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時(shí)間:2023-09-04 16:24:11
序論:寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創(chuàng)作。
【關(guān)鍵詞】建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);抗震設(shè)計(jì)
1 導(dǎo)言
隨著社會(huì)不斷進(jìn)步與發(fā)展,人們在生產(chǎn)生活中的用地面積逐漸增加,對物質(zhì)生活的質(zhì)量要求不斷提高,所以在房屋建筑方面一直呈現(xiàn)建筑高層及超高層的趨勢。這種高層建筑的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上來說很復(fù)雜,為了保證這類高層建筑的抗震能力,對建筑設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)來說是相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)是一種復(fù)雜并且系統(tǒng)性極強(qiáng)的工作,從建筑的選址到建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目拐鹪O(shè)計(jì),根據(jù)不同的建筑項(xiàng)目,不同的抗震方法進(jìn)行不同的建筑設(shè)計(jì)及抗震設(shè)計(jì),保證建筑的抗震能力符合其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。所以在對房屋建筑進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑的特點(diǎn)選擇合適的抗震設(shè)計(jì)。
2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的基本原則
2.1建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能
在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí),承載力、穩(wěn)定性等建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件是抗震設(shè)計(jì)考慮范圍內(nèi)的重點(diǎn)內(nèi)容。其中應(yīng)遵循強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本原則。對于構(gòu)件的薄弱部位進(jìn)行重點(diǎn)的抗震能力設(shè)計(jì)。
2.2抗震防線的布設(shè)點(diǎn)設(shè)計(jì)
延性設(shè)計(jì)是抗震設(shè)計(jì)中的重要組成部分。延性良好的體系進(jìn)行組合形成抗震的整體結(jié)構(gòu),為更好的實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)需要延性良好構(gòu)件之間的協(xié)作。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量多布設(shè)抗震防線,預(yù)防余震的發(fā)生。
2.3建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系
在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意構(gòu)件間的強(qiáng)弱關(guān)系。在抗震設(shè)計(jì)的過程中若出現(xiàn)一部分較強(qiáng)情況,則必定存在其薄弱的地方,強(qiáng)弱兩者間必須正確處理。
3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)需注重的問題
當(dāng)前,一些建筑設(shè)計(jì)人員沒有形成對抗震設(shè)計(jì)的正確認(rèn)識,導(dǎo)致在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)安全隱患,基于此,筆者針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)需注重的問題進(jìn)行論述,包括選擇有利的建筑抗震場地、慎重選取建筑結(jié)構(gòu)體系以及強(qiáng)調(diào)建筑物的平面布置規(guī)則性等。
3.1選擇有利的建筑抗震場地
建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中要十分注重對建筑抗震場地的選擇,對建筑抗震有影響的場地會(huì)大大降低建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力。地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)會(huì)引起不同于平常的地表位置錯(cuò)動(dòng),在不同性質(zhì)、不同結(jié)構(gòu)的場地上的建筑物受地震的侵害程度也不一致。劇烈的地層震動(dòng)會(huì)破壞建筑結(jié)構(gòu),若加之場地選擇不當(dāng),建筑結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞的更嚴(yán)重,甚至?xí)?dǎo)致建筑的坍塌。因此,選擇建筑場地時(shí)要避免建筑的場地,比如土層軟弱或砂土易被液化等地段。如果很難避開這些地段,就需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑欤鶕?jù)確定的抗震級別進(jìn)行相應(yīng)的地基加固措施。
3.2慎重選取建筑結(jié)構(gòu)體系
建筑結(jié)構(gòu)抗震方案的設(shè)計(jì)是進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的起點(diǎn),也是非常關(guān)鍵的要素之一,選取恰當(dāng)?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)體系與建筑物的整體安全有著密切聯(lián)系,需要特別以下三個(gè)方面。第一,抗震設(shè)計(jì)不能以偏概全,切忌由于個(gè)別建筑結(jié)構(gòu)而影響建筑物的整體抗震性能。要保證建筑結(jié)構(gòu)存在一定的贅余度,即使是在建筑物出現(xiàn)個(gè)別部分損壞的情況下,建筑的整體抗震性和穩(wěn)定性也不會(huì)受到影響;第二,明確地震的傳遞路徑,準(zhǔn)確做好設(shè)計(jì)工作中的計(jì)算圖。對豎向結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí),在垂直重力荷載條件下,設(shè)計(jì)要保證其相應(yīng)條件下的壓應(yīng)力水平保持均勻,而對轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)來說,上部結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件會(huì)傳來一定的垂直重力荷載,設(shè)計(jì)時(shí)要保證該荷載力要在轉(zhuǎn)換層經(jīng)過不少于一次、不多于兩次的轉(zhuǎn)換;第三,設(shè)計(jì)人員要特別注意使建筑結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度與剛度保證在適當(dāng)?shù)乃健T谠O(shè)計(jì)工作中,要確保每個(gè)建筑結(jié)構(gòu)部件的剛度和強(qiáng)度得到均勻分配,符合整體設(shè)計(jì)要求,避免個(gè)別部件剛度過弱不足以支撐該部件應(yīng)支撐的建筑物區(qū)域情況的出現(xiàn),科學(xué)的分配剛度和強(qiáng)度。
3.3強(qiáng)調(diào)建筑物的平面布置規(guī)則性
在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中,除上述兩個(gè)需特別注重的問題,建筑物的平面布置要遵循規(guī)則性原則,這也是抗震設(shè)計(jì)工作中非常重要的要素之一。在設(shè)計(jì)過程中盡量保證方案的規(guī)則性,可以有效的提高整體工作效率,達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)效果。建筑行業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)實(shí)踐表明,不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要另行采取更為復(fù)雜的對策,比如模型計(jì)算要用到空間結(jié)構(gòu)相關(guān)理論知識等。
4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中抗震設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容
4.1做好建筑場地的選擇工作
針對建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)工作中,選擇合適的建筑場地是提升建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的首要工作內(nèi)容,設(shè)計(jì)師可以在建筑場地的選擇工作中盡量選擇對建筑抗震作用發(fā)揮有很大程度提升的平坦性、開闊性兼?zhèn)涞牡囟蝸碜鳛榻ㄖこ痰木唧w場地,保證建筑場地范圍內(nèi)的土地成飛以及土地結(jié)構(gòu)能夠具有較為優(yōu)秀的密度和硬性,保證其密度以及硬度的均勻性能夠使建筑場地范圍內(nèi)的土地更好的完成建筑結(jié)構(gòu)的荷載承重工作。建筑場地的選擇過程中應(yīng)該避開軟土、液化土、山岳、斗破、采空區(qū)以及河岸邊緣等相關(guān)地段,避免因?yàn)樯鲜龅囟畏秶型馏w的密實(shí)度、堅(jiān)硬度以及凝結(jié)度等相關(guān)性能的不夠優(yōu)秀而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)在應(yīng)對地震災(zāi)害的過程中出現(xiàn)土地承重荷載能力不夠的現(xiàn)象,對于一些容易發(fā)生滑坡、地陷、低劣以及泥石流等山體事故的危險(xiǎn)地段也盡量不要選擇其作為建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)場地,同時(shí)有效的避免建筑場地選擇在地震斷裂帶上的明顯位置,以免降低建筑工程結(jié)構(gòu)對地震災(zāi)害作用力的抵抗性。
4.2采用科學(xué)的結(jié)構(gòu)形式
