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每棟建筑物都是一個空間結(jié)構(gòu)體,在荷載作用下各構(gòu)件并非是以脫離體系的單一構(gòu)件獨自工作,而是以相當(dāng)復(fù)雜的方式共同工作,精確計算其作用和受力是相當(dāng)困難的,在計算地震作用時尤其如此,由于地震作用下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力狀態(tài)的復(fù)雜性及不確定性、人們對地震時結(jié)構(gòu)響應(yīng)認(rèn)識的局限性和模糊性、理論計算中的假定與實際情況的差異性,注定了在現(xiàn)階段無論計算工具再如何發(fā)展,計算過程再如何嚴(yán)格,其結(jié)果也只能是一種比較粗略的估計,甚至有時還根本無法計算。顯然在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,僅依靠現(xiàn)有理論進(jìn)行抗震計算往往不能滿足結(jié)構(gòu)安全性、可靠性的要求,無法達(dá)到預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。因此在不確定因素眾多,受力狀況復(fù)雜的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,抗震概念設(shè)計的提出和應(yīng)用就顯得尤為重要了。
二、結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的涵義
所謂抗震概念設(shè)計,一般是指不經(jīng)過計算,尤其在難以做出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中,依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分結(jié)構(gòu)體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機理、震害、實驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗中所獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想,從總體的角度來進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制,從而從根本上保證結(jié)構(gòu)的抗震性能。
三、結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的基本原則和具體要求
(一)建筑場地的選擇
地震造成建筑的破壞,除地震動直接引起結(jié)構(gòu)破壞以外,還有場地條件的原因,諸如:地震引起的地表錯動與地裂,地基土的不均勻沉陷、滑坡和土體液化等。因此選擇有利于抗震的建筑場地是減輕建筑物地震災(zāi)害的第一道重要工序。(二)建筑物的平面、立面及豎向剖面的布置建筑物平面和立面的規(guī)則性是抗震概念設(shè)計中需要考慮的一個重要因素。規(guī)則的建筑方案體現(xiàn)在:建筑物的平面布置基本對稱;結(jié)構(gòu)體型簡單;抗側(cè)力體系的剛度和承載力上下變化連續(xù)、均勻。因為,簡單、對稱的結(jié)構(gòu)容易估算其在地震時的反應(yīng),容易有針對性的采取抗震措施并對其進(jìn)行細(xì)部處理。因此,這就要求建筑專業(yè)的設(shè)計人員具有一定的抗震知識素養(yǎng),應(yīng)該對所設(shè)計的建筑的抗震性能有所估計,避免采用抗震性能差的嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計方案。
(三)結(jié)構(gòu)體系的確定和結(jié)構(gòu)布置
結(jié)構(gòu)體系的確定是結(jié)構(gòu)設(shè)計中頭等重要的大事。結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)通過綜合分析使結(jié)構(gòu)體系盡量合理且經(jīng)濟,應(yīng)優(yōu)先采用抗震能力強、延性好、耗能能力強、便于施工且具有多道防線的結(jié)構(gòu)體系(如框架-剪力墻結(jié)構(gòu),框架-筒體結(jié)構(gòu),設(shè)置耗能連梁的剪力墻結(jié)構(gòu)等),避免采用抗震能力較低的結(jié)構(gòu)體系(如板柱-剪力墻結(jié)構(gòu),單跨框架結(jié)構(gòu)等),尤其應(yīng)避免采用看似“合法”(符合規(guī)范)但不合理的結(jié)構(gòu)體系(如當(dāng)房屋高度接近規(guī)范框架結(jié)構(gòu)類適用高度上限時,仍采用框架結(jié)構(gòu),震害表明,框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較小,整體性較差,結(jié)構(gòu)的抗震性能較差,此情況下應(yīng)采用抗震性能較好的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)為宜)。而在結(jié)構(gòu)布置時,應(yīng)采用概念清晰、傳力途徑明確的布置方式,盡量避免造成結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)、平面和立面的里出外進(jìn)、豎向傳力桿件的間斷與不連續(xù)等問題。
(四)多道抗震防線的設(shè)置
單一結(jié)構(gòu)體系只有一道抗震防線,一旦破壞就會造成建筑物倒塌的嚴(yán)重后果。特別是當(dāng)建筑物的自振周期與地震動卓越周期相近時,建筑物由此而發(fā)生的共振,更加速其倒塌進(jìn)程。而如果建筑物采用的是多重抗側(cè)力體系時,第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件在強烈地震作用下遭到破壞后,第二道乃至第三道防線的抗側(cè)力構(gòu)件立即接替,抵擋住后續(xù)的地震動的沖擊,可保證建筑物最低限度的安全,免于倒塌。在遇到建筑物基本周期與地震動卓越周期相同或接近的情況時,多道防線就更顯示出其優(yōu)越性。當(dāng)?shù)谝坏揽箓?cè)力防線因共振而破壞,第二道防線接替工作,建筑物自振周期將出現(xiàn)較大幅度的變動,與地震動卓越周期錯開,使建筑物的共振現(xiàn)象得以緩解,避免再度嚴(yán)重破壞。在雙重結(jié)構(gòu)體系中一般應(yīng)優(yōu)先選擇不負(fù)擔(dān)或少負(fù)擔(dān)重力荷載的豎向支撐或填充墻,或軸壓比值較小的抗震墻、實墻筒體等構(gòu)件作為第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件,如框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻,框架-填充墻結(jié)構(gòu)中的填充墻,單層廠房縱向體系中的柱間支撐,均可作為各自體系中的第一道抗震防線。如因條件限制,只能采用單一的框架體系,則框架就成為整個體系中唯一的抗側(cè)力構(gòu)件,此時應(yīng)采用“強柱弱梁”型的延性框架。在地震作用下,框架梁成為第一道抗震防線,框架柱為第二道抗震防線,用框架梁的變形去消耗地震能量,使框架梁的屈服先于框架柱的屈服,從而保護了框架柱的相對完整,最終達(dá)到“大震不倒”的要求。
(五)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計關(guān)鍵點的把握
在結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計中,還應(yīng)注重對結(jié)構(gòu)體系中的關(guān)鍵部位(如薄弱層,加強層等)、關(guān)鍵部位中的關(guān)鍵構(gòu)件(如加強層的重要豎向構(gòu)件、轉(zhuǎn)換層的水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件等)、關(guān)鍵構(gòu)件中的關(guān)鍵節(jié)點(如梁柱節(jié)點,柱根部位等)幾個關(guān)鍵點的把握,從而實現(xiàn)“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點強錨固、強柱根弱桿件”的設(shè)計理念。
關(guān)鍵詞:抗震設(shè)計 ;基于性能 ;地震設(shè)防水準(zhǔn) ;設(shè)計方法 ;位移影響系數(shù)法 ;能力譜法 ;直接位移設(shè)計法
中圖分類號:TU973+.31文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
一、基于性能的抗震設(shè)計的產(chǎn)生
20世紀(jì)初期,日本的森房吉教授(1868—1923)在對當(dāng)時的地震災(zāi)害和理論認(rèn)識進(jìn)行研究之后,提出了最早的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法。在之后的一百年間,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對地震的反映特征和發(fā)展特征的研究和把握不斷深入,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論及方法也在不斷進(jìn)步當(dāng)中。
目前 “大震不倒,中震可修,小震不壞”,作為抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計指導(dǎo)思想被國際普遍認(rèn)可。至此,抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計可以說已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步,此類建筑在地震中也表現(xiàn)出較好的抗震性能。但是,目前的三個水準(zhǔn)的設(shè)計理念主要是以保護人類生命安全為目的,對于地震造成的其他破壞不能很好地進(jìn)行控制。尤其是現(xiàn)代社會的高速發(fā)展使得大量人群、財富和資源可能集中在某一區(qū)域,如大城市中。在這些區(qū)域一旦發(fā)生地震,將會造成巨大的經(jīng)濟損失,對生還者的心里造成嚴(yán)重打擊,也是十分不利于震后重建工作的開展。因此,要求人們在進(jìn)行抗震設(shè)計時不僅防止地震對生命安全造成傷害,也要盡可能減少房屋倒塌對其他方面造成破壞?;谝陨峡紤],在1994年美國洛杉磯大地震和1995年日本阪神大地震之后,基于性能的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計被廣泛研究推廣,并被認(rèn)為是未來抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要指導(dǎo)思想。
