建筑抗震论文篇(1)
2橡胶隔震支座的性能
对于民用建筑的隔震装置来说,必须具备以下几种性能,否则其隔震效果就不是很明显。第一,隔震装置要承受多方的压力,不仅是建筑结构的上部,同时还有水平的应力以及竖向的负载。在承重这些压力之后不能发生较大的形变。第二,为了有效地减少建筑结构的自震性,必须要求隔震装置具有一定的刚度,减少层间剪力。第三,通常情况下建筑结构会发生位移现象,安装隔震装置要充分考虑到这一点。装置需要在减少建筑结构位移的前提下,降低振动的频率,进而达到隔震的效果。第四,需要对建筑隔震装置的支座加强重视,要尽量延长其使用寿命,通常情况下是50年左右。同时面对突发状况,支座也要具有一定的承受力。叠层橡胶支座的水平性能参数主要包括:水平极限变形能力和水平刚度。对于带有铅芯的支座还包括:等效粘滞阻尼比和屈服后水平刚度。国内外的大量试验表明,在保持恒定设计压应力时,出现水平剪切破坏时剪应变将超过400%,而剪应变小于350%时,叠层橡胶支座不会出现破坏。所以,《规范》规定:叠层橡胶支座在竖向平均压应力限值下的极限水平变位,应大于其橡胶层总厚度的3倍和有效直径的0.55倍两者中的较大值。叠层橡胶支座的水平刚度与支座的形状和橡胶的硬度有关,橡胶越硬,支座的水平刚度越大;支座越细长,水平刚度越小。设计人员应通过试验得到的“滞回曲线”确定支座的刚度。普通橡胶支座的滞回曲线所含的面积很小,说明其几乎不能消耗能量。铅芯橡胶支座的滞回曲线可等效为双线性模型。滞回环的丰满程度反映了屈服后的刚度大小,滞回环的面积大小反映了等效粘滞阻尼比的大小。
3隔震建筑的设计
3.1隔震装置设计
隔震装置是由普通叠层橡胶垫和特殊钢棒构成的阻尼器组成。建筑中各柱与基础间放入了14个叠层橡胶垫,隔震层平面内均匀布置了96个钢棒阻尼器。阻尼器是利用特殊钢棒进入弹塑性阶段后的耗能特性产生的阻尼。特殊钢棒贯穿钢板,在接触部位插入内藏滚珠轴承的转动支座,使其可以在水平方向有较大位移,并在垂直方向上容易滑动。上部的两块钢板与上部结构的底层楼板、下部的两块钢板与基础分别用螺栓固定。钢棒的布置以8根为一个单位,在对称位置每边六处共使用了96根。
3.2防护措施
3.2.1设计用地震波。设计用的地震波,其中人工地震波的做法是,家丁震级为8级,震中距为50km,输入水平各种波相同,弹性分析时,输入速度为25cm/s,弹塑性分析时为50cm/s。
3.2.2隔震装置。隔震装置在输入地震波计算时,分别取大震时固有周期的目标值为3s,等效粘性阻尼比的目标值为10%。
3.2.3上部结构的截面计算。采用基于长期应力和一次设计用剪力的地震应力,对上部结构的杆件进行容许应力设计。此时,以一次设计用剪力超过输入25cm/s的地震反应剪力。输入波为50cm/s时,以上部结构基本上不屈服为目标来进行设计。
3.2.4地震反应分析。隔振装置采用双线型恢复力模型:即标准叠合橡胶垫为弹性,钢棒为完全弹塑性,隔震结构整体为剪切多质点系模型。
建筑抗震论文篇(2)
2建筑抗震设计的思想与方法
2.1选择建筑场地建筑设计之前,先进行建筑结构选址时,要对将要施工的现场环境进行全面的勘测,熟悉掌握当地水文地质的具体情况,对已有材料进行分析对比,从而选择出合适的场地。选址要有利于抗震,计算好建筑的高度和负荷,尽量选择硬度大、地域宽广平坦的地区来建造高层大建筑。在选择地基时,要注意避开斜坡崎岖地段,以避免滑坡、泥石流等自然灾害。还要选择地质均匀的建筑场地作为地基,以避免地震时出现地面裂开,沉降不均匀的现象,因而导致建筑物倾斜。
.2建筑结构规则建筑物的结构规则很重要,往往一些结构简单的建筑在地震中毁坏程度最低,因为结构简单规则的建筑受力较为均匀,在震中不易发生倾斜,稳固性较好。据有关人士表示,在保证建筑的长宽为2比1时,能够产生最大的抗震效果,此外,对称结构的抗震性能更好,能够减少毁坏发生的几率。建筑的竖直结构不规则也很容易导致建筑底层的承受力倾斜,竖向规则的建筑可以在地震中保持相对平衡。
2.3增强建筑材料的延展性钢和木材是代表性的建筑材料,具备一定的延展性能。我国传统的木结构建筑有着良好的抗震性,在几次地震中,我国的文物木质建筑虽然因为年代久也有损坏,但相对浮躁的现代建筑受地震的影响就晓得多了。在钢制的钢梁结构中,延伸性能比较好,能够有很大程度的变化幅度,吸收作用力。对于建筑整体来说,增强建筑材料的延展性可以很好的提高建筑的强度,即使在地震中发生一次稍微偏移,地震中的能量被延展性材料吸收,短时间内可恢复到其原本位置,这样就可以避免建筑在地震中局部受力过大发生崩裂。
2.4减轻建筑的质量对于高层建筑,建筑质量越大,其中心离地面也越高,摆动周期也会变大,建筑顶点的位移也很大,建筑的危险性也就明显变大。因此,对于特定环境下的高层建筑,要综合各方面因素,对其进行高度限制。在进行建筑设计时应该对建筑的重心进行合理设计,保持高层的建筑质量轻,低层的质量重,能够减轻建筑的倾斜力矩的产生。所以建筑材料最好选择质量轻强度大质量好的材料。
2.5选好建筑材料建筑过程中应该注意建筑材料的选择,对建筑部位的承载能力进行分析,对材料参数的误差进行合理的分析。抗震计算时应考虑各种材料的刚度、质量、延展性、承载力等,另外还要选择不同振动频率的材料,避免在地震中建筑材料共振,破坏力加倍。
2.6采用现浇板工艺现浇板是指在施工现场就搭好模板,然后安装好钢筋,再浇筑混凝土,最后拆除模板。现浇楼板不仅在增强房屋的整体性和抗震性能上占有优势,而且具有很大的承载力,刚度和强度都相对较高。同时在隔声,隔热,保温以及防水等方面与普通的预制空心板相比,也有相当好的效果。
2.7加强建筑薄弱部分可以对建筑薄弱部分加双重保护,使建筑重要部位第一层材料毁坏时还有第二层材料替补,延缓地震对建筑的破坏,使高层建筑中的居民有更多时间逃生,加强建筑的安全性。对建筑中受力较大,承载力薄弱的底层结构等部位来进行加固处理,采取有效措施增强建筑的强度和刚度。提高短柱的延展性和承载力,采用“强柱弱梁”的框架,在地震中可以利用梁的形变吸能来消耗地震的能量,这样可以有效避免框架坍塌。
2.8抗震防线的设计为避免建筑物的局部毁坏影响整体的结构,有必要进行抗震系统的设置。比如说抗震墙能够成为框架受损后的第二框架,抗震墙能有效的减缓建筑倒塌时间,减轻地震震波对建筑的毁坏,然而只有一道防线是不够的,需要多设置几道抗震防线才能加强建筑的抗震效果。此外设计木质楼梯也能起到一个预防目的,木质材料延性大,有诸多优点,可作为重要逃生通道,给被困地震中的人增加生还的机会。在人流量大的建筑群里,还需要建筑特殊通道,便于人员疏散。
建筑抗震论文篇(3)
2抗震性能化设计的实例
2.1工程概况
本工程位于内蒙古乌海市乌达区经济开发区内,本单项为内蒙古东源科技有限公司年产72万吨/年电石项目3#配料站,建筑高度23.2m,该地区抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速0.2g,建筑物安全等级为二级,建筑物设防类别为标准设防类别,结构抗震等级为二级,设计使用年限为50年,建筑物场地类别为Ⅱ类,基本风压为0.75kN/m2,地面粗糙度为B类。本工程特殊之处在于全厂物料运输枢纽,连接三条钢栈桥,其中一条栈桥在19.1m层楼面处,10.000m-16.200m为石灰和碳材料仓,共约840m3,料仓的跨高比小于2.5,本结构层具有较大质量,收进约30%的情况下仍是下层质量的1.2倍。
