但是,对于地震这种随机性非常强的自然灾害,我国的预测能力还是比较落后的,因此,我们面对地震灾害,应该运用预防为主,防治结合的手段,学校建筑,是學生学习和教师工作的场所,通常情况下会聚集很多人,一旦地震发生,如果学校建筑的抗震性能不够好,那么就会造成无法估量的严重后果。也就是说,提高学校建筑的抗震性能,是对学校师生生命财产的负责。也是构建和谐社会的要求。提高建筑抗震性,首先要从其设计开始,工作人员可以先从建筑的连续坍塌和整体稳定性入手,建立科学的强化稳定性体系。能够保障在过多负荷作用于建筑结构的时候,其稳定性不被破坏。同时,要对建筑中的各个构件进行内力降低控制,并且由于学校建筑属于大跨度的建筑,这样的建筑不适合使砖混结构,但是,受到我国国情的制约,一些经济不够发达的地区,学校建筑的结构采用的依旧是砖混结构,这样的情况下,建筑施工技术人员就要将横向的承重墙厚度适当增加,还要增加混凝土构造柱,这样做的目的,是为了提高建筑物的抗侧斜能力。如果学校将走廊建造在外边,那么其廊道宽度就要加宽,其外侧还要加设更多的支撑结构,竖立窗子之间的墙体要加宽,层层设置环状封闭圈梁.走廊宽度不足,楼梯间牢固性不够,在地震时影响师生逃生,教训十分深刻.应避免楼梯间设置在建筑物的端部,设计时楼梯间应参与整体计算,并有足够的抗震构造措施,使楼梯间比建筑的其他部位有更强的整体牢固性,框架楼梯的填充墙体,应有可靠的拉结措施,避免地震时倒塌,阻塞疏散通道。

3学校建筑结构抗震设计要点分析

3.1防震缝的合理设计

在学校建筑结构的抗震性设计中,防震缝是必不可少的,它是提高建筑结构整体稳固性的重要保障。防震缝的设置要遵循科学合理的设置原则,即根据学校建筑结构、建筑类型和建筑需求等进行具体分析。首先设计人员需把房屋进行独立开来,且在防震缝的两侧上部结构中也需将其完全分离,分离的目的是为了满足既定设计要求,实现和沉降缝、伸缩缝等之间的良好协调。其次需要根据房屋进行全高设置,设置的宽度要和房屋高度保持一致,大多数情况下,如学校建筑结构高度在15m以下,可采用100mm宽,反之,则可在每增加一个梯度上,宽度增加20mm,以实现防震缝和房屋整体结构的有效统一。

3.2屋顶和墙体部分的设计

众所周知,学校建筑结构的自身质量是否良好,会直接关系到它的抗震性能,两者之间是正相关关系,因此在结构设计中就要正确处理两者关系,并尽可能提高房屋质量,以此来带动整体抗震性的增强。在具体设计中,可选用质量较轻的建筑材料,减少无用的附加物,同时对于房屋的屋顶设计,也要考虑到这方面内容,在确保其具有够强的牢固性前提下,要尽可能地将其高度降低。

3.3立面和平面设计

(1)利于抗震建筑平面和立面布置的选择;抗震建筑平面和立面外形的选择要尽可能简单,且各平面形状应尽可能规则,因为外形规则的建筑面能够明确各部分的受力,且建筑结构在地震影响下,可对出现的各类反映进行受力分析,同时结构较为简单的平面,还会进一步降低设计难度,在进行结构架构时也更加容易。因此这类外型规则、结构简单的建筑面,对地震的抵抗能力更强,相反,如果建筑面的外形复杂、结构多样,会导致房屋建筑的应力集中,结构容易变形,使抗震性能受到影响。(2)建筑的各面刚度与质量的分布;如果建筑刚度分布不规则,各处质量力过于集中,会导致建筑在地面平动分量的影响下,出现变形振动现象,危及建筑质量安全。因此建筑在设计时,要将各平面的刚度和质量力的分布尽可能规则平均,而一旦出现变化,要保证变化平均。以建筑竖向收进为例,在发生地震时,由于收进部位上下双方的不同性质,会导致双方之间的横隔层,也就是楼板出现应力变形,使凹角处的应力向竖直方向集中;又如隔震墙,在建筑物的底层往往会安装防震墙,以增强抗震能力,但由于抗震墙间有一定的间隔,因此会导致建筑物竖向出现不均匀,而建筑结构间的填充层设置不连贯或错层出现,会导致短柱的形成。另外在实际设计工作中,还要避免出现重心偏高、头重脚轻,以及立面结构不一致等问题,这些问题对抗震性的影响是直接的,而且一旦出现,一般很难修复,且不利于学校建筑结构的整体抗震性的提高。

3.4施工场地的确定

施工场地的选择是否合理,会在很大程度上影响到房屋建筑结构整体抗震性,甚至可以说是起着决定性的作用,并且建筑施工场地的不同,建筑物最后的抗震性也必然会有所差异,而且不同的场地环境,建筑物所受到的地震破坏力也是不一样的。据此对于建设人员来说,需将学校建筑结构的施工场地重点对待,其最佳的位置应是在地势起伏小且开阔地区,避开断层交汇部位,以避免地震引起其它灾害发生。除此之外,施工场地的不同也会对后期的地基设计产生一定影响,从这一方面来讲,要想确保整个工程施工的顺利进行,就必须要处理好地基问题,保证施工场地的地基具有足够的荷载力,不会出现沉降问题。

篇5

中图分类号:TU973+.31 文献标识码:A 文章编号:

地震是危及人民生命财产的突发性灾害,搞好民用建筑抗震设计,提高其结构抗震能力,是预防和减轻地震灾害的有效途径。

1 影响建筑结构抗震能力的主要因素

1.1 建筑结构所用的材料及施工质量

这个因素是显而易见的,但是容易被人们忽视。对于材料而言,我们要明确这样一个道理:地震对结构作用的大小几乎与结构的质量成正比。一般来说在相同条件下,质量大,地震作用就大,震害程度就大;质量小,地震作用就小,震害程度就小。所以,在建筑物的楼板、墙体、框架、隔断、围护墙以及屋面构件中,广泛采用多孔砖、硅酸盐砌块、陶粒混凝土、加气混凝土板、空心塑料板材、瓦楞铁等轻质材料,将能显著改善建筑物的抗震性能。

