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時(shí)間:2022-12-29 02:39:18
導(dǎo)言:作為寫作愛(ài)好者,不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇建筑抗震設(shè)計(jì)論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
建筑設(shè)計(jì)是否考慮抗震要求,從總體上起著直接的控制主導(dǎo)作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很難對(duì)建筑設(shè)計(jì)有較大的修改,建筑設(shè)計(jì)定了,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則上只能是服從于建筑設(shè)計(jì)的要求。如果建筑師能在建筑方案、初步設(shè)計(jì)階段中較好地考慮抗震的要求,則結(jié)構(gòu)工程師就可以對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件系統(tǒng)進(jìn)行合理的布置,建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布以及相應(yīng)產(chǎn)生的地震作用和結(jié)構(gòu)受力與變形比較均勻協(xié)調(diào),使建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和抗震承載力得到較大的改善和提高;如果建筑師提供的建筑設(shè)計(jì)沒(méi)有很好地考慮抗震要求,那就會(huì)給結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)帶來(lái)較多困難,使結(jié)構(gòu)的抗震布置和設(shè)計(jì)受到建筑布置的限制,甚至造成設(shè)計(jì)的不合理。有時(shí)為了提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力,不得不增大構(gòu)件的截面或配筋用量,造成不必要的投資浪費(fèi)。由此可見(jiàn),建筑設(shè)計(jì)是否考慮抗震要求,對(duì)整個(gè)建筑起著很重要的作用。因此,我們?cè)?a href="http://www.xjyinuo.com/haowen/10682.html" target="_blank">建筑抗震設(shè)計(jì)過(guò)程別要注重以下幾個(gè)問(wèn)題。
一、建筑體型設(shè)計(jì)問(wèn)題
建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設(shè)計(jì)。震害表明,許多平面形狀復(fù)雜,如平面上的外凸和凹進(jìn)、側(cè)翼的過(guò)多伸懸、不對(duì)稱的側(cè)翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡(jiǎn)單規(guī)則的建筑在地震中未出現(xiàn)較重的破壞,有的甚至保持完好無(wú)損。沿高度立體空間形狀上的復(fù)雜和不規(guī)則在地震時(shí)都會(huì)造成震害。特別是在建筑結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變的部位更易產(chǎn)生破壞。因此在建筑體型的設(shè)計(jì)中,應(yīng)盡可能地使平面和空間的形狀簡(jiǎn)潔、規(guī)則;在平面形狀上,矩形、圓形、扇形、方形等對(duì)抗震來(lái)說(shuō)都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體型,盡可能少做不對(duì)稱的側(cè)翼和過(guò)長(zhǎng)的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結(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(duì)稱導(dǎo)致質(zhì)量與剛度不對(duì)稱的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。
二、建筑平面布置設(shè)計(jì)問(wèn)題
建筑物的平面布置在建筑設(shè)計(jì)中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內(nèi)墻的布置、空間活動(dòng)面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數(shù)量和布置等,都要在建筑的平面布置圖上明確下來(lái)。而且,由于建筑使用功能不同,每個(gè)樓層的布置有可能差異很大,建筑平面上的墻體,包括填充墻、內(nèi)隔墻、有相應(yīng)強(qiáng)度和剛度的非承重內(nèi)隔墻等等布置不對(duì)稱,墻體與柱子分布的不對(duì)稱、不協(xié)調(diào),使建筑物在地震時(shí)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震作用,對(duì)抗震很不利。有的建筑物,其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側(cè),結(jié)果在地震中造成靠電梯一側(cè)建筑物的嚴(yán)重破壞。這是因?yàn)殡娞菥簿哂袠O大的抗側(cè)力剛度,吸引了地震作用的主要部分[3]。有的建筑物,在平面布置上一側(cè)的墻體很多,而另一側(cè)的墻體稀少,這就造成平面上剛度分布的很不對(duì)稱,質(zhì)量分布也偏心,使結(jié)構(gòu)的受力和變形不協(xié)調(diào),導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)地震作用效應(yīng),帶來(lái)局部墻面的破壞。有的建筑物,如底層為商場(chǎng)的臨街建筑,臨街一側(cè)往往不設(shè)墻體,而其另一側(cè)則有剛度很大的墻體封閉,兩側(cè)在剛度上相差很多,也將在地震時(shí)引起扭轉(zhuǎn)地震作用,對(duì)抗震不利。還有的建筑平面布置上,經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)隔墻不對(duì)齊或中斷,使剛度發(fā)生突變和地震力傳遞受阻,對(duì)抗震也帶來(lái)不利,客易引起結(jié)構(gòu)的局部破壞。建筑平面布置設(shè)計(jì)對(duì)建筑抗震關(guān)系很大,從概念上要解決的一個(gè)核心問(wèn)題是:建筑平面布置設(shè)計(jì)上要盡可能做到使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布均勻,對(duì)稱協(xié)調(diào),避免突變,防止產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在建筑平面布置的總體設(shè)計(jì)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(jì)在建筑抗震中的作用。
三、建筑豎向布置設(shè)計(jì)問(wèn)題
建筑的豎向布置設(shè)計(jì)問(wèn)題在建筑設(shè)計(jì)中主要反映在建筑沿高度(樓層)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布設(shè)計(jì)上。無(wú)論是單層或多層,還是高層建筑或超高建筑,這個(gè)問(wèn)題是比較突出的。存在的這個(gè)主要問(wèn)題是,由于建筑使用功能的不同要求,如底層或下面幾層是商場(chǎng)、購(gòu)物中心,建筑上要求是大柱距、大空間;而上面的樓層則是開(kāi)間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓,低層設(shè)柱、墻很少,而上面則是以墻為主,柱很少。有的建筑在布置上還設(shè)有面積很大的公用天井大廳,在不同樓層上設(shè)有大會(huì)議廳、展廳、報(bào)告廳等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的質(zhì)量和剛度的嚴(yán)重不均勻、不協(xié)調(diào)。突出的問(wèn)題是沿上下相鄰樓層的質(zhì)量和剛度相差過(guò)大,形成突變[3]。在剛度最差的樓層形成對(duì)抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設(shè)計(jì)中必須高度重視的問(wèn)題。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,在建筑使用功能不同的情況下,很可能出現(xiàn)上下相鄰樓層的墻體不對(duì)齊,柱子不對(duì)齊,墻體不連續(xù),不到底;上層墻多,下層墻少;上層有柱,下層無(wú)柱等,使地震力的傳遞受阻或不通;抗震用的剪力墻設(shè)置不能直通到底層、剪力墻布置嚴(yán)重不對(duì)稱或數(shù)量太少。所有這些布置都將給建筑物帶來(lái)地震作用分布的不均勻、不對(duì)稱和對(duì)建筑物很不利的扭轉(zhuǎn)作用。多次大震害表明,建筑物豎向樓層剛度的過(guò)大變化,給建筑物造成很多破壞,甚至是整個(gè)樓層的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中,有多棟鋼筋混凝土高層建筑發(fā)生了中間樓層的整體坐落倒塌破壞。因此,盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑物底部,不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過(guò)少,盡量避免產(chǎn)生地震時(shí)的鈕轉(zhuǎn)效應(yīng)。
四、建筑上應(yīng)滿足的設(shè)計(jì)限值控制問(wèn)題
根據(jù)大量震害的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJll-89)對(duì)房屋建筑在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的一些抗震要求的限值控制提出了規(guī)定。這些規(guī)定,建筑設(shè)計(jì)應(yīng)予遵守:一是房屋的建筑總高度和層數(shù);二是對(duì)房屋抗震橫墻問(wèn)題和局部墻體尺寸的限值控制。
五、屋頂建筑的抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題
在高層和超高層建筑設(shè)計(jì)中,屋頂建筑是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)部分。從近幾年對(duì)一些高層建筑抗震設(shè)計(jì)審查結(jié)果來(lái)看,屋頂建筑存在的主要問(wèn)題,一是過(guò)高,二是過(guò)重。這樣的屋頂建筑加大了變形,也加大了地震作用。對(duì)屋頂建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋頂建筑的重心與下部建筑的重心不在一條線上,且前者的抗側(cè)力墻與其下樓層的抗側(cè)力墻體上下不連續(xù)時(shí),更會(huì)帶來(lái)地震的扭轉(zhuǎn)作用,對(duì)建筑物抗震更不利。為此,在屋頂建筑設(shè)計(jì)中,宜盡量降低其高度。采用高強(qiáng)輕質(zhì)的建筑材料和剛度分布比較均勻、地震作用沿結(jié)構(gòu)的傳遞比較通暢,使屋頂重心與其下部建筑物的重心盡可能一致;當(dāng)屋頂建筑較高時(shí),要使其具有較好的抗震定性,使屋頂建筑的地震作用及其變形較小,而且不發(fā)生扭轉(zhuǎn)地震作用。超級(jí)秘書網(wǎng)
六、結(jié)束語(yǔ)
總的來(lái)說(shuō),建筑設(shè)計(jì)是建筑杭震設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面,建筑設(shè)計(jì)與建筑
抗震設(shè)計(jì)有著密切關(guān)系。它對(duì)建筑抗震起著重要的基礎(chǔ)作用。一個(gè)優(yōu)良的建筑抗震設(shè)計(jì),必須是在建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互配合協(xié)作共同考慮抗震的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上完成。為此,要充分重視建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中的重要性,在建筑抗震設(shè)計(jì)中更好地發(fā)揮建筑設(shè)計(jì)應(yīng)有的作用。
參考文獻(xiàn):
[1]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(CBJll-89),中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005。
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);關(guān)鍵問(wèn)題;具體舉措
【中圖分類號(hào)】TU318【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】2236-1879(2017)20-0217-01
引言:隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,一棟棟高樓大廈拔地而起,但與此同時(shí),在我國(guó)是地震多發(fā)國(guó)家的背景下,建筑抗震等安全因素成為設(shè)計(jì)需要考慮的因素之一,現(xiàn)階段,我國(guó)的建筑抗震水平較高,但因地震導(dǎo)致房屋倒塌的情況時(shí)有發(fā)生,為了能更好的提高建筑抗震水平,在建筑抗震設(shè)計(jì)方面更加合理,作為中學(xué)生了解建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問(wèn)題、具體的抗震設(shè)計(jì)舉措是很有必要的。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題