2.2本工程超限情况
本工程超限情况如下:
①扭转不规则,在规定水平力下考虑偶然偏心Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值:1.32。
②竖向刚度不规则,局部收进水平尺寸大于相邻下一层的25%。综合判定属于特别不规则结构。
2.3抗震性能目标设定
由于本项目的超限情况和全厂的重要性,除按照规范的要求及目标进行计算和设计外,提出了基于性能的抗震设计。综合考虑抗震设防类别,场地条件和结构的特殊性,震后损失和修复的难易程度,确定结构的性能目标为D级。在多遇地震作用下结构能做到完好无损,不需修理即可继续使用(性能水准1级),在设防烈度地震作用下结构只有中等破坏,修复后可继续使用,(性能水准4),在预估的罕遇地震作用下,结构损坏比较严重,需排险大修,但不倒塌(性能水准5)。具体抗震性能目标。
2.4小震弹性计算结构及分析
小震弹性计算按照正常设计,采用整体建模,考虑偶然偏心,双向地震,扭转耦联,及施工模拟,在抗震规范规定的地震影响系数曲线下,多遇地震标准值作用下楼层最大水平位移与层高之比小于1/550。作用组合的效应设计值按照1.2(DL+0.8LL)+1.3SEhk组合下抗震承载力满足弹性。(本工程重力荷载代表值的可变荷载组合系数0.8)构件配筋无超筋现象,轴压比,梁混凝土的相对受压区高度均能符合我国规范要求。
2.5中震计算结构及分析
按照“中震可修”的原则:和本工程的特点。需要对中震作用下主要抗侧力构件的承载力进行复核,以便确定其能达到设定的性能指标。取其中一个关键构件验算内容及结果如下:由于结构已经进入弹塑性状态,采用pushover推覆分析法,验算在1.0D+0.8L+1.0SEhk工况下的受力情况,其中一个料仓下的框架柱验算正截面结果如表2,其中材料强度取标准值。根据结果显示承载力满足设计要求。在设防地震标准值作用下,楼层最大水平位移与层高之比最大为1/170,也在规范要求3~4倍的[Δue]区间内,地震破坏等级可满足要求。
2.6大震计算结果及分析
按照性能化设计,罕遇地震作用下,按照弹塑性分析和SATWE软件对等效弹性计算,取结果较大值,关键构件的抗震承载力不屈服,允许较多竖向构件(40%)进入屈服阶段,关键构件的验算方法与中震验算方法相同,结果宜满足设计要求。性能水准5允许部分框架梁发生严重破坏,钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应符合式VGE+V*EK燮0.15fckbh0。取其中一个关键构件进行斜截面承载力验算结果,其中材料强度取标准值。在预估的罕遇地震标准值作用下,楼层最大水平位移与层高之比最大为1/63,规范要求小于[Δup],在此范围内,表面结构整体不会倒塌。
2.7工程结论
综上所述,本工程通过性能设计及弹塑性时程分析,计算结果表明本工程各项指标达到预定的抗震性能目标,所选结构体系合理、安全、可靠,能满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计要求。
建筑抗震论文篇(4)
2合肥地区地震历史学习分析
2.1合肥地区历史地震记录据史料记载
公元288年至今,区域内没有发生过7级以上强震。
2.21970年以来地震记录资料
2.3对地震记录资料的分析
合肥地区据史料记载,自公元288年至今区域内没有发生过7级以上强震;1673年3月~1962年8月史料中,1673年合肥南部发生的5级地震,位置在桥头集-东关断裂、大蜀山-长临河断裂与乌云山-合肥断裂的交汇部位,据专家推断该三条断裂为活动断裂,且合肥地区具备发生5.5级~6级地震构造。此外,邻区地震也影响合肥,如1668年山东郯城-莒县间发生的8.5级地震,造成合肥大约7度的破坏;1917年霍山6.25级地震和1954年在合肥六安间发生的5.5级地震均造成大约6度的破坏。据有关部门从1973年至1994年发生的MS≥1级地震震中分布与断裂关系研究发现:合肥地区小震活动主要集中于区域东部,形成一个小震丛集区和两个密集带:
①一个小震丛集区位于池河-西山驿和乌云山-合肥断裂之间,反映区域东部地壳活动性明显强于西部;
②巢湖内的姥山-中庙一线存在着一个近东西向展布的小震密集带,线状特征明显;
③元瞳-梁园-石塘一带小震呈密集带,暗示有北西向隐伏线性构造的存在。
3合肥地区地震评价和抗震烈度区划现状
合肥市是距离郯庐断裂带最近的省会城市,经权威部门研究认为:
①郯庐断裂安徽段为中强震低频地段;
②合肥地区未来的地震危险性主要来自华北地震区的长江下游-黄海地震带和郯庐地震带;
③未来可能发生在安徽六安-霍山地震区、涡阳—凤台地震区和江苏溧阳地震区的强震,会对合肥地区有较大潜在地震影响;
④综合各方面情况,合肥区域发生6级以上地震或受到大于7度地震影响的概率极低。***把合肥列为全国13个地震重点监视防御城市之一,2010年抗震规范规定合肥市四区(蜀山、瑶海、庐阳、包河)及四县(长丰、肥东、肥西、庐江),建筑抗震设防基本烈度为7度、第一组、地震加速度为0.10g;巢湖市列为建筑抗震设防基本烈度为6度、第二组、地震加速度为0.05g。
4合肥地区工程抗震浅析
4.1合肥地区抗震措施一般不需要考虑“避让断裂带”的要求
根据2010年抗震规范第4.1.7条规定“抗震设防小于8度区域,建筑抗震不用考虑避让断裂带”的要求,原因是通过国内外大量地震资料在小于8度地震区,地面一般不发生断裂错动。合肥市四区、四县、一市抗震设防基本烈度皆小于8度。
4.2合肥地区建设工程时地貌单元勘察要求
合肥地区要注意在河、湖岸边漫滩及一级阶地等地貌单元上建设工程时,应该注意场地土(砂土和粉土)的液化问题。在这些地貌单元勘察时必须进行有关技术测试,如对砂土要进行标准贯入试验,对粉土要进行颗粒分析试验和标准贯入试验,并进行有关液化土评价和场地液化指数的综合计算,进而提供设计对地基基础的技术措施依据,施工中严格按照勘察设计要求进行,使建筑满足抗震规范要求。必须注意:本次规范修订依据国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223—2008),修订中总结汶川大地震的经岩土工程与基础处理336验教训考虑到我国经济已有较大发展,把“未成年的学校、医院、体育场馆、博物馆、文化馆、***书馆、影剧院、大商场、交通枢纽等人员密集的公共服务设施”划为重点设防类,其地基基础抗震设防措施比基本烈度提高一度的要求进行设计。对抗震基本烈度为6度区的巢湖市,建筑抗震乙类(重点设防类,如中小学、幼儿园等)及甲类建筑,严格注意勘察时应对场地在7度地震力作用下有液化的土层进行技术测试与液化评价,进而在设计时考虑要按照“比基本烈度提高一度(7度)设防”的要求采取措施处理,以达到抗震规范规定的抗震要求。
4.3对重要的、体型复杂的高层建筑应该进行地基动参数检测、地震力衰减和时程分析