施工质量的影响是深远的,在整个施工过程中,任何一个环节出现问题,都可能影响建筑结构本身的抗震能力。施工中造成的材料性能和截面几何特征在一定范围内变动,砂浆强度、混凝土浇筑质量以及延性构造措施在施工中的变动等施工质量问题,对实际结构抗震性能具有重要影响。

1.2 建筑物本身的建筑结构设计

这一点是本文论述的关键,因为这里面的技术含量较之其他方面来说相对大很多。建筑物如果平面布置复杂,致使质心与刚心不重合,在地震作用下产生扭转效应,则会加剧了地震的破坏作用,海城地震和唐山地震中有不少这样的震害实例。

抗震设计中,要求结构平面布置尽可能地使结构的刚心和重心相一致,以减小地震作用下结构产生的扭转效应。对于结构平面布置不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端的抗震墙或框架柱的承载力验算;建筑立面应避免头重脚轻,结构重心尽可能的降低;出屋面部分如屋顶的女儿墙、水箱间等,由于根部与下部结构连接薄弱,刚度突变,受鞭梢效应影响严重,在地震时容易率先破坏倾倒;另外,其地震作用通过周边的屋面结构传至下部结构,如屋面结构刚度不够时,在突出屋面结构的下部一定范围内破坏相对集中。抗震设计中,要求出屋面建筑部分的高度不应过高,以减小地震时产生的鞭梢效应影响。

1.3 建筑场地

地震造成建筑物的破坏,情况是各种各样的。①由于地震时的地面强烈运动,使建筑物在振动过程中,因丧失整体性或强度不足或变形过大而破坏;②由于水坝倒塌、海啸、火灾、爆炸等次生灾害所造成;③由于断层错动、山崖崩塌、河岸滑坡地层陷落等地面严重变形直接造成。前两种情况可以通过采取工程措施加以防治,而后一种情况,单靠工程措施很难达到预防目的,或者代价昂贵。因此,选择工程场址时,应进行详细勘察,搞清地形、地质情况,挑选对建筑抗震有利的地段,尽可能避开对建筑抗震不利的地段,并且任何情况下均不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。

2 有利的场地和地基基础

2.1场地选择

地震造成建筑物的破坏,除震动直接引起的结构破坏之外,场地条件也是一个重要的因素,如地震引起的地表错动与地裂,地基土的不均匀沉陷、滑坡,粉、砂土液化等。抗震设防区的建筑工程场地的选择应做到以下几点:首先,地震区的建筑宜选择有利地段,如开阔平坦的坚硬场地土或密实均匀的中硬场地土等段。其次,当无法避开时,应采取适当的抗震加强措施。

2.2地基处理

基础设计时应注意:避免把建筑物置于易液化的地基上,消除地基的不均匀因素;当地基有软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时,应加强上部结构及基础的整体性和刚度;同一建筑单元不宜设置在性质不同的地基土上;建筑物基础的埋置深度尽可能的较深,并切实做好基槽回填和夯实工作,使其与基础侧面紧密接触;在墙下设置地圈梁,抵抗不均匀沉降,以加强基础与上部结构的整体性。

3 优化的平立面布置

建筑布局简单合理,结构布置符合抗震原则,从而确保房屋具有良好的抗震性能。关于建筑结构设计的平面与立体结构,有以下几个方面可以参考:

3.1结构的规则性

建筑的平、立面布置宜规则、对称,使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递,并使质量分布与结构刚度分布协调,限制质量与刚度之间的偏心。应避免采用狭长、凸出部分长度过大、细腰形和角部重叠的平面,而选择对抗震有利的简单、规则、对称、长宽比不大的建筑平面。平面布置均匀规则,有利于防止薄弱的子结构过早破坏、倒塌,使地震作用能在各子结构之间重分布,增加结构的赘余度数量,发挥整个结构耗散地震能量的作用。

3.2结构的刚度和抗震能力

结构平面布置不规则的房屋其质量中心与刚度中心往往容易偏离,在水平地震作用下,结构产生严重扭转效应而倒塌破坏。为实现对抗震有利的结构平面布置,一是结构刚度中心与质量中心尽可能重合,二是增大结构的抗扭刚度,减少地震对结构产生的扭转反应。建筑立面应避免头重脚轻,重心尽可能降低,避免采用错落的立面,突出屋面建筑部分的高度不应过高,不要悬挑房间,尽量避免在砖混结构上建墙楼、钟楼,以免地震时发生鞭梢效应。

3.3结构的整体性

房屋是纵、横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系,其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。楼盖相当于水平隔板,对建筑物结构的整体性起到非常重要的作用,它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构,而且要求这些子结构能协同承受地震作用,特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或抗侧力子结构水平变形特征不同时,整个结构就要依靠楼盖使抗侧力子结构能协同工作。采用现浇楼、屋盖是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法,另外,设置配筋圈梁可限制散落问题,从而提高房屋的抗震性能。

4 合理的抗震结构体系

抗震建筑结构体系应根据建筑物的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,经过技术、经济条件比较综合确定。

4.1尽可能设置多道抗震防线

地震有一定的持续时间,且可能多次往复作用,通过对地震后倒塌建筑物的分析,地震的往复作用使建筑物遭到严重破坏,但最后倒塌则是由于结构因被破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理单元承载能力的强弱关系和结构构件承载能力的强弱关系,使其形成两道或更多道防线,这是增加结构抗震能力的重要措施。

4.2优选建筑材料

在地震多发区,尤其应注意建筑材料的优选。尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构,以减小柱断面尺寸,并改善结构的抗震性能。当建筑物超过一定高度后,由于钢结构质量较小而且较柔,为减小风振而需要采用混凝土材料,钢骨(钢管)混凝土通常作为首选。

4.3提高结构和构件的延性水平

地震作用下,结构的延性与结构的刚度具有同等重要的意义,结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下的非弹性变形。为了使建筑物结构在地震引起的动力反应过程中表现出必要的延性,就必须使塑性变形更多地集中在比较容易保证良好延性性能或者具有一定延性能力的构件上。如在钢筋混凝土房屋建筑中,实现延性结构抗震设计具体思路有三步:通过调整构件之间承载力的相对大小,实现合理的屈服机制,即“强柱弱梁”、“强墙肢弱连梁”、“强核芯区弱构件”;通过调整构件斜截面承载力和正截面承载力的相对大小,实现构件延性破坏形态,即“强剪弱弯”;通过采取抗震构造措施,使构件自身具有大的延性和耗能能力。

参考文献:

[1] 伊小群.高等民用建筑结构的抗震设计探讨[J].中国高新技术企业.2010,(20) .