這項設(shè)計最早出現(xiàn)在橋梁抗震設(shè)計中,用量化的抗震指標(biāo)來控制抗震性能,從而改進(jìn)傳統(tǒng)的設(shè)計理念。1995年,這一理念被美國放眼21世紀(jì)委員會提出了之后,便得到了美國政府的大力支持,日本、新西蘭、澳大利亞、英國、智利等國家也先后投入研究。
二、基于性能抗震設(shè)計的特點
通過與現(xiàn)行抗震設(shè)計理念的對比,可得到基于性能抗震設(shè)計理念的特點。
1.采用多級設(shè)防。與現(xiàn)階段“大震不倒、中震可修、小震不壞”的三階段設(shè)防目標(biāo)
相比,基于性能的抗震設(shè)計注重多級防護,注意保護建筑的內(nèi)部設(shè)施與非結(jié)構(gòu)件,從而達(dá)到了在地震發(fā)生時既保護業(yè)主安全又減輕了業(yè)主和社會的經(jīng)濟損失。
2.投資準(zhǔn)則效益。投資準(zhǔn)則效益反映了抗震設(shè)計思想的重要轉(zhuǎn)變,是基于性能抗震設(shè)計的一個基本原則。即從只注重安全變?yōu)橥瑫r注重安全、經(jīng)濟等多個方面。根據(jù)這一準(zhǔn)則,結(jié)構(gòu)設(shè)計按照結(jié)構(gòu)性能的要求,考慮到所擁有的所有資源,在安全和經(jīng)濟之間找到平衡、合理的切入點,得到優(yōu)化的最佳方案。
三.設(shè)防水平
1.地震設(shè)防水平。地震設(shè)防水平是指在未來可能作用于建筑結(jié)構(gòu)的地震強度大小。由于地震設(shè)防水平直接決定了建筑物的抗震能力,所以它在基于性能的抗震設(shè)計的理論中占有重要的位置,應(yīng)充分考慮到已優(yōu)化的經(jīng)驗基礎(chǔ),并根據(jù)地震參數(shù)具體確定。
2.結(jié)構(gòu)性能水平。結(jié)構(gòu)性能水平是在預(yù)期地震等級的作用下對建筑物破壞的最大程度。由于基于性能的抗震設(shè)計是考慮到結(jié)構(gòu)構(gòu)件、內(nèi)部設(shè)施、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、裝修等多種因素,因此除了應(yīng)該對對建筑主體結(jié)構(gòu)帶來的損失有控制力外,還要充分考慮到對非主體的損壞的控制。所以說,能兼顧主體與非主體結(jié)構(gòu)破壞程度的結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)才是科學(xué)的、合理的。
四、基于性能抗震設(shè)計的方法
目前基于性能的抗震設(shè)計方法主要有:位移影響系數(shù)、直接位移、能力譜設(shè)計等方法。
1.位移影響系數(shù)法。該方法基于結(jié)構(gòu)性能設(shè)計,即通過分析預(yù)先得到位移的最大期望值,然后利用模態(tài)、等效的方法進(jìn)行確定,從而修正此系數(shù)。但是此方法目前也存在著一些問題,比如無法具體地體現(xiàn)出抗震水準(zhǔn)與具體結(jié)構(gòu)、樓層的損壞情況。
2.直接位移設(shè)計法。本方法適用于結(jié)構(gòu)性能設(shè)計,即根據(jù)地震等級預(yù)期計算位移,使結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期位移。本方法最大的特點是概念簡單,但是只能從建筑材料的極限變化確定相應(yīng)數(shù)值,不能考慮到預(yù)期之外的地震效應(yīng)。
3.能力譜法。能力譜法是將地震反應(yīng)譜與能力譜曲線轉(zhuǎn)化成需求譜,從而評判該建筑的抗震性能。本方法側(cè)重于對結(jié)構(gòu)的實際性能進(jìn)行評估與檢驗。另外,能力譜法只適用于分布比較均勻且平面結(jié)構(gòu)可化簡的結(jié)構(gòu)。
總結(jié):
基于性能的抗震設(shè)計是一個涵蓋范圍很廣的體系,與現(xiàn)行抗震設(shè)計相比,它具有以下優(yōu)點:
基于性能的抗震設(shè)計目標(biāo)多而且具體,具有更強的可操作性與適應(yīng)性,也具有更
大的實際作用意義。
基于性能的抗震設(shè)計提供給了設(shè)計者更大的靈活性。在符合相關(guān)規(guī)定與要求的前
提下,設(shè)計者可自行選擇能實現(xiàn)業(yè)主抗震目標(biāo)的設(shè)計方案與相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施,充分發(fā)揮了設(shè)計者的創(chuàng)造性與創(chuàng)新性。
基于性能的抗震設(shè)計將之前單一的以保障業(yè)主生命安全的抗震目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)樵诓煌?/p>
的地震風(fēng)險等級下滿足不同的抗震需求,并綜合了經(jīng)濟、安全等多方面因素,充分考慮到了投資、震后損失、災(zāi)后重建、社會效益與業(yè)主的承受能力等多方面因素,更符合當(dāng)今社會的需求。
基于性能的抗震建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計思路已經(jīng)成為了未來抗震設(shè)計的主要發(fā)展思想,,得到了國際社會的廣泛認(rèn)可。特別是美日兩國,在這一方面進(jìn)行了大量的研究,并得到了一定成果。我國在這個項目的研究上起步較晚,但是為達(dá)到與國際社會同步,我國與國際社會上在這方面取得先進(jìn)成果的專家多次進(jìn)行學(xué)術(shù)交流,中國許多高校目前也已經(jīng)開展了此項研究,從而發(fā)展出適合我國國情的基于性能的抗震設(shè)計方法。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:高層建筑;抗震;結(jié)構(gòu)設(shè)計;理論
中圖分類號:[TU208.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
1 我國的高層建筑發(fā)展歷程
上世紀(jì)80年代,我國高層建筑在設(shè)計計算機施工技術(shù)等領(lǐng)域快速發(fā)展,100m左右及以上的將建筑快速發(fā)展,多以鋼筋為主要材料,在層數(shù)與高度增加的同時,功能與類型也日益增多。各大城市幾乎都建立了具有各自特色的建筑,以上海錦江飯店為代表:高度達(dá)到153.52m,全部采用的鋼結(jié)構(gòu)體系;而深圳的發(fā)展中心大廈有43層,高度達(dá)到165.3m,算上天線高度達(dá)到185.3m,是我國第一幢大型的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。到了90年代,我國的高層建筑結(jié)構(gòu)從設(shè)計到施工進(jìn)入到一個新的階段,除了體系與材料的多樣化,高度上也有了質(zhì)的飛躍。在1995年完工的深圳地王大廈,共有81層,高度達(dá)到385.95m,居世界第四高。
2 建筑抗震的理論
2.1 建筑結(jié)構(gòu)的抗震規(guī)范
一般的抗震規(guī)范都是各國結(jié)合具體的情況進(jìn)行的經(jīng)驗總結(jié),是指導(dǎo)抗震設(shè)計的法定文件,及反應(yīng)國家經(jīng)濟與建設(shè)的發(fā)展水平,也反映了各個國家的抗震經(jīng)驗。盡管抗震理論不斷完善,技術(shù)水平也在不斷地提高,但是必須要有實踐的指導(dǎo),要將建筑工程的安全性放在首要位置,容不得任何的大意與疏忽?;谶@一認(rèn)識,現(xiàn)代建筑部分條文被列為強制條文,使用了“嚴(yán)禁、不得”等絕對性的字眼,同時也有不同條文有較大的自由空間。
2.2 建筑抗震設(shè)計的理論
當(dāng)前建筑抗震設(shè)計的理論主要分為擬靜力理論、反應(yīng)譜理論及動力理論。擬靜力理論起源于20世紀(jì)10~40年代出現(xiàn)的理論,在估測地震對結(jié)構(gòu)的影響時,假設(shè)結(jié)構(gòu)為剛性,地震水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心,地震力的大小當(dāng)于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個比例常數(shù)(地震系數(shù))。
反應(yīng)譜理論是在上世紀(jì)40-60年展起來的,以強地震動加速度觀測記錄的增多與對地震地面運動特性的進(jìn)一步了解,及結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ),是加理工學(xué)院的學(xué)者對地震加速度記錄的特性進(jìn)行分析后獲得的成果。
動力理論是上世紀(jì)70-80年代的應(yīng)用較為廣泛的地震動力理論,是在60年代以來電子計算機技術(shù)與試驗技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ),人們對各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性的反應(yīng)過程也有了較多的了解,隨著強震觀測臺的增加,各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也在不斷地增加。進(jìn)一步動力理論也稱地震時程分析理論,它將地震作為一個時間過程,選擇具有代表性的地震加速度時過程作為地震動輸入,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(yīng),完成設(shè)計工作。
3 高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 必要的抗震對策
在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中國,出了要考慮到概念的設(shè)計,還要進(jìn)行驗算,結(jié)合地震的情況,要在高度允許的范圍內(nèi)建造,增加結(jié)構(gòu)的延性。在當(dāng)前的抗震設(shè)計中,抗震驗算及構(gòu)造與措施等角度入手進(jìn)行分析,提高結(jié)構(gòu)的抗震性與消震性能。建立地震力與結(jié)構(gòu)延性互相影響的雙重設(shè)計指標(biāo),直到達(dá)到預(yù)期的抗震效果。當(dāng)前強柱弱梁,強剪弱彎和強節(jié)點弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認(rèn)可。
3.2 高層建筑的抗震設(shè)計思想