(一)場(chǎng)地的科學(xué)選擇。
建筑場(chǎng)地的科學(xué)選擇,直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的水平與質(zhì)量。因此,有關(guān)的工程設(shè)計(jì)人員需要對(duì)于建筑物建設(shè)的場(chǎng)地進(jìn)行全面的考察工作,選擇具有土質(zhì)松軟、地質(zhì)元素分布不均衡的區(qū)域來(lái)進(jìn)行地段的選擇,避免地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生出地裂或者是地表錯(cuò)動(dòng)問(wèn)題。
(二)建筑結(jié)構(gòu)的合理化抗震設(shè)計(jì)。
建筑結(jié)構(gòu)的合理化設(shè)計(jì)也對(duì)于提升建筑抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量與水平發(fā)揮著重要的作用。比如:使用高強(qiáng)度的建筑材料使得建筑物的結(jié)構(gòu)框架具有完整性的構(gòu)造。而高質(zhì)量設(shè)計(jì)圖紙的應(yīng)用,可以使得建筑物的各個(gè)部位進(jìn)行更加合理、科學(xué)的布局,最終形成強(qiáng)有力的抗震效果。
(三)建筑平面布置的規(guī)則性。
進(jìn)行滿足有關(guān)抗震設(shè)計(jì)要求的施工,可以極大提高建筑的抗震水平與能力。比如:綜合的考慮到各個(gè)方面的因素,應(yīng)用現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)進(jìn)行對(duì)稱性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),將會(huì)對(duì)于建筑的抗震實(shí)際效果進(jìn)行科學(xué)的提升。同時(shí),我們需要清楚的了解到各種科學(xué)的設(shè)計(jì)需要真正的落實(shí)到施工實(shí)踐中,使得設(shè)計(jì)的成果真正轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際的應(yīng)用成果[1]。
一、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的具體舉措
(一)基礎(chǔ)隔震措施。
所謂的基礎(chǔ)隔震指的是應(yīng)用各種各樣的減震裝置來(lái)完成有關(guān)建筑物的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。具體來(lái)講,將有效的抗震、隔震的裝置應(yīng)用到建筑物自身的部位中,從而達(dá)到保護(hù)建筑物,使其具有良好抗震、隔震效果的一種方式。但是,這種方式不適用于高大的建筑物中。原因在于,在高大建筑物中應(yīng)用抗震裝置會(huì)導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生出自振周期問(wèn)題,無(wú)法達(dá)到應(yīng)有的抗震效果。在我國(guó)的生活中常見(jiàn)的抗震裝置有橡膠墊裝置、混合隔震裝置等。對(duì)于這些裝置應(yīng)用摩擦移動(dòng)或者是粘彈性隔震的方式就可以進(jìn)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應(yīng)用。
應(yīng)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,也是一個(gè)重要的防震舉措。具體來(lái)講,應(yīng)用高效的瀝青原料與粘土、砂子等進(jìn)行混合性的應(yīng)用,可以提高建筑物整體的質(zhì)量與水平,保障建筑物的安全。目前這種方法已經(jīng)在建筑物的防震設(shè)計(jì)中進(jìn)行了一定程度的應(yīng)用,并且取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果[3]。
(三)建筑結(jié)構(gòu)懸掛隔震。
所謂的建筑結(jié)構(gòu)懸掛隔震指的是在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中,應(yīng)用懸掛的方式來(lái)對(duì)于建筑物大部分結(jié)構(gòu)或者是整體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效減震處理,使得地震發(fā)生時(shí)地震災(zāi)害的破壞力量對(duì)于懸掛的建筑結(jié)構(gòu)沒(méi)有非常大的影響,最終減輕地震對(duì)建筑的破壞程度,避免重大的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。比如:在一些大型鋼結(jié)構(gòu)建筑中應(yīng)用懸掛的方式來(lái)進(jìn)行有關(guān)的設(shè)計(jì),使得有關(guān)的子框架通過(guò)鎖鏈或者是吊桿方式的應(yīng)用懸掛在主框架上。這種設(shè)計(jì)方式應(yīng)用的意義在于地震發(fā)生之后,地震一部分破壞力量會(huì)傳導(dǎo)在這些鎖鏈或者是吊桿上,降低了地震對(duì)于建筑物地基以及墻面的影響,提高了建筑物地基抗震的實(shí)際效果[4]。
(四)建筑層間的隔震。
對(duì)于建筑物層間進(jìn)行有效的隔震是一種操作簡(jiǎn)單、工序簡(jiǎn)單的應(yīng)用方式。但是,這種方式與其它方面的隔震使用舉措比較起來(lái)只能對(duì)于地震破壞力量的10%到30%進(jìn)行有效的預(yù)防,無(wú)法從根本上形成強(qiáng)有力的抗震效果。因此,這種方式需要與其它模式的抗震舉措進(jìn)行綜合性的應(yīng)用,形成對(duì)于建筑物的有力保護(hù),全面提高其應(yīng)對(duì)地震破壞力量的能力。
(五)建筑結(jié)構(gòu)的加固隔震。
為了全面提高建筑物結(jié)構(gòu)的抗震能力,我們需要采取各種的方式對(duì)于建筑物進(jìn)行必要的加固處理,提升建筑物的質(zhì)量。具體來(lái)講,第一,在建筑物竣工之后,有關(guān)的工程施工技術(shù)人員可以應(yīng)用阻尼的方式對(duì)于建筑物進(jìn)行全面的加固,最終使得建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果得到加強(qiáng)。第二,為了提高高層建筑的抗震效果,我們可以應(yīng)用消能減震裝置來(lái)提高其抗震的能力,使得高層建筑也可以在地震發(fā)生時(shí)具有對(duì)地震破壞力的抵御能力,避免重大的財(cái)產(chǎn)損失與人員傷亡。比如:消能減震裝置在建筑物隔震夾層中進(jìn)行應(yīng)用,可以極大提高建筑物結(jié)構(gòu)的抗震效果[5]。
二、結(jié)論:
通過(guò)上述幾個(gè)方面,對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)抗震若干問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)的研究與探討,有利于建筑物施工的企業(yè)應(yīng)用眾多的具體方法全面提高建筑物結(jié)構(gòu)抗震的質(zhì)量與水平,保障建筑物在地震發(fā)生時(shí)具有強(qiáng)有力抵御地震的能力,減少人員的傷亡與財(cái)產(chǎn)上的損失。如今總體的設(shè)計(jì)理念與方式比較先進(jìn),但也需要與時(shí)俱進(jìn),不斷提高建筑抗震等級(jí),為人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全提高保障。
參考文獻(xiàn)
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我國(guó)建筑行業(yè)相比歐美一些建筑業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家起步比較晚,而且在建筑行業(yè)起步初期人們只是一味的重視建筑的美觀性,認(rèn)為只有修建的奢華和富麗堂皇才能彰顯出自己的社會(huì)地位和身份象征。只有符合人們審美趨勢(shì)的建筑才是好的建筑,就比如蘇州園林和一些南方比較具有代表性的園林等等。因此在這樣的社會(huì)背景下一個(gè)階段中阻礙了建筑業(yè)的發(fā)展,局限了建筑業(yè)的發(fā)展方向。人們對(duì)他的牢固性和抗災(zāi)害性能沒(méi)有更高的要求,這也就使得一些建筑師為了迎合大眾的口味,不至于被社會(huì)所淘汰而沒(méi)有進(jìn)行創(chuàng)造設(shè)計(jì),因此設(shè)計(jì)的建筑也沒(méi)有長(zhǎng)足的發(fā)展,抵擋不了天災(zāi)的發(fā)生,對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成了一定的威脅。
1.2沒(méi)有處理好建筑設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)之間的關(guān)系
建筑設(shè)計(jì)是在建筑施工之前就需要完成的工作,設(shè)計(jì)圖紙就像一張標(biāo)注明確的地圖,它會(huì)指導(dǎo)人們應(yīng)該去哪里,如何去哪里。因此建筑設(shè)計(jì)是十分重要的,一張表美的建筑圖紙就相當(dāng)于工程量完成了三分之一,將抗震理念融入到這張圖紙中也是對(duì)抗震設(shè)計(jì)提出了更高層次的要求。但是由于目前的技術(shù)有限,建筑師還不能很好的將抗震設(shè)計(jì)融人到建筑設(shè)計(jì)中去,不能使兩者更好的協(xié)作,發(fā)揮很好的作用。因此說(shuō)不能協(xié)調(diào)建筑設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)的關(guān)系是抗震設(shè)計(jì)常見(jiàn)的最根本問(wèn)題。
1.3缺乏實(shí)踐
為了提高建筑的抗震性,一些建筑師盲目的從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),并沒(méi)有結(jié)合我國(guó)建筑構(gòu)造的自身特點(diǎn)加以創(chuàng)新改造,而是為了講究工作效率,趕進(jìn)度,生搬硬套地將這些所謂的先進(jìn)前沿技術(shù)強(qiáng)加于一些本不符合的建筑物上,沒(méi)有起到應(yīng)有的抗震作用反而在一定程度上弄巧成拙,破壞了建筑本身的美感,更嚴(yán)重的還會(huì)使建筑物在地震時(shí)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)建筑物的作用,對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)造成更大程度上的傷害。因此建筑師這種急于求成缺乏實(shí)踐精神的建造理念,不會(huì)對(duì)建筑物的抗震性能起到很好的作用。
1.4建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題
對(duì)于一些建筑的設(shè)計(jì)本身就存在不合理的問(wèn)題,因此我們從以下幾個(gè)方面進(jìn)行探究:第一,建筑體型的設(shè)計(jì),目前人們?cè)絹?lái)越追求建筑美感,因此將部分建筑的外立面都涉及成凹凸不平或者一些沒(méi)有規(guī)則的不光滑表面,如果發(fā)生地震對(duì)這種建筑物的破壞是最大的,表面平滑的建筑則相對(duì)可以減少地震對(duì)他的破壞,盡可能的做到建筑物與鋼架結(jié)構(gòu)相對(duì)比較勻稱。第二,平面設(shè)計(jì),對(duì)于一些建筑物人們會(huì)使用一些柱子、內(nèi)墻進(jìn)行裝飾。但是在確定柱子的數(shù)量與距離上就需要好好的下功夫去研究,比如人民大會(huì)堂的柱子多少根,每根之間的間隔距離是多少這都是很有講究的,不對(duì)稱性、不協(xié)調(diào)性對(duì)抗震起到了負(fù)面的作用。第三,豎向布置問(wèn)題,越來(lái)越多的大型商場(chǎng)隨著人們物質(zhì)生活的需要而產(chǎn)生,并且大型商場(chǎng)是人們比較容易聚集的地方,如果沒(méi)有很好的抗震性能則技術(shù)衾浼會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)造成很大的威脅。很多商場(chǎng)現(xiàn)在都是高層建筑,下層一般柱子相對(duì)較多、墻體較少,但是高層一般柱子較少、墻體較多,如果柱子與墻體分布不合理,這在地震中會(huì)起到特別不好的作用,也會(huì)加大對(duì)人們的傷害。下層柱子與上層柱子應(yīng)該互相對(duì)齊,在空間上起到很好的支撐作用,對(duì)穩(wěn)定整個(gè)商場(chǎng)的空間結(jié)構(gòu)都起到了不可估量的作用。
建筑的抗震設(shè)計(jì)以及抗震性能的高低與人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全有著直接聯(lián)系,而建筑抗震設(shè)計(jì)又是以建筑設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的。這是由于建筑結(jié)構(gòu)是基于建筑設(shè)計(jì)的,當(dāng)建筑設(shè)計(jì)完成后建筑結(jié)構(gòu)就難以改變。因此建筑設(shè)計(jì)師在建筑設(shè)計(jì)前期就應(yīng)該充分考慮到建筑抗震設(shè)計(jì)的需求。
二、基于建筑抗震設(shè)計(jì)的建筑設(shè)計(jì)措施
(一)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的對(duì)稱原則