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1 建筑结构抗震设计存在的问题举例

众所周知,地震主要是通过波的形式,从地震发生的震源开始通过地基以及岩石向四周迅速传播,从而使建筑基础以及建筑以上的结构发生无规律的往复振动以及强烈的变形。在发生地震时,由于建筑结构内部容易产生强大的应力和变形,这些变化如果超过了建筑结构材料所能承受的极限时,就容易破坏结构。

在建筑结构中,比较常见的结构就是等效斜撑模型结构,这种模型虽然使用率比较高,但是精确度不高,而且不能够准确地掌握等效宽度,受力不同的结构等效宽度不一样。有些研究发现可以采用填充墙框架模型来进行改良,可是这种模型的设计比较复杂,精确度掌握不够。填充墙的刚度效应能够使建筑结构明显地减小自震周期,这样就能够在地震来临之时,增大整个建筑结构的水平地震作用。之所以分析周期修正系数的取值范围,主要是因为其能够影响到地震发生时钢筋混凝土框架的承受力度。因此,在设计填充墙结构框架时,周期修正系数是要考虑分析的重要因素。

2建筑结构中的抗震设计方式

2.1根据建筑结构综合性能目标指标设计抗震结构

在进行建筑结构中的抗震设计时,主要考虑设计的目标就是在地震来临之时,建筑结构能够有较高的抗震性能,提高安全性。所以在设计结构时,首先应该考察建筑结构所在地可能发生地震的震级,根据考察数据,分析建筑结构在发生地震时所能承受的强度以及保证内部房屋不被破坏的性能指标进行抗震结构设计。同时,建筑结构的地基以及某些非抗震设计结构也应进行适当的设计,使其能够有一定的抗震承受力。根据建筑结构性能目标进行抗震结构设计时还应考虑的是建筑结构的抗风性能。众所周知,风带来的压力也能够导致建筑结构振动而减小了安全性,并且能够破坏设计的抗震结构。所以在设计中,要充分考虑到建筑结构的各项性能指标,从而设计出抗震效果好的建筑结构。

2.2根据建筑结构基本构造设计抗震结构

在大多数情况下,在建筑结构中选用钢筋混凝土框架结构设计时,主要是严格控制钢筋混凝土主要构件的横截面尺寸和最小的配筋率来进行抗震结构设计由于框架结构为柔性结构,首先控制结构的整移满足规范要求,从而保证结构的稳定性及居住的舒适度,同时,为了使框架结构具有一定的抗震能力,在抗震设计时,应注重框架结构梁柱节点的设计,提高框架节点的抗震能力。对于框架结构出屋面的电梯机房等,仍应采用框架结构,禁止屋面楼梯间或者电梯机房采用局部砖混承重结构。这样出屋面楼梯间、电梯机房等局部结构才能与主结构有相近的动力特性,避免在遇震时产生局部破坏。

2.3根据建筑场地和建筑规划设计抗震结构

为了能够使建筑结构具有较强的抗震性能,可以根据选择合适的建筑场地进行建筑规划。要使建筑结构具有抗震性,首先应该设计抗震层,充分考虑相邻建筑之间的间距、建筑结构外观等外部空间,不仅设计出抗震性好的建筑结构,同时也要使人们住得舒适和安全,所以在建筑规划中,要从建筑结构的位移(主要是长期使用建筑物,容易发生结构移动,在允许的范围内不应该出现障碍物)等角度进行充分考虑。在可能出现的建筑内部或外部整体变化时,应该设置一些指示标志或其他显著的说明,避免给人们带来不便。

3提升建筑结构抗震设计质量的有效措施

3.1合理、科学地选择结构形式

目前在我国出现的大多数建筑结构形式(主要是钢结构、钢筋混凝土结构、钢筋和混凝土结合的结构以及砖混结构)如果受到地域以及设防强度等因素的影响,很容易严重影响到建筑结构的形式。因此,在进行建筑结构设计时,首先应该合理、科学地选择建筑结构形式。比如说,钢筋混凝土框架、框剪结构、钢结构框架-支撑体系等,其变形能力、柔性以及承载力都比较好,而且其抗震性能也较强,所以在建筑结构设计中应根据建筑的设计情况选用合适的结构体系,每种结构体系都有其抗震设计的重点和注意事项,应严格把控位移、刚度、承载力及周期阵型等环节,从而实现结构设计的合理化。,经常会考虑到建筑结构自身的性能以及相关的抗震要求等,进行整体设计方案设计后,重点考虑到结构的侧移刚度。

3.2选择合适的建筑场地

在进行建筑施工之前,应该对要进行施工的建筑场地进行实地勘察,同时了解我国相关的抗震减灾法之后,重点分析建筑场地,然后构思出最佳的设计方案进行施工,尤其是充分设计出抗震效果好的方案。根据地震可能发生的地带以及震级分析,设置出不同的抗震标准,进行相应的抗震设防工作。建筑物的抗震设防类别分为四种,分别是甲、乙、丙、丁类。在设计中,重点是要对容易发生重大或次生灾害的建筑总工程项目进行严格设计,要选择能够降低地震发生影响范围的场地,使其能够最大限度的保护人们的生命和财产安全。

3.3提高建筑结构抗震设计的质量

由于地震灾害会产生很大的破坏力,所以在设计建筑结构时,要有效地提高结构的抗震性能。目前在我国的建筑行业中,建筑结构的整体设计水平明显低于国外发达国家,存在着设计方案不合理、建筑施工成本较高、建筑物整体重量较大等问题,这样在地震来临之时,会造成严重的危害。所以,为了设计出比较合理的建筑结构,应该严格按照相关的抗震规范规定,选择合适的场地,认真、充分地考虑建筑结构的构件承载力、消耗能力、延性、塑性变形能力以及刚度等问题,科学、合理地进行抗震设计,从而提高建筑结构的抗震能力以及承载能力,提升安全性实现结构设计的“大震不倒,中震可修,小震不坏”的设计目标。。

