首頁 > 文章中心 > 高層建筑結構抗震設計

      高層建筑結構抗震設計

      前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇高層建筑結構抗震設計范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發現更多的寫作思路和靈感。

      高層建筑結構抗震設計范文第1篇

      關鍵字:高層結構設計抗震

      隨著科學的發展和時代的進步,高層建筑如雨后春筍般的出現。高層建筑的高度在一定程度上反映了一個國家的綜合國力和科技水平,世界著名的建筑更是建筑史上的紀念碑。但是如果高層建筑因結構設計不清,而造成結構布置不合理,不僅會造成大量的浪費,更重要的是給高層建筑留下了結構質量的安全隱患。因此高層建筑的結構設計就顯得尤為重要了。

      一 結構設計特點

      1.1 水平載荷是設計的主要因素

      高層結構總是要同時承受豎向載荷和水平載荷作用。載荷對結構產生的內力是隨著建筑物的高度增加而變化的,隨著建筑物高度的增加,水平載荷產生的內力和位移迅速增大。

      1.2 側向位移是結構設計控制因素

      隨著樓房高度的增加,水平載荷作用下結構的側向變形迅速增大,結構頂點側移與建筑高度的四次方成正比,設計高層建筑結構時要求結構不僅要具有足夠的強度,還要具有足夠的抗推強度,使結構在水平載荷下產生的側移被控制在范圍之內。

      1.3 結構延性是重要的設計指標

      高層建筑還必須有良好的抗震性能,做到“小震不壞,大震能修。”為此,要求結構具有較好的延性,也就是說,結構在強烈地震作用下,當結構構件進入屈服階段后具有較強的變形能力,能吸收地震作用下產生能量,結構能維持一定的承載力。

      1.4 軸向變形不容忽視

      高層結構豎向構件的變位是由彎曲變形、軸向變形及剪切變形三項因素的影響疊加求得的。在計算多層建筑結構內力和位移時,只考慮彎曲變形,因為軸力項影響很小,剪力項一般可不考慮。但對于高層建筑結構,由于層數多,高度大,軸力值很大,再加上沿高度積累的軸向變形顯著,軸向變形會使高層建筑結構的內力數值與分布產生明顯的變化。

      二 建筑抗震的理論分析

      2.1 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。正是基于這種認識,現代規范中的條文有的被列為強制性條文,有的條文中用了“嚴禁,不得,不許,不宜”等體現不同程度限制性和“必須,應該,宜于,可以”等體現不同程度靈活性的用詞。

      2.2 抗震設計的理論

      擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀10~40年展起來的一種理論,它在估計地震對結構的作用時,僅假定結構為剛性,地震力水平作用在結構或構件的質量中心上。地震力的大小當于結構的重量乘以一個比例常數(地震系數)。

      反應譜理論。反應譜理論是在加世紀40~60年展起來的,它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解,以及結構動力反應特性的研究為基礎,是加理工學院的一些研究學者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。動力理論。動力理論是20世紀70-80年廣為應用的地震動力理論。它的發展除了基于60年代以來電子計算機技術和試驗技術的發展外,人們對各類結構在地震作用下的線性與非線性反應過程有了較多的了解,同時隨著強震觀測臺站的不斷增多,各種受損結構的地震反應記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論,它把地震作為一個時間過程,選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入,建筑物簡化為多自由度體系,計算得到每一時刻建筑物的地震反應,從而完成抗震設計工作。

      三 高層建筑結構抗震設計

      3.1 抗震措施

      在對結構的抗震設計中,除要考慮概念設計、結構抗震驗算外,歷次地震后人們在限制建筑高度,提高結構延性(限制結構類型和結構材料使用)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(結構延性)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(隔震措施,消能減震措施)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。而且,強柱弱梁,強剪弱彎和強節點弱構件在提高結構延性方面的作用已得到普遍的認可。

      3.2 高層建筑的抗震設計理念

      我國《建筑抗震規范》(GB50011-2001)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。當遭遇第三設防烈度地震即高于本地區抗震設防烈度的罕遇地震時,結構雖然破壞較重,但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發生危及生命的嚴重破壞,從而保障了人員的安全。因此,要求建筑具有足夠的變形能力,其彈塑性變形不超過規定的彈塑性變形限值。

      三個水準烈度的地震作用水平,按三個不同超越概率(或重現期)來區分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重現期50年;設防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重現期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重現期1641-2475年,平均約為2000年。

      對建筑抗震的三個水準設防要求,是通過“兩階段”設計來實現的,其方法步驟如下:第一階段:第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數,先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應,與風、重力荷載效應組合,并引入承載力抗震調整系數,進行構件截面設計,從而滿足第一水準的強度要求;第二步是采用同一地震動參數計算出結構的層間位移角,使其不超過抗震規范所規定的限值;同時采用相應的抗震構造措施,保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段:采用與第三水準相對應的地震動參數,計算出結構(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節)的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規范的限值。并采用必要的抗震構造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。

      3.3 高層建筑結構的抗震設計方法

      我國的《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)對各類建筑結構的抗震計算應采用的方法作了以下規定:高度不超過40m,以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構,以及近似于單質點體系的結構,可采用底部剪力法等簡化方法;除1款外的建筑結構,宜采用振型分解反應譜方法;特別不規則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑,應采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算,可取多條時程曲線計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值。

      四 高層建筑結構發展趨勢

      隨著城市人口的不斷增加建設可用地的減少,高層建筑繼續向著更高發展,結構所需承擔的荷載和傾覆力矩將越來越大。在確保高層建筑物具有足夠可靠度的前提下,為了進一步節約材料和降低造價,高層建筑結構夠構件正在不斷更新,設計理念也在不斷發展。高層建筑結構也正朝著結構立體化,布置周邊化,體型多樣化,結構支撐化,體型多樣化,材料高強化,建筑輕量化,組合結構化,結構耗能減震化等方向發展。

      五 總結

      高層建筑物有效地減輕了住房壓力,但必然也帶來了安全隱患,其結構設計顯得尤為重要。隨著設計理念的不斷發展,高層建筑物必將朝著更加合理的方向發展。

      參考文獻

      [1]朱鏡清.結構抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.