我國(guó)出臺(tái)的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中指出,我國(guó)建筑抗震的設(shè)計(jì)目標(biāo)是小震不壞,中震可修,大震不倒。對(duì)于建筑師和結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō),在進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)師應(yīng)該秉持著簡(jiǎn)單、規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)原則。一般方形、圓形、為主。建筑的豎向形態(tài)的變化要規(guī)則,一般可以選擇矩形、梯形等變化均勻的形狀。對(duì)稱結(jié)構(gòu)建筑在地震地面平動(dòng)作用下一般只會(huì)出現(xiàn)平移震動(dòng),建筑內(nèi)部構(gòu)件出現(xiàn)測(cè)位移量,內(nèi)部構(gòu)件受力均衡;而非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的建筑則會(huì)由于剛心和質(zhì)心不重合,在地面平動(dòng)的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。如建筑內(nèi)部的構(gòu)建離剛心較遠(yuǎn)就會(huì)由于超出變形極限而出現(xiàn)損壞,進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)一側(cè)失效而倒塌。
(二)注重建筑構(gòu)件與連接點(diǎn)處質(zhì)量
在建筑工程設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中建筑構(gòu)件的合理配置以及連接點(diǎn)處的質(zhì)量與建筑施工安全質(zhì)量存在直接的聯(lián)系。并且在新型建筑材料問(wèn)世的同時(shí)建筑物的外部設(shè)計(jì)大都匯采用新型建筑材料,例如大理石、瓷磚等。而建筑室內(nèi)裝飾也會(huì)使用到吊頂?shù)燃夹g(shù)。這些室內(nèi)以及立面裝飾本身存在抗震性能的問(wèn)題,并且其與建筑主體的牢固連接也是抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。近幾年有部分國(guó)外高層建筑在發(fā)生地震時(shí)下起了“玻璃雨”,建筑的玻璃幕墻由于地震導(dǎo)致破損。這是由于當(dāng)前所使用的玻璃幕墻還無(wú)法適應(yīng)地震中產(chǎn)生變形和扭轉(zhuǎn)。因此建筑如要采用玻璃幕墻則必須保證玻璃幕墻的強(qiáng)度與變形能力。在其與建筑主體連接處要設(shè)計(jì)為能夠在水平向?qū)崿F(xiàn)變位能力的構(gòu)造,從而在地震時(shí)玻璃幕墻能夠與建筑物地震變形脫離,減少玻璃幕墻的損壞。另外,在建筑設(shè)計(jì)中內(nèi)隔墻、玻璃隔斷等結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)中也要充分考慮其與建筑主體連接點(diǎn)的牢固性,保證其抗震性能。
(三)關(guān)注建筑頂部抗震
在高層或超高層的建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中,建筑的頂部抗震設(shè)計(jì)是十分關(guān)鍵的。當(dāng)前高層或超高層建筑的屋頂普遍存在過(guò)高和過(guò)重的問(wèn)題。屋頂過(guò)高或過(guò)重會(huì)導(dǎo)致建筑變形加重,進(jìn)而強(qiáng)化了地震的破壞作用。對(duì)于屋頂建筑以及下層建筑物的安全性能有著極大的負(fù)面影響。如建筑的屋頂與下層建筑的重心沒(méi)有位于同一條直線上,那么建筑屋頂?shù)目箓?cè)力墻也會(huì)與下層建筑的抗側(cè)力墻出現(xiàn)分離,當(dāng)?shù)卣鸪霈F(xiàn)時(shí)則會(huì)加劇損壞。因此在高層或超高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)該使用新型高強(qiáng)度輕質(zhì)的建筑材料,盡可能保證屋頂?shù)闹匦呐c下層建筑的重心位于通一條直線。當(dāng)建筑屋頂?shù)妮^高時(shí)要保證其抗震定性,緩解地震帶來(lái)的變形作用。
(四)建筑豎向布置
建筑豎向布置主要體現(xiàn)在建筑物的高度結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及剛度的設(shè)計(jì)中,特別是在高層或超高層建筑中建筑的豎向布置對(duì)于建筑抗震設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)更加重要。建筑樓層的使用功能差異導(dǎo)致建筑物樓層分布的質(zhì)量和剛度均不一致,例如樓層包括游泳池、會(huì)議室、健身房等。樓層的功能需求導(dǎo)致樓層上下之間的剛度差異過(guò)大。高層建筑中剛度最差的樓層的抗震性能最為薄弱,在出現(xiàn)地震時(shí)即為變形嚴(yán)重的薄弱層。在建筑設(shè)計(jì)中由于樓層功能不同導(dǎo)致的墻體不連續(xù),柱子不對(duì)稱等極大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量保證豎向的剛度分布靠近,尤其是在結(jié)構(gòu)上剛度轉(zhuǎn)換層更加要著重注意。
中圖分類號(hào):[TU208.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1 我國(guó)的高層建筑發(fā)展歷程
上世紀(jì)80年代,我國(guó)高層建筑在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)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(shí),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(guó)第一幢大型的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。到了90年代,我國(guó)的高層建筑結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)到施工進(jìn)入到一個(gè)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(guó)結(jié)合具體的情況進(jìn)行的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),是指導(dǎo)抗震設(shè)計(jì)的法定文件,及反應(yīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)與建設(shè)的發(fā)展水平,也反映了各個(gè)國(guó)家的抗震經(jīng)驗(yàn)。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(shí)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(shí),現(xiàn)代建筑部分條文被列為強(qiáng)制條文,使用了“嚴(yán)禁、不得”等絕對(duì)性的字眼,同時(shí)也有不同條文有較大的自由空間。
2.2 建筑抗震設(shè)計(jì)的理論
當(dāng)前建筑抗震設(shè)計(jì)的理論主要分為擬靜力理論、反應(yīng)譜理論及動(dòng)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(cè)地震對(duì)結(jié)構(gòu)的影響時(shí),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(gè)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(lái)的,以強(qiáng)地震動(dòng)加速度觀測(cè)記錄的增多與對(duì)地震地面運(yùn)動(dòng)特性的進(jìn)一步了解,及結(jié)構(gòu)動(dòng)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(duì)地震加速度記錄的特性進(jìn)行分析后獲得的成果。
動(dòng)力理論是上世紀(jì)70-80年代的應(yīng)用較為廣泛的地震動(dòng)力理論,是在60年代以來(lái)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)與試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ),人們對(duì)各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性的反應(yīng)過(guò)程也有了較多的了解,隨著強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)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(dòng)力理論也稱地震時(shí)程分析理論,它將地震作為一個(gè)時(shí)間過(guò)程,選擇具有代表性的地震加速度時(shí)過(guò)程作為地震動(dòng)輸入,建筑物簡(jiǎn)化為多自由度體系,計(jì)算得到每一時(shí)刻建筑物的地震反應(yīng),完成設(shè)計(jì)工作。
3 高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 必要的抗震對(duì)策
在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中國(guó),出了要考慮到概念的設(shè)計(jì),還要進(jìn)行驗(yàn)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(jì)中,抗震驗(yàn)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(jì)指標(biāo),直到達(dá)到預(yù)期的抗震效果。當(dāng)前強(qiáng)柱弱梁,強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)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(jì)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(shí),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(huì)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(jì)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(guò)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(shí),結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段,建筑物結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生損害,但是不經(jīng)修理或者簡(jiǎn)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(huì)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(huì)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(jì)的過(guò)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(gè)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(lái)看,設(shè)防的要求是通過(guò)“兩個(gè)階段”設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)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(dòng)參數(shù),提前計(jì)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(shí)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(qiáng)度要求;然后是運(yùn)用同一地震參數(shù)計(jì)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(shí)采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造對(duì)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(yùn)用與第三水準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的地震動(dòng)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(duì)策,進(jìn)而實(shí)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(jì)方法
在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)各類的建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)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(diǎn)體系的結(jié)構(gòu),可采用底部剪力法等簡(jiǎn)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(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算,可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。
結(jié)語(yǔ)
地震是威脅較大的天災(zāi)之一,必須要加強(qiáng)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(jì)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)
[1]朱鏡清.結(jié)構(gòu)抗震分析原理[M].地震出版社,2002.