3.4效能减震技术应用

效能减震是实现对地震所产生动能的消耗,来减轻地震能的传导大小地震在建筑结构中的反应,从而降低其对建筑物的破坏程度。目前,在此技术方面一般采用消能器和阻尼器,两种器械都能够实现地震能量的有效消耗和吸收,减小震力对建筑主体的破坏,以达到对建筑主体结构安全、稳性定的保护。目前,效能减震技术在我国建筑防震设计中得到了有效的应用,在新建筑的防震设计和旧建筑的抗震加固方面,都起到了良好的结果。

总结

总之,在建筑工程的整个设计施工过程中,建筑结构设计是非常重要的,其中的抗震设计直接会影响到整个建筑工程的质量,对人们今后的日常生活、生命安全、财产安全以及外部的社会环境影响重大。因此,在进行建筑结构的抗震设计中,首先应该充分认识到其重要性,然后了解相关的抗震规范要求,结合实地考察,科学、合理地进行场地选择,进行结构形式设计,提高建筑结构的抗震性和安全性,从而提高建筑的整体质量,使建筑行业得到更加稳定的发展。

参考文献

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建筑行业的快速发展,促使城市建设中逐渐涌现出更多高层混凝土建筑工程,并且在设计施工中有更多新型技术与建材被应用其中,对提高工程建设综合效果具有重要意义。针对高层混凝土建筑工程的抗震结构设计,需要结合具体工程受力特点,来确定设计要点,并基于此从多角度进行分析,对结构设计进行优化,降低各项因素造成的影响,在整体上提高结构设计的效果。

一 高层混凝土建筑结构受力特点分析

随着建筑工程高度的增加,其受到各方向作用力的影响也就越大,如竖向荷载、风荷载等对建筑结构稳定性有很大的影响。高层建筑工程的竖向荷载在不考虑竖向地震作用力时其为定值,而风荷载与水平地震作用均为不确定因素,并且会随着时间、环境以及结构动力特性的变化而发生大幅度的变化。由于高层混凝土建筑结构受力比较复杂,想要通过对结构抗震性的设计优化来提高建筑抗震性能,必须要满足受力要求,对结构进行综合分析,明确设计要点,确保各方向受力的合理性,降低其他因素对结构抗震性造成的影响。确保建筑在受到微弱地震作用时,整个建筑结构能够保持牢固稳定[1]。根据高层建筑工程建设实际要求,有针对性的进行规划与设计,提高抗震结构设计效果,提高抗震结构整体稳定性。

二 高层混凝土建筑抗震结构设计要点

1.确定建筑结构刚度值

对高层混凝土建筑结构进行抗震设计时,必须要从实际出发,精确确定建筑结构的刚度值,了解建筑结构物理力学知识、建材性能以及现场地形地貌等因素特点,由此为基础来确定整体结构的刚度,并以建筑结构连接设置为依据,通过适当的调整来提高建筑结构抗震效果,将地震作用对建筑的影响控制在允许值以内[2]。另外,针对建筑结构变形问题,可以通过对结构适当的调节,将变形控制在允许范围内,并且要及时采取专业措施对其进行维护检修,保证建筑结构可以正常服务。

2.改善结构延展性设计

高层混凝土建筑工程受多项荷载影响,为提高结构稳定性,降低地震作用影响,就需要在对建筑工程抗震结构进行设计时,做好对结构延展性的控制,将结构强度与刚度均控制在合理范围内,最大程度上降低各因素影响,提高建筑结构抗震效果。

3.合理设计连接点受力

抗震结构设计时,必须要提高对建筑结构连接点受力效果的控制,即加强对建筑结构中连接点与构件受力分析,结合实际情况来选择有效行为进行抗震设计。从高层建筑抗震结构设计实际情况分析,如果结构刚度比较柔和,在地震作用力影响下,建筑结构主体将会受到比较大的损坏,并且在余震作用下,建筑结构将持续受到破坏,情况严重的将出现坍塌问题[3]。因此,抗震结构设计时,必须要加强对各连接点受力的分析控制,提高结构刚度。

三 高层混凝土建筑抗震结构设计要点

1.地质勘察

与普通建筑工程相比,高层建筑建设对地震勘察工作有着更为严格的要求,通过详细的勘察来确定施工现场地质地形特点,并基于此来选择合适的结构形式与基础设计方案,提高结构设计的合理性,降低地震作用影响。因此,必须要对拟建地进行全面地质勘察,做好地质资料的准备,提高基础设计合理性,提高结构设计合理性。

2.平面布局

对于建筑结构平面布局的设计,需尽量保证平面与立面布局的规整以及对称性,并且要控制好结构刚度的变化,在整体上提高将建筑结构抗震性能。现在很多建筑工程忽视了平面布局设计的重要性,导致平面布局不对称,进而会影响到结构整体刚度与抗震性能。

3.防震缝

基于高层混凝土建筑工程结构受力特点,在对其进行抗震结构设计时,需要根据实际情况来设置防震缝。即建筑结构平面各尺寸均超过专业设计规范限制,并且没有采取相应加强措施的处理;或者是建筑各部分刚度与荷载相差比较大,并且未采取处理措施,以及建筑结构中存在较大的错层情况。当结构出现其中任何一种情况时,即需要设置防震缝,提高建筑结构稳定性与安全性。

四 高层混凝土建筑工程抗震结构设计优化措施

1.施工材料优化

高层混凝土建筑工程在受地震作用影响时,产生的破坏效果如何在很大程度上受施工材料决定,因此需要做好此方面优化。对建筑结构进行抗震设计,本质上是对结构延性进行优化,通过适当的调整,来保证结构稳定性可以抵抗地震作用力。为提高结构稳定性与强度,选择钢筋时,应用韧性较高的材料,如垂直方向钢筋可以选择用HRB500级或者HRB400级热轧钢筋;箍筋则可以选择用型号HPB300、HRB335级热轧钢筋[4]。另外,在选择其他结构材料时,应以提高抗震效果为前提,并确定抗震新性能与建筑成本平衡点,保证两者之间的统一性,在最大程度上来提高结构抗震能力。