在地震过程中,土的剪切模量和阻尼比随剪应变的加大而呈现出明显的非线性变化。在有限的范围内剪切模量G与剪切模量Gmax的比值随剪应变γ的变化曲线仅与土类有关,故土的非线性动力特性可以用G/Gmax~r曲线描述。而Gmax由原位剪切波速测试出的S波速Vs由下式算出:Gmax=ρVS2。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)要求,地震作用计算拟采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算。通过对场地原位剪切波速测试和人工模拟的加速度时程曲线,计算各层土层地震动力反应,给出地表加速度时程,再进行有关加速度时程合成。通过地震危险性分析给出了场地基岩地震动时程的动力学特性:峰值加速度及加速度反应谱。人工合成地震动就是计算满足这些特性的加速度时程,其方法是不断调整初时时程Ra(t)的幅值谱,使Ra(t)的动力特性(包括加速度反应谱及峰值加速度)均满足危险性分析的要求。地震动时程的强度包线采用如下形式:(t/c1)2×Agmaxt≤c1Agmaxc1≤t≤c2exp(-c3(t-c2)Agmaxt>c2f(t)={其中:c1、c2、c3是确定包络线的3个参数;Agmax是最大加速度;t是从地震初至开始的时间。对合肥周围地区,在考察每个潜源的最大震级和潜源内发生最大震级地震对场地影响两个方面的因素后,多遇地震各参数:c1=17.76,c2=26.52,c3=0.12。为反映地震全过程,对多遇地震时程长度为20.48s,采样步长0.02s,相应的采样点数分别为1024。
4.4建设工程勘察、设计、施工必须严格按照国家抗震设防分类
标准(2008)和2010抗震规范执行新规范继续保持着“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防方针。所有建筑只要严格按规范设计和施工,可以在遇到高于区基本烈度1度的地震下没有倒塌的危险,从而实现生命安全的目标。其中:所指的“小震即多遇地震、中震即基本烈度地震、大震即罕遇地震”,其对应的50年“超越概率63%、10%和2%~3%的地震”,对应的“重现期分别为50年一遇、约500年一遇和约2000年一遇的地震”。
4.5对既有建筑抗震的现状分析与抗震措施的建议
4.5.1既有建筑抗震的现状
根据笔者参加的安徽省住建厅与安徽建筑工业学院2009年对“安徽省城市重要市***基础设施和公共建筑的抗震性能调查”研究,既有建筑物抗震隐患主要存在如下几种情况。
①抗震设计标准的变化引起建筑物抗震性能不满足现行规范要求,如原抗震设防分类标准为丙类而现行规范定为乙类建筑,如教育建筑、医疗建筑、大型公用建筑等,因为现在新规范要求要比基本抗震烈度提高1度设计,所以现在不能满足新规范要求抗震。
②7度区1978年前建造使用的建筑和6度区1989年前建造使用的建筑,由于之前没有进行抗震设计建造,因此其安全性较低,达不到现行抗震要求。
③对于1978年前建造的建筑虽然进行了一些抗震加固,但其整体性差,很多建筑根本不能抵抗基本烈度的地震作用。
④1978年以后建造的抗震房屋,但根据对部分建筑(如合肥市西苑新村某楼,6层,二层)现场检测其承重墙砌体砂浆标号很低,已很多达不到M25,不能抵抗基本烈度7度时的地震力作用。
⑤其他问题诸如:部分建筑结构体型不规则和设计缺陷,引起的建筑结构抗震能力薄弱;部分建筑由于施工质量较差和建筑材料性能指标不合格导致结构抗震性能不满足设计要求;有些建筑未经技术鉴定或设计许可,擅自加层或改变使用功能而导致结构抗震性能存在隐患;个别建筑建造在没有处理的坑道上、液化场地上、可能造成的滑坡上等等。
4.5.2对既有建筑的抗震措施的建议
对重要公共建筑设施应该积极进行鉴定、加固。对过去设计符合老规范没有达到新规范标准的如未成年的学校、医院、体育场馆、博物馆、文化馆、***书馆、影剧院、大商场、交通枢纽等人员密集的公共服务设施,应该重点实施加固改造。对民房、危房应积极宣传,鼓励自行委托鉴定、加固或拆除。
建筑抗震论文篇(5)
我国建筑行业相比欧美一些建筑业比较发达的国家起步比较晚,而且在建筑行业起步初期人们只是一味的重视建筑的美观性,认为只有修建的奢华和富丽堂皇才能彰显出自己的社会地位和身份象征。只有符合人们审美趋势的建筑才是好的建筑,就比如苏州园林和一些南方比较具有代表性的园林等等。因此在这样的社会背景下一个阶段中阻碍了建筑业的发展,局限了建筑业的发展方向。人们对他的牢固性和抗灾害性能没有更高的要求,这也就使得一些建筑师为了迎合大众的口味,不至于被社会所淘汰而没有进行创造设计,因此设计的建筑也没有长足的发展,抵挡不了天灾的发生,对人们的生命财产构成了一定的威胁。
1.2没有处理好建筑设计与抗震设计之间的关系
建筑设计是在建筑施工之前就需要完成的工作,设计***纸就像一张标注明确的地***,它会指导人们应该去哪里,如何去哪里。因此建筑设计是十分重要的,一张表美的建筑***纸就相当于工程量完成了三分之一,将抗震理念融入到这张***纸中也是对抗震设计提出了更高层次的要求。但是由于目前的技术有限,建筑师还不能很好的将抗震设计融人到建筑设计中去,不能使两者更好的协作,发挥很好的作用。因此说不能协调建筑设计与抗震设计的关系是抗震设计常见的最根本问题。
1.3缺乏实践
为了提高建筑的抗震性,一些建筑师盲目的从国外引进先进的经验和技术,并没有结合我国建筑构造的自身特点加以创新改造,而是为了讲究工作效率,赶进度,生搬硬套地将这些所谓的先进前沿技术强加于一些本不符合的建筑物上,没有起到应有的抗震作用反而在一定程度上弄巧成拙,破坏了建筑本身的美感,更严重的还会使建筑物在地震时产生扭转建筑物的作用,对人们的生命财产造成更大程度上的伤害。因此建筑师这种急于求成缺乏实践精神的建造理念,不会对建筑物的抗震性能起到很好的作用。
1.4建筑设计问题
对于一些建筑的设计本身就存在不合理的问题,因此我们从以下几个方面进行探究:第一,建筑体型的设计,目前人们越来越追求建筑美感,因此将部分建筑的外立面都涉及成凹凸不平或者一些没有规则的不光滑表面,如果发生地震对这种建筑物的破坏是最大的,表面平滑的建筑则相对可以减少地震对他的破坏,尽可能的做到建筑物与钢架结构相对比较匀称。第二,平面设计,对于一些建筑物人们会使用一些柱子、内墙进行装饰。但是在确定柱子的数量与距离上就需要好好的下功夫去研究,比如人民大会堂的柱子多少根,每根之间的间隔距离是多少这都是很有讲究的,不对称性、不协调性对抗震起到了负面的作用。第三,竖向布置问题,越来越多的大型商场随着人们物质生活的需要而产生,并且大型商场是人们比较容易聚集的地方,如果没有很好的抗震性能则技术衾浼会对人们的生命财产造成很大的威胁。很多商场现在都是高层建筑,下层一般柱子相对较多、墙体较少,但是高层一般柱子较少、墙体较多,如果柱子与墙体分布不合理,这在地震中会起到特别不好的作用,也会加大对人们的伤害。下层柱子与上层柱子应该互相对齐,在空间上起到很好的支撑作用,对稳定整个商场的空间结构都起到了不可估量的作用。
建筑抗震论文篇(6)
2抗震设计与建筑设计方案
抗震设计与建筑方案虽然在多方面表现是矛盾的,但不是不可协调的。设计师们广开思路,运用现代科技手段,是可以设计出优秀的建筑作品的。
1)对于建筑外部整体平面布局的设计要求