      高層建筑結構抗震設計范文第2篇

      關鍵詞:高層建筑;結構;抗震;設計

      1高層建筑結構的抗震設計因素

      1.1水平荷載力

      水平荷載力對于高層建筑的結構設計起著關鍵性的決定作用。所謂的水平荷載力主要是指風荷載力以及抗震的作用。水平荷載力的大小對于整個高層建筑的抗震性能也是產生直接影響。具體原因主要分為以下幾個方面:

      (1)高層建筑物本身的重量與高層的荷載力所產生的軸力的大小和彎矩的數值的大小正好和高層建筑物自身高度形成一次方的正比關系。

      (2)由水平荷載力對其結構產生的傾覆力矩在構件中引起的軸力作用與樓房高度的兩次方成正比。

      1.2側向位移控制

      在高層建筑的安全抗震理念中另一個至關重要的設計因素就是側向位移的控制。因為,建筑工程隊在施工過程中多多少少會由于建筑物樓層的增高而產生一定的難以控制的側向位移。并會隨著樓層高度的逐漸增加而不斷加大位移,通常是和建筑物高度的四次方程正比關系。如果在施工過程中側向位移控制不好,那么會大大影響到高層建筑的自身安全穩定性。很有可能會發生房屋倒塌、墻體開裂的意外情況,從而危害居民或員工的人身安全。因此,對于高層建筑中側向位移的控制不容小覷。

      1.3抗震荷載力

      除了上述的水平荷載力、側向位移的因素外,還有一個就是要充分考慮到地震荷載力。一個好的抗震建筑物需要達到小震不壞、大震不倒的基本效果。

      2高層建筑的結構體系分析

      2.1框架結構體系

      所謂的框架結構體系通常指的就是由梁和柱通過連接而支撐起來的一種可以承重的結構。一個好的框架結構體系可以十分牢固地抵抗一定的水平荷載、側向位移、豎向荷載及地震荷載的。高層建筑設計選用良好的框架結構體系會產生很多的優勢。例如:平面設計實用快捷簡便,空間較大,能適應較多功能的需要。正是由于框架結構的這些優點,使得它成為高層建筑的主要結構形式。當然,框架結構體系也有本身的局限性,例如其結構的向剛度較小,在承受地震時將會發生變形且程度非常大。因此,樓層的高度和層數受到了框架結構的限制。

      2.2剪力墻結構體系

      目前較高的樓層也越來越多,因此,為了滿足較高樓層數的要求,剪力墻結構體系出現了。剪力墻結構(shsarwallstructure)是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結構中的梁柱,能承擔各類荷載引起的內力,并能有效控制結構的水平力。這種結構在高層建筑中被大量運用。

      3高層建筑結構抗震設計中的疑難問題

      3.1高度問題

      出于經濟與實用的角度而言,國家法律對高層建筑物的高度有一定的具體要求,以此來保證建筑物良好的使用性。然而,在實際操作中,一味地追求美觀與技術上的突破,往往都是盡可能地增加建筑物的最大高度限值。這樣的做法大大增加了高層建筑的安全抗震難度。

      3.2競爭性大

      目前,我國正出于穩步的發展中,但是就科技水平、國家財力等而言,還是與發達國家之間存在著一定的差距。因此,對于建筑行業的發展也存在著一定的問題。例如:高層建筑中的安全抗震問題就十分棘手。在能穩定確保抗震性能的一些技術因素上(配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配)遠遠不如發達國家。縱觀整個的市場經濟和行業形勢,我國高層建筑的安全抗震性能的設計防護存在著相當大的競爭力。

      3.3高層建筑的結構體系設計問題

      由于施工中主要針對高層建筑的安全抗震性能設計建筑結構,因此,如何有效地結合地震頻發區的地理位置來選取建筑材料,設計合理的建筑結構體系,成為了設計師們最難把握的問題。通常,施工中都是采用鋼筋混凝土來做內部支撐,因為據實驗數據顯示,鋼筋混凝土的地震作用剪力能高達百分之八十至九十以上。但與此同時,又有一個新的問題出現了。在施工中,側向位移似乎如影隨行,工人們總是在不斷地檢查位移的范圍大小。而鋼筋混凝土材料的使用剛硬度還是不足以支撐較大的側向位移力。

      4關于提升高層建筑抗震結構的建議

      4.1高層建筑結構體系分類及側移運用

      設計中講究對癥下藥,具體問題具體解決。首先要對高層建筑的結構體系做一個詳細的分類。主要分為鋼筋混凝土結構、鋼-混凝土混合結構、鋼結構和鋼-混凝土組合結構等。再按照結構形式來分類,又可以分為框架結構體系、剪力墻結構體系及框架-剪力墻結構體系等。其次,著重考慮這些結構體系的形式在高層建筑施工中的側向位移的運用。一般情況下,超過五十米的建筑物主要采用剪力墻結構體系。因為此結構體系剛硬度大,不易受外界力而發生變形。而至于五十米以下的建筑物,通常采用的就是簡單的梁和柱結構體系。