2.抗侧力体形优化

结合建筑工程结构抗震性设计经验来看,如果结构设计刚度比较适中时,在地震作用力影响下,建筑结构受损伤比较小,发生的变形情况比较轻,尤其是隔墙与围护墙等结构部件受到的破坏非常小,建筑工程的抗震性能比较高。并且在强地震影响下,结构承受力更大,并不会出现坍塌问题。因此,在对建筑抗震结构进行设计时,可以改变结构屈服机制,保证结构在受到损害时,可以利用整体屈服机制来工作,而不是利用楼层屈服机制。另外,应该选择用轴力比较小的水平杆件,最大程度产生弯曲耗能,保证构件可以产生比较强的耗能能力,以及较高的延性。

3.消能减震设计优化

对于高层混凝土建筑工程来说,一般情况下均对抗震设计有严格的要求,不但要具有基础的抗震性能,同时还可以体现消能与隔振特点。因此,在工程建设开始阶段,就需要做好对施工场地的选择控制,尽量选择密实度高的地基施工,降低地震作用对建筑结构造成的影响,并可以减少共振概率,减轻地震对结构造成的损坏。因为不同建筑结构其隔振系数不同,在进行设计时就需要从实际情况出发进行研究,选择适宜的隔振支座,并对风力负荷进行综合分析。另外,对于施工用结构材料的选择,尽量选择用延性与强度比较高的,降低地震作用对结构的影响。

4.加固设计优化

对于结构设计存在缺憾的部分,可以通过有效的加固设计来改善,或者是直接选用具有较高抗震能力的构件将其更换,或者适当增大原截面,或者是增加构件数量等措施来提高结构整体强度与承载力。很多高层建筑工程结构整体性连接不能满足抗震规范需求,即应按照规范进行适当的调整,对地震作用力进行分散。

结束语

高层混凝土建筑工程受地震作用力影响比较大,对此方面问题进行优化,需要做好结构抗震设计的研究,从实际情况出发,确定设计要点,选择合适的方法进行优化,提高工程结构抗震性能。

参考文献:

[1]罗联训.浅论高层混凝土建筑抗震结构设计[J].中华民居(下旬刊),2014,06:25.

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引 言:

我国建筑行业近几年内发展迅速,对建筑形式的要求也越来越多,对建筑质量的要求也越来越高。建筑设计是建筑抗震设计的基础。在进行建筑设计的过程中,我们应该将抗震设计和建筑设计有机的结合起来,从而保证建筑设计的整体性和稳定性,提高建筑的抗震性能。

一、抗震设计的内容和要求

影响到建筑的抗震性能的因素很多,因此在进行抗震设计中,我们应尽可能的选择有利的地段避开不利地段,采用相应的措施进行抗震设计。尽量选择形式对称、规则、刚度分布均匀的建筑结构。

在结构体系和结构材料的选择和确定时,要符合抗震结构的要求,选择结构延性好、强度和重力比值大、均匀性好、正交各向同性好的建筑设计。

在抗震设计中设置多道防线。地震作用具有一定的持续的时间,并且有可能会多次的反复的发作。我们、、通过对地震后倒塌的建筑物进行分析,我们不难看出地震的反复作用会使建筑物破坏严重,甚至造成建筑物倒塌。产生这样的原因主要是因为建筑物的结构发生了破坏,从而丧失了承载荷载和重力的能力。因此在进行抗震设计的过程中,我们应对建筑物的构件的强弱关系进行一定的处理,形成多道防线,以此来提高建筑物的抗震能力。

二、建筑设计在抗震设计中需要考虑的问题

(一)建筑的外形问题

建筑的外形有两个方面,主要是立体空间形状和平面形状两种。在进行建筑的体型的设计中,我们应该尽量选择空间和平面的形状都比较规则和简洁的,如矩形、方形和圆形等,减少建筑外形向外凸和向内凹的现象,减少不对称现象的产生。对建筑内存在的较长的侧翼和不对称的侧翼进行一定的限制。在外形的布置上我们应尽量保证建筑结构的刚度和质量的分布比较均匀,减少受到外形不对称而引起的刚度和质量不对称的问题,降低建筑在地震时产生扭转反应的几率。虽然在建筑设计中,为了满足人们对美和艺术的要求,建筑物的体型越来越复杂,但是在进行建筑设计中,一定要确保将建筑的使用功能和建筑的抗震设计相结合,保证建筑的安全性。

(二)建筑平面布置的问题

在进行建筑的平面布置的设计中,我们应注意考虑到建筑的抗震设计,在平面布置中尽量做到布置的刚度和质量分布均匀,提高其对称性,减少发生突变和扭转效应的产生。在进行剪力墙的布置过程中应尽量和结构的抗震性能相结合,保证墙体布置的对称性。在进行电梯井的布置过程中,尽量将电梯井居中布置,防止偏心扭转地震效应的发生。建筑平面的总体布置应为结构的抗侧力构件的布置提供条件,保证建筑的抗震设计和建筑的使用功能有机的结合,充分保证建筑的抗震设计在建筑设计中起到的作用。

(三)建筑的竖向布置问题

建筑物的竖向布置主要是指建筑物沿高度上的刚度和质量的分布形式。在建筑设计的过程中,我们应该尽可能的保证建筑物的竖向刚度的分布比较均匀,重视剪力墙的均匀布置,确保剪力墙的竖向布置能贯穿到建筑物的底部。在进行建筑物的竖向布置中应提高底层的设计刚度,保证建筑的整体稳定性。

三、建筑设计中应予以重视的抗震问题

(一)非结构构件的设计问题

建筑的室内装饰和建筑外立面的装饰都会影响到建筑的抗震性能。比如在立面上粘贴的大量的瓷砖、玻璃幕墙或者外挂花岗岩、大理石等材料,室内装饰中的房屋中的吊顶和顶灯等。这些装饰本身是否具有一定的抗震性能对建筑整体的抗震性能的影响很大。因此,在进行建筑的室内和外立面的装饰的过程中,应考虑到建筑的抗震性能,结合建筑的抗震设计进行施工,从而保证建筑物的整体稳定性和抗震性能。