中圖分類號(hào):TU3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
地震災(zāi)害涉及到人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全,是人類生活面臨的重要的問(wèn)題,也是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的主題之一。因此,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候,必須充分考慮到抗震設(shè)計(jì),這已經(jīng)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占據(jù)非常重要的位置,在設(shè)計(jì)時(shí)只有采取適當(dāng)?shù)拇胧苑乐沟卣饘?duì)建筑物的造成的巨大破壞,為減少地震的損失與危害在設(shè)計(jì)上做出應(yīng)有的貢獻(xiàn),以保護(hù)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。
一、 建筑結(jié)構(gòu)抗震的重要性
在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),首先能夠保證人員的生命安全,為內(nèi)部人員的逃生以及求救爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間; 其次,強(qiáng)化了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),增加了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性,也將是建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命得到提升,使其利用價(jià)值得到不同程度的飛躍。建筑的基本功能是供人們居住,隨后才是審美價(jià)值的體現(xiàn)。就建筑的基本功能來(lái)說(shuō),其能夠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。也就是說(shuō),建筑物只有在保證了自身安全的前提之下,才能夠供人們使用。因此,在建筑物的設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中,往往需要對(duì)影響建筑安全性的因素作全方位考慮。地震作為一種不可預(yù)知的自然災(zāi)害,其對(duì)建筑物安全性能的影響極大。而建筑物的安全一旦遭受威脅,必然會(huì)出現(xiàn)倒塌事件,從而砸傷和掩埋生命,給人們帶來(lái)物質(zhì)和精神上的雙重?fù)p失。因此,建筑物在建設(shè)初期就必須做好抗震的準(zhǔn)備工作,從根本上確保人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。
二、提高建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的措施
1、合理選址以提高建筑物的抗震能力
地震發(fā)生時(shí),如果建筑物本身抗震能力弱,結(jié)構(gòu)不堅(jiān)固或者建筑剛性強(qiáng)而韌性不足,很容易遭到嚴(yán)重的破壞神之倒塌。如果建筑物選址不合理,地基建在地質(zhì)不穩(wěn)固的地方,地震會(huì)引起地表的地裂和錯(cuò)動(dòng)以及地面沉降,這種破壞在地基不穩(wěn)固的地方更加明顯,因此合理選址以提高建筑物的抗震能力非常重要。在建筑物選址時(shí),易選擇地層穩(wěn)固地帶,應(yīng)盡量避開(kāi)地質(zhì)不穩(wěn)固的地方,如斷層帶、地下采空區(qū)、地下水空洞區(qū)、易液化土等地方。如果沒(méi)有條件避開(kāi)上述不適合建造建筑物的地區(qū)時(shí),應(yīng)采取相應(yīng)的抗震應(yīng)對(duì)措施。依據(jù)國(guó)家對(duì)建筑物抗震的類別等級(jí),采取人工加固地基、注意建筑結(jié)構(gòu)的整體性、建筑物的外形勻稱、建筑物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單減輕建筑物自重等,都可以消除地基液化沉陷。還有一種特殊的地質(zhì)構(gòu)造,那就是在地基的主要受力層內(nèi)還存在土質(zhì)較軟的粘性土層或者不均勻的土層面時(shí),這種地質(zhì)構(gòu)造若發(fā)生地震,地基會(huì)發(fā)生不均勻沉降。在此種地質(zhì)構(gòu)造地帶施工時(shí),應(yīng)采用樁基和加強(qiáng)基礎(chǔ)的措施來(lái)加固地基。
2、使用科學(xué)的結(jié)構(gòu)形式
目前,我國(guó)常用的建筑結(jié)構(gòu)有:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼混結(jié)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)。防裂度和地區(qū)不同都是造成結(jié)構(gòu)不同的主要因素, 通常鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力相對(duì)較強(qiáng),由于自身柔韌性較好, 所以鋼筋混凝土在建筑物變形能力控制中,具有良好的承載能力。因此,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,必須根據(jù)抗震要求以及功能特征選用合理的結(jié)構(gòu)方案,在審核結(jié)構(gòu)體系中,也必須考慮結(jié)構(gòu)側(cè)移度,特別是高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。隨著高層建筑結(jié)構(gòu)高度增加,不僅會(huì)讓建筑結(jié)構(gòu)在地震作用以及其他負(fù)荷作用影響下增大水平位移,也會(huì)讓建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)移的剛度增加。而對(duì)于不同的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系、組成方式、構(gòu)建以及受力特征,在抵抗側(cè)移剛度等方面都具有很大的差異性,所以在使用中,必須根據(jù)具體情況,選用合理的高度。
3、強(qiáng)化設(shè)計(jì)質(zhì)量
由于地震具有超強(qiáng)的危害性,所以在地震設(shè)計(jì)時(shí),必須注重各項(xiàng)影響因素。由于我國(guó)建筑設(shè)計(jì)水平相對(duì)落后,很多建筑結(jié)構(gòu)使用的方案不夠合理,在不能科學(xué)布置建筑結(jié)構(gòu)方案的過(guò)程中,不僅增加了建筑成本和自身重量,也加大了地震危害。因此,在建筑抗震設(shè)計(jì)中,必須正確運(yùn)用抗震理論,根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)原則,不斷保障或者提高建筑結(jié)構(gòu)可靠性與安全性。具體原則包括:努力降低地震作用時(shí)結(jié)構(gòu)位移與扭轉(zhuǎn),并且建筑結(jié)構(gòu)必須擁有足夠的剛度;結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力相對(duì)較高,同時(shí)具有足夠的耗能能力與延性。在這過(guò)程中,延性大說(shuō)明變形能力相對(duì)較高,承載力與強(qiáng)度減小速度緩慢,不能有足夠的空間吸收,還能耗散地震能量,從自身結(jié)構(gòu)避免坍塌。
4、選擇合理的建筑材料
在設(shè)計(jì)階段,要進(jìn)行抗震分析和計(jì)算,在選擇建筑材料時(shí),要對(duì)其參數(shù)進(jìn)行可靠度分析,也要充分考慮材料參數(shù)的變異性,而且盡可能選擇自振頻率不同的材料,避免在地震作用時(shí)結(jié)構(gòu)物局部或者整體發(fā)生共振,造成嚴(yán)重破壞。
5、合理的平立面布置
建筑物的動(dòng)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(jiǎn)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(duì)稱,質(zhì)量和剛度變化均勻,避免樓層錯(cuò)層。對(duì)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(jì)時(shí)要進(jìn)行水平地震作用計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整,并應(yīng)對(duì)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。
6、多道抗震防線的設(shè)置
這樣可以避免在地震作用下,由于局部損壞而造成整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的損壞,例如框架----抗震墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng),抗震墻可以抵抗較大的側(cè)壓力,是第一道防線,當(dāng)在地震作用下抗震墻發(fā)生破壞時(shí),框架結(jié)構(gòu)就起到抗震的第二道防線。 多道抗震防線可以極大的消耗地震能量,延緩或者減輕地震作用對(duì)高層建筑的損壞。
7、加強(qiáng)建筑物內(nèi)部的薄弱部分
在高層建筑中,由于層數(shù)較多,建筑面積較大,難免存在一些受力比較大而比較薄弱部分,在建設(shè)過(guò)程中,要及時(shí)對(duì)薄弱部分進(jìn)行加強(qiáng),采取有效措施增強(qiáng)其強(qiáng)度和剛度,這樣就可以極大提高其承載力,避免在地震作用下過(guò)早的屈服產(chǎn)生較大變形,導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)局部損壞或者整個(gè)結(jié)構(gòu)的損壞。
8、保障結(jié)構(gòu)的延性
(1)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中柱、梁等構(gòu)件,應(yīng)該按照強(qiáng)柱弱梁的原則,增加柱子的抗彎能力。鋼筋混凝土的框架在強(qiáng)震發(fā)生時(shí),當(dāng)?shù)卣鹜χ率菇ㄖY(jié)構(gòu)達(dá)到最大的非線性位移時(shí),梁端的塑性鉸的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)比較大。當(dāng)柱端的塑性鉸出現(xiàn)比較晚,那么建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到最大的非線性位移時(shí)它的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)比較小。這樣就保證了框架有了比較穩(wěn)定的塑性耗能構(gòu)件。
(2)要提高結(jié)構(gòu)的延性,還要采取強(qiáng)剪弱彎的措施。因?yàn)榧羟袑?duì)于破壞根本沒(méi)有延性,如果某個(gè)部位一旦發(fā)生剪切破壞時(shí),這個(gè)部位在整個(gè)抗震結(jié)構(gòu)中的作用就會(huì)喪失,柱端發(fā)生剪切破壞,建筑結(jié)構(gòu)的局部就會(huì)發(fā)生坍塌,局部坍塌有可能導(dǎo)致整個(gè)建筑物的坍塌。因此,要采取措施來(lái)增大梁柱和柱端的組合剪力值,保證任何構(gòu)件在強(qiáng)震發(fā)生時(shí)都不會(huì)損壞其剪力。
