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Abstract: The non-structural elements do not belong to the main structure, which can easily be ignored in the design and construction; earthquake will easily destroy the component and cause great harm. Based on years of design and construction experience, the issues should be paid attention in the design of non-structural elements are discussed in order to attract attention.
關鍵詞:非結(jié)構(gòu)構(gòu)件;抗震設計;危害
Key words: non-structural elements;seismic design;hazards
中圖分類號:TU22 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)03-0109-01
0引言
由于非結(jié)構(gòu)構(gòu)件不屬于主體結(jié)構(gòu),在設計和施工中很容易被忽視,使用中在地震作用下是很容易破壞的構(gòu)件,它會造成巨大的危害。如,在5.12的汶川地震中,有許多非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震中首先倒塌傷人、砸壞設備、破壞主體結(jié)構(gòu),造成大量人員傷亡和財產(chǎn)損失。筆者根據(jù)多年的設計和施工經(jīng)歷,淺談一下非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在設計中應該注意的幾個問題,以期能夠引起注意。
1非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的定義與分類
所謂非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,是指一般不屬于主體結(jié)構(gòu)的構(gòu)件,具體包括建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑附屬機電設備兩大類。其中建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件又分為三類,第一類為附屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如,女兒墻、雨篷、高低跨封墻等),第二類為裝飾物(如,貼面、頂棚、懸吊重物等),第三類為非結(jié)構(gòu)墻體(如,內(nèi)隔墻、圍護墻、框架填充墻等)。
2設計中存在的問題
①設計人員在思想上不重視,技術上忽視。有些設計人員總認為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件并非主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件,因而不影響主體結(jié)構(gòu)的安全性,或者認為該地區(qū)只是抗震設防區(qū)域并非抗震設計區(qū)域,只做簡單的構(gòu)造處理即可,不用進行抗震設計。并未按規(guī)范要求將非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)進行可靠連接(規(guī)范強調(diào)“可靠連接”)。②少數(shù)設計人員技術水平低,不能完全理解規(guī)范的構(gòu)造及計算等相關要求,出現(xiàn)設計失誤。
3采取的措施
①針對設計人員思想方面要加強認識,應將非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)在重要性方面同等對待,設計時必須滿足規(guī)范的強制性條文要求,不能含糊。②針對設計人員水平低問題,則要加強對規(guī)范學習和掌握,尤其要理解規(guī)范強制性條文內(nèi)容,在設計中嚴格執(zhí)行規(guī)范規(guī)定。
4各類非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在抗震設計中要注意的主要問題和應采取的措施
我們對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震問題要有充分的了解,能夠針對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的具體類型,采取據(jù)有針對性的設計方案,采取加強非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性措施,進一步加強和細化非結(jié)構(gòu)構(gòu)件節(jié)點的細部設計。
第一類為附屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件,如女兒墻、雨篷、高低跨封墻等構(gòu)件。主要抗震問題是防止倒塌,采取的措施是加強非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體性,并使之與主體結(jié)構(gòu)可靠錨固連接。
第二類為裝飾物,如貼面、頂棚、懸吊重物等。主要抗震問題是防止脫落和裝飾的破壞,采取的主要措施是同主體結(jié)構(gòu)可靠連接。對重要的貼面和裝飾,也可采用柔性連接,既使主體結(jié)構(gòu)在地震作用下有較大變形,也不致將貼面和裝飾損壞。