(二)满足设计限值的控制

我国的《建筑设计抗震规范》中对房的抗震设计中的要求的限值做出了一系列规定。《建筑设计抗震规范》中对房屋的层数和建筑高度进行了一定的规定,因此荷载进行房屋的抗震设计中,应该按照相应的限值进行设计。其次规定中也说明了房屋的局部墙体的尺寸的限值和横墙间距的限值。如在抗震设防烈度是八度的地区,多层的砌体房屋的抗震的横墙间距就不应该超过15m。底层框架结构的多层砖房的抗震设计中横墙的间距不应大于18m。在抗震过程中,如果横墙的间距过大,就会消弱楼盖的刚度。产生水平地震后,水平方向的力就无法马上传递,从而增大纵墙的变形,降低建筑物的承载能力。因此规范中对房屋横墙的间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墙的尽端墙或者是高处屋外的女儿墙没有按照相应的规范进行设计也会造成墙体开裂的现象,严重的会引起墙体的倒塌,因此在抗震设计中应按照相应的局部限值进行设计。

(三)房顶的抗震设计

屋顶的建筑一般都具有较高和过重的问题,这样的形式在抗震过程中是不利的。如果屋顶建筑的重心和底层建筑的重心不在同一个直线上。屋顶的抗侧力和底层的抗侧力无法连续,就会提高地震的扭转作用,从而影响到建筑的整体稳定性。因此在进行房屋建筑的设计过程中,我们应尽量减少屋顶的高度和重量,采用一些强度高质量轻的建筑材料作为房屋建筑的屋顶材料,同时为了减少鞭梢效应的产生,在进行屋顶设计的过程中,应尽量减少一些突出的建筑物的设置,争取让建筑物的屋顶的质量和结构刚度的分布都比较均匀,这样有利于地震作用沿着建筑物的结构顺畅的结构,减少地震对建筑的影响。另外,在进行设计中应尽量保持建筑物的中心和底层的中心一致,提高建筑的整体性。

结束语:

建筑设计在建筑抗震设计中的作用很大,是建筑抗震设计的一项重要组成部分,对建筑抗震作用的发挥有着不可忽略的意义。一个优秀的建筑抗震设计一定是建筑设计和建筑抗震设计相结合的设计,既保证建筑物的造型美观、结构适用等要求,还能保证建筑物的抗震要求。因此在抗震设计中考虑到建筑设计的相关规定对房屋的设计具有重要的意义。

参考文献:

[1] 裘民川. 建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用[J].工程抗震.2013,06,20.

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1.1破坏原因

砌体结构往往是砖石砌成的,建筑墙体的抗剪强度不足,地震中墙体容易产生裂缝,特别是在墙体的底层,受剪切作用的影响,裂缝呈X形,这就导致墙体上层结构受重力影响时,造成墙体的滑落和移动,进而造成上层建筑的倒塌。在建筑过程中,没有注意使各墙体之间形成统一的整体结构,这就降低了建筑的稳固性,在地震发生时,一旦一处的墙体遭到破坏,整个建筑就失去了整体支撑的平衡,造成倾斜和倒塌。

1.2破坏规律

地震的发生是从地下开始的,砖砌结构建筑的底层也是承重压力最大的地区。在地震发生时,来自地下的破坏会首先破坏建筑的底部,使建筑底部的墙体出现裂缝和移动,从而造成建筑的上层的倾斜和移动,直至倒塌。当前,我国砌体建筑的墙体都缺少必要的防震支撑,建筑边端的墙体缺少整体的约束作用,而且我国大多建筑的下层房屋,在设计时往往作为客厅、商场等,墙体少,更不容易与外墙形成连接的稳固整体。此外,在地震发生时,边端墙体特别是墙体相接的地方容易受到多方力量的挤压,破坏更为严重。随着居民住房需求的增大和建筑技术的进步,当前我国砌体结构的建筑在高度上越来越高,但是相应的抗震技术却没有同步提升。高层建筑的抗震能力和底部的抗压能力很难得到提高。同时,高层建筑的每一层都是一个抗震的质点,当地震发生时,一个抗震质点的倾覆、弯曲就会给整个建筑带来破坏和倒塌的风险。在砌体建筑中,墙体是抗震的最主要的力量,墙体一旦受到破坏,整个建筑的抗震能力就不复存在了。其中横墙和纵墙是抗震的关键,横墙和纵墙的分布多少和配置的均匀程度与建筑的抗震能力密切相关。横墙和纵墙通过合理的分配和连接作用,形成抗震整体,在地震发生时,合理的横纵墙配置,可以发挥有效的抗震能力。砌体结构的楼梯是地震中最易受到破坏的地区之一,在高层砌体建筑中,楼梯间没有支撑结构,形成了整个砌体建筑中的缺口,当楼梯间的设置位于建筑的边端时,楼梯间周围的房屋结构会向楼梯间倾斜,造成破坏。

2当前砌体结构建筑抗震施工的问题

2.1构造柱与砖墙体的水平拉结钢筋施工不规范

构造柱与砖墙之间的拉结钢筋是连接两者,并形成建筑加固整体的重要施工点,如果在拉结钢筋的施工过程中,拉结钢筋设置的过少或者间距不够均匀,或是钢筋与墙体之间的具体不合理,都会造成地震发生时,因着力点的不均匀导致墙体的错位、变形,造成建筑的破坏。

2.2圈梁在外墙转角处不设或漏设转角附加筋,构造柱纵筋位移

圈梁具有提高建筑刚度、增加建筑物整体性和抗拉抗剪等作用,转角附加筋可以防止圈梁发生错位,提高其防震性能。在具体的施工过程中,为和上部构造柱纵筋搭接,强行将纵筋扳倒到上部构造柱纵筋的位置,这样不仅使其保护层厚度达不到设计要求,也削弱了构造柱的抗震作用。

2.3构造柱箍筋弯钩的角度、长度、箍筋扣的摆放位置达不到规范要求

箍筋弯钩和箍筋扣是使纵筋和建筑墙体构成建筑整体,从而提高砌体结构的稳固性和抗震性的重要元素。在实际施工过程中,技术人员因为思想认识不到位或是工作的疏忽未把箍筋扣螺旋或错开,甚至随意摆放,使弯钩角度不足或是超过135°,弯钩的长度达不到10d,这些都会使箍筋不能发挥其应有的作用,从而造成整个建筑抗震能力的下降。