在進(jìn)行建筑施工的抗震設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該充分考慮抗震理論,努力提升建筑主體的可靠性和安全性。從目前來看,我國建筑結(jié)構(gòu)主要有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)基礎(chǔ)區(qū)域或者下部結(jié)構(gòu)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,必須根據(jù)抗震要求以及功能特征選用合理的結(jié)構(gòu)方案,在審核結(jié)構(gòu)體系中,也必須考慮結(jié)構(gòu)側(cè)移度,特別是高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。隨著高層建筑結(jié)構(gòu)高度增加,不僅會(huì)讓建筑結(jié)構(gòu)在地震作用以及其他負(fù)荷作用影響下增大水平位移,也會(huì)讓建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)移的剛度增加。而對于不同的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系、組成方式、構(gòu)建以及受力特征,在抵抗側(cè)移剛度等方面都具有很大的差異性,所以在使用中,必須根據(jù)具體情況,選用合理的高度。
4.3做好建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算工作
建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)工作對于完成建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作,保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能有著非常重要的影響,設(shè)計(jì)師應(yīng)該在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中對具體的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該承受的具體作用力進(jìn)行清晰明確的計(jì)算,同時(shí)對不同建筑結(jié)構(gòu)類型在面對地震沖擊力時(shí)應(yīng)該具有的荷載作用力承受參數(shù)完成相關(guān)的計(jì)算工作,模擬地震災(zāi)害的發(fā)生過程中建立相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)抗震模型,使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)保證建筑結(jié)構(gòu)的具體參數(shù)能夠有效的提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能,保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工過程中受力的合理性以及科學(xué)性。
結(jié)束語
建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)對于建筑整體的應(yīng)用性能具有較大的影響,所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在建筑場地選擇到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中,使抗震設(shè)計(jì)符合相應(yīng)的要求。建筑結(jié)構(gòu)的防震設(shè)計(jì)是保證建筑物穩(wěn)定的基礎(chǔ),也是對人們生命及財(cái)產(chǎn)安全的有效保障。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)體系 抗震設(shè)計(jì)
引言:
地震作用影響因素極為復(fù)雜,它是一種隨機(jī)的、尚不能準(zhǔn)確預(yù)見和準(zhǔn)確計(jì)算的外部作用,目前規(guī)范給出的計(jì)算方法還是一種半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法,要進(jìn)行精確的抗震計(jì)算還有一定的困難,因此建筑(尤其是高層建筑)抗震安全問題必須引起建筑師們的高度重視,及時(shí)采取有效措施,防患于未然。
一. 抗震設(shè)計(jì)思路的概述
我國結(jié)構(gòu)計(jì)算理論經(jīng)歷了經(jīng)驗(yàn)估算、容許應(yīng)力法、破損階段計(jì)算、極限狀態(tài)計(jì)算,到目前普遍采用的概率極限狀態(tài)理論等階段。現(xiàn)行的《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2001)則采用以概率理論為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,以使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)得以符合技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用的原則。概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法更科學(xué)、更合理,但該法在運(yùn)算過程中還帶有一定程度近似,只能視作近似概率法,并且僅憑極限狀態(tài)設(shè)計(jì)也很難估算建筑物的真正承載力。事實(shí)上,建筑物是一個(gè)空間結(jié)構(gòu),各種構(gòu)件以相當(dāng)復(fù)雜的方式共同工作,并非是脫離結(jié)構(gòu)體系的單獨(dú)構(gòu)件。
地震具有隨機(jī)性、不確定性和復(fù)雜性,要準(zhǔn)確預(yù)測建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù),目前是很難做到的。而建筑物本身又是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng),在遭受地震作用后其破壞機(jī)理和破壞過程十分復(fù)雜。且在結(jié)構(gòu)分析方面,由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、非彈性性質(zhì)、材料時(shí)效、阻尼變化等多種因素,也存在著不確定性。因此,結(jié)構(gòu)工程抗震問題不能完全依賴“計(jì)算設(shè)計(jì)”解決。應(yīng)立足于工程抗震基本理論及長期工程抗震經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的工程抗震基本概念,從“概念設(shè)計(jì)”的角度著眼于結(jié)構(gòu)的總體地震反應(yīng),按照結(jié)構(gòu)的破壞過程,靈活運(yùn)用抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,全面合理地解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本問題,既注意總體布置上的大原則,又顧及到關(guān)鍵部位的細(xì)節(jié)構(gòu)造,從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。
二. 合理選擇抗震結(jié)構(gòu)體系
抗震結(jié)構(gòu)體系的選擇,一方面應(yīng)根據(jù)建筑的重要性、設(shè)防烈度、房屋高度、場地、地基、材料和施工等因素,結(jié)合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件綜合考慮。抗震結(jié)構(gòu)體系除應(yīng)具有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用的傳遞途徑之外、還應(yīng)符合下列各項(xiàng)要求。
1、選擇合適的材料,減輕結(jié)構(gòu)自重。、
在高層建筑的方案設(shè)計(jì)階段,應(yīng)該先對材料參數(shù)隨機(jī)性的抗震模糊可靠度進(jìn)行分析,綜合考慮材料參數(shù)的變異性,地震烈度的隨機(jī)性及烈度等級界限的隨機(jī)性與模糊性對結(jié)構(gòu)抗震可靠度的影響。
2、合理的剛度和強(qiáng)度分布
避免因局部削弱或突變形成薄弱部位,產(chǎn)生過大的應(yīng)力或塑性變形集中,對可能出現(xiàn)的薄弱部位,應(yīng)采取措施提高抗震能力。結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲(chǔ)備、構(gòu)件的實(shí)際強(qiáng)度分布是判斷薄弱層(部位)的基礎(chǔ)。另一方面,在抗震結(jié)構(gòu)體系中,應(yīng)使其結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接部位具有較好的延性,以提高抗震結(jié)構(gòu)的整體變形能力。
3、具備必要的強(qiáng)度,良好的變形能力和耗能能力
如果抗震結(jié)構(gòu)體系有較高的抗側(cè)力強(qiáng)度,但缺乏足夠的延性,則這樣的結(jié)構(gòu)在地震時(shí)很容易破壞(如元筋砌體);但如結(jié)構(gòu)有較大的延性、而抗側(cè)力強(qiáng)度不高,在不大的地震作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的變形(如純框架結(jié)構(gòu)),如果砌體結(jié)構(gòu)加上屆邊約束構(gòu)件,使其只有較好的變形能力。如果框架中設(shè)琶抗震墻,使其抗例力強(qiáng)度增加,則上述兩種結(jié)構(gòu)的抗震潛力都增大了。
4、設(shè)計(jì)多道抗震防線
避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抗震能力或?qū)χ亓Φ某休d能力。一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成. 并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來協(xié)同丁作。― 般情況下,應(yīng)優(yōu)先選擇不負(fù)擔(dān)重力荷載的豎向支撐或填充墻,或選用軸壓比不太大、延性較好的抗震墻等構(gòu)件,作為第一道抗震防線的抗側(cè)力構(gòu)件。框架―抗震墻結(jié)構(gòu)體系中的抗震墻、處于第一道防線,當(dāng)抗震墻在一定強(qiáng)度的地震作用下遭受可允許的損壞,剛度降低而部分退出工作并吸收相當(dāng)?shù)牡卣鹉芰亢?框架部分起到第二道防線的作用。這種體系的設(shè)計(jì)既考慮到抗震墻承受大部分的地震力。
5、抗震計(jì)算中的延性保證
延性控制準(zhǔn)則的一般要求都包括對兩個(gè)物理量的要求:一是所討論的部件(如包括節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的梁柱接頭區(qū))在預(yù)定部位(如梁端)屈服后所能達(dá)到的變形量的大小;另一個(gè)是直到變形量增大到預(yù)期值為止,部件各部位都必須保持其應(yīng)具備的承載力而不發(fā)生先期承載力失效。提高抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性、改變其變形能力,力求避免脆性破壞;為此砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)按規(guī)定設(shè)置鋼筋混凝土圈梁和構(gòu)造柱、芯校,或采用配筋砌體和組合砌體柱等;鋼筋混凝土構(gòu)件應(yīng)合理的選擇尺寸、配置縱向鋼筋和箍筋。避免剪切破壞先于彎曲破壞,避免混凝土的受壓破壞先于鋼筋的屈服,防止局部或整個(gè)構(gòu)件失穩(wěn)。保證抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接具有較好的延性、是充分發(fā)揮各個(gè)構(gòu)件的強(qiáng)度、變形能力,從而獲得整個(gè)結(jié)構(gòu)良好抗震能力的重要前提。
