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關鍵詞:建筑結構;結構設計;抗震設計
地震是一種破壞力巨大的自然災害,往往因為其具有的隨機性和復雜性,對建筑結構產生極大的破壞作用。當前依然不能夠準確的預測地震位置和烈度,因此為了保證建筑結構安全性,需要提高建筑結構的整體抗震能力。通過合理的抗震結構設計是提高建筑抗震能力的有效技術措施。
1、建筑結構抗震設計的重要作用
在地殼運動過程中,若發生急劇變化會形成地震,其屬于一種強烈的自然現象。從相關統計數據來看,全球每年發生地震次數超過百萬次,其中大部分地震都發生在地層深處,其對表層人類活動造成的影響不大。但是,其一旦發生在淺層,尤其是遇到特大、特級地震時,會對地表人員活動產生十分嚴重的危害。例如,我國2008年發生的“汶川地震”產生了災難性的毀壞。而在地震過程中對人員造成破壞的主要原因是建筑物的倒塌,因此在建筑結構設計過程中通過合理的技術措施提高建筑的抗震能力,能夠顯著降低人員生命財產的損失。
2、建筑結構抗震設計過程中需要關注的幾個重要問題
2.1建筑結構體系的合理選擇
建筑結構體系選擇是建筑結構設計的首要內容,同時也是建筑結構設計最為主要的內容之一,其直接影響到建筑的整體安全性。在選擇建筑結構體系的過程中,需要關注的問題主要包括這樣幾個方面:① 建筑結構體系必須具有精確的力學簡圖,并形成合理的地震振動力傳播途徑。在建筑房屋內部結構的設計過程中要在建筑主梁上增加適當多的載荷,并設計盡量短的傳播路徑使得豎向荷載能夠向主受力部位迅速傳遞、耗散。在布置豎向構件的過程中,豎向構件應該確保足夠的均向壓應力;② 應該保證建筑結構體系的合理強度。合理的強度是建筑整體支撐性能的一個有效保證,這樣才能夠避免在建筑局部位置出現致命的薄弱位置。在建筑框架結構設計的過程中,需要保證建筑的節點狀態不被破壞,并盡可能的分散柱端部和梁的塑性變形。
2.2 抗震場地的合理選擇
建筑物抗震審計工作的另一項重要內容是合理選擇抗震場地,這是由場地抗震能力所決定的。在抗震設計過程中,要合理避開不利于提升建筑抗震能力的地段。因為地震能夠對地表產生極大的破壞,因此要避開那些均勻度不足、軟土地基甚至是液化地基進行建筑施工。若場地無法避免上述問題,則應該采取相應的抗震措施,使其整體抗震能力得到增強。對于可能存在滑坡、地裂的場地,應該采取對應的穩定措施;若需要在軟土地基或者不均勻地層中進行工程建設,則應該對地基進行加固處理。
2.3 確保建筑平面的規則性
在建筑結構設計過程中要將地震概念設計應用到建筑平面布置過程中,避免在設計過程中使用明顯不規則的設計方案。設計過程中,可以使用樓板計算模型對不規范的樓板布局進行設計。對于立面不規則和平面不規則結構的結構模型,則可以使用空間結構計算模型進行設計。在實際的設計工作中,可以對結構規則性進行劃分:① 保證建筑主體的抗壓能力,確保建筑抗側力結構不發生變形,同時使得建筑的整體受力分布均勻;② 建筑主體結構的平面抗側力結構的合理布局,同側建筑的強度應該在建筑主體抗側力結構的布置過程中保持足夠的均勻度;③ 對于圍護結構,在建筑主體抗側力結構的布置過程中要確保剛度的統一性,確??古偠鹊玫奖WC。
3、建筑結構設計中抗震設計的相關技術
3.1 基于能量的建筑結構抗震設計
基于能量的建筑結構抗震設計是從地震能量的角度分析地震產生的地面運動對建筑結構產生的作用來進行設計的一種方法。其具有設計目標明確的特點,而且能夠將地震的強度、頻譜和持續時間對建筑結構產生的破壞引入到建筑結構的設計中來。同時,從能量輸入、能量耗散兩個角度分析建筑結構在地震過程中的變形特征,為結構設計提供可靠的依據。
由于地震能量分析具有對應的復雜性,因此該方法當前還存在一些不成熟的地方,需要在實際的工程設計中根據實際的工程項目情況進行對應的修正。例如,建筑抗震設計過程中能量的概念以及破壞模型,其對于地震能量的耗散以及性能等提出了對應的要求。該種方法能夠對建筑結構在地震作用下產生的滯形進行分析,同時對基于能量的抗震結構設計產生積極影響。因此,基于能量的建筑結構抗震設計是未來建筑抗震設計的發展方向之一。
3.2 基于損傷的建筑結構抗震設計