3砌体结构建筑抗震施工的技术分析

3.1对砌体结构进行隔震加固

在我国砌体结构建筑的发展过程中,有很多传统的砌体建筑的抗震加固方法,如设置夹板墙、增设壁柱及圈梁等,这些加固抗震方法在一定程度上提升了砌体建筑的抗震能力,但是这些方法会对砌体结构本身造成一定的影响,加固设置过程中难免给建筑本身带来不必要的改变。隔震技术是通过隔震层的设置,隔绝和消除地震对建筑的破坏能力的新型技术,这种技术从根本上隔绝地震和建筑之间的联系,是当前建筑抗震的重要方法。经过长期的经验总结和实际实践,现在确定的隔震加固施工流程为:水准测量(对建筑的各种数据进行勘测分析)室内外土方开挖(对建筑区域地下的施工)施工放样控制标高基础加固施工段划分(对隔震区域进行分段施工,确保施工安全)墙体托换墙体开凿隔震支座就位混凝土养护、拆模。在施工过程中,需要严格遵照施工流程,相关的技术工作要细致到位。

3.2墙体托换设计

在砌体建筑的施工过程中,如果建筑墙体的强度无法满足建筑强度和抗震的需要,就必须要将已有的墙体拆除并重新施工。但是,砌体建筑楼层高,在托换过程中施工困难,所以要先对墙体进行框架的施工,在框架的支撑之下,才能拆除不符合要求的墙体,从而保障托换过程的安全,如图2所示。托换框架与其上计算高度范围内的墙体组成墙梁结构来支承上部结构传来的均布荷载,并将其转换成隔震支座处的集中荷载。而托梁下的隔震支座因其竖向刚度非常大,可作为整个墙梁构件的竖向支座。

3.3重点加固薄弱区域

墙体是支撑建筑的主要结构,也是在地震发生时,主要的抗震设施。楼梯间缺少墙体支撑,是地震发生时,容易被破坏的地区,并且楼梯间与墙体之间缺少支撑,墙体的扭曲或者楼梯间的坍塌都会引起连锁反应,造成建筑的严重破坏。所以要对楼梯间进行加固处理,并且在楼梯和墙体之间形成稳固性的连接,从而增加楼梯间的稳固性,减弱楼梯间对墙体的影响。

篇10

前言:在建筑物的设计活动中,其需要有所针对地加强对自身抗震能力的提高,确保抗震设计能够成为建筑设计的一个重要组成部分,使得建筑物的抗震能力得到基本保障。为了更好地实现这一目的,需要建筑设计主动地将抗震内容有机结合,确保抗震设计得以被有效地落实到位。建筑设计目前已经形成了非常完善的体系,抗震设计占据绝对的主导地位。从近几年的情况来看,很多建筑虽然在设计上,特别标高了抗震的等级,但在地震灾害真正来临时,多数的建筑都会受到很大的影响,甚至是出现安全事故,给内部的人员带来生命威胁。建筑抗震设计必须要从客观的角度出发,结合建筑的各项参数及施工情况,确定有效的抗震等级,减少安全威胁。

在建筑行业,常常有这样一句名言“小震不坏、中震可修、大震不倒”的基本抗震设计要求。小震不坏是最基本的要求,建筑物在遇到低强度地震时,建筑物能够满足承载力的极限状态,且建筑结构受力之后的弹性形变还能达到设计安全范围,小震之后不影响民众的正常生活、学习等正常社会活动。中震可修即要求建筑物能够承受一定的压力,不会发生破坏性、且不可修复的损害,建筑物的整体结构抗震性要满足国家抗震设计规范,换句话说即要保障人民群众的生命财产,又要减小地震带来的经济损失。大震不倒,要求建筑物有足够的变形能力,建筑物在遭遇强烈地震时,其弹性变形不超过规定值。建筑物在遇到强烈地震时,不会发生坍塌的现象。多遇地震设计要求为承载力验算阶段,适用于大多数结构,如规则的结构及一般不规则结构。罕遇地震设计要求为弹塑性变形验算阶段,适用于在强震时容易倒塌的结构、有明显薄弱层的不规则结构及有特殊要求的结构。

就建筑物的平面设置来说,其是对建筑物使用功能的直接表现,因此其与建筑物抗震性能之间有着十分密切的联系。在进行建筑物的平面设计活动的时候,其需要保证建筑结构的质量能够与质量之间形成均匀分布的状态,避免建筑物的扭转效应产生,提高建筑物的抗震能力。同时,建筑物墙体的布置需要做到均匀分布,使其可以在布置活动中按照抗震需求一一实现。在刚度较大的楼层,应当让电梯布置在空间的中部,使其可以最大程度地降低扭转抗震效应。建筑平面的布置应当从抗震结构出发,为其的构建布置创造良好环境,确保其抗震性能可以成为基础追求的表现形式,切实地提高建筑物平面设计的抗震能力。

完善、改进高层混凝土建筑结构设计方案也是增强建筑物抗震性能的重要措施。在制定结构方案时,要本着提升建筑延展性的原则。延展性即为建筑物在一定空间内受到地震灾害后,其结构还不会受到一定损坏,并能自动恢复到震前状态。设计师进行结构设计时应该关注建筑的纵向受力情况,如何布置建筑结构,提升建筑纵向受力情况,是提升建筑物抗震效果的重要环节。

随着科学技术的迅速发展,抗震设计中融入了各种新思想、新技术、新材料,这增加了提高建筑抗震性能的方法,大大改善了构件的极限承载能力,减轻了结构的自身重量。在实际的工程实践应用中,隔震和消能减震是减轻地震灾害的两种应用相对广泛的技术措施。

1)隔震技术。隔震技术是通过把如橡z隔震垫等隔震消能装置安放在结构物底部和基础(或底部柱顶)之间,来隔开上部结构和基础,从而改变结构的动力作用和动力特性,有利于减轻结构物的地震反应。隔震技术是目前国际上使用相对广泛,得到认可的一种技术,适用于较重要低层和多层建筑的如学校、医院、商场等人员相对密集、要求相对较高的使用功能的建筑。

