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防震设计论文

时间:2022-09-29 10:12:04

防震设计论文

第1篇

作者:邵玉刚 马贤明 单位:中交第二公路勘察设计研究院有限公司

在其他许多国家的抗震规范中,也或多或少地采用了这一设计原则,即便如此,各国规范在具体的设计程序上绝大多数仍坚持以安全设计地震为准的单一水平设计手法,并认为第一设计水准的要求自动满足[3]。近年来,专家已建议对两个设防水准的地震力都要进行设计,这在一定程度上更加保证了桥梁结构的抗震安全性,也是未来桥梁抗震设计的一个发展方向。理念的提出基于性能的抗震设计思想是一个比较抽象的概念,它没有明确的力的大小的物理意义,也没有单纯的材料强度或结构位移的具体量化结果。因此,基于性能的抗震设计思想不能比较明确的用一个参数来衡量结构的抗震性能,它是对以往的结构的响应的一个综合考量,结构的性能往往与结构的受力大小、强度或位移,耗能能力以及结构的功能有关,更为直接地反映的是为满足人们的正常使用要求或结构功能性或安全性的性能综合考量。因此,对于不同的需求和功能要求,同样一座桥梁的抗震评估结果将有所不同[1]。基于性能的抗震设计可以简要的概括为,用总少的投入,建总可靠的桥梁。正如著名的地震工程学家胡聿贤先生所讲,工程抗震不仅与工程技术有关,而且与社会经济密切相关。基于性能的抗震设计思想是桥梁抗震设计思想发展的一种必然趋势,对于人类进步和社会发展都将起到积极的作用。基于性能的抗震设计思想是一个全新的思想体系,目前已经取得了一些研究成果,但到广泛的应用还有一定的距离,甚至目前都没有形成完全统一的概念。但这并不妨碍基于性能的设计思想的进一步完善。

设计方法的体现

传统的桥梁抗震设计思想即对某一性能目标进行比较,如对结构的地震响应力、地震位移、结构耗能等单一性能参数进行考虑。从严格意义来讲,这并不能反映结构的真实安全性能。而基于性能的抗震设计,其目标即为业主的期望目标或结构性能,包括地震动性能目标和结构抗震性能目标。基于性能的抗震性能目标,是一个对传统的结构的性能的一个综合考虑,因此,各单一结构性能之间的相互关系显得十分重要而又相互制约,如连续梁桥梁结构的梁端位移与墩底弯矩即为相互制约的关系,基于性能的设计思想即要从这两者之间找到一个平衡点,以达到各单一性能的充分而平衡的发挥。同时,基于性能的抗震设计思想也要对结构的经济指标提出要求。人们总是希望结构设计以社会效益和经济指标为目的,基于性能的抗震设计思想即在对结构进行抗震设计时,对桥梁结构遭受地震破坏所造成的损失、维修成本、社会影响等进行综合评估,这也是基于性能的抗震设计思想所必须考虑的一个关键所在。基于性能的桥梁抗震设计是一个涉及多门学科的综合型研究领域,需要对多个领域,如地震学、桥梁工程、经济等都要有一定程度的认知才能进行基于性能的抗震设计,这也对桥梁抗震设计工程师提出了更高的要求。

结语

在许多细节方面,还存在许多困难。总结起来,作者认为可以在以下几个方面作进一步的研究:1)目前的结构损伤评估都是基于常规桥梁,也是基于单一因素的损伤界定,对于基于性能的设计方法已不再适用。因此,建议对桥梁多重地震损伤性能评估的指标参数进行深入研究。针对一个大型结构,可以根据不同构件的不同功能提出不同的性能要求,也按照不同的性能指标去评价其性能。同时,也可以考虑用多重性能指标对一个构件或结构体系进行性能评价,使各个构件都能尽其所能。2)使桥梁结构的设计达到社会经济效益最大化是未来的一个发展方向。发展基于寿命周期的桥梁抗震性能—投资—经济效益的评估方法,建立桥梁的抗震性能评估体系。

第2篇

[论文摘要]高层建筑抗震工作一直建筑设计和施工的重点,概述高层建筑的发展,对建筑抗震进行必要的理论分析,从而来探索高层建筑的设计理念、方法,从而采取必须的抗震措施。

现阶段,土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善,如果可以在结构与地基的材料特性,动力响应,计算理论,稳定标准诸方面得到符合实际的发展,自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。

一、高层建筑发展概况

80年代,是我国高层建筑在设计计算及施工技术各方面迅速发展的阶段。各大中城市普遍兴建高度在100m左右或100m以上的以钢筋为主的建筑,建筑层数和高度不断增加,功能和类型越来越复杂,结构体系日趋多样化。比较有代表性的高层建筑有上海锦江饭店,它是一座现代化的高级宾馆,总高153.52m,全部采用框架一芯墙全钢结构体系,深圳发展中心大厦43层高165.3m,加上天线的高度共185.3m,这是我国第一幢大型高层钢结构建筑。进入90年代我国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段。不仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高度上长幅很大有一个飞跃。深圳于1995年6月封顶的地王大厦,81层高,385.95m为钢结构,它居目前世界建筑的第四位。

二、建筑抗震的理论分析

(一)建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。

(二)抗震设计的理论

1、拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。

2、反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40~60年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

3、动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。

三、高层建筑结构抗震设计

(一)抗震措施

在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。

(二)高层建筑的抗震设计理念

我国《建筑抗震规范》(GB50011-2001)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重现期50年;设防烈度地震(基本地震):50年超越概率 10%,重现期475年;罕遇地震:50年超越概率 2%-3%,重现期 1641-2475年,平均约为2000年。

对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。

(三)高层建筑结构的抗震设计方法

我国的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:1、高度不超过 40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法。2、除1 款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱方法。3、特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

参考文献

[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.

第3篇

关键词:地震理论、建筑抗震设计

中图分类号:U452文献标识码: A

我国的城市化建设非常迅速且规模巨大,人们大量涌入城市成为其中的一员。地震作为一种破坏性很强的自然灾害,对建筑结构安全的影响尤其重大,也直接关系到每个人的安全。本文在这里就建筑结构抗震设计作一概述,使人们对抗震设计有一个初步而又清晰的认识。

地震理论概述

我国处于世界两大地震带,东部的环太平洋地震带和西部、西南部的欧亚地震带之间,据统计我国大陆地震约占世界大陆地震的三分之一。因此我国是一个多震国家。建筑的抗震设计非常重要。

地震多发生在距地表几十公里内的地壳层和地幔层的上部。按成因地震可分为四种类型:构造地震、火山地震、冲击地震、诱发地震。其中构造地震占绝大多数。地震的破坏程度与震级、震源深度都有关系。震级是地震发生强度的一种度量,地震越强,震级就越大。震级相差一级,能量相差约30倍。地震震级和地震烈度不同,震级代表地震本身强弱,烈度表示同一次地震在地震波及的各个地点所造成的影响程度,它与震源深度、震中距、方位角、地质构造以及土壤性质等因素有关。地震烈度是在没有仪器记录的情况下,凭地震时人们的感觉或地震后工程建筑物破坏程度、地表的变化状况而定的一种宏观尺度。一般来说震级越大、震源越浅、震中距越近,地震烈度越大。宏观的地震烈度加上各国抗震规范规定的与之相应的地震加速度,就成为指导抗震设计的依据。

二、建筑抗震理论分析的进程

1、拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小相当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。

2、反应谱理论。反应谱理论是在20世纪40~60年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础。是美国的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

3、动力理论。动力理论是20世纪70-80年代广为应用的地震动力理论。它的发展基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展,以及人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解。同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成建筑抗震设计工作。

三、建筑抗震设计

(一)建筑的抗震措施

在建筑的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构构件抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手。在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立计算地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用。使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能,是当代抗震设计发展的方向。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件等要求在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。

(二)建筑的抗震设计理念

我国《建筑抗震规范》(GB50011-2010)对建筑的抗震设计提出“三水准、两阶段”的要求。“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重现期50年;设防烈度地震(基本地震):50年超越概率 10%,重现期475年;罕遇地震:50年超越概率 2%-3%,重现期 1642-2475年,平均约为2000年。实际应用上,多遇地震烈度可取比基本地震约低1度多,罕遇地震烈度比基本地震约高1度。

对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的。其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能能力,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是薄弱楼层)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。

(三)建筑的抗震设计方法

我国的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:1、高度不超过 40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法。2、除1 款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱法。3、特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,当取3组加速度时程曲线输入时,计算结构宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值;当取7组及7组以上时程曲线时,可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。

总之,建筑的抗震设计是一个浩大而复杂的问题,也是关系到每个人切身安全的问题。本文就其作一概述,希望对人们对建筑抗震设计理解的加深有所帮助。

[1]建筑抗震设计规范

北京:中国建筑工业出版社

[2]高层建筑混凝土结构技术规程

北京:中国建筑工业出版社

[3]黄世敏 杨沈.建筑震害与设计对策

北京:中国计划出版社

[4] 赵西安.现代高层建筑结构设计【M】.