近年來的抗震結構設計研究表明,由于地震的往復性、持續時間短等特點,導致建筑結構在地震作用下的損傷程度不但與結構的變形相關,而且還與建筑結構的低周疲勞效應導致的累積損傷相關。因此,在建筑結構設計過程中,結構變形和累積損傷效應等參數能夠更好的對建筑結構的非彈性性能進行精確描述。其中,計算損傷指數是將建筑結構的累積滯回能耗作為基礎,而建筑結構能量分析是計算累積滯回能耗的重點,所以在建筑結構設計過程中可以采取基于損傷的結構設計方法。在設計過程中,通過合理選擇地震損傷模型中的損傷指數,計算結構損傷指數,并對損傷結果進行驗算。
3.3 基于性能的建筑結構抗震設計
基于性能的建筑結構抗震設計就是通過設計標準的合理選擇,保證結構形式的合理性、規劃方式的科學性,從而能夠使得建筑物的結構以及非結構細部構造形式得到基本保證。通過對建造質量進行控制,并采取長期穩定的維護方式,使得建筑結構能夠在對應水平的地震作用下,其對應的結構破壞處于對應的范圍中。在具體的實現過程中,可以對混凝土結構使用基于性能的設計原理,使得在地震能量作用下能夠通過犧牲部分非關鍵構件而保證建筑結構的整體性能。
4、國際先進抗震設計理念
日本是地震多發國家,其在建筑的結構抗震設計過程中積累了大量的先進技術。例如,日本東京通過建造彈性建筑,并通過了6.6級地震的考驗,具有良好的抗震減災效果。該種建筑是在對應的彈性隔離體上進行建造,所采用的隔離體主要包括分層橡膠、硬鋼板組和阻尼器,建筑整體結構沒有與地面直接相接觸,達到抗震、減震的目的。其中,阻尼器使用螺旋鋼板構成,能夠有效的減緩地震產生的能量作用在建筑結構上的載荷。
在日本鹿島,技術人員發明了一種防震營造方法,通過使用彈簧將地基的基礎部分與建筑物相分離,使得建筑的主體建造于能夠吸收地震能、減緩地震沖擊的中介結構上。不論地基發生怎樣的振動,傳遞至建筑物的振動能量都衰減至總能量的1/10。
參考文獻:
[1] 趙麗. 談建筑結構中的抗震設計[J]. 城市建設理論研究(電子版), 2014(22).
關鍵詞:建筑;結構設計;抗震;設計
Abstract: to ensure the structural seismic design of high efficiency over into, shall comply with relevant in the standard requirement in principle, and carry on the science reasonable design, make the building with a reliable anti-seismic performance, building to small earthquakes not bad, the shock of repairable, not under the requirements. This paper discusses the design of the building structure seismic design.
Keywords: architecture; Structure design; Seismic; design
中圖分類號: S611文獻標識碼:A 文章編號
一、建筑結構抗震的概述
地震具有隨機性不確定性和復雜性,要準確預測建筑物所遭遇地震的特性和參數,目前是很難做到的 。而建筑物本身又是一個龐大復雜的系統,在遭受地震作用后其破壞機理和破壞過程十分復雜。 且在結構分析方面,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,也存在著不確定性。
因此,結構工程抗震問題不能完全依賴“ 計算設計”解決 應立足于工程抗震基本理論及長期工程抗震經驗總結的工程抗震基本概念,從“概念設計”的角度著眼于結構的總體地震反應,按照結構的破壞過程,靈活運用抗震設計準則,全面合理地解決結構設計中的基本問題,既注意總體布置上的大原則,又顧及到關鍵部位的細節構造,從根本上提高結構的抗震能力。