第三類為非結(jié)構(gòu)墻體,如內(nèi)隔墻、圍護墻、框架填充墻等。根據(jù)材料的不同和同主體結(jié)構(gòu)的連接條件,它們可能對主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的影響,如:①減小主體結(jié)構(gòu)的自振周期,增大結(jié)構(gòu)的地震作用。②改變主體結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度分布,從而改變地震作用在各結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的內(nèi)力分布狀態(tài)。③處理不好,會引起主體結(jié)構(gòu)的破壞,如局部高度的填充墻形成短柱,地震時發(fā)生柱的脆性破壞。
第四類為附屬機電設備及支架等,這些設備通過支架與建筑物連接,要求設備的支架要有足夠的剛度和強度,并與建筑物應有可靠的連接和錨固,使設備在遭遇設防烈度的地震影響后能夠迅速恢復運行。建筑附屬機電設備的設置部位要適當,支架設計時要防止設備系統(tǒng)和建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生諧振現(xiàn)象。
5對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在抗震設計時的具體對策
我們要根據(jù)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件不同類型、工程所處的不同環(huán)境區(qū)別對待:
①做好細部構(gòu)造,讓非結(jié)構(gòu)構(gòu)件成為抗震結(jié)構(gòu)的一部分,在計算分析時,充分考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量、剛度、強度和變形能力。②與第①條相反,在結(jié)構(gòu)做法上防止非結(jié)構(gòu)構(gòu)件參與工作,抗震設計時只考慮其質(zhì)量,不考慮其強度和剛度,從而加大了非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震可靠性。③防止非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震作用下出平面倒塌。④對裝飾要求高的建筑選用適合的抗震結(jié)構(gòu)形式,主體結(jié)構(gòu)要有足夠的結(jié)構(gòu)剛度,以減小主體結(jié)構(gòu)的變形量,使之符合規(guī)范要求,避免由于主體破壞導致裝飾破壞。⑤加強建筑附屬機電設備支架與主體結(jié)構(gòu)的連接與錨固,避免由于連接牢固引起的次生災害。
關鍵詞:建筑工程;建筑結(jié)構(gòu)設計;抗震設計;抗震研究
近年來,我國經(jīng)濟不斷發(fā)展,人民生活水平不斷提高,但是地震災害卻不斷發(fā)生,地震災害不斷威脅著我國人民的生命財產(chǎn)安全。眾所周知,地震災害的后果十分嚴重,然而,以現(xiàn)有的技術很難對其進行控制或者提前預測,因此,對地震災害進行根本性的防治是無法做到的,但是,在建筑結(jié)構(gòu)設計中加入抗震設計,大幅度提高建筑的抗震能力,從而確保建筑在遭受地震災害時有一定的穩(wěn)定性,進而減少地震災害發(fā)生帶來的危險。
一、在建筑結(jié)構(gòu)設計中加入抗震設計的意義
毫無疑問,地震災害是眾多自然災害中破壞了最強的災害之一,對人們生命財產(chǎn)的安全有著極大的威脅,不僅如此,地震災害對建筑工程有著極強的破壞力,也因此,怎樣提高建筑物的抗震能力是是從事建筑工程設計的相關工作人員重點想要解決的問題,在我國歷史上,出現(xiàn)過許多次破壞力極強的地震,例如,唐山大地震,汶川地震。而我國經(jīng)濟不斷發(fā)展,城市化發(fā)展迅速,建筑需求不斷增加,人口激增,高層建筑的需求量不斷擴大,建筑人群比較集中,所以,建筑人群集中的區(qū)域如果發(fā)生了地震,相應的損失是無法估量的。眾所周知,地震這一自然災害,以現(xiàn)有的技術手段無法提前預測并實施有效的防護措施,因此,在建筑結(jié)構(gòu)設計中加入抗震設計,提高建筑物的抗震能力是比較有效的防護手段,因此在建筑結(jié)構(gòu)設計中加入抗震設計是十分重要的。
二、建筑結(jié)構(gòu)設計中的抗震設計需要達到的相關要求
首先,需要明確得是,我國對于建筑結(jié)構(gòu)設計中的抗震設計是有著十分明確的要求的,因此,在實際建筑結(jié)構(gòu)設計過程中需要遵循相應的設計準則,以相關設計準則為標準嚴格施工,在實際建筑結(jié)構(gòu)設計過程中,相關設計師們要善于總結(jié)以往的設計經(jīng)驗,再根據(jù)當前的建筑設計實際需求,完成建筑結(jié)構(gòu)設計,從而使建筑結(jié)構(gòu)設計科學合理。其次,在選擇防震措施時一定要選擇多級防震。以往的建筑物通常選擇得是三級防震措施,即需要建筑物做到小震沒有損壞,中震可以修理,大震不會倒塌,然而,根據(jù)相關實際狀況來看,建筑結(jié)構(gòu)的防震措施必須選擇多級防震,從而最大程度地提升建筑物的抗震性能,只有這樣,在地震發(fā)生時,才可以盡可能地減少建筑物搖晃倒塌帶來的危害,減少人民群眾的經(jīng)濟損失。最后,在實際建筑結(jié)構(gòu)設計過程中,需要將概念設計理論與性能設計理念有效結(jié)合起來,在對建筑施工地點進行嚴謹科學地考察后,綜合多方面具體狀況進行全面的分析,從而設計出科學的建筑設計方案。
三、建筑結(jié)構(gòu)設計抗震設計重點
(一)確保建筑物連接處的質(zhì)量