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1 工程概况

本工程总建筑面积30655.6平方,地上29层,地下2层。地上部分由裙楼连接两个塔楼构成,裙楼顶板以上设置伸缩缝将两座塔楼分开。建筑总高度91.5m,其中1~2层为裙楼,1层层高6.0m,用于架空层与管理用房;2层层高4.5m,用于商业开发铺面;3~29层为标准层,层高3.0m,均是住宅。地下部分为设备用房与地下车库,每层层高3.5m。工程结构形式采用框支剪力墙结构。

2 工程结构设计参数

2.1 建筑参数

本工程建筑高度88.5m,属于《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)(以下简称《高规》)规定的A级高度钢筋混凝土结构高层建筑。且高宽比4.5,满足《高规》中规定的高层建筑结构最大高宽比要求。

2.2 地震参数(见表1)

表1 地震参数

2.3 风荷载参数

根据《高规》,风荷载取值规定:对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑,其基本风压应按100年重现期的风压值采用,一般情况下,房屋高度大于60m 的高层建筑可按 100年一遇的风压值采用,故本工程采用10 0年一遇的基本风压0.60KN/m2。

2.4 结构抗震等级参数

根据《高规》中表4.8.2规定,本工程框支柱、框架柱、框架

梁、剪力墙的抗震等级参数设计见表2。

表2 结构抗震等级参数

剪力墙截面高度与厚度之比为5~8的短肢剪力墙提高一级,按一级抗震等级采用。如剪力墙厚度不小于300mm,且层高与剪力墙截面高度之比大于4的剪力墙,仍视为一般剪力墙,其抗震等级亦按一般剪力墙的抗震等级采用,连梁抗震等级同与其相连之剪力墙。

3 梁式转换层结构布置

梁式转换层结构在高层建筑中布置时应满足以下几点要求。

3.1 平面布置力求规则简单,对称均衡,尽量使水平荷载的合力中心与结构的刚度中心重合,避免产生扭转等不利影响。

3.2 剪力墙中心线宜与框支梁中心线重合,框支梁截面中心线宜与框支柱截面中心线重合,以避免荷载偏心,框支梁上一层墙体内不宜设边门洞,也不宜在中柱上方设门洞。

3.3 底部大空间必须有落地的落地筒体或剪力墙作支撑,落地剪力墙的数量不宜少于剪力墙总数的50%。通常可结合建筑平面,将剪力墙在楼梯间或电梯间处落地围成筒体,并对落地剪力墙和筒体底部墙体适当加厚。

3.4 落地剪力墙间距应不大于2倍楼盖宽度,且不大于24m。

3.5 落地剪力墙与相邻框支柱的间距,不宜大于12m。

3.6 转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比应符合《高规》附录E的规定。按规定本工程地上2层为框支柱层,上下层的侧向刚度比Y不应大于2。

3.7 框支柱层楼板不应错层布置。转换层及其上下层相邻楼层的楼板应适当加强。

4 层侧向刚度比计算分析

由于本工程梁式转换层结构上部住宅的剪力墙较多,而建筑底部是大空间,因此,部分剪力墙不能直接落地。并且此工程部分转换层层高较大,若设计中不加以注意,通常容易造成下部抗侧刚度远远小于上部的情况。为保证转换层下部大空间结构有适宜的刚度、强度、延性和抗震能力,应尽量弱化转换层上部主体结构、强化转换层下部主体结构的刚度,使转换层上、下主体结构的刚度及变形特征尽量相近。

目前在高层建筑结构设计规范中,对于带转换层的高层建筑结构,往往通过控制转换层上、下主体结构的抗侧刚度比来避免竖向刚度差异较大。规范对层侧向刚度比计算,主要有3种方法:(1)地震剪力与地震层间位移比;(2)剪切刚度;(3)剪弯刚度。这3种方法由于计算不同,得出的刚度比结果通常有差异,需根据实际工程做出合适选择。

计算方法1地震剪力与地震层间位移比是在《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)条文说明中提供的层刚度比计算方法。

计算方法2剪切刚度是在《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)附录E.0.1中提供的层刚度比计算方法,适用于底部大空间为1层的情况。《高规》附录E.0.1规定:当底部大空间为1层时,可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比Y表示转换层上下层结构刚度的变化;Y宜接近1,非抗震设计时不应大于3,抗震设计时不应大于2,按下列公式计算:

但是这种刚度比计算方法存在着一定的问题:(1)没有考虑竖向构件的布置问题,布置在中间的剪力墙和布置在的剪力墙对层刚度的贡献是不同的,抗侧刚度中弯曲刚度的作用是不可忽略的。(2)特殊结构布置情况下(如与剪力墙相连的框支柱,短肢墙,斜向布置的剪力墙等)剪切面积的取值不明确。

计算方法3剪弯刚度是在《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)附录E.0.2中提供的层刚度比计算方法,适用于底部大空间大于1层的情况。附录E.0.2规定:当底部大空间大于1层时,其转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比Ye,宜接近1,非抗震设计时不应大于2,抗震设计时不应大于1.3。按以下公式计算:

同时规定当转换层设置在3层及3层以上时,其楼层侧向刚度不应小于上部楼层侧向刚度的60%。以上公式综合考虑了抗剪刚度和抗弯刚度层间侧移量的影响,考虑了竖向构件的布置问题,可适用于梁式转换层和绗架式转换层结构。总之,当Ye<1时,结构的侧移曲线属于剪切形。此时转换层上部结构抗侧刚度小于下部抗侧刚度,结构布置合理。当Ye≥1时,结构的侧移曲线属于弯曲形。此时转换层上部结构抗侧刚度大于下部抗侧刚度,应控制Ye在合理范围内,并采取有效结构措施,避免因上、下部结构竖向刚度差异大带来抗震不利影响。本工程采用以上3种方法计算,结果见表3。

表3 层侧向刚度比计算结果

从计算结果可以看出:采用3种方法计算层刚度比,其结果差别较大。如本工程采用方法2剪切刚度来计算转换层上、下层刚度比,Y>2不能满足《高规》要求,因此在具体实际工程中对转换层结构层侧向刚度比计算须选用正确的计算方法。本工程在地上2层顶转换,底部大空间层数为2层,按《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)附录E.0.2规定,应采用剪弯刚度计算层刚度比。从上述结果可知本工程转换层上下侧向刚度比通过剪弯刚度计算的结果Ye<1.3,满足《规范》要求。