總之,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)有許多不確定或不確知的因素,很難做到對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的抗震計(jì)算,并得到結(jié)構(gòu)在地震作用下的真實(shí)反應(yīng)。因此結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)除了必須進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算分析外,要特別注重結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)。如選取對(duì)建筑抗震適宜的建筑場(chǎng)地,設(shè)計(jì)延性結(jié)構(gòu),采用輕質(zhì)高強(qiáng)建筑材料,設(shè)置多道抗震設(shè)防,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性,重視結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施等方面,只有這樣才能保證結(jié)構(gòu)的抗震性能。
參考文獻(xiàn):
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中圖分類號(hào):TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
引言:由于開(kāi)發(fā)商對(duì)于建筑物的地震破壞原因和破壞程度沒(méi)有足夠的了解,導(dǎo)致建筑物在抗震設(shè)計(jì)方面存在十分大的困難。所以,我們不僅要追求建筑物的造型美觀,還有考慮建筑物的抗震設(shè)計(jì)。要為人們營(yíng)造一個(gè)安全舒適的生活環(huán)境。針對(duì)地震問(wèn)題我們要在房屋結(jié)構(gòu)找突破點(diǎn)。只有設(shè)計(jì)出抗震、牢固的建筑結(jié)構(gòu),才能保障人類的人身安全。
一、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)因素分析
建筑物按建筑結(jié)構(gòu)分類可分為:砌體結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等。建筑物結(jié)構(gòu)形式的確定,與其抗震能力是密切相關(guān)的。相關(guān)的科學(xué)研究表明,在遭遇相同等級(jí)的地震災(zāi)害后,采用鋼結(jié)構(gòu)的建筑物受損壞的程度明顯要低于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物。日本也是一個(gè)多地震的國(guó)家,其鋼結(jié)構(gòu)的房屋建筑占全國(guó)建筑的半數(shù)以上,也是其在遭遇地震后人員傷亡較少的主要原因之一。目前,我國(guó)的建筑抗震系數(shù)系統(tǒng)依舊是不完善的,不能確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確、有效地應(yīng)用。歷次地震災(zāi)害表明,影響抗震系數(shù)的因素是很多的,比如其抗震的等級(jí)、建筑物的類別、場(chǎng)地類別、建筑物總高度等。為了促進(jìn)其實(shí)際工作的需要,應(yīng)對(duì)各種相關(guān)因素和相關(guān)參數(shù)展開(kāi)一系列的優(yōu)化分析,得到一個(gè)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。房屋建筑的抗震性能與許多因素有關(guān)系,比如其建筑的體型設(shè)計(jì)。汶川地震震害表明 , 許多平面形狀復(fù)雜 , 例如平面上的較大外凸和凹陷、不對(duì)稱的側(cè)翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。海城地震和唐山地震中有不少這樣的震例。而平面形狀簡(jiǎn)單規(guī)則、傳力途徑明確的建筑在地震中都未出現(xiàn)較重的破壞;有的甚至保持完好。上述情況表明,很多損害嚴(yán)重的建筑物的設(shè)計(jì)方案不是很合理,如果能夠選擇一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案,震后損失可能會(huì)減小很多。
二、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
在我國(guó),對(duì)于建筑物抗震設(shè)計(jì)的要求是采取“三水準(zhǔn)設(shè)防、兩階段設(shè)計(jì)”的標(biāo)準(zhǔn)。在這種標(biāo)準(zhǔn)的影響下,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)歷了柔性設(shè)計(jì)、剛性設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)控制設(shè)計(jì)和延性設(shè)計(jì)四個(gè)階段。但是由于地震產(chǎn)生了很多不確定因素,導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)存在非常大的偶然性和復(fù)雜性,甚至還有計(jì)算模擬與實(shí)際情況的不符的情況出現(xiàn),導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果誤差很大。所以,我們不僅要考慮建筑物良好的概念設(shè)計(jì),還要提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能。具備完善的建筑結(jié)構(gòu)體系。一個(gè)良好的建筑體系,對(duì)于建筑業(yè)是十分有必要的。在實(shí)際的建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí),要注重依賴建筑結(jié)構(gòu)體系的協(xié)同工作,從而使建筑物中的每個(gè)構(gòu)件都能夠共同工作。所以,這就需要建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件在允許受力的情況下不僅能夠具有良好的耐久性,還要能夠在高壓,強(qiáng)力的作用下共同工作。在砌體結(jié)構(gòu)的建筑中避免建筑結(jié)構(gòu)單純的依靠建筑結(jié)構(gòu)自身剛度來(lái)承受載荷。充分提高建筑物材料利用率的協(xié)同工作。從建筑物抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明,材料的利用率越高,結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作能力也就越高。
三、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題
1、建筑結(jié)構(gòu)體系的合理選擇。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最主要的一方面就是結(jié)構(gòu)體系的選擇,它的合理選擇決定著建筑物的安全性。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)體系的合理選擇應(yīng)注意以下兩個(gè)方面的設(shè)計(jì):(l)體系應(yīng)具有合理的地震傳遞途徑和明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中,房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)的布置,應(yīng)使得更多的受力在主梁上,并且使垂直重力以最短的路徑傳遞到主受力部位;豎向構(gòu)件的布置,要讓豎向構(gòu)件的壓應(yīng)力接近均勻(2)建筑體系應(yīng)具有合理的強(qiáng)度。一個(gè)良好的建筑物必須要有合理的強(qiáng)度進(jìn)行支撐,一些建筑的薄弱部位要由合理的強(qiáng)度防止:在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,要保證節(jié)點(diǎn)不受破壞,要使梁、柱端的塑性盡可能的分散;對(duì)于容易出現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié),必須提高薄弱部位的抗震能力。
2、抗震場(chǎng)地的選擇??拐饒?chǎng)地的選擇直接影響建筑物的抗震設(shè)計(jì)工作,應(yīng)選擇有利的抗震場(chǎng)地,要避開(kāi)對(duì)建筑抗震不利的地段。地震對(duì)于地面的危害是十分巨大的。地震造成的地裂和地表錯(cuò)動(dòng),直接使得房屋倒塌,結(jié)構(gòu)損壞。所以,選擇抗震場(chǎng)地不能選擇易液化土地、軟弱場(chǎng)地、狀態(tài)明顯不均勻等場(chǎng)地;如果不能避免不理的場(chǎng)地,可以采用適當(dāng)?shù)目拐鸫胧┻M(jìn)行加強(qiáng)強(qiáng)度:對(duì)于地震時(shí)有可能存在的地裂或者滑坡的場(chǎng)地,必須采取科學(xué)合理的措施進(jìn)行穩(wěn)定;如果地基需要建立在最近填土和土層十分不均勻或者軟弱粘性土層時(shí),必須采用樁基、地基加固和加強(qiáng)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的處理措施。
建筑工程選址應(yīng)注意的問(wèn)題:四川汶川地震的震害情況表明,那些建在斷裂帶上和斷裂帶沿線的建筑物都完全倒塌,破壞極其嚴(yán)重。因此,建筑物建設(shè)地點(diǎn)的確定是極其重要的,它是決定建筑物抗震性能的前提條件,只有正確的選址方案,才能保證建筑物滿足建筑抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)要求,保證其安全性、可靠性。選擇建筑場(chǎng)地時(shí)應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際需要和工程地質(zhì)、地震活動(dòng)情況等相關(guān)資料,選擇對(duì)建筑物抗震有利的地段,避開(kāi)對(duì)抗震不利的地段,嚴(yán)禁在地震斷裂帶及斷裂帶沿線附近建造甲、乙、丙類建筑物。應(yīng)避開(kāi)地震時(shí)可能發(fā)生山體滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等次生災(zāi)害地段。汶川地震發(fā)生時(shí),北川老縣城發(fā)生規(guī)模較大的山體滑坡,王家?guī)r山體在地震作用下瞬間崩塌,崩塌的山體傾瀉而下瞬間摧毀山下及周邊的建筑物,北川老縣城的 5個(gè)街區(qū)的大部分建筑物被厚厚的土體掩埋,造成大量人員傷亡。這樣的結(jié)果不是靠提高抗震設(shè)防等級(jí)、提高建筑物的抗震性能和措施所能避免的。所以避開(kāi)此類危險(xiǎn)地段,才能避免因選址不當(dāng)所造成的嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
3、重視建筑平面布置的規(guī)則性。在建筑平面布置方面,應(yīng)盡可能的采用抗震概念設(shè)計(jì)原則,不能使用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。有關(guān)資料表明,對(duì)于一些樓板布局不夠規(guī)范時(shí),要采取相應(yīng)的樓板計(jì)算模型;對(duì)于平面不規(guī)則、立體不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu),必須采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型。結(jié)構(gòu)的規(guī)則性具體分為三個(gè)部分:第一是建筑主體必須具備良好的抗壓能力,側(cè)力結(jié)構(gòu)不能變形,要盡可能的均勻;第二是建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置,建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置要注重同一側(cè)的強(qiáng)度要均勻;第三是建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置要與周圍的結(jié)構(gòu)具有相同的剛度,必須保障良好的抗扭剛度??傊?重視建筑平面布置的規(guī)則性對(duì)于建筑的抗震設(shè)計(jì)十分重要。