建筑抗震概念設計是根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想,進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程概念設計涉及到從方案、結構布置到計算簡圖的選取,從截面配筋到構件的配筋構造都存在概念設計的內容。強調結構設計的重要性,旨在要求建筑師和結構師在建筑設計中應特別重視規范規程中有關結構概念設計的各條規定,設計過程中不能陷于只憑 “結構軟件計算的誤區 ”若結構嚴重不規則、整體性差,則按目前的結構設計及計算技術水平,很難保證結構的抗震、抗風性能,尤其是抗震性能。
二、建筑結構設計中的抗震設計
1、選擇有利的抗震場地
人們常??吹皆诰哂胁煌こ痰刭|條件的場地上,建筑物在地震中的破壞程度是明顯不同的。于是人們自然就想到既然在不同場地條件下建筑物所受的破壞作用是不同的,那么,選擇對抗震有利的場地和避開不利的場地進行建設,就能大大地減輕地震災害。 另一方面,由于建設用地受到地震以外的許多因素的限制,除了極不利和有嚴重危險性的場地以外,往往是不能排除其作為建設用場地的。這樣就有必要按照場地 、地基對建筑物所受地震破壞作用的強弱和特征進行分類,以便按照不同場地特點采取抗震措施。 這就是地震區場地選擇與分類的目的 。因此,應選擇對建筑抗震有利的地段,應避開對抗震不利地段;當無法避開時,應采取適當的抗震加強措施,應根據抗震設防類別、地基液化等級,分別采取加強地基和上部結構整體性和剛度、 部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施。
2、選擇合理平面與立面布置
在建筑結構的立體結構與設計平面中, 則有以下幾方面:(1)建筑的結構剛度以及它的抗震能力, 在水平的地震作用下它是雙向的, 在結構的布置上, 結構應該可以抵抗任何方向的地震。 一般情況下, 可以促使結構從平面的主軸方向,它具有足夠的抗震力和剛度 。所謂結構的抗震力, 它是從結構的強度以及對延性反映的綜合情況。 而結構的剛度選擇則是要減少對地震的作用, 但又要控制好對于結構的變形度, 因為變形過大會產生一定的重力效應, 也會破壞結構 。(2)簡單的結構性。所謂結構簡單它是對結構在地震時所具有明確和直接傳力方式,也只有在簡單的結構, 才可以把結構的計算模型以及位移內力進行分析, 控制薄弱的部位出現,因此對抗震結構的性能估計也是比較可靠的。(3) 整體性結構, 在高層的建筑設計中樓蓋的設計在整體結構中會起到十分重要的作用, 結構中的樓蓋是等同于一個水平的隔板 不僅是傳遞慣性力到每個豎向的抗側力子結構 ,并且對這些子結構可以協同承受一定的地震作用, 當布置不均勻的豎向的抗側力子發生水平變形時在整個的結構中, 是要依靠樓蓋的作用把抗側力子結構來協同工作。
3、建筑結構體系的合理選擇
建筑結構體系的合理選擇是結構設計應考慮的一個重要問題,結構方案的選取是否合理,對安全性和經濟性起決定的作用。具體而言,應注重以下幾方面的設計:第一,結構體系應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力??拐鹪O計的一個重要原則是結構應具有必要的贅余度和內力重分配的功能,即使地震中部分構件退出工作,其余構件仍能將豎向荷載承擔下來,避免整體結構失效或失穩。第二,結構體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。在這過程中,豎向構件的布置,應盡量使豎向構件在垂直重力荷載作用下的壓應力水平按近均勻;樓屋蓋梁系的布置,應盡量使垂直重力荷載以最短的路徑傳遞到豎向構件墻、柱上去;轉換結構的布置,應盡量做到使上部結構豎向構件傳來的垂直重力荷載通過轉換層一次至多二次轉換。與此同時,整體抗側力結構體系也必須明確,抗側力結構一般由框架、剪力墻、簡體、支撐等組成,它們宜盡量貫通連續,若它們沿豎向要有變化,則變化要緩慢均勻。第三,結構體系應具備必要的承載能力,良好的變形能力和消耗地震能量的能力。鋼筋混凝土結構具有良好的塑性內力重分布能力,能較充分地發揮吸收和耗散地震能量的作用。第四,結構體系應具有合理的剛度和強度。宜具有合理的剛度和強度分布,避免因局部削弱或突變形成薄弱部位,產生過大的應力集中或塑性變形集中;框架結構設計應使節點基本不破壞,底層柱底的塑性鉸宜晚形成,應當使梁、柱端的塑性鉸出現得盡可能分散;對于可能出現的薄弱部位,應采取措施提高抗震能力。