可将复杂的建筑平面进行分割设计,采用设置变形缝的方法,将其分成若干个规整单元,既能满足抗震规范要求,也不会破坏平面使用功能和整体造型。对于有些观点提出的变形缝不好看,影响立面效果,设计师可以通过将该部位两侧主体错位设计方法,即利用视觉差,弱化人们对变形缝的直观感觉;对于要彻底消除变形缝影响,则需借助外装饰构件,可采取外装饰幕墙等轻质构件对外立面的变形缝进行装饰处理。抗震设计要求结构主体设置变形缝,并规定相应变形缝宽度,是防止在地震时建筑物间晃动、碰撞造成结构主体的破坏,由于轻质外装饰构件会在地震时变形破坏,不会对建筑物主体结构产生约束作用。所以,通过轻质外装饰材料的设置,可以解决由于设置变形缝引来的美观问题,并且不会影响到结构主体抗震性能。
2)对于住宅类型建筑
由于其使用功能单一,房间分隔墙较多,结构沿竖向布局比较均匀,一般只是平面形状变化较大,只要结构设计师按照建筑平面方案合理布置结构抗震构件,采用框架、框架-剪力墙结构、剪力墙结构等一般常规结构形式都可以满足本地区抗震设计要求。对于高层住宅底部要求设置商业用途的建筑,应该优先选用转换结构体系。有些结构设计人员不愿意做转换结构,认为转换了,结构受力复杂了,造价增加了,往往在设计中过度减小剪力墙长度、剪力墙开较大洞口的方法,来满足建筑对底部大空间的使用要求。但即使是这样做也不会完全适应建筑功能的要求,同时由于剪力墙不适当减少及剪力墙的不合理布置,也影响到建筑整体的抗震性能,造成结构配筋不合理。合理的采用转换结构体系,既不会给建筑物抗震带来不利影响,也不会过多的增加工程整体造价。建筑功能上可以最大限度地满足建筑设计方案的初衷,结构的抗震性能达到优化,使建筑物整体含钢量达到最低。
3)对于公建类型建筑
由于其平面使用功能的不确定性,各个楼层间使用功能不统一的特点,故不宜过多采用剪力墙,剪力墙设置应在电梯间、楼梯间等较为固定使用空间的部位。要求建筑设计师在平面布局中加以考虑,在考虑建筑功能需要的同时,也兼顾结构抗震设计的合理性布置。由于对空间的需求,框架体系元素更多地运用在公建类型的建筑中。由于建筑高度较高,各层使用荷载较大,使得钢筋混凝土框架柱截面一般较大,即使是采用高标号混凝土的钢筋混凝土柱截面也会很大;适当在抗震性能要求较高的部位,采用型钢混凝土及钢管混凝土的结构体系更加合理,既有混凝土结构的刚度,又有钢结构的良好延展性,可以让该混合结构在抵抗地震灾害时发挥最大的作用。对于大跨度的框架梁,也可以多采用型钢结构及型钢混凝土结构,既可以提高建筑的水平抗震性能,也有效的降低框架梁的高度。对于预应力梁的运用,不建议大量使用,虽然预应力梁的采用可以降低框架梁的高度,但其性质类同于普通钢筋混凝土梁,且对梁端约束要求较大,协调变形能力一般。
4)随着现代科学技术的发展
高层建筑的高度已经不是制约建筑设计的主要问题了,通过计算机软件的抗震模拟计算,使更多的高层建筑的设计方案得以优化。高层建筑设计方案中存在的主要问题是结构体系的选择,随着建筑高度的增加,结构柱截面会增大,剪力墙数量也会增多,对建筑内部平面功能影响较大。一般结构设计师会根据常规经验先选择框架结构,然后框架-剪力墙结构、剪力墙结构,最后选择框筒结构以及钢和混凝土混合结构。认为这样可以节省造价。实际上这是一个误区,只有根据建筑使用功能特点,合理选用结构形式才是降低成本的最好途径。隔震设施及减震设施已在许多工程得到了应用,通过实验室内地震模拟实验及国内外一些实际工程中应用的经验,会逐步在更多的现代建筑设计中得到应用及发展,也会给建筑设计方案的创作带来最大的自由度。
建筑抗震论文篇(7)
1基本情况
广州琶洲香格里拉酒店项目位于广州市海珠区,广州国际会议展览中心东侧,在建的黄洲大桥西侧,北临珠江,南靠新港东路,长约240米,宽约200米。整个项目包括一座37层的酒店(塔楼高32层,裙楼5层)和宴会大厅,以及2层地下车库。
2抗震设防标准
(1)抗震设防烈度:7度。
(2)本工程属丙类建筑,按本地区设防烈度采取抗震措施。
3基本数据
(1)场地类别:Ⅱ类。
(2)土层等效剪切波速为168.4m/s-173.8m/s,场地覆盖层厚度约13.5m-17.4m,砂土液化等级综合评定为严重,属于抗震不利地段。
(3)持力层名称:微风化岩层,埋深约10.90m-23.70m,地基承载力特征值fak=4500KPa,岩石天然湿度下单轴抗压强度的标准值fr=13.5Mpa。
(4)桩型为冲孔/钻孔灌注桩,桩端埋深约15-20m。
4建筑结构布置和选型
(1)主楼高度(±0.00以上)140.7m,地面以上结构层为38层,其中出屋面一层,高度为4.7m。
(2)裙房高度(±0.00以上)29.0m,地面以上结构层为4层。
(3)塔楼主体部分、裙楼和宴会厅之间设两道110mm宽抗震缝分开。建筑物总高度为136.0m,总平面尺寸为195m×122m。其中塔楼部分(转换层以上)平面尺寸为72米×18米,长宽比L/B=4<[6],高宽比H/B=6.0<[7];裙楼部分平面尺寸110m×45m,长宽比L/B=2.4,高宽比H/B=0.5;宴会大厅平面尺寸65m×53m,长宽比L/B=1.2,高宽比H/B=0.3。
(4)塔楼质心有微小的向上偏心(以底端为原点)。
(5)结构形式简单、平面形状规则、布置均匀;结构层第5层为转换层,竖向构件布置不连续。
(6)本工程为现浇钢筋混凝土结构,楼盖整体性好。
(7)结构类型:框架—剪力墙结构,属于复杂类型。
(8)抗震等级:本工程塔楼的框架和核心筒为一级抗震。由于地下室顶板作为上部结构的嵌固部位,地下一层的抗震等级与上部结构相同。其余部分裙楼及其地下一层与主楼相连,一级抗震。
(9)结构概况:
整个大楼的设计采用框架—剪力墙结构形式,分为两级结构,转换层以下布置了21根巨型框支柱,剪力墙及承重柱均落地直至基础,由剪力墙、的框架柱和框架梁形成第一级结构,承受水平力和竖向荷载,而楼面及次梁作为第二级结构,只承受竖向荷载并传递到第一级结构上。5结构分析主要结果
(1)计算软件:PKPM系列结构分析软件SATWE模块(2002规范版本)中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制。
(2)楼层自由度为3(刚性楼板)。
(3)周期调整系数:0.8。
(4)主楼结构总重:2291152.81KN(SATWE)。
(5)基底地震总剪力:32581KN(X向)36421KN(Y向)(SATWE)。
(6)扭转位移比:1.3。
(7)转换层的上下刚度比:0.6027。
(8)最大轴压比:n=0.85。
(9)最大层位移角为1/941,在17层(SATWE)。
(10)时程分析采用人工模拟的加速度时程曲线,选用了两组实测波和一组场地人工波进行弹性动力时程分析。弹性阶段的时程分析,构件内力,侧向位移小于采用振型分解反应谱法的构件内力和侧向位移。
6计算结果小结(与规范要求对比):
(1)在风荷载及地震作用下各构件的强度和变形均满足有关规范的要求。
(2)墙、柱的轴压比均符合《建筑抗震设计规范》和《高规》的要求,转换层以上柱子轴压比小于[0.85],框支柱轴压比小于[0.6]。
(3)按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比Δμ/h=1/941满足《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)第4.6.3条要求的1/800。
