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建筑抗震设计论文模板(10篇)

时间:2022-12-29 02:39:18

导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇建筑抗震设计论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

建筑抗震设计论文

篇1

建筑设计是否考虑抗震要求,从总体上起着直接的控制主导作用。结构设计很难对建筑设计有较大的修改,建筑设计定了,结构设计原则上只能是服从于建筑设计的要求。如果建筑师能在建筑方案、初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求,则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置,建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调,使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到较大的改善和提高;如果建筑师提供的建筑设计没有很好地考虑抗震要求,那就会给结构的抗震设计带来较多困难,使结构的抗震布置和设计受到建筑布置的限制,甚至造成设计的不合理。有时为了提高结构构件的抗震承载力,不得不增大构件的截面或配筋用量,造成不必要的投资浪费。由此可见,建筑设计是否考虑抗震要求,对整个建筑起着很重要的作用。因此,我们在建筑抗震设计过程别要注重以下几个问题。

一、建筑体型设计问题

建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明,许多平面形状复杂,如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏,有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中,应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则;在平面形状上,矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型,尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布,避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。

二、建筑平面布置设计问题

建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等,都要在建筑的平面布置图上明确下来。而且,由于建筑使用功能不同,每个楼层的布置有可能差异很大,建筑平面上的墙体,包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称,墙体与柱子分布的不对称、不协调,使建筑物在地震时产生扭转地震作用,对抗震很不利。有的建筑物,其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧,结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏。这是因为电梯井筒具有极大的抗侧力刚度,吸引了地震作用的主要部分[3]。有的建筑物,在平面布置上一侧的墙体很多,而另一侧的墙体稀少,这就造成平面上刚度分布的很不对称,质量分布也偏心,使结构的受力和变形不协调,导致扭转地震作用效应,带来局部墙面的破坏。有的建筑物,如底层为商场的临街建筑,临街一侧往往不设墙体,而其另一侧则有刚度很大的墙体封闭,两侧在刚度上相差很多,也将在地震时引起扭转地震作用,对抗震不利。还有的建筑平面布置上,经常出现内隔墙不对齐或中断,使刚度发生突变和地震力传递受阻,对抗震也带来不利,客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大,从概念上要解决的一个核心问题是:建筑平面布置设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀,对称协调,避免突变,防止产生扭转效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件,使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体,充分发挥建筑设计在建筑抗震中的作用。

三、建筑竖向布置设计问题

建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑沿高度(楼层)结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层,还是高层建筑或超高建筑,这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是,由于建筑使用功能的不同要求,如底层或下面几层是商场、购物中心,建筑上要求是大柱距、大空间;而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼,低层设柱、墙很少,而上面则是以墙为主,柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅,在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大,形成突变[3]。在刚度最差的楼层形成对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。在实际设计中,在建筑使用功能不同的情况下,很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐,柱子不对齐,墙体不连续,不到底;上层墙多,下层墙少;上层有柱,下层无柱等,使地震力的传递受阻或不通;抗震用的剪力墙设置不能直通到底层、剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。多次大震害表明,建筑物竖向楼层刚度的过大变化,给建筑物造成很多破坏,甚至是整个楼层的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中,有多栋钢筋混凝土高层建筑发生了中间楼层的整体坐落倒塌破坏。因此,尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑物底部,不宜中断或不到底。尽量避免其某楼层刚度过少,尽量避免产生地震时的钮转效应。

四、建筑上应满足的设计限值控制问题

根据大量震害的经验总结,现行《建筑抗震设计规范》(GBJll-89)对房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制提出了规定。这些规定,建筑设计应予遵守:一是房屋的建筑总高度和层数;二是对房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。

五、屋顶建筑的抗震设计问题

在高层和超高层建筑设计中,屋顶建筑是一个重要的设计部分。从近几年对一些高层建筑抗震设计审查结果来看,屋顶建筑存在的主要问题,一是过高,二是过重。这样的屋顶建筑加大了变形,也加大了地震作用。对屋顶建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上,且前者的抗侧力墙与其下楼层的抗侧力墙体上下不连续时,更会带来地震的扭转作用,对建筑物抗震更不利。为此,在屋顶建筑设计中,宜尽量降低其高度。采用高强轻质的建筑材料和刚度分布比较均匀、地震作用沿结构的传递比较通畅,使屋顶重心与其下部建筑物的重心尽可能一致;当屋顶建筑较高时,要使其具有较好的抗震定性,使屋顶建筑的地震作用及其变形较小,而且不发生扭转地震作用。超级秘书网

六、结束语

总的来说,建筑设计是建筑杭震设计的一个重要方面,建筑设计与建筑

抗震设计有着密切关系。它对建筑抗震起着重要的基础作用。一个优良的建筑抗震设计,必须是在建筑设计与结构设计相互配合协作共同考虑抗震的设计基础上完成。为此,要充分重视建筑设计在建筑抗震设计中的重要性,在建筑抗震设计中更好地发挥建筑设计应有的作用。

参考文献:

[1]《建筑抗震设计规范》(CBJll-89),中国建筑工业出版社,2005。

篇2

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. 

篇3

我国建筑行业相比欧美一些建筑业比较发达的国家起步比较晚,而且在建筑行业起步初期人们只是一味的重视建筑的美观性,认为只有修建的奢华和富丽堂皇才能彰显出自己的社会地位和身份象征。只有符合人们审美趋势的建筑才是好的建筑,就比如苏州园林和一些南方比较具有代表性的园林等等。因此在这样的社会背景下一个阶段中阻碍了建筑业的发展,局限了建筑业的发展方向。人们对他的牢固性和抗灾害性能没有更高的要求,这也就使得一些建筑师为了迎合大众的口味,不至于被社会所淘汰而没有进行创造设计,因此设计的建筑也没有长足的发展,抵挡不了天灾的发生,对人们的生命财产构成了一定的威胁。

1.2没有处理好建筑设计与抗震设计之间的关系

建筑设计是在建筑施工之前就需要完成的工作,设计图纸就像一张标注明确的地图,它会指导人们应该去哪里,如何去哪里。因此建筑设计是十分重要的,一张表美的建筑图纸就相当于工程量完成了三分之一,将抗震理念融入到这张图纸中也是对抗震设计提出了更高层次的要求。但是由于目前的技术有限,建筑师还不能很好的将抗震设计融人到建筑设计中去,不能使两者更好的协作,发挥很好的作用。因此说不能协调建筑设计与抗震设计的关系是抗震设计常见的最根本问题。

1.3缺乏实践

为了提高建筑的抗震性,一些建筑师盲目的从国外引进先进的经验和技术,并没有结合我国建筑构造的自身特点加以创新改造,而是为了讲究工作效率,赶进度,生搬硬套地将这些所谓的先进前沿技术强加于一些本不符合的建筑物上,没有起到应有的抗震作用反而在一定程度上弄巧成拙,破坏了建筑本身的美感,更严重的还会使建筑物在地震时产生扭转建筑物的作用,对人们的生命财产造成更大程度上的伤害。因此建筑师这种急于求成缺乏实践精神的建造理念,不会对建筑物的抗震性能起到很好的作用。

1.4建筑设计问题

对于一些建筑的设计本身就存在不合理的问题,因此我们从以下几个方面进行探究:第一,建筑体型的设计,目前人们越来越追求建筑美感,因此将部分建筑的外立面都涉及成凹凸不平或者一些没有规则的不光滑表面,如果发生地震对这种建筑物的破坏是最大的,表面平滑的建筑则相对可以减少地震对他的破坏,尽可能的做到建筑物与钢架结构相对比较匀称。第二,平面设计,对于一些建筑物人们会使用一些柱子、内墙进行装饰。但是在确定柱子的数量与距离上就需要好好的下功夫去研究,比如人民大会堂的柱子多少根,每根之间的间隔距离是多少这都是很有讲究的,不对称性、不协调性对抗震起到了负面的作用。第三,竖向布置问题,越来越多的大型商场随着人们物质生活的需要而产生,并且大型商场是人们比较容易聚集的地方,如果没有很好的抗震性能则技术衾浼会对人们的生命财产造成很大的威胁。很多商场现在都是高层建筑,下层一般柱子相对较多、墙体较少,但是高层一般柱子较少、墙体较多,如果柱子与墙体分布不合理,这在地震中会起到特别不好的作用,也会加大对人们的伤害。下层柱子与上层柱子应该互相对齐,在空间上起到很好的支撑作用,对稳定整个商场的空间结构都起到了不可估量的作用。

篇4

建筑的抗震设计以及抗震性能的高低与人民群众的生命财产安全有着直接联系,而建筑抗震设计又是以建筑设计为基础的。这是由于建筑结构是基于建筑设计的,当建筑设计完成后建筑结构就难以改变。因此建筑设计师在建筑设计前期就应该充分考虑到建筑抗震设计的需求。

二、基于建筑抗震设计的建筑设计措施

(一)建筑结构设计的对称原则

我国出台的建筑抗震设计规范中指出,我国建筑抗震的设计目标是小震不坏,中震可修,大震不倒。对于建筑师和结构工程设计师来说,在进行建筑工程设计师应该秉持着简单、规则的建筑结构原则。一般方形、圆形、为主。建筑的竖向形态的变化要规则,一般可以选择矩形、梯形等变化均匀的形状。对称结构建筑在地震地面平动作用下一般只会出现平移震动,建筑内部构件出现测位移量,内部构件受力均衡;而非对称结构的建筑则会由于刚心和质心不重合,在地面平动的过程中也会出现扭转振动。如建筑内部的构建离刚心较远就会由于超出变形极限而出现损坏,进而导致结构一侧失效而倒塌。

(二)注重建筑构件与连接点处质量

在建筑工程设计和施工过程中建筑构件的合理配置以及连接点处的质量与建筑施工安全质量存在直接的联系。并且在新型建筑材料问世的同时建筑物的外部设计大都汇采用新型建筑材料,例如大理石、瓷砖等。而建筑室内装饰也会使用到吊顶等技术。这些室内以及立面装饰本身存在抗震性能的问题,并且其与建筑主体的牢固连接也是抗震设计的关键。近几年有部分国外高层建筑在发生地震时下起了“玻璃雨”,建筑的玻璃幕墙由于地震导致破损。这是由于当前所使用的玻璃幕墙还无法适应地震中产生变形和扭转。因此建筑如要采用玻璃幕墙则必须保证玻璃幕墙的强度与变形能力。在其与建筑主体连接处要设计为能够在水平向实现变位能力的构造,从而在地震时玻璃幕墙能够与建筑物地震变形脱离,减少玻璃幕墙的损坏。另外,在建筑设计中内隔墙、玻璃隔断等结构件的设计中也要充分考虑其与建筑主体连接点的牢固性,保证其抗震性能。

(三)关注建筑顶部抗震

在高层或超高层的建筑设计过程中,建筑的顶部抗震设计是十分关键的。当前高层或超高层建筑的屋顶普遍存在过高和过重的问题。屋顶过高或过重会导致建筑变形加重,进而强化了地震的破坏作用。对于屋顶建筑以及下层建筑物的安全性能有着极大的负面影响。如建筑的屋顶与下层建筑的重心没有位于同一条直线上,那么建筑屋顶的抗侧力墙也会与下层建筑的抗侧力墙出现分离,当地震出现时则会加剧损坏。因此在高层或超高层建筑设计中应该使用新型高强度轻质的建筑材料,尽可能保证屋顶的重心与下层建筑的重心位于通一条直线。当建筑屋顶的较高时要保证其抗震定性,缓解地震带来的变形作用。

(四)建筑竖向布置

建筑竖向布置主要体现在建筑物的高度结构质量以及刚度的设计中,特别是在高层或超高层建筑中建筑的竖向布置对于建筑抗震设计来说更加重要。建筑楼层的使用功能差异导致建筑物楼层分布的质量和刚度均不一致,例如楼层包括游泳池、会议室、健身房等。楼层的功能需求导致楼层上下之间的刚度差异过大。高层建筑中刚度最差的楼层的抗震性能最为薄弱,在出现地震时即为变形严重的薄弱层。在建筑设计中由于楼层功能不同导致的墙体不连续,柱子不对称等极大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震设计中应该尽量保证竖向的刚度分布靠近,尤其是在结构上刚度转换层更加要着重注意。

篇5

中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A

1 我国的高层建筑发展历程

上世纪80年代,我国高层建筑在设计计算机施工技术等领域快速发展,100m左右及以上的将建筑快速发展,多以钢筋为主要材料,在层数与高度增加的同时,功能与类型也日益增多。各大城市几乎都建立了具有各自特色的建筑,以上海锦江饭店为代表:高度达到153.52m,全部采用的钢结构体系;而深圳的发展中心大厦有43层,高度达到165.3m,算上天线高度达到185.3m,是我国第一幢大型的高层钢结构建筑。到了90年代,我国的高层建筑结构从设计到施工进入到一个新的阶段,除了体系与材料的多样化,高度上也有了质的飞跃。在1995年完工的深圳地王大厦,共有81层,高度达到385.95m,居世界第四高。

2 建筑抗震的理论

2.1 建筑结构的抗震规范

一般的抗震规范都是各国结合具体的情况进行的经验总结,是指导抗震设计的法定文件,及反应国家经济与建设的发展水平,也反映了各个国家的抗震经验。尽管抗震理论不断完善,技术水平也在不断地提高,但是必须要有实践的指导,要将建筑工程的安全性放在首要位置,容不得任何的大意与疏忽。基于这一认识,现代建筑部分条文被列为强制条文,使用了“严禁、不得”等绝对性的字眼,同时也有不同条文有较大的自由空间。

2.2 建筑抗震设计的理论

当前建筑抗震设计的理论主要分为拟静力理论、反应谱理论及动力理论。拟静力理论起源于20世纪10~40年代出现的理论,在估测地震对结构的影响时,假设结构为刚性,地震水平作用在结构或构件的质量中心,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)。

反应谱理论是在上世纪40-60年展起来的,以强地震动加速度观测记录的增多与对地震地面运动特性的进一步了解,及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的学者对地震加速度记录的特性进行分析后获得的成果。

动力理论是上世纪70-80年代的应用较为广泛的地震动力理论,是在60年代以来电子计算机技术与试验技术的发展为基础,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性的反应过程也有了较多的了解,随着强震观测台的增加,各种受损结构的地震反应记录也在不断地增加。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它将地震作为一个时间过程,选择具有代表性的地震加速度时过程作为地震动输入,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,完成设计工作。

3 高层建筑的抗震结构设计

3.1 必要的抗震对策

在高层建筑结构的抗震设计中国,出了要考虑到概念的设计,还要进行验算,结合地震的情况,要在高度允许的范围内建造,增加结构的延性。在当前的抗震设计中,抗震验算及构造与措施等角度入手进行分析,提高结构的抗震性与消震性能。建立地震力与结构延性互相影响的双重设计指标,直到达到预期的抗震效果。当前强柱弱梁,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思想

在《建筑抗震规范》中有明文规定,建筑的抗震设防要符合“三水准、两阶段”的要求。所谓的“三水准”就是指“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遇到第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物可以正常使用。一般情况下,建筑物不会被损害,也不需要修理即可使用。所以,高层建筑结构的抗震设计要满足地震频发下的承载力极限,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遇到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,建筑物结构会发生损害,但是不经修理或者简单修理就可以继续使用。所以,建筑结构必须要有足够的延性能力,不会出现脆性破坏。当发生第三设防烈度地震的情况下,就是遇到本地区地震极限外的情况,结构会受到非常严重的损害,但是结构的非弹性变形距离倒塌仍有一段距离,不致产生危及生命的损害,保障了居住人员的安全。所以在进行高层建筑结构设计的过程中,要保证建筑的足够变形能力,其弹塑变形要在规范的数值之内,保证结构良好的抗震性能。三个水准烈度的地震作用水平是根据不同超越概率进行区分的,一般情况下是:

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。

从高层建筑的抗震水准来看,设防的要求是通过“两个阶段”设计来实现的,具体方法如下:第一环节,第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,提前计算出高层建筑结构在弹性状态下的地震作用效应,与风力、重力荷载进行高效组合。同时引入承载力抗震调整系数,进行构件截面的准确射击,进而达到第一水准的强度要求;然后是运用同一地震参数计算出结构的层间位移角,使其可以在抗震规范设定的限值之内;同时采用相应的抗震构造对策,确保结构可以有足够的延性、变形能力与塑形耗能,进而达到第二水准的变形目的。而第二阶段则是运用与第三水准对应的地震动参数,算出结构的弹塑性层间位移角,使其在抗震规范的限值之内,然后进行必要的抗震构造对策,进而实现第三水准的防倒塌目的。

3.3 现代高层建筑结构的抗震设计方法

在《建筑抗震设计规范》中对各类的建筑结构的抗震计算应该采用的方法都有明确的规定:高度要在40m之内,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;除1款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱方法;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。

结语

地震是威胁较大的天灾之一,必须要加强防御,从上文的分析中我们可以看到,高层建筑的抗震结构设计必须要在要求的限值之内,保证结构的良好性能,提高建筑的使用性能。

参考文献

[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社,2002.

篇6

中图分类号:TU3文献标识码: A

地震灾害涉及到人类的生命和财产安全,是人类生活面临的重要的问题,也是建筑结构抗震设计的主题之一。因此,在建筑结构设计的时候,必须充分考虑到抗震设计,这已经在房屋建筑结构设计中占据非常重要的位置,在设计时只有采取适当的措施,以防止地震对建筑物的造成的巨大破坏,为减少地震的损失与危害在设计上做出应有的贡献,以保护人民的生命和财产安全。

一、 建筑结构抗震的重要性

在建筑结构中应用抗震结构的设计,首先能够保证人员的生命安全,为内部人员的逃生以及求救争取宝贵的时间; 其次,强化了建筑结构的设计,增加了建筑结构的抗震性,也将是建筑结构的使用寿命得到提升,使其利用价值得到不同程度的飞跃。建筑的基本功能是供人们居住,随后才是审美价值的体现。就建筑的基本功能来说,其能够供人居住的首要前提是安全,包括使用安全以及建筑物自身的安全。也就是说,建筑物只有在保证了自身安全的前提之下,才能够供人们使用。因此,在建筑物的设计和建设过程中,往往需要对影响建筑安全性的因素作全方位考虑。地震作为一种不可预知的自然灾害,其对建筑物安全性能的影响极大。而建筑物的安全一旦遭受威胁,必然会出现倒塌事件,从而砸伤和掩埋生命,给人们带来物质和精神上的双重损失。因此,建筑物在建设初期就必须做好抗震的准备工作,从根本上确保人们的生命和财产安全。

二、提高建筑结构抗震设计的措施

1、合理选址以提高建筑物的抗震能力

地震发生时,如果建筑物本身抗震能力弱,结构不坚固或者建筑刚性强而韧性不足,很容易遭到严重的破坏神之倒塌。如果建筑物选址不合理,地基建在地质不稳固的地方,地震会引起地表的地裂和错动以及地面沉降,这种破坏在地基不稳固的地方更加明显,因此合理选址以提高建筑物的抗震能力非常重要。在建筑物选址时,易选择地层稳固地带,应尽量避开地质不稳固的地方,如断层带、地下采空区、地下水空洞区、易液化土等地方。如果没有条件避开上述不适合建造建筑物的地区时,应采取相应的抗震应对措施。依据国家对建筑物抗震的类别等级,采取人工加固地基、注意建筑结构的整体性、建筑物的外形匀称、建筑物的结构简单减轻建筑物自重等,都可以消除地基液化沉陷。还有一种特殊的地质构造,那就是在地基的主要受力层内还存在土质较软的粘性土层或者不均匀的土层面时,这种地质构造若发生地震,地基会发生不均匀沉降。在此种地质构造地带施工时,应采用桩基和加强基础的措施来加固地基。

2、使用科学的结构形式

目前,我国常用的建筑结构有:钢筋混凝土结构、砌体结构、钢混结构以及钢结构。防裂度和地区不同都是造成结构不同的主要因素, 通常钢筋混凝土结构的抗震能力相对较强,由于自身柔韧性较好, 所以钢筋混凝土在建筑物变形能力控制中,具有良好的承载能力。因此,在建筑结构设计中,必须根据抗震要求以及功能特征选用合理的结构方案,在审核结构体系中,也必须考虑结构侧移度,特别是高层建筑物结构设计。随着高层建筑结构高度增加,不仅会让建筑结构在地震作用以及其他负荷作用影响下增大水平位移,也会让建筑结构抗侧移的刚度增加。而对于不同的钢筋混凝土结构体系、组成方式、构建以及受力特征,在抵抗侧移刚度等方面都具有很大的差异性,所以在使用中,必须根据具体情况,选用合理的高度。

3、强化设计质量

由于地震具有超强的危害性,所以在地震设计时,必须注重各项影响因素。由于我国建筑设计水平相对落后,很多建筑结构使用的方案不够合理,在不能科学布置建筑结构方案的过程中,不仅增加了建筑成本和自身重量,也加大了地震危害。因此,在建筑抗震设计中,必须正确运用抗震理论,根据相关设计原则,不断保障或者提高建筑结构可靠性与安全性。具体原则包括:努力降低地震作用时结构位移与扭转,并且建筑结构必须拥有足够的刚度;结构构件承载能力相对较高,同时具有足够的耗能能力与延性。在这过程中,延性大说明变形能力相对较高,承载力与强度减小速度缓慢,不能有足够的空间吸收,还能耗散地震能量,从自身结构避免坍塌。

4、选择合理的建筑材料

在设计阶段,要进行抗震分析和计算,在选择建筑材料时,要对其参数进行可靠度分析,也要充分考虑材料参数的变异性,而且尽可能选择自振频率不同的材料,避免在地震作用时结构物局部或者整体发生共振,造成严重破坏。

5、合理的平立面布置

建筑物的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。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。建筑物的平、立面布置宜规则、对称,质量和刚度变化均匀,避免楼层错层。对体形复杂的建筑物合理设置变形缝,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施,严格控制建筑物的高度和高宽比。

6、多道抗震防线的设置

这样可以避免在地震作用下,由于局部损坏而造成整个建筑结构的损坏,例如框架----抗震墙结构系统,抗震墙可以抵抗较大的侧压力,是第一道防线,当在地震作用下抗震墙发生破坏时,框架结构就起到抗震的第二道防线。 多道抗震防线可以极大的消耗地震能量,延缓或者减轻地震作用对高层建筑的损坏。

7、加强建筑物内部的薄弱部分

在高层建筑中,由于层数较多,建筑面积较大,难免存在一些受力比较大而比较薄弱部分,在建设过程中,要及时对薄弱部分进行加强,采取有效措施增强其强度和刚度,这样就可以极大提高其承载力,避免在地震作用下过早的屈服产生较大变形,导致建筑结构局部损坏或者整个结构的损坏。

8、保障结构的延性

(1)对于建筑结构当中柱、梁等构件,应该按照强柱弱梁的原则,增加柱子的抗弯能力。钢筋混凝土的框架在强震发生时,当地震威力致使建筑结构达到最大的非线性位移时,梁端的塑性铰的塑性转动会比较大。当柱端的塑性铰出现比较晚,那么建筑结构达到最大的非线性位移时它的塑性转动会比较小。这样就保证了框架有了比较稳定的塑性耗能构件。

(2)要提高结构的延性,还要采取强剪弱弯的措施。因为剪切对于破坏根本没有延性,如果某个部位一旦发生剪切破坏时,这个部位在整个抗震结构中的作用就会丧失,柱端发生剪切破坏,建筑结构的局部就会发生坍塌,局部坍塌有可能导致整个建筑物的坍塌。因此,要采取措施来增大梁柱和柱端的组合剪力值,保证任何构件在强震发生时都不会损坏其剪力。

总之,结构抗震设计有许多不确定或不确知的因素,很难做到对结构进行精确的抗震计算,并得到结构在地震作用下的真实反应。因此结构的抗震设计除了必须进行细致的计算分析外,要特别注重结构的概念设计。如选取对建筑抗震适宜的建筑场地,设计延性结构,采用轻质高强建筑材料,设置多道抗震设防,加强结构的整体稳定性,重视结构的抗震构造措施等方面,只有这样才能保证结构的抗震性能。

参考文献:

[1] 李鸣. 浅谈建筑结构抗震设计[J]. 科技致富向导,2013(6):330.

篇7

中图分类号:TU318 文献标识码:A

引言:由于开发商对于建筑物的地震破坏原因和破坏程度没有足够的了解,导致建筑物在抗震设计方面存在十分大的困难。所以,我们不仅要追求建筑物的造型美观,还有考虑建筑物的抗震设计。要为人们营造一个安全舒适的生活环境。针对地震问题我们要在房屋结构找突破点。只有设计出抗震、牢固的建筑结构,才能保障人类的人身安全。

一、房屋建筑结构设计相关因素分析

建筑物按建筑结构分类可分为:砌体结构、砖混结构、钢筋混凝土结构、钢结构等。建筑物结构形式的确定,与其抗震能力是密切相关的。相关的科学研究表明,在遭遇相同等级的地震灾害后,采用钢结构的建筑物受损坏的程度明显要低于钢筋混凝土结构的建筑物。日本也是一个多地震的国家,其钢结构的房屋建筑占全国建筑的半数以上,也是其在遭遇地震后人员伤亡较少的主要原因之一。目前,我国的建筑抗震系数系统依旧是不完善的,不能确保结构设计人员准确、有效地应用。历次地震灾害表明,影响抗震系数的因素是很多的,比如其抗震的等级、建筑物的类别、场地类别、建筑物总高度等。为了促进其实际工作的需要,应对各种相关因素和相关参数展开一系列的优化分析,得到一个最优的设计方案。房屋建筑的抗震性能与许多因素有关系,比如其建筑的体型设计。汶川地震震害表明 , 许多平面形状复杂 , 例如平面上的较大外凸和凹陷、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。海城地震和唐山地震中有不少这样的震例。而平面形状简单规则、传力途径明确的建筑在地震中都未出现较重的破坏;有的甚至保持完好。上述情况表明,很多损害严重的建筑物的设计方案不是很合理,如果能够选择一个好的设计方案,震后损失可能会减小很多。

二、建筑结构抗震设计的要点

在我国,对于建筑物抗震设计的要求是采取“三水准设防、两阶段设计”的标准。在这种标准的影响下,建筑结构设计经历了柔性设计、刚性设计、结构控制设计和延性设计四个阶段。但是由于地震产生了很多不确定因素,导致建筑结构存在非常大的偶然性和复杂性,甚至还有计算模拟与实际情况的不符的情况出现,导致计算结果误差很大。所以,我们不仅要考虑建筑物良好的概念设计,还要提高建筑结构抗震性能。具备完善的建筑结构体系。一个良好的建筑体系,对于建筑业是十分有必要的。在实际的建筑抗震设计时,要注重依赖建筑结构体系的协同工作,从而使建筑物中的每个构件都能够共同工作。所以,这就需要建筑结构构件在允许受力的情况下不仅能够具有良好的耐久性,还要能够在高压,强力的作用下共同工作。在砌体结构的建筑中避免建筑结构单纯的依靠建筑结构自身刚度来承受载荷。充分提高建筑物材料利用率的协同工作。从建筑物抗震设计经验表明,材料的利用率越高,结构的协同工作能力也就越高。

三、建筑结构抗震设计中的主要问题

1、建筑结构体系的合理选择。建筑结构设计中最主要的一方面就是结构体系的选择,它的合理选择决定着建筑物的安全性。对于建筑结构体系的合理选择应注意以下两个方面的设计:(l)体系应具有合理的地震传递途径和明确的计算简图。在这个过程当中,房屋内部结构的布置,应使得更多的受力在主梁上,并且使垂直重力以最短的路径传递到主受力部位;竖向构件的布置,要让竖向构件的压应力接近均匀(2)建筑体系应具有合理的强度。一个良好的建筑物必须要有合理的强度进行支撑,一些建筑的薄弱部位要由合理的强度防止:在框架结构设计方面,要保证节点不受破坏,要使梁、柱端的塑性尽可能的分散;对于容易出现的薄弱环节,必须提高薄弱部位的抗震能力。

2、抗震场地的选择。抗震场地的选择直接影响建筑物的抗震设计工作,应选择有利的抗震场地,要避开对建筑抗震不利的地段。地震对于地面的危害是十分巨大的。地震造成的地裂和地表错动,直接使得房屋倒塌,结构损坏。所以,选择抗震场地不能选择易液化土地、软弱场地、状态明显不均匀等场地;如果不能避免不理的场地,可以采用适当的抗震措施进行加强强度:对于地震时有可能存在的地裂或者滑坡的场地,必须采取科学合理的措施进行稳定;如果地基需要建立在最近填土和土层十分不均匀或者软弱粘性土层时,必须采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施。

建筑工程选址应注意的问题:四川汶川地震的震害情况表明,那些建在断裂带上和断裂带沿线的建筑物都完全倒塌,破坏极其严重。因此,建筑物建设地点的确定是极其重要的,它是决定建筑物抗震性能的前提条件,只有正确的选址方案,才能保证建筑物满足建筑抗震设计的相关要求,保证其安全性、可靠性。选择建筑场地时应根据工程的实际需要和工程地质、地震活动情况等相关资料,选择对建筑物抗震有利的地段,避开对抗震不利的地段,严禁在地震断裂带及断裂带沿线附近建造甲、乙、丙类建筑物。应避开地震时可能发生山体滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等次生灾害地段。汶川地震发生时,北川老县城发生规模较大的山体滑坡,王家岩山体在地震作用下瞬间崩塌,崩塌的山体倾泻而下瞬间摧毁山下及周边的建筑物,北川老县城的 5个街区的大部分建筑物被厚厚的土体掩埋,造成大量人员伤亡。这样的结果不是靠提高抗震设防等级、提高建筑物的抗震性能和措施所能避免的。所以避开此类危险地段,才能避免因选址不当所造成的严重的人员伤亡和财产损失。

3、重视建筑平面布置的规则性。在建筑平面布置方面,应尽可能的采用抗震概念设计原则,不能使用严重不规则的设计方案。有关资料表明,对于一些楼板布局不够规范时,要采取相应的楼板计算模型;对于平面不规则、立体不规则的建筑结构,必须采用空间结构计算模型。结构的规则性具体分为三个部分:第一是建筑主体必须具备良好的抗压能力,侧力结构不能变形,要尽可能的均匀;第二是建筑主体抗侧力结构的平面布置,建筑主体抗侧力结构的布置要注重同一侧的强度要均匀;第三是建筑主体抗侧力结构的布置要与周围的结构具有相同的刚度,必须保障良好的抗扭刚度。总之,重视建筑平面布置的规则性对于建筑的抗震设计十分重要。

建筑物平面设计应该注意的问题:建筑物的平面布置规则与否、是否对称和具有良好的整体性,也是影响建筑物抗震性能的重要因素之一。例如酒店、公寓、商场、住宅、体育馆等不同建筑物的使用功能不同,其平面布置也千变万化,其柱距、开间、进深、隔墙的布置、楼梯的位置、电梯井的布置等也有很大差别,如果柱子、墙体等布置不对称、不规则,使得平面刚度急剧变化,遭遇地震后,将发生严重的扭转破坏。因此,建筑设计时,应使柱子和抗震墙(剪力墙)等抗侧力构件均匀、对称布置,刚度较大的楼梯间、电梯井应尽可能居中布置,不要布置在建筑物的转角处。要尽可能作到使结构的质量和刚度分布均匀、对称协调,避免突变,防止在地震作用下产生扭转效应。

4、建筑物竖向设计应该注意的问题

建筑物的竖向布置设计也将对其抗震性能产生巨大的影响。近些年来,由于国民经济的迅速发展,商场、写字楼等高层、超高层建筑越来越多,其要求底层或下面几层大开间、大空间,这就形成了建筑物下面几层柱子和抗震墙(剪力墙)较少,层间质量和抗侧刚度沿建筑物高度分布不均匀,在抗侧刚度较差的楼层形成了对抗震极为不利的薄弱层,在地震作用下,引起较为严重的破坏。汶川地震中,有许多底层框架—抗震墙砌体房屋底层柱子直接破坏,建筑物由原来的 4 层直接变为 3层。主要原因就是,沿着建筑物高度方向,质量和抗侧刚度发生突变,底层柱子较少,抗侧刚度较小,地震作用下,底层柱子直接坏掉。所以,建筑物的竖向布置设计时,应尽可能使其沿竖向的抗侧刚度分布比较均匀,抗震墙(剪力墙)并使其能沿竖向贯通到建筑底部,不宜中断或不到底,尽量避免某一楼层抗侧刚度过小,以避免在地震作用下,因薄弱层的存在引起建筑物的倒塌。

四、提高建筑结构抗震能力的建议

建筑结构抗震设计是在不断的实例验证中逐渐分析,日益总结归纳出来的。在目前的房屋建设当中,抗震设计是十分有必要的。所以,建筑抗震设计在建筑设计中应该引起十分重视。为了设计出高抗震性的建筑物,在我看来需要注意以三点:第一,科学合理的建筑布局是不可缺少的,于此同时还有保证各个主要受力物体处在同一平面,在地震来临时要能禁得住压力。在墙段没有发挥作用之前,需要依照“强墙弱梁”的标准实施加强建筑物的承受力,防止地震强大的破坏力。第二,要按照不同的抗震等级,对梁、柱以及墙的节点使用相对应的抗震措施,确保建筑结构在地震作用下达到相关标准。为了保障钢筋混凝土在地震作用下不受破坏,要科学合理的添加合适的化学试剂,加强混凝土的强度与刚度,还有注意构造配筋的要求,尤其是要加强节点的构造措施。第三,必须设置多层抗震防线,一个良好的抗震体系对于地震的压力是十分重要的。抗震体系就如果人类身体的三道防线,不同等级的地震采取不同的防线。第一层不行,还有多层防线保护。这样的保护体系对于防震将是十分有效的。

五、结语

通过多年对于建筑结构抗震设计的研究,我国已经逐渐形成了自己的一套较为先进的、有效的抗震设计方法并日趋成熟,但是也有很多不足之处,需要我们在实践中加以完善。总之,要确保建筑结构中抗震设计能高效完成,应在遵循相关建筑抗震规范要求的原则上,进行科学的、合理的设计,确保建筑物具有稳定的、可靠的抗震性能,达到建筑物小震不坏、中震可修、大震不倒的标准。我们有理由相信,随着相关技术人员抗震设计水平的不断提高,我国的建筑工程结构抗震设计也会迈上更高的台阶。

参考文献:

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中图分类号:TU3文献标识码: A 文章编号:

随着经济的发展和城市化进程的加快,城市中的高层建筑逐渐增多,建筑的安全性和稳定性受到人们的关注,设计者需要加强对建筑的抗震性设计,减少建筑在地震灾害中的破坏,提高建筑的抗震能力。建筑结构的抗震设计是专业性技术性极强的工作,设计者需要加强抗震场地的选择,提高建筑的整体性和刚度,合理的计算建筑结构的参数,整体上提升建筑结构的抗震性。

建筑结构抗震的基本要求

1、结构构件要具备相关性能。建筑结构的构件是建筑的重要组成部分,构件要具备必要的稳定性、承载力、延性和刚度,建筑结构设计上应该遵循强柱弱梁、强剪弱弯和更强节点核芯区的设计原则,结构的薄弱部位应该进行重点的设计,已经承载了竖向荷载的构件不宜作为主要的耗能构件,结构的构件要满足建筑抗震性的要求。

2、抗震防线的设置。建筑结构抗震性设计是建筑设计的重要组成部分,设计者需要按照建筑设计的要求来设置抗震防线,实现结构构件之间的协同作业。建筑多道抗震防线设置的目的是减少地震对建筑的损坏,实现建筑的内部和外部赘余度设计,建立建筑的屈服区,提高构件的适当刚度和延性,处理好建筑结构内部的强弱关系。建筑抗震防线的设计要避免部分设计过强和部分设计过弱的问题,避免建筑的不合理设计,提高建筑的稳定性设计。

3、加强薄弱部位的抗震性设计。建筑抗震性的设计需要从整体的角度进行,薄弱部位的结构部件要加强设计,提高构件的实际承载力。设计者要实现设计计算的弹力值和实际受力值之间的均匀变化,防止变形力的集中,实现建筑部件之间承载力和刚度的协调。设计者要在设计的过程中有目的加强薄弱部位的抗震设计,对建筑的变形能力进行控制,提高建筑的总体抗震能力。

二、建筑结构抗震设计的关键环节

1、抗震场地的选择。施工场地的地质情况直接影响着建筑的稳定性,建筑结构的抗震性设计需要加强对地基的勘察和检验,在地基稳定性不足的情况下要对桩基进行施工,加强地基的稳定性,减轻地震灾害对建筑的影响。设计者需要选择有利的建筑抗震场地,在加强建筑本身稳定性的基础上减小地基等外部因素对建筑稳定性的影响。在施工场地无法满足有利抗震要求的情况下,设计人员和施工人员可以首先加强地基的稳定性,采取地基液化的方式来消除地基的缺陷,提高建筑上部结构的稳定性。

2、建筑结构的选型和布置要求。现在城市中的高层建筑逐渐增多,建筑的形式逐渐多样化,设计者需要在加强形态设计的同时提高建筑的稳定性。一般而言,建筑的抗震性要求建筑结构形状应该简单,建筑的凹角是不可避免的,房屋突出部分的长度应和宽度保持一定的比例,房屋立面的局部收进尺寸应该严格按照建筑设计的要求进行设计,结构平面长度不应该过大。此外,设计者还要实现建筑平立面质量和刚度分布的均匀和对称,减小建筑的刚度偏心,对建筑薄弱部位的构件要进行充分的计算和设计,避免构件的变形,实现建筑内部结构的对称性。设计者可以对地震缝进行利用,将建筑的结构分成具有规则和简单的小单元。

3、建筑的整体性和刚度设计。城市中的高层建筑都是具有空间刚度的由楼盖和承重构件组成的结构体系,建筑的抗震性主要是由建筑的稳定性和空间的刚度来决定的,刚性楼盖实现了地震作用的分配。近年来,钢筋混凝土在建筑结构中得到了重要的应用,现场浇筑的钢筋混凝土具有水平刚度大和整体性好的优点,可以有效的避免散落和滑移问题,增加建筑整体性,是比较理想的建筑抗震构件。钢筋混凝土楼板还可以控制建筑的层间变形,实现荷载的有效传递,减轻楼板和墙体之间的约束力。因此,设计者需要对现行的现浇混凝土结构进行研究,通过增设构造柱和配置钢筋的方法来加强建筑的整体性,提高建筑的空间强度,整体上提升建筑的抗震性能。

4、建筑结构参数的计算。建筑抗震性设计中包括了房屋构件的变形计算和墙梁柱板的承载力计算,设计者在计算之前需要根据建筑的实际要求和建筑设计规范来建立有效的计算模型,根据模型来简化建筑构件的计算和处理。设计者可以将有关的数据输入到计算机中,对复杂构件的变形和内力进行系统的分析和计算,设计者要对结构的位移、自振周期、层间刚度比、扭转系数以及剪重比进行计算,对结构的扭转效应进行考虑。建筑抗震性设计是专业性技术性极强的工作,构件的计算和分析工作很难一次完成,设计者要在设计理论和设计模型的指导下对试算的结果进行反复的调整,提高建筑防震性设计的合理性。

5、建筑结构的延性抗震设计。结构延性是建筑抵御地震灾害的关键,结构的延性抗震设计是建筑抗震设计的重要组成部分。设计者要按照强柱弱梁的原则进行设计,将柱截面的弯矩进行增大设计,对控制截面的整体承载力进行精确设计。构件抗剪能力是建筑抗震性的重要组成部分,设计者要人为的增大构件抗剪能力,通过增大剪力墙端、梁柱节点、柱端和梁端的系数来提高建筑的剪力值,提高验算和设计的精确度,减小建筑在地震中的剪切破坏。此外,设计者还要提高建筑的塑性耗能能力和建筑的塑性转动能力,对可能出现塑性铰的部位进行重点的设计,加密箍筋,对轴压比进行有效的限制,提高建筑整体稳定性。

三、我国建筑抗震性设计中存在的问题

建筑抗震性要求是建筑稳定性和安全性的关键,设计者要按照设计规范和建筑抗震要求来加强对关键设计环节的控制,整体上提升建筑抗震性的设计质量。在建筑抗震性设计的过程中也存在建筑高度、建筑结构体系、材料选用以及轴压比等问题,设计者需要采取有效的措施进行预防。首先,建筑高度需要符合城市发展的需要,要和施工技术和城市发展水平相适应。其次,设计者要进行转换层和加强层的设计,提高柱结构的抗剪力程度,尽量选用混凝土结构。再次,短柱和轴压比问题会大大削弱结构的延性和塑性变形能力,设计者要加强强柱弱梁设计,对柱的剪跨比和轴压比进行确定,避免短柱问题的发生,按照建筑的施工要求进行轴压比限值的调整。此外,设计者还要提高建筑结构设计的安全度系数,对抗震设计的原则进行重新的审视,提高建筑的抗震设防烈度,采用弹性设计来提高建筑的安全性,减轻地震对建筑安全性和稳定性的破坏。

结语:

随着经济的进步和城市建设进程的加快,城市中的高层建筑甚至是超高层建筑逐渐增多,建筑的抗震性设计逐渐受到人们的关注。建筑结构抗震性设计是专业性技术性极强的工作,设计者需要加强对建筑场地的选择,对建筑构件和整体的弹性和塑性进行设计,利用计算机来提高各项参数的准确性和可靠性,整体上提升建筑的稳定性设计,减轻建筑在地震灾害中的损失。

参考文献:

[1] 赵西安.高层建筑结构抗震设计的一些建议[J]. 工程抗震. 2011(04)

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中图分类号:TU318 文献标识码:A 文章编号:

1、建筑结构抗震设计的基本原则

1.1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。

1.2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。

1.3对可能出现的薄弱部位,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。

1.4选择合理的结构形式

抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。按结构材料分类,目前主要应用的结构体系有砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土结构等;按结构形式分类,目前常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、简体结构等。结构体系的确定受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等诸多因素影响,是一个综合的技术经济问题,需进行周密考虑确定。

2、建筑抗震设计中存在的问题

2.1缺乏前期勘察资料

缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料,有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计,有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料,设计缺少了必要的依据。结构的平面布置中外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大,同一结构单元内,结构平面形状和刚度不均匀不对称,平面长度过长等。

2.2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。

2.3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。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。建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。

2.4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。

2.5抗震设防烈度较低

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建筑的抗震要求。

2.6平面布局的刚度不均

抗震设计要求建筑的平、立面布置宜规正、对称,建筑的质量分布和刚度变化宜均匀,否则应考虑其不利影响。但有的平面设计存在严重的不对称:一边进深大,一边进深小;一边设计大开间,一边为小房间;一边墙落地承重,一边又为柱承重。这些都对抗震极为不利。

3、建筑结构抗震设计的措施

3.1建筑选址要正确。

避免抗震危险地段,选择对抗震有利的场地、地基和基础在进行设计时,应根据工程需要,掌握地震活动情况和工程地质的有关资料,作出综合评价,宜选择坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等有利地段;避开软弱土、液化土、河岸和边坡边缘,平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层等不利地段;同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上,也不宜部分采用天然地基,部分用桩基,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,宜加强基础的整体性和刚度。

3.2合理的确定平立面布置。

建筑物的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。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。建筑物的平、立面布置宜规则、对称,质量和刚度变化均匀,避免楼层错层。对体形复杂的建筑物合理设置变形缝,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施,严格控制建筑物的高度和高宽比。

3.3 结构选型和结构布置要合理。

结构选型根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,经技术、经济条件比较综合确定。单从抗震角度考虑,作为一种好的结构形式,应具备下列性能:延性系数高;匀质性好;正交各向同性;构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性,并能发挥材料的全部强度。结构布置遵循的原则是平面布置力求对称,使构件分配的力均匀;竖向布置力求均匀,尽可能使其竖向刚度、强度变化均匀,避免出现薄弱层,并应尽可能降低房屋的重心。

3.4刚度、承载力和延性要匹配。

当结构具有较高的抗力时,其总体延性的要求可有所降低;反之,较低的抗力需要较高的延性要求相配合。地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关,具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧刚度,往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物具有很强的抗倒塌能力,最理想的是使结构中的所有构件都具有较高的延性,然而实际工程中很难做到。有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性是比较经济有效的办法。

4、结束语

抗震设计问题是一个非常复杂的过程,涉及面非常广泛,需要在设计过程中考虑全面。在以后的设计过程中,还有许多方面需要我们进一步的探讨和研究,我们也期待有更多新型抗震技术应用于建筑中来,减轻地震带来的危害。

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2抗震性能化设计的实例

2.1工程概况

本工程位于内蒙古乌海市乌达区经济开发区内,本单项为内蒙古东源科技有限公司年产72万吨/年电石项目3#配料站,建筑高度23.2m,该地区抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速0.2g,建筑物安全等级为二级,建筑物设防类别为标准设防类别,结构抗震等级为二级,设计使用年限为50年,建筑物场地类别为Ⅱ类,基本风压为0.75kN/m2,地面粗糙度为B类。本工程特殊之处在于全厂物料运输枢纽,连接三条钢栈桥,其中一条栈桥在19.1m层楼面处,10.000m-16.200m为石灰和碳材料仓,共约840m3,料仓的跨高比小于2.5,本结构层具有较大质量,收进约30%的情况下仍是下层质量的1.2倍。

2.2本工程超限情况

本工程超限情况如下:

①扭转不规则,在规定水平力下考虑偶然偏心Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值:1.32。

②竖向刚度不规则,局部收进水平尺寸大于相邻下一层的25%。综合判定属于特别不规则结构。

2.3抗震性能目标设定

由于本项目的超限情况和全厂的重要性,除按照规范的要求及目标进行计算和设计外,提出了基于性能的抗震设计。综合考虑抗震设防类别,场地条件和结构的特殊性,震后损失和修复的难易程度,确定结构的性能目标为D级。在多遇地震作用下结构能做到完好无损,不需修理即可继续使用(性能水准1级),在设防烈度地震作用下结构只有中等破坏,修复后可继续使用,(性能水准4),在预估的罕遇地震作用下,结构损坏比较严重,需排险大修,但不倒塌(性能水准5)。具体抗震性能目标。

2.4小震弹性计算结构及分析

小震弹性计算按照正常设计,采用整体建模,考虑偶然偏心,双向地震,扭转耦联,及施工模拟,在抗震规范规定的地震影响系数曲线下,多遇地震标准值作用下楼层最大水平位移与层高之比小于1/550。作用组合的效应设计值按照1.2(DL+0.8LL)+1.3SEhk组合下抗震承载力满足弹性。(本工程重力荷载代表值的可变荷载组合系数0.8)构件配筋无超筋现象,轴压比,梁混凝土的相对受压区高度均能符合我国规范要求。

2.5中震计算结构及分析

按照“中震可修”的原则:和本工程的特点。需要对中震作用下主要抗侧力构件的承载力进行复核,以便确定其能达到设定的性能指标。取其中一个关键构件验算内容及结果如下:由于结构已经进入弹塑性状态,采用pushover推覆分析法,验算在1.0D+0.8L+1.0SEhk工况下的受力情况,其中一个料仓下的框架柱验算正截面结果如表2,其中材料强度取标准值。根据结果显示承载力满足设计要求。在设防地震标准值作用下,楼层最大水平位移与层高之比最大为1/170,也在规范要求3~4倍的[Δue]区间内,地震破坏等级可满足要求。

2.6大震计算结果及分析

按照性能化设计,罕遇地震作用下,按照弹塑性分析和SATWE软件对等效弹性计算,取结果较大值,关键构件的抗震承载力不屈服,允许较多竖向构件(40%)进入屈服阶段,关键构件的验算方法与中震验算方法相同,结果宜满足设计要求。性能水准5允许部分框架梁发生严重破坏,钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应符合式VGE+V*EK燮0.15fckbh0。取其中一个关键构件进行斜截面承载力验算结果,其中材料强度取标准值。在预估的罕遇地震标准值作用下,楼层最大水平位移与层高之比最大为1/63,规范要求小于[Δup],在此范围内,表面结构整体不会倒塌。

2.7工程结论

综上所述,本工程通过性能设计及弹塑性时程分析,计算结果表明本工程各项指标达到预定的抗震性能目标,所选结构体系合理、安全、可靠,能满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计要求。