在進行建筑結(jié)構(gòu)設計工作時,不僅需要設計師們對建筑構(gòu)件實施科學配置,還要確保建筑物連接處的質(zhì)量問題,確保建筑構(gòu)件之間的連接十分牢固,從而最大限度地降低因為建筑構(gòu)件之間連接不牢固降低抗震性能情況的出現(xiàn)。如今,許多建筑物外壁都會使用一定的裝飾物品,相應的裝飾材料一般為大理石,瓷磚等,不僅如此,在對建筑物進行裝修時很有可能會使用新的裝修技術,而這些裝飾會依附于建筑結(jié)構(gòu)而存在,從某種程度上來說,這些裝飾物的存在對建筑結(jié)構(gòu)設計的抗震性能會產(chǎn)生一定的影響,這些裝飾物很有可能會降低建筑物的抗震能力,從而在地震來臨時增加建筑物遭到破壞倒塌時帶來的危害,比如,在地震發(fā)生時出現(xiàn)的玻璃雨,玻璃雨的出現(xiàn)通常是因為地震發(fā)生時,強大的破壞力使建筑物的玻璃幕墻產(chǎn)生變形,隨后在地震的破壞力作用下破碎。因此,在建筑結(jié)構(gòu)設計中需要確保建筑構(gòu)件連接處的質(zhì)量,進而避免出現(xiàn)玻璃幕墻因為地震破壞力變形破碎從而帶來危險。不僅如此,在進行玻璃隔斷,內(nèi)隔墻等工作時必須確保連接處的質(zhì)量,讓建筑物主體連接更加穩(wěn)固,從而確保建筑物的抗震性能。
(二)重視抗震措施的作用
設計師們在進行抗震設計時可以綜合運用基礎性防震措施來提高建筑物的防震性能,然而在實際運用過程中,需要根據(jù)建筑物的實際狀況進行科學選擇。比如,基礎隔震技術,這種技術在使用過程中,必須將隔震層放置于建筑項目的上部和基礎位置連接處,這樣放置能夠有效地降低建筑結(jié)構(gòu)上部受到地震能的影響,從而減少地震能從地基傳遞到上層的可能性。目前,比較常用的抗震裝置包括夾層橡膠隔層,混合隔震裝置等。而間層隔震技術一般可以用來吸收地震產(chǎn)生的沖擊余力,最大程度地削弱地震的沖擊力量,從而保護建筑物不受地震沖擊力的較大影響,通常情況下,間層隔震使用于原始結(jié)構(gòu)層。
(三)注意建筑結(jié)構(gòu)的空間設計
在進行建筑結(jié)構(gòu)設計抗震設計工作過程中,需要注意空間設計工作,即既要做好平面設計工作,也需要完成立體空間設計工作,從而確保建筑物的抗震效果達到最大,與此同時,在進行空間設計時需要確保設計方案科學合理。首先,需要確保方案設計的均衡性。在進行建筑設計工作的過程中,需要考慮地震發(fā)生時產(chǎn)生的多方面的作用力,確保設計方案的均衡性能夠有效地削減地震的沖擊力。其次,在不影響建筑物使用功能的同時簡化建筑結(jié)構(gòu),從而確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不會受到建筑結(jié)構(gòu)的影響。最后,設計師們需要重視結(jié)構(gòu)的整體性。
四、總結(jié)
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,人民生活水平不斷提高,而經(jīng)濟的發(fā)展,城市化進程的發(fā)展使得建筑需求越來越大,高層建筑的需求量越來越大,在這樣的情況下,考慮建筑結(jié)構(gòu)設計中的抗震設計是十分重要且有必要的。本論文從建筑結(jié)構(gòu)設計中抗震設計的重要性開始談起,簡述了抗震設計的相關要求,提出了幾項抗震設計重點,希望對抗震設計有一定的幫助。
參考文獻:
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關鍵詞:高層建筑結(jié)構(gòu)設計;抗震概念設計;重要性;應用
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
一、抗震概念設計的含義和原則
(一)基本含義
高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的抗震概念設計是指根據(jù)地震災害和建筑設計的相關原則進行高層房屋的建設,在設計的時候要從高層建筑的整體結(jié)構(gòu)來考慮抗震設計。具體抗震概念設計就是制定正確合理的抗震設計方案,重視抗震材料的選擇以及結(jié)構(gòu)設計,保證高層建筑的抗震性?,F(xiàn)在抗震概念設計是設計師在設計房屋時,考慮的關鍵問題,特別是高層建筑結(jié)構(gòu)設計。
(二)原則
結(jié)構(gòu)設計要相對簡化,結(jié)構(gòu)設計要有明確的目標和直接的作用。簡單的結(jié)構(gòu)設計能夠有效地對建筑模型、建筑的位移等等情況分析,保證設計各方面的完善,增加結(jié)構(gòu)設計的抗震性預估的準確性??拐鸶拍钤O計要保證結(jié)構(gòu)剛性和抗震能力,合理的結(jié)構(gòu)設計可以有效地減少地震對建筑的損害,建筑結(jié)構(gòu)要具備足夠的剛性和抗震能力才能真正實現(xiàn)抗震的目標,結(jié)構(gòu)剛性要合理地把握,剛性過大不僅不能減少地震對建筑的損害,還會造成建筑結(jié)構(gòu)的變形,影響建筑的質(zhì)量??拐鸶拍钤O計要重視建筑樓蓋的設計,建筑樓蓋將建筑整體的力量分布到不同的部位,將壓力平衡。當建筑某個部位出現(xiàn)變化或者損害時,建筑樓蓋可以協(xié)同其他結(jié)構(gòu)工作,保證建筑的質(zhì)量。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設計中抗震概念設計的必要性
抗震概念設計在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中發(fā)揮十分重要的作用,設計師在設計高層建筑時,不能忽視抗震概念設計。地震發(fā)生時對建筑的損害無法估計,存在很大的不確定性,再加上高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復雜性,無法準確的預測地震會損害高層建筑哪個部位,造成怎樣程度的損害。設計師在結(jié)構(gòu)設計時,會仔細地分析地震帶給高層建筑的影響,在實際的施工過程中,重視材料的應用,增強建筑的牢固性。但是建筑材料后期的變化以及地震中不確定的因素,都會與實際地震帶給建筑的損害有很大的差別,這樣地震同樣會給建筑造成傷害。結(jié)構(gòu)設計時對建筑和地震的相關數(shù)據(jù)進行分析和預估十分必要,但是高層建筑結(jié)構(gòu)設計不能僅僅只是依靠數(shù)據(jù)分析來完成,更主要的是在實際的高層結(jié)構(gòu)設計中重視抗震概念設計,從本質(zhì)上提高高層建筑的抗震能力。