(4)塔楼满足(JGJ3-2002)关于复杂高层建筑结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比最大值为0.729,不大于0.85的规定。
(5)塔楼满足(GB50011-2001)第3.4.2条关于复杂高层建筑各楼层的最大层间位移不应大于该楼层两端层间位移平均值的1.4倍的规定。
(6)除转换层外,塔楼各层均满足(GB50011-2001)第3.4.2条关于各楼层的侧向刚度不小于相邻上一层的70%,并不小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%的规定。
(7)塔楼满足(JGJ3-2002)第E.0.2条关于转换层上部结构与下部结构的等效侧向刚度不应大于1.3的规定。
(8)除转换层外,塔楼各层均满足(JGJ3-2002)第4.4.3条关于楼层层间受剪承载力不宜小于相邻上一层的80%的规定。
(9)塔楼满足(JGJ3-2002)第5.4.4条关于结构稳定性的规定。
(10)塔楼满足(JGJ3-2002)第3.3.13条关于各楼层对应于地震作用标准值的楼层水平地震剪力系数不小于表3.3.13的规定。
(11)塔楼满足(JGJ3-2002)第3.3.5条关于按时程曲线计算所得的结构底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的规定。
(12)结构薄弱层弹塑性层间位移符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第5.5.5条关于弹塑性层间位移角(1/164)小于1/100的规定。
7其它需要说明的问题
本工程在三种超限条件(高度、高宽比、体型规则性)中,高度超限13.3%,高宽比满足规范及规程的有关要求,结构平面形状规则,竖向不规则。
主要超限抗震措施包括:
(1)为避免大楼整体结构之间形状的不规则,引起不利于抗震的情况,在主楼和裙楼之间设置110mm宽抗震缝两道,缝的两侧设置双柱,地下室、基础不用设缝。
(2)转换层位于第5层,框架柱和剪力墙的抗震等级根据《高规》表4.8.2和表4.8.3规定提高一级,为特一级。
(3)首层、设备夹层、避难层、屋面层楼板加强,板厚为180mm,中央核心筒板厚加强为150mm,配筋相应加强,设双向双层钢筋网。
建筑抗震论文篇(8)
中***分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
一.前言
建筑设计中的抗震设计,关乎民生,关乎经济发展,社会稳定,对房屋建筑实施结构设计,主要涉及对建筑高度,承载力,总体结构,各个部件的性能规划等一系列的因素,要求通过对各个构件和整体规划的基础上,既实现满足居民生活生产保障安全的需要,又具有值得欣赏的美学价值。增强房建结构的抗震设计,必须综合考虑地基,房屋的结构体系选择,综合布局等多方面建设因素,是一项及其专业,严谨,复杂的高技术工作。
二.建筑设计和抗震设计的作用和关系分析
建筑设计对建筑抗震起重要的基础作用。建筑的结构设计难以对建筑设计有很大的改动,建筑设计已经初步形成了,建筑结构就必须按照原则服从建筑设计的要求。设计师在建筑方案能够全面的考虑到抗震设计的要求,那么结构设计人员按照建筑方案对结构部件进行科学、合理的布置,保证建筑结构质量与结构刚度均匀分布,结构受力和结构变形共同协调,提高建筑结构抗震性能和抗震承载能力;如果建筑方案没有考虑到抗震的要求,直接给结构抗震设计带来更大的难题,建筑布局设计限制结构抗震布局设计。为了进一步提高结构部件抗震承载能力,就必须增大结构构件的截面面积,这样又会造成很多不必要的浪费。所以,在建筑抗震设计的过程中建筑单位要对建筑体型设计、建筑平面布置设计、屋顶建筑抗震设计等问题加以关注。
三.我建筑抗震设计的现状
在建筑抗震设计领域,虽然我国在近年来有了长足的发展,但是,相比西方发达国家而言,发展缓慢,尤其是在抗震设计上,没有能够正确的处理好建筑设计和抗震设计的关系,虽然引进了一些西方欧美抗震设计理念,但缺乏符合本国实际的理论技术创新。很大方面存在着缺陷,主要表现在以下几个方面。
1.建筑抗震设计中缺乏科学规范的理论指导,缺乏实际经验的积累;我国对地质地震的认识尚不够完善,对地震的成因,预测,防治研究不够深入,地震防治规范不够科学。因此,在进行建筑结构抗震设计时候,缺乏一定的科学依据,或依据的是不完善的理论。因此,难以在建筑结构设计中完美融合防震设计理念。
2.建筑抗震设计中,设计立足于固定参数,而忽视了实际情况,设计完全依据“计算设计”完成。而且将一定的地震或力学参数做出固定的规范,比如,在我国地震设计研究中,把地震的降级系数统一规定为2.81,将小震赋予固定统计意义。而小震多用于结构设计中,结构截面承载能力设计和变形的检验计算,需要依据一定的实际情况而行的。
3.设计中,没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序,难以做到重视主体的设计而兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。
四,我国建筑结构抗震设计标准
1.我国的建筑结构抗震设计要遵循中华人民共和国GB 500112010建筑抗震设计规范。辩证灵活运用其中抗震设计原则,严格执行设计施工标准,借鉴其中经验,结合房建本地实际,科学设计。
2.要坚持实施多级防震措施。传统房建结构多采取的是三级设防措施,即小震不坏、中震可修、大震不倒。但在新的时期,房建结构必须是采取的多级设防模式,保护建筑主体抗震能力,减轻经济损失,使得建筑抗震中更加安全。
3.将概念设计理论和基于性能的设计理论相结合。结合建筑结构设计施工地的具体实际情况,做出科学严谨勘探,掌握第一手资料,综合分析考虑,做出最优势的战略设计组合。
五.建筑设计在建筑抗震设计中的几个主要设计问题
1.建筑体型设计问题
建筑体型包括建筑的平面形状和立体的空问形状的设计。在建筑体型的设计中,应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则,在平面形状上,矩形、圆形、方形等对抗震来说,都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型,尽量避免不对称的侧翼和过长的侧翼,在体型布置上使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布,避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称而引起建筑物在抗震时发生扭转反应。在建筑设计中,为了建筑立面美观和艺术上的创意,复杂的建筑体型是难以避免的,但是,在设计时一定要把建筑艺术、建筑使用功能同结构抗震安全很好地结合起来。
2.建筑平面布置设计问题