三.保證結(jié)構(gòu)延性能力的抗震措施合理選擇了結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)和延性要求后,就需要通過抗震措施來保證結(jié)構(gòu)確實(shí)具有所需的延性能力,從而保證結(jié)構(gòu)在中震、大震下實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)防目標(biāo)。系統(tǒng)的抗震措施包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容:
1. “強(qiáng)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(xiàn)較早,在達(dá)到最大非線性位移時(shí)塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較大;而柱端塑性鉸出現(xiàn)較晚,在達(dá)到最大非線性位移時(shí)塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較小,甚至根本不出現(xiàn)塑性鉸。從而保證框架具有一個(gè)較為穩(wěn)定的塑性耗能機(jī)構(gòu)和較大的塑性耗能能力。
2. “強(qiáng)剪弱彎”
剪切破壞基本上沒有延性,一旦某部位發(fā)生剪切破壞,該部位就將徹底退出結(jié)構(gòu)抗震能力,對于柱端的剪切破壞還可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節(jié)點(diǎn)的組合剪力值,使結(jié)構(gòu)能在大震下的交替非彈性變形中其任何構(gòu)件都不會(huì)先發(fā)生剪切破壞。
3. 抗震構(gòu)造措施
通過抗震構(gòu)造措施來保證形成塑性鉸的部位具有足夠的塑性變形能力和塑性耗能能力,同時(shí)保證結(jié)構(gòu)的整體性。
這一系統(tǒng)的抗震措施理念已被世界各國所接受,但是對于耗能機(jī)構(gòu)卻出現(xiàn)了以新西蘭和美國為代表的兩種不完全相同的思路。首先,這兩種思路都是以優(yōu)先引導(dǎo)梁端出塑性鉸為前提。 四.結(jié)合汶川特大地震的震害實(shí)例
通過國內(nèi)有關(guān)專家對震害的調(diào)查研究分析結(jié)果,結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)和對目前工程設(shè)計(jì)中存在一些問題進(jìn)行思考與分析,就單跨框架設(shè)計(jì)問題提出一些個(gè)人的看法:
汶川地震震害表明純框架結(jié)構(gòu)只有一道防線,在大震時(shí)一旦這道防線被突破,結(jié)構(gòu)就喪失了全部的承載力而倒塌,同時(shí)震害還表明:二支點(diǎn)受力機(jī)制單跨框架比多跨框架震害更嚴(yán)重。雖然多層單跨框架在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》》沒有具體限制條件,但在《高規(guī)》》第6.1.2條規(guī)定:抗震設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)不宜采用單跨框架,剛出臺(tái)的福建省建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)暫行技術(shù)規(guī)定(征求意見稿)第7條(3)也規(guī)定:高層的框架結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用單跨框架,多層框架結(jié)構(gòu)不宜采用單跨框架。
由于多層框架結(jié)構(gòu)不宜采用單跨框架,如果受限不能設(shè)計(jì)成多跨框架,則宜對框架柱提高結(jié)構(gòu)抗震等級,嚴(yán)格控制彈性及彈塑性層間位移角,并驗(yàn)算大震下的傾覆及零應(yīng)力區(qū),震害分析表明單跨框架房屋倒塌的最直接原因是承重構(gòu)件豎向承載能力下降到低于有效重力荷載的水平,所以特別建議作為第一道抗震防線的抗側(cè)力構(gòu)件不宜采用軸壓比很大的框架柱。建議單跨框架框架柱的軸壓比宜小于0.6。框架柱宜采用方柱或近方柱的截面,柱的截面長寬比宜在1―1.5。
根據(jù)震害結(jié)果顯示,建筑二個(gè)主軸方向宜布置或完善的雙向框架,不宜采用一方向?yàn)閯偧埽硪环较驗(yàn)榕偶艿慕Y(jié)構(gòu)方案,這在《抗規(guī)》中同樣有要求。
五. 結(jié)語
總之,隨著建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展,對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)提出了一系列的抗震規(guī)范,要求設(shè)計(jì)人員注意抗震概念設(shè)計(jì)。建筑物的抗震設(shè)計(jì)也是衡量建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)。因此對于不同的建筑、不同的設(shè)計(jì)情況,合理并準(zhǔn)確的采用抗震設(shè)計(jì)方法,是對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:民用建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);抗震設(shè)計(jì)
中圖分類號:TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
引言
地震的發(fā)生具有不確定性,屬于突發(fā)性自然災(zāi)害,它會(huì)給人類社會(huì)造成嚴(yán)重的破壞。現(xiàn)階段,民用建筑正朝著多樣化的方向發(fā)展。高層住宅建筑多為民用建筑,且多數(shù)高層小區(qū)住宅建筑距離近,很容易引發(fā)危害,所以在民用建筑物中加入抗震設(shè)計(jì)理念,不僅可以滿足民用建筑在剛度、強(qiáng)度、耗能能力和延性等方面的要求,還可以保證建筑的抗震性能。地震由于其強(qiáng)大的破壞作用,給人類帶來巨大損失。在對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的研究中,人們積累了大量成果,提出了多種抗震設(shè)計(jì)方法。從最初的靜力理論,到目前國際上普遍認(rèn)可的反應(yīng)譜理論,再到基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論,抗震設(shè)計(jì)的理論和方法正逐步趨于成熟和完善。在對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的研究中,人們積累了大量成果,提出了多種抗震設(shè)計(jì)方法。本文對抗震設(shè)計(jì)主要方法及運(yùn)用提出探討。
一、做好設(shè)計(jì)工作的重要性
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本定義是設(shè)計(jì)師用梁板、柱、墻等建筑結(jié)構(gòu)語言表達(dá)自己的設(shè)計(jì)理念。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括地上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。民用建筑包括人們的居住空間和公共活動(dòng)場所,按功能差異劃分,可將其分為公共建筑和居住建筑兩大類,其中包括住宅、大專院校教學(xué)樓、醫(yī)療用房、辦公用房、科研用房、商店、招待所和旅館等。民用建筑的結(jié)構(gòu)直接影響著工程的質(zhì)量,民用建筑的工程質(zhì)量直接關(guān)系著人們的生命安全,因此做好民用建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)工作,可以提高建筑物的抗震能力,減少不必要的財(cái)產(chǎn)損失和人身傷害。
二、基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論的特點(diǎn)
基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論,是在對強(qiáng)烈震害分析和對現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)理論反思的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,該理論不同于目前的設(shè)計(jì)理念和方法,但它并不排斥現(xiàn)行的設(shè)計(jì)理論和經(jīng)驗(yàn),具有以下特點(diǎn):
1、采用多級設(shè)防目標(biāo)
我國現(xiàn)行“小震不壞,中震可修,大震不倒”的抗震設(shè)防水準(zhǔn),以保障人民生命安全為一級設(shè)防目標(biāo),但無法避免大震產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論提出了多級目標(biāo)設(shè)計(jì)理念,既要保證生命安全,又要避免經(jīng)濟(jì)損失超過社會(huì)承受能力,更加注重非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和內(nèi)部設(shè)施的保護(hù)。
2、強(qiáng)調(diào)個(gè)性設(shè)計(jì),具有更大的自由度
現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)需要依照規(guī)范按部就班,缺乏靈活性,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員處于被動(dòng)狀態(tài)。基于性能的抗震設(shè)計(jì)除了滿足共性外,更加注重“個(gè)性”設(shè)計(jì),增加了業(yè)主與設(shè)計(jì)人員的交流,根據(jù)結(jié)構(gòu)的用途確定結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)后,設(shè)計(jì)人員可以選擇實(shí)現(xiàn)該性能目標(biāo)的設(shè)計(jì)方法,采用相應(yīng)的構(gòu)造措施,有利于新材料的推廣應(yīng)用和新技術(shù)的開發(fā)。同時(shí)結(jié)構(gòu)的抗震能力是按選定的抗震功能目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),具有可預(yù)見性。
3、設(shè)計(jì)方法不統(tǒng)一
基于性能的抗震理論目前還沒統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方法,很多學(xué)者提出采用結(jié)構(gòu)層問變形或頂點(diǎn)位移作為性能指標(biāo),它是從傳統(tǒng)的以力為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成以變形為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì),是從彈性設(shè)計(jì)方法轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄缘脑O(shè)計(jì)方法,解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論上的不足,盡可能使結(jié)構(gòu)的預(yù)期功能與實(shí)際地震作用下的功能相符合。