隨著抗震概念設計在實際設計中的不斷應用和發(fā)展,現(xiàn)在的抗震概念設計更加的成熟和完善。合理地應用概念設計可以更好地保證建筑的質(zhì)量和安全,提高結(jié)構(gòu)設計的可靠性。汶川地震發(fā)生后,設計師更加重視抗震概念設計在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用。通過對實際地震中的數(shù)據(jù)分析,制定相應的結(jié)構(gòu)設計方案,排除結(jié)構(gòu)設計中不必要的設計,將設計的重點放在抗震概念設計上,提高建筑的抗震能力。這些數(shù)據(jù)分析和結(jié)構(gòu)設計方案,為設計師下階段的抗震結(jié)構(gòu)設計有很大的參考價值,提高高層建筑結(jié)構(gòu)設計的質(zhì)量,有利于高層建筑的順利建造。
三、抗震概念設計在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用
(一)選擇有利的地形建造高層建筑
地形是造成地震發(fā)生的一個重要原因,很多的地震事件證明了地形對地震的影響,所以在建筑建造前要實地考察相關的地形,對當?shù)氐牡乩憝h(huán)境有詳細地了解,有利于后期的建筑建造。一般建筑的選址要考慮地形、土質(zhì)、地表等問題,要選擇土質(zhì)較硬,穩(wěn)定性好的土地,保證建筑的質(zhì)量。表層覆蓋小、土質(zhì)硬的土地可以有效地降低地震對建筑的傷害;表層覆蓋厚、土質(zhì)較軟的土地會放大地震的作用,加重建筑的損害程度。土質(zhì)越軟的土地地震效應越大,造成的損失也越大。在抗震設計時盡量避免松軟的土地,當無法避免危險地形時,要加強抗震概念設計,在建筑的施工期間有意識地加強建筑的牢固性和抗震能力,保證建筑的質(zhì)量和安全。
(二)合理地設計建筑的平面和立體造型
建筑的平面設計和立體設計是建筑結(jié)構(gòu)設計的前提和基礎,建筑的平面和立體造型是將建筑的剛性和質(zhì)量相結(jié)合的手段,在設計的過程中要追求建筑造型的簡單化,不要設計過多的不規(guī)則造型。不規(guī)則的建筑在地震過程中容易變形,造成更嚴重的損失,也要嚴格地控制建筑的高度,高度越高,地震效應越嚴重。如果在設計過程中必須要求設計不規(guī)范的建筑造型,這時候設計師要特別注意建筑的抗震設計,在建筑特定的部位設置防震線,將不規(guī)則的建筑分成幾個單獨的部分,有利于減少地震對整個建筑造成傷害,建筑的隔離可以降低地震對建筑的損傷。建筑造型盡量簡單規(guī)范,可以很大程度上提高建筑的抗震能力。
(三)合理地設計建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設計要根據(jù)建筑本身的抗震能力、建筑高度、材料使用、地形等特點來確定。綜合所有相關的因素來設計內(nèi)部結(jié)構(gòu),制定合理的設計方案。建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)要符合建筑對稱和力量均衡的原則。建筑樓梯的設計盡量避免交叉的情況,提高樓梯的質(zhì)量。在地震中往往很多情況因為建筑的內(nèi)部設計,建筑受到致命的損害,所以建筑的結(jié)構(gòu)設計,不僅要保證整個建筑的安全設計,還要重視細節(jié)的設計,這樣才能保證整個建筑的安全性。
(四)重視建筑結(jié)構(gòu)的整體一致性
建筑結(jié)構(gòu)每部分的協(xié)調(diào)工作才能保證整棟建筑的質(zhì)量,建筑任何一個小部件出現(xiàn)問題,都會對建筑的整體質(zhì)量造成影響。保持建筑結(jié)構(gòu)的整體一致性,能夠有效地抵抗地震的傷害,將損傷降到最低。建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力的綜合體現(xiàn)就是建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和整體性,建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和整體性在抗震過程中發(fā)揮關鍵作用。在具體施工中,要選擇穩(wěn)定性和整體性強的材料建造房屋,防止材料發(fā)生變化,造成整個建筑出現(xiàn)位移的情況,建筑位移問題的解決,可以很好地保證建筑整體的質(zhì)量。在施工時也可以放松墻面的要求,提高建筑結(jié)構(gòu)的整體性。
(五)減少非結(jié)構(gòu)部分的設計
建筑的填充墻、墻、樓梯踏步板、以及其他裝飾建筑的設計部分都會或多或少地影響到建筑的抗震能力。地震的變化性很強,殺傷力也很大,對建筑不會有選擇性的破壞,這些非結(jié)構(gòu)部分也會是損害的對象,但往往正是因為這些非結(jié)構(gòu)部分的設計加重了建筑的損害程度。非結(jié)構(gòu)部分會對建筑結(jié)構(gòu)的其他部分造成影響,破壞結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)定性和整體性,出現(xiàn)意外狀況。建筑結(jié)構(gòu)設計時,減少非結(jié)構(gòu)部件的設計,一定程度上減輕了地震災害,保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,還提高了建筑的抗震性。
四、總結(jié)
隨著社會不斷發(fā)展,建筑高層化是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢,高層建筑要想在地震災害中“存活”,設計師必須要重視抗震概念設計在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用。設計師要樹立正確的設計觀念,對抗震概念設計有清晰的認識,提高自身的概念設計能力,在設計過程中不斷創(chuàng)新和發(fā)展,提高高層建筑結(jié)構(gòu)設計水平,促進高層建筑發(fā)展。