建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求,同时它与建筑抗震关系很大,因此从概念上要解决的一个核心问题是,建筑平面设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀,对称协调,避免突变,防止产生扭转效应。在墙体布置上要均匀对称;在抗震墙(剪力墙)布置上尽量与结构抗震要求相结合;对刚度很大的楼、电梯井简要居中布置,避免偏心扭转地震效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件,使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体,充分发挥建筑设计在建筑抗震中的基础作用。
3.建筑竖向布置设计问题
建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑物沿高度(沿楼层)建筑结构的质量和刚度分布设计上。在工业和民用建筑中,无论单层和多层都存在此类问题。在建筑设计中,尽可能使建筑物沿竖向的刚度分布比较接近,应特别重视使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑底部,不应中断或不到底;尽量避免某一楼层刚度过小;尽量避免产生
4.屋顶建筑抗震设计问题
设计高层和超高层建筑时,屋顶建筑抗震设计也是整个设计的一个重要环节。近几十年来,从多数高层建筑抗震设计评定结果看,屋顶建筑设计还存在一些问题,例如:屋顶设计较高或者设计过重。屋顶设计较高或者设计过重,无形当中加大了屋顶建筑变形,而且地震作用也加大了,尤其对自身和屋顶之下的建筑物的抗震作用都不利。有时屋顶建筑的重心和屋顶之下的中心不在同一直线上,如果屋顶的抗侧力墙和屋顶之下的抗侧力强出现间断,在地震发生时,带来的地震扭转作用也会更严重,对抗震更不利。所以,进行屋顶建筑设计过程中时,应该最大限度的降低屋顶建筑的高度。选用强度较高、轻质、刚度均匀的材料,使得地震作用传递不受阻碍;屋顶重心和屋顶之下的建筑中心在同一直线上;如果屋顶建筑非常高,屋顶建筑就必须具有较强的抗震性,让屋顶建筑地震作用和突变降低到最小,尽量避免发生扭转效应。
六.结束语
建筑行业关系到我国的经济发展和社会稳定,关系到国民的生命财产安全,加强建筑抗震设计,设计,提高抗震能力,是促进社会和谐稳定的客观要求。因此实施科学合理的设计方法,科学处理建筑设计和抗震设计的关系。建筑设计是整个建筑抗震设计的重要环节,二者存在着密切的联系,共同为提高建筑整体抗震性能提供了强大的支撑。在进行建筑的抗震设计时候,必须要将建筑的建筑设计和结构设计综合协调起来,实现二者的配合,共同为建筑整体的抗震设计发挥出更强大的作用。
参考文献:
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[2] 陆伟权 浅析建筑设计在建筑抗震中的作用 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年14期
[3] 曾锐 重视建筑设计在建筑抗震设计中的作用 [会议论文] 2003 - 中国铁道学会铁路房建管理会议
[4] 程宇 建筑设计在建筑抗震设计中的分析 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2011年36期
[5] 李建平 建筑设计在建筑抗震设计中的作用 [期刊论文] 《安徽建筑》 -2004年5期
建筑抗震论文篇(9)
目前,我国的建筑行业发展得越来越快,而人们对建筑工程的质量也有了越来越高的要求。要想在建筑工程项目的建设过程中科学合理地进行结构抗震设计,必须要将结构设计这一基础工作做好,施工单位必须要重点解决抗震设计方案能否使人们的抗震需要得到充分的满足这一问题。本文对建筑抗震设计与结构工程设计之间的关系进行了简单的阐述,并且分析了其中比较关键的几个问题,希望能够使我国建筑行业的抗震水平得以有效提升。
1 抗震结构设计理论的基本概念及注意事项
1.1建筑结构工程中抗震设计的基本概念
建筑结构工程中的抗震设计理论是在长期的工程实践中积累总结而来的,是一种防御地震灾害,将地震灾害所产生的破坏降到最低点的一种设计思路和概念。也就是说建筑结构工程中的抗震设计的目的是提高建筑结构整体抗震能力,确保建筑物在地震灾害来临时能够有效地抵御灾害。当然地震发生时的剧烈程度我们是无法预知的,我们能做的是运用抗震设计理论知识,结合建筑空间结构工程的实际情况,从分析抗震材料选择等方面入手,提高建筑结构整体抗震能力。
1.2 建筑结构工程抗震设计注意事项
1.2.1 建筑物建筑场地的选择。在建筑结构工程抗震设计阶段,建筑场地的选择是抗震设计过程中必须要注意的关键技术性问题,抗震设计人员在设计时应深入到建筑场地,对建筑场地的地质情况和水文情况进行勘察,收集记录数据,认真研讨在该建筑场地建筑房屋对抗震设计的影响因素,比如建筑场地处于地震频发地段或者建筑场地的地基为软弱地基等,所以在建筑场地选择时应尽量避开这些地段,如果无法避开,就需要充分地运用建筑抗震设计理论知识,对建筑地基和结构进行强化和优化设计,保证建筑整体结构的稳固性,进而提升建筑的抗震能力。同时,根据建筑物地域性分布及结构特征选择不同的建筑材料和抗震设计方案,如果建筑场地处在地震高发区,建筑房屋的抗震防烈度要求高,这就需要对建筑结构的柔性和延展性进行考虑。
1.2.2 建筑结构体系的选择。在建筑结构体系选择时要对建筑结构的特征进行综合考虑分析,在设计过程中要对建筑结构中的任何一个构件都要进行抗震能力的分析及试验,避免因某个微小的房屋构件未达到抗震设计要求,一旦地震发生,会因一个微小的建筑构件影响整个建筑的抗震能力。因此在建筑结构体系选择时,首要工作是对建筑结构中的各个构件承重能力、构件均匀沉重分布情况及构件的抗震能量传输进行分析和计算。
1.2.3建筑结构中的抗震设计另外一个需要注意的问题是建筑平面布置问题,在建筑结构抗震设计时,除了抗震设计达到有关要求外,还需要注意建筑平面布置的规则性,做到既能满足抗震要求又能满足城镇建设规划要求。
2 建筑结构抗震设计方法研究
2.1根据建筑结构性能进行抗震设计
根据建筑结构性能进行抗震设计同传统的建筑结构抗震设计有着本质上的区别。针对建筑结构性能的抗震设计主要是通过对建筑场地地质情况,建筑结构情况和抗震材料采集数据,并分析计算后所产生的更具科学性的抗震设计新思路,新方案。这样综合性考虑建筑结构抗震设计的方式,使得设计作品更加地贴合抗震功能性的要求,对确保建筑抗震能力,降低地震灾害对建筑物体的破坏程度有着积极的影响。
具体而言,根据建筑结构性能进行抗震设计时都会有一个终极目标,设计者在设计过程中会对以往建筑物体在地震灾害破坏之后的破坏程度大小进行定性定量分类,然后建立完善的地震灾害数据库,根据数据库的信息数据对建筑结构进行抗震设计。为了能够确保建筑结构抗震能力的有效发挥,目前在建筑结构性能抗震设计中还会通过模拟地震的方式对地震对不同性能的建筑结构破坏进行安全评估,更具安全评估结果,分析抗震设计方案中存在的一些问题,然后及时对设计不足之处进行优化改进。使建筑结构工程抗震设计达到最优化,以便抗震设计方案应用到工程实践中能发挥其真正的抗震作用。
2.2 根据建筑场地和建筑规划进行抗震设计
