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簡述建筑結構概念精品(七篇)

時間:2024-02-29 16:19:23

序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇簡述建筑結構概念范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。

簡述建筑結構概念

篇(1)

關鍵詞:概念設計;結構設計;應用

中圖分類號:TU2文獻標識碼:A

隨著我國經濟的快速發展,中國的建筑領域也有了很大的發展,建筑物不僅僅是為了滿足使用功能,更多的是建筑能具有更美觀的立面效果,造型越來越多元化,這就給結構設計提出了更高的要求。

一、 概念設計的定義及其在建筑結構設計中的重要意義

隨著社會的不斷發展,人們生活水平逐漸提高,城市發展的需要,現代建筑向大規模和復雜化發展。結構分析計算軟件在工程設計時應用較為廣泛,結構工程師的當前的首要任務是如何解決計算模型的合理性和計算結果的可靠性,而概念設計是解決這類問題的關鍵。“概念”指的是“反映對象的本質屬性的思維方式”是“人們通過實踐,從對象屬性,以其獨特的屬性概括而成”。在建筑結構中的設計概念是建筑結構各種情況下的一般規律。設計師應以概念設計理念貫穿結構的選型、計算、布置到細節處理的全過程,根據實際情況,總結實踐經驗,對遇到的問題,制定詳細的措施,合理分析、及時的處理。概念設計包括的內容非常廣泛,存在于設計師從主觀上進行分析、判斷和選擇的地方。使用良好的概念設計,能使結構滿足外部條件,并以最直接的方式對荷載進行傳遞,創造一個更安全、舒適的工作環境,并節省材料和金錢。因此,對于建筑結構的設計,充分掌握設計概念,掌控設計和計算的過程,檢驗計算結果的可靠性,對不可靠的結構進行調整,是現代建筑設計的本質,這樣才能保證建筑工程正常的運行。

二、概念設計的原則及應用

(一)協同工作原則

概念設計的協同工作是指組件之間相互協作、配合工作,共同有效承擔重量和外部的荷載,在對結構進行選擇時,應注重協同工作的設計理念,特別是對于整體考慮結構的抗震工作尤其重要。地震是一種復雜的自然現象,對結構的地震破壞機理還不清楚,因為地震的破壞現象尚處于感性認識階段,建筑物的抗震設計原則是一種近似的方法,所以對結構的抗震設計,協同工作應排第一位。比如抗震設計的框架結構,部分不得使用混合的砌體墻軸承。由于框架結構和砌體結構是兩個完全不同的結構體系,兩種結構體系采用的軸承材料的性質是完全不同的,前者采用的是鋼筋混凝土,可以認為是韌性材料;后者是一個磚或塊,是一種脆性材料,其抗側剛度,變相的能力等,相差非常大,地震作用下無法進行協同工作。如果他們是在同一座樓里,地震破壞表明混合使用,而不是沖擊縫分開,在地震發生的時候,側向剛度大于框架砌體墻被首先破壞,導致框架內力顯著增加,然后導致框架損傷甚至崩潰。

所以,在建筑結構概念設計的過程中,必須加大協同工作,使結構的側向剛度均勻變化,避免側向剛度和承載力的抗側力結構突變,進而保證結構的抗震性能。

(二)務實性原則

概念設計的務實性是依據實際情況,按照科學、可行的方案,對建筑結構進行合理的設計,能夠辨別概念的真偽,將合適的概念運用到合理的設計中去。例如:前面所提到的框架結構中不應采用部分由砌體墻承重的混合形式這一例子,框架中部分采用砌體墻承重,表面看上去框架結構屬于柔性結構,砌體結構屬于剛性結構,合用在一起,正好符合“剛柔相濟”的思想,其實不然。在1976年,唐山大地震波及到天津市,該市有許多的辦公樓和多層廠房采用砌體墻和框架結構混合承重,地震時承重砌體墻出現裂縫,局部屋頂、電梯間因采用砌體承重墻,不僅嚴重開裂,有的甚至嚴重破壞被甩出,無法保證結構的抗震性能。

因此,框架結構和剪力墻結構的結合能真正有效保證建筑結構整體穩定性能,是切實可行的。

(三)經濟性原則

運用概念設計,在保證結構可靠性的前提下,對成本進行有效的控制,做到經濟合理,以促進企業間的最終利益。

(四)合理受力原則

在進行結構概念設計時,運用力學原處理對結構構件的受力分析:①從受力和變形看,均勻受力比集中受力好,剛性連接比鉸接好,空間作用比平面作用好,避免不明確的受力情況。受力和變形的分析,在對各部分構件直接受力的狀態進行分析時,還應分析整體構件的宏觀受力情況,利用結構的對稱性和變形的連續性,抓住主要的受力情況和它所發生的變形。

(五)減輕自重原則

在使用道路的過程中,道路不斷受荷載車輛作用,以至于路面彎曲變形,瀝青混凝土路面,由于他們的粘彈性性能的材料不僅容易發生彈性變形,時間的長短根據負載發生延遲彈性變形和塑性變形。通過不斷增加與減少負載過程中,不得超過極限壓力,減少不可恢復的變形,增加彈性變形和加強路面密實度加強道路,如果單位壓力太大,超過限度,會導致不可恢復的塑性發生變形,反復荷載的作用下,路面的縱向變形積累,逐漸發生垂直帶狀凹槽,就是車轍。車轍會大大影響到車輛運行,加快道路的破壞程度,并可以使用質量和服務水平的道路受到嚴重。所以,使用這些措施的維護,確保車輛的正常運行。

三、總結語

總而言之,在科技不斷進步的今天,為適應現代建筑的不斷發展,應加大對概念的設計,提高自身的專業技能和素養,不斷積累經驗,制定詳細的方案與措施,發展先進的計算理論,不斷加強計算機的應用,使概念設計優勢充分發揮出來,滿足使用者的要求,把建筑工程做到極致、完美,更放心、安全地投入到社會使用當中。

參考文獻:

[1] 郭海燕 ,戴素娟 ,王子輝 .建筑結構抗震[M].機械工業出版社 ,2010.

[2] 高立人,王躍. 結構設計的新思路—概念設計[J].工業建筑,1999(1).

[3] 牛慧娟,馬小龍.淺議建筑結構設計中的概念設計[J].內江科技,2008(2):67.