三、抗震理念的具體內(nèi)容
1、合理的地基基礎(chǔ)
地基是建筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),建筑物是否穩(wěn)定,地基起到了決定性的作用。每個(gè)建筑的地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)都有所不同,要因地制宜,具體情況具體分析,根據(jù)場地的具體情況考慮。包括:對當(dāng)?shù)氐乃沫h(huán)境、地質(zhì)條件、建筑物的結(jié)構(gòu)類型等。
2、優(yōu)化建筑的平立面結(jié)構(gòu)
建筑抗震理念包括對建筑物的平面結(jié)構(gòu)和立面結(jié)構(gòu)的考慮和設(shè)計(jì),同時(shí)還要遵循以下原則;建筑結(jié)構(gòu)保證規(guī)格和對稱,保證剛度變化的均勻;建筑物的結(jié)構(gòu)簡單。在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中,還是要因地制宜,根據(jù)不同的地理環(huán)境設(shè)計(jì)出適宜的建筑物,這樣的建筑物可能很美觀,也可能會(huì)很不規(guī)則,設(shè)計(jì)者必須在設(shè)計(jì)中對地震作用仔細(xì)的進(jìn)行分析和計(jì)算。估算建筑物局部部位的應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)反應(yīng),盡力做到防震工作的萬無一失。
四、民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)
1、合理選址、布局
因?yàn)閼?yīng)用方式不同、功能不同,民用建筑的布置結(jié)構(gòu)存在多變性和復(fù)雜性,所以,場地選址在一定程度上受工程、水文等地質(zhì)條件的影響。地質(zhì)條件不同,建筑物在地震中受到的破壞程度就不同。民用建筑多建在城市中,平面結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜,可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)重心、剛度中心、幾何中心不重合,在地震荷載作用下出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng),繼而危害建筑的整體結(jié)構(gòu),加劇地震對建筑物的破壞。為了減少安全隱患,在設(shè)計(jì)階段,應(yīng)充分了解地質(zhì)勘查資料。力學(xué)分析結(jié)果顯示,某些建筑部位可能會(huì)因?yàn)閼?yīng)力集中而造成局部破壞。大量震害資料顯示,容易發(fā)生震害的建筑形式較為復(fù)雜,包括建筑平面布置不對稱,建筑過多外凸、內(nèi)凹等。因此,在建筑設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)保證民用建筑平面簡單、規(guī)則、對稱,需要進(jìn)行凸出設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意凸出尺寸,建筑物的質(zhì)量越大,結(jié)構(gòu)越容易被破壞。地震對建筑物造成的破壞與建筑物的質(zhì)量成正比,高層建筑物的重心較高,在地震的作用下,其傾覆力矩也隨之增加,為了減少其傾覆力,應(yīng)選擇質(zhì)地輕的材料減輕樓體自重(可選用加氣混凝土砌塊)。總體概括起來,民用建筑的布局應(yīng)遵循以下幾點(diǎn):設(shè)計(jì)建筑布局時(shí),要保證建筑布局的合理性,建筑平面和立面要規(guī)則、簡潔且具有對稱性;保證剛度中心與質(zhì)量中心重合;避免應(yīng)用大懸挑結(jié)構(gòu);不將質(zhì)量較大的跨間布置在結(jié)構(gòu)邊緣,如果設(shè)施質(zhì)量較大,應(yīng)將其放在剛度中心附近;為了避免發(fā)生意外事故,在設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí),盡量要選擇質(zhì)地輕的材料。
2、明確規(guī)定建筑結(jié)構(gòu)抗震等級
鋼筋混凝土建筑的抗震等級應(yīng)符合相關(guān)建筑計(jì)算和構(gòu)造的設(shè)計(jì)要求,抗震等級的設(shè)定應(yīng)根據(jù)地震烈度、結(jié)構(gòu)類型和建筑高度來確定。任何黏土磚和天然石砌體的建筑是不存在抗震抵御能力的,地震襲來后,這種堆積墻體極容易坍塌,就算不會(huì)坍塌,毀損程度也十分嚴(yán)重。為了防止發(fā)生嚴(yán)重的災(zāi)害,應(yīng)合理使用圈梁和構(gòu)造柱。
3、充分發(fā)揮縱橫墻拉結(jié)作用
眾所周知圈梁可對墻體產(chǎn)生拉結(jié)作用,所以有必要合理應(yīng)用縱橫墻,使其充分發(fā)揮拉結(jié)作用。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),建筑師可將橫墻設(shè)計(jì)成凹凸型,使其深入縱墻內(nèi)部,此外強(qiáng)有效的拉結(jié)形式可以減輕地震災(zāi)害,降低人員傷亡率。同時(shí)還應(yīng)重視拉結(jié)鋼筋的設(shè)置工作,至少選用2根鋼筋,并保證鋼筋深入磚縫的長度>400mm。防震縫是結(jié)構(gòu)整體柔韌性的關(guān)鍵,如果民用建筑物符合以下情況,可以設(shè)置防震縫:結(jié)構(gòu)的荷載或剛度在某些部位相差過大,且無搶救措施;平面各項(xiàng)尺寸超過規(guī)定限值,且無加強(qiáng)設(shè)施;建筑物錯(cuò)層較大。
4、其他合理化建議
在一般情況下,發(fā)生強(qiáng)烈地震后,還會(huì)產(chǎn)生多次余震,如果只設(shè)置一道防線,那么,此道防線除了受到強(qiáng)烈地震的影響外,還會(huì)遭到余震的沖擊,繼而增加建筑倒塌的可能性,因此有必要設(shè)置多道抗震防線。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有非彈性變形特性,此特性可以有效抵抗強(qiáng)震突襲,建筑師在進(jìn)行民用建筑的抗震設(shè)計(jì)工作時(shí),應(yīng)給抗震結(jié)構(gòu)設(shè)定一定的屈服水準(zhǔn),抵抗小震的威脅,同時(shí)還要給抗震結(jié)構(gòu)設(shè)定一定的延性水準(zhǔn),抵御強(qiáng)震攻擊。選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益,它既能使建筑物具備較強(qiáng)的抗震能力,又能保證民眾的生命安全。級數(shù)較低的地震,可以選用承載力低的高延性設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),或是具有中等承載力的中等延性建筑結(jié)構(gòu);級數(shù)較高的地震,可以選擇承載力低的高延性結(jié)構(gòu),也就是說,地震級數(shù)越大,就必須有高延性結(jié)構(gòu)與之對應(yīng)。
結(jié)束語
如今地震己成為對人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全最大的破壞者,井且近些年來,全球的地震發(fā)生的頻率也逐漸增多,地震對建筑具有毀滅性的影響,我們贏盡快研究出有效地防震措施,尤其對建筑物的抗震設(shè)計(jì)要提高,避免居住人員的傷亡。因此落實(shí)對于建筑結(jié)構(gòu)的抗震理念,一直是設(shè)計(jì)人員工作的重點(diǎn),在目前地震高發(fā)的時(shí)期,此抗震理念必須受到建筑設(shè)計(jì)人員的高度重視為了有效保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全,就必須加強(qiáng)對民用建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力的研究。通過建筑的抗震技術(shù)的深入研究,進(jìn)一步完善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震理念,使地震到來時(shí)我們不在懼怕,不再有傷亡和損失。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)
1 現(xiàn)代抗震設(shè)計(jì)思路
結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思路經(jīng)歷了一系列變化,我國抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011―2001)規(guī)定建筑結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)遵循三個(gè)水準(zhǔn)的抗震設(shè)防目標(biāo),即“小震不壞,中震可修,大震不倒”。在這種設(shè)計(jì)思想下,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)已經(jīng)經(jīng)歷了剛性設(shè)計(jì)、柔性設(shè)計(jì),延性設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)控制發(fā)計(jì)4個(gè)階段。隨著對結(jié)構(gòu)非線性性能的研究,人們發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)所取的地震作用只是賦予結(jié)構(gòu)一個(gè)基本屈服承載力,當(dāng)發(fā)生更大地震時(shí),結(jié)構(gòu)的控制部位進(jìn)入屈服后非彈性變形狀態(tài),并靠其屈服后非彈性變形能力來承受地震作用。從而形成了結(jié)構(gòu)在一定水平地震作用下進(jìn)入屈服,并達(dá)到屈服后非彈性變形狀態(tài)來耗散能量的現(xiàn)代抗震設(shè)計(jì)理論。
現(xiàn)代抗震設(shè)計(jì)思路,其注要內(nèi)容是:合理選擇確定結(jié)構(gòu)屈服水準(zhǔn)的地震作用。先以具有統(tǒng)計(jì)意義的地面峰值加速度作為該地區(qū)地震強(qiáng)弱標(biāo)志值(中震),再以通過地震力降低系數(shù)R得到的設(shè)計(jì)用地面運(yùn)動(dòng)加速度(小震)來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì),從而確定結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn),采取有效的抗震措施滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)R對應(yīng)的延性能力。
2 建筑結(jié)構(gòu)抗震性能分析
地震的危害巨大,建筑物的抗震性能顯得尤為重要。在抗震研究中對結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行分析是一項(xiàng)重要內(nèi)容,非線性時(shí)程分析法和非線性靜力分析法是目前常用抗震分析方法。