參考文獻:
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關鍵詞:高層建筑;建筑結(jié)構(gòu);抗震設計;設計應用
中圖分類號:TU97文獻標識碼: A
引言
地震作為最嚴重的自然災害之一,一旦發(fā)生,就會給社會帶來巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。近幾年來,國內(nèi)外地震災害頻發(fā),無情地剝奪了上百萬人的生命。而這些傷害基本上都是由于建筑物的倒塌引起的,尤其是高層建筑。若在建筑結(jié)構(gòu)的設計當中能加強抗震概念的設計,將會從一定程度上減小損失。因此,如何才能夠提高高層建筑的抗震性能的概念設計已經(jīng)成為了建筑行業(yè)研究的重點工作。
一、抗震概念設計
傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計理論為建筑結(jié)構(gòu)設計提供了一些計算方法,但是這些方法主要是針對結(jié)構(gòu)設計中的一些細節(jié),而忽略了對整體結(jié)構(gòu)的考慮。因此,傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計理論并不能完全地適用于高層建筑的抗震設計,照本宣科式的結(jié)構(gòu)設計不能滿足現(xiàn)代建筑物的要求。在高層建筑的抗震設計當中,設計師們都會融入概念設計??拐鸶拍钤O計是指根據(jù)以往的工程經(jīng)驗和地震災害的發(fā)生情況,從整體上研究工程項目的抗震決策,包括使用材料的種類、抗震方案以及結(jié)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)造等等方面。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設計中抗震概念設計的意義
高層建筑結(jié)構(gòu)設計中應該非常重視抗震概念設計,因為高層建筑結(jié)構(gòu)非常復雜,當發(fā)生地震時具有動力不確定性特點,人們對地震時對結(jié)構(gòu)認識的局限性,再加上材料性能和施工安裝的變易性、模擬地震波的模糊性等因素,導致計算結(jié)果和實際之間具有很大的差異。簡單的依賴數(shù)值計算獲得結(jié)構(gòu)并不能有效的解決高層建筑的實際抗震問題,尤其是地質(zhì)特征的差異性原因,導致許多國家甚至是地區(qū)指定的抗震規(guī)范都有明顯的差異。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設計在依據(jù)數(shù)值計算的基礎上,還增加了實踐經(jīng)驗元素,并且結(jié)構(gòu)概念設計甚至比分析計算更重要,使得這一抗震設計理念能夠滿足區(qū)域差別下從事高層建筑結(jié)構(gòu)設計的實際需求。強調(diào)高層建筑結(jié)構(gòu)設計中抗震概念設計的重要性,其目的是為了引起高層建筑結(jié)構(gòu)工程是在進行建筑結(jié)構(gòu)設計時,特別重視相應的結(jié)構(gòu)規(guī)程以及抗震概念設計中的相關規(guī)定,從而擺脫傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計中只重視計算結(jié)果的誤區(qū),要求結(jié)構(gòu)工程師嚴格的按照結(jié)構(gòu)設計計算原則,再結(jié)合地區(qū)的抗震規(guī)范,以此保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)設計中抗震概念設計的原則
(1)結(jié)構(gòu)的整體性。在高層建筑結(jié)構(gòu)中,樓蓋的整體性對高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性起到十分重要的作用,其相當于水平隔板,不僅要求聚集和傳遞慣性力至各個豎向抗側(cè)力的子結(jié)構(gòu),還要求這些子結(jié)構(gòu)具有較強的抗震能力,能夠抵抗地震作用,尤其是當豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的分布不均勻、結(jié)構(gòu)布置復雜以及抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的水平變形特征存在差異時,整個高層建筑就依靠樓蓋使抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)進行協(xié)同工作。
(2)結(jié)構(gòu)的簡單性。結(jié)構(gòu)的簡單性指的是結(jié)構(gòu)在地震作用下具有明確、直接的傳力途徑。在高層建筑抗震設計規(guī)范中明確規(guī)定“結(jié)構(gòu)體系應該有明確的計算簡圖與合理的地震作用傳遞途徑”,只有結(jié)構(gòu)簡單,才能對結(jié)構(gòu)的位移、內(nèi)力以及模型進行分析,準確的分析出高層建筑抗震的薄弱環(huán)節(jié),然后采取相應的措施,避免薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn)。