通常情况下,地震在同一区域造成的破坏程度具有差异性,即同一区域的建筑房屋在地震灾害的破坏下,有的建筑物破坏程度不是很严重,而有些建筑物破坏程度极为严重,造成这一问题的主要原因除了同建筑物体自己的建筑质量有关外,还同建筑场地和建筑规划有着必然的联系; 如建筑物体在建设过程中建筑场地刚好处于地震震中外,地震的破坏能力最强,使得这一区域的建筑物体受破坏程度最为严重。所以在建筑结构工程抗震设计时要针对各个区域以往发生地震震级的大小及地震发生的区域进行设计,规划条件允许的情况下尽可能在选择建筑场地时候避开地震频发区域。
2.3根据建筑结构类型进行抗震设计
目前建成的房屋建筑中,大部分为钢筋混凝土框架结构。以框架结构为例,抗震设计过程中需要对框架构件的截面尺寸和配筋率进行合理设置。合理的布置设置构造柱和防震缝。对于建筑结构的薄弱位置应加强构造措施,提高建筑结构的整体抗震能力。
结束语:
尽管现在已经具备先进的技术能够较为准确地对地震进行预测,然而地震仍然会给人们带来巨大的经济损失,并且严重威胁到人们的生命安全。为了能够有效降低地震带来的破坏作用,在建筑结构设计中必须要采取有效的措施进行科学合理的抗震设计。本文对建筑抗震设计与建筑结构设计之间的联系进行了分析和介绍,并且提出了在建筑抗震设计中结构设计具有基础性的作用,在结构设计中必须要有效地融合结构设计与建筑抗震设计这两者之间的关系,从而有效地促进我国建筑行业的不断发展。
参考文献
[1]周云,徐彤. 基础隔震结构的能量设计方法[J]. 地震工程与工程振动, 2011.
[2]赵艳. 关于改进我国抗震设计反应谱的探讨[J]. 地震工程与工程振动,2
建筑抗震论文篇(10)
2008年的汶川地震和2010年的玉树地震对中国来说无不是沉重的打击,不但造成巨大的经济损失,更心痛的是有那么的生命离开了我们,这不得不让人们反思我们建筑的抗震设防能力。在地震中,几乎所有的建筑都倒塌了,相对于低层建筑而言,高层建筑破坏和倒塌的后果就更加严重。近年来国内国外高层、超高层建筑的高度不断攀升,就在2010年正式开放的哈利法塔的高度达到了惊人的828米,而且建筑的体型越来越复杂,不规则结构越来越多,这对于结构的抗震都是十分不利的。为保证高层结构的抗震安全,达到安全和经济的统一,有必要对高层结构的抗震设计、抗震结构和抗震技术进行探讨。
1.地震导致建筑破坏的原因
根据地震经验,地震期间导致高层建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况:
(1)地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形,对其上部建筑的直接危害;
(2)地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效,对上面建筑物所造成的破坏;
(3)建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动过程中,因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆而破坏;
2.建筑的抗震概念设计
所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,依此进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。科技论文。
3.建筑抗震设计方法的发展过程
3.1、静力理论阶段
水平静力抗震理论始创于意大利,发展于日本,1900年日本学者大森房吉提出“震度法”的概念。该理论认为:结构物所收到的地震作用,可以简化为作用于结构的等效水平静力,其大小等于结构重力荷载乘以一个系数。
3.2、反应谱理论阶段
我国及国际上多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论及结构能力设计原则。其主要特点如下:
(1) 用规范规定的设计反应谱进行结构线弹性分析。
(2) 结构构件的承载力是根据设计反应谱所作的结构线弹性计算通过荷载和地震作用效应组合后内力进行设计。
(3) 在早期方案设计阶段,结构体系、结构体型的规则性及结构的整体性满足规范的规定,以使结构能可靠地发挥非弹性延性变形能力。
3.3、动力理论阶段
1971年美国圣费南多地震的震害,使人们清楚地认识到“反应谱理论只说出了问题的一大半,而地震持时对结构破坏程度的重要影响没有得到考虑”,从而推动了采用地震加速度过程a(t)来计算结构反应过程的动力法的研究。此一新理论不但考虑了地震的持时,还更近一步地考虑了地震过程中反应谱所不能概括的其他特性。
4.高层建筑结构体系
设计地震区的高层建筑,在确定结构体系时,除了要考虑前面所提到的材料用量、建筑内部空间和使用的房屋高度等因素外,还需进一步考虑下列抗震设计准则:
(1)具有明确的计算简***和合理的地震力传递路线;
(2)具备多道抗震防线,不会因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抵抗侧力或承受重力荷载的能力
(3)具有必要的承载力、良好的延性和较多的耗能潜力,从而使结构体系遭遇地震时有足够的防倒塌潜力;
(4)沿水平和竖向,结构的刚度和强度分布均匀,或按需要合理分布,避免出现局部削弱或突变形成薄弱环节,从而防止地震时出现过大的应力集中或塑性变形集中。
在确定建筑方案的同时,应综合考虑房屋的重要性、设防烈度、场地条件、房屋高度、地基基础以及材料供应和施工条件,并结合体系的经济、技术指标,选择最合适的结构体系。
5.建筑抗震措施或设计
5.1、错开地震动卓越周期
一个场地的地面运动,一般均存在着一个破坏性最强的主振周期,如果建筑物的自振周期与这个卓越周期相等或相近,建筑物的破坏程度就会因共振而加重。地震动卓越周期又称地震动主导周期。
从众多的地震倒塌建筑物中可以看出,建筑周期与地震动卓越周期相接近,是引起建筑共振破坏的主要因素和直接原因。因此,在进行高层建筑设计时,首先要估计地震引起该建筑所在场地的地震动卓越周期;然后,在进行建筑方案设计时,通过改变房屋层数和结构类型,尽量加大建筑物基本周期与地震动卓越周期的差距。
5.2、采取基础隔震措施
传统的抗震方法是依靠结构的承载力和变形能力,来耗散地震能量,使结构免于倒塌,但由于是一种“被动防震”,就不免存在许多不足之处。地震对建筑的破坏作用,是由于地面运动激发起建筑的强烈振动所造成的,也就是说,破坏能量来自地面,通过基础向上部结构传递。人们总结地震经验后发现,地震时结构底部的有限滑动,能大幅度地减轻上部结构的破坏程度。科技论文。
基于可动概念的基础隔震方案很多,主要有:(1)软垫式隔震。在房屋底部设置若干个带铅芯的钢板橡胶隔振装置,使整个房屋坐落在软垫层上,遭遇地震时,楼房底面与地面之间产生相对水平位移,房屋自振周期加长,主要变形都发生在软垫块处,上部结构层间侧移变得很小,从而保护结构免遭破坏。(2)滑移式隔震。在房屋基础底面处设置钢珠、钢球、石墨、砂粒等材料形成的滑移层或滚动层,使建筑物遇地震时在该处发生较大位移的滑动,达到隔震目的。(3)摆动式隔震。科技论文。摆动式隔震方式实质上是柔性底层概念的改进和引伸。(4)悬吊式隔震。这一隔震方式的构思是,将整个建筑悬吊在支架下面,避免地震的直接冲击,从而大幅度较小建筑物所受到的地震惯力。