      4.2增加建筑物的橫截面積使承重力分散

      一旦達到那么大的高度,想要保證百分百的垂直上升幾乎是不可能的。而建筑物產生意外的傾斜或者側歪,極有可能導致后期的坍塌。至于抗震性能更是不值一提。想要解決這一問題可以嘗試從以下角度入手:增加建筑物本身的橫截面積,使其承重力分散到橫截面上,而不只是單獨地依賴于垂直面,這在一定高度時能夠大大減少高層建筑物的側向位移,從而相對保證其安全抗震的性能。當建筑物樓層高度達到五十米以上時,我們通常使用的是剪力墻結構體系。但是往往會出現剪力墻超筋的不良情況。毋庸置疑,剪力墻的超筋會使整個建筑物的整體承載力不夠,從而大大影響到高層建筑物的抗震性能。

      4.3設置抗震縫是夯實地基的關鍵

      大多數的建筑物如果出現抗震性能不佳或者樓房易震動說明此建筑物的地基沒有做好。一個好的地基是建筑物安全抗震的必要條件。而縫隙的設置將會在一定程度上大大增加地基的牢固性。應該檢查建筑物的各個部位是否有高度上的差異,因為高度差異會導致受力不均,從而影響整體的牢固。需在有高度差異的地方設置沉降縫,在平面有縫隙的地方設置伸縮縫。

      5結束語

      目前,我國在建筑行業發展地越來越快,因而對于建筑設計的要求也是越來越高。不但注重建筑物的外觀造型的新穎獨特,更加注重其方方面面的安全實用性能。在一定程度上帶給了人們生活品質的提高與安全居住的保障。

      參考文獻:

      [1]徐彪,秦艷華.某高層建筑塔樓結構設計分析[J].遼寧建材.2008,(4).

      高層建筑結構抗震設計范文第3篇

      【關鍵詞】高層建筑;結構;抗震設計

      1 影響建筑工程抗震能力的主要因素

      1.1 建筑結構的抗震設計標準。國家為了規范建筑的抗震設計,出臺了一系列的標準,其中的抗震設防烈度就是一個十分重要的標準,對于規范我國的建筑抗震設計具有十分重要的意義。在實際的抗震設計當中主要包括以下幾個方面的工作:第一,根據建筑所在地區的小震效應對建筑的各個構建的承載能力進行科學的計算,從而了解高層建筑在小震情況下的結構彈性形變的情況。第二,計算大震情況下的建筑彈性形變,從而確保設計能夠達到第三水準的抗震要求。抗震設計目標是整個高層建筑抗震設計的大方向,所有的抗震設計工作都圍繞著抗震設計目標而進行,因此對于建筑的抗震設計具有重大的意義。

      1.2 建筑工程抗震設計是否合理。所謂抗震設計主要是對建筑的結構形式進行合理的設計,并對建筑結構抗震措施加以選擇,保障建筑結構具有穩定的抗震性,在地震災害威脅的情況下要確保建筑結構不倒。高層建筑物對抗震設計有著比普通建筑更高的設計要求,通常選擇現澆剪力墻結構、框架―――剪力墻結構作為高層建筑物的首選結構類型。這種類型的建筑結構強度高、在外力的強烈作用下,能夠維持建筑結構的平穩性,抗震效果非常明顯。建筑工程抗震設計的合理性是確保建筑抗震性能的基本保障。

      1.3 建筑工程施工質量。建筑工程施工質量直接影響建筑物的使用性能,在地震振幅的強烈刺激下,建筑物的穩固性很難得到保障,為此必須對建筑物施工質量進行嚴格的控制,規范建筑施工工序,加強質量監督與檢驗工作,提高建筑物的整體質量,保障建筑物的高抗震性。

      2 建筑材料對建筑物抗震效果的影響與應用

      高層建筑的結構抗震設計在本質上就是對建筑中各個構件的延性進行整體的協調和把握,最后使建筑整體在發生地震的時候能夠保持穩定。在進行建筑材料的選擇過程當中應該充分考慮抗震的性能,但是在實際的建設過程當中還要兼顧建筑的成本和造價控制,盡可能通過科學合理的設計在,用盡可能少的材料達到最佳的抗震效果,在二者之間尋找一個最佳的位置。

      建筑材料的使用性能對建筑物的質量有著決定性的影響,提高建筑物的抗震性,首先要確保建筑材料的質量。在鋼筋的使用上應該盡可能的選擇韌性較高的產品。垂直方向受力鋼筋應該選擇熱軋鋼筋,等級至少達到HRB400級和HRB335級,而箍筋宜選用HRB335、HRB400和HPB235級熱軋鋼筋。在對建筑材料進行選擇時,通常要選擇強度高、安全性好,以及具有良好耐久性的建筑材料,研究實踐表明,高性能的建筑材料在提高建筑結構的使用性能與使用壽命方面具有不可替代的作用。

      混凝土是目前我國建筑工程領域所普遍運用的人工石材,它的出現極大的改變了世界建筑工程領域的發展狀況,為促進我國建筑工程領域的發展起到了極大的推動作用。但混凝土建筑材料卻屬于脆性材料,從建筑結構抗震的角度進行分析,混凝土材料不利于建筑結構的抗震性,為此不應作為結構性材料應用到建筑結構當中。目前主要通過對建筑結構進行科學合理設計以及采用鋼筋來化解混凝土的脆性。通常狀況下對混凝土自身的性能進行改良,提高混凝土建筑結構的抗震性能主要從以下幾個方面加以著手:首先,要對混凝土攪拌過程中的用水量進行嚴格的控制,水對混凝土的水化反應以及混凝土的和易性都產生至關重要的影響,決定混凝土的性能,為此在混凝土加工、攪拌、運輸、使用的全過程要通過會混凝土用水量的控制,來確保混凝土的強度及其耐久性。然而為了確保混凝土建筑結構的抗震性能,我們不能一味的增加混凝土的強度,因為混凝土強度與極限壓成反比,當混凝土的強度達到一定高度時,在外力作用下一旦混凝土遭到破壞,此時混凝土的脆性特征就會變得更加明顯,為此必須在考慮增強混凝土強度的同時要考慮增強混凝土的韌性,只有這樣才能夠確保混凝土具有較好抗震性能。

      在保證混凝土足夠的堿度防止鋼筋銹蝕破壞以及碳化破壞的同時,適宜摻加摻合料可降低混凝土結構中主要存在于孔隙和漿體與集料界面的氫氧化鈣的含量,改善界面結構,提高混凝土的抗滲性。集料質量也是影響混凝土質量、尤其是混凝土的耐久性的重要因素。例如,用堿活性集料或含有害組分的集料制備的混凝土不僅可導致混凝土耐久性的降低和壽命的縮短,而且可能在突發災害中加速破壞而導致巨大損失。當然,從通用水泥自身也可提出許多有益于提高混凝土耐久性的要求,如適宜控制水泥比表面積和水化熱、降低水泥中氯離子含量、堿含量等。此外,還可以從根本上調整水泥品種,例如選用低水化放熱、高后期強度、尤其是抗折強度高、抗侵蝕性好的低熱硅酸鹽水泥,即高貝利特水泥,對于重點工程建設是一種更好的技術途徑。

      3 高層建筑抗震設計技術分析

      3.1 建筑結構體系對建筑抗震性能的重要作用。現階段在我國建筑結構體系中主要包含了框架結構體系、框架-剪力墻結構體系、剪力墻結構體系與筒體結構體系等主要結構體系表現形式。這些結構體系根據建筑物的實際需要被廣泛的運用到高層建筑物中。而目前國外在地震多發區,已經開展廣泛的采用鋼結構體系,作為提高建筑結構防震的主要結構體系,我國目前所采用的多為鋼筋混凝土結構,其抗震性能遠遠比不上鋼結構的抗震性能。鋼結構在強度、韌性以及延展性上具有明顯的優勢。通過對地震區建筑房屋的倒塌情況進行調查我們可以發現,鋼結構建筑物的倒塌機率是最小的。我國工程建造開發者在進行高層建筑物設計時,為了節省用鋼數量,往往采用框架-核心筒體系。在混合結構震層中所產生的剪應力的八成以上都由內部的混凝土來承擔。鋼筋混凝土結構在外力的作用下容易出現彎曲變形,為了減少建筑結構的側移,往往需要采用小的鋼結構對框架-核心筒結構加以輔助,這不但沒能達到節省建筑鋼材用量的目的,還增加了建筑結構的負擔,不利于建筑整體結構穩固性的發揮,為此我國要積極推進鋼結構在建筑領域的應用。

      3.2 建筑結構的規則性。在進行建筑結構設計的過程當中,應該盡可能的做到規則,尤其是抗側力結構應該盡可能的簡單化,從而保證可靠性和承載力分布的均勻性。建筑結構的平面布置應該選擇形狀比較規則的圖形,這樣在發生地震的時候能夠確保建筑整體的承載力均勻分布。應該盡可能的避免不規則的結構平面,造成建筑結構質心和剛心出現交錯,這樣一旦出現地震,一些和剛心距離比較大,剛度不足的構件就會發生側移,受到較大的地震力的影響,有可能因為承受不住而發生損壞,最終導致建筑由于某個構件的損壞而發生傾斜和倒塌。為了防止抗側力結構橫向剛度突然出現變化,應該使垂直方向的抗側力的截面積從上到下逐漸的遞減。

      3.3 控制結構變形。建筑整體結構變形程度對于整個建筑的抗震能力具有直接的影響。在發生地震的過程當中,建筑在水平地震力的作用下出現側移,從而導致建筑結構發生變形,導致破壞的產生。因此應該充分的考察高層建筑的結構類型,然后有針對性的采取相應的措施來減少建筑機構在地震力作用下出現的變形。相關的時間證明。在對高層建筑結構的損壞程度進行評估的過程當中,間層側移角度是一個十分重要的指標,而國家對此也進行了相應的規定。因此應該采取相關的措施來對結構側移情況進行控制,比較常見的方法有:減小框架的柱距和梁距,采用彎-剪雙重抗側力體系,設置剛臂,豎向支撐的交錯布置,變平面構件為立體構件,圍護結構參與抗震,傾斜立面的利用,扭轉體型的應用,雙曲線圓筒的應用,加大房屋等有效寬度。

      3.4 場地和地基的選擇。建筑的場地以及地基的選擇對于高層建筑的抗震能力具有直接的影響,是建筑抗震設計的基礎。在進行建筑場地以及地基的選擇時,應該充分的了解當地的地震活動情況,對當地的地質情況進行科學的勘察,在收集豐富資料的基礎之上對場地進行綜合的分析和評價,評估當地的抗震設計等級。對于一些不利于抗震設計的場地應該盡可能的進行規避,而實在無法規避的應該有針對性的做好相應的處理措施。在高層建筑地基選擇過程當中應該盡可能的選擇巖石或者是其它具有較高密實度的基土,從而提高建筑地基的抗震能力,盡可能的避開不利于抗震的軟性地基土。對于一些達不到抗震要求的地基應該采取相應的措施進行加固和改造,使其能夠符合相應的標準。

      3.5 隔震和消能減震設計。對于一些有特殊要求的高層建筑,除了一般的抗震設計之外,還需要進行隔振以及消能減震設計,從而達到最佳的抗戰效果。首先在場地和地基的選擇上應該盡可能的選擇密實度較高的地基,從而在地震發生的時候能夠有效的減少地震能量對建筑的破壞,減少共振發生的可能性。根據建筑的實際需要設計建筑的隔震系數,選擇相應的隔震支座,同時考慮風力對建筑所產生的載荷。在建筑構件的選擇上應該使用延性較好的材料,從而減少地震能量對建筑的破壞。

      3.6 抗側力體系的優化。對一般性構造的高樓,剛比柔好,采用剛性結構方案的高樓,不僅主體結構破壞輕,而且由于地震時的結構變形小,隔墻,圍護墻等非結構部件將得到保護,破壞也會減輕。提高結構的超靜定次數,在地震時能夠出現的塑性鉸就多,能耗散的地震能量也就越多,結構就愈能經受住較強地震而不倒塌。改善結構屈服機制,使結構破壞十按照整體屈服機制進行,而不是樓層屈服機制。設計結構時遵循強節弱桿、強柱弱梁、強剪弱彎,強壓弱拉的原則。在進行結構設計時,應該選定構件中軸力小的水平桿件,作為主要耗能桿件,并盡可能使其發生彎曲耗能。從而使整個構件具備較大的延性和耗能能力。

      3.7 常用的加固設計。為了有效的提高建筑結構的抗震能力,應該根據建筑結構的實際情況采取相應的加固措施,在進行加固方法選擇的時候應該具體考慮以下幾個方面的因素:第一,對于一些機構設計存在缺陷的情況,應該根據實際情況增加構件進行加固,或者是采取具有較高抗震能力的構件代替原有構件。對于需要提高承載力或結構整體剛度的情況,可以增設構件,擴大原截面,設置套箍等方法;很多建筑結構整體性連接達不到抗震的標準,可以有針對性的對結構進行相應的調整,這樣可以分散地震力,減少破壞。建筑中的一些與建筑結構不相關的構件,在地震時有可能倒塌而造成危害,應該適當進行加固。

      4 結語

      良好的抗震設計與抗震結構對建筑物抵抗地震災害的威脅起到良好的保護作用,現代城市的發展促使高層建筑的不斷增多,結構形式更加復雜多樣,全面細致的考慮結構各個構件的組成部分,明了結構設計的重點,成為今后新型結構體系設計和考慮的要點。努力通過合理的設計創造出高性能的抗震結構,是提高我國建筑物的抗震效果,對人們的生命財產安全實施全面的保護必要舉措。

      參考文獻:

      [1]劉建政。住宅高層建筑結構抗震的優化設計[J]。建筑設計管理,2012,(2)。

      高層建筑結構抗震設計范文第4篇

      [關鍵詞] 高層建筑 結構 抗震設計

      引言

      我國是一個多地震國家,VII度以上的高烈度區覆蓋了1/2的國土,其中包括23個省會城市和2/3的百萬以上人口大城市。目前我國正處在經濟和社會迅速發展的時期,高層建筑工程的建筑規模已經位居世界之前列,而且可以預測:今后若干年,我國仍將是世界上高層建筑建設最多的國家。高層建筑是屬于柔性建筑一類,風和地震作用是高層結構設計的主要側向荷載,起著幾乎是決定性的作用。而地震又是一種常見且具有較大危害的自然災害,進行結構的抗震設計,減小建筑結構在地震作用下的生命和財產損失,一直是建筑結構設計人員和研究人員所關心和不懈努力去解決的問題。

      結構工程師按抗震設計要求進行結構分析與設計,其目標是希望使所設計的結構在強度、剛度、延性及耗能能力等方面達到最佳,從而經濟地實現“小震不壞,中震可修,大震不倒”的目的。但是,由于地震作用是一種隨機性很強的循環、往復荷載,建筑物的地震破壞機理又十分復雜,存在著許多模糊和不確定因素,在結構內力分析方面,由于未能充分考慮結構的空間作用、非彈性性質、材料時效、阻尼變化等多種因素,計算方法還很不完善,單靠微觀的數學力學計算還很難使建筑結構在遭遇地震時真正確保具有良好的抗震能力。

      一、建筑抗震設防目標

      在2001年版的《建筑抗震規范》(GB50011-2001)中,我國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”。在新版的《建筑抗震規范》(GB50011-2010)中也有相同的提法,它說明對于建筑的抗震設計,這樣的要求應該是不變的。它傳達出了以下三個方面的含義:

      (1)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。

      (2)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。

      (3)當遭遇第三設防烈度地震即高于本地區抗震設防烈度的罕遇地震時,結構雖然破壞較重,但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發生危及生命的嚴重破壞,從而保障了人員的安全。因此,要求建筑具有足夠的變形能力,其彈塑性變形不超過規定的彈塑性變形限值。

      三個水準烈度的地震作用水平,是按三個不同超越概率(或重現期)來區分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重現期50年;設防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重現期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重現期1641-2475年,平均約為2000年。

      對建筑抗震的三個水準設防要求,是通過“兩階段”設計來實現的,其方法步驟如下:

      (1)第一階段:第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數,先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應,與風、重力荷載效應組合,并引入承載力抗震調整系數,進行構件截面設計,從而滿足第一水準的強度要求;第二步是采用同一地震動參數計算出結構的層間位移角,使其不超過抗震規范所規定的限值;同時采用相應的抗震構造措施,保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。

      (2)第二階段:采用與第三水準相對應的地震動參數,計算出結構(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節)的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規范的限值。并采用必要的抗震構造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。

      二、高層建筑結構的抗震計算方法

      新規范《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)對各類建筑結構的抗震計算應采用的方法作了以下規定:高度不超過40m,以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構,以及近似于單質點體系的結構,可采用底部剪力法等簡化方法;少數類型的建筑結構,宜采用振型分解反應譜方法;特別不規則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑,應采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算,可取多條時程曲線計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值。

      三、建筑結構抗震能力評估方法

      3.1 彈塑性計量法

      目前,彈塑性分析已經成為結構抗震設計的一個重要組成部分,國內外大量地震震害教訓表明,建于強震區的早期結構,具有較高的地震易損傷性。如何評定這些已建結構的抗震性能,并據此進行合理的抗震加固,對最大限度的降低地震震害損失以及保護人民生命財產安全,都具有重要意義。

      彈塑性分析法主要用于對現有結構或設計方案進行抗側力能力的計算,從而估計其抗震能力,自從基于性能的抗震設計理論提出之后,該方法的應用范圍逐漸擴大到新建建筑結構的彈塑性抗震分析。這種方法與傳統的抗震靜力方法區別主要在于它考慮了結構的彈塑性性能并將設計反應譜引入了計算過程和計算結果的解釋。基本原理是:在結構上施加豎向荷載并保持不變,同時施加某種分布的水平荷載,該水平荷載單調增加,構件逐步屈服,從而得到結構在橫向靜力作用下的彈塑性性能。正因為彈塑性計量法的這種特點,已經在建筑結構抗震能力評估領域發揮越來越重要的作用,而其中彈塑性靜力分析作為結構彈塑性變形分析方法之一,以其實用性較強的優點正受到越來越多的關注,已經被列入我國《建筑抗震設計規范》。

      3.2 反應譜法

      反應譜法是用動力方法計算質點體系地震反應,建立反應譜;再用加速度反應譜計算結構的最大慣性力作為結構的等效地震荷載;然后按靜力方法進行結構計算設計的方法,因此,它是一種擬靜力方法。我國抗震規范及高層規范都要求在高層建筑中用反應譜方法計算等效地震力,一般有兩種方法 :①反應譜底部剪力法,主要適用于當結構高度小于40m,沿高度方向質量剛度分布比較均勻, 以第一振型為主的高層建筑;②反應譜振型疊加法,當把結構簡化為平面結構進行分析時,采用平方和的平方根法(SRS方法) ;當采用空間協同分析或空間分析方法時,考慮空間各振型的相互影響,采用完全二次方程法(CQC)方法,地震反應完全平方組合)。當然關于建筑結構抗震能力評估方法還有很多, 本文只是展示了這兩種比較基本而且使用幾率比較大的方法。

      四、高層建筑結構設計中需要注意的問題

      結合對新的抗震設計規范(GB50011―2010)的理解及自己的工作實踐,個人認為目前高層建筑抗震在結構設計上設計需要注意以下幾個方面的問題:

      1)結構整體計算的軟件選擇。 目前比較通用的計算軟件有:SATWE、TAT、TBSA等,但是,由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異,因此導致了各軟件的計算結果有或大或小的不同。所以,在進行工程整體結構計算和分析時必須依據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件,并從不同軟件相差較大的計算結果中,判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的,哪個又是意義不大的,這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。

      否則,如果選擇了不合適的計算軟件,不但會浪費大量的時間和精力,而且有可能使結構有不安全的隱患存在。

      2)是否需要地震力放大,考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。 該部分內容實際上在新老規范中都有提及,只是,在新規范中根據大量工程的實測周期明確提出了各種結構體系下高層建筑結構計算自振周期折減系數。

      3)振型數目是否足夠。 在新規范中增加一個振型參與系數的概念,并明確提出了該參數的限值。 由于在舊規范設計中,并未提出振型參與系數的概念,或即使有該概念,該參數的限值也未必一定符合新規范的要求,因此,在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷,并決定是否要調整振型數目的取值。

      五、提高我國建筑結構抗震能力的建議

      5.1 研究開發更為合理的結構形式

      隨著科技日益高速發展,自重輕、跨度大、功能多樣、施工周期短成為現代建筑結構的發展方向。因而,研制出輕質高強的新型建筑材料,研究開發合理的結構形式成為各種新型結構體系應運而生的前提和基礎。

      5.2 材料的選用和結構體系問題

      在地震多發區,采用何種建筑材料或結構體系更為合理的問題應該得到人們的重視。我國高層建筑中常采用的結構體系有:框架、框架―剪力墻、剪力墻和筒體等幾種體系,這也是其他國家高層建筑采用的主要體系。但國外,特別是地震區,是以鋼結構為主,而在我國鋼筋混凝土結構及混合結構卻占了90%,如此高比例的鋼筋混凝土結構及混合結構,國內外都還沒有經受地震較大的考驗。

      鋼結構同混凝土結構相比,具有優越的強度、韌性和延性以及強度重量比, 總體上看抗震性能好,抗震能力強。震害調查表明,鋼結構較少出現倒塌破壞情況。在高層建筑中采用框架――核心筒體系,因其比鋼結構的用鋼量少,又可減少柱子斷面,故常被業主所看中。鋼與混凝土的混合結構中鋼筋混凝土構件內往往要承受80%以上的地震層剪力,有的高達90%以上,由于結構以鋼筋混凝土結構的位移值為基準,但因其彎曲變形的側移較大,靠剛度很小的鋼框架協同工作減小側移,不僅增加了鋼結構的負擔,而且效果不大,有時不得不加大混凝土筒體的剛度或設置伸臂結構,形成加強層才能滿足規范側移限值的要求。

      在結構體系或柱距變化時,常常需要設置結構轉換層。加強層和轉換層都在本層形成很大的剛度而導致結構剛度突變,常常會使與加強層或轉換層相鄰的墻柱構件的剪力突然加大,加強層伸臂構件或轉換層構件與外框架柱連接處很難實現強柱弱梁。因此在需要設置加強層及轉換層時,要慎重選擇其結構模式,盡量減小其本身剛度,減小其不利影響。

      參考文獻

      [1] 劉大海.高層建筑抗震設計[M].北京:中國建筑工業出版社,2006.

      高層建筑結構抗震設計范文第5篇

      關鍵詞:高層建筑結構;結構抗震;地震設防

      Abstract: the structure of the high-rise building is necessary to earthquake is also very important aspect, has been improving overall seismic capacity building concept design is the focus of attention of the construction industry. This article from the goal of aseismic design of high-rise building earthquake-proof summarized design method.

      Keywords: high building structure; Structure seismic; Seismic fortification

      中圖分類號:TU973+.31 文獻標識碼:A 文章編號:

      0 前言

      高層建筑的發展與城市民用建筑的發展密切相關,城市人口集中、用地緊張以及商業競爭的激烈化,促進了人們對高層建筑的需求。地震是一種隨機震動,有著難于把握的復雜性和不確定性,很難準確預測建筑物所遭遇地震的特性和參數。

      1抗震設計目標

      建筑所在地區的地震基本烈度,是指該地區今后50年內,在一般場所條件下可能遭遇超越概率為10%的地震烈度。抗震設防烈度是指按國家規定的權限批準作為一個地區抗震設防依據的地震烈度。我國《建筑抗震設計規范》提出三個水準的設防要求,即“小震可修,中震不壞,大震不倒”。但是具體做法上是通過二階段設計法來實現的,(一)第一階段設計。按小震作用效應和其它荷載效應的基本組合演算結構構件的承載能力,以及在小震作用下演算結構的彈性變性。(二)第二階段設計。在大震作用下驗算結構的彈塑性變形,以滿足第三水準抗震設防目標的要求。第二水準抗震設防目標的要求,是以抗震構造措施來保證的。

      2高層建筑抗震設計分析方法

      2.1場地和地基的選擇

      選擇建筑場地時,應根據工程需要,掌握地震活動情況、工程地質和地震地質的有關資料,對抗震有利、不利和危險地段作出綜合評價。對不利地段,應提出避開要求;當無法避開時應采取有效措施;選擇地基時,一般而言,巖石、半巖石和密實的地基土對房屋抗震最有利,是最好的建筑場地;而松軟的,軟弱粘性土等,尤其是易發生砂土液化的地區,都對房屋的抗震不利。同一結構單元的基礎不宜設置在性質截然不同的地基上;同一結構單元不宜部分采用天然地基不采用樁基。

      2.2建筑結構的規則性

      建筑及其抗側力結構的平面布置宜簡單、規則,剛度和承載力分布均勻。平面宜為矩形,方形、圓形等規則的平面,因為形狀規整,地震時能整體協調一致,并可以使結構處理簡化。否則當平面為L、T形時,形狀凸出凹進,結構的質心和剛心不重和,地震是轉角應力集中,扭轉震動明顯,導致遠離剛心的剛度較小的構件,側移量加大,所分擔的水平地震力與顯著增大,很容易發生破壞,甚至導致整個結構因一側結構失效而倒塌。豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小,避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變。如果豎向不規則的建筑結構,應采用空間結構計算模型,其薄弱層的地震剪力應乘以1.15的增大系數,應按規范有關規定進行彈塑性變形分析。

      2.3建筑結構材料的選取

      在高層建筑結構方案的設計中,結構材料的選取是很重要的。從抗震角度設計來說,結構體系的抗震等級,其實質就是在宏觀上控制不同結構的延性要求,例普通鋼筋宜選用延性、韌性和可焊性較好的鋼筋;普通鋼筋的強度等級,縱向受力鋼筋宜選用HRB400級和HRB335級熱軋鋼筋,箍筋宜選用HRB335、HRB400和HPB235級熱軋鋼筋。這要求我們應根據建設工程的各方面條件,選用既符合抗震要求又經濟實用的結構類別,按此標準來衡量,使用不同材料的幾重結構類型,依其抗震延性性能優劣的順序是:剛結構,型鋼混凝土結構,現澆鋼筋混凝土結構,裝配式鋼筋混凝土結構,配筋砌體結構。

      2.4隔震和消能減震設計

      隔震和消能減震設計,應主要用于使用功能有特殊要求的建筑,對于高層建筑,選擇堅硬的場地土建造高層建筑,可以明顯減少地震能量輸入減輕破壞程度。錯開地震動卓越周期,可防止共振破壞。隔震設計應根據預期的水平減震系數和位移控制要求,選擇適的隔震支座及為抵抗地基微震動與風荷載提供初剛度的部件組成的隔震層。提高結構阻尼,采用高延性構件,能夠提高結構的耗能能力,減輕地震作用,減小樓層地震剪力。

      2.5抗側力體系的優化

      對一般性構造的高樓,剛比柔好,采用剛性結構方案的高樓,不僅主體結構破壞輕,而且由于地震時的結構變形小,隔墻,圍護墻等非結構部件將得到保護,破壞也會減輕。提高結構的超靜定次數,在地震時能夠出現的塑性鉸就多,能耗散的地震能量也就越多,結構就愈能經受住較強地震而不倒塌。改善結構屈服機制,使結構破壞十按照整體屈服機制進行,而不是樓層屈服機制。設計結構時遵循強節弱桿、強柱弱梁、強剪弱彎,強壓弱拉的原則。在進行結構設計時,應該選定構件中軸力小的水平桿件,作為主要耗能桿件,并盡可能使其發生彎曲耗能。從而使整個構件具備較大的延性和耗能能力。

      2.6常用的加固設計

      針對抗震鑒定結論,根據建筑結構不同體系及不同特點,在抗震加固時宜從以下幾個方面來考慮具體的加固方法:對了原有結構體系存在明顯不合理的情況,條件許可時可采用增設構件的方法予以改善,否則采取能同時提高承載力和變形能力的方法,使整體抗震能力滿足要求;對于需要提高承載力或結構整體剛度的情況,可以增設構件,擴大原截面,設置套箍等方法;對了結構的整體性連接不符合抗震要求的情況,可以以提高變形能力為思路;對于局部構造不符合要求時,可進行局部處理或改變傳力途徑,使地震作用由增設的構件承擔,從而保護局部薄弱構件;對于次要的非結構構件不符合抗震要求的情況,可僅對可能倒塌傷人的部位加以處理。

      2.7控制結構變形

      地震時建筑物的破壞程度,主要取決于主體結構變形的大小。水平地震作用下高層結構各樓層的側移,包含四種成分:整體剪切變形,整體彎曲變形,整體平移,整體轉動。對不同的結構應采取針對性的措施,控制結構的變形。結構實驗和震害調查表明,采用層間側移角度來評估結構的損壞程度是比較合理的,《抗震規范》對高層結構不同水準下的層間側移角限值作出了規定。減小結構側移的途徑主要有:減小框架的柱距和梁距,采用彎-剪雙重抗側力體系,設置剛臂,豎向支撐的交錯布置,變平面構件為立體構件,圍護結構參與抗震,傾斜立面的利用,扭轉體型的應用,雙曲線圓筒的應用,加大房屋等有效寬度。

      2.8減輕房屋自重

      在高層地上部分的總重之中,各層樓蓋的自重越占40%左右,所以可通過采用密肋樓板、無粘結預應離平板,預制多孔板,現澆多孔板、應用防火隔熱涂料等方法減輕樓板重量。鋼筋混凝土墻體較多的高層結構中,應在滿足承載力要求的前提下,適當減薄墻體。使用高強混凝土、輕骨料混凝土、加氣混凝土、輕型隔墻、輕型圍護墻等措施也是減輕房屋自重的有效途徑。

      亚洲AV无一区二区三区久久| 亚洲精品无码专区2| 亚洲乳大丰满中文字幕| 激情小说亚洲色图| 亚洲成在人线aⅴ免费毛片| 亚洲人成网国产最新在线| 亚洲一区二区三区精品视频| 亚洲国产成a人v在线| 亚洲国产成人精品无码区在线秒播 | 亚洲午夜精品一区二区公牛电影院 | 中文字幕精品三区无码亚洲 | 亚洲乱码中文字幕手机在线 | 亚洲国产精品成人AV无码久久综合影院 | 久久精品国产亚洲AV无码麻豆| 亚洲大片在线观看| 亚洲AV无码欧洲AV无码网站| 国产av天堂亚洲国产av天堂 | 久久香蕉国产线看观看亚洲片| 亚洲αv在线精品糸列| 亚洲av永久无码精品国产精品 | 亚洲精品久久无码av片俺去也 | 亚洲乱妇熟女爽到高潮的片 | 男人的天堂av亚洲一区2区| 国产精品亚洲色婷婷99久久精品| 精品韩国亚洲av无码不卡区| 国产亚洲精品美女久久久久久下载| 国产精品成人亚洲| 精品亚洲视频在线观看| 亚洲精品成人片在线观看精品字幕| 亚洲VA中文字幕无码一二三区 | 日批日出水久久亚洲精品tv| 亚洲人成国产精品无码| 亚洲综合网站色欲色欲| 亚洲av无码片在线播放| 亚洲第一页中文字幕| 亚洲中文字幕一二三四区| 国产成人高清亚洲一区久久 | 久久精品国产亚洲av麻豆图片| 国产亚洲精品VA片在线播放| 日本亚洲欧美色视频在线播放 | 亚洲国产美女在线观看|