建筑物平面設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的問(wèn)題:建筑物的平面布置規(guī)則與否、是否對(duì)稱和具有良好的整體性,也是影響建筑物抗震性能的重要因素之一。例如酒店、公寓、商場(chǎng)、住宅、體育館等不同建筑物的使用功能不同,其平面布置也千變?nèi)f化,其柱距、開(kāi)間、進(jìn)深、隔墻的布置、樓梯的位置、電梯井的布置等也有很大差別,如果柱子、墻體等布置不對(duì)稱、不規(guī)則,使得平面剛度急劇變化,遭遇地震后,將發(fā)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)破壞。因此,建筑設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)使柱子和抗震墻(剪力墻)等抗側(cè)力構(gòu)件均勻、對(duì)稱布置,剛度較大的樓梯間、電梯井應(yīng)盡可能居中布置,不要布置在建筑物的轉(zhuǎn)角處。要盡可能作到使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布均勻、對(duì)稱協(xié)調(diào),避免突變,防止在地震作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
4、建筑物豎向設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的問(wèn)題
建筑物的豎向布置設(shè)計(jì)也將對(duì)其抗震性能產(chǎn)生巨大的影響。近些年來(lái),由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,商場(chǎng)、寫字樓等高層、超高層建筑越來(lái)越多,其要求底層或下面幾層大開(kāi)間、大空間,這就形成了建筑物下面幾層柱子和抗震墻(剪力墻)較少,層間質(zhì)量和抗側(cè)剛度沿建筑物高度分布不均勻,在抗側(cè)剛度較差的樓層形成了對(duì)抗震極為不利的薄弱層,在地震作用下,引起較為嚴(yán)重的破壞。汶川地震中,有許多底層框架—抗震墻砌體房屋底層柱子直接破壞,建筑物由原來(lái)的 4 層直接變?yōu)?3層。主要原因就是,沿著建筑物高度方向,質(zhì)量和抗側(cè)剛度發(fā)生突變,底層柱子較少,抗側(cè)剛度較小,地震作用下,底層柱子直接壞掉。所以,建筑物的豎向布置設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡可能使其沿豎向的抗側(cè)剛度分布比較均勻,抗震墻(剪力墻)并使其能沿豎向貫通到建筑底部,不宜中斷或不到底,盡量避免某一樓層抗側(cè)剛度過(guò)小,以避免在地震作用下,因薄弱層的存在引起建筑物的倒塌。
四、提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的建議
建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是在不斷的實(shí)例驗(yàn)證中逐漸分析,日益總結(jié)歸納出來(lái)的。在目前的房屋建設(shè)當(dāng)中,抗震設(shè)計(jì)是十分有必要的。所以,建筑抗震設(shè)計(jì)在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)該引起十分重視。為了設(shè)計(jì)出高抗震性的建筑物,在我看來(lái)需要注意以三點(diǎn):第一,科學(xué)合理的建筑布局是不可缺少的,于此同時(shí)還有保證各個(gè)主要受力物體處在同一平面,在地震來(lái)臨時(shí)要能禁得住壓力。在墻段沒(méi)有發(fā)揮作用之前,需要依照“強(qiáng)墻弱梁”的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施加強(qiáng)建筑物的承受力,防止地震強(qiáng)大的破壞力。第二,要按照不同的抗震等級(jí),對(duì)梁、柱以及墻的節(jié)點(diǎn)使用相對(duì)應(yīng)的抗震措施,確保建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。為了保障鋼筋混凝土在地震作用下不受破壞,要科學(xué)合理的添加合適的化學(xué)試劑,加強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度與剛度,還有注意構(gòu)造配筋的要求,尤其是要加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造措施。第三,必須設(shè)置多層抗震防線,一個(gè)良好的抗震體系對(duì)于地震的壓力是十分重要的??拐痼w系就如果人類身體的三道防線,不同等級(jí)的地震采取不同的防線。第一層不行,還有多層防線保護(hù)。這樣的保護(hù)體系對(duì)于防震將是十分有效的。
五、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)多年對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的研究,我國(guó)已經(jīng)逐漸形成了自己的一套較為先進(jìn)的、有效的抗震設(shè)計(jì)方法并日趨成熟,但是也有很多不足之處,需要我們?cè)趯?shí)踐中加以完善??傊_保建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計(jì)能高效完成,應(yīng)在遵循相關(guān)建筑抗震規(guī)范要求的原則上,進(jìn)行科學(xué)的、合理的設(shè)計(jì),確保建筑物具有穩(wěn)定的、可靠的抗震性能,達(dá)到建筑物小震不壞、中震可修、大震不倒的標(biāo)準(zhǔn)。我們有理由相信,隨著相關(guān)技術(shù)人員抗震設(shè)計(jì)水平的不斷提高,我國(guó)的建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)也會(huì)邁上更高的臺(tái)階。
參考文獻(xiàn):
中圖分類號(hào):TU3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,城市中的高層建筑逐漸增多,建筑的安全性和穩(wěn)定性受到人們的關(guān)注,設(shè)計(jì)者需要加強(qiáng)對(duì)建筑的抗震性設(shè)計(jì),減少建筑在地震災(zāi)害中的破壞,提高建筑的抗震能力。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是專業(yè)性技術(shù)性極強(qiáng)的工作,設(shè)計(jì)者需要加強(qiáng)抗震場(chǎng)地的選擇,提高建筑的整體性和剛度,合理的計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù),整體上提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。
建筑結(jié)構(gòu)抗震的基本要求
1、結(jié)構(gòu)構(gòu)件要具備相關(guān)性能。建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件是建筑的重要組成部分,構(gòu)件要具備必要的穩(wěn)定性、承載力、延性和剛度,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)該遵循強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎和更強(qiáng)節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的設(shè)計(jì)原則,結(jié)構(gòu)的薄弱部位應(yīng)該進(jìn)行重點(diǎn)的設(shè)計(jì),已經(jīng)承載了豎向荷載的構(gòu)件不宜作為主要的耗能構(gòu)件,結(jié)構(gòu)的構(gòu)件要滿足建筑抗震性的要求。
2、抗震防線的設(shè)置。建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的重要組成部分,設(shè)計(jì)者需要按照建筑設(shè)計(jì)的要求來(lái)設(shè)置抗震防線,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的協(xié)同作業(yè)。建筑多道抗震防線設(shè)置的目的是減少地震對(duì)建筑的損壞,實(shí)現(xiàn)建筑的內(nèi)部和外部贅余度設(shè)計(jì),建立建筑的屈服區(qū),提高構(gòu)件的適當(dāng)剛度和延性,處理好建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的強(qiáng)弱關(guān)系。建筑抗震防線的設(shè)計(jì)要避免部分設(shè)計(jì)過(guò)強(qiáng)和部分設(shè)計(jì)過(guò)弱的問(wèn)題,避免建筑的不合理設(shè)計(jì),提高建筑的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。
3、加強(qiáng)薄弱部位的抗震性設(shè)計(jì)。建筑抗震性的設(shè)計(jì)需要從整體的角度進(jìn)行,薄弱部位的結(jié)構(gòu)部件要加強(qiáng)設(shè)計(jì),提高構(gòu)件的實(shí)際承載力。設(shè)計(jì)者要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算的彈力值和實(shí)際受力值之間的均勻變化,防止變形力的集中,實(shí)現(xiàn)建筑部件之間承載力和剛度的協(xié)調(diào)。設(shè)計(jì)者要在設(shè)計(jì)的過(guò)程中有目的加強(qiáng)薄弱部位的抗震設(shè)計(jì),對(duì)建筑的變形能力進(jìn)行控制,提高建筑的總體抗震能力。
二、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
1、抗震場(chǎng)地的選擇。施工場(chǎng)地的地質(zhì)情況直接影響著建筑的穩(wěn)定性,建筑結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計(jì)需要加強(qiáng)對(duì)地基的勘察和檢驗(yàn),在地基穩(wěn)定性不足的情況下要對(duì)樁基進(jìn)行施工,加強(qiáng)地基的穩(wěn)定性,減輕地震災(zāi)害對(duì)建筑的影響。設(shè)計(jì)者需要選擇有利的建筑抗震場(chǎng)地,在加強(qiáng)建筑本身穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上減小地基等外部因素對(duì)建筑穩(wěn)定性的影響。在施工場(chǎng)地?zé)o法滿足有利抗震要求的情況下,設(shè)計(jì)人員和施工人員可以首先加強(qiáng)地基的穩(wěn)定性,采取地基液化的方式來(lái)消除地基的缺陷,提高建筑上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
2、建筑結(jié)構(gòu)的選型和布置要求。現(xiàn)在城市中的高層建筑逐漸增多,建筑的形式逐漸多樣化,設(shè)計(jì)者需要在加強(qiáng)形態(tài)設(shè)計(jì)的同時(shí)提高建筑的穩(wěn)定性。一般而言,建筑的抗震性要求建筑結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)該簡(jiǎn)單,建筑的凹角是不可避免的,房屋突出部分的長(zhǎng)度應(yīng)和寬度保持一定的比例,房屋立面的局部收進(jìn)尺寸應(yīng)該嚴(yán)格按照建筑設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)平面長(zhǎng)度不應(yīng)該過(guò)大。此外,設(shè)計(jì)者還要實(shí)現(xiàn)建筑平立面質(zhì)量和剛度分布的均勻和對(duì)稱,減小建筑的剛度偏心,對(duì)建筑薄弱部位的構(gòu)件要進(jìn)行充分的計(jì)算和設(shè)計(jì),避免構(gòu)件的變形,實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性。設(shè)計(jì)者可以對(duì)地震縫進(jìn)行利用,將建筑的結(jié)構(gòu)分成具有規(guī)則和簡(jiǎn)單的小單元。