(3)結(jié)構(gòu)的剛度。結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力水平在地震作用下是雙向的,確定結(jié)構(gòu)的剛度,然后合理的布置結(jié)構(gòu)能夠抵抗任意方向上的地震作用。通常狀況下,地結(jié)構(gòu)沿著平面上兩個主軸方向都應該具有足夠的剛度與抗震能力,結(jié)構(gòu)的剛度不僅僅應該控制結(jié)構(gòu)的變形,還應該盡可能降低地震作用對高層建筑結(jié)構(gòu)的沖擊,如果結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的變形,將會產(chǎn)生重力二階效應,導致結(jié)構(gòu)失衡而被破壞,降低高層建筑的抗震可靠性,因此,在抗震概念設計中,應該重視結(jié)構(gòu)的剛度設計。
(4)結(jié)構(gòu)的規(guī)則性與均勻性。高層建筑的豎向和立面的剖面布置應該規(guī)則,結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的變化應該巨暈,避免側(cè)向剛度以及抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承載力的突變。沿著建筑物的豎向,機構(gòu)布置和建筑造型應該規(guī)則和相對均勻,避免傳力途徑、剛度以及承載力的突變,防止結(jié)構(gòu)在豎向上的某一樓或者少數(shù)樓層之間出現(xiàn)薄弱的環(huán)節(jié)。
四、抗震概念設計在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用
(1)抗震概念設計應該重視高層建筑的結(jié)構(gòu)規(guī)律。在高層建筑的抗震概念設計應用中,應該對高層建筑的體型設計進行科學的修正,保證在質(zhì)量、剛度、對稱、規(guī)則上分布均勻,保證設計的整體性,避免局部出現(xiàn)剛度過大的問題。高層建筑的結(jié)構(gòu)布局對抗震概念設計具有十分重要的作用,簡單、對稱的建筑在地震中的應力分析和實際反映很容易做到,并且能夠達到相一致,但是在凹凸的立面與錯層設計的高層建筑中,當?shù)卣鸢l(fā)生時將會產(chǎn)生復雜的地震效應,很難做到對高層建筑抗震效果的最佳分析。因此,高層建筑的抗震概念設計應該重視結(jié)構(gòu)的規(guī)律性。
(2)抗震概念設計在結(jié)構(gòu)體系上的應用。高層建筑抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震概念設計的關鍵,抗震概念設計在結(jié)構(gòu)體系上的應用依據(jù)高層建筑物的高度以及抗震等級選擇合適的抗側(cè)力體系,通過概念近似手算確定結(jié)構(gòu)設計方案的可行性以及主要構(gòu)件的基本尺寸??拐鸾Y(jié)構(gòu)方案選擇的合理性,直接影響建筑抗震概念設計的經(jīng)濟性與安全性。合理的選擇建筑結(jié)構(gòu)體系,應該注意以下三個方面:其一,選擇建筑結(jié)構(gòu)體系時,應該對因為部分結(jié)構(gòu)或者部分構(gòu)件的破壞而導致整體建筑結(jié)構(gòu)體系喪失對抗震能力或者重力荷載的承載能力,應該堅持抗震設計原則中的贅余度功能和內(nèi)力重分配功能,這一原則的重要性在許多建筑物地震后的實際狀況中都得到了很好的印證;其二,選擇建筑結(jié)構(gòu)體系時,不僅僅應該要求建筑體系的受力明確、傳力合理以及傳力路線,還應該有合理的地震作用傳遞途徑和明確的計算簡圖,這些都應該和不間斷的抗震分析相符合;其三,其中延性是建筑結(jié)構(gòu)中的重要特性之一,結(jié)構(gòu)體系的變形能力取決于組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和連接的延性水平,提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性水平,是提高高層建筑抗震設計概念在建筑結(jié)構(gòu)設計應用中的重點問題,通過采用豎向和水平向混凝土構(gòu)件,能夠增強對砌體結(jié)構(gòu)的約束,當配筋砌體在地震中即使產(chǎn)生裂縫也不會倒塌或者散落,保證高層建筑早地震中不至于喪失對重力荷載的承載能力。
(3)抗震概念設計在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的應用。高層建筑抗震的實現(xiàn)需要各個構(gòu)件的支撐,因此,抗震結(jié)構(gòu)體系中的各個構(gòu)件都必須具有一定的剛度與強度,并且還應該具有可靠的連接性。高層建筑的結(jié)構(gòu)體系是一個多層次超靜定結(jié)構(gòu),因此其抗震結(jié)構(gòu)也應該設置多道抗震防線,這樣在地震作用下,即使一部分構(gòu)件先被破壞,剩余的構(gòu)件依然具備支撐的作用,形成獨立的抗震結(jié)構(gòu),承受地震力與豎向荷載。因此,合理的預見高層建筑結(jié)構(gòu)先屈服或者破壞的位置,適當?shù)恼{(diào)整構(gòu)件的強弱關系,形成多道抗震防線,實現(xiàn)對高層建筑結(jié)構(gòu)體系的合理控制,這是結(jié)構(gòu)抗震耗能的一種有效措施,是建筑抗震結(jié)構(gòu)概念設計的重要內(nèi)容。
結(jié)束語
高層建筑的結(jié)構(gòu)設計不僅僅是種技術,某種程度上更是一門藝術。無論什么設計,它都沒有唯一的答案,只有通過不斷的比較、研究,才能找到最優(yōu)方案。這就要求設計師們不懈努力地去追求完善的設計方案。隨著社會的發(fā)展,高層建筑的設計已經(jīng)不能盲目地照搬課本上的規(guī)范和計算機程序,需要創(chuàng)新??偠灾淮苯ㄖ?,要想做到“小震不壞,中震可修,大震不倒”,就應該要做好文中所提到的幾個重點。高層建筑物中的抗震結(jié)構(gòu)設計使建筑結(jié)構(gòu)的設計更加人性化,更加合理化。除此之外,抗震概念設計不僅拓寬了建筑結(jié)構(gòu)設計的思路,同時還為高層建筑的設計提供了新的方向,在建筑行業(yè)當中發(fā)揮了重要的作用。
參考文獻
關鍵字:結(jié)構(gòu)抗震模式 概念設計 工民建建筑
工民建結(jié)構(gòu)抗震模式概況
隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和人民生活水平的普遍提高,人們對建筑結(jié)構(gòu)設計也提出了更高的要求,在原本建筑結(jié)構(gòu)設計的基礎上,更多的要求保證建筑更好的抗震性,因此,針對建筑結(jié)構(gòu)抗震設計模式的現(xiàn)狀,提出概念設計來豐富結(jié)構(gòu)設計的不足正是當今建筑業(yè)抗震設計的重要改革。目前,我國工民建結(jié)構(gòu)抗震模式中大多都采用與概念設計相結(jié)合進行抗震設計的方法。所謂概念設計是從結(jié)構(gòu)設計總體方案設計開始進行,就是要運用人們對建筑結(jié)構(gòu)抗震模式已有的認識來更深層次的處理結(jié)構(gòu)設計中將遇到的一些難以處理的問題,例如建筑體型、結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)件延性等問題。概念設計要在結(jié)構(gòu)設計的基礎上、從宏觀原則上進行綜合評價、辨別、選擇等處理,再加以必要的計算和構(gòu)造設計,并據(jù)此消除建筑物抗震的諸多薄弱環(huán)節(jié),保證建筑的結(jié)構(gòu)設計能夠達到合理抗震設計的目的。概念設計也就是在特定的建筑空間條件下,用整體的概念設計來綜合考量結(jié)構(gòu)的整體設計方案,并依據(jù)結(jié)構(gòu)設計的總體系和部分之間的力學、結(jié)構(gòu)關系和工程經(jīng)驗的基本設計原則和思想,把握總體方向,來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和細節(jié)構(gòu)造。概念設計在結(jié)構(gòu)抗震設計中的重要作用已經(jīng)引起了我國建筑業(yè)的廣泛關注,在今后的研究中必將發(fā)揮更大的作用。
二、工民建抗震模式中概念設計應用的必要性和重要性
(一)建筑抗震設計標準的要求
長期以來,我國建筑抗震設計通常采用結(jié)構(gòu)設計進行,但是我國建筑抗震設計規(guī)范中要求的以可靠度理論為基礎,吸收延性設計的思想的要求還是存在一些問題。在一些具體問題中,針對結(jié)構(gòu)設計抗震模式要求的相關規(guī)定相當模糊,因此,在建筑業(yè)飛速發(fā)展的今天,我們不能盲目的按照規(guī)則照搬照抄,而是應該把建筑抗震設計標準作為一種參考,在結(jié)構(gòu)抗震設計作為基礎的前提下,做出正確的選擇,要對整體結(jié)構(gòu)體系與個基本體系之間的力學等關系進行透徹的分析、認識,將概念設計應用到具體的實踐工作中去。
目前,我國建筑業(yè)進行結(jié)構(gòu)設計大多是按照規(guī)范和手冊進行,之后運用計算機軟件完成結(jié)構(gòu)設計,但是這樣卻并不能達到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設計目標,我們還應該考慮如何在結(jié)構(gòu)設計中有效的運用概念設計,減少結(jié)構(gòu)設計方案和實際建筑方案之間出現(xiàn)的分歧。要運用概念設計的優(yōu)勢,彌補結(jié)構(gòu)設計在建筑抗震設計中的不足,降低建筑抗震的風險,保證建筑質(zhì)量。
結(jié)構(gòu)抗震模式存在問題
結(jié)構(gòu)抗震模式存在諸多的問題,在工程師完成初步的設計方案后,通常會選用計算機軟件進行整體的分析設計,但是由于計算機軟件自身的缺陷就會導致計算機所設計出來的方案存在嚴重的問題,而這些問題如果不能及時的發(fā)現(xiàn),就會在建筑施工中出現(xiàn)問題。結(jié)構(gòu)抗震模式存在著許多不確定的因素,地震是一種地球內(nèi)部隨機的、不確定的、破壞性極大的地質(zhì)運動,目前國際上尚沒有準確對地震發(fā)生的時間、強度進行準確預測的方法和措施,而通常建筑物遭到地震破壞的作用機理又十分復雜,結(jié)構(gòu)設計中根本沒有有效規(guī)避地震危害的措施,因此,要提高建筑物的抗震性能,就要將結(jié)構(gòu)設計與概念設計相結(jié)合,使其雙方能夠相互作用,達到最佳的狀態(tài)組合,從而提高建筑物的抗震能力,達到建筑結(jié)構(gòu)抗震設計的目標。
概念設計的重要性
在我國建筑業(yè)探究概念設計與結(jié)構(gòu)設計相結(jié)合進行抗震設計的過程中,概念設計的重要性越來越突出的表現(xiàn)出來。概念設計的重要性,還體現(xiàn)在建筑方案設計的階段。建筑的初步設計通常是不能借助計算機軟件來進行的,這就需要結(jié)構(gòu)設計工程師運用結(jié)構(gòu)設計的概念,選擇最為可靠、經(jīng)濟可行的結(jié)構(gòu)設計方案,這就需要結(jié)構(gòu)工程師不斷吩咐自己的設計經(jīng)驗和設計知識,深入了解各類結(jié)構(gòu)的性能,并掌握這些知識,靈活的運用到實際設計方案中。在進行結(jié)構(gòu)抗震設計中,可以運用概念性近似估算的方法,在設計初始階段進行迅速有效地對結(jié)構(gòu)設計方案進行比較與選擇,這樣所得的方案就會更清晰、并且定性更為準確,避免不必要的計算,具有較高的經(jīng)濟可行性,同時也是檢驗計算機數(shù)據(jù)計算準確性的主要依據(jù)之一。概念設計可以涉及到結(jié)構(gòu)設計較易忽視的細節(jié)部分,概念設計與結(jié)構(gòu)設計相融合,可以更好的保證建筑設計方案的可行性。
概念設計在結(jié)構(gòu)抗震模式中的應用
概念設計要保證結(jié)構(gòu)抗震設計的可靠性