針對結(jié)構(gòu)非線性反應(yīng)的非線性時(shí)程分析法(非線性動(dòng)力反應(yīng)分析),經(jīng)歷了從建立在層模型或單列梁柱模型上的方法到建立在截面多彈簧模型上的方法,再到建立在截面纖維滯回本構(gòu)規(guī)律的纖維模型法,這使得模擬的準(zhǔn)確程度不斷提高。其基本思路是通過一系列數(shù)值方法來建立和求解動(dòng)力方程,從而得到結(jié)構(gòu)各個(gè)時(shí)刻的反應(yīng)量。但對地震特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特性的假設(shè),使其結(jié)果存在不確定性,其主要價(jià)值是用來考察地震作用下普遍的而非特定的反應(yīng)規(guī)律,以及對抗震設(shè)計(jì)后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行校核分析,評估其抗震性能。非線性靜力分析法(pushover)是近年來得到廣泛應(yīng)用的一種結(jié)構(gòu)抗震能力評估的新方法。這種方法從本質(zhì)上說是一種靜力非線性計(jì)算方法,但它將反應(yīng)譜引入了計(jì)算過程。其根本特征是用靜力荷載描述地震作用,在地震作用下考慮結(jié)構(gòu)的彈塑性性質(zhì)。它的基本思路是先以某種方法得到結(jié)構(gòu)在地震作用下所對應(yīng)的目標(biāo)位移,然后對結(jié)構(gòu)施加豎向荷載,并將表征地震作用的一組水平靜力荷載以單調(diào)遞增的形式作用到結(jié)構(gòu)上,在達(dá)到目標(biāo)位移時(shí)停止荷載遞增,最后在荷載中止?fàn)顟B(tài)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能評估,判斷是否可以保證結(jié)構(gòu)在該地震作用下滿足功能需求。
3 建筑抗震設(shè)計(jì)要求
3.1對場地、地基和基礎(chǔ)的要求
選擇建筑場地時(shí),應(yīng)根據(jù)工程需要,作出綜合評價(jià)。選擇對抗震有利地段,避開不利地段,無法避開時(shí),應(yīng)采取有效措施。為避免建筑物發(fā)生“共振”破壞,應(yīng)盡量使地震動(dòng)卓越周期與待建建筑物的自振周期錯(cuò)開,減少地震能量輸入。從地震的調(diào)查結(jié)果看,存在“共振”破壞,同一場地,地震會(huì)“有選擇”的破壞某一類型建筑物而“放過”其它。《抗震規(guī)范》規(guī)定,建筑場地類別根據(jù)土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度分為4類,見表l。地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下要求:①同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基上;②同一結(jié)構(gòu)單元不宜部分采用天然地基,部分采用樁基;③地基分為軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴(yán)重不均勻時(shí),應(yīng)估計(jì)地震時(shí)地基不均勻沉降或其他不利影響,并采取相應(yīng)措施。
3.2選擇對抗震有利的建筑平面、立面和豎向剖面建筑抗震
設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求,不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對稱,并應(yīng)具有良好的整體性;建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則,結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化,豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小,避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變。
3.3選擇技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系
結(jié)構(gòu)體系應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、建筑高度、場地條件、地基、結(jié)構(gòu)材料和施等因素,經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和使用條件綜合比較確定。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑,避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。要具備必要的抗震承載力,良好的變形能力和消耗地震能量的能力。對可能出現(xiàn)的薄弱部位的結(jié)構(gòu)體系,應(yīng)采取措施提高抗震能力。另外,結(jié)構(gòu)體系宜設(shè)置多道抗震防線。
4 抗震概念設(shè)計(jì)
建筑抗震概念設(shè)計(jì)是根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思路進(jìn)行建筑總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程。建筑抗震概念設(shè)計(jì)之所以重要主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
(1)地震及地面運(yùn)動(dòng)的不確定性。
(2)地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性及對結(jié)構(gòu)的復(fù)雜影響尚未被掌握。
(3)結(jié)構(gòu)地震計(jì)算理論目前尚未能充分反映地震時(shí)結(jié)構(gòu)反應(yīng)及破壞的復(fù)雜過程。概念設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào),在工程設(shè)計(jì)一開始,就應(yīng)把握好能量輸入、房屋體形、結(jié)構(gòu)體系、剛度分布、構(gòu)件延性等幾個(gè)主要方面,從根本上消除建筑中的抗震薄弱環(huán)節(jié),再輔以必要的計(jì)算和構(gòu)造措施,就有可能使設(shè)計(jì)出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足夠的抗震可靠度。
抗震概念設(shè)計(jì)在總體上要求把握的基本原則可以概括為以下幾個(gè)方面。
(1)建筑場地選擇的基本原則:選擇建筑場地時(shí),應(yīng)根據(jù)工程需要,掌握地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料,對抗震有利、不利和危險(xiǎn)地段做出綜合評價(jià)。對不利地段,應(yīng)提出避開要求;當(dāng)無法避開時(shí)應(yīng)采取有效措施。危險(xiǎn)地段,嚴(yán)禁建造甲、乙類的建筑,不應(yīng)建造丙類的建筑。
(2)建筑體型的確定:①建筑及抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則對稱,并應(yīng)具有良好的整體性。②建筑物的立面布局宜采用矩形、梯形和三角形等變化均勻的幾何形狀,盡量不要采用帶突然變化的階梯形立面、大底盤建筑,甚至倒梯形立面,③建筑物應(yīng)盡量減小高度,尤其是限制高寬比。
(3)結(jié)構(gòu)抗震體系的選取:①結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確計(jì)算簡圖和合理地震作用傳遞途徑;②結(jié)構(gòu)布置應(yīng)具備多道抗震防線,盡量避免部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力;③結(jié)構(gòu)應(yīng)具備必要的抗震承載力,良好的變形能力和耗能能力;④對結(jié)構(gòu)薄弱部位應(yīng)采取有效的措施予以加強(qiáng),防止出現(xiàn)過大的應(yīng)力集中和變形集中。⑤結(jié)構(gòu)平面兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性宜相近,并盡可能與場地的卓越周期錯(cuò)開。
(4)多道抗震防線的設(shè)置:①優(yōu)先采用具有多道抗震防線的結(jié)構(gòu)體系。②純框架采用強(qiáng)柱弱梁的延性框架。③利用贅余構(gòu)件增加結(jié)構(gòu)的抗震防線。
(5)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的處理:①建筑幕墻等盡量考慮結(jié)構(gòu)在地震中的變形,并采用可靠的連接措施,建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的預(yù)埋件錨固部位應(yīng)采取加強(qiáng)措施,以承受建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件傳給主體的地震力。②墻體材料:優(yōu)先采用輕質(zhì)材料。③剛性護(hù)墻沿縱向宜均勻?qū)ΨQ布置,與主體可靠連接,能適應(yīng)結(jié)構(gòu)不同方向的層間位移。抗震設(shè)計(jì)規(guī)范修訂后新增了強(qiáng)制性條文,框架結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻和隔墻,應(yīng)考慮其設(shè)置對結(jié)構(gòu)抗震的不利影響。避免不合理設(shè)置而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的破壞。
5 結(jié)語
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);探析
地震所具有的破壞性會(huì)給人們的生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重的影響,造成重大損失。特別是近年來,地震的頻繁發(fā)生,國家、人們的安全極大的受到了威脅,因此抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中越來越受到關(guān)注。隨著我國對地震方面的研究,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雖然不斷進(jìn)步,但是抗震設(shè)計(jì)仍然存在不少問題,抗震設(shè)計(jì)問題亟待解決。以下就此問題進(jìn)行詳細(xì)分析。
1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震的影響因素
1.1建筑抗震場地
建筑抗震場地對于建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力具有重要影響,是抗震設(shè)計(jì)的影響因素之一。地震具有不同程度的破壞性,在地震發(fā)生時(shí),地表位置會(huì)產(chǎn)生變化,若是建筑場地選擇在土層較軟、土質(zhì)疏松的地段,建筑結(jié)構(gòu)會(huì)被嚴(yán)重破壞,造成不可估量的損失。
1.2建筑結(jié)構(gòu)體系