在《建筑抗震規(guī)范》中有明文規(guī)定,建筑的抗震設(shè)防要符合“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求。所謂的“三水準(zhǔn)”就是指“小震不壞,中震可修,大震不倒”。當(dāng)遇到第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震時,結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段,建筑物可以正常使用。一般情況下,建筑物不會被損害,也不需要修理即可使用。所以,高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要滿足地震頻發(fā)下的承載力極限,要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遇到第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時,結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段,建筑物結(jié)構(gòu)會發(fā)生損害,但是不經(jīng)修理或者簡單修理就可以繼續(xù)使用。所以,建筑結(jié)構(gòu)必須要有足夠的延性能力,不會出現(xiàn)脆性破壞。當(dāng)發(fā)生第三設(shè)防烈度地震的情況下,就是遇到本地區(qū)地震極限外的情況,結(jié)構(gòu)會受到非常嚴(yán)重的損害,但是結(jié)構(gòu)的非彈性變形距離倒塌仍有一段距離,不致產(chǎn)生危及生命的損害,保障了居住人員的安全。所以在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中,要保證建筑的足夠變形能力,其彈塑變形要在規(guī)范的數(shù)值之內(nèi),保證結(jié)構(gòu)良好的抗震性能。三個水準(zhǔn)烈度的地震作用水平是根據(jù)不同超越概率進(jìn)行區(qū)分的,一般情況下是:
多遇地震:50年超越概率63.2%,重現(xiàn)期50年;設(shè)防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重現(xiàn)期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重現(xiàn)期1641-2475年,平均約為2000年。
從高層建筑的抗震水準(zhǔn)來看,設(shè)防的要求是通過“兩個階段”設(shè)計來實現(xiàn)的,具體方法如下:第一環(huán)節(jié),第一步采用與第一水準(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動參數(shù),提前計算出高層建筑結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng),與風(fēng)力、重力荷載進(jìn)行高效組合。同時引入承載力抗震調(diào)整系數(shù),進(jìn)行構(gòu)件截面的準(zhǔn)確射擊,進(jìn)而達(dá)到第一水準(zhǔn)的強度要求;然后是運用同一地震參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的層間位移角,使其可以在抗震規(guī)范設(shè)定的限值之內(nèi);同時采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造對策,確保結(jié)構(gòu)可以有足夠的延性、變形能力與塑形耗能,進(jìn)而達(dá)到第二水準(zhǔn)的變形目的。而第二階段則是運用與第三水準(zhǔn)對應(yīng)的地震動參數(shù),算出結(jié)構(gòu)的彈塑性層間位移角,使其在抗震規(guī)范的限值之內(nèi),然后進(jìn)行必要的抗震構(gòu)造對策,進(jìn)而實現(xiàn)第三水準(zhǔn)的防倒塌目的。
3.3 現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法
在《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中對各類的建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算應(yīng)該采用的方法都有明確的規(guī)定:高度要在40m之內(nèi),以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu),以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu),可采用底部剪力法等簡化方法;除1款外的建筑結(jié)構(gòu),宜采用振型分解反應(yīng)譜方法;特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑,應(yīng)采用時程分析法進(jìn)行多遇地震下的補充計算,可取多條時程曲線計算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的較大值。
結(jié)語
地震是威脅較大的天災(zāi)之一,必須要加強防御,從上文的分析中我們可以看到,高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計必須要在要求的限值之內(nèi),保證結(jié)構(gòu)的良好性能,提高建筑的使用性能。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計;問題分析
中圖分類號:TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
1、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本原則
1.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能
(1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件、強底層柱(墻)”的原則。(2)對可能造成結(jié)構(gòu)的相對薄弱部位,應(yīng)采取措施提高抗震能力。(3)承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。
1.2設(shè)置多道抗震防線
(1)一個抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個延性較好的分體系組成,并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架—剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個分體組成,雙肢或多肢剪力墻體系組成。(2)強烈地震之后往往伴隨多次余震,如只有一道防線,則在第一次破壞后再遭余震,將會因損傷積累導(dǎo)致倒塌??拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度,有意識地建立一系列分布的屈服區(qū),主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度,以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量,提高結(jié)構(gòu)抗震性能,避免大震時倒塌。(3)適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強弱關(guān)系,同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后,其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段,使“有效屈服”保持較長階段,保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。
1.3對可能出現(xiàn)的薄弱部位,采取措施提高其抗震能力
(1)構(gòu)件在強烈地震下不存在強度安全儲備,構(gòu)件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。(2)要使樓層(部位)的實際承載能力和設(shè)計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化,一旦樓層(部位)的比值有突變時,會由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。(3)要防止在局部上加強而忽視了整個結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。(4)在抗震設(shè)計中有意識、有目的地控制薄弱層(部位),使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移,這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。
1.4選擇合理的結(jié)構(gòu)形式
抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題。按結(jié)構(gòu)材料分類,目前主要應(yīng)用的結(jié)構(gòu)體系有砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土結(jié)構(gòu)等;按結(jié)構(gòu)形式分類,目前常見的有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)等。結(jié)構(gòu)體系的確定受到抗震設(shè)防烈度、建筑高度、場地條件以及建筑材料、施工條件、經(jīng)濟條件等諸多因素影響,是一個綜合的技術(shù)經(jīng)濟問題,需進(jìn)行周密考慮確定。
2、建筑抗震設(shè)計中存在的問題
2.1缺乏前期勘察資料
缺乏巖土工程勘察資料或資料不全。有的在擴初設(shè)計階段還缺建筑場地巖土工程的勘察資料,有的在擴初設(shè)計會審之后就直接進(jìn)入了施工圖設(shè)計,有的在規(guī)劃設(shè)計或方案設(shè)計會審后就直接進(jìn)入了施工圖設(shè)計。無巖土工程勘察資料,設(shè)計缺少了必要的依據(jù)。結(jié)構(gòu)的平面布置中外形不規(guī)則、不對稱、凹凸變化尺度大、形心質(zhì)心偏心大,同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi),結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度不均勻不對稱,平面長度過長等。
2.2部分建筑物高度過高