5.3、削减地震反应——提高结构阻尼
为了提高结构阻尼,可以在结构上设置阻尼器,以吸收地震输入的能量,减小结构变形。台北101大楼在87~92楼安装了一个巨大的钢球风阻尼器,是世界上目前最大的大楼风阻尼器,它的球体直径5.5米,由四十一层12.5厘米厚钢板结合为球形,重量660吨,可以有效减轻由于飓风和地震所引起的震动和侧移。
为高层建筑提供附加阻尼的另一新途径,是利用主体结构与刚性挂板之间特殊装置的非弹性性能和摩擦。采取这一措施后,可以使阻尼比仅为2%的抗弯钢框架,有效粘滞阻尼比增加到8%或更多,从而使底部地震剪力和顶点侧移降低50%。
此外,通过采用高延性构件和附设耗能装置也能有效削减地震反应。
6.高层建筑抗震技术发展展望
未来高层建筑的发展趋势,体型将更趋复杂,结构体系将更趋多样化。出于对建筑艺术上的要求,高层建筑的体型将会更为复杂和多样,许多高层建筑都是综合性的和多用途的,因此对建筑和结构必然提出新的更高的要求。从结构体系上看,也决不会停留在原有的几种形式上,而会更好地满足功能和艺术上的需求,创造出新的结构体系。
参考文献
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建筑抗震论文篇(11)
我国是一个地震灾害比较频繁的国家,对于高层建筑来说,一旦遭遇地震,往往会遭受巨大的损失。因此在进行高层建筑结构抗震设计的过程当中应该充分考虑当地的地质情况,有针对性的进行相应的设计,尽可能的降低地震造成的损坏。
一、建筑抗震的理论分析
1、建筑结构抗震规范建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。
2、抗震设计的理论拟静力理论。拟静力理论是20 世纪10~40 年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。反应谱理论。反应谱理论是在20世纪40~60 年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。动力理论。动力理论是20 世纪70-80 年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60 年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。
二、高层建筑抗震设计结构设计的方法
对高层建筑结构的抗震设计时,要从减小地震作用力的输入和增强地震抵抗力两个方面进行考虑。下面将从五个方面进行分析:尽可能减小地震作用能量的输入,运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用,注重抗震结构的设计,重视建筑材料的选择,增多抗震防线的建设。将减小地震作用力和增强建筑的地震抵抗力二者结合起来,从两方面入手,进行建筑抗震的设计施工。
1、减少地震发生时能量的输入
在具体的设计中,积极采用基于位移的结构抗震方法,对具体的方案进行定量分析,使结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。对建筑构件的承载力进行验收的同时,还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值;并且更具建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系,确定构件的变形值;根据建筑界面的应变分布以及大小,来确定建筑构件的构造需求。对于高层建筑来讲,在坚固的场地上进行建筑施工,可以有效减少地震发生作用时能量的输入,从而减弱地震对高层建筑的破坏程度。
2、运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用
现在在我国,许多高层建筑进行抗震设计时,多采用延性结构,也就是适当的控制建筑结构的刚度,允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态,从而消耗地震作用时的能量,使地震反应减小,减弱地震给高层建筑带来的破坏和重大损失。如果某高层建筑的承载能力较小,但是具有较高的延性,那么在地震中它也不容易倒塌,因为延性构件可以吸收较多的能量,经受住很大的结构变形。延性结构的运用,在很多情况下是有效的,它可以消耗地震能量,减轻地震反应,使结构物“裂而不倒。
进入20 世纪以来,人们对建筑物抗振动能力的提高做出了巨大的努力,取得了显著的成果,其中阻尼器的使用在高层建筑的抗震方面有很大的作用。通过对阻尼器的利用,进行减震和能量的吸收,可以巧妙的避免或减弱地震对高层建筑的破坏作用。
3、注重抗震结构的设计
高层建筑抗震设计的结构应该得到人们的重视。我国150m 以上的建筑,采用的3 种主要结构体系(框.筒、筒中筒和框架- 支撑体系),都是其他国家高层建筑采用的主要体系。我国钢材生产数量已较大,钢结构的加工制造能力已有了很大提高,因此在有条件的地方,建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构,以减小柱断面尺寸,并改善结构的抗震性能。
我国传统文化中“以柔克刚”具有价高的思想价值,可以指导很多实际问题。在高层建筑结构的抗震设计中,可以从传统的硬性为主的抗震模式向以柔性为主的抗震模式转变,实现以柔克刚、刚柔相济,有效地减弱地震作用过程中释放的冲击力。比如,在高层建筑的拱形结构中有这样一个例子:迪拜帆船酒店,外观如同一张鼓满了风的帆,一共有56 层、321m高,就是运用拱结构抗震减灾的很好的例子。
4、重视建筑材料的选择
在高层建筑的抗震方案设计中,建筑结构的材料选择也非常重要。首先,我们可以对建筑材料的参数进行抗震性能的分析,从整体上对材料的参数变异性进行研究,而不能仅考虑建筑材料的承载力忽略其他因素。从抵抗地震的角度来讲,就是要控制建筑结构的延性需求,这就要求我们从高层建筑建设施工的各方面,来选择符合抗震需求而且经济适用的建筑结构材料。
5、增多抗震防线的建设
高层建筑结构防震可以设置多道抗震防线,增强对地震的抵抗力。高层建筑物设置多层的地震抵抗防线,第一道防线遭到破坏之后,有后备的第二道、第三道甚至更多的防线对地震的作用力进行阻挡,避免高层建筑物的倒塌。高层建筑结构进行抵抗地震设计时,可以采用具有多个肢节和壁式框架的“框架剪力墙”等防震结构。
框架剪力墙具有性能较好的多道防线抗震结构,其中的剪力墙是第一道抗震防线也的主要的抗侧力构件。所以,剪力墙要足够多,保证它的承受能力较高,不小于高层建筑底部地震倾覆力矩的一半。同时,为承受剪力墙开裂后重分配的地震作用,任一层框架部分按框架和墙协同工作分配的地震剪力,不应小于结构底部总地震剪力的20%和框架各层地震剪力最大值的1.5倍两者的较小值。剪力墙结构中剪力墙可以通过合理设置连梁(包括非建筑功能需要的开洞组成多肢联肢墙,使其具有优良的多道抗震防线性能。
总之,在建筑结构抗震设计方法的研究与进展,尤其是各国历次大地震对人类造成的严重灾害的经验教训,使世界各国地震工程学者及抗震设计人员逐步取得了较为一致的认识,经济与安全的关系,是建筑结构抗震设计的重要技术***策。
参考文献: