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1.1概念設計概述
概念設計是通過一種較為抽象的方式,在腦中將對象的進行感知和概括。這種設計方式一般不是基于計算結果產生,尤其是對于那些難以通過計算做出精確分析或是在規范中難以進行規定的相關問題,需要通過概念設計的方式,對不同的建筑環境和空間進行詳細的分析,對整體的結構進行優化。概念設計主要通過對建筑的結構以及相互之間的力學關系的經驗判斷,在抗震設計的方案階段對整體方案進行選擇和優化,這種方式概念清楚、定性準確、算法簡便,能夠快速選擇出最佳方案并確定結構構件的基本尺寸。
1.2概念設計與結構計算的關系
隨著科學技術的不斷發展,采用計算機技術進行結構抗震計算已成為不可阻擋的趨勢,這種方式快捷精確,受到了廣泛的應用。然而這導致了很多設計人員盲目相信計算結果,而忽略了工程的實際情況及概念設計的重要性,不注重保證結構的整體抗震性,這樣一來只會影響到房屋的抗震穩定性。因此在進行抗震設計時,應將概念設計與結構計算相互結合,通過概念設計對結構計算進行總體的指導,通過結構計算對設計進行進一步的驗算以及修改,保證兩者之間的平衡,提高房屋的整體抗震性能。
2抗震概念設計的原則
2.1選擇合適的場地
地震對建筑的影響很大部分原因與其場地的選擇有關,一般而言地震導致建筑的破壞主要是由于地震時所產生的地面劇烈運動而導致房屋的破壞,第二類是由于各類災害導致的房屋失穩,第三類則是由于各種斷層錯動、山崖崩塌、河岸滑坡、地層陷落等地面嚴重變形直接造成。而這些都與結構選擇的場地有直接的關系,在進行房屋的場地選擇時,應進行詳細的地質勘察和考察,盡量避免對房屋抗震不利的地段,選擇有利于進行抗震并危險性較小的場地。一方面提高建筑抗震安全性,一方面也能提高建筑的經濟性。
2.2結構方案的選擇
結構的方案設計應考慮到建筑的實際情況以及下部的工程地質結構,在保證周圍建筑以及環境的安全性的基礎上,選擇經濟性較高的方案。在進行設計時,應充分發揮地基的潛力,根據不同地基的情況進行基礎方案的設計,必要時需要對地基的變形進行驗算。同時在設計時可以參考周邊相似建筑的抗震資料,保證建筑基礎方案的合理性。對于結構上部方案的設計與選擇,則需要與相應的基礎進行合理配置,保證結構整體的安全性。
3抗震概念設計的應用
3.1建筑結構體系
建筑結構體系對于建筑的抗震有很大的影響,好的建筑結構體系能提高房屋的整體性和穩定性。科學的建筑結構體系能夠有效的抵抗外界的變形和抗沖擊力,滿足建筑的整體剛度要求。因此在建筑的結構體系選擇時,應根據建筑的實際情況,保證建筑能夠承受自身的荷載又能在地震發生時充分抵抗外部的巨大應力而不發生過大的變形和破壞,在進行結構選擇時,要注意建筑物傳力途徑和受力計算的明確性,盡量避免使用轉換層,防止地震作用下建筑物發生局部破壞或傾斜現象。
3.2抗震防線的綜合布置
在進行抗震放線的布置時,應采取多條放線共同系統布置的方式。由于單一的抗震防線往往比較單一,若發生地震則可能由于單條放線的破壞而造成整棟建筑的坍塌,這樣既不利于房屋的抗震穩定性。而通過多種抗震防線相互組合的方式,則能很好的結合不同房屋的實際情況,對不同的部位進行不同的防護措施,通過強弱的結合,保證房屋的整體性和抗震的強度。
3.3高質量結構材料
建筑結構的抗震性能除了基本的結構設計之外,還在很大程度上與其使用的建筑材料有關,建筑的質量、強度以及連續性與均勻性都會影響到建筑結構的抗震性能。因此在進行建筑結構材料的選擇時,應根據建筑的抗震要求選擇連續性好的材料,保證材料的質量和強度要求。同時在選擇時,也行考慮到建筑的經濟性,因此應綜合考慮材料的性能與價格,保證材料性能與結構整體性能的最優。
3.4結構中薄弱部位的加固設計
建筑的結構是一個整體,任何一個部位失穩都會對整棟建筑造成影響,因此對于建筑結構中較為薄弱的部位,需要通過加固設計的方式保證其抗震的強度,保證各個部位共同工作。對于結構中的強剪弱彎、強柱弱梁以及柱、梁、節點處應尤其加以重視,通過箍筋加密等措施,保證建筑各個部位的構造整體性和延展性。
4結語
【關鍵詞】磚混結構;房屋建筑;抗震設計
一、磚混結構建筑物抗震設計方面的存在問題
1、平面不規則。 對于結構平面布置不規則的磚混結構 ,建筑物質心與剛度中心往往不易重合, 在地震作用下會產生扭轉效應, 大大加劇地震的破壞力度;平面布局凹凸不齊 ,局部突出的尺寸太大, 外墻拐角過多, 地震時產生應力集中現象, 結構易受破壞;平面剛度不均勻。建筑設計要求虛實對比, 使窗間墻寬窄不一, 使窗間墻剛度分布不均, 地震時變形不協調 ,寬墻段因剛度大而容易受剪破壞 ,窄墻段則易發生彎曲破壞 ,致使薄弱部位提前破壞 引起結構整體破壞。
2、豎向剛度不均勻。 由于建筑使用功能的需要, 局部設置大空間房屋 ,造成豎向墻體不連續, 產生剛度突變和出現薄弱層 。轉換承重梁過多, 傳力復雜, 對抗震極為不利; 建筑立面設計過分追求立面效果, 出現 “頭重腳輕” 造成房屋重心過高。 有些建筑物采用錯落的立面, 突出屋面建筑部分的高度過高 ,地震時發生鞭梢效應而造成結構豎向強度和剛度的不均勻 。外墻窗尺寸越來越大 ,而窗間墻尺寸則越來越小 ,有的開間甚至取消整門外墻 ,在外墻上設帶形通窗 、玻璃幕墻 ,使外縱墻幾乎完全喪失抗震能力。地震時變形不協調 ,薄弱部門提前破壞引起結構整體破壞。
3、局部大懸挑。磚混結構建筑物由于其結構特性使立面造型相對而言比較呆板或單一, 因而設計人員喜歡用大懸挑結構來創造新穎的空間體量構圖, 超出規范規定, 并且附屬構件復雜且過多。 為突出立面效果 ,屋頂女兒墻設置過高, 超出現行建筑抗震設計規范中相應的規定。
4、磚混結構建筑物設計中構造柱設置過多, 抗震磚墻不足 。資料表明, 磚墻增設構造柱后能提高磚混結構建筑物體側向擠出塌落的約束作用 ,設置鋼筋混凝土構造柱能使砌體的抗剪承載力顯著提高 ,提高砌體的變形能力 ,是有效的抗倒塌措施。 但構造柱對墻體的抗裂效果不明顯 ,一些磚混結構在墻體數量少, 抗震不足時, 往往以增加構造柱來彌補, 造成構造柱兩側的磚砌體長度不足 ,致使構造柱不能有效地與磚砌體協同工作 ,形成了“ 頭重腳輕”的結構體系 ,對抗震極為不利。
5、鋼筋混凝土圈梁設置偏多、 斷面偏大 ,而結構構件的連結不足 ,在磚混結構建筑物中合理設置沿樓板標高的水平圈梁 ,可加強內外墻的連接, 增強房屋的整體性 ,防止房屋傾覆破壞。 但是, 若墻體本身的抗震強度差, 即抗震磚墻數量不足或結構布置不合理 ,而僅靠增設圈梁 ,加大其截面尺寸或提高配筋面積來提高結構抗側力是不能滿足抗震要求的。
二、提高磚混結構建筑物抗震設計質量的措施
1、對建筑平面和立面進行科學布局。建筑平面和立面的規整性是整個結構設計中一個十分基礎 、重要的內容。 抗震設計中, 建筑平面 、立面宜盡可能簡潔、 規則, 結構質量中心與剛度中心相一致。 對于結構平面布置不規整的房屋質心與剛度中心往往不容易重合, 在地震作用下會產生扭轉效應, 大大加劇地震的破壞力; 對體型不規則的房屋應注意偏離結構剛心遠端墻段的抗震驗算。 建筑立面應避免頭重腳輕, 房屋重心盡可能降低, 避免采用錯落的立面 ,突出屋面建筑部分的高度不應過高 ,以免地震時發生“鞭梢效應”, 同時應控制好結構豎向強度和剛度的均勻性。
建筑設計應符合抗震概念設計的要求, 不應采用嚴重不規則的設計方案, 即使不可避免 ,也應盡量在適當部位設置防震縫 ,將體型復雜 、平面特別不規則的建筑布局分割成幾個相對規則的獨立單元。 在實際工程設計中, 應盡可能在兼顧建筑造型又滿足使用功能要求的前提下, 將平面布置、 立面外觀造型設計得較為規整 、簡潔 、美觀大方 ,同時又能有效地提高工程的抗震性能。
2、合理布置縱墻和橫墻
多層磚混房屋的主要承重構件是縱、 橫墻體,在地震中主要由于承重縱、 橫墻在地震力作用下產生裂縫,嚴重者會出現傾斜、 錯動 、倒塌等現象,進而使房屋造到破壞;所以合理布置縱 、橫墻對提高房屋抗震性能起到很大的作用。多層磚混房屋應優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系,縱 、橫墻的布置宜均勻對稱,沿平面內宜對齊,沿豎向應上下連續,同時一軸線上的窗間墻寬度宜均勻。 房屋的空間整體剛度和整體穩定性決定著房屋抗震能力的高低,多層磚混房屋一般采用縱墻或橫墻承重,由于非承重方向的約束墻體少,間距大,因而房屋該方向剛度較弱,空間剛度和整體性均較差,拉震能力低;在高烈度地區,墻體由于平面外的失穩而先行破壞,進而引起整個房屋倒塌 而在兩個方向適當布置縱橫 、墻混合承重的房屋,由于其限制了縱 橫墻的側向變形,增強了空間剛度和整體性,對承受縱 、橫兩個方向的水平地震作用及抗彎、 抗剪都非常有利 。墻體布置時,應盡量采用縱墻貫通的平面布置,當縱墻不能貫通布置時,可在縱橫墻交接處采取加強措施,也可在縱、 橫墻交接處增設鋼筋混凝土構造柱,并適當加強構造配筋;必要時還可以每隔一定高度放置水平拉結構筋,以加強房屋整體性,防止縱 、橫墻交接處被拉開。
4、設置房屋圈梁和構造柱。多次震害調查表明,圈梁是多層磚房的一種經濟有效的措施,可提高房屋的抗震能力,減輕震害 。在多層磚混房屋中設置沿樓板標高的水平圈梁,可加強內外墻的連接,增強房屋的整體性。 由于圈梁的約束作用使樓蓋與縱 、橫墻構成整體的箱形結構,能有效地約束預制板的散落,使磚墻出平面倒塌的可能性大大降低,以充分發揮各片墻體的抗震能力。 圈梁作為邊緣構件,對裝配式樓 、屋蓋在水平面內進行約束,可提高樓蓋,屋蓋的水平剛度,同時能保證樓蓋起一整體橫隔板的作用 圈梁與構造柱一起對墻體在豎向平面內進行約束,限制墻體裂縫的開展,且不沿伸超出兩道圈梁之間的墻體,并減小裂縫與水平面的夾角,保證墻體的整體性和變形能力,提高墻體的抗剪能力 。設置圈梁還可以減輕地震時地基不均勻沉陷與地表裂縫對房屋的影響,特別是屋蓋和基礎頂面處的圈梁具有提高房屋的豎向剛度和抗御不均勻沉陷的能力 。現澆鋼筋混凝土圈梁的設置應符合現行建筑抗震設計規范的要求 現澆鋼筋混凝土圈梁應閉合,遇有洞口應上下搭接,圈梁宜與預制板設在同一標高處或緊靠板底。
三、結束語
多次實驗表明,磚墻增設構造柱后能提高磚混房屋的延性,發揮防止磚砌體側向擠出塌落的約束作用;設置鋼筋混凝土構造柱能使砌體的抗剪承載力提高10-30% ,提高砌體的變形能力,是有效的抗倒塌措施。 另外,在多層磚混房屋中合理地設置構造柱,能起到增強房屋整體性的作用,還可以利用其塑性變形和滑移摩擦來消耗地震能量,從而大大提高抗震能力。
參考文獻:
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關鍵詞:房屋建筑;抗震結構;設計方案
中圖分類號:S611文獻標識碼: A 文章編號:
1在設計過程中考慮房屋抗震功能的建筑理念
我國的不少地方都位于地震高發區,地震發生時以地震波的形式進行擴散.因地震波具有水平方向及豎直方向的分量。對地面上的建筑物會造成較大的破壞,其中建筑中受力復雜的部位以及突出頂面的部位。更容易受到破壞。根據地震的形成規律和破壞規律,在建筑設計的過程中想要提高房屋的抗震功能,就需要科學地設計房屋的受力結構和建筑平面。
1.1砌體房屋的抗震設計思路
傳統建筑結構以砌體結構為主,以磚石結構為主的砌塊砌成砌體,根據有無結構性鋼筋分為配筋和無筋兩種,因建筑材料成本低廉且可以就近取材,房屋建成后有較強的耐久性和穩定性,是比較常見的建筑方式,根據統計數據表明.砌體結構的房屋在強度地震時即會受到嚴重的破壞,抗震效果較差。
在砌體房屋的抗震設計過程中。要注意建筑的結構中心與質量中心的重合,以保證建筑在地震波的作用下不發生扭轉,從而削弱地震波的破壞作用:建筑的附屬配件不要突出于建筑之外。以免在地震發生時發生甩落現象。另外砌體結構的房屋要嚴格控制其高度,控制高度與寬度的比值。盡量降低房屋的建筑重心,以增強其穩定性。避免整體坍塌的現象的發生,砌體房屋的日常維護任務比較艱巨,需要在使用過程中注意維修和加固。
1.2高層建筑的抗震設計思路
隨著我國城市化進程的不斷加快,城市建設用地日趨緊張。為了緩解城市居民的居住壓力,城市規劃的過程中新建筑一般以高層建筑為主。高層建筑因其本身的結構特點,對防風和防震的要求要比普通的中低層建筑高,在設計過程中應該進行整體上的設計,以精密的結構方案和旎工布置保證建筑的抗震性能,要注重建筑結構的整體完整性和連續性,使建筑能夠在地震中保持其穩定性。
高層建筑各建筑部件之間的連接是否可靠,對建筑的承載力和穩定性起到至關重要的作用。在地震發生時,可靠的連接方式可以使地震波沿其傳導方向進行傳導。適應地震中的延展性的要求:在進行設計時,要注重建筑結構縱向和橫向的結構剛度,使房屋在建筑基礎牢固的基礎上實現整體的穩定性,使建筑在地震發生之后地基沉降的情況下,能夠保持建筑的形狀。要實現結構部件之間的可靠連接以及整體的剛性,需要從設計過程中就有足夠的重視,對建筑進行完整而精確的力學分析。
2對建筑進行抗震設計的主要設計方法
地震對建筑造成的破壞。除了地震波造成的直接破壞之外,地形地貌的改變對建筑的破壞也十分明顯,因此對建筑進行抗震設計,需要從建筑方案立項之初就要開始考慮.從建筑場地的選擇。到對建筑地形的勘察和地基的設計。以及建筑整體上的設計,都是抗震設計的重點環節。根據房屋建筑抗震設計的理念。對建筑進行抗震設計的主要方法有以下幾個方面:
2.1選擇適宜的建筑地點
根據地震對建筑的破壞特點,在建筑工程立項之初的選址上,就要注意建筑的抗震功能。在選址時要規避影響建筑結構抗震效果的地域,如非巖質的柔軟沙土地,以及孤立的高聳山丘,河邊或者易發生滑坡的丘陵地帶等,無法避免在危險地帶進行建筑施工時,要加強建筑過程中的抗震設計,但是往往會提高建筑的成本,因此在選址時盡量選擇在開掏平坦的中硬度場地,建筑地點適宜可以方便建筑地基的旖工。能夠提高建筑結構的穩定性。
2.2建筑的外形要簡單規整
隨著抗震學術界對抗震研究的深入,抗震理論有了比較大的發展,對于建筑結構的抗震方法也有了較多的設計思路根據。對地震后的建筑進行的統計結果,發現結構簡單對稱的建筑不容易被地震波所破壞,具有較強的抗震效果,在設計時要綜合考慮當地的地質資料。研究出地震波的傳導方向,對建筑細節進行處理,采取有效的連接方式,以增強建筑結構的整體穩定性。建筑的外形設計要盡量簡單,避免突出于表面的結構,建筑整體上的重心不能與剛度中心有較大偏移.
2.3注重增強建筑的整體剛性
建筑的受力部分包括縱向和橫向的承重部件。要想使建筑在地震過程中保持整體上的穩定性,就要注重建筑整體上的剛性的增強,目前在建筑過程中所采用的鋼筋混凝土結構,就能夠較好地實現這樣的目的,能使建筑具有較好的整體性。以及較強的水平剛度,能夠比較均勻地傳遞載荷。增大建筑的整體剛性。建筑整體上的受力就較為均勻,可以使建筑在面對地震時。能夠有效延遲結構的屈服時間,起到教好的抗震效果。
2.4有效提高建筑結構延性的設計方案
在發生地震之后.采用延性設計的建筑能夠有效緩解地震造成的破壞,以局部部件的破壞來減少建筑整體受到的地震沖擊。對建筑的抗震貢獻和建筑的剛性處于同等重要的地位。在建筑的設計過程中。以塑鋼結構來完成柱的建造,使柱子的抗彎折能力遠優于粱,是建筑的框架具有較強的耗能髓力,通過一定的抗震結構的建設,提高塑性鉸的轉動能力和耗能效果。從而提高建筑整體式上的延性.減少建筑整體所承受的地震波能量。
3對建筑設計方案的抗震性能進行檢測的方法
在建筑的設計方案確定之后,需要對設計方案進行抗震性能的檢測,以考察建筑的抗震性能是否符合所在地以及客戶的抗震需求。目前主要采用的檢測方法是能力譜法,該方法的檢測思想是對建筑方案進行彈塑性的分析,分析結果以函數的形式繪制成曲線,該函數曲線以基底所受到的剪力為自變量,以建筑頂點的位移為結果變量,考察建筑整體對地震效果的緩沖作用,這條曲線就是該設計方案的能力曲線,主要能反應出建筑的穩定性能,根據圖譜可以直觀地對建筑的抗震性能進行評價,需要通過分析發現在設計結構無法滿足預期的抗震要求的情況時,需要根據檢測的結果及時對設計方案進行調整。
依據能力圖譜對建筑方案進行考察時,根據設計需要的建筑抗震性能,在能力譜曲線圖中繪制出設計目標所需要的抗震曲線,對比建筑的能力譜進行分析。若方案的能力曲線與目標曲線之間沒有交點,則證明該方案不能滿足設計目標的抗震需求,方案中的建筑結構需要進行一定的處理,或者需要重新進行建筑方案的設計;若建筑的能力曲線與目標曲線存在交點,要考察交點出的坐標情況,考察設計方案中的建筑對地震等級的響應情況,能夠清晰地表現出建筑結構的抗震能力,以及建筑在受到地震的影響時的響應情況,考察建筑中各部件的情況,如塑性鉸的分布是否滿足需要。剛性結構的整體抗震能力是否達標等。
4結束語
近年來世界范圍內地質災害頻發,廣大的建筑設計者與抗震學術界之間,不斷進行著廣泛而深刻的合作,取得了比較明顯的成果,不少先進的研究成果仍然缺乏實際運用。廣大的建筑設計者在進行設計時,要考慮到建筑的抗震功能,從建筑的選址到建筑結構的定型,對建筑進行詳細的力學分析,以位移的考慮方法解決建筑在地震中構件變形的問題,利用新型的抗震建材,采用先進的施工工藝,不斷提高建筑的抗震功能。
參考文獻
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關鍵詞:結構 抗震概念 設計 房屋建筑
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
1 前言
隨著建筑行業的日益發展,房屋建筑設計的要求也越來越高,越來越復雜。建筑外觀與平面上獨特新穎的要求以及建筑設計師標新立異的個性追求增加了建筑結構布置的難度,加上部分設計師對建筑結構抗震設計缺乏足夠的了解,不僅使得建筑結構抗震性能降低,也給建筑帶來施工上的困難和經濟上的損失。建筑結構抗震概念設計雖然是建筑基礎性的功能,但卻是建筑結構設計的核心部分,其強大的功效和作用越來越受到結構工程師的認可和重視。
2 抗震概念設計的作用
由于影響建筑物抗震性能的因素很多,很難對地震作用進行準確的估算,所以“概念設計”的作用要比“數值計算”的作用顯得更為重要。概念設計是建筑物結構抗震性能的決定性因素,也是結構抗震設計的首要問題。
概念設計的重要性主要有以下幾點: 1) 如今的計算理論及結構設計理論有待完善,存在著各種各樣的缺陷以及不可計算性。所以,概念設計的應用不僅解決了計算理論的缺點,還解決了在結構設計中實際存在的那些大量無法計算的問題,更加合理的完成了建筑的結構設計。2) 結構設計過程需要進行大量的數學計算,需要借助計算機來完成。而在方案的初級設計階段不能使用計算機來輔助計算。因此,需要熟練掌握結構概念的結構工程師根據自己的合理計算和準確的判斷來篩選高效、低造價的結構設計方案。3) 對于結構設計過程中存在的大量繁瑣的計算,往往需要借助計算機完成。而結構設計人員也過分依賴計算機,這樣會降低工作人員對設計數據的敏感性,對于計算中存在的數據錯誤和運算方法不合理問題不能辨別和糾正,從而使結構設計存在諸多問題,留下安全隱患。由以上分析可知,概念設計對建筑結構設計有相當重要的影響,其地位是不可取代的。
3 抗震概念設計遵循的基本原則
3 .1 整體合理性原則
基礎設置須滿足建筑物相關的規定要求,使得其所對應的承載力與相應的結構剛強度實現完美的結合,也就能夠可靠的將建筑結構中的各類荷載進行有效的傳遞至基礎。這種整體的構件布置能夠將建筑物各部分有效的組合在一起,從而產生極好的整體抗震性。
3 .2 結構合理性原則
建筑物本身的對稱布局是實現建筑物整體質量布置對稱性的基礎,從而使建筑物的抗側力大大加強且會對外力產生一種均衡的抵抗性,從而使建筑物的結構抗震性大大增強。
3.3 形狀簡單原則
簡單的建筑物往往結構比較明確,也就方便了我們對建筑物各個構件進行具體準確的受力分析,而且這種形狀簡單的建筑物結構受地震破壞的程度相對較輕,部分相對薄弱的區域也很容易得到控制和修復,從而確保建筑物抗震要求的實現。
3.4 豎向均勻原則
建筑物豎向上的均勻能夠有效避免建筑物外力作用下,由于剛度不足而發生突發性的結構扭曲現象,從而大大增強建筑物整體的強度和剛度。因此設計師在進行建筑設計時應當首先考慮建筑物豎向上的受力情況,將建筑物轉換層所對應的上下部分的結構比例控制在合理范圍之內,盡量使轉換層所承受的荷載相均衡。同時還應考慮建筑物內部墻柱等承重結構上下連接的一致性,這種剛度趨向的均衡和結構的延伸能夠保證建筑物各構件將地震產生的能量進行很好的吸收和傳遞,從而減少地震所產生的能量對建筑物的破壞。在對建筑物填充墻設置的時候,為保證結構的質量,還應該考慮墻柱之間的結構狀況,在保證建筑物整體受力情況不受破壞的基礎上,按照規定的要求設置抗震縫。
4 結構抗震概念設計在建筑物各層面的運用
4 .1 選擇科學的建筑方案
在進行方案初步設計時,建筑設計師應當根據自己掌握的相關理論和經驗選擇科學的、合理的、經濟的方案,盡量避免使用計算機等工具進行單純的數據篩選。建筑物的平面應當盡量選擇對稱性較強的方案,這種對稱的平面布置能夠縮小質量與剛度之間的偏差,從而使建筑物的豎向各部分受力均勻、整體性強,避免建筑物扭轉現象的發生。當前建筑中出現的一種“ 細腰建筑”,屬于一種平面很不規則的建筑。雖然這種建筑的外形較好,但該類建筑在高層建筑中應用后,地震作用情況下建筑物就很容易出現細腰部破壞現象,造成嚴重的后果。因此在進行建筑設計時要盡量使用抗震效果較好的形體,盡量少做不對稱的或過長的外凸內凹形體。
4 .2 選擇合適的結構體系
合適的結構體系是建筑物各部分整體協調性的保證,因此建筑結構抗震概念設計要求建筑物設計必須要選擇穩定、合適的結構體系。一個科學的建筑結構體系須滿足變形和抗沖擊力的要求,即建筑物有一定的剛度,能夠承受自身的荷載而不發生變形;同時又能夠在地震發生時能夠承受巨大的地震力而不出現局部受損的情況。在進行結構選擇時,要注意建筑物傳力途徑和受力計算的明確性,盡量避免使用轉換層,防止地震作用下建筑物發生局部破壞或傾斜現象。
4 .3 布置科學的抗震防線
對于結構抗震體系的選擇,要盡量避免使用單一的抗震防線。單一的抗震防線通長只有一道,當地震反復發生時,一旦抗震防線發生破壞就必然會造成建筑物的坍塌,造成嚴重的后果。若設置較多的抗震防線后,建筑物中各個構件就能夠進行適當的強弱結合,從而使得建筑物整體結構的抗震性得到增強。
4 .4 選擇高質量的結構材料
建筑結構抗震能力除了受以上因素的影響外,很大程度上還會受到材料的影響。材料的強度、剛度以及材料的連續性與均勻性都會影響到建筑結構的抗震性能。因此在進行建筑結構選材時要對材料的強度和延伸性等進行仔細的考量,使得材料符合建筑結構體系。同時還應該注意材料的經濟性能,發揮材料最大化的性能,實現單個性能與整體性能的最優結合。
4 . 5 處理建筑物中比較薄弱的部位
只有良好的結構整體性,才能使建筑構件之間協調配合,實現結構協同工作原則,這就要求建筑各個部位的強度和延性都能夠達到相應的標準。因此在結構概念設計中要特別重視建筑薄弱環節的處理,采取必要的措施對建筑的關鍵部位進行加強。建筑物結構整體的設計要注意強剪弱彎、強柱弱梁以及對柱、梁、節點與構件之間的關系,更值得注意的是建筑物構件節點的承載力一定要高于該連接構件的承載力,只有這樣才能保證建筑物構件隨著老化程度的加深,構件節點的承載力和剛度不會發生變化。建筑物梁、柱端部通常要采取箍筋加密措施,同時還要注意所使用的材料規格是否符合相關的設計和規定要求。對于砌體結構的建筑物,可以采用設置圈梁、構造柱等方式對其整體性和延性進行加強。同時還要注意建筑物預埋件的錨固承載力與連接件承載力之間的關系,若預埋件的承載力不能滿足相應的承載要求,必然會對建筑物整體性產生不利的影響。對于裝配式構件整體性的考慮,裝配式連接構件中的抗側力構件一定要采取必要的措施對其結構空間的整體性進行處理。
5 結束語
隨著經濟的發展和科學技術水平的不斷提高,建筑設計所呈現出的多樣化和高水平化對設計師的要求越來越高,建筑抗震性能良好的設計應當是建筑設計與結構設計的完美結合,因此作為現代結構設計師只有在掌握扎實的建筑理論知識的基礎上借助結構抗震概念設計不斷創新,才能滿足社會日益提高的建筑結構要求。
參考文獻
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關鍵詞:房屋建筑工程;結構設計;基礎設計;可持續發展
中圖分類號:TU198文獻標識碼: A 文章編號:
引言
建筑行業在發展過程中給我國帶來了巨大的經濟效益和社會效益,提高房屋建筑工程的安全性和可靠性成為建筑行業發展道路上至關重要的一個問題,在對房屋建筑進行設計的過程中,房屋建筑工程結構設計是否具有科學性和合理性直接影響著房屋建筑工程的整體質量。
一、房屋建筑結構設計遵循原則
設計人員在對房屋建筑工程進行結構設計時需要遵循幾個原則,首先設計人員在進行結構設計的過程中一定要從整個房屋建筑工程的整體著手,需要與業主進行良好的、有效的、及時的溝通,確保房屋建筑結構設計既符合客觀方面的需要,也符合主觀方面的需求;其次,設計人員在設計過程中要有提前量,現代的房屋建筑工程在進行基礎設計的過程中,將重點都放到了房屋建筑工程的地基、基礎、以及一些上部結構的構件(例如梁、板、柱、樓梯、雨篷等)方面,但是還是有一定的弊端,因為很多的房屋建筑結構設計中的基礎設計并沒有完全的結合實際情況,所以在施工過程中很容易遇到設計與實際情況不符的問題。
二、房屋建筑結構基礎設計經常采用的幾種形式
1、墻下條形基礎設計形式
大多數的房屋建筑工程在進行基礎結構設計時,都會采用墻下條形基礎設計的形式,而在墻下條形基礎形式當中,混凝土剛性基礎和鋼筋混凝土柔性基礎更為常見一些,混凝土剛性基礎的抗壓性能較好、但是在抗拉性及抗剪性方面的性能就稍微差了一些,比較適用于低層的房屋建筑工程;而鋼筋混凝土柔性基礎在抗拉性、抗壓性、抗彎性及抗剪性方面的性能就比較平均和優秀一些,比較適用于地基承載能力較差、上部荷載較大以及基礎埋深較大的房屋建筑工程。
2、獨立基礎設計形式
獨立基礎一般分為剛性獨立基礎和柔性獨立基礎兩種,通常獨立基礎設計形式別廣泛的應用在柱下基礎使用當中,以柱荷載偏心距為參考依據,決定基礎斷面是方形還是矩形。根據科學的調查分析表明,目前在我國,大多數的工民建工程施工中都采用了獨立基礎的設計形式,并且取得了十分優異和可喜的成績,發展前景十分不錯。
三、房屋建筑結構設計中的基礎設計過程中需要注意的問題
1、結構平面圖的繪制問題
繪制結構平面圖屬于房屋建筑工程施工前期的準備工作,設計人員在繪制房屋建筑工程的結構平面圖時,需要從整體出發,從大局出發,需要把國家利益和人民群眾的生命財產安全放到首位,在設計過程中需要充分的考慮房屋建筑工程的防火等級、抗震等級、防水等級以及保溫等級,其中,抗震等級最為重要,同時,設計人員在設計過程中還需要充分的考慮到房屋建筑工程的整體及局部的受壓性。
2、屋面結構圖的設計問題
一般而言,房屋建筑工程的屋面都為坡形,當建筑板之間的空隙過大,就采用梁板式的樓板;如果建筑板之間的空隙不大,就采用折板式的樓板,確保屋面結構圖的設計與房屋建筑工程的整體設計能夠相融合。
3、大樣詳圖的設計問題
設計人員在繪制房屋建筑工程的大樣詳圖時,需要確保圖紙的細致性和全面性,設計人員在繪制過程中,需要從提高房屋建筑工程的整體的受力性的角度出發,同時,力爭在最大程度上保證房屋建筑工程外形、結構以及尺寸的一致性。
4、樓梯方面的設計問題
設計人員在對房屋建筑工程的樓梯結構進行設計的過程中,主要需要考慮的就是樓梯板的撓度問題,需要保證上下層之間樓梯梁位置的一致性和精準性,同時,設計人員還要注意首段的樓梯板的基礎沉降問題,如果在房屋建筑工程需要的情況下,可以在一定程度上對樓梯梁進行統一的、規范的設置。
5、基礎方面的設計問題
設計人員在對房屋建筑工程的基礎進行設計的過程中,需要結合房屋建筑工程的實際情況進行設計,做到具體問題、具體分析,保證基礎設計的科學性和合理性,在對混凝土的選用方面,還需要注意考慮到結構的適用性和耐久性,以荷載為參考依據對基礎的寬度進行及時的、適當的調整,為房屋建筑工程整體的結構的合理性提供保障。
四、房屋建筑基礎隔震系統
1、基礎隔震的基本原理“隔離避讓”、“以柔克剛”是隔震技術設防策略的立足點。基礎隔震結構的基本原理就是在建筑物的基礎和上部結構之間安裝隔離設備(如隔震器、阻尼器等組成的系統),在水平方向形成一個剛度較小的隔震層,用來對整個體系的剛度K和阻尼C進行調整,從而使結構的自震頻率發生改變,使結構的自震周期延長,這樣就能夠使結構的吸能和耗能的能力得到大幅提升,結構的地震反應大大減小,削弱地震對上部結構的破壞力。我們可以利用結構的動力微分方程對這一基本原理做出合理的解釋。2、基礎隔震的特點基礎結構的顯著特點就是由于隔震層的安裝,整個結構的力學性能產生了很大的變化,主要起到兩個方面的作用:
(1)由于隔震層的剛度較小,這樣就使得地震作用產生的變形集中在隔震層,層間的變形大大減小,上部結構呈“整體移動”,使得上部結構構件避免了因發生大變形而損壞;
(2)結構自震周期T的延長,大大降低了上部結構的加速度,這樣室內人員就不會發生嚴重不適的情況,同時防止室內設施及物品大量的損壞,保障建筑物在震中及震后的使用,降低地震次生災害發生幾率。3、基礎隔震結構設計注意事項基礎隔震是目前使用最廣的一種隔震形式,也是最基本的隔震結構形式,其設計時需要注意以下幾個方面的事項:(1)由于隔震層部分要比建筑物基礎大,因此周邊的場地要充足。(2)隔震層設檔土墻,其上部還存在墻外狹道等,所以必須保證不會因為上部結構在地震時的移動產生其他問題。(3)隔震建筑物和周圍建筑物的聯系通道必須適應相對變形,保證通暢無礙。(4)隔震裝置的安裝位置要方便檢查和更換。(5)一般情況下需采用柔性連接,或球型接點,保證隔震層的變形和位移不影響設備管線,同時安放裝置及檢修空間也要考慮。4、建筑基礎隔震結構設計
4.1隔震支座的選型與布置
隔震結構的主要構件就是隔震支座,通常選用疊層橡膠支座。它是由橡膠和鋼板交互疊置在一起的。由于橡膠的彈性模量很小,可以將其做成薄層,利用鋼板來限制軸向壓力引起的橫向膨脹,不但減小軸向變形,還能產生很強的抗壓能力。假如受到水平作用力,疊層橡膠支座就會按照自身的彈性模量變形,從而形成一個水平柔軟、豎向堅固的支座。疊層橡膠支座的水平變形能力很重要,為了保證其水平變形的能力,可以加厚橡膠層,但其縱向支撐力會有所下降,水平剛度的軸力相關性會變大。假如在底層車庫的柱底安裝隔震支座,由于是半地下車庫,因而應留較大的空間在房屋的四周,確保橡膠墊變形空間充足。所以隔震支座的安裝地點選在底層車庫頂板,在車庫車庫層柱的柱頂四周布置。4.2隔震結構的構造設計應依據預期的位移控制要求和水平向減震系數進行隔震層的設計,選取合適的隔震支座、阻尼器及為支撐風載荷和地基微振動提供初始剛度的部件組成。隔震層頂部需設置平面內剛度足夠大的梁板體系,確保隔震層能整體協調工作。隔震支座上方的梁體系必須現澆,為增強頂部梁板平面內剛度,可以配加強筋或者增大梁的截面尺寸。由于考慮到隔震支座附近的梁、柱受力情況比較復雜,因而需要加密箍筋,情況特殊時,可采用網狀鋼筋。
結束語
房屋建筑結構設計中的基礎設計的好壞直接影響著整個房屋建筑工程施工的施工進度和施工質量,同時還影響著房屋建筑工程的安全性、適用性和耐久性。因此,設計人員在對房屋建筑工程進行基礎設計時,一定要保障設計的科學性和合理性。
參考文獻
[1]GB50011—2001,建筑結構抗震設計規范[S].