3、建筑的整體性和剛度設(shè)計(jì)。城市中的高層建筑都是具有空間剛度的由樓蓋和承重構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)體系,建筑的抗震性主要是由建筑的穩(wěn)定性和空間的剛度來(lái)決定的,剛性樓蓋實(shí)現(xiàn)了地震作用的分配。近年來(lái),鋼筋混凝土在建筑結(jié)構(gòu)中得到了重要的應(yīng)用,現(xiàn)場(chǎng)澆筑的鋼筋混凝土具有水平剛度大和整體性好的優(yōu)點(diǎn),可以有效的避免散落和滑移問(wèn)題,增加建筑整體性,是比較理想的建筑抗震構(gòu)件。鋼筋混凝土樓板還可以控制建筑的層間變形,實(shí)現(xiàn)荷載的有效傳遞,減輕樓板和墻體之間的約束力。因此,設(shè)計(jì)者需要對(duì)現(xiàn)行的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,通過(guò)增設(shè)構(gòu)造柱和配置鋼筋的方法來(lái)加強(qiáng)建筑的整體性,提高建筑的空間強(qiáng)度,整體上提升建筑的抗震性能。
4、建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算。建筑抗震性設(shè)計(jì)中包括了房屋構(gòu)件的變形計(jì)算和墻梁柱板的承載力計(jì)算,設(shè)計(jì)者在計(jì)算之前需要根據(jù)建筑的實(shí)際要求和建筑設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)建立有效的計(jì)算模型,根據(jù)模型來(lái)簡(jiǎn)化建筑構(gòu)件的計(jì)算和處理。設(shè)計(jì)者可以將有關(guān)的數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中,對(duì)復(fù)雜構(gòu)件的變形和內(nèi)力進(jìn)行系統(tǒng)的分析和計(jì)算,設(shè)計(jì)者要對(duì)結(jié)構(gòu)的位移、自振周期、層間剛度比、扭轉(zhuǎn)系數(shù)以及剪重比進(jìn)行計(jì)算,對(duì)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)進(jìn)行考慮。建筑抗震性設(shè)計(jì)是專業(yè)性技術(shù)性極強(qiáng)的工作,構(gòu)件的計(jì)算和分析工作很難一次完成,設(shè)計(jì)者要在設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)模型的指導(dǎo)下對(duì)試算的結(jié)果進(jìn)行反復(fù)的調(diào)整,提高建筑防震性設(shè)計(jì)的合理性。
5、建筑結(jié)構(gòu)的延性抗震設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)延性是建筑抵御地震災(zāi)害的關(guān)鍵,結(jié)構(gòu)的延性抗震設(shè)計(jì)是建筑抗震設(shè)計(jì)的重要組成部分。設(shè)計(jì)者要按照強(qiáng)柱弱梁的原則進(jìn)行設(shè)計(jì),將柱截面的彎矩進(jìn)行增大設(shè)計(jì),對(duì)控制截面的整體承載力進(jìn)行精確設(shè)計(jì)。構(gòu)件抗剪能力是建筑抗震性的重要組成部分,設(shè)計(jì)者要人為的增大構(gòu)件抗剪能力,通過(guò)增大剪力墻端、梁柱節(jié)點(diǎn)、柱端和梁端的系數(shù)來(lái)提高建筑的剪力值,提高驗(yàn)算和設(shè)計(jì)的精確度,減小建筑在地震中的剪切破壞。此外,設(shè)計(jì)者還要提高建筑的塑性耗能能力和建筑的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力,對(duì)可能出現(xiàn)塑性鉸的部位進(jìn)行重點(diǎn)的設(shè)計(jì),加密箍筋,對(duì)軸壓比進(jìn)行有效的限制,提高建筑整體穩(wěn)定性。
三、我國(guó)建筑抗震性設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題
建筑抗震性要求是建筑穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵,設(shè)計(jì)者要按照設(shè)計(jì)規(guī)范和建筑抗震要求來(lái)加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的控制,整體上提升建筑抗震性的設(shè)計(jì)質(zhì)量。在建筑抗震性設(shè)計(jì)的過(guò)程中也存在建筑高度、建筑結(jié)構(gòu)體系、材料選用以及軸壓比等問(wèn)題,設(shè)計(jì)者需要采取有效的措施進(jìn)行預(yù)防。首先,建筑高度需要符合城市發(fā)展的需要,要和施工技術(shù)和城市發(fā)展水平相適應(yīng)。其次,設(shè)計(jì)者要進(jìn)行轉(zhuǎn)換層和加強(qiáng)層的設(shè)計(jì),提高柱結(jié)構(gòu)的抗剪力程度,盡量選用混凝土結(jié)構(gòu)。再次,短柱和軸壓比問(wèn)題會(huì)大大削弱結(jié)構(gòu)的延性和塑性變形能力,設(shè)計(jì)者要加強(qiáng)強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì),對(duì)柱的剪跨比和軸壓比進(jìn)行確定,避免短柱問(wèn)題的發(fā)生,按照建筑的施工要求進(jìn)行軸壓比限值的調(diào)整。此外,設(shè)計(jì)者還要提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度系數(shù),對(duì)抗震設(shè)計(jì)的原則進(jìn)行重新的審視,提高建筑的抗震設(shè)防烈度,采用彈性設(shè)計(jì)來(lái)提高建筑的安全性,減輕地震對(duì)建筑安全性和穩(wěn)定性的破壞。
結(jié)語(yǔ):
隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和城市建設(shè)進(jìn)程的加快,城市中的高層建筑甚至是超高層建筑逐漸增多,建筑的抗震性設(shè)計(jì)逐漸受到人們的關(guān)注。建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)是專業(yè)性技術(shù)性極強(qiáng)的工作,設(shè)計(jì)者需要加強(qiáng)對(duì)建筑場(chǎng)地的選擇,對(duì)建筑構(gòu)件和整體的彈性和塑性進(jìn)行設(shè)計(jì),利用計(jì)算機(jī)來(lái)提高各項(xiàng)參數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性,整體上提升建筑的穩(wěn)定性設(shè)計(jì),減輕建筑在地震災(zāi)害中的損失。
參考文獻(xiàn):
[1] 趙西安.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的一些建議[J]. 工程抗震. 2011(04)
中圖分類號(hào):TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)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(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)底層柱(墻)”的原則。(2)對(duì)可能造成結(jié)構(gòu)的相對(duì)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(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)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(gè)分體組成,雙肢或多肢剪力墻體系組成。(2)強(qiáng)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(huì)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(shí)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(shí)倒塌。(3)適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)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(zhǎng)階段,保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。
1.3對(duì)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(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲(chǔ)備,構(gòu)件的實(shí)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(shí)際承載能力和設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性受力的比值在總體上保持一個(gè)相對(duì)均勻的變化,一旦樓層(部位)的比值有突變時(shí),會(huì)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(qiáng)而忽視了整個(gè)結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。(4)在抗震設(shè)計(jì)中有意識(shí)、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(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵問(wèn)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(jiàn)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(jiǎn)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(chǎng)地條件以及建筑材料、施工條件、經(jīng)濟(jì)條件等諸多因素影響,是一個(gè)綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題,需進(jìn)行周密考慮確定。
2、建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)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(kuò)初設(shè)計(jì)階段還缺建筑場(chǎng)地巖土工程的勘察資料,有的在擴(kuò)初設(shè)計(jì)會(huì)審之后就直接進(jìn)入了施工圖設(shè)計(jì),有的在規(guī)劃設(shè)計(jì)或方案設(shè)計(jì)會(huì)審后就直接進(jìn)入了施工圖設(shè)計(jì)。無(wú)巖土工程勘察資料,設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)稱,平面長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)等。
2.2部分建筑物高度過(guò)高