建筑結(jié)構(gòu)體系是與建筑物整體安全相聯(lián)系的。一方面,抗震設(shè)計(jì)要慎重處理整體和局部的關(guān)系。建筑結(jié)構(gòu)要有一定的余度,不能因?yàn)閭€(gè)體建筑而影響整體的效果,當(dāng)建筑物的局部被破壞時(shí),需要保證建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震性能不受影響。另一方面,建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的過程中,要保證建筑結(jié)構(gòu)部件的強(qiáng)度和剛度的均衡。如果剛度和強(qiáng)度分配不合理,個(gè)別的建筑結(jié)構(gòu)部件剛度達(dá)不到要求,對于建筑物區(qū)域有影響時(shí),就會(huì)嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。因此,必須注意建筑結(jié)構(gòu)體系在抗震中的設(shè)計(jì)。
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)存在的主要問題
建筑的選址問題、建筑的結(jié)構(gòu)問題、建筑的施工問題是在抗震設(shè)計(jì)中要考慮的主要問題,這三個(gè)方面涉及到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性。但是在現(xiàn)實(shí)建筑設(shè)計(jì)中,抗震設(shè)計(jì)仍然存在很大問題。
2.1抗震設(shè)計(jì)認(rèn)識不到位
隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步,建筑行業(yè)在迅猛發(fā)展。然而,在現(xiàn)實(shí)建筑的設(shè)計(jì)中,建筑設(shè)計(jì)人員往往只重視建筑的實(shí)用性發(fā)展,而忽視了建筑的抗震設(shè)計(jì)。關(guān)于對抗震設(shè)計(jì)的認(rèn)識,一直沒有實(shí)質(zhì)性的提高,而且人們一直疏于對抗震設(shè)計(jì)的重視,只是在地震發(fā)生后,人們才注意到建筑的抗震設(shè)計(jì)。所以,提高建筑設(shè)計(jì)人員對于抗震設(shè)計(jì)的認(rèn)識尤為重要。
2.2抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不合理
抗震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)關(guān)系到建筑的整體安全。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,一些設(shè)計(jì)人員雖然考慮到了要進(jìn)行抗震設(shè)計(jì),可是,迫于某些原因,抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不合乎實(shí)際,偏離建筑設(shè)計(jì),造成了嚴(yán)重浪費(fèi),沒有達(dá)到抗震的效果。抗震設(shè)計(jì)主要是提高建筑物的安全性,為達(dá)到這一目的,必須考慮建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況和地理因素,制定合理的建筑設(shè)計(jì)方案,提高建筑物的抗震性。
3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的有效措施
建筑的抗震性能較差,不僅影響人們的生命和財(cái)產(chǎn)的安全,而且對周邊的建筑和設(shè)施也會(huì)產(chǎn)生影響。因此,必須要重視建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。
3.1慎重選擇建筑場地
抗震設(shè)計(jì)中首先要考慮的就是建筑場地的選擇問題。場地選擇不好會(huì)大大降低建筑物的抗震能力。地震發(fā)生時(shí)伴隨著一定的地質(zhì)活動(dòng),因此,在建筑結(jié)構(gòu)選擇場地時(shí),要盡量在一些平坦開闊地域建筑房屋。地質(zhì)較為活躍地帶,不適合房屋的建筑。另外,土質(zhì)的疏松對于建筑結(jié)構(gòu)也有很大影響,在選擇場地時(shí),要對建筑地帶的土質(zhì)問題進(jìn)行慎重分析。在一些密實(shí)度較大,土質(zhì)較硬且土質(zhì)均勻的地帶適合建筑房屋,更有利于提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力,保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
3.2慎重選擇建筑結(jié)構(gòu)
建筑結(jié)構(gòu)是抗震設(shè)計(jì)的影響因素之一。合理的建筑結(jié)構(gòu),不僅可以保證建筑物的穩(wěn)定,還可以提高建筑物自身的抗震能力。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中要注意以下問題:第一,建筑結(jié)構(gòu)的載重范圍。要實(shí)現(xiàn)建筑物穩(wěn)定、安全這一目標(biāo),要注意在抗震設(shè)計(jì)過程中,建筑的贅余度建筑材料的材質(zhì)是否變形問題。這一問題直接關(guān)系到建筑的穩(wěn)定性能。第二,建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)置。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),平、立面的布置非常重要。一定要確保建筑的準(zhǔn)確性。在抗震設(shè)計(jì)過程中,一定要嚴(yán)格管理數(shù)據(jù),提高數(shù)據(jù)的精確度。第三,建筑結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度和硬度。建筑材料的強(qiáng)硬度影響建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。建筑材料強(qiáng)度不夠,建筑結(jié)構(gòu)則會(huì)易于發(fā)生突變,從而降低建筑物的抗震能力。因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,為了達(dá)到抗震這一目的,必須科學(xué)合理選擇建筑結(jié)構(gòu)。
3.3加強(qiáng)多重抗震防線的設(shè)置
地震發(fā)生時(shí),多一道抗震防線,就多增加一份人們逃生的希望,同時(shí)也會(huì)提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中,可采取設(shè)置多重防線的方法。首先可以優(yōu)先使用具有良好延展性能的材料作為一道抗震防線,其次再選擇一些適合作為防震設(shè)計(jì)的部件,進(jìn)行其他防線的設(shè)置。設(shè)置多重防線的好處是可以緩沖地震的沖擊力,盡可能的降低地震的破壞,減輕地震帶來的損失。
3.4科學(xué)布局減少地震能量
減少地震的能量,就可以盡量的降低地震帶來的破壞。以位移為基點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和定量分析是減少地震能量的重要方式。要達(dá)到建筑物在地震發(fā)生時(shí)造成的破壞的結(jié)構(gòu)變形要求,可以進(jìn)行設(shè)計(jì)定量分析,減少建筑下層的位移延性比。當(dāng)然,選擇地震不活躍地帶以及地質(zhì)硬度大的地方修建建筑也會(huì)降低地震能量。
4結(jié)束語
地震對于建筑物具有較強(qiáng)的破壞力,然而在無法對地震準(zhǔn)確預(yù)測的現(xiàn)在,提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)實(shí)施中,需要考慮多方面的因素,更要注意建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和安全性。在當(dāng)今時(shí)代,建筑設(shè)計(jì)不能僅僅只在乎建筑物的實(shí)用性和建筑帶來的利益,建筑設(shè)計(jì)工作者應(yīng)改變以前的觀念,加強(qiáng)自身建筑設(shè)計(jì)專業(yè)知識之外,更要重視抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用和價(jià)值,把抗震設(shè)計(jì)觀念放在重要位置,采取科學(xué)的方法加強(qiáng)建筑的抗震能力。另外,為提高建筑抗震能力,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需要注意場地、建筑結(jié)構(gòu)體系、建筑材料等方面。總之,抗震設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中保證建筑物穩(wěn)定性的最重要因素,同時(shí)也是保障人們安全的有效防線。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);高層建筑;問題;對策分析
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題
近年來,隨著人們生活水平不斷提高以及建筑設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展,高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也在不斷提升,就當(dāng)前的設(shè)計(jì)情況而言,在對高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中還存在著許多的問題,這樣會(huì)使得高層建筑結(jié)構(gòu)的建設(shè)質(zhì)量以及設(shè)計(jì)質(zhì)量很難得到保證。首先,需要對高層建筑結(jié)構(gòu)中存在的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行分析,并且針對這些問題進(jìn)行有效的解決。
1.1設(shè)計(jì)的中間過程的把握
在日常的設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)人員通過輔助計(jì)算軟件計(jì)算出來的結(jié)果對照著配筋,但在計(jì)算的結(jié)果上會(huì)有一定程度的放大,作為安全儲(chǔ)備。尤其是面對高層建筑的時(shí)候,我們很難做到淡定。因?yàn)楦邔咏ㄖ投鄬印⒌蛯颖容^的話,無論是從設(shè)計(jì)還是從施工和建造上來講,都要復(fù)雜得多。所以很多時(shí)候,我們的設(shè)計(jì)人員在中間過程的很多環(huán)節(jié)由于過分謹(jǐn)慎,層層放大,導(dǎo)致最終的結(jié)果過大,嚴(yán)重不符合實(shí)際受力情況,造成極大浪費(fèi)。
1.2過度優(yōu)化的問題
隨著高層建筑的越來越多,人們對于高層建筑也越來越熟悉,尤其是對于住宅建筑,結(jié)構(gòu)形式相對于公共建筑來說,要簡單些,也比較有規(guī)律性。所以一棟住宅從前期規(guī)劃到最后建設(shè)完成,把其中的各個(gè)環(huán)節(jié)摸清弄懂,不難。另外住宅建筑具有可復(fù)制性,可參照性。因此擁有更好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就成了很多的建設(shè)方和設(shè)計(jì)單位追逐的目標(biāo),前者想要獲取最少的投入,后者想借此獲得更多的設(shè)計(jì)任務(wù)。設(shè)計(jì)優(yōu)化本身是一件造福社會(huì)的事情,但如果這件事情對施工造成了困擾,則很有可能會(huì)造成安全隱患。