按我國現(xiàn)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定,在一定設(shè)防烈度和一定結(jié)構(gòu)型式下,鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。在這個高度,抗震能力還是比較穩(wěn)妥的,但是目前不少高層建筑超過了高度限制。在震力作用下,超高限建筑物的變形破壞性會發(fā)生很大的變化,建筑物的抗震能力下降,很多影響因素也發(fā)生變化,結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程預(yù)算的相應(yīng)參數(shù)需要重新選取。
2.3地基的選取不合理
由于城市人口的增多和相對空間的縮小,不少建筑商忽略了這一問題,哪里商業(yè)空間大就在哪里建。建筑應(yīng)選擇位于開闊平坦地帶的堅硬土場地或密實均勻中硬土場地,遠(yuǎn)離河岸,不應(yīng)垮在兩類土壤上,避開不利地形、不采用震陷土作天然地基,避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險地段建造房屋。建筑的地基選取不恰當(dāng)可能導(dǎo)致抗震能力差。
2.4材料的選用不科學(xué),結(jié)構(gòu)體系不合理
在地震多發(fā)區(qū),采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理應(yīng)該得到人們的重視。由于我國建筑結(jié)構(gòu)主要以鋼筋混凝土核心筒為主,變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準(zhǔn)。但因其彎曲變形的側(cè)移較大,靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移,不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān),而且效果不大,有時不得不加大混凝土的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu),形成加強層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值。
2.5抗震設(shè)防烈度較低
許多專家提出,現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度已不能適應(yīng)國情的需要,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度水平應(yīng)該大幅度提高。我國現(xiàn)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是比較低的,中震相當(dāng)于在規(guī)定的設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)超越概率為lO%的地震烈度,較低的抗震設(shè)防烈度放松了建筑的抗震要求。
2.6平面布局的剛度不均
抗震設(shè)計要求建筑的平、立面布置宜規(guī)正、對稱,建筑的質(zhì)量分布和剛度變化宜均勻,否則應(yīng)考慮其不利影響。但有的平面設(shè)計存在嚴(yán)重的不對稱:一邊進(jìn)深大,一邊進(jìn)深??;一邊設(shè)計大開間,一邊為小房間;一邊墻落地承重,一邊又為柱承重。這些都對抗震極為不利。
3、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的措施
3.1建筑選址要正確。
避免抗震危險地段,選擇對抗震有利的場地、地基和基礎(chǔ)在進(jìn)行設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)工程需要,掌握地震活動情況和工程地質(zhì)的有關(guān)資料,作出綜合評價,宜選擇堅硬土或開闊平坦密實均勻的中硬土等有利地段;避開軟弱土、液化土、河岸和邊坡邊緣,平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的土層等不利地段;同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土上,也不宜部分采用天然地基,部分用樁基,當(dāng)?shù)鼗熊浫躔ば酝?、液化土、新近填土或?yán)重不均勻土層時,宜加強基礎(chǔ)的整體性和剛度。
3.2合理的確定平立面布置。
建筑物的動力性能基本上取決于它的建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡單合理,結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則,從而確保房屋具有良好的抗震性能。建筑物的平、立面布置宜規(guī)則、對稱,質(zhì)量和剛度變化均勻,避免樓層錯層。對體形復(fù)雜的建筑物合理設(shè)置變形縫,在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要進(jìn)行水平地震作用計算和內(nèi)力調(diào)整,并應(yīng)對薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施,嚴(yán)格控制建筑物的高度和高寬比。
3.3 結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置要合理。
結(jié)構(gòu)選型根據(jù)建筑的重要性、設(shè)防烈度、房屋高度、場地、地基、基礎(chǔ)、材料和施工等因素,經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟條件比較綜合確定。單從抗震角度考慮,作為一種好的結(jié)構(gòu)形式,應(yīng)具備下列性能:延性系數(shù)高;勻質(zhì)性好;正交各向同性;構(gòu)件的連接具有整體性、連續(xù)性和較好的延性,并能發(fā)揮材料的全部強度。結(jié)構(gòu)布置遵循的原則是平面布置力求對稱,使構(gòu)件分配的力均勻;豎向布置力求均勻,盡可能使其豎向剛度、強度變化均勻,避免出現(xiàn)薄弱層,并應(yīng)盡可能降低房屋的重心。
3.4剛度、承載力和延性要匹配。
當(dāng)結(jié)構(gòu)具有較高的抗力時,其總體延性的要求可有所降低;反之,較低的抗力需要較高的延性要求相配合。地震時建筑物所受地震作用的大小與其動力特性密切相關(guān),具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性。提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度,往往是以提高工程造價及降低結(jié)構(gòu)延性指標(biāo)為代價的。要使建筑物具有很強的抗倒塌能力,最理想的是使結(jié)構(gòu)中的所有構(gòu)件都具有較高的延性,然而實際工程中很難做到。有選擇地提高結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件以及關(guān)鍵桿件的延性是比較經(jīng)濟有效的辦法。
4、結(jié)束語
抗震設(shè)計問題是一個非常復(fù)雜的過程,涉及面非常廣泛,需要在設(shè)計過程中考慮全面。在以后的設(shè)計過程中,還有許多方面需要我們進(jìn)一步的探討和研究,我們也期待有更多新型抗震技術(shù)應(yīng)用于建筑中來,減輕地震帶來的危害。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;抗震概念;應(yīng)用
防震設(shè)計是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必不可少的一部分,并且地震是一種無法消除的自然災(zāi)害。因此,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)采取科學(xué)、合理的措施來降低地震對高層建筑物的危害系數(shù),以提高高層建筑物的穩(wěn)定性,從而保證人們的生命和財產(chǎn)安全,這同時也是我國高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝不斷優(yōu)化的必然結(jié)果。
1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震概念概述
地震的發(fā)生是無規(guī)律的,因此做好高層建筑物的防震設(shè)計是十分必要的。實踐證明,只有利用科學(xué)、合理的設(shè)計措施,整體布局高層建筑的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié),才能降低地震對于高層建筑物的危害。一般抗震設(shè)計是從抗震值和抗震措施兩個方面進(jìn)行的,其過程是:地震情況統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、提出概念??拐鸶拍钤O(shè)計的主要內(nèi)容就是保證高層建筑整體的穩(wěn)固性和細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的抗震性。簡單地說,抗震概念設(shè)計就是基于工程抗震的基本理論和實際的抗震經(jīng)驗總結(jié)出的工程抗震概念,是決定建筑物抗震能力的基礎(chǔ)??拐鸶拍钤O(shè)計中包含空間作用、非線性性質(zhì)、材料時效、阻尼變化等多種不確定的因素??拐鸶拍钤O(shè)計的原則是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單性、剛度適宜性、勻稱性、整體性。例如在一些地震頻發(fā)的地區(qū)設(shè)計高層建筑時,應(yīng)該考慮都高層建筑上下部分結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同的問題。
2高層建筑架構(gòu)設(shè)計中抗震概念設(shè)計的應(yīng)用策略
2.1合理的場地
高層建筑物的建設(shè)地點也是保障建筑工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。選擇合理的建筑施工場地,不僅可以減少企業(yè)的投入成本,還能提高建筑物的穩(wěn)固性。因此,施工人員可以利用現(xiàn)代先進(jìn)科技設(shè)施來選擇理想的地段。場地的選擇應(yīng)當(dāng)避開地震危險地段,如地震時會發(fā)生崩塌、地裂以及在高強度地震下容易發(fā)生地表錯位的場地。一般地震危險地段包括斷層區(qū)、坡度陡峭的山區(qū)、存在液化和夾層的坡地以及大面積采空的地區(qū)。如發(fā)生嚴(yán)重地震的四川北川地區(qū),其區(qū)域特點是縣境內(nèi)地形切割強烈,地形起伏大,相對高差超過1000m,溝谷谷坡一般大于25°,部分達(dá)40°~50°,甚至陡立。并且地貌類型以侵蝕構(gòu)造山地、侵蝕溶蝕山地為主。另外在縣境內(nèi)還存在一條斷裂帶。這也就是北川地區(qū)成為汶川地震重災(zāi)區(qū)的原因,該地區(qū)的地震宏觀烈度達(dá)到了Ⅺ度。因此,建設(shè)高層建筑的重點就是選擇地勢開闊、平坦以及中硬場地土。如我國中部平原地區(qū),其地勢平坦,并且屬于地震低發(fā)區(qū)。當(dāng)然,如果無法避免區(qū)域限制,那么也可以選擇抗震性比較好的地區(qū),如避免存在孤立山包的區(qū)域以及表面覆蓋層厚度較小的區(qū)域??傊虻刂埔耍x擇合適的高層建筑建筑建設(shè)場地是保證高層建筑物穩(wěn)定性的最佳途徑。