第4篇

【关键词】高层建筑;抗震设计

随着高层建筑的普及,高层建筑的抗震工作也成为我们必须关注的重点。那么如何更好地实现高层建筑抗震的理想?我从以下几方面论述:

1.建筑抗震的理论分析

1.1建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。

1.2抗震设计理论发展历程

(1)拟静力理论。拟静力理论是20世纪40年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。

(2)反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40~60年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

(3)动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。

2.高层建筑结构抗震要求

2.1高层建筑的抗震设计理念

我国《建筑抗震规范》对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

2.2抗震措施

在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。

2.3抗震等级的确定

(1)抗震等级:是设计部门依据国家有关规定,按“建筑物重要性分类与设防标准”,根据烈度、结构类型和房屋高度等,而采用不同抗震等级进行的具体设计。以钢筋混凝土框架结构为例,抗震等级划分为四级,以表示其很严重、严重、较严重及一般的四个级别。

(2)地震烈度:是国家主管部门根据地理、地质和历史资料,经科学勘查和验证,对我国主要城市和地区进行的抗震设防与地震分组的经验数值,是地域概念。抗震设防类别分为甲、乙、丁类建筑,全国大部分地区的房屋抗震设防烈度一般为8度。

2.4抗震措施的要求

(1)甲类、乙类建筑:当本地区的抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求;当本地区的设防烈度为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求。当建筑场地为Ⅰ类时,应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。

(2)丙类建筑:应符合本地区抗震设防烈度的要求。当建筑场地为I类时,除6度外,应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施.按建筑类别及场地调整后用于确定抗震等级烈度,按调整后的抗震等级烈度。

(3)抗震设计时,多高层建筑钢筋混凝土结构构件应根据设防烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。

(4)建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时,对设计基本地震加速度为0 15G和O.30G的地区,宜分别按抗震设防烈度8度(0.20G)和9度(0.40G)时各类建筑的要求采取抗震构造措施。

(5)抗震设计时、与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级;主楼结构在裙房顶部上、下各一层应适当加强抗震构造措施。

(6)房屋高度大、柱距较大而柱中轴力较大时,宜采用型钢混凝土柱、钢管混凝土柱,或采用高强度混凝土柱。

(7)高层建筑结构中,抗震等级为特一级的钢筋混凝土构件,除应符合一级抗震等级的基本要求外,尚应符合下列规定:

1)框架柱应符合下列要求:

①宜采用型钢混凝土柱或钢管混凝土柱。

②柱端弯矩增大系数`Η_C`、柱端剪力增大系数`Η_VC`.应增大20%。

③钢筋混凝土柱柱端加密区最小配箍特征值`Λ_V`,应按表5-13的数值增大0.02采用;全部纵向钢筋最小构造配筋百分率,中、边柱取1.4%,角柱取1.6%。

2)框架梁应符合下列要求:

①梁端剪力增大系数应增大20%。

②梁端加密区箍筋构造最小配箍率应增大10%。

3)框支柱应符合下列要求:

①宜采用型钢混凝士柱或钢管混凝土柱。

②底层柱下端及与转换层相连的柱上端的弯矩增大系数取1.8,其余层柱端弯矩增大系数`Η_R`应增大20%;柱端剪力增大系数`Η_VR`应增大2U%;地震作用产生的柱剪力增大系数取1.8,但计算柱轴压比时可不计该项增大。

③钢筋混凝土柱柱端加密区最小配箍特征值`Λ_R`应按原来的数值增大0.03采用,且箍筋体积配箍率不应小于1.6%;全部纵向钢筋最小构造配筋百分率取1.6%。

4)筒体、剪力墙应符合下列要求:

①底部加强部位及其上一层的弯矩设计值应按墙底截面组合弯矩计算值的1.1倍采用,其他部位可按墙肢组合弯矩计算值的1.3倍采用;底部加强部位的剪力设计值,应按考虑地震作用组合的剪力计算值的1.9倍采用,其他部位的剪力设计值,应按考虑地震作用组合的剪力计算值的1.2倍采用。

②一般部位的水平和竖向分布钢筋最小配筋率应取为0.35%,底部加强部位的水平和竖向分布钢筋的最小配筋率应取为0.4%。

第5篇

本文探讨了目前钢结构抗震设计中存在的两个主要问题:其一是钢结构地震作用,由于多层和高层钢结构房屋被列入“建筑抗震设计规范”(GB9001-2001)中。没有考虑钢结构塑性好和弹性阶段阻尼比较小的特性,使得钢结构地震作用较大,偏高用钢量;其二是钢结构承载力抗震调整系数对梁和焊缝的规定与母材强度低于焊缝强度的实际而不符,本文对现在抗震规范作用的相关要求、“抗震动态与建筑工程理论设计原则”和UBC关于美国规范的地震波动作用进行了比较和分析,按照钢结构的承受能力将体系化分为四大类,在上述理论将体系调整系数引入,对结构的抗震作用,提出恰当意见,对梁柱刚性连接体系,从抗震设计角度分析,对设防烈度区分别建议了适合采用的连接形式,并给出了小震和大震下的设计验算公式。

关键词:

钢结构;地震作用;梁柱刚性连接;门式刚架抗震设计

我国每年有超万亿吨之多的钢产量,加快我国的钢产业政策由长久采取的“节约钢材”变为“合理用钢”、“鼓励用钢”,所以钢结构的用量有良好的前景。我国为地震区的城市有很多,因此应该按照规范进行抗震分析和设计。

1钢结构抗震分析

1.1钢结构跃层加层动力分析概述古今中外,地震灾害造成的损失是难以估量的,在地震灾害中,我们付出的代价是惨重的,与此同时也取得了大量而宝贵的经验和知识。通过对震后的调查和研究表明,造成震害的主要原因之一是建筑立面与平面不规则。竖向抗侧力构件不连续是跃层加层房屋加固和改造形式的特点,从竖向看,抗侧力较小,在加层标高处,刚度易形成突变,因此从建筑立面规则性方面思考,此结构根本对抗震设计无用。所以为了避免抗震造成的不利影响,应采用有良好抗震性能的钢结构,能在一定程度上弥补跃层加层技术布置的不合理。钢材是匀质材料且各项同性,有延性好、质量轻、强度高的特点,为达到建筑抗震的要求,钢结构是使用的材料之一。当地震作用时,钢结构框架由于钢材强度高和均匀的材质,因而结构的稳定性和可靠性较大;钢结构房屋的自重轻,因为钢材的强度大和质量轻,从而地震波动作用对结构的作用会减小;因为钢结构延性性能较好,所以钢结构具的变形能力很大,房屋在很大的变形下也不会倒塌,从而结构的抗震安全性得以保证。

1.2抗震性能的特点良好的抗震性能是钢结构的特点,概括起来主要包括以下方面:(1)钢材材质均匀,受力性能各项同性,有韧性好、强度高、质量轻等优点,在震波的受力作用下,由于钢材的材质均匀,整体受力,质量轻,强度可靠,因而钢结构的房屋可靠性和稳定性大;(2)由于刚架结构自重轻和整体性好,较能承受地震的波动,使地震作用变小;(3)因为采用压型钢板,使墙面和屋面具有很好的蒙皮作用,使地震作用减少;(4)钢结构形式建筑的房屋,较低矮,亦使房屋能够承受地震波动;(5)采用端板半刚性连接梁一梁和梁一柱的刚架,当地震作用,外力很大,超过设计荷载时,弹塑性变形增大,弯矩增大,降低了受弯承载力,变形增大,具有良好的延性。