4、保證結構的延性抗震能力
結構主要靠延性來抵抗較大地震作用下的非彈性變形,因此,地震作用下,結構的延性與結構的強度具有同等重要的意義。 為了使鋼筋混凝土結構在地震引起的動力反應過程中表現出必要的延性,就必須使塑性變形更多地集中在比較容易保證良好延性性能或者具有一定延性能力的構件上。具體思路有三步:第一步是選擇一個可接受的塑性變形機構。 現在普遍使用 “梁柱鉸機構” 即是通常所說的“強柱弱梁”。 為了實現能力設計方法中的強柱弱梁機構,我們通常的做法是對柱截面的組合彎矩乘以增大系數;也可以對由梁端實際配筋反算出梁端可抵抗彎矩,即實配彎矩乘以增大系數的方法來實現,并用增大后的彎矩值進行柱端控制截面的承載力設計。第二步是要通過人為增大各類構件的抗剪能力,使其不致在強烈地震作用下,在結構延性未發揮出來之前出現非延性的剪切破壞,這即是我們通常所說的強剪弱彎。 通常的做法是用剪力增大系數增大梁端 、柱端、 剪力墻端 、剪力墻洞口連梁端以及梁柱節點處的組合剪力值, 并用增大后的剪力設計值進行受剪控制截面控制條件,進行驗算和設計 。具體措施也有兩類:一類是直接對一跨梁兩端截面的順時針或反時針方向的組合彎矩值乘以增大系數,再與梁上作用的豎向重力荷載代表值一起從平衡關系中求得梁端剪力;另一類是沿順時針或反時針方向求得一跨梁兩端截面按實際配筋能夠抵抗的彎矩,對其乘以增大系數,再與梁上作用的豎向重力荷載代表值一起從平衡關系中求得梁端剪力 。第三步是通過相應的構造措施,保證可能出現塑性鉸的部位具有所需的塑性轉動能力和塑性耗能能力。 通常通過箍筋加密,限制軸壓比等措施來給予保證。
總之,地震是一種目前難以準確預測的自然災害 。為避免它給人類帶來大的災難, 作為工程技術設計人員在建筑結構的研究和工程設計中,應從整體宏觀的觀點出發,綜合處理好建筑功能、 技術、 藝術 、安全可靠性和經濟合理等幾方面內容,從而創造出更加安全、 實用、 經濟美觀的建筑。
參考文獻:
[1] 覃紹文. 論述建筑結構抗震設計相關問題[J]. 廣東科技, 2009,(22) .
[2] 倪廣林. 對建筑結構抗震設計的若干思考[J]. 山西建筑, 2010,(27) .
[3] 方小丹,魏璉. 關于建筑結構抗震設計若干問題的討論[J]. 建筑結構學報, 2011,(12) .
[4] 陳育新. 當前形勢下的建筑結構抗震設計探討[J]. 四川建材, 2010,(02) .
【關鍵字】抗震設計;房屋;建筑結構;設計;應用
地震,作為破壞力極強的自然災害,其突發性及不可預測性十分突出,為保障人們的生命財產安全,需要確保房屋建筑具備良好的抗震能力。在房屋建筑結構設計中,需要充分重視抗震設計,明確抗震設計過程中應遵循的基礎性原則,探究建筑結構抗震設計中可以應用的基本方法,確保房屋建筑具備良好的抗震能力,保障建筑功能實現及使用安全。結合某住宅建筑為例,探究抗震設計在房屋建筑結構設計中的應用。
一、工程概況
某小區住宅二期五棟住宅工程,其建筑總高度為95.20m,地下設計為2層,地上建筑為31層,建筑面積為11261.5O。建筑主體采取框架剪力墻結構。該住宅建筑為丙類建筑,在建筑結構抗震設計中,其抗震設防烈度為7度,地震基本加速度值為0.15g,其結構抗震等級具體如下表所示:
表1:某住宅建筑結構抗震等級參數表
為了確保建筑結構抗的震能力,對其抗震設計原則及方法進行探究。
二、房屋建筑結構設計中抗震設計需要遵循的基礎性原則
為保障房屋建筑結構抗震設計質量,保證抗震設計方案的可操作性與可行性,要求在抗震設計中遵循以下基礎性原則:
(一)確保建筑結構構件其性能符合設計要求
在進行房屋建筑結構設計時,需要確保建筑結構構件的剛度、承載能力、延性、穩定性等屬性參數可以滿足抗震的基本要求。結構構件設計時,需要依據墻柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件的基本設計原則。在結構構件設計過程中,可能存在著構件薄弱問題,為此,需要采取措施提高其抗震能力,例如調整地震力系數。
(二)確保建筑結構設置抗震防線數量