2.2合理布局建筑平面
建筑物的房屋布置和結(jié)構(gòu)布置都是影響高層建筑物穩(wěn)定性的重要因素。依據(jù)抗震的概念,合理布局能夠有效提高高層建筑物的抗震能力,延長建筑的使用年限。一般施工人員都會根據(jù)地震系數(shù)選擇適當(dāng)?shù)慕ㄖ锔叨群蛯挾龋垢邔咏ㄖ目拐鹉芰_(dá)到最大值。建筑平面的布置可以從四個方面考慮:一是布置平面時,應(yīng)當(dāng)遵循簡單、對稱的結(jié)構(gòu)特點,以減少偏心;二是應(yīng)當(dāng)保證質(zhì)量和剛度變化均勻,避免樓層錯層問題;三是盡量設(shè)計合理的平面長度,且建筑物突出的長度也應(yīng)該符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);四是盡量避免采用角部重疊的平面圖形以及細(xì)腰形平面圖形。如早前發(fā)生在墨西哥的地震,相關(guān)人員在地震發(fā)生后對房屋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。據(jù)數(shù)據(jù)表明,建筑物剛度明顯不對稱會增加15%的地震破壞率,拐角形建筑會增加42%的地震破壞率,因此,高層建筑施工人員應(yīng)該科學(xué)合理的設(shè)置建筑平面。此外,現(xiàn)澆鋼筋混凝土高層建筑適用高度的確定需要考慮地區(qū)的地震烈度,如高層建筑的抗震墻在烈度系數(shù)達(dá)到6的地區(qū),其最高適宜高度為130米;在烈度系數(shù)為7的地區(qū),最高適宜高度為120米??傊?,合理的高層建筑物平面布局是保證高層建筑抗震能力的關(guān)鍵。
2.3合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計
高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要滿足抗震要求,還要滿足經(jīng)濟、功能齊全、施工技術(shù)等要求。在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時要考慮實際的場地環(huán)境和建筑物本身的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。另外,結(jié)構(gòu)的設(shè)計還應(yīng)該滿足對稱性??傊瑢τ诟邔咏ㄖ慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該從各個方面綜合考慮。首先,高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要考慮多種影響因素,除材料、施工、地基、防烈度等因素外,還要考慮經(jīng)濟因素,之后才能確定建筑物結(jié)構(gòu)類型。有利于防震的建筑平面設(shè)計包括方形、圓形、矩形、正六邊形、正八邊形等,不利于防震的建筑平面設(shè)計包括多塔形、錯層、樓板開口等。次外,如果建設(shè)的高層建筑屬于純框架高層建筑,那么設(shè)計人員應(yīng)避免出現(xiàn)框架柱傾斜、樓體傾斜等問題。因為如果框架柱傾斜,一旦發(fā)生地震就會出現(xiàn)剪切破壞問題,造成高層建筑的嚴(yán)重?fù)p壞。其次,更為重要的是結(jié)構(gòu)設(shè)計一定要遵循對稱原則,避免扭轉(zhuǎn)問題的出現(xiàn)。如果高層建筑結(jié)構(gòu)采取對稱的結(jié)構(gòu),那么當(dāng)發(fā)生地震時,其建筑物只會發(fā)生平移震動,建筑物各個部分的受力比較均勻,從而降低地震對高層建筑的破壞程度。
2.4設(shè)置多條防震線
設(shè)置防震線是為了提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震系數(shù),提高建筑物體的穩(wěn)固性。之所以設(shè)置多條防震線是因為建筑物中各個部分的結(jié)構(gòu)和功能是不相同的,設(shè)計相應(yīng)的反震線能整體提高高層建筑物的抗震能力。設(shè)置多條防震線的優(yōu)勢在于如果發(fā)生地震時,第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件在遭到破壞之后,其地震的沖擊力和破壞力就會減弱。這樣當(dāng)?shù)卣鸾?jīng)過多道防震線之后,地震的破壞力就會降到最低。如尼加拉瓜的馬拉瓜市的美洲銀行大廈,就是應(yīng)用多道防震線的典型建筑,其大樓采用的是11.6米*11.6米的鋼筋混凝土芯筒作為主要的抗震和防風(fēng)構(gòu)件,并且該芯筒又由四個小芯筒組成。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,該高層建筑對于地震的反應(yīng)用數(shù)據(jù)表示是,當(dāng)發(fā)生地震時,其四個小芯筒的結(jié)構(gòu)底部地震剪力值達(dá)到了27000KN,結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩達(dá)到了370000KN•m,其結(jié)構(gòu)頂點位移值為120毫米??偠灾?,設(shè)置多條防震線提高高層建筑物防震能力的重要手段。尤其是在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下,重視抗震概念的設(shè)計是延長高層建筑物使用年限,提高我國建筑工藝水平的關(guān)鍵。
3總結(jié)
綜上所述,隨著我國經(jīng)濟水平的不斷增長,高層建筑物的數(shù)量也在迅速增長。因此,做好高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震概念設(shè)計就凸顯的尤為重要。將抗震概念設(shè)計應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,不僅要考慮高層建筑結(jié)構(gòu)施工的各個方面,還要考慮各種外界因素以及抗震標(biāo)準(zhǔn)。這樣才能提高高層建筑的穩(wěn)定性,降低地震給高層建筑造成的危害程度,從而保證人們生命和財產(chǎn)的安全。
作者:周寶學(xué) 單位:浙江華坤建筑設(shè)計院有限公司
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu);抗震;設(shè)計;問題;探討
中圖分類號:TU3文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
一、前言
目前,我國建筑在抗震設(shè)計方面來存在很多誤區(qū),同時,在具體設(shè)計方面還有很多的設(shè)計問題有待于研究。因此,對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的相關(guān)問題進(jìn)行分析很有現(xiàn)實意義。
二、我國對抗震性設(shè)計的要求
為了保證建筑物結(jié)構(gòu)的基本抗震性能,我國從法律上對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。這些具體的規(guī)定都在我國“《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223”中,而具體內(nèi)容大致如下。
“建筑根據(jù)其使用功能的重要性分為甲類、乙類、丙類、丁類四個抗震設(shè)防類別?!痹谶@四類抗震類別當(dāng)中,甲類建筑物的使用功能應(yīng)該是比較重要的,因此,對其要求的抗震性能也比較高,“地震作用應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求,其值應(yīng)按照批準(zhǔn)的地震安全性評價結(jié)果確定?!本唧w的抗震措施應(yīng)該比當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)狀況要求的抗震烈度要高,如果當(dāng)?shù)匾蟮目拐鹆叶纫?~8之間,那么,實際設(shè)計的抗震烈度就應(yīng)該要比要求高出1度,而如果當(dāng)?shù)氐目拐鹨笤?度時,實際設(shè)計的抗震烈度至少要比9度高出一點。乙類建筑物的抗震烈度與當(dāng)?shù)氐牡卣鹱饔孟喾霞纯桑诓扇】拐鸫胧r,如果抗震烈度要求在6~8之間,那么設(shè)計的抗震烈度與其相符合即可,如果是在9度以上,實際設(shè)計值則需要比9度要高。對于丙類來說,無論是什么情況,設(shè)計的抗震烈度值同當(dāng)?shù)氐目拐鹨笙喾霞纯?,而丁類建筑結(jié)構(gòu)的抗震烈度可以在實際的抗震烈度要求之上適當(dāng)減低。
三、目前建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計的關(guān)鍵問題
1、場地選擇
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,場地的選擇是其中重要的一部分,所以,在建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計中,建筑場地的選擇對建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的影響也是比較大的。在選擇建筑場地時,一定要對當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境有所了解,避開不利的地段。如果場地不利會造成地表發(fā)生錯動或者斷裂、地基沉降、滑坡等狀況,對工程質(zhì)量會產(chǎn)生一定的影響。正因如此,在選擇建筑場地過程中,要盡量避免在“軟弱場地、易液化土、狀態(tài)不均勻”等場地進(jìn)行建筑物的建筑。如果建筑地點的土壤普遍不合格,那么就需要采取一定的抗震防裂措施來提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震等級,比如可以強化地基,加強結(jié)構(gòu)的整體性等,對于地基來說可以采用樁基、強化基礎(chǔ)等處理措施,這樣即使不可避免地出現(xiàn)了不利場地,也能通過措施的應(yīng)用而得以改善。
2、結(jié)構(gòu)體系選擇
建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇關(guān)系到了建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,自然也會成為抗震設(shè)計中的重要部分。首先,結(jié)構(gòu)體系要具有相對的獨立性。對于建筑結(jié)構(gòu)體系的整體功能發(fā)揮來說,其應(yīng)該具有一定的整體性和聯(lián)系性,但是,對于抗震性來說,建筑結(jié)構(gòu)體系就應(yīng)該具有相對的獨立性。主要是指結(jié)構(gòu)體系應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。因此,在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時,應(yīng)該要確保建筑結(jié)構(gòu)具有一定的內(nèi)力分配功能,這樣如果一個構(gòu)件受到了震力的破壞,其他的構(gòu)件仍能夠正常承載,一定程度上避免了整體結(jié)構(gòu)失效可能性的出現(xiàn)。其次,合理分布震力傳遞途徑。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)該重視豎向的建筑結(jié)構(gòu)要具有垂直重力傳遞的作用,“樓屋蓋梁系的布置”要盡量保證從上部結(jié)構(gòu)中傳遞過來的重力荷載能夠通過轉(zhuǎn)換層進(jìn)行轉(zhuǎn)換,同時,抗側(cè)力結(jié)構(gòu)要明確,盡量保證其連續(xù)性,如果結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了豎向變化則要盡量確保變化的均勻發(fā)生。最后,要具有適當(dāng)剛度和以及強度。對于建筑結(jié)構(gòu)體系來說,適當(dāng)?shù)膭偠群蛷姸饶軌蛟谝欢ǔ潭壬媳苊庖驗榻Y(jié)構(gòu)的部分薄弱給整體結(jié)構(gòu)造成影響,在框架設(shè)計過程中要保證節(jié)點在受到較大的重力荷載或者是應(yīng)力過于集中時,不會出現(xiàn)破壞的狀況。
3、規(guī)則布置建筑平面
建筑平、立面布置應(yīng)符合抗震概念的設(shè)計原則,宜采用規(guī)則的建筑設(shè)計方案,而不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計方案。因此,在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計過程中,要盡量規(guī)則布置建筑平面,通常我們都比較重視建筑結(jié)構(gòu)的對稱性和規(guī)則性,結(jié)構(gòu)的對稱性主要是指抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)之間的對稱,而規(guī)則性主要體現(xiàn)在以下幾個方面,第一,抗側(cè)力結(jié)構(gòu)主軸方向剛度和變形特性相近。第二,在抗側(cè)力結(jié)構(gòu)豎向斷面均勻、構(gòu)成的變化均勻。
四、抗震設(shè)計方法及存在的問題
1、直接位移設(shè)計法
直接位移設(shè)計法是一種偏重于結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計方法,這種方法概念簡單,可根據(jù)在一定的地震等級作用下預(yù)期的位移計算地震作用,進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計,使構(gòu)件達(dá)到預(yù)期的變形,結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)定位移。但該方法的使用尚存在一些問題:由于替換結(jié)構(gòu)的剛度是對應(yīng)于最大位移時的線性剛度,其周期一般比彈性結(jié)構(gòu)的周期長許多,因此,用于位移設(shè)計的位移設(shè)計反應(yīng)譜必須比加速度反應(yīng)譜具有較長的周期范圍;彈性加速度設(shè)計反應(yīng)譜一般是針對阻尼比為0.05,而位移設(shè)計反應(yīng)譜必須適應(yīng)替換結(jié)構(gòu)所需要的較大阻尼比范圍的要求;近年來的研究表明,近場強震效應(yīng)對結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)有較大的放大作用,但直接位移設(shè)計方法只從材料的極限應(yīng)變出發(fā)得到構(gòu)件的變形值進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計,不能考慮近場強震的這種放大效應(yīng);結(jié)構(gòu)構(gòu)件的滯回特性。因此,就現(xiàn)階段而言,采用直接位移設(shè)計法實現(xiàn)基于結(jié)構(gòu)性能的抗震設(shè)計還具有一定的局限性;½這一設(shè)計理論沒有體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的非線性分析方法和對所設(shè)計結(jié)構(gòu)的實際抗震性能進(jìn)行驗算的方法。
2、位移影響系數(shù)法
位移影響系數(shù)法主要體現(xiàn)在確定給定結(jié)構(gòu)非線性靜力彈塑性分析時的最大期望位移,這一最大期望位移定義為目標(biāo)位移d;采用此方法結(jié)構(gòu)來確定最大非線性位移,概念相對來說比較簡單,但在實際設(shè)計計算中需進(jìn)一步研究:此種方法僅僅是一種衡量結(jié)構(gòu)整體抗震水平的評估方法,無法提供具體樓層和主要構(gòu)件的損壞情況以及具體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震水準(zhǔn);結(jié)構(gòu)的最大非線性位移與線性位移的關(guān)系比較復(fù)雜,采用上述多系數(shù)的表示方法,每一個系數(shù)取值的變化都會對結(jié)果產(chǎn)生較大的影響,而在各個系數(shù)都不能明確確定其取值的情況下,計算結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實際最大非線性位移會產(chǎn)生較大的誤差。
3、能力譜方法
能力譜方法是一種偏重于對所設(shè)計結(jié)構(gòu)的實際抗震性能進(jìn)行評估驗算的方法。對結(jié)構(gòu)抗震性能評估的能力譜方法的研究。還存在以下問題需要解決:¹在能力譜方法中,需要將原型多自由度結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)化為等效單自由度體系,而現(xiàn)有的轉(zhuǎn)化方法都是以結(jié)構(gòu)反應(yīng)的單一振型或主振型為基礎(chǔ),而對于高階振型對結(jié)構(gòu)反應(yīng)影響比較顯著的多高層結(jié)構(gòu)體系或扭轉(zhuǎn)效應(yīng)不可忽略的結(jié)構(gòu)體系來說,這種轉(zhuǎn)化方法將產(chǎn)生比較大的誤差;通常能力譜方法對于抗側(cè)剛度沿結(jié)構(gòu)高度方向分布不均勻的結(jié)構(gòu)體系或樓層平面內(nèi)扭轉(zhuǎn)反應(yīng)比較明顯的結(jié)構(gòu)體系無法進(jìn)行驗算。
五、提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量管理
1、根據(jù)《建筑工程設(shè)計招標(biāo)投標(biāo)管理辦法》業(yè)主要求設(shè)計單位組建設(shè)計項目組,安排結(jié)構(gòu)設(shè)計各階段的設(shè)計人員、校對人員、專業(yè)負(fù)責(zé)人、審核人員并安排相應(yīng)的完成時間,形成設(shè)計進(jìn)度計劃表。
2、設(shè)計質(zhì)量直接影響工程周期、成本,是工程建設(shè)重要的內(nèi)容。有效地縮短工程周期和節(jié)約成本有利于在市場中能取得先機,獲取更大的效益。設(shè)計單位執(zhí)行ISO9001:2008全面質(zhì)量管理來保證設(shè)計質(zhì)量是一種行之有效的方法。
3、針對建筑工程的不同類型,由專業(yè)負(fù)責(zé)人對設(shè)計和校對人員進(jìn)行事先指導(dǎo),形成事先指導(dǎo)表。同時專業(yè)負(fù)責(zé)人應(yīng)起草本設(shè)計項目結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一措施,經(jīng)結(jié)構(gòu)總工程師批準(zhǔn)后,結(jié)構(gòu)人員保證人手一份使用。
六、結(jié)束語
建筑抗震設(shè)計是一項系統(tǒng)的工程,需要嚴(yán)格把握設(shè)計的各個環(huán)節(jié),按照設(shè)計的科學(xué)流程,結(jié)合建筑的特點,盡量提高設(shè)計的合理性,提高建筑抗震的能力。
【參考文獻(xiàn)】
【關(guān)鍵詞】高層建筑,混凝土,抗震設(shè)計
中圖分類號:TU973+.31文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
一、前言
建筑行業(yè)是我國重要的經(jīng)濟增長行業(yè)之一,關(guān)系到居民的切身利益。我國是多地震國家,但我國目前對地震的預(yù)防能力較弱,地震給我國帶來了及其巨大的災(zāi)害,因此,加強建筑設(shè)計中的抗震設(shè)計,是進(jìn)一步保障我國居民生命財產(chǎn)安全的重要措施之一。目前我國高層混凝土建筑應(yīng)用的范圍越來越廣泛,其綜合性和高集成性都使得高層建筑的抗震設(shè)計需要更為明確的重視,加強對高層混凝土建筑抗震設(shè)計,已經(jīng)十分的迫切。
二、高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計的現(xiàn)狀和存在的問題
高層混凝土建筑是經(jīng)濟發(fā)展的產(chǎn)物,高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計尤其是在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計上,我國雖然引進(jìn)了一些西方歐美抗震設(shè)計理念,但缺乏符合本國實際的理論技術(shù)創(chuàng)新。很大方面存在著缺陷,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
1.高層混凝土建筑在結(jié)構(gòu)防震設(shè)計中缺乏科學(xué)規(guī)范的理論指導(dǎo),缺乏實際經(jīng)驗的積累;而且我國對地質(zhì)地震的認(rèn)識尚不夠完善,對地震的成因,預(yù)測,防治研究不夠深入。因此,在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時候,缺乏一定的科學(xué)依據(jù),或依據(jù)的是不完善的理論。因此,難以在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中完美融合防震設(shè)計理念。
2.高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,設(shè)計立足于固定參數(shù),而忽視了實際情況,設(shè)計完全依據(jù)“計算設(shè)計”完成。而且將一定的地震或力學(xué)參數(shù)做出固定的規(guī)范,比如,在我國地震設(shè)計研究中,把地震的降級系數(shù)統(tǒng)一規(guī)定為2.81,將小震賦予固定統(tǒng)計意義。而小震多用于結(jié)構(gòu)設(shè)計中,結(jié)構(gòu)截面承載能力設(shè)計和變形的檢驗計算,需要依據(jù)一定的實際情況而行。雙向板內(nèi)力計算時,查用《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》的內(nèi)力系數(shù)時,其泊松比取值為0。 而鋼筋混凝土材料的泊松比取值為1/6, 這在設(shè)計板時往往容易被忽略,在計算跨中彎矩時,未考慮引入泊松比后的計算公式,導(dǎo)致內(nèi)力計算結(jié)果錯誤。
3,沒有能夠深入研究地震對建筑結(jié)構(gòu)破壞的層次和順序,難以做到重視主體的設(shè)計且兼顧細(xì)節(jié)問題。沒有能根據(jù)實際情況靈活變通的運用抗震設(shè)計準(zhǔn)則。
三、高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的方案
1. 高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要從建筑的全局出發(fā),全面考慮各種建筑部位的功能,在此基礎(chǔ)上,科學(xué)設(shè)計每個部分的構(gòu)件,保證每個部件之間的契合,促使每個部件或者是若干部件組合起來可以完成某一特定的設(shè)計要求,滿足一定的現(xiàn)實需求,同時,通過抗震設(shè)計,使得每個構(gòu)件都可以具有相應(yīng)的承載力,當(dāng)?shù)卣饋硪u時,每個構(gòu)件都可以有著一定的先后破壞次序,整體組合構(gòu)件將會有著更強大的承載力和柔性,從而延緩地震破壞的速度,消耗爆發(fā)的能量。增強建筑的整體抗震能力。
2.地基設(shè)計是進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ),因此,在房間結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,要科學(xué)避開山嘴,山包,陡坡,河流等不利因素,要本著堅硬,牢固,平坦,開闊的選址原則。親身實地,利用先進(jìn)技術(shù)設(shè)備,進(jìn)行地質(zhì)勘探,山石水土監(jiān)測,并取樣論證,科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)分析。力求使得整個地基牢固可靠,地質(zhì)穩(wěn)定無滲漏,無坍塌,無暗河,無熔巖,無火山等,從而保證整個地基不會因為承載力不均,而發(fā)生小范圍的坍塌,影響到整體承載能力和抗震能力設(shè)計。
3. 高層混凝土建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡單合理,結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則,通過無數(shù)次的實驗表明,簡單、規(guī)則、對稱的建筑結(jié)構(gòu)抗震能力強,對延緩地震烈度范圍延伸,消耗地震的能量,減少地震對整體結(jié)構(gòu)的破壞,而且,對稱結(jié)構(gòu)容易準(zhǔn)確計算其地震反應(yīng)。
4.抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題。如果按結(jié)構(gòu)材料分類,目前主要應(yīng)用的結(jié)構(gòu)體系有砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土結(jié)構(gòu);若是按結(jié)構(gòu)形式分類,目前常見的有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,不同結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)體系的承載力受到抗震設(shè)防烈度、建筑高度、場地條件以及建筑材料、施工條件、經(jīng)濟條件等多種條件的影響,因此高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要綜合考慮,做到科學(xué)選擇,嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計。
5.結(jié)構(gòu)良好的延性有助于減小地震作用,吸收與耗散地震能量,避免結(jié)構(gòu)倒塌。因此,結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)力求避免構(gòu)件的剪切破壞,爭取更多的構(gòu)件實現(xiàn)彎曲破壞。始終遵循“強柱弱梁,強剪弱彎、強節(jié)點、弱錨固”原則。構(gòu)件的破壞和退出工作,使整個結(jié)構(gòu)從一種穩(wěn)定體系過渡到另外一種穩(wěn)定體系,致使結(jié)構(gòu)的周期發(fā)生變化,以避免地震卓越周期長時間持續(xù)作用引起的共振效應(yīng)。
6.在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,一般而言,要尤其注意其是由諸多構(gòu)件共同組合在一起,因此,要進(jìn)行整體化的對待。要充分調(diào)動各個構(gòu)件的作用來完成整體建筑的抗震效果。當(dāng)高層建筑的一些基本構(gòu)件都失去了原有功能的時候,那么,在地震來臨后,很容易讓整體的建筑結(jié)構(gòu)喪失對地震的抵抗能力。在這種情況下,很容易讓整個高層建筑坍塌,因此,要保證所有構(gòu)件的功能協(xié)調(diào),并確保所有的構(gòu)件都能夠在地震作用下保證良好的性能,如此,可以增強建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力。
7.設(shè)計高層混凝土建筑和超高層建筑時,屋頂建筑抗震設(shè)計也是整個設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)。近幾十年來,從多數(shù)高層建筑抗震設(shè)計評定結(jié)果看,屋頂建筑設(shè)計還存在一些問題,例如:屋頂設(shè)計較高或者設(shè)計過重。屋頂設(shè)計較高或者設(shè)計過重,無形當(dāng)中加大了屋頂建筑變形,而且也加大地震作用,尤其對自身和屋頂之下的建筑物的抗震作用都不利。有時屋頂建筑的重心和屋頂之下的中心不在同一直線上,如果屋頂?shù)目箓?cè)力墻和屋頂之下的抗側(cè)力墻出現(xiàn)間斷,在地震發(fā)生時,帶來的地震扭轉(zhuǎn)作用也會更嚴(yán)重,對抗震更不利。所以,在進(jìn)行屋頂建筑設(shè)計過程中時,應(yīng)該最大限度的降低屋頂建筑的高度。選用強度較高、輕質(zhì)、剛度均勻的材料,使得地震作用傳遞不受阻礙;屋頂重心和屋頂之下的建筑中心在同一直線上;如果屋頂建筑非常高,屋頂建筑就必須具有較強的抗震性,讓屋頂建筑地震作用和突變降低到最小,盡量避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
四、結(jié)束語
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高,在目前的發(fā)展趨勢中,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主流趨勢有低碳,環(huán)保,安全,節(jié)能,生態(tài)。其中指標(biāo)之一,就是建筑的安全性,而我國目前破壞力最大的安全威脅便是地震,因此,加強對高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計,必將會被提升到建筑設(shè)計新的戰(zhàn)略高度。要科學(xué)合理的設(shè)計好房間結(jié)構(gòu),增強抗震能力,設(shè)計人員不僅要大力提升自己的力學(xué),建筑學(xué),設(shè)計學(xué)等各方面的專業(yè)知識和制圖技能,更要培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)縝密的態(tài)度,深刻理解設(shè)計規(guī)范,深刻了解建筑結(jié)構(gòu)中的每個構(gòu)件,做好每個構(gòu)件,從整體構(gòu)思,不斷提高設(shè)計水平和設(shè)計質(zhì)量,提升建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,為完美實現(xiàn)建筑的實用價值和美學(xué)價值的融合做出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
[1]宮彩紅,才永杰 試析高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計[期刊論文] 《城市建設(shè)理論研究(電子版)》 -2012年9期-
[2]盧偉 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計之探討[期刊論文] 《價值工程》 ISTIC -2011年5期
【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計,抗震設(shè)計,重要作用
中圖分類號:S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
一.前言
建筑設(shè)計中的抗震設(shè)計,關(guān)乎民生,關(guān)乎經(jīng)濟發(fā)展,社會穩(wěn)定,對房屋建筑實施結(jié)構(gòu)設(shè)計,主要涉及對建筑高度,承載力,總體結(jié)構(gòu),各個部件的性能規(guī)劃等一系列的因素,要求通過對各個構(gòu)件和整體規(guī)劃的基礎(chǔ)上,既實現(xiàn)滿足居民生活生產(chǎn)保障安全的需要,又具有值得欣賞的美學(xué)價值。增強房建結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計,必須綜合考慮地基,房屋的結(jié)構(gòu)體系選擇,綜合布局等多方面建設(shè)因素,是一項及其專業(yè),嚴(yán)謹(jǐn),復(fù)雜的高技術(shù)工作。
二.建筑設(shè)計和抗震設(shè)計的作用和關(guān)系分析