1.3结构地震反应理论分析方法从古至今,地震很难预测,预防措施是减少地震灾害最主要的方法,临时性的地震预报可减少经济的损失和人员的伤亡,但这是不可能的。结构抗震最好的预防措施是采取可行有效的设计方法,使结构抗震能力提高,避免结构的大裂缝和倒塌,避免经济损失和人员伤亡。随着科技进步、经济的发展、人们抗震理念的深入,建筑的抗震设计随着抗震理论的加深而成熟,抗震设计的科学领域已经形成且庞大。目前正在发展中的概率弹塑性理论和静力理论、反应谱理论、直接动力分析理论是结构抗震设计理论发展经历的4个阶段。结构地震反应分析方法的理论基础是根据结构抗震设计理论而定的,时程分析法、振型分解反应谱法和底部剪力法是地震作用分析方法的三个基本方法。

2钢结构抗震设计

2.1梁柱刚性连接抗震设计钢结构梁柱刚性连接脆性断裂是造成日本阪神地震和美国北岭地震人员伤亡和经济损失的直接原因。此后许多专家做了大量的实验,根据实验结论,提出了防止断裂的方法和预防措施,可以降低构件脆性,提高构件延性,防止节点处脆性破坏的发生,现行规范没有纳入这些成果。目前我国常用钢结构连接形式是栓焊混合连接梁柱刚性连接,它具有节省钢材、构造简单、节约工期等优点。但这种形式的节点不用于美国北岭,严重的脆性断裂是这次地震中房屋倒塌的主要原因,为此经专家分析发现,有效地提高节点塑性转动能力的方式就是在抗剪板和梁腹板之间补焊,为了避免现场焊接的梁柱连接缺陷也可以采用梁一梁拼接型式。

2.2门式刚架抗震设计门式刚架与传统的单层房屋有差距,因为自重相对较轻,采用轻型墙面和屋面。因此《抗规》规定,普通钢厂房的抗震规定对单层轻型的钢厂房不适用。《门规》对此做了如下规定:(1)从设计方面出发,单层轻型门式房屋钢结构的质量较轻,对7度以下抗震烈度设防地区,抗震验算不用进行,当抗震设防烈度大于s度时,结构的纵向和横向框架应该进行相关的抗震验算和分析以便于居住。(2)当由地震控制设计由效应组合作用时,在构造上,采取相应的抗震措施来针对轻型钢结构的特点。比如,按屈服强度的1.2倍来设计支撑连接处的承载力;宜加腋来提高斜梁下翼缘和刚架柱连接点处的承载力,应减小该处翼缘受压区域内的宽厚比;适当的用强度高的螺栓对构件进行加固和连接;把抗剪键设置造柱脚底板,要增强高锚栓的抗剪力和抗拔力应采取必要措施;适当的提高抗拔承载力和抗剪承载力和抗扭矩承载力。(3)低矮是单层轻型门式刚架钢结构房屋的特点(一般不超过18m,高度小于40m),且质量集中在上部,主要的受力形式是剪切受力,近似于单质点体系的结构,符合《抗规》第5.1.2条规定,进行抗震计算分析的方法可用底部剪力法;根据《抗规》第9.2.5条,结构阻尼比取0.045-0.050。应按照附录H.2和《抗规》9.2节来进行抗震设计单层及多层钢结构工业厂房(单层轻型钢结构厂房除外)。

3结语

在对美国UBC规范的地震作用、“建筑工程抗震性态设计通则”和现行抗震规范比较分析的基础上,从抗震设计原则出发,针对刚性连接的梁柱,对于结构,我国采用“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计理念,按大震验算和小震设计的方法来落实到设计规范上。线弹性和塑性是结构的特点,振型耦合的叠加原理可以来反应地震波动。结构的基础与土层之间无直接相互作用,所以全部支座处的地震波动相同,最大的地震反应是结构的最不利地震反应。

参考文献

[1]渡边邦夫.钢结构设计与施工.北京:中国建筑工业出版社,2006.

[2]王国周,瞿履谦.钢结构—原理与设计—.北京:清华大学出版社,2005.

第6篇

关键词:高层建筑、抗震、结构设计

中图分类号:TU97 文献标识码: A

1、高层建筑的特点

1.1在相同的建设场地中,建造高层建筑可以获得更多的建筑面积,这样可以部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题。设计精美的高层建筑还可以为城市增加景观,如马来西亚首都的石油大厦和上海的金茂大厦等。但高层建筑太多、太密集也会对城市带来热岛效应,玻璃幕墙过多的高层建筑群还可能造成光污染现象。

1.2在建筑面积与建设场地面积相同比值的情况下,建造高层建筑比多层建筑能够提供更多的空闲地面,将这些空闲地面用作绿化和休息场地,有利于美化环境,并带来更充足的日照、采光和通风效果。例如在新加坡的新建居住区中,由于建造了高层建筑群,留下了更多地面空间,可以更好地建设城市绿化和人们休闲活动空间。

1.3高层建筑中的竖向交通一般由电梯来完成,这样就会增加建筑物的造价,从建筑防火的角度看,高层筑的防火要求要高于中低层建筑,也会增加高层建筑的工程造价和运行成本。

2 建筑抗震的理论分析

2.1 建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。

2.2 抗震设计的理论

拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小相当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。

反应谱理论。反应谱理论是在20世纪40~60年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震作用。

3 高层建筑结构抗震设计

3.1 抗震措施

在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。

3.2 高层建筑的抗震设计理念

我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,

要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:

多遇地震:50年超越概率63.2%,重现期50年;设防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重现期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重现期1641-2475年,

平均约为2000年。

对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。

4、高层建筑结构体系的特点

随着层数和高度的增加,水平作用对高层建筑结构安全的控制作用更加显著,包括地震作用和风荷载。高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低,与其所采用的结构体系密切相关。不同的结构体系,适用于不同的层数、高度和功能。

4.1框架结构体系。框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中,由梁和柱通过节点构成承载结构,框架形成可灵活布置的建筑空间,具有较大的室内空间,使用较方便。由于框架梁柱截面较小,抗震性能较差,刚度较低,建筑高度受到限制;剪切型变形,即层间侧移随着层数的增加而减小;框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。在考虑抗震设防要求的建筑中,应用不多;高度一般控制在60m以下。

4.2剪力墙结构体系。利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构,称为剪力墙结构体系。剪力墙结构体系用于钢筋混凝土结构中,由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。

现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好,刚度大,在水平荷载作用下侧向变形小,承载力要求也容易满足;剪力墙结构体系主要缺点:主要是剪力墙间距不能太大,平面布置不灵活,不能满足公共建筑的使用要求。此外,结构自重往往也较大。

当剪力墙的高宽比较大时,是一个受弯为主的悬臂墙,侧向变形是弯曲型,即层间侧移随着层数的增加而增大。剪力墙结构在住宅及旅馆建筑中得到广泛应用。因此这种剪力墙结构适合于建造较高的高层建筑。

根据施工方法的不同,可以分为:全部现浇的剪力墙;全部用预制墙板装配而成的剪力墙;内墙现浇、外墙为预制装配的剪力墙。

在承受水平力作用时,剪力墙相当于一根下部嵌固的悬臂深梁。剪力墙的水平位移由弯曲变形和剪切变形两部分组成。高层建筑剪力墙结构,以弯曲变形为主,其位移曲线呈弯曲形,特点是结构层间位移随楼层增高而增加。

4.3筒体结构。单个筒体可分为实腹筒、框筒和桁筒。平面剪力墙组成空间薄壁筒体,即为实腹筒;框架通过减小柱距,形成空间密柱框筒,即框筒;筒壁若用空间桁架组成,则形成桁筒。实际结构中除烟囱等构筑物外不可能存在单筒结构,而常常以框架—筒体结构、筒中筒结构、多筒体结构和成束筒结构形式出现。

五、结语

对于一个高层结构的设计,遇到的问题可能错综复杂,只能具体问题具体分析。工程实践表明在高层结构的设计过程中,设计人员只有抗震概念清晰,构造措施得当,应用合适的结构分析软件三者有机结合才能取得比较理想的结果,在这个过程中抗震构造重于结构计算。

参考文献:

[1]都凤强。高层建筑结构设计的实践探讨[J]。科技创新导报,2009,(21)

[3]吴晓琳。浅析高层建筑结构设计与特点[J]。中国高新技术企业,2009,(11)

第7篇

【关键词】PBSD;抗震;动力分析

1引言

随着地震界科学家对此理论的关注,比如欧洲、日本,他们对此理论进行了多方面的研究。随着我国抗震工程的研究,我国学者也开始了此理论的研究。学者一致认为,根据我国的国情,抗震设计规范需要顺应国际发展趋势。

2现行抗震规范的不足

以强度和承载力是我国现行结构抗震设计方法的基础,主要用弹性方法和震动作用下的位移和内力,同时,进行位移验算是防止破坏非结构件。结构措施的运用获得结构延性和耗能量。随着抗震理论的不断发展,以及实际震害的基础上,结构抗震理论仍然存在很多不足。

(l)承载力和强度为基础的设计方法是现行抗震设计的主要方法,但是,科学家对震害的调研分析发现,在震动的有些时段,造成结构控制破坏的主要因素并不是内力,而是位移或者速度等。

(2)在抗震设计理论中,对地震作用的定量规定并没有考虑发生地震的随机性和结构反应的随机性。

(3)虽然我们对地震危险性的估计比较充足,但是对近场的强震效应估计不足,很容易造成出人意料的震害,在现有的抗震规范中,缺少反应谱曲线,比如不同阻尼比的反应曲线。

(4)在现有规范中,在划分场地类别时,存在明显的跳跃性。对于划分场地的分类方法,需要进行改进和调整。

(5)在现有规范中,抗震的验算缺少扭转的造成的影响,在调查研究中发现,很多建筑是由于扭矩原因造成的破坏。

3 PBSD的研究内容

基于性能的抗震设计不仅是结构抗震设计的主要发展,而且是工程抗震史上的一个重要里程碑。PBSD的主要研究内容是:地震设防水准的确定、结构抗震的设计、分析以及性能目标。

3.1 地震的设防水准

在工程设计中,根据设防环境和设防目标,并考虑实际的社会经济条件从而确定的设防参数就是地震设防水准,也可是说根据预防对象而选择的烈度。简而言之,对于未来的场地可能遇到的地震大小就是地震设防水准。根据实际情况,可能出现的不同等级的地震参数,其中有:峰值加速度、加速反应谱以及地震速度和位移时程曲线。上述提到的地震参数就是所谓的地震设防水准。地震设防等级如表1。

3.2 抗震性能的目标

将地震设防期望和水准达到一定的期望和水准就是结构性能目标,反应了再特定书记水准先对建筑物破坏的最大程度。性能目标的建立需要综合可虑建筑物的结构、特征、效益、投资以及震后重建等问题。一般最低标准都是规范性能给出的,根据业主的要求采用更高的建设结构水准。

3.3 PBSD的分析方法

抗震性能分析方法有线性静力、线性动力、非线性静力以及非线性动力分析法四类,下面简要的介绍几种分析法:

线性静力分析法引进了修正系数R,构件的界面设计适用这种方法,R就是将地面运动(弹性反应谱表示)折减到构件的设计中。R值与结构延性、强度以及赘余度有关,对这三个因素的标定方法进行研究,可以提供一个标准的风险水准,适用于各种建筑类型。

非线性静力分析法是20世界80年代提出的,该方法不仅计算简单,而且对弹塑性性能进行考虑,是实现PBSD的重要方法。此方法又名静力弹塑性分析法,它的主要用途对新建结构进行检验、对结构的性能进行评估。

非线性动力分析法在机构设计中可以得到较为准确的结果,但是存在较大计算量、较复杂的模型建立、整理分析结构要求高、结果的准确性由地面运动的合理性决定,因此,这种方法比较适合应用于重要的建筑结构。

3.4 PBSD设计方法

抗震设计方法是PBSD的主要内容,对PBSD的实现具有非常重要的意义。PBSD的设计方法主要有:基于位移、综合、能力、基于可靠度的设计方法。下面分别介绍上述的设计方法:

基于位移的设计方法:建筑物的抗震性能通过位移设计指标来控制。该方法是由美国学者提出的,桥梁的抗震设计是最早的应用领域。Mohele最早将基于性能的抗震设计理论应用于建筑结构设计。在早起的应用过程中,基于性能的抗震设计理论在抗震设计中的功能是进行定量分析,在预期的地震作用下,保证结构的塑性变形能力符合变形要求,也就是对层间位移角的限制在结构地震作用下得到控制。在总体上对层间位移角和结构位移进行控制是该方法的核心思想。

与传统的抗震设计方法(基于强度和承载力)相比,基于位移的设计方法是一个全新的方法。它的基本思想是:首先将结构的目标位移进行确定,其次根据目标位移利用数值迭代法求出结构的屈服位移,经过反复计算,最终满足精度要求。换言之,传统的设计的顺序是:位移通过承载力计算、构建刚度、强度是设计变量;基于抗震设计方法的顺序是计算承载力位移,设计的最终结构是构件的强度、配筋和刚度的呢过。

从总体上对结构位移、层间位移角进行控制是基于位移的抗震设计方法的特点,便于实现基于性能的抗震设计方法,因此PBSD的重要环节是基于位移的抗震设计。

综合设计法由USA学者提出,并被Vision2000委员会所采纳。综合设计法的实行过程是:首先由业主确定他的最低性能目标,然后评价场地的适宜性,再设计综合数值和总体概念,最后将各种构件的尺寸进行确定。

能力设计也是由USA学者提出,其主要应用领域是桥梁结构。能力设计介于基于位移和传统设计法之间,其基本思想是确定一个合理的界限强度,位于非延性和延性破坏模式之间,延性设计的概念是强度。

基于性能的可靠度设计法是文义归等(USA学者)人提出的,此方法是将基于性能的设计与可靠度相结合,提出了概念一致危险性反应谱。

4 PBSD的特点

抗震设计规范的重要发展方向是基于性能的抗震设计理论,此理论改变了现有方式和理念,其特点如下所述:

(1)传统的单一设防目标是生命安全,而PBSD的设防目标转为财产损失和生命安全,通过此方更加具体体现了多级设防理念。大震、中震、小震是PBSD的描述形式,但是它最优方案的确定,是以投资-效益分析以及各种影响因素为基础的。PBSD是多重目标的宏观定性向具体量化的过度,设计者可以根据设计需求确定所需的性能目标。

(2)个性设计理念凸显,社会和业主可以根据实际投资能力和需求选择结构的抗震目标,社会和业主的需求得到了最大限度的满足;设计人员和工程师可以根据业主的需求选择不同的设计方法和措施,工作人员的灵活性和主动性更强。

(3)有益于建筑结构创新,经过充足的论证可以采用新的结构体系、新材料、新技术(在现行规范中未规定),也可以选择新型材料和结构控制技术,便于运用和推广新材料和新技术。

(4)选择好设计目标后,可以对未来的抗震能力做预测,这与传统的设计方法有很大的区别。

5 结束语

综上所述,进入21世纪以来,PBSD已经成为抗震设计规范的大趋势,随着PBSD的,在建筑结构地震响应方面的观点,工程设计人员与业主的差距不断缩小,明确的表述了建筑结构行为。但是,随着PBSD的运用,设计更加复杂。通过各种设计和分析方法实现结构性能提出的要求和标准。

参考文献

[1]杨志勇,何若全.高层钢结构弹塑性抗震分析静动力综合法.建筑结构学报,2003,24(3):25-32

第8篇

关键词 地震;成因;预防

中图分类号P5 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)113-0129-02

1 地震形成的原因

地震形成的原因一直是各地理专家和学者长期讨论和研究的重要课题。现在大家普遍争论的观点有海底扩张说,地震核变论,大陆漂移说和板块学说。其中板块学说是大多数人比较认可的观点,即地壳是不断运动变化的,不同的地壳在其相互运动中会发生挤压或者碰撞,从而使得地表发生相应的凹陷或者隆起,这样地面就形成了地震。强烈的地震可能引起路面的开裂,电缆拉断,桥面断裂和铁路扭曲等,也可以造成电信局,电台,大坝,变电站,配气站,水厂和油库等严重损坏,从而有可能造成整个城市的全面瘫痪。另外,由于地震时,往往会发生煤气泄漏,电线短路等现象从而陆续发生爆炸或火灾等灾难。

2 地震预防

2.1 桥梁的防震措施

在地震发生时,其桥梁的破坏一般在桥墩,桥面以及桥墩和桥面相连的地方。所以为了预防地震,在建造桥梁时,需要考虑以下几点:1)根据地理位置选择桥位。如果需要在容易发生河堤液化滑坡的地方上建设相关桥梁时,需要通过合理设计桥孔,增加桥的长度等方法来防震;2)用水泥混凝土,砖等脆弱性材料构成的桥梁等,其抗冲击能力,抗拉伸能力都比较弱,特别是在其接缝的地方,容易发生坍塌,裂纹和位移等。因此一般需要尽力减少用这类材料来建造相关的建筑物,可以选择抗震能力比较好的材料如钢筋混凝土等;3)在设计和建造桥梁时,应该尽量减少桥梁的重量,同时对桥梁的上部构造,需要采用比较轻型的材料,尽量避免整体桥梁的头重脚轻。

2.2 公路的防震措施

在地震发生中,其公路的破坏主要在路基的破坏方面,因此其地震防护主要由包括两个方面:1)关于山岭地区主要地基的防震,首先在建设地面路基是,如果在沿河地区建设路基,需要尽可能的避开容易发生由地震引起的山体滑坡的地区。同时在建设公路地基时,需要严格控制路基挖掘的深度和宽度,尽可能的减少因为建设公路地基而造成的对自然植被或者自然平衡的破坏。另外,可以根据该地区地震发生频繁情况,和地震发生强度等,适当调整建设公路的坡度等。如果需要在山坡上建设路基,需要增加适当的路基加固措施;2)关于平原地区相关路基的地震防护,首先需要尽可能的避免在地势比较低的地区修建路基。如果需要在沙土或软土上修筑公路路基,则有必要鉴别路基中易触变黏士以及可液化砂土的厚度和范围,然后采取一定的地震防护措施如对该地基相应的地方进行加固等。强化对改路基的排水工作,从而减少路侧积水。注意新路基和老路基的结合的地方,需要尽力采用粘性较强的土壤作为填充材料来填筑路堤,尽力减少使用沙土或粉土,因为这两种材料的抗震能力都非常差。

2.3 房屋建筑的抗震设计

在房屋建筑方面,其抗震设计需要考虑以下几点:1)在房屋的总体设计上,需要使得房屋结具有多重抗击力,从而增加多道抗击地震防线。因为多道抗震防线可以不断的消耗地震能量,从而保障房屋整体结构不变,即不容易坍塌;2)在建筑物之间可以设计和建造一定量的防震缝,以防止由于地震引起建筑物坍塌而造成的连锁反应,防震缝的大小需要严格控制好,太小或者太大都有可能影响最终的防震效果;3)在设计和建造房屋时,需要尽量提高建筑物材料和结构的延展性和强度。建筑物结构的破坏主要是由于地震振动引起结构振动而造成的,所以,要实现抗震,就需要确定从地基传入建筑物地基上部结构的振动能量比较小,这要可以减少建筑物上部受到的振动的影响。另外,确保建筑结构物的刚度和强度等,也可以进一步防止其结构不被地震振动给破坏掉。因此,在增加建筑物材料重量的前提下,提高其材料的延性和强度是抗击地震的有效方法;4)在选择建造某房屋时,场地的选择很重要,需要尽量避免那些容易产生地基失效的土地松软的场地。而在建造房屋时,需要尽量选择干燥密实的基岩或者土层作为改房屋的地基,不可以在古河道,淤泥层,人工填土层或者松散砂层建造房屋;5)为有效的防止地震带来的破坏,房屋的整体构造需要均匀规整,不管是在立体面上还是平面上,相关结构的设计都需要进可能的保证其质量,延性,几何尺寸和刚度等对称,均匀。特别是房屋平面上的设计,要求规则简单,并且尽可能的与房屋整体结构的主轴对称,这样可以有效的防止因地震振动造成的房屋结构的破坏。

3 地震次级危害的防治

在地震滑坡的防治上,其防治工程主要由两部分组成,第一部分为减滑工程。减滑工程目的在于改变滑坡的地形、土质、地下水等状态,就是改变其自然条件,而使滑坡运动停止或缓和。其主要措施为震后及时排除地表水。因地表水的渗透,可使滑坡激化,应防止水的渗透。对边坡的坡项及坡面进行防渗处理。抗滑工程则在利用抗滑的工程建筑来支挡运动的全部或部分滑坡,减轻或免于地震滑坡灾害。其主要措施有震后及时削方减重。在可能的情况下以及掌握滑坡的规模、滑坡面的分布及地震时可能滑动的情况后,在重要地段(如交通要道、医院、生命线工程、重要建筑物等地段)削去滑坡后部的土体,前沿填土镇压。

在泥石流的防治方面,主要有泥石流疏导和阻挡两种措施,其具体方法是1)修建拦挡工程。如修筑拦砂坝、储淤场、支挡工程、截洪工程等,可以削弱地震引发的泥石流的能量;2)修建排导工程。如修筑导流堤、急流槽、束流堤等,可以改善地震引发的泥石流流。

4 结论

我国的地震发生比较频繁,并且震动相对比较剧烈,因而造成的灾害十分严重。对于灾害的防治手段,不同部位具有不同的措施。上述主要介绍了相关桥梁,路基,房屋等建筑物在设计和构造上的防震措施,同时还简单介绍了次级地震危害的防治如泥石流滑坡等的防治。总的来说,我国地震引发的灾害多,防治手段日趋成熟,但还有待发展。

参考文献

第9篇

关键词:高层建筑,抗震设计,抗震结构,抗震技术

 

2008年的汶川地震和2010年的玉树地震对中国来说无不是沉重的打击,不但造成巨大的经济损失,更心痛的是有那么的生命离开了我们,这不得不让人们反思我们建筑的抗震设防能力。在地震中,几乎所有的建筑都倒塌了,相对于低层建筑而言,高层建筑破坏和倒塌的后果就更加严重。近年来国内国外高层、超高层建筑的高度不断攀升,就在2010年正式开放的哈利法塔的高度达到了惊人的828米,而且建筑的体型越来越复杂,不规则结构越来越多,这对于结构的抗震都是十分不利的。为保证高层结构的抗震安全,达到安全和经济的统一,有必要对高层结构的抗震设计、抗震结构和抗震技术进行探讨。

1.地震导致建筑破坏的原因

根据地震经验,地震期间导致高层建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况:

(1)地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形,对其上部建筑的直接危害;

(2)地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效,对上面建筑物所造成的破坏;

(3)建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动过程中,因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆而破坏;

2.建筑的抗震概念设计

所谓“建筑抗震概念设计”是指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,依此进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。科技论文。

3.建筑抗震设计方法的发展过程

3.1、静力理论阶段

水平静力抗震理论始创于意大利,发展于日本,1900年日本学者大森房吉提出“震度法”的概念。该理论认为:结构物所收到的地震作用,可以简化为作用于结构的等效水平静力,其大小等于结构重力荷载乘以一个系数。

3.2、反应谱理论阶段

我国及国际上多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论及结构能力设计原则。其主要特点如下:

(1) 用规范规定的设计反应谱进行结构线弹性分析。

(2) 结构构件的承载力是根据设计反应谱所作的结构线弹性计算通过荷载和地震作用效应组合后内力进行设计。

(3) 在早期方案设计阶段,结构体系、结构体型的规则性及结构的整体性满足规范的规定,以使结构能可靠地发挥非弹性延性变形能力。

3.3、动力理论阶段

1971年美国圣费南多地震的震害,使人们清楚地认识到“反应谱理论只说出了问题的一大半,而地震持时对结构破坏程度的重要影响没有得到考虑”,从而推动了采用地震加速度过程a(t)来计算结构反应过程的动力法的研究。此一新理论不但考虑了地震的持时,还更近一步地考虑了地震过程中反应谱所不能概括的其他特性。

4.高层建筑结构体系

设计地震区的高层建筑,在确定结构体系时,除了要考虑前面所提到的材料用量、建筑内部空间和使用的房屋高度等因素外,还需进一步考虑下列抗震设计准则:

(1)具有明确的计算简图和合理的地震力传递路线;

(2)具备多道抗震防线,不会因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抵抗侧力或承受重力荷载的能力

(3)具有必要的承载力、良好的延性和较多的耗能潜力,从而使结构体系遭遇地震时有足够的防倒塌潜力;

(4)沿水平和竖向,结构的刚度和强度分布均匀,或按需要合理分布,避免出现局部削弱或突变形成薄弱环节,从而防止地震时出现过大的应力集中或塑性变形集中。

在确定建筑方案的同时,应综合考虑房屋的重要性、设防烈度、场地条件、房屋高度、地基基础以及材料供应和施工条件,并结合体系的经济、技术指标,选择最合适的结构体系。

5.建筑抗震措施或设计

5.1、错开地震动卓越周期

一个场地的地面运动,一般均存在着一个破坏性最强的主振周期,如果建筑物的自振周期与这个卓越周期相等或相近,建筑物的破坏程度就会因共振而加重。地震动卓越周期又称地震动主导周期。

从众多的地震倒塌建筑物中可以看出,建筑周期与地震动卓越周期相接近,是引起建筑共振破坏的主要因素和直接原因。因此,在进行高层建筑设计时,首先要估计地震引起该建筑所在场地的地震动卓越周期;然后,在进行建筑方案设计时,通过改变房屋层数和结构类型,尽量加大建筑物基本周期与地震动卓越周期的差距。

5.2、采取基础隔震措施

传统的抗震方法是依靠结构的承载力和变形能力,来耗散地震能量,使结构免于倒塌,但由于是一种“被动防震”,就不免存在许多不足之处。地震对建筑的破坏作用,是由于地面运动激发起建筑的强烈振动所造成的,也就是说,破坏能量来自地面,通过基础向上部结构传递。人们总结地震经验后发现,地震时结构底部的有限滑动,能大幅度地减轻上部结构的破坏程度。科技论文。

基于可动概念的基础隔震方案很多,主要有:(1)软垫式隔震。在房屋底部设置若干个带铅芯的钢板橡胶隔振装置,使整个房屋坐落在软垫层上,遭遇地震时,楼房底面与地面之间产生相对水平位移,房屋自振周期加长,主要变形都发生在软垫块处,上部结构层间侧移变得很小,从而保护结构免遭破坏。(2)滑移式隔震。在房屋基础底面处设置钢珠、钢球、石墨、砂粒等材料形成的滑移层或滚动层,使建筑物遇地震时在该处发生较大位移的滑动,达到隔震目的。(3)摆动式隔震。科技论文。摆动式隔震方式实质上是柔性底层概念的改进和引伸。(4)悬吊式隔震。这一隔震方式的构思是,将整个建筑悬吊在支架下面,避免地震的直接冲击,从而大幅度较小建筑物所受到的地震惯力。

5.3、削减地震反应——提高结构阻尼

为了提高结构阻尼,可以在结构上设置阻尼器,以吸收地震输入的能量,减小结构变形。台北101大楼在87~92楼安装了一个巨大的钢球风阻尼器,是世界上目前最大的大楼风阻尼器,它的球体直径5.5米,由四十一层12.5厘米厚钢板结合为球形,重量660吨,可以有效减轻由于飓风和地震所引起的震动和侧移。

为高层建筑提供附加阻尼的另一新途径,是利用主体结构与刚性挂板之间特殊装置的非弹性性能和摩擦。采取这一措施后,可以使阻尼比仅为2%的抗弯钢框架,有效粘滞阻尼比增加到8%或更多,从而使底部地震剪力和顶点侧移降低50%。

此外,通过采用高延性构件和附设耗能装置也能有效削减地震反应。

6.高层建筑抗震技术发展展望

未来高层建筑的发展趋势,体型将更趋复杂,结构体系将更趋多样化。出于对建筑艺术上的要求,高层建筑的体型将会更为复杂和多样,许多高层建筑都是综合性的和多用途的,因此对建筑和结构必然提出新的更高的要求。从结构体系上看,也决不会停留在原有的几种形式上,而会更好地满足功能和艺术上的需求,创造出新的结构体系。

参考文献

[1]刘大海,杨翠如,钟锡根.高层建筑抗震设计.中国建筑工业出版社.

[2]谷连营,肖国梁.高层建筑抗震技术的发展概况.山西建筑,2006.8(15):50—51.

[3]王红霞.论高层建筑抗震概念设计.山西建筑,2007,12(35):74—75.

第10篇

关键词:建筑专业;抗震设计;教学

【中图分类号】G712

当前随着我国教学改革的不断深化,建筑专业教学也发生了深刻变化。新形势下建筑专业的教学理念、教学方法以及教学内容等方面都发生了变化,这一点在建筑抗震设计这门课程中表现的尤为显著。建筑抗震设计是建筑专业中一门核心课程,对于提升学生的专业素质具有重要意义。

建筑抗震设计课程教学是一项专业性工作,当前建筑抗震设计在教学过程中还存在着一系列问题,人们对于建筑抗震教学仍然以传统的教学方式来进行教学。在新形势下只有不断树立新的教学思维,运用新的教学方法才能不断适应时展的要求。

一、建筑抗震设计课程教学

建筑抗震设计在平常教学过程中主要是讲解地震对建筑结构的动力作用以及结构抗震设计的方法。这门课程的教学重点是要让学生们掌握地震作用的计算、钢筋混凝土框架结构抗震设计方法以及结构抗震设计等概念。抗震设计的一般规定、砌体结构房屋的抗震设计、振型分解反应谱法、建筑抗震概念设计、单层厂房抗震设计、多层混凝土房屋抗震设计等内容都是需要我们重点讲解的内容。

建筑抗震设计的最终目标是要提升建筑结构的抗震性能,让学生充分掌握抗震设计的基本概念并能够具有一般的设计能力。学生通过这门课程后需要掌握初步的设计能力,能做出符合建筑结构实际情况的抗震设计方案。教学目标也是我们评价教学效果的一个重要标准,在今后教学改革的措施都要通过这一个标准来衡量其效果。

二、建筑抗震设计教学要点

建筑抗震设计课程在教学过程中教师必须要把握住一系列要点,只有把握住要点才能实现真正有效的教学。今后的建筑抗震设计教学无论是从教学内容,还是从教学课程设置来看都需要进行有针对性的变革。

(一)重视抗震防线的设置。在建筑抗震设计过程中抗震防线的设置最为重要,多层抗震防线的设计有助于提升建筑结构的抗震性能。当前国家通行的《建筑抗震设计规范》中也曾明确要求在建筑结构抗震设计中必须要设置躲到抗震防线。在某些地震案例中会发现那些钢筋混凝土结构好的地方受地震影响大,而那些抗震性能相对较差的砌体没有倒下。之所以会出现这种现象一个很重要的原因就在于设置了多道防线。

在教学过程中必须要让学生充分认识到设置多道抗震防线的重要性。对于框架结构而言尤其是像教学楼那样的大空间结构,在设计过程中如果能够合理设置柱间支撑或者柱子翼墙就能够有效增强结构的纵向刚度,剪力墙结构如果能够合理设置连梁就能作为建筑结构的“第一道防线”。针对多层框架的设计在楼梯间墙体要设置剪力墙,这样可以有效地形成抗震的多道防线,采用这样的设计方法对于提升建筑抗震性能具有重要意义。

(二)合理设置抗震构造。在建筑抗震设计过程中合理设置抗震构造具有重要意义,是提升建筑抗震性能的有效途径。在建筑抗震设计过程中重点是要提升薄弱部位的抗震能力。

针对砌体结构的抗震设计必须要严格按照《规范》来进行设计,对于楼梯、电梯间四角、不规则部位纵横墙交接处以及较大洞口两侧等部位的抗震设计必须要保持高度重视。对于大跨度梁的设计需要采用组合砌体的方式来予以实现,需要对沿楼面大梁平面内,平面外的静力以及抗震承载力来进行精确验算。框架结构节点钢筋必须要满足锚固要求,梁的塑性效能也需要充分发挥出来,这样可以有效避免柱以及节点破坏形成几何可变体系从而倒塌。此外针对女儿墙等非结构构件在设计过程中必须要保证具有良好的变形能力,为了避免地震时脱落伤人,建筑物出入口上不的玻璃幕、女儿墙以及挑檐等部位需要吊顶。

如果设计者是采用预制装配式楼板时必须要做好预制板间拉结锚固工作。为了提高高楼盖的整体性还可以设置板边圈梁、板缝现浇配筋带等。

(三)要坚持强柱弱梁原则。建筑抗震的设计重点是要坚持这一原则,针对钢筋混凝土框架的设计也要按照这一原则来进行详细计算。在设计过程中即便是框架柱增加了柱端弯矩的设计值在计算时也只能按照构造要求来进行配筋。在设计过程中要对于占据建筑结构大比重的抗震等级一般是二三级构件,可是在实际设计过程中无论怎么精确也最终会形成强梁弱柱的现象,这是我们需要注意的一个问题。在结构设计过程中必须要保证建筑结构体系的合理设置。这是做好建筑抗震设计的关键,只有做到这一点才能真正做好建筑抗震结构的设计。

三、运用多种教学方式,实现有效教学

建筑抗震设计教学方式是多种多样的,在教学过程中教师必须要选择合理的教学方式才能实现有效教学。在今后教学过程中需要采用先进的教学方法和教学手段来进行教学。当前传统的教学方法已经不能适应教学实际,只有不断创新教学方法和教学理念,把建筑抗震设计变成一门理论与实践相结合的课程,才能最终提升学生的实践创新能力。因而在实际教学过程中教学人员需要把握住以下几点:

(一)合理利用多媒体来进行教学。建筑抗震设计是一门与实际联系非常紧密的学科,在教学过程中合理用用多媒体技术来进行教学有助于培养学生理论与实际相连接的能力。传统的教学方法虽然能够把课本中的理论知识讲清楚可是学生理解起来就要花费很大气力,学生接受起来是非常不容易的,因而在教学过程中合理应用多媒体设备就显得非常有必要。在实际教学过程中可以通过PPT、音乐、视频、图片等多种表现形式来进行建筑抗震设计教学采用这样的手段可以有效提升建筑抗震设计教学水平。通过图片的对比分析可以让学生产生强烈的冲击力,这样可以激发学生的好奇心和社会责任感,这对于增强学生的学习积极性和主动性是有很大好处的。

(二)要实现可研教学。建筑抗震设计是一门应用性和实践性都很强的学科,通过抗震实验能够获得许多知识。最新的抗震设计方法和技术也只有通过抗震实验才能完美的表达出来。在实际教学过程中实现可研教学意义重大。在今后教学过程中教学人员要充分认识到可研教学的重要性,要多做实验,要通过观摩典型的、大型工程结构抗震、隔震、减震科研实验来增强学生们的感性认识,提升学生们科学研究兴趣和解决问题的能力,通过专门的科学实验可以让他们掌握更多的知识,让他们加深对理论基础知识的印象。在教学过程中还可以创造条件组建高水准的重点实验,要配备先进的实验设备,多做一些典型结构的抗震、隔震实验,丰富实验素材。只有这样才能不断提升学生的学习能力。

(三)实现理论教学与抗震设计实践相结合。正如上文所述《建筑抗震设计》是一门应用性和实践性都很强的学科,因而在教学过程中必须要与抗震实际相结合。要增加实践课程,要多参加实际设计工作,实地参观施工现场,通过这样的方法来增强学生对工程实际的了解,这样学生在设计过程中也会不断根据实际要求来进行设计,设计水平也将会明显上升,在毕业设计过程中要专门规定必须要对特定建筑结构做出抗震设计,通过这样的规定可以增强学生独立分析问题和解决问题的能力。重视实践,加强实践教学是建筑抗震实际的重点,我们必须要高度重视这一点。

(四)实现讲授、讨论、自学相结合。在理论教学过程中教师必须要改变以往教授为主的模式。在理论教学过程中要实现讲授、讨论与自学的有机结合。对于抗震概念设计、抗震计算、抗震构造措施等内容要多倾听学生的意见,要鼓励学生积极讨论,这样可以实现有针对性的讲解。对于那些重点章节的内容,教师必须要深入细致地进行讲解,为了增强教学效果还可以通过增加互动性习题的方式来进行教学。在教学过程中教师要首先制定讨论题目,让学生根据讨论题目来进行热烈的讨论,教师还可以通过课堂分组讨论以及答辩等形式来进行教学,这样可以有效调动学生积极性和创造性。

建筑抗震设计建筑专业中一项核心课程,做好建筑抗震设计是提升建筑结构抗震性能的有效途径。在教学改革不断深入的背景下建筑抗震设计也应该不断变革。本文详细分析了建筑抗震设计课程的教学内容和教学方法,随后分析了教学要点,最后重点论述了实现有效教学的各种策略。建筑抗震设计是一门核心课程,加强对这门课的研究,实现有效教学意义重大。在今后教学过程中要高度重视实践教学。

参考文献

第11篇

关键词:高层建筑,建筑结构,抗震设计

 

地震是一种随机振动,所以建筑结构设计人员为防止、减少地震给建筑造成的危害, 就需要分析研究建筑抗震问题不断总结工程经验,妥善处理这一工程问题。

一、实行建筑抗震设计规范,总结工程经验妥善处理工程问题:

(一)选择有利的抗震场地

地震造成建筑物的破坏, 除地震动直接引起的结构破坏外,场地条件也是一个重要的原因。地震引起的地表错动与地裂,地基土的小均匀沉陷, 滑坡和粉、砂土液化等。科技论文。因此,应选择对建筑抗震有利的地段, 应避开对抗震不利地段。当无法避开时, 应采取适当的抗震加强措施,应根据抗震设防类别、地基液化等级,分别采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施; 当地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、新近填土和严重不均匀土层时,应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响, 采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施; 对于地震时可能导致滑移或地裂的场地,应采取相应的地基稳定措施。

(二)优化的平面和立面布置

关于建筑结构设计的平面与立体结构, 我们根据认为有以下几个方面可以参考:

1、结构的简单性。结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径。只有结构简单,才能够对结构的计算模型、内力与位移分析, 限制薄弱部位的出现易于把握,因而对结构抗震性能的估计也比较可靠。

2、结构的刚度和抗震能力。水平地震作用是双向的,结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用。通常, 可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力, 结构的抗震能力则是结构强度及延性的综合反映。结构刚度的选择既要减少地震作用效应又要注意控制结构变形的增大, 过大的变形会产生重力二阶效应, 导致结构破坏、失稳。论文参考网。

3、结构的整体性。在高层建筑结构中,楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用,楼盖相当于水平隔板,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。

(三)设置多道设防的抗震结构体系

多道抗震防线, 是指在一个抗震结构体系中, 一部分延性好的构件在地震作用下, 首先达到屈服, 充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用, 即担负起第一道抗震防线的作用, 其他构件则在第一道抗震防线屈服后才依次屈服,从而形成第二、第三或更多道抗震防线, 这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。同时底框建筑底层高度不宜太高, 应控制在4.5m 以下。高度加大, 底层刚度减小, 重心提高, 使框架柱的长细比增大, 更容易产生失稳现象。论文参考网。而且由于高度较大,很多建筑房间被业主一层改成了两层, 造成了较大的安全隐患。科技论文。宜具有合理的刚度和强度分布, 避免因局部削弱或突变形成薄弱部位.产生过大的应力集中或塑性变形集中;可能出现的薄弱部位, 应采取措施提高抗震能力。

(四)保证结构的延性抗震能力

合理选择了建筑结构后, 就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性抗震能力,从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标, 系统的抗震措施包括以下几个方面内容。强柱弱梁: 人为增大柱相对于梁的抗弯能力,使钢筋混凝土框架在大震下,梁端塑性铰出现较早,在达到最大非线性位移时塑性转动较大; 而柱端塑性铰出现较晚, 在达到最大非线性位移时塑性转动较小,甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。强剪弱弯: 剪切破坏基本上没有延性, 一旦某部位发生剪切破坏, 该部位就将彻底退出结构抗震能力, 对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值, 使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。

(五)合理的建筑结构参数设计计算分析

对于复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时, 应采用不少于两个不同的力学模型,目前主要有两种计算理论: 剪摩理论和主拉应力理论, 它们有各自的适用范围:砖砌体一般采用主拉应力理论,而砌块结构可采用剪摩理论。对计算机的计算结果, 应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。结构计算控制的主要计算结果有结构的自振周期、位移、平动及扭转系数、层间刚度比、剪重比、有效质量系数等。另外, 地下室水平位移嵌固位置,转换层刚度是否满足要求等, 都要求有层刚度作为依据。复杂高层建筑抗震计算时,宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应, 振型数不应小于15,对多塔结构的振型数不应小手塔楼数的9 倍, 且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。总之, 高层结构计算很难一次完成,应根据试算结果, 按上述要求多次调整,才能得到较为合理的计算结果,以保证建筑物的安全。

二、高层建筑抗震设计中经常出现的问题

(一)部分建筑物高度过高

按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定,在一定设防烈度和一定结构型式下,钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。在这个高度,抗震能力还是比较稳妥的,但是目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下,超高限建筑物的变形破坏性会发生很大的变化,建筑物的抗震能力下降,很多影响因素也发生变化,结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。

(二)地基的选取不合理

由于城市人口的增多和相对空间的缩小,不少建筑商忽略了这一问题,哪里商业空间大就在哪里建。高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地,远离河岸,不应垮在两类土壤上,避开不利地形、不采用震陷土作天然地基,避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。

(三)材料的选用不科学,结构体系不合理

在地震多发区,采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。由于我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主,变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大,靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移,不仅增大了钢结构的负担,而且效果不大,有时不得不加大混凝土的刚度或设置伸臂结构,形成加强层才能满足规范侧移限值。

(四)较低的抗震设防烈度

许多专家提出,现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要,建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高。我国现行抗震设防标准是比较低的,中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为lO%的地震烈度,较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。论文参考网。科技论文。

三、结语

地震是一种目前难以准确预测的自然灾害,为避免它给人类带来大的灾难。作为工程技术设计人员在建筑结构的研究和工程设计中,应从整体宏观的观点出发,综合处理好建筑功能、技术、艺术、安全可靠性和经济合理等几方面内容,从而创造出更加安全、适用、经济美观的高层建筑;新型结构的出现,高性能材料的发展,计算机技术水平的提高,促使人类建筑精品再上新的台阶。

第12篇

摘要:我国是一个地震多发的国家。因此,现在越来越多的人非常重视建筑结构的抗震设计问题。所以,本文主要就建筑结构的抗震设计中关键问题、具体的抗震设计举措进行研究与分析。

关键词:建筑结构;抗震设计;关键问题;具体举措

【中图分类号】TU318【文献标识码】A【文章编号】2236-1879(2017)20-0217-01

引言:随着我国经济快速发展,一栋栋高楼大厦拔地而起,但与此同时,在我国是地震多发国家的背景下,建筑抗震等安全因素成为设计需要考虑的因素之一,现阶段,我国的建筑抗震水平较高,但因地震导致房屋倒塌的情况时有发生,为了能更好的提高建筑抗震水平,在建筑抗震设计方面更加合理,作为中学生了解建筑结构的抗震设计中关键问题、具体的抗震设计举措是很有必要的。建筑结构抗震设计关键问题

(一)场地的科学选择。

建筑场地的科学选择,直接关系到建筑结构抗震设计的水平与质量。因此,有关的工程设计人员需要对于建筑物建设的场地进行全面的考察工作,选择具有土质松软、地质元素分布不均衡的区域来进行地段的选择,避免地震发生时产生出地裂或者是地表错动问题。

(二)建筑结构的合理化抗震设计。

建筑结构的合理化设计也对于提升建筑抗震设计的质量与水平发挥着重要的作用。比如:使用高强度的建筑材料使得建筑物的结构框架具有完整性的构造。而高质量设计图纸的应用,可以使得建筑物的各个部位进行更加合理、科学的布局,最终形成强有力的抗震效果。

(三)建筑平面布置的规则性。

进行满足有关抗震设计要求的施工,可以极大提高建筑的抗震水平与能力。比如:综合的考虑到各个方面的因素,应用现代的网络信息技术进行对称性的结构设计,将会对于建筑的抗震实际效果进行科学的提升。同时,我们需要清楚的了解到各种科学的设计需要真正的落实到施工实践中,使得设计的成果真正转变为实际的应用成果[1]。

一、建筑结构抗震设计的具体举措

(一)基础隔震措施。

所谓的基础隔震指的是应用各种各样的减震装置来完成有关建筑物的结构抗震设计。具体来讲,将有效的抗震、隔震的装置应用到建筑物自身的部位中,从而达到保护建筑物,使其具有良好抗震、隔震效果的一种方式。但是,这种方式不适用于高大的建筑物中。原因在于,在高大建筑物中应用抗震装置会导致建筑物产生出自振周期问题,无法达到应有的抗震效果。在我国的生活中常见的抗震装置有橡胶垫装置、混合隔震装置等。对于这些装置应用摩擦移动或者是粘弹性隔震的方式就可以进行有效的防震,保障建筑物具有良好的防震要求[2]。

(二)特殊材料在地基隔震中的应用。

应用特殊的材料全面保障建筑物的地基具有良好的防震性能,也是一个重要的防震举措。具体来讲,应用高效的沥青原料与粘土、砂子等进行混合性的应用,可以提高建筑物整体的质量与水平,保障建筑物的安全。目前这种方法已经在建筑物的防震设计中进行了一定程度的应用,并且取得了不错的应用效果[3]。

(三)建筑结构悬挂隔震。

所谓的建筑结构悬挂隔震指的是在进行建筑物结构设计工作中,应用悬挂的方式来对于建筑物大部分结构或者是整体的结构进行有效减震处理,使得地震发生时地震灾害的破壞力量对于悬挂的建筑结构没有非常大的影响,最终减轻地震对建筑的破坏程度,避免重大的人员伤亡与财产损失。比如:在一些大型钢结构建筑中应用悬挂的方式来进行有关的设计,使得有关的子框架通过锁链或者是吊杆方式的应用悬挂在主框架上。这种设计方式应用的意义在于地震发生之后,地震一部分破坏力量会传导在这些锁链或者是吊杆上,降低了地震对于建筑物地基以及墙面的影响,提高了建筑物地基抗震的实际效果[4]。

(四)建筑层间的隔震。

对于建筑物层间进行有效的隔震是一种操作简单、工序简单的应用方式。但是,这种方式与其它方面的隔震使用举措比较起来只能对于地震破坏力量的10%到30%进行有效的预防,无法从根本上形成强有力的抗震效果。因此,这种方式需要与其它模式的抗震举措进行综合性的应用,形成对于建筑物的有力保护,全面提高其应对地震破坏力量的能力。

(五)建筑结构的加固隔震。

为了全面提高建筑物结构的抗震能力,我们需要采取各种的方式对于建筑物进行必要的加固处理,提升建筑物的质量。具体来讲,第一,在建筑物竣工之后,有关的工程施工技术人员可以应用阻尼的方式对于建筑物进行全面的加固,最终使得建筑结构的抗震效果得到加强。第二,为了提高高层建筑的抗震效果,我们可以应用消能减震装置来提高其抗震的能力,使得高层建筑也可以在地震发生时具有对地震破坏力的抵御能力,避免重大的财产损失与人员伤亡。比如:消能减震装置在建筑物隔震夹层中进行应用,可以极大提高建筑物结构的抗震效果[5]。

二、结论:

通过上述几个方面,对于建筑物结构抗震若干问题进行科学的研究与探讨,有利于建筑物施工的企业应用众多的具体方法全面提高建筑物结构抗震的质量与水平,保障建筑物在地震发生时具有强有力抵御地震的能力,减少人员的伤亡与财产上的损失。如今总体的设计理念与方式比较先进,但也需要与时俱进,不断提高建筑抗震等级,为人们的生命和财产安全提高保障。

参考文献 

[1] 古力铭. 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 四川水泥,2015,06:60. 

[2] 曹振. 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 门窗,2015,06:126. 

[3] 邱子龙. 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 建材与装饰,2016,08:76-77. 

[4] 李琛琛. 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 科技创新与应用,2016,18:245.