按我國(guó)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(gè)適宜的高度。在這個(gè)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(guò)了高度限制。在震力作用下,超高限建筑物的變形破壞性會(huì)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(jì)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(duì)空間的縮小,不少建筑商忽略了這一問(wèn)題,哪里商業(yè)空間大就在哪里建。建筑應(yīng)選擇位于開(kāi)闊平坦地帶的堅(jiān)硬土場(chǎng)地或密實(shí)均勻中硬土場(chǎng)地,遠(yuǎn)離河岸,不應(yīng)垮在兩類土壤上,避開(kāi)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(xiǎn)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(guó)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(shí)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(qiáng)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(jì)安全度已不能適應(yīng)國(guó)情的需要,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度水平應(yīng)該大幅度提高。我國(guó)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(jì)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(jì)要求建筑的平、立面布置宜規(guī)正、對(duì)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(jì)存在嚴(yán)重的不對(duì)稱:一邊進(jìn)深大,一邊進(jìn)深??;一邊設(shè)計(jì)大開(kāi)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(duì)抗震極為不利。
3、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的措施
3.1建筑選址要正確。
避免抗震危險(xiǎn)地段,選擇對(duì)抗震有利的場(chǎng)地、地基和基礎(chǔ)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)工程需要,掌握地震活動(dòng)情況和工程地質(zhì)的有關(guān)資料,作出綜合評(píng)價(jià),宜選擇堅(jiān)硬土或開(kāi)闊平坦密實(shí)均勻的中硬土等有利地段;避開(kāi)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(shí),宜加強(qiáng)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(dòng)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(jiǎn)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(duì)稱,質(zhì)量和剛度變化均勻,避免樓層錯(cuò)層。對(duì)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(jì)時(shí)要進(jìn)行水平地震作用計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整,并應(yīng)對(duì)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(chǎng)地、地基、基礎(chǔ)、材料和施工等因素,經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)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(qiáng)度。結(jié)構(gòu)布置遵循的原則是平面布置力求對(duì)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(qiáng)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(shí),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(shí)建筑物所受地震作用的大小與其動(dòng)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(jià)及降低結(jié)構(gòu)延性指標(biāo)為代價(jià)的。要使建筑物具有很強(qiáng)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(shí)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(jì)有效的辦法。
4、結(jié)束語(yǔ)
抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程,涉及面非常廣泛,需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮全面。在以后的設(shè)計(jì)過(guò)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(lái),減輕地震帶來(lái)的危害。
2抗震性能化設(shè)計(jì)的實(shí)例
2.1工程概況
本工程位于內(nèi)蒙古烏海市烏達(dá)區(qū)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi),本單項(xiàng)為內(nèi)蒙古東源科技有限公司年產(chǎn)72萬(wàn)噸/年電石項(xiàng)目3#配料站,建筑高度23.2m,該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計(jì)基本地震加速0.2g,建筑物安全等級(jí)為二級(jí),建筑物設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類別,結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為二級(jí),設(shè)計(jì)使用年限為50年,建筑物場(chǎng)地類別為Ⅱ類,基本風(fēng)壓為0.75kN/m2,地面粗糙度為B類。本工程特殊之處在于全廠物料運(yùn)輸樞紐,連接三條鋼棧橋,其中一條棧橋在19.1m層樓面處,10.000m-16.200m為石灰和碳材料倉(cāng),共約840m3,料倉(cāng)的跨高比小于2.5,本結(jié)構(gòu)層具有較大質(zhì)量,收進(jìn)約30%的情況下仍是下層質(zhì)量的1.2倍。
2.2本工程超限情況
本工程超限情況如下:
①扭轉(zhuǎn)不規(guī)則,在規(guī)定水平力下考慮偶然偏心Y方向最大層間位移與平均層間位移的比值:1.32。
②豎向剛度不規(guī)則,局部收進(jìn)水平尺寸大于相鄰下一層的25%。綜合判定屬于特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
2.3抗震性能目標(biāo)設(shè)定
由于本項(xiàng)目的超限情況和全廠的重要性,除按照規(guī)范的要求及目標(biāo)進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)外,提出了基于性能的抗震設(shè)計(jì)。綜合考慮抗震設(shè)防類別,場(chǎng)地條件和結(jié)構(gòu)的特殊性,震后損失和修復(fù)的難易程度,確定結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)為D級(jí)。在多遇地震作用下結(jié)構(gòu)能做到完好無(wú)損,不需修理即可繼續(xù)使用(性能水準(zhǔn)1級(jí)),在設(shè)防烈度地震作用下結(jié)構(gòu)只有中等破壞,修復(fù)后可繼續(xù)使用,(性能水準(zhǔn)4),在預(yù)估的罕遇地震作用下,結(jié)構(gòu)損壞比較嚴(yán)重,需排險(xiǎn)大修,但不倒塌(性能水準(zhǔn)5)。具體抗震性能目標(biāo)。
2.4小震彈性計(jì)算結(jié)構(gòu)及分析
小震彈性計(jì)算按照正常設(shè)計(jì),采用整體建模,考慮偶然偏心,雙向地震,扭轉(zhuǎn)耦聯(lián),及施工模擬,在抗震規(guī)范規(guī)定的地震影響系數(shù)曲線下,多遇地震標(biāo)準(zhǔn)值作用下樓層最大水平位移與層高之比小于1/550。作用組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值按照1.2(DL+0.8LL)+1.3SEhk組合下抗震承載力滿足彈性。(本工程重力荷載代表值的可變荷載組合系數(shù)0.8)構(gòu)件配筋無(wú)超筋現(xiàn)象,軸壓比,梁混凝土的相對(duì)受壓區(qū)高度均能符合我國(guó)規(guī)范要求。
2.5中震計(jì)算結(jié)構(gòu)及分析
按照“中震可修”的原則:和本工程的特點(diǎn)。需要對(duì)中震作用下主要抗側(cè)力構(gòu)件的承載力進(jìn)行復(fù)核,以便確定其能達(dá)到設(shè)定的性能指標(biāo)。取其中一個(gè)關(guān)鍵構(gòu)件驗(yàn)算內(nèi)容及結(jié)果如下:由于結(jié)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)入彈塑性狀態(tài),采用pushover推覆分析法,驗(yàn)算在1.0D+0.8L+1.0SEhk工況下的受力情況,其中一個(gè)料倉(cāng)下的框架柱驗(yàn)算正截面結(jié)果如表2,其中材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)結(jié)果顯示承載力滿足設(shè)計(jì)要求。在設(shè)防地震標(biāo)準(zhǔn)值作用下,樓層最大水平位移與層高之比最大為1/170,也在規(guī)范要求3~4倍的[Δue]區(qū)間內(nèi),地震破壞等級(jí)可滿足要求。
2.6大震計(jì)算結(jié)果及分析
按照性能化設(shè)計(jì),罕遇地震作用下,按照彈塑性分析和SATWE軟件對(duì)等效彈性計(jì)算,取結(jié)果較大值,關(guān)鍵構(gòu)件的抗震承載力不屈服,允許較多豎向構(gòu)件(40%)進(jìn)入屈服階段,關(guān)鍵構(gòu)件的驗(yàn)算方法與中震驗(yàn)算方法相同,結(jié)果宜滿足設(shè)計(jì)要求。性能水準(zhǔn)5允許部分框架梁發(fā)生嚴(yán)重破壞,鋼筋混凝土豎向構(gòu)件的受剪截面應(yīng)符合式VGE+V*EK燮0.15fckbh0。取其中一個(gè)關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行斜截面承載力驗(yàn)算結(jié)果,其中材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值。在預(yù)估的罕遇地震標(biāo)準(zhǔn)值作用下,樓層最大水平位移與層高之比最大為1/63,規(guī)范要求小于[Δup],在此范圍內(nèi),表面結(jié)構(gòu)整體不會(huì)倒塌。
2.7工程結(jié)論
綜上所述,本工程通過(guò)性能設(shè)計(jì)及彈塑性時(shí)程分析,計(jì)算結(jié)果表明本工程各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到預(yù)定的抗震性能目標(biāo),所選結(jié)構(gòu)體系合理、安全、可靠,能滿足“小震不壞,中震可修,大震不倒”的設(shè)計(jì)要求。