篇(2)

關鍵詞:工業建筑;結構設計;復雜性;安全性

對于工業建筑而言,其結構設計合理與否,不僅決定著工業建筑建設質量,也影響著工業建筑建設資金投入。只有科學的設計,工業建筑結構才會合理,與生產活動和工藝要求等相適應。工業建筑與民用住宅建筑不同,其結構設計更復雜,安全性要求更高,要適應生產活動和工藝要求。介于此,進行工業建筑結構設計的復雜性與安全性分析是必要的,利于加深對工業建筑結構的認識。

1工業建筑簡述

1.1概念

工業建筑,指的是提供人民從事各類生產活動的建筑物或構筑物[1]。其中,構筑無有煙囪、水塔等,建筑物有化工廠房、紡織廠房、醫藥廠房等各類型廠房。

1.2特點

工業建筑主要特點:(1)要有足夠的面積和空間;(2)符合生產工藝要求,安全性要求很高;(3)具體的生產活動不同,工業建筑結構形式也不同,要根據生產活動及其特點進行結構設計;(4)屋面排水、通風、采光及構造處理等方面復雜性較高。

2工業建筑結構設計的復雜性與安全性

2.1結構選型

由于工業廠房建成后的使用用途不同,不同的工業廠房,其生產工藝等方面要求是不同的[2]。所以,進行工業廠房結構選型時,要充分考慮工業廠房的使用用途、施工條件等因素,不僅要使用材質好、壽命長的材料,還要確保建成后的工業廠房結構能夠靈活的適應的生產容量等方面變化。下面對工業建筑常用的結構形式進行了分析:第一,鋼筋混凝土結構。鋼筋混凝土結構,具有建材采購方便、施工便利、耐火耐蝕、現場建筑、成本低等優勢。而且,按照這種結構建造出來的建筑,有著很廣的適用性,很多廠房都采用鋼筋混凝土結構。第二,鋼結構。鋼結構一般采用工業化體系建設,工期短、成本低、施工方便,且適用于大跨度、大空間的工業廠房。但是受材質限制,這種結構防火、防腐蝕性能較差,如果工業建筑采用這種結構類型,必須注重防火、防腐蝕方面設計。從以上內容可以看出,一般情況下,工業建筑結構建議采用鋼筋混凝土結構,因為這種建筑結構優勢明顯,不需要特別注意防火、防腐蝕方面的設計,安全性較高。但是如果是大跨度、大空間、振動較大的工業建筑,適宜采用鋼結構。

2.2平面布置

確定工業建筑選址后,以生產工藝流程為依據進行建筑總平面設計,合理確定各分區、豎向設計、公用設施等[3]。進行工業建筑總平面布置時,除了以生產工藝流程為依據外,還要考慮職工生活用戶、生產經營管理用房、福利設施用房,以及污染問題,按照全局角度考慮平面布置。為了確保總平面布置的合理性,設計者可以采用計算機軟件輔助設計,如建筑信息模型,基于同一模型設計多種設計方案,優選出最佳平面布置方案。

2.3生產工藝要求

建造后的工業建筑是用于生產活動的,為了生產活動的正常運作,工業建筑結構設計必要以生產工藝為依據,將生產工藝和生產活動做出結構設計的出發點,這樣才能保證工業建筑結構設計合理。對于工業建筑而言,其生產工藝要求主要體現在三個方面:(1)生產流程。生產流程影響著各部門、各工段平面的次序和相關關系;(2)運輸方式及工具。運輸方式及工具影響著工業建筑結構類型選用、平面布置等設計工作;(3)生產特點。生產活動具有污染、易燃易爆等特點,做好生產環境、防腐蝕等方面的設計工作。

2.4防腐蝕設計

工業建筑建成投入使用后,受生產工藝和生產活動影響,生產過程中經常使用或產生酸堿鹽類物質,容易腐蝕建筑物。所以,進行工業建筑結構設計時,要特別注重防腐蝕設計。第一,選用防腐性能好的材料,或對建材采用防腐措施。如,門窗使用木質、塑料、玻璃鋼等防腐性能好的材料;金屬掛件涂抹耐腐蝕的涂料,在金屬表面形成防腐層;地面采用瀝青混凝土、花崗巖等材料。第二,結構構件采用鋼筋混凝土材質,同時是混凝土表面涂抹耐腐蝕的涂料。如果結構構件使用鋼材,務必要做好防腐蝕措施,必須在鋼表面涂抹環氧樹脂漆等材質的防腐蝕涂料。第三,帶有腐蝕性的生產活動要集中布置在下風側或水流的下游,限制酸堿鹽類物質腐蝕工業建筑結構。

2.5防震設計

防震設計是關鍵的,它在工業建筑結構設計上占據首要位置,因為它直接決定著工業建筑后結構的安全性。根據我國相關規定,工業建筑方防震設計要求比較高,如果不能達到安全性要求,一旦遭受意外的沖擊振動,所造成的后果是嚴重的,特別是生產活動具有易燃易爆特點的,危及工業建筑區內及周圍范圍內的人員生命安全。因此,進行工業建筑結構設計時,必須合理進行防震設計,符合抗震要求。當工業建筑結構規則、對稱,整體性比較好時,按照工業建筑結構及其抗側力結構進行抗震設計;當工業建筑結構整體性比較差使,要按照工業建筑結構抗震設計要求采用相應的加強措施,增強工業建筑結構的抗震性;當工業建筑廠房的結構高差比較大時,必須將生產用房與生活用房、管理用房等分開來布置,并分開相鄰的抗震縫,便于提高結構的抗震性。此外,抗震縫兩側要布置墻等構件,并按照設計要求合理控制抗震縫寬度。

3結論

綜上所述,工業建筑不同于民用住宅建筑,其結構設計具有較高的復雜性與安全性。為滿足工業建筑結構設計的復雜性與安全性要求,要認真的進行工業建筑結構選型、總平面布置、防腐蝕設計、防震設計等工作,使工業建筑結構設計符合生產工藝要求,滿足建造后的使用用途,達到相關設計標準。

參考文獻:

[1]潘紹潔.工業建筑結構設計的復雜性及安全性[J].科技展望,2016(07):33.

[2]曾超.工業建筑結構設計的復雜性與安全性[J].山東工業技術,2017(04):122.

篇(3)

【關鍵詞】建筑結構設計;抗震設計;重要性;作用

為了使人民群眾的生命、財產在地震的自然災害中減少傷害損失,因此我們需要對在建的建筑進行抗震設計防護評估,需要對抗震設計在建筑結構設計中的應用進行探討,進而增加其應用范圍,最大限度的減少損失。

一.建筑結構設計中抗震設計的重要性

建筑的結構設計在整個建筑施工中造價比重較大,建筑的結構設計中心理念在于“實用、經濟和安全”,抗震設計在建筑結構設計中的應用基于這一中心理念而產生。

1、是保護人民群眾的生命財產安全。人類社會在發展過程中,首先要解決的就是溫飽與安全的需求,如據有關報道,在2008 年的汶川地震的主震區內,完好的建筑幾乎沒有。除卻地震本身的烈度較高,破壞性較強的原因之外,一個更重要的問題值得我們的深思,就是建筑結構的抗震能力非常差,一方面在技術水平上缺乏突破,另一方面一部分人受利益驅動,往往在施工過程中,存在偷工減料等行為,導致了建筑物抗震能力薄弱,加強建筑結構抗震設計的重要性,對于保護人民群眾的生命財產安全不言而喻。

2、是具有良好的社會正向效應。整個社會發展是一個復雜的系統,從這一戰略高度加以認識的話,我們不難發現,建筑物抗震結構設計的加強對于構建和諧社會具有重要意義,良好的建筑物抗震能力,有利于維護社會穩定,對于建設“美麗中國”,實現“中國夢”,具有良好的社會效應。因此,不能孤立的片面的靜止的對待建筑結構抗震設計。

3、是促進建筑結構設計技術與理念的創新與發展。以地震多發地區的日本為例,1880年橫濱地震之后,日本成立了日本地震學會,1891 年在濃尾地震之后,鑒于地震給建筑物造成的重大損害,日本成立了“震災預防調查委員會”,開始著手進行抗震結構設計研究。經過近百年的發展,日本的建筑物結構抗震設計無論是在技術還是在理念上都處于領先的地位,但只解決了大部分問題,地震持續時間對震害的影響始終在設計理論中沒有得到反映。

二.建筑結構設計中的抗震設計

1、建筑結構設計中的抗震設計理念。我國《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)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。因此,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。因此,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。

2、建筑中的建筑結構抗震規范。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。它雖然受抗震有關科學理論的引導,向技術經濟合理性的方向發展,但它更要有堅定的工程實踐基礎,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半點冒險和不實。

3、抗震措施。在對結構的抗震設計中,除要考慮概念設計、結構抗震外,歷次地震后人們在限制建筑高度,提高結構延性等方面總結的抗震經驗一直是各國規范重視的問題。當前,在抗震設計中,從概念設計,抗震驗算及構造措施等三方面入手,在將抗震與消震結合的基礎上,建立設計地震力與結構延性要求相互影響的雙重設計指標和方法,直至進一步通過一些結構措施來減震,即減小結構上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經濟的抗震性能是當代抗震設計規范發展的方向。

三、抗震設計在建筑結構設計中的作用

由于地震的不確定性和破壞性特點,因此在建筑結構設計中應用抗震設計體現了設計的安全概念以及對自然災害的預防措施。下面筆者從提高建筑結構的抗震力和降低地震作用對建筑的影響幾個方面論述抗震設計在建筑結構設計中的應用。

1、降低地震對建筑的影響。現最被工程界認可的一個辦法是在建筑基礎與建筑的主體部分之間加設一個隔震層,有的設計師在建筑物的頂端部分加設一個“反擺”。此反擺的作用是能夠在地震時使建筑物的位移方向相反,降低了加速度,降低地震的作用。根據相關研究分析,如果對“反擺”設置合理,那么對降低地震作用的概率可達65%,也能最大限度地減少建筑物內的物品受損程度。這一方式在國內外正被廣泛地研究,并應用到了實際的工程建筑中,取得了較好的成效。

2、提高建筑結構的抗震力。出于對建筑結構抗震功能的保證,在建筑結構設計中要特別注意做到以下幾點:a.在建筑結構設計中要考慮地基的穩定性因素,挑選對抗震有益的地基,防止地基變形影響抗震功能;b.同一建筑結構單元要設計在性質一樣的地基上,要把地基最大潛力融入建筑的結構設計,有利于發揮地基的抗震功能;c.建筑結構設計盡量做到規則、對稱,以降低地震作用導致的建筑變形度以及避免地震作用力集中導致建筑扭曲的狀況發生;d.建筑的整體結構設計中要多加幾道抵抗防線,以提高建筑結構的抗震力,同時建筑結構受力設計要明確,防止存在建筑結構局部薄弱。

3、保證建筑的剛度。在建筑結構的設計過程中,合理地設計和確定建筑物的剛度非常重要。因此首先要考慮到的是采用大量的鋼筋混凝土。主要是在已有的鋼筋混凝土之上使用“鋼結構”對其進行進一步加層加固。加固分為兩種情況:a.如果所需要進行加層的建筑結構的體系是鋼結構,而國家規定:上部是鋼結構、下部是鋼筋混凝土兩種不同的體系結構是不符合抗震規范的。b.假設屋蓋的部分是采用鋼結構,而鋼筋混凝土仍然是作為整個建筑結構的抗側力的主要體系,則必須根據相關的規定進行抗震設計。

4、設防標準。我國明確規定,建筑的使用價值被區分成4個類別:甲乙丙丁。甲類和乙類建筑:當抗震設防的烈度是6度~8度時,應該符合本地的抗震設防再高1度;丙類建筑:丙類建筑的抗震措施以及抗震作用都應該要符合本地的抗震設防要求;丁類建筑:在通常情況之下,地震措施可以相對于本地抗震設防的要求適度降低,但地震作用必須符合本地的抗震設防要求。

結束語

綜上所述,在面對地震這樣的自然災害時,人類無法控制只能夠進行力所能及的防護。提高建筑建筑的抗震能力是防護和減少人民生命財產損失的一種途徑.

參考文獻:

[1]宋海燕 談抗震設計在建筑結構設計中的應用 [J] 《山西建筑》 -2013年27期-

篇(4)

關鍵詞:概念設計 抗震設計 結構設計 偶合作用

結構設計分為理論設計和概念設計兩個步驟。理論設計是結構工程師根據計算理論和當時的規范,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,然后利用計算分析結果進行設計。概念設計則是指不經數值計算,尤其在一些難以做出精確理性分析或在規范中難以規定的問題中,依據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想,從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。

1. 概念設計的必要

概念設計應用范圍較廣泛,幾乎組成包含了所有的結構設計。在不確定因素多、受力狀態變化較大的抗震設計、基礎設計、高層建筑設計中,概念設計的應用尤顯重要和突出。概念設計的重要性,主要體現在三方面:

(1)因為現行的結構設計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性。為了彌補計算理論的缺陷,或實現對世界存在的大量無法計算的結構構件的設計,都需要用概念設計來滿足結構設計的目的。

(2)由于在方案設計階段,初步設計過程是不可能借助于計算機來實現的。這就需要結構工程師綜合運用其掌握的結構概念,選擇效果最好、造價最低的結構方案。概念設計在設計人員中提得比較多,但往往被人們片面地理解,認為其主要是用于一些大的原則,如確定結構方案、結構布置等。其實,在設計中任何地方都離不開科學的概念作指導。

(3)由于計算機計算結果的高精度,容易給結構設計人員帶來對結構工作性能出現的可能誤解,過分地依賴于計算機和設計軟件,進行習慣性、傳統的結構設計,對計算結果明顯不合理、甚至錯誤的地方不能及時發現,使許多的建筑結構留下安全隱患。因此,概念設計在結構設計中具有重要的地位。

2. 抗震概念設計要求

2.1 地震是一種隨機難以掌握的振動,有復雜性和不確定性,要準確預測建筑物所遭遇地震的特性和參數,目前尚難做到。在結構分析方面,由于未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,同時也存在著不準確性。因此,工程抗震問題不能完全依賴于“計算設計” 全部解決下了問題,而必須立足于“概念設計”。

2.2 為了保證建筑物具有足夠的抗震能力,通過概念設計從宏觀上控制結構的抗震性能,應充分考慮以下環節:(1)選擇對控制有利的場地及地基,避免地面變形的直接危害,采取措施保證地基的穩定性。(2)進行合理的基礎設計,同一結構單元不宜設置在性質不同的地基土上,不宜采用不同的基礎形式,設計時宜最大限度地發揮地基的潛力。(3)建筑物的體型應力求簡單、規則、對稱、質量和剛度變化均勻,以減少地震作用產生的變形、應力集中及扭轉反應。(4)選擇合理的結構體系,抗震構件力求均勻對稱,設置多道抗震防線,避免局部出現薄弱部位,要求結構布置受力明確,傳力簡捷。(5)各類構件之間要有可靠的連接,并具有必要的強度和變形能力,從而獲得整個結構良好的抗震性能。(6)強調結構空間整體性,平面加強連接,豎向確保足夠整體剛度。(7)重視對非結構構件的處理,利用其對主體結構的有利影響,避免不合理設置導致對主體結構的有利影響。同時盡量減輕結構自重,減少地基土壓力,從而降低向建筑物傳輸的地震力。

3. 結構概念設計的運用

(1)運用概念設計的思想方法,也使得結構設計的思路得到了拓寬。傳統的結構計算理論的研究和結構設計似乎只關注如何提高結構抗力r,以致使砼的強度等級越來越高,配筋量越來越大,造價也越來越高。結構工程師往往只注意到不超過最大配筋率,結果是肥梁、胖柱、深基礎處處可見。以抗震設計為例,一般是根據初定的尺寸、砼等級算出結構的剛度,再由結構剛度算出地震力,然后算配筋。但是大家知道,結構剛度越大,地震作用效應也越大,配筋越多,剛

度越大,地震力就越強。這樣為抵御地震而配的鋼筋,增加了結構的剛度,反而使地震作用效應增強。 (2)同時,在目前建筑結構抗震鑒定及加固中,概念設計的思想也應得到延伸。在1976年唐山地震中,天津市加固的2萬間民房無一倒塌,但天津第二毛紡廠3層的框架廠房,卻因偏重于傳統構部件的加固,忽視結構總體抗震性能的判斷,造成不合理的加固,使抗震薄弱層轉移,最終倒塌。抗震驗算時不同的樓蓋及布置(整體性)決定了采用剛性、剛柔、柔性理論計算。在建筑結構設計中,合理地確定建筑物的剛度是非常重要的。建筑物的剛度不宜太大,剛度大則結構自振周期就短,在地震時結構所承受的地震作用就大,相對后果較重,且造成材料的浪費;剛度也不宜過柔,過柔的建筑結構在地震時就會產生過大的變形,影響其強度、穩定性和正常使用。

(3)抗震驗算時應特別注意場地土類別。8度設防建筑物超過5層有條件時,盡量采用剪力墻,可大大改善結構的抗震性能。框架結構應設計成雙向梁柱剛接體系,但也允許部分的框架梁搭在另一框架梁上。應加強垂直地震作用的設計,從震害分析,規范給出的垂直地震作用明顯不足。

(4)雨蓬不允許從填充墻內挑出。采用的大跨度雨蓬、陽臺等處梁應考慮抗扭。考慮抗扭時,扭矩為梁中心線處板的負彎矩乘以跨度的一半。框架梁、柱的混凝土等級宜相差一級。由于某些原因造成梁或過梁等截面較大時,應驗算構件的最小配筋率。出屋面的樓梯間不得采用磚混結構。考慮地震作用時必須充分領會和靈活運用抗震概念設計的優化準則和采取相應的構造措施。優化準則“強節弱桿”——防止節點破壞先于構件;“強柱弱梁”——防止桿系發生樓層傾移破壞機制,要求柱的抗彎能力高于梁的抗彎能力;“強剪弱彎”——防止構件剪力破壞,要求桿件的受剪承載力高于受彎承載力;“強壓弱拉”——對桿件截面而言,為避免桿件在彎曲時發生受壓區砼破裂的脆性破壞,使受拉區鋼筋承載力低于受拉區砼受壓承載力。

(5)保證措施有兩個方面:一是調整或限制構件的荷載效應;二是強制規定必要的構造措施。這連個方面在《高層建筑物混凝土結構技術規程》(jgj3-2002)有詳細的規定,有的則是以強制性條文提出嚴格要求。如《高層建筑物混凝土結構技術規程》中第6.3.2條的第1點限制梁端截面砼受壓區高度與有效高度之比,就是保證梁的變形能力,而它又決定于梁端塑性轉動量,而塑性轉動量又與截面混凝土受壓區的相對高度密切相關;試驗研究結果表明,要使鋼筋混凝土梁的位移延性系數達到3~4,混凝土受壓區相對高度必須控制在0.25~0.35。又如:對鋼筋混凝土桿件而言,桿件截面的平均剪應力過高,都會降低箍筋的抗剪效果,平均剪應力較小時,可以避免出現剪切破壞。

在建筑結構設計中還應充分考慮地震的偶合作用;堅持“小震不壞,大震不倒”;多道設防的抗震設計原則,這也是從許多教訓中總結的經驗。

參考文獻:

篇(5)

關鍵詞:建筑結構;抗震設計;構造措施

地震有時會造成建筑房屋損毀和坍塌,還容易引起火災、瘟疫等自然災害的發生。同時,地震會造成社會公共秩序的混亂,導致社會生產活動的中止,嚴重危害人們的生活安全,給社會經濟和人民的生活帶來無法彌補的損失。所以,加強建筑的抗震設計研究,可有效減少地震帶來的房屋損毀和一些經濟損失,避免給人們帶來重大的傷害。

1 抗震設計中存在的主要問題

1.1 豎向不規則的建筑受損較為嚴重

強地震發生后一般不規則的垂直性房屋建筑毀壞較為嚴重。主要分為兩類:一類是大型的開放式框架結構,這個框架是為方便使用的居住者。地震發生后,因為底層的剛度和強度出現不足以支撐整個房子的重量,加之其他橫向力量,會出現倒塌、傾斜現象。還有一類的小塔樓的建筑結構,這類房屋的垂直結構質量和剛度很容易引起突變,建造這種結構將在地震中受損。

1.2 鋼筋混凝土結構達不到標準

根據地震摧毀的房屋后整體情況來看,框架剪力墻結構基本完好,沒有受到太大的損壞,但仍有極少數的框架結構遭到嚴重破壞,甚至倒塌框架結構一般上端和下端的在地震中一起遭到破壞,或在梁和柱一個節點上,一般像這樣的破壞現象是由于節點區沒有按規范的要求配置箍筋所造成的,主筋搭接不符合要求從而造成破壞。

1.3 框架結構中剪力墻震壞嚴重

許多建筑物低層設置商場或者車庫,上部為住宅和辦公用房。這些大空間設置剪力墻不夠完善,使結構豎向剛度分布不連續,形成薄弱層。本來底層的層間剪力最大,而由于剪力墻尚有不完善之處,剛度較小產生較大的層間彈性變形,同時結構的傾覆力矩作用幾乎全部由底層框架柱承擔,地震發生后,通常出現較嚴重的損害。

2 建筑結構中的抗震設計的內容

2.1 抗震設計的概念

為了減少地震帶給我們的傷害,我們在對建筑結構進行設計時,要加強建筑結構的抗震設計。根據強地震之后被毀建筑的特點,要加強抗震設計中的薄弱部分。抗震的概念設計要從幾個方面來考慮:房屋平面布置要規則,結構力要對稱,房屋結構的不規則、不對稱,凹凸的變化太大都不利于抗震;強度和剛度要保持勻稱,如果在建筑結構中存在薄弱樓層,在地震力的作用下,薄弱樓層就會迅速變形,從而造成嚴重的破壞,甚至會影響到整個建筑;還要保證結構超靜定次數多,由于靜定結構的杠桿受力和傳力路線單一,一根杠桿的破壞就會影響整個靜定結構,超靜定結構在超過其承受能力時,會先使多余的杠桿發生塑性變形,來消耗部分的能量,超靜定結構的次數越多,消耗的能量就越大,建筑的抗震效果就越明顯。

為了減少框架結構的倒塌,提倡采用“強柱弱梁”的框架結構,這樣在產生地震時,可以利用梁的變形來消耗地震的作用力,使框架退到第二道防線的位置,在對耗能的構件進行挑選時,要利用水平的構件來抵抗地震的大多數作用力,盡量確保建筑物在地震之后壞而不倒的要求。對構件要進行互相的連接,使每個構件有足夠的強度來傳遞地震的能量,使每個構件能充分的吸收地震的作用力,當建筑物的形體有突變部位時,要采取相應的加強措施,充分利用填充墻來減緩地震時對主體結構的破壞,建筑的整個框架、圍護墻以及建筑的耗能構件都應盡量挑選輕質的建材來減輕地震的作用力,由于地震的作用力是持續性的,在短時間內會對建筑進行多次沖擊,所以盡量設置多層防線,來提高建筑的抗震性能。

2.2 抗震設計的計算

由于建筑結構的不同,抗震計算就應根據相應的原則來考慮:在正常的情況下,一般都在建筑結構的兩個主軸方向分別計算水平地震作用,而各方向的水平抗震作用應該由該方向的抗測力構件來承擔;有斜交抗側力構件的結構,當相交角度大于15°時,應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用,如果是分布不清晰不對稱的房屋結構,要分開計算構件各個方向的地震作用。

2.3 抗震設計的原則

需要遵循每個東西的設計它的要求和原則,因此,抗震設計也遵循它的獨特要求和原則,抗震設計是一種整體到局部的設計,所以在對建筑物進行抗震設計的時候,應該遵循的原則有:

2.3.1 場地選擇

除了根據地震危險性分析盡量選擇比較安全的場址之外,還要考慮一個地區內的場地選擇。選擇的原則是:避免地震時可能發生的地基失效的松軟場地,選擇硬度足夠強的場地。

2.3.2 體型均勻規整

無論是在平面上還是在立面上,結構的布置都要力求使幾何尺寸、質量、剛度、延性等均勻、對稱、規整,避免突然變化。

2.3.3 提高結構和構件的強度和延性

結構物的震動破壞來自從地震動引起的結構振動,因此抗震設計要力圖從地基傳入結構物的振動能量為最小,并使結構物具有適當的強度、剛度和延性,以防止不可挽回的破壞。在不增加重量,不改變剛度的前提下,提高總體強度和延性,是兩個有效地抗震途徑,剛度的選擇有助于控制變形,強度與延性則是決定結構抗震吸能的兩個重要系數,由于地震動的多次循環,還要注意循環作用下,結構剛度和強度的退化。

2.3.4 等安全度設計

理想的設計是使結構中各構件都具有近似相等的安全度,即不要存在薄弱環節;更適當的要求可能是等破壞設計,幾個構件達到破壞而引起的結構物達到破壞的安全度近似。

2.3.5 多道抗震設防

使結構物具有多道支撐和抗水平力的體系,則在持續時間較長的強地震動過程中,一道防線破壞后上有第二道防線可以支撐結構,避免倒塌。

2.3.6 防止脆性和失穩破壞,增加延性

脆性與失穩破壞常常導致倒塌,故應防止,這些破壞常見于設計不良的細部結構。一般房屋的結構設計目的是“小震不壞,中震可修,大震不倒”。在抗震設計中要注意一些特殊問題,特別強調結構細部的抗震設計。

工程設防標準,是以最少的代價建造具有合理安全度的,滿足使用要求的工程結構,這是傳統的設計思想,設防標準不能追求絕對的安全性。在以危險概率為基礎的設防準則中,合理的安全度是在經濟和安全之間的合理的平衡,這是一切設計的總原則,也是抗震設計的總原則。

3 建筑結構中抗震設計的主要指標

《抗震規范》中明確指出,采用計算機計算出來的所有結果,都必須在經過對其合理性、有效性認真分析判斷后才能適用于工程設計。一般,電算的結果主要包括結構的自振周期,樓層彈性層間位移、樓層地震剪力系數、樓層的彈塑性層間位移,樓層的側向剛度比,振型參與質量系數,墻和柱的軸壓比及墻、柱、梁和板的配筋,底層墻和柱底部截面的內力設計值。對電算結果的合理性有一個正確的判斷,這就要求計算時必須選用正確的計算簡圖與合理的結構方案,還得分別將抗震設防烈度以及場地類別正確的輸入,除此之外,還必須將電算程序中的其他參數準確合理的輸入。

3.1 結構的抗震等級的確定

在建筑工程設計中,按照抗震設防來分類,一般的民用住宅建筑、公寓、辦公樓等,很多房屋建筑是屬于丙類建筑。當確定這些建筑的抗震等級時,通常是根據本地區的抗震設防烈度、結構類型以及建筑高度以及《抗震規范》來確的。但是對于交通、電訊、消防、能源以及醫療類建筑,大型商場與體育場館等公共建筑,首先,就應該確定其中哪些建筑物是乙類建筑。我們通常按照抗震設防烈度來計算乙、丙類建筑的地震作用。通常情況乙類建筑,當抗震設防烈度在6~8度時,應該采取抗震措施。一般是在本地區的抗震設防烈度的基礎上再增加一度,再查表來確定其抗震等級。若該乙類建筑處于7度地區,而其高度又超過規定的范圍,此時,就應該采取更為有效的其他抗震措施。

3.2 地震力的振型組合數

多層建筑結構,若不需要進行扭轉耦聯計算,其地震力的振型組合數不應小于3;若振型組合數大于3,則應該取3的倍數,但與小于建筑物的層數;若房屋層數少于3層,振型組合數就取層數。不規則的高層建筑,當需要考慮扭轉耦聯時,其振型數不應小于9。建筑結構層數比較多或者其剛度變化較大時,其振型組合數應越大,比如有轉換、小塔樓等建筑,其振型組合數不應小于12,但是也不得多于3倍層數。我們一般可以采取振型參與質量為總質量的90%時所需要的振型數作為合適的振型數。在應用SATWE等程序進行電算時,便可以將這種參與質量的比值輸入進去。但是,有些設計人員重視程度不夠,往往比較隨意的選取振型數,這是不行的。另外,只有在建筑結構的扭轉比較明顯時,才采用耦聯計算,若必要時還是需要補充非耦聯計算。

3.3 結構周期折減系數的確定

框架結構建筑結構中,因為存在填充墻,其實際剛度往往比計算剛度大。計算周期比實際周期大,因而,計算出來的地震剪力偏小,顯得結構的安全性較差,所以應該對結構的計算周期進行適當的折減,但是折減系數不得過大。若框架結構采用砌體填充墻,則其計算周期折減系數為0.6~0.7;若采用輕質砌體或者砌體填充墻較少則可取0.7~0.8;當全部用輕質墻體板材時,折減系數為0.9。而只有無填充墻的純框架,才可以不進行計算周期折減。

4 建筑結構中抗震設計新的思路

建筑結構抗震設計方法的發展,如下圖所示,從最初的0.1倍的結構自重作為水平力施加在結構步入由基于承載力的剛性設計發展到基于位移和變形控制的柔性設計。

4.1 剛性結構提高建筑物的抗震性能

通常高層公寓柔性結構為主流,靠整個建筑來減弱地震引起的搖動,但在強風刮過來時,樓的結構也會發生一定的搖動。采取了剛性結構后,搖動大大降低。如高級別的地震發生時,柔性結構的建筑一般要搖動1m左右,而剛性結構建筑只搖動30cm。

4.2 橡膠提高建筑物的抗震性能

如在日本東京一座免震結構公寓高達93m,建筑物的使用了新研制的高強度16積層橡膠,建筑物的中央部分使用了天然橡膠系統的積層橡膠。這樣,在裂度為6的地震發生時,就可將建筑物的受力減少至二分之一。一種超高層樓房用抗震裝置,使用的是類似橡膠的黏彈性體,該裝置可將強風造成的搖動減輕40%,同時也可提高抗震能力。

4.3 “局部浮力”的抗震系統

目前,日本開發了一種名為“局部浮力”的抗震系統,即在傳統抗震構造基礎上借助于水的浮力支撐整個建筑物。據日本媒體報道,普通抗震結構把建筑物的上層結構與地基分離開,以中間加入橡膠夾層和阻尼器的方式支撐建筑物。相比之下,“局部浮力”系統在上層結構與地基之間設置貯水槽,建筑物受到水的浮力支撐。水的浮力承擔建筑物大約一半重量,既減輕了地基的承重負荷,又可以把隔震橡膠小型化,降低支撐構造部分的剛性,從而提高與地基間的絕緣性。地震發生時,由于浮力作用延長了固有振蕩周期,即晃動一次所需時間,建筑物晃動的加速度得以降低。6~8層建筑物的固有周期最大可以達到5s以上。因此,在城市海灣沿岸等地層柔軟地帶也可以獲得較好抗震效果。此外,貯水槽內貯存的水在發生火災時可用于滅火,地震發生后可作為臨時生活用水。這一系統成本并不算高。以8層樓醫院為例,成本比普通抗震系統高出大約2%。

4.4 “滑動體”基礎提高建筑物抗震性能

古舊建筑獨戶建筑與高層樓房相比整體重量輕,積層橡膠不起作用。有效的抗震方法是在建筑物與基礎之間加上球型軸承或是滑動體,形成一個滾動式支撐結構,這樣可減輕地震造成的搖動。古舊建筑的抗震問題也得到了有關方面的重視。

5 結 語

綜上所述,建筑結構的抗震設計是一個完整、系統的過程,從場地的選擇到建筑物的結構設計,抗震設計貫穿,整個過程。而且建筑物的抗震設計是衡量建筑結構設計是否符合要求的重要指標。因此如何準確、合理的運用不同的抗震設計方法,是非常重要的,對于不同的建筑,不同的情況應區別對待,從而尋求最合理設計方法。我國目前的抗震設計方法尚有一些不足之處,需要我們在實踐中加以完善。

總之,要確保建筑結構中的抗震設計能高效完成,應在遵循相關建筑抗震規范要求的原則上,進行科學地合理地設計,確保建筑物具有穩定的可靠的抗震性能,達到建筑物小震不壞、中震可修、大震不倒的標準。

參考文獻

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[3]王亞勇,戴國瑩,建筑抗震設計規范疑問解答[M].北京:中國建筑工業出版社,2006.

[4]寇秀梅.結構設計中的抗震設計問題[J].中國西部科技,2008,6(7).

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【關鍵詞】房屋建筑結構設計;地震;結構破壞特點;抗震設計

1.地震對房屋建筑結構破壞的特點

抗震設計作為房屋建筑結構設計的重要內容,直接影響居民生命及財產安全。因此,在房屋建筑結構設計中,必須根據實際情況,將抗震設計放在重要位置,依據“抗”和“放”相結合的原則,嚴格遵守規范要求,采取科學有效的抗震措施,將地震對建筑物的破壞降至最小化。

1.1結構體系方面。采用“填墻框架的房屋結構,鋼筋混凝土框架結構平面內柱上端易發生剪切破壞,外墻框架柱在窗洞處因受窗下墻的約束而發生短柱型剪切型破壞;采用框架一抗震墻體系的房屋結構,破壞程度較輕;采用“底框結構體系的房屋,剛度柔弱的底層破壞程度十分嚴重;采用“填墻框架體系的房屋,當底層為敞開式框架間未砌磚墻,底層同樣遭到嚴重破壞;

1.2地基方面。在具有較厚軟弱沖積土層場地,高層建筑的破壞率顯著增高;地基土液化導致地基不均勻沉降,從而引起上部結構損壞或整體傾斜;建造在不利或危險地段的房屋建筑,因地基破壞導致房屋損壞。當建筑結構的基本周期與場地自振周期相近時,因共振效應破壞程度將加重。

1.3剛度分布方面。矩形平面布置的建筑結構,電梯井等抗側力構件的布置當存在偏心時,因發生扭轉振動而使震害加重;采用三角形、L形等不對稱平面的建筑結構,同樣在地震作用因發生扭轉振動而使震害加重。

1.4構件形式方面。在框架結構中,通常柱的破壞程度重于梁、板;鋼筋混凝土多肢剪力墻的窗下墻通常會出現斜向或交叉裂縫;配置螺旋箍筋的混凝土柱,當層間位移角達到較大數值時,核心混凝土仍保持完好,柱仍具有較大的抵抗能力;

2.房屋建筑結構設計中的抗震設計

2.1選擇高質量的建筑結構材料。實踐表明建筑結構抗震性能,除了會受到建筑結構體系、抗震防線及建筑施工方案等因素的影響之外在多數情況下還對房屋建筑的施工材料產生極大地影響。通常,建筑材料強度、建筑材料剛度對房屋建筑結構的抗震性能會產生很大的影響,而且還會受到來自建筑材料連續性及建筑材料均衡性的影響。所以在選取建筑結構材料過程中,一定要對房屋建筑施工材料的延伸性和剛度進行仔細、認真考查,并且同時最大限度與建筑結構體系相符合建筑施工材料能得到確保。此外對于建筑施工材料的經濟性能池要予以足夠的重視,以便能最充分的發揮建筑施工材料的經濟性能從而達到房屋建筑物的整體性能與單個性能的最佳配合。

2.2選擇合適的建筑結構體系。要確保建筑物各部分能維持整體性協調,最為重要的就是要選擇適合的建筑結構體系,因此在進行建筑結構抗震概念設計過程中,一定要讓所設計的建筑物的結構體系同時滿足這兩大條件:第一穩定;第二合適。對于一個科學合理的建筑結構體系而言啟不僅可以有效滿足變形的要求,同時還可以有效抵抗沖擊力的要求。建筑物要具備一定的剛度這樣才能對自身的荷載起到一定的承受作用從而有效避免變形的出現此外在發生地震時才有可能對巨大的地震力起到有效緩沖作用而達到有效避免局部受損的良好效果。因此在選擇房屋建筑物結構體系時,既要注意建筑物傳力途徑的明確性,同時又要注意受力計算的明確性盡可能在建筑結構體系中不使用轉換層這樣在發生地震時可以有效避免房屋建筑物傾斜或局部受損等現象的出現。

2.3提高抗震設計等級。近幾年一些地震災害頻頻出現,給我國造成了巨大的經濟損失。研究表明,以地震災害分析50年為一個分析周期,而小震的重現世間為50年,小震災害已經超過抗震設計安全烈度的概率為62%;中型地震的重現世間為475年,中震災害已經超過抗震設計安全烈度的概率為10%;大型地震的重現世間為2000年,大震災害已經超過抗震設計安全烈度的概率為2%。因此,一些建筑結構設計專家指出,我國地震多發地帶應該及時提高建筑結構的抗震等級,嚴格控制建筑結構的抗震設計,確保建筑結構的抗震穩定性。

2.4軸壓比和短柱設計。在建筑結構抗震設計中,為了提高結構的抗震性,需要減小柱的軸壓比,增大柱的截面尺寸。減小柱軸壓比的主要目的是為了使柱子處于大偏心受壓狀態,避免縱向受力鋼筋未達到受拉屈服而混凝土卻被壓碎的情況發生。由于柱的剛性強度比較高,使得整體結構的延性就差,當發生地震災害時,結構吸收地震能量和耗散能量就少,使得結構很容易發生破壞。所以在高層結構設計時,通常采用強柱弱梁設計方法,且梁具有很好的延性,可以發生適量的變形,就會減少柱子進入屈服強度的可能性,且在設計時可以適當增大軸壓比。此外,許多高層建筑底層的柱子長細比小于4,但不能依據長細比小于4則判斷是短柱。因為短柱的確定因素是柱的剪跨比,只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。

2.5建筑形體及構件布置的規則性。平而不規則的主要類型有:扭轉不規則、凹凸不規則、樓板局部不連續,具體可以體現到對結構分析軟件的計算結果的分析判斷,如扭轉不規則,體現在:位移比不宜大于1.2且不應大于1.5,周期比對于A級高度建筑不應大于0.90豎向剛度不規則的主要類型有:側向剛度不規則、抗側力構件不連續、樓層承載力突變等,如側向剛度不規則就要求本層的側向剛度不小于相鄰上一層的70。及其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80。等。如設計結果不滿足,設計人員應對模型重新進行分析,調整梁柱布置及截而,盡量做到使結構規則。如確實滿足不了,則應對薄弱部位進行重點加強。如平而規則而豎向不規則的建筑,剛度小的樓層的地震剪力,規范要求乘以不小于1.15的增大系數。

2.6混凝土建筑構造上必須保證延性。經歷過一些地震災害的影響之后,鋼筋混凝土建筑想要有效保證其建筑抗震能力,在進行抗震設計的時候就必須保證建筑物在地震環境中有足夠承載能力!由于地震的影響,建筑物結構就會進入塑形階段,非常容易產生變形!針對上述鋼筋混凝土的結構特點,為了能夠更好地進行抗震,處于地震多發帶的鋼筋混凝土建筑結構,一定要按照延性框架結構進行設計!在建筑物設計過程中,必須要首先保證建筑物薄弱區域的承受能力以及強度方面的質量,只有這樣才能夠有效保證整個建筑物的強度!另外,增加建筑結構的延展性也能夠有效提高建筑物的抗變形能力,將地震的破壞性降到最低,有效提高建筑物的抗震能力。

2.7重點部位的設防。對于房屋建筑中容易出問題的環節,重要的環節可以人為的對其加強,此外破壞后容易引起大面積倒塌的構件,也應作加強處理等等。

3.結束語

由于地震災害的爆發具有不確定性、隨機性,因此在抗震設計中,需要在工程結構設計的開始階段正確掌握地震災害的能量輸入、建筑結構的類型、結構體系、剛度分布等主要方面,這樣可以從根本上消除房屋建筑結構中抗震較薄弱的環節。

參考文獻:

[1]陳軍.關于房屋建筑結構抗震設計探討[J].江西建材,2014,18

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關鍵詞:板式樓梯;PKPM建模;抗震設計;施工措施

引言

框架結構是目前最常用的建筑結構形式,而板式樓梯是框架結構中最常用的樓梯形式,據此邏輯可以證明:關于框架結構中板式樓梯的設計方法和抗震性能研究,具有普遍性和極強的代表性。眾所周知,當建筑遭受地震等外界巨大作用力時,板式樓梯是極易受到破壞的。樓梯一旦被破壞,人們在地震時唯一的逃生通道就沒有了,這給人員逃生和震后救援帶來了極大的難度。為此,必須要重視起建筑結構中板式樓梯的抗震設計。

一、板式樓梯的概念與設計建模

樓梯作為房屋建筑工程里最常見的豎向通道,其結構形式主要分為板式樓梯和梁式樓梯。其中板式樓梯以其受力簡單,施工方便的優勢,廣泛應用于各類建筑中。單跑樓梯、雙跑樓梯、三跑樓梯等都可采用板式樓梯。

1、板式樓梯的概念

板式樓梯由混凝土直接澆注而成,是將樓梯作為一塊板考慮,板的兩端支承在休息平臺的邊梁上,休息平臺支承在墻上。

2、板式樓梯設計建模解析

在利用PKPM建模時,模型中加入樓梯的目的是模擬樓梯對建筑整體剛度的影響。如果不輸入樓梯,在模型里只需要建梯柱,在結構樓面布置信息中把樓梯處板的板厚設置為0,在樓面荷載傳導計算中,按具體情況輸入樓梯的恒荷載和活荷載。但這樣輸入,實際上跳開了把樓梯板模擬為扁梁壓在樓梯梁上形成集中荷載的過程,而把板荷載以線荷載的形式壓在樓梯梁上。關于在模擬的扁梁上加線荷載還是加單向板荷載,區別就在于一個形成集中荷載,一個形成線荷載。至于開洞還是設置板厚為0,對于按照剛性考慮的整體周期基本沒有影響,唯一有影響的是樓梯梁。

如此,以上兩種做法均是可行的。只是,按照在模擬樓梯板的扁梁上加線荷載的做法,對扭矩影響過大,相比還是按照加單向板荷載考慮更合理。需要注意的是,樓梯有踏步,且有剛度。在輸入模擬樓梯板的扁梁時,應比單獨計算樓梯時的樓梯板厚度更大,且考慮踏步荷載,而不能只輸入面荷載和活載。

二、框架結構板式樓梯的破壞原因分析

框架結構板式樓梯在地震作用下發生破壞的主要原因是抗震構造不足以抵抗地震剪力。框架結構板式樓梯的破壞形態主要有以下幾種:

1、梯間小柱破壞

從結構抗震性的角度考慮,在設計樓梯過程中,最好不要用磚砌體作為樓梯平臺梁的支撐。現在最常用的做法是在鋼筋混凝土框架梁上設小柱,小柱頂在兩個方向設梁。由于受到建筑平面的約束,梯間小柱截面一般為200mm×200mm或250mm×250mm,縱筋配螺紋14或16。在地震發生時,樓梯間小柱大部分破損都出現在柱頭,也有梯梁縱筋被拔出的現象。出現這種破壞的原因是:柱截面過小,梯橫梁鋼筋在柱內的錨固長度不能滿足最小錨固要求;在梁柱節點位置,混凝土澆筑施工難度大,導致質量差,強度低;設計時沒有充分考慮地震時該柱實際存在的地震彎矩,以至鋼筋混凝土柱的強度不足等。

2、梯板破壞

樓梯梯板的破壞大多是梯板受到外界作用力而發生斷裂。其斷裂的部位一般都在距離支座的1/3處、施工縫處、裝修層以及沿梯板長度方向等部位。導致梯板破壞的原因除了地震的強大外力作用以外,還有在建筑施工中,對梯板的施工縫留置不夠合理恰當,或者施工縫中存在較多夾渣,使得新舊混凝土結合性較差,使其在外力作用下極易發生斷裂。除此之外,對樓梯進行配筋設計時沒有充分考慮到梯板的抗震性,因而布置鋼筋時忽視了其所能承受的最大拉力,也很容易引起梯板斷裂。

3、樓梯平臺板和平臺梁的破壞

到目前為止,我們大多是按照受彎計算的方法對建筑樓梯平臺梁以及平臺板進行設計。這樣一來,樓梯平臺梁板在使用的過程中受到較小推力時,能夠保證安全使用。但是一旦遭受地震作用,樓梯梁板受到較大軸力,而且樓梯平臺梁板結構寬度多在200~250mm之間,這樣就使得平面梁板的抗彎和抗剪能力減弱,從而導致在發生地震時樓板和平臺梁板結構受到比較嚴重的破壞。

4、梯間框架柱剪切破壞

目前,板式樓梯在半層處平臺通過平臺梁和平臺板與框架柱相連。與其他位置框架柱相比,樓梯間框架柱凈高約為其他位置框架柱凈高的一半。假定樓板為剛性,其分得的地震剪力約為其他框架柱的8倍,即便考慮樓梯平臺的一部分位移,樓梯間的框架柱分得的地震作用也比其他位置的框架柱的地震作用大得多,以致地震區中大量的樓梯間框架柱發生嚴重的剪切破壞。

5、樓梯間填充墻破壞

因為梯板斜向放置,梯間小柱將樓梯間填充墻分割成幾片零碎墻體,另外梯間小柱沒有伸至上層梁底,填充墻構造措施不滿足要求等幾個原因,導致樓梯間填充墻比其他地方墻體破壞更為嚴重,在地震時可能造成更多的人員傷亡和損失。

三、框架結構板式樓梯抗震設計要點及施工措施

1、對于主體結構計算要考慮梯板參與工作,根據計算結果增大配筋

參考樓梯梯板的斜撐之后,結構的整體性能出現了非常大的變化,特別是梯板和樓梯半層平臺相連的框架柱,它的受力將出現非常大的變化,設計時當選用恰當的軟件,精準研究樓梯的受力狀況。

2、切斷梯板和框架柱的聯系,在框架梁上做獨立小柱支撐樓梯板

切斷半層平臺和柱的聯系,在框架梁距框架柱近的地方另設單獨的小柱來支撐梯板。樓梯間相近構件產生的變化如下面所說:

(1)由于梯板斜撐的作用導致樓梯平臺梁受到平面外的剪力,產生平面外彎矩。此部分目前在設計中也未加考慮,所以平臺梁設計時應如實考慮平面內和平面外的彎矩及剪力,按雙向受彎構件并按框架梁的要求進行設計。樓梯平臺板也應加強構造,采用雙層雙向配筋來近似考慮梯板的斜撐作用。

(2)樓梯柱和樓梯半層平臺連接,比樓梯平臺與柱無連接時的橫向剪力增大幾倍甚至還要多;橫向彎矩變大。由此可見,切斷樓梯平臺與框架柱的連接,可以在一定范圍內降低樓梯平臺由于地震作用對框架柱的影響。

(3)半層平臺梁剪力增大,可在一定程度降低彎矩。

3、施工措施

目前在樓梯施工中存在的最大問題就是施工縫安設不合理;對施工縫的處理不能滿足相關規范要求;在一些梯板施工縫中存在夾渣問題。根據混凝土施工和驗收規范,施工縫應該垂直于梯板,但是在施工過程中往往沒有做到。要解決此類問題,施工管理方必須加大監管力度,務必根據相關規范和要求執行。對于施工縫的留設位置,最好留在樓層平臺板中。對于梯板來說平臺板是四邊支承板,安全儲備更大,從這個角度來看,個人認為把施工縫留在平臺板上會更加安全可靠。

結語

在傳統板式樓梯設計中,只考慮恒載和可變荷載,而忽略了地震作用。另外,梯段板采用分離式配筋時,抗震性能達不到理想標準。所以,在設計計算時,應充分考慮地震作用對樓梯的影響。設計樓梯時必須加強抗震構造措施。梯段板負筋應該拉通,形成雙層雙向鋼筋網。只有通過合理計算加上相應的構造措施作為保障,當地震發生時,樓梯間才能真正成為生命的疏散通道。

參考文獻:

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