建筑設(shè)計對建筑抗震起重要的基礎(chǔ)作用。建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計難以對建筑設(shè)計有很大的改動,建筑設(shè)計已經(jīng)初步形成了,建筑結(jié)構(gòu)就必須按照原則服從建筑設(shè)計的要求。設(shè)計師在建筑方案能夠全面的考慮到抗震設(shè)計的要求,那么結(jié)構(gòu)設(shè)計人員按照建筑方案對結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行科學(xué)、合理的布置,保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量與結(jié)構(gòu)剛度均勻分布,結(jié)構(gòu)受力和結(jié)構(gòu)變形共同協(xié)調(diào),提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能和抗震承載能力;如果建筑方案沒有考慮到抗震的要求,直接給結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計帶來更大的難題,建筑布局設(shè)計限制結(jié)構(gòu)抗震布局設(shè)計。為了進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)部件抗震承載能力,就必須增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面面積,這樣又會造成很多不必要的浪費。所以,在建筑抗震設(shè)計的過程中建筑單位要對建筑體型設(shè)計、建筑平面布置設(shè)計、屋頂建筑抗震設(shè)計等問題加以關(guān)注。
三.我建筑抗震設(shè)計的現(xiàn)狀
在建筑抗震設(shè)計領(lǐng)域,雖然我國在近年來有了長足的發(fā)展,但是,相比西方發(fā)達(dá)國家而言,發(fā)展緩慢,尤其是在抗震設(shè)計上,沒有能夠正確的處理好建筑設(shè)計和抗震設(shè)計的關(guān)系,雖然引進(jìn)了一些西方歐美抗震設(shè)計理念,但缺乏符合本國實際的理論技術(shù)創(chuàng)新。很大方面存在著缺陷,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
1.建筑抗震設(shè)計中缺乏科學(xué)規(guī)范的理論指導(dǎo),缺乏實際經(jīng)驗的積累;我國對地質(zhì)地震的認(rèn)識尚不夠完善,對地震的成因,預(yù)測,防治研究不夠深入,地震防治規(guī)范不夠科學(xué)。因此,在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時候,缺乏一定的科學(xué)依據(jù),或依據(jù)的是不完善的理論。因此,難以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中完美融合防震設(shè)計理念。
2.建筑抗震設(shè)計中,設(shè)計立足于固定參數(shù),而忽視了實際情況,設(shè)計完全依據(jù)“計算設(shè)計”完成。而且將一定的地震或力學(xué)參數(shù)做出固定的規(guī)范,比如,在我國地震設(shè)計研究中,把地震的降級系數(shù)統(tǒng)一規(guī)定為2.81,將小震賦予固定統(tǒng)計意義。而小震多用于結(jié)構(gòu)設(shè)計中,結(jié)構(gòu)截面承載能力設(shè)計和變形的檢驗計算,需要依據(jù)一定的實際情況而行的。
3.設(shè)計中,沒有能夠深入研究地震對建筑結(jié)構(gòu)破壞的層次和順序,難以做到重視主體的設(shè)計而兼顧細(xì)節(jié)問題。沒有能根據(jù)實際情況靈活變通的運用抗震設(shè)計準(zhǔn)則。
四,我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
1.我國的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要遵循中華人民共和國GB 500112010建筑抗震設(shè)計規(guī)范。辯證靈活運用其中抗震設(shè)計原則,嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計施工標(biāo)準(zhǔn),借鑒其中經(jīng)驗,結(jié)合房建本地實際,科學(xué)設(shè)計。
2.要堅持實施多級防震措施。傳統(tǒng)房建結(jié)構(gòu)多采取的是三級設(shè)防措施,即小震不壞、中震可修、大震不倒。但在新的時期,房建結(jié)構(gòu)必須是采取的多級設(shè)防模式,保護建筑主體抗震能力,減輕經(jīng)濟損失,使得建筑抗震中更加安全。
3.將概念設(shè)計理論和基于性能的設(shè)計理論相結(jié)合。結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計施工地的具體實際情況,做出科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)勘探,掌握第一手資料,綜合分析考慮,做出最優(yōu)勢的戰(zhàn)略設(shè)計組合。
五.建筑設(shè)計在建筑抗震設(shè)計中的幾個主要設(shè)計問題
1.建筑體型設(shè)計問題
建筑體型包括建筑的平面形狀和立體的空問形狀的設(shè)計。在建筑體型的設(shè)計中,應(yīng)盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規(guī)則,在平面形狀上,矩形、圓形、方形等對抗震來說,都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體型,盡量避免不對稱的側(cè)翼和過長的側(cè)翼,在體型布置上使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度比較均勻地分布,避免產(chǎn)生因體型不對稱導(dǎo)致質(zhì)量與剛度不對稱而引起建筑物在抗震時發(fā)生扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。在建筑設(shè)計中,為了建筑立面美觀和藝術(shù)上的創(chuàng)意,復(fù)雜的建筑體型是難以避免的,但是,在設(shè)計時一定要把建筑藝術(shù)、建筑使用功能同結(jié)構(gòu)抗震安全很好地結(jié)合起來。
2.建筑平面布置設(shè)計問題
建筑物的平面布置在建筑設(shè)計中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求,同時它與建筑抗震關(guān)系很大,因此從概念上要解決的一個核心問題是,建筑平面設(shè)計上要盡可能做到使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布均勻,對稱協(xié)調(diào),避免突變,防止產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在墻體布置上要均勻?qū)ΨQ;在抗震墻(剪力墻)布置上盡量與結(jié)構(gòu)抗震要求相結(jié)合;對剛度很大的樓、電梯井簡要居中布置,避免偏心扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)。在建筑平面布置的總體設(shè)計上要盡可能為結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的合理布置創(chuàng)造條件,使建筑使用功能要求與建筑結(jié)構(gòu)抗震要求融合成一體,充分發(fā)揮建筑設(shè)計在建筑抗震中的基礎(chǔ)作用。
3.建筑豎向布置設(shè)計問題
建筑的豎向布置設(shè)計問題在建筑設(shè)計中主要反映在建筑物沿高度(沿樓層)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布設(shè)計上。在工業(yè)和民用建筑中,無論單層和多層都存在此類問題。在建筑設(shè)計中,盡可能使建筑物沿豎向的剛度分布比較接近,應(yīng)特別重視使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑底部,不應(yīng)中斷或不到底;盡量避免某一樓層剛度過??;盡量避免產(chǎn)生
4.屋頂建筑抗震設(shè)計問題
設(shè)計高層和超高層建筑時,屋頂建筑抗震設(shè)計也是整個設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)。近幾十年來,從多數(shù)高層建筑抗震設(shè)計評定結(jié)果看,屋頂建筑設(shè)計還存在一些問題,例如:屋頂設(shè)計較高或者設(shè)計過重。屋頂設(shè)計較高或者設(shè)計過重,無形當(dāng)中加大了屋頂建筑變形,而且地震作用也加大了,尤其對自身和屋頂之下的建筑物的抗震作用都不利。有時屋頂建筑的重心和屋頂之下的中心不在同一直線上,如果屋頂?shù)目箓?cè)力墻和屋頂之下的抗側(cè)力強出現(xiàn)間斷,在地震發(fā)生時,帶來的地震扭轉(zhuǎn)作用也會更嚴(yán)重,對抗震更不利。所以,進(jìn)行屋頂建筑設(shè)計過程中時,應(yīng)該最大限度的降低屋頂建筑的高度。選用強度較高、輕質(zhì)、剛度均勻的材料,使得地震作用傳遞不受阻礙;屋頂重心和屋頂之下的建筑中心在同一直線上;如果屋頂建筑非常高,屋頂建筑就必須具有較強的抗震性,讓屋頂建筑地震作用和突變降低到最小,盡量避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
六.結(jié)束語
建筑行業(yè)關(guān)系到我國的經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定,關(guān)系到國民的生命財產(chǎn)安全,加強建筑抗震設(shè)計,設(shè)計,提高抗震能力,是促進(jìn)社會和諧穩(wěn)定的客觀要求。因此實施科學(xué)合理的設(shè)計方法,科學(xué)處理建筑設(shè)計和抗震設(shè)計的關(guān)系。建筑設(shè)計是整個建筑抗震設(shè)計的重要環(huán)節(jié),二者存在著密切的聯(lián)系,共同為提高建筑整體抗震性能提供了強大的支撐。在進(jìn)行建筑的抗震設(shè)計時候,必須要將建筑的建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計綜合協(xié)調(diào)起來,實現(xiàn)二者的配合,共同為建筑整體的抗震設(shè)計發(fā)揮出更強大的作用。
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