1.3建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載設(shè)計(jì)的問題
高層建筑是屬于對風(fēng)荷載比較敏感的建筑,風(fēng)荷載對于高層建筑來講,是很重要的荷載,但是現(xiàn)階段對計(jì)算風(fēng)荷載的各種因素和方法還不十分確定,所以對于設(shè)計(jì)人員來講,如何來確定風(fēng)荷載的大小,這個(gè)應(yīng)該引起足夠重視。另外當(dāng)多個(gè)建筑物,特別是群集的高層建筑,相互距離較近時(shí),會(huì)產(chǎn)生風(fēng)力相互干擾的群體效應(yīng)。但是目前高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,結(jié)構(gòu)建模都是以單個(gè)建筑物主體為單位,單獨(dú)計(jì)算和分析,往往容易忽視群體效應(yīng)的影響。
1.4高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)問題
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)就是抗震設(shè)計(jì),但這也是我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最薄弱的環(huán)節(jié),由于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)較為復(fù)雜,需要對建筑結(jié)構(gòu)體系、建筑基礎(chǔ)形式、建筑高度、建筑材料等方面的問題進(jìn)行綜合考慮。在以汶川大地震為代表的幾次大的地震發(fā)生之后,人們對于地震以及其帶來的危害有了全新的認(rèn)識,也引起了足夠的重視。但是抗震設(shè)計(jì)是基于抗震概念的設(shè)計(jì),如果概念錯(cuò)誤,再怎么認(rèn)真設(shè)計(jì),也無事于補(bǔ)。目前存在的主要問題是設(shè)計(jì)人員對于抗震概念設(shè)計(jì)的意識比較薄弱,只知道一味地遵循規(guī)范。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對策
通過對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行分析可知,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平需要不斷的提升,針對產(chǎn)生的問題,采取相應(yīng)的對策,對于提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制的加強(qiáng)及建設(shè)質(zhì)量具有重要意義。
2.1中間過程加強(qiáng)檢查,最終結(jié)果安全儲(chǔ)備
設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的中間過程只要做到嚴(yán)格檢查,不漏項(xiàng),不缺項(xiàng),在最終的計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上適當(dāng)放大,作為安全儲(chǔ)備即可,既經(jīng)濟(jì),又能做到心中有數(shù)。
2.2適當(dāng)優(yōu)化才是正道
走出優(yōu)化誤區(qū),優(yōu)化不是挑戰(zhàn)設(shè)計(jì)和施工的極限。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是偏重于理論的工作,施工則是偏重于實(shí)際操作的工作,如果設(shè)計(jì)不斷壓縮施工的空間,結(jié)果可能會(huì)讓很多構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)功能無法實(shí)現(xiàn),造成主體結(jié)構(gòu)安全隱患,此為過猶不及。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在理論和實(shí)際施工中尋找一個(gè)平衡點(diǎn),讓建筑功能完美體現(xiàn)。
2.3對高層建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載合理取值
我們在對待風(fēng)荷載這一重要荷載的時(shí)候,應(yīng)該如何把握?首先應(yīng)充分認(rèn)識到高層建筑對于風(fēng)荷載的特殊性,基于目前計(jì)算方法的局限性,我們對于高層建筑的基本風(fēng)壓應(yīng)適當(dāng)提高,確保其安全性。如何提高基本風(fēng)壓值,仍可由各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,根據(jù)結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)作出規(guī)定,沒有規(guī)定的可以考慮適當(dāng)提高其重現(xiàn)期來確定基本風(fēng)壓。至于如何處理風(fēng)荷載群體效應(yīng)的問題,我們可將單獨(dú)建筑物的體型系數(shù)乘以相互干擾系數(shù),避免由于漩渦的相互干擾,造成房屋某些部位的局部風(fēng)壓顯著增大的現(xiàn)象。
2.4高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
在高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震方面,首先需要加強(qiáng)抗震的概念設(shè)計(jì)的培訓(xùn)。只有方向把握對了,我們才有可能設(shè)計(jì)出質(zhì)量優(yōu)良的產(chǎn)品。抗震設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面,概念設(shè)計(jì),抗震計(jì)算設(shè)計(jì)和構(gòu)造設(shè)計(jì)。建筑抗震的概念設(shè)計(jì)是把地震及其影響的不確定性和規(guī)律性結(jié)合起來,就是進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)著眼于結(jié)構(gòu)的總體地震反應(yīng),按照結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制和破壞過程,靈活運(yùn)用抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,從設(shè)計(jì)一開始就全面合理的把握好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本問題(總體布置、結(jié)構(gòu)體系、剛度分布和延性等),并顧及關(guān)鍵部位的細(xì)節(jié),力求消除結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié),從根本上合理的保證結(jié)構(gòu)的抗震性能。抗震設(shè)計(jì)的三個(gè)層次的內(nèi)容是一個(gè)不可割裂的整體,忽略任何一部分,都可能造成抗震設(shè)計(jì)的失敗。要使建筑物具有較好的抗震性能,首先應(yīng)該從大的方面入手,做好概念設(shè)計(jì),再結(jié)合計(jì)算設(shè)計(jì),構(gòu)造設(shè)計(jì),才能得到一項(xiàng)較為滿意的抗震設(shè)計(jì)結(jié)果。如果不重視概念設(shè)計(jì)而過分的相信仔細(xì)的計(jì)算,對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)不僅沒有必要,而且還可能在概念設(shè)計(jì)中出現(xiàn)不當(dāng)甚至錯(cuò)誤。
三、結(jié)語
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在高層建筑中常常會(huì)暴露諸多的問題。為了能夠讓整體的設(shè)計(jì)效率得到相應(yīng)的提升,需要結(jié)合其設(shè)計(jì)中的問題不斷優(yōu)化其整體的設(shè)計(jì)體系。加強(qiáng)抗震概念設(shè)計(jì),嚴(yán)格把握中間過程,適當(dāng)優(yōu)化的同時(shí)還要做好風(fēng)荷載設(shè)計(jì)以及抗震設(shè)計(jì)。只有這樣,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能朝著一個(gè)質(zhì)量穩(wěn)定的方向發(fā)展。
作者:楊明珠 單位:廣州南方建筑設(shè)計(jì)研究院武漢分院
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:建筑工程;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);抗震設(shè)計(jì)
在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員一定要了解地震中地面運(yùn)動(dòng)對周圍建筑造成的破壞,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,嚴(yán)格按照抗震等級進(jìn)行設(shè)計(jì),相關(guān)的抗震性能指標(biāo)也要符合設(shè)計(jì)要求。最終確保構(gòu)件質(zhì)量、結(jié)構(gòu)型式、設(shè)計(jì)外形都達(dá)到設(shè)計(jì)要求,在地震發(fā)生時(shí)建筑可以表現(xiàn)出很好的抗震性能,將地震對人們生命及財(cái)產(chǎn)造成的損失降到最低,確保居住人們的安全。
1建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的內(nèi)涵
由于地震是一種難以預(yù)測的自然災(zāi)害,一旦發(fā)生帶來的直接后果十分嚴(yán)重,所以,應(yīng)該從提高建筑結(jié)構(gòu)整體的抗震性能出發(fā),加強(qiáng)其抗震設(shè)計(jì)。具體來說,在建筑工程建設(shè)期間,相關(guān)企業(yè)和工程師需要結(jié)合實(shí)際情況來綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),不同結(jié)構(gòu)單元之間應(yīng)該采取有效分離或連接的方式。一般情況下,建筑應(yīng)該采用加強(qiáng)連接的方式,設(shè)置多道抗震防線來避免或減小地震后余震對建筑本身的破壞。而正確處理不同構(gòu)件間的強(qiáng)弱關(guān)系有利于形成多道防線,以此來提高整個(gè)建筑的抗震性能。只有保證建筑構(gòu)件具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性、剛度以及延性等特征,才能在真正意義上體現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能,進(jìn)而保證建筑結(jié)構(gòu)的完整性。