抗震結構體系是由若干具備一定延性的分體系構成,通過應用具備延性的結構構件進行分體系連接,從而實現抗震結構體系構建。如在該建筑工程中,其建筑為框剪結構,框剪結構是由延性框架與剪力墻兩大分體部分構成,由多肢剪力墻體系組成。在出現地震后,多會伴隨發生多次余震,如在建筑結構中僅僅設計有一道抗震防線,則該住宅建筑在經過第一次地震破壞影響后,還需要承受余震帶來的損害,通過損傷積累,最終引起建筑物承載力不足,抗震能力喪失最終倒塌。
(三)確保房屋建筑結構構件強弱關系處理的科學性
在房屋建筑結構抗震設計中,需要針對構件強弱關系進行科學化處理。在樓層內其耗能構件出現屈服后,剩余抗測力構件則仍處于彈性階段,這種處理方式,能夠確保有效屈服保持較長階段,提高建筑結構抗倒塌能力與延性能力。如抗震設計中存在著部分構件超強,則會導致其他構件相對薄弱,為此,應科學處理構件強弱關系,保障建筑結構抗震性能。
該住宅建筑在進行抗震設計時,綜合考慮住宅建筑區域條件,考慮建筑工程實現,遵循抗震設計基礎性原則,保障了住宅建筑抗震設計效果。
三、房屋建筑結構設計中的抗震設計基本方法探究
當前,房屋建筑結構設計中的抗震設計基本方法主要包括概念設計方法、結構消能減震及隔振設計方法、抗震構造設置等。
(一)概念設計方法
建筑抗震概念設計其基礎設計思想與設計原則來源于對地震災害的認知與建筑工程經驗,在其設計思想與原則的指導下,進行房屋建筑總體結構設計,并在此基礎上進行細部構造設計。然而地震其突發性十分強,且地震震動存在著隨機性,這種實際的存在,導致無法準確預測建筑工程所可能會遭受的破壞力度及相關參數值,為此,在抗震設計過程中,不能單純依賴于相關計算的結果,還需要綜合考慮區域實際,結合抗震設計相關理論知識與工程經驗進行綜合性設計。
采取概念設計方法進行抗震設計,第一步需要做好建筑選址工作,在確定建筑地址階段,需要規避抗震危險地段,選擇出對于開展抗震具備積極因素的地基與場地。通過調查找出工程施工區域地震活動狀況,地質勘察獲得工程地質狀況,抗震設計人員需要綜合考慮多種因素,盡量選擇在開闊且地基密實均勻或堅硬的持力層地段。建筑施工應避免在軟弱土、液化土、邊坡邊緣、土層狀態不均勻等地段進行施工。第二步,需要確保平面布置的合理性。建筑整體結構設計與建筑布局直接決定了建筑物動力性能。如建筑布局更合理,更簡單,其結構設計滿足抗震原則,則可以更好保障建筑物具備良好抗震性能。一般在進行房屋建筑平面布置時,多體現出對稱性,確保建筑剛度與質量變化具備一定均勻性,避免出現樓層錯層等問題。
(二)結構消能減震及隔振設計方法
結構消能減震及隔振設計方法屬于一種主動的抗震對策。該方法在房屋建筑體系中設置有隔震層,通過隔震層對地震能量進行阻隔,或在建筑抗測力結構中,設置消能器,通過消能器降低地震能量。這種設計理念,主張通過應用橡膠隔震支座或阻尼器,設置于房屋建筑底部,從而延長構件振動周期,提高阻尼,消減地震能量,保障建筑安全性。、
(三)抗震構造設置
抗震構造措施屬于房屋建筑結構設計的重要內容。房屋構造設置是否合理,直接影響著建筑結構抗震性能。不同房屋建筑,其建筑主體結構類型存在著較大差異,其構造措施不同。針對磚混結構工程,應依據樓板標高進行水平圈梁設置,盡量加強內墻與外墻之間的連接,提高房屋建筑整體性。圈梁屬于邊緣構件,可以有效提升層蓋水平剛度,降低不均勻沉降對建筑的影響。
在該住宅建筑結構設計中,采取多種抗震設計方法,綜合考慮建筑實際,保證建筑地基穩定性,合理設置建筑布局,應用結構消能減震及隔振設計,降低地震對建筑結構所帶來的影響,通過設置抗震構造,如砌體結構圈梁鋼梁構造,示意圖如下:
圖1:砌體結構圈梁鋼梁構造參數圖
采取綜合抗震措施,確保了該住宅建筑抗震設計方案的合理性與可行性,實踐證明,其抗震性能良好,有效保障了建筑運行安全性。
四、結語
高層建筑逐漸成為城市建筑的主體,為確保高層建筑應用性能及安全性,需要在建筑結構設計中重視并確保抗震設計的可靠性。本文結合工程實例,對抗震設計中應遵循的基礎性原則進行探究,從概念設計方法、結構消能減震及隔振設計方法、抗震構造設置三個方面分析抗震設計方法,實踐證明,采取有效的抗震設計,可以有效保障建筑安全性,有助于實現其綜合效益。
參考文獻
[1]張志文.房屋建筑結構抗震設計常見問題分析與解決措施[J].科技資訊,2013,(14):52.
[關鍵詞]高層建筑 結構設計 抗震設計 原則 內容
中圖分類號:T2 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)07-0194-01
隨著社會經濟發展對生態環境和資源的破壞,自然災害的發生頻率比較大,對人類自身和建筑的穩定性造成嚴重的影響。所以為了保證建筑結構的穩定性,保證居民的生命財產安全,設計人員在進行高層建筑結構設計的過程中會廣泛應用抗震設計,對提升高層建筑結構的穩定性起到較好的作用,促使高層建筑結構抵御自然災害的能力,有利于高層建筑居民生命財產安全的保,對我國建筑行業的進一步發展具有較大的促進作用。
一、抗震概念設計
在抗震設計中,概念設計的應用已經成為設計者關注的設計理念,尤其是在現在的高層建筑物中。高層建筑結構設計過程中的抗震概念設計是指在進行建筑物結構抗震設計時,根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想,從概念上,特別是從結構總體上考慮抗震的工程決策,即正確地解決建筑物抗震方面的總體方案、材料使用和結構內部構造,從而達到合理的抗震效果。
二、抗震概念設計的一般原則
1、簡單性結構的簡單性是指結構在地震的作用下具有直接、明確的傳力的途徑。在建筑抗震設計規范中做出強制性條文要求,“結構體系應該有明確的計算簡圖與合理的地震作用傳遞途徑?!敝挥薪Y構簡單,才能對結構的計算模型、內力和位移進行分析,避免薄弱部位的出現,因此對結構的抗震性的估計也相對可靠。
2、規則性與均勻性建筑以及抗側力結構在平面的布置上應該規則和對稱,并應該具備良好的整體性;建筑物的立面與豎向的剖面布置應規則,結構側向剛度的變化應均勻,豎向抗側力結構的材料強度及截面大小應自下而上逐漸減小,避免抗側力結構的承載力以及側向剛度的突變。平面布置的均勻規則,使建筑分布質量產生的地震慣性力以比較短且直接的途徑進行傳遞,并使結構剛度分布與質量分布相互協調,限制剛度和質量之間的偏心。沿著建筑物的豎向,建筑造型與結構布置相對均勻,避免了承載力、剛度以及傳力途徑的突變,以限制其結構在豎向的某一樓層或者少數幾個樓層之間敏感薄弱部位的出現。
3、整體性樓蓋對于高層建筑結構的整體性起到重要作用,它相當于水平隔板,不僅聚集、傳遞慣性力到各豎向抗側力的子結構,而且要求這些子結構能夠承受地震作用,特別是當豎向抗側力子結構的布置復雜或者不均勻或者抗側力子結構的水平變形特征存在差異時,整個建筑就依靠樓蓋使抗側力子結構的協同工作。
三 、高層建筑物結構設計中抗震概念設計的主要內容
1、建平面和立面的布局
建筑平面和立面設計的規整性在建筑結構設計中是最基礎的設計內容,也是非常關鍵的設計內容。建筑平面和立面在進行抗震設計時,一定要保證其規則性以及簡潔性的,要讓其剛度中心與的結構質量中心相互重合。有些建筑結構平面設計的不夠規范,其房屋質量中心很難和剛度中心重合上的,要是有地震發生,其結構會受到影響而有扭轉現象發生,這會讓地震對建筑結構的破壞強度有所增加。所以在設計建筑立面的時候,盡量不要有那種突然變化的階梯型立面,讓房屋重心盡可能地降低,而且其立面結構的凸出高度最好不要高于建筑太多,這樣能降低地震發生時對建筑結構產生的鞭梢效應。如果建筑高度越高的話,它就會受到更多的地震破壞,所以在進行建筑抗震設計的時候,多層砌體房屋總層數最好不要超過規定的限值,而且總高度最好也在規定限值內。建筑平面和立面在設計的時候,一定會有不規則設計方案出現,這時候要盡可能選取合適的位置對防震縫進行設置,把不規則和體型比較復雜的建筑平面拆分成多個小的獨立單元進行設計。在這其中還要將建筑造型以及建筑的功能等因素都考慮在其中,以保證建筑平面的布置足夠簡潔,立面外觀造型設計足夠規整,讓建筑整體結構都有較好的視覺效果,這樣也能讓建筑結構抗震性能有所提高。
2、合理地進行結構的選型和布置
在結構的選型方面應根據建筑的重要性、房屋高度、設防烈度、場地、基礎、材料、地基與施工等因素,經濟技術和經濟條件比較后綜合確定。結構的布置應遵循平面布置力求對稱,豎向布置力求均勻的原則。在純框架結構的高層建筑物中應盡可能避免將框架柱與樓梯的踏步斜梁和平臺梁直接相連,這樣會使框架柱變成短柱,地震時易發生剪切破壞。
3、確保結構的整體性
為了有效的保證建筑結構的安全性,建筑結構的穩定性需要有保證,只有這樣,在發生自然災害的時候,建筑結構中的各個部件的作用才能發揮較大的作用,不同的結構部件之間也能夠協同工作,在發生地震災害時,高層建筑結構的整體性作用才能夠得到有效的發揮,這樣一來,高層建筑結構的抗震能力才能得到充分的發揮。建筑結構的空間穩定性和結構整天的剛度對建筑結構的抗震能力具有密切的聯系。型鋼混凝土結構是一種良好的抗震結構,但是需要具有一個前提,就是型鋼混凝土的施工質量要有保證;而現澆鋼筋混凝土結構也經常被用于抗震結構,因為其的剛度和整體性比較好,是比較理想的抗震結構,使用這種結構不但可以消除散落的滑移的問題,增強樓板的剛度,增加結構的整體性,而且由于砌體結構以剪切變形為主,層間的變形可以控制,所以對平面墻體的要求就可以適當放寬。
4、非結構部件的處理
在地震的作用下,建筑物中的內隔墻、框架填充墻、樓梯踏步板、建筑物墻板等結構也會不同程度地參與工作,可能改變某些構件的承載力、剛度與傳力路線或者整個結構,產生意外的抗震效果,或者造成預料外的局部震害。妥善的處理這些非結構部件,可減輕地震災害,提高建筑物的抗震可靠度。
四、結語
綜上所述,隨著社會市場經濟體制的逐漸完善,城市中的高層建筑逐漸增多,但是其的穩定性和安全性受到了人們的廣泛關注。因此在高層建筑的設計階段,需要加強對高層建筑結構穩定性設計進行高度重視,可以廣泛的應用抗震設計技術,能夠極大的提高建筑結構的穩定性和可靠性,從而保證高層建筑具有較強地域自然災害的能力,不僅能夠維護高層建筑居民的生命財產安全,同時還能夠促進我國建筑行業的蓬勃發展。
參考文獻
[1] 徐萍,葉明峰.抗震概念設計在建筑結構設計中的應用[J].工程技術,2011.
[2] 韓恒梅,王麗靜.高層建筑的抗震概念設計[J],煤炭工程,2008.
[3] 張軍.關于高層建筑結構的抗震概念設計[J].山西建筑,2009.
【關鍵詞:】建筑工程;結構設計;抗震設計
0.引言;地震作為破壞力最強的自然災害,其對于人們的生活及建筑物損壞的程度是毀滅性的,為了防止地震對人類生活及建筑物的過度破壞,實現對人類生命及財產安全的保護,建筑工程必須要在結構設計環節中做好抗震設計。近年來,在專家、學者的共同專研和努力下,我國建筑工程結構的抗震設計水平得到了顯著提升,這幫助我國建筑工程結構的抗震安全性實現了突破,我國的建筑結構抗震設計水平正在逐步完善。本文對建筑結構設計中的抗震設計具體措施進行分析。
1.建筑結構設計中抗震設計的基本原則
1.1 建筑結構構件的性能
在進行建筑設計時,承載力、穩定性等建筑結構構件是抗震設計考慮范圍內的重點內容。其中應遵循強柱弱梁、強節點弱等結構構件的基本原則。對于構件的薄弱部位進行重點的抗震能力設計。
1.2 抗震防線的布設點設計
延性設計是抗震設計中的重要組成部分。延性良好的體系進行組合形成抗震的整體結構,為更好的實現抗震設計需要延性良好構件之間的協作。在建筑結構設計時應盡量多布設抗震防線,預防余震的發生。
1.3 建筑結構構件的強弱關系
在進行建筑結構設計時應注意構件間的強弱關系。在抗震設計的過程中若出現一部分較強情況,則必定存在其薄弱的地方,強弱兩者間必須正確處理。
1.4 強調建筑物的平面布置規則性
在實際的建筑結構抗震設計中,除上述兩個需特別注重的問題,建筑物的平面布置要遵循規則性原則,這也是抗震設計工作中非常重要的要素之一。在設計過程中盡量保證方案的規則性,可以有效的提高整體工作效率,達到預定的設計效果。
2.實現建筑結構抗震水平設計的措施
2.1 基礎性防震措施應用
基礎性防震措施根據建筑的結構的不同位置有著不同的措施:
( 1) 地基隔震。地基隔震是在建筑地基與土層之間設置緩沖層,以便在地震發生時減小建筑與土層之間的震動碰撞,實現對震能的有效吸收和反射作用,減小地震對建筑物的破壞。目前,我國最常使用的地基隔層為瀝青原料隔震層。
( 2) 基礎隔震?;A隔震是整個建筑結構抗震設計中的關鍵,想要降低地震對建筑物的破壞,就必須要做好基礎隔震措施。在對建筑基礎采取抗震措施時,為了減小地震對上部結構的破壞,需要在建筑物的上部結構和基礎位置接觸處設置隔震層,防止地震力由地基處向上部結構傳播,降低地震對建筑上部結構的破壞?;A抗震裝置一般采用混合隔震裝置、基底滑移隔震裝置和夾層橡膠隔震裝置等。
( 3) 間層隔震。間層隔震是為了吸收地震的沖擊余力而設置的,間層隔震的有效設置能夠對震力進行再次削減,以達到降低地震對建筑的破壞作用。間層隔震一般都安裝在原始結構層上,其實我國最早使用的的抗震措施,具有施工操作簡單的優勢。
( 4) 懸掛隔震。懸掛隔震是通過懸掛的方式,將建筑物全部或部分結構脫離地面,從而在地震出現時,降低地面震動與建筑物之間的震力作用。目前,此種抗震措施多用于大型鋼結構建筑當中,收到了較為不錯的抗震效果。
2.2 機敏減震支撐體系
機敏減震支撐體系是集成現代科技技術的防震系統,其利用活塞運動的原理,對建筑結構進行設計。在地震災害發生時,保證建筑結構中的內、外鋼能夠通過不斷的滑動來消減地震的破壞力,減輕震力破壞和消耗地震作用力的傳導。目前,這項技術還在不斷的研究和完善當中,相信其很快就能夠實現有效的應用,為建筑抗震設計水平的提升做出貢獻。
2.3 效能減震技術應用
效能減震是實現對地震所產生動能的消耗,來減輕地震能的傳導大小,從而降低其對建筑物的破壞程度。目前,在此技術方面一般采用消能器和阻尼器,兩種器械都能夠實現地震能量的有效消耗和吸收,減小震力對建筑主體的破壞,以達到對建筑主體結構安全、穩性定的保護。目前,效能減震技術在我國建筑防震設計中得到了有效的應用,其在新建筑的防震設計和舊建筑的抗震加固方面,都起到了良好的效果。
3.建筑結構設計中抗震設計的措施
建筑結構抗震性能的強弱同建筑物業主及周邊環境有非常直接的聯系,不好的抗震能力會直接威脅到建筑物周邊行人的人身安全,周邊建筑和設施或多或少也會受到影響,切實提高建筑結構的抗震能力顯得十分重要。筆者通過自身多年的親身實踐與切實觀察,對提高建筑結構抗震性能提出筆者自己的一些建議,主要包括謹慎選擇抗震結構、
合理布局減少地震能量以及設置多重抗震防線等,現具體闡述如下:
3.1 謹慎選擇抗震結構
審慎選擇抗震結構是有效提高建筑結構抗震性能的重要保障,通過選擇強度較優、剛度較高的建筑主體結構設計方案,能最大限度的降低建筑結構的變形概率,保障建筑物的安全性能。另外,設計員要認真仔細的分析抗震結構,要進行抗震結構分析時要保證其全面性,部分非結構構件也要在分析中得到體現,尤其是注意對非結構構件的剛度和強度等方面的分析。對非結構構件的主題部分也要進行必要的考究,針對易出現安全隱患的短柱部位要進行相應的措施,加強短柱部位的抗震能力,防止安全問題的出現,在整體性原則的指導下統籌結構構件和非結構構件。
3.2 合理布局減少地震能量
在防震設計中采用以位移為基點的結構設計和定量分析能有效的減少地震災害的能量輸入,增強建筑物的抗震效果。通過對設計的定量分析,反復核算構件的總承載力,控制強震感下建筑下層的位移延性比,滿足建筑物在受地震侵害時的結構變形要求。在建筑施工中地基要盡量選在堅硬的場地,要盡量避開地震的活躍周期范圍,減少余震同建筑結構的共振,降低建筑物對地震能量的輸入,降低地震帶來的破壞。
3.3 設置多重抗震防線
進行抗震設計時設置多重抗震防線可以最大限度的降低地震侵害帶來的危害。在進行設計工作時,可以將一些延展性能良好的構件納入到抗震防線體系中,將其視為第一道抗震防線,將另一些建筑構件作為第二、第三道防線,在第一道抗震防線遭破壞后,利用其他防線抵抗地震的后續沖擊力,保障人員生命安全。
4.總結
綜上所述,建筑結構設計中的抗震設計是一種復雜并且系統性極強的工作,從建筑的選址到建筑的結構設計都要進行嚴謹的抗震設計,根據不同的建筑項目,不同的抗震方法進行不同的建筑設計及抗震設計,保證建筑的抗震能力符合其結構設計。所以在對房屋建筑進行建筑結構設計時應根據建筑的特點選擇合適的抗震設計。
參考文獻
[1]王鑫,聶桂蘭. 靜力與動力彈塑性分析在超限高層建筑結構抗震設計中的應用[J]. 中國西部科技,2009( 23) : 17 - 19.