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀
當(dāng)發(fā)生地震之后,在地殼中會(huì)快速釋放能量,在能量傳播的過程中出現(xiàn)振動(dòng),同時(shí)還伴有地震波的發(fā)生,地震屬于一種自然現(xiàn)象,當(dāng)?shù)厍虬鍓K和板塊之間相互擠壓碰撞,就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)和破裂,振動(dòng)波會(huì)從震源向地面擴(kuò)散。地面建筑如果隔震措施不完善,就會(huì)整體坍塌、墻體裂縫、建筑傾斜等問題。傳統(tǒng)建筑抗震設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)工程師不重視抗震設(shè)計(jì),導(dǎo)致地震發(fā)生后很多建筑發(fā)生整體性坍塌,造成大量人員傷亡,在08年汶川地震之后的震害調(diào)查顯示,在相同地區(qū)嚴(yán)格執(zhí)行01抗震規(guī)范設(shè)計(jì)的建筑出現(xiàn)重大危害的情況相對較少,而多數(shù)出現(xiàn)較大震害的建筑為未經(jīng)設(shè)計(jì)或設(shè)計(jì)位嚴(yán)格執(zhí)行01抗震規(guī)范,從事建筑的各個(gè)行業(yè)都逐漸認(rèn)識到抗震設(shè)計(jì)的重要性和必要性,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也將抗震設(shè)計(jì)作為重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。
3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則
3.1規(guī)則性原則
建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中要遵循規(guī)則性原則,規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置規(guī)則可以緩解地震造成的破壞,對不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),確保設(shè)計(jì)建筑外觀的規(guī)則性,這樣不僅可以保證建筑外觀的美觀,提高視覺效果,當(dāng)發(fā)生地震之后,由于建筑自身規(guī)則或?qū)ΨQ,那么所發(fā)生的位移也是有一定規(guī)律的,雙向受力和變形可以基本保持一致,如果建筑外形設(shè)計(jì)不均勻,那么在雙向地震作用時(shí)受力和變形出現(xiàn)嚴(yán)重偏差,同層構(gòu)件、層與層之間位移差過大引起結(jié)構(gòu)性破壞。抗震縫設(shè)計(jì)要科學(xué),如果建筑要求有不規(guī)則的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),簡單有效的方式就是設(shè)置抗震縫將不規(guī)則建筑分隔為規(guī)則的若干塊規(guī)則單體建筑,在最大程度上保證房屋整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。
3.2連續(xù)性原則
對建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)中一定要遵循連續(xù)性,結(jié)構(gòu)構(gòu)件水平、豎向的連續(xù)是結(jié)構(gòu)體系抗震性能的保障,結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)不連續(xù),引起建筑整體在構(gòu)建不連續(xù)處剛度突變,在局部區(qū)域引起應(yīng)力集中,引起結(jié)構(gòu)局部破壞。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,建筑平面的規(guī)則性和豎向的規(guī)則性都對結(jié)構(gòu)抗震性能有重大影響,平面不規(guī)則對建筑扭轉(zhuǎn)不利,建筑豎向不規(guī)則對地震水平力的豎向傳導(dǎo)不利。頂部凸出就是豎向不規(guī)則的一種,突出部分剛度、高度都要嚴(yán)格控制,如果發(fā)生地震,在震動(dòng)后就會(huì)出現(xiàn)鞭梢效應(yīng),在建筑頂部凸出部分出現(xiàn)地震水平力成倍放大,對房屋造成的損害非常大。
3.3構(gòu)件布置簡潔性
結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置簡潔,結(jié)構(gòu)體系的豎向和水平荷載的傳導(dǎo)明確直接。構(gòu)件布置越簡潔,結(jié)構(gòu)整體或構(gòu)件的內(nèi)力與變形分析結(jié)果與結(jié)構(gòu)實(shí)際受力與變形越一致,有利于設(shè)計(jì)時(shí)做出有效的補(bǔ)強(qiáng)措施,提高建筑的抗震性能。
4建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的方法與措施
4.1采取滑動(dòng)抗震的設(shè)計(jì)方式
很多建筑結(jié)構(gòu)中進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí),都選用了摩擦滑動(dòng)技術(shù),為了將抗震效果達(dá)到最佳,通常會(huì)和限位裝置一起配合使用。當(dāng)前使用的水平滑移材料有很多種,例如有石磨砂漿、聚四氟乙烯滑板、滑石粉、不銹鋼板等,該技術(shù)在運(yùn)用過程中科學(xué)使用了滾軸、滾珠,二者具有很好的幾何復(fù)位效果,對于摩擦擺隔震系統(tǒng)而言,主要應(yīng)用了滑動(dòng)支撐技術(shù)和多層橡膠技術(shù),要求不銹鋼的表面必須是凹球面,具體在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用之后,在結(jié)構(gòu)自重的作用下產(chǎn)生恢復(fù)力,施工設(shè)計(jì)中使用的摩擦滑移裝置具有很好的初始剛度,地震發(fā)生之后這一結(jié)構(gòu)可以在水平方向進(jìn)行滑移,但卻沒有增加結(jié)構(gòu)的剛度,避免這一建筑結(jié)構(gòu)遭到地震的破壞。如果發(fā)生了小型地震,應(yīng)用的摩擦裝置會(huì)產(chǎn)生很大的摩擦力,有效抑制結(jié)構(gòu)發(fā)生水平位移,這樣建筑整體結(jié)構(gòu)和地面都會(huì)在同一個(gè)運(yùn)動(dòng)節(jié)奏上,地震的水平力增大后,如果超過了這一裝置的最大摩擦力,在裝置的滑移面發(fā)生滑移,摩擦滑移裝置在最大程度上發(fā)揮其隔震作用,實(shí)際傳遞到建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的地震力就會(huì)變小,雖然地面震動(dòng)變得激烈,但是建筑震動(dòng)幅度并不大,有效避免了結(jié)構(gòu)發(fā)生的破壞。
4.2采取加強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震的設(shè)計(jì)方式
設(shè)置多道抗震防線,設(shè)計(jì)使建筑有足夠的剛度和變形能力,使結(jié)構(gòu)構(gòu)件體系能有效抵抗地震作用下產(chǎn)生的地震力。設(shè)置必要的抗力構(gòu)件和吸能構(gòu)件,抗力構(gòu)件抵抗地震作用時(shí)建筑所承受的地震作用力,吸能構(gòu)件通過破壞等方式吸收消耗地震能量,保護(hù)其他重要構(gòu)件的安全。抗力構(gòu)件既要有足夠的剛度,還得有一定的協(xié)調(diào)變形能力,足夠的剛度為保證在地震作用下大部分內(nèi)力有這部分構(gòu)件承擔(dān),一定的協(xié)調(diào)變形能力為保證耗能構(gòu)件先于破壞吸收消耗地震能量,從而保證結(jié)構(gòu)安全。耗能構(gòu)件作用主要是在地震作用時(shí)吸收消耗地震能量,是結(jié)構(gòu)體系中首先破壞的構(gòu)件,其破壞后吸收地震能量,結(jié)構(gòu)體系內(nèi)力重分布,但同時(shí)又不影響結(jié)構(gòu)體系的整體安全。
4.3分析建筑結(jié)構(gòu)隔震的處理技術(shù)
為了達(dá)到很好的抗震效果,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以選用不同的抗震處理方式,其中懸掛隔震作用效果好,因此在設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用。懸掛隔震設(shè)計(jì)原理是將所有結(jié)構(gòu)重量都懸掛起來,這樣當(dāng)發(fā)生地震后,地面會(huì)發(fā)生震動(dòng),但是由于和地面接觸的結(jié)構(gòu)重量都被懸掛后,地震波就不會(huì)將破壞力傳遞到建筑上層,傳遞的破壞力十分有限,產(chǎn)生不了慣性力了,最終起到很好的隔震作用。一些大型的鋼結(jié)構(gòu)中很大范圍使用這種隔震方式,因?yàn)榇笮弯摻Y(jié)構(gòu)主要材料為鋼,鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)自重較輕,應(yīng)用這種懸掛隔震措施有一定的優(yōu)勢,操作簡單,作用效果好,提高建筑整體的隔震效果。大型鋼結(jié)構(gòu)重量都分布在主框架、子結(jié)構(gòu)上,在子結(jié)構(gòu)框架中使用吊桿進(jìn)行懸掛,將離主框架與子結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔離,發(fā)生地震后,只有主要的承載結(jié)構(gòu)會(huì)承受地震波,而所有的懸掛裝置都不會(huì)受到地震波的影響,有效控制結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)的反應(yīng)幅度。當(dāng)?shù)卣鸩▊鬟f到懸掛位置后,破壞力會(huì)被削弱,建筑結(jié)構(gòu)中的子結(jié)構(gòu)不會(huì)受到慣性力的破壞。
5結(jié)語
綜上所述,通過以上對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)分析,在設(shè)計(jì)中必須遵循規(guī)則性和連續(xù)性,保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合國家標(biāo)準(zhǔn),建筑不同結(jié)構(gòu)之間有很好的聯(lián)系,將建筑形成一個(gè)整體,做好建筑的隔震設(shè)計(jì),當(dāng)發(fā)生地震后,通過隔震作用傳遞給建筑上層的破壞力減少,當(dāng)?shù)孛姘l(fā)生運(yùn)動(dòng)后,由于建筑是一個(gè)整體結(jié)構(gòu),各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的連接性很好,建筑結(jié)構(gòu)對稱,這樣不會(huì)出現(xiàn)局部受力較大,進(jìn)而破壞整體結(jié)構(gòu)效能的問題,有效保證建筑結(jié)構(gòu)的安全。
作者:唐福 單位:貴州新基石建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司
參考文獻(xiàn)
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