結(jié)構(gòu)抗震設計的目的一般是使建筑結(jié)構(gòu)在強度、剛度及節(jié)能性等方面取得最佳的效果,從而滿足結(jié)構(gòu)抗震設計的要求。在當前的建筑科技水平和經(jīng)濟條件子啊,為了保證結(jié)構(gòu)設計具有可靠的抗震性能,概念設計在于結(jié)構(gòu)設計相結(jié)合的過程中,必須要充分考慮場地條件和原材料質(zhì)量條件的關鍵因素??拐鸶拍钤O計的一般原則強調(diào)的是設計不能陷入簡單計算的誤區(qū),若結(jié)構(gòu)設計存在嚴重不規(guī)則,整體性差等問題,僅按照我國目前的結(jié)構(gòu)抗震設計計算水平,是很難保證結(jié)構(gòu)的抗震性能的,所以,應用概念設計的原理,并結(jié)合大量地震災害和設計試驗研究成果,所得出的結(jié)論是:建筑構(gòu)件的最不利受力狀態(tài)應隨著構(gòu)件和地震作用的方向而發(fā)生變化。概念設計要在保證結(jié)構(gòu)抗震設計的可靠性的基礎上,對結(jié)構(gòu)設計進行全面的考察,查找不足,并采取必要的措施,提高整個結(jié)構(gòu)設計的抗震性能。
結(jié)構(gòu)抗震模式中薄弱部位要采用概念設計進行綜合
結(jié)構(gòu)抗震模式中最薄弱部位,如建筑平面外墻轉(zhuǎn)角處的轉(zhuǎn)角窗,通常是限制了角部結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件的設置,這就需要概念設計進行處理。上文提到過,結(jié)構(gòu)設計中存在許多問題,而這些問題都是結(jié)構(gòu)設計本身所不能解決的,由于結(jié)構(gòu)設計本身的局限性,就需要概念設計發(fā)揮自身的設計優(yōu)勢來補充結(jié)構(gòu)設計中的不足,在結(jié)構(gòu)設計完成后,要從宏觀的角度對整個建筑抗震結(jié)構(gòu)設計方案進行檢驗和審核,并找出其中存在的問題,針對問題制定適合的概念設計方案,以彌補結(jié)構(gòu)設計方案中的不足。結(jié)構(gòu)抗震設計中的薄弱部位更應該采用概念設計進行重點的綜合設計,從而保證建筑設計的總體抗震質(zhì)量。
結(jié)構(gòu)抗震模式應用的現(xiàn)狀和前景展望
我國多年的建筑抗震設計經(jīng)驗,并在總結(jié)工民建中多年的抗震探索和研究的基礎上,我們發(fā)現(xiàn)要解決結(jié)構(gòu)設計中的諸多問題,必須在結(jié)構(gòu)設計中引入概念設計這一全新的設計理念,這種設計理念可以從宏觀的角度對建筑的抗震結(jié)構(gòu)進行全面的設計,在某些關鍵方面可以彌補一些結(jié)構(gòu)設計思想中對抗震結(jié)構(gòu)思考不足的地方,這也就為我國今后的工民建結(jié)構(gòu)抗震模式設計開辟了新的道路。建筑抗震設計體系正由傳統(tǒng)的硬性抗震轉(zhuǎn)為柔性抗震的發(fā)展體系中。結(jié)構(gòu)抗震設計與概念設計相結(jié)合的設計方法主要是采用以柔克剛的全新理念進行建筑抗震設計。這種方法通過調(diào)整結(jié)構(gòu)動力特征來達到抗震的目的,在我國未來的工民建中,概念設計融合與結(jié)構(gòu)設計抗震模式中的新方法將會是今后的主要抗震設計方案。
參考文獻:
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關鍵詞:土木工程;結(jié)構(gòu)設計;抗震問題;方法探討
1前言
目前,房屋建筑的規(guī)模不斷增加,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越復雜,因此其結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化難度不斷提升,這就要求設計者需對房屋的、房頂、房屋細節(jié)等多個部位的結(jié)構(gòu)設計實施優(yōu)化,提高抗震能力。
2結(jié)構(gòu)設計意義
社會發(fā)展的步伐越來越快,各類大型建筑層出不窮,加之人們對于房屋使用的要求不斷提高,優(yōu)化現(xiàn)代房屋的結(jié)構(gòu)設計十分必要,這對于提升建筑實用性、經(jīng)濟等均有重要意義。提高房屋設計質(zhì)量能夠大幅度增加其使用價值,包括美學價值、經(jīng)濟價值以及社會價值。與此同時,加強建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計,還能夠全面降低建筑投資成本,節(jié)約施工材料,同時又能對建筑周圍的環(huán)境給予保護,為用戶打造出一個優(yōu)質(zhì)的居住環(huán)境和工作環(huán)境。對建筑結(jié)構(gòu)的設計進行優(yōu)化,就是在原始設計方案的基礎上改進與完善房屋結(jié)構(gòu)設計,充分使用房屋剩余空間資源,進一步滿足人們對房屋的實際使用需求,保障房屋建筑結(jié)構(gòu)設計體系的合理和安全。但是地區(qū)為地震頻發(fā)區(qū)域,房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設計需要把控好設計質(zhì)量,且需要房建結(jié)構(gòu)設計體系的選型,提高房屋建筑總體設計的質(zhì)量和抗震性能。
3土木工程結(jié)構(gòu)設計中抗震方案應用分析
3.1設計結(jié)構(gòu)模型
初步設計一個基礎的房屋結(jié)構(gòu)模型是應用房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方案的首要步驟,第一階段需要選擇合理的變量以及一些常用數(shù)據(jù)、指標,例如:房屋建筑結(jié)構(gòu)設計目標參數(shù)、損失參數(shù)、結(jié)構(gòu)的可靠性參數(shù)以及價格參數(shù)等,這些參數(shù)可以作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的變量指標,與此同時,亦是結(jié)構(gòu)設計中需要重點考慮的內(nèi)容。房屋設計者所選的衡量參考指標應該屬于考慮因素少并變化幅度小的指標,這樣才會將結(jié)構(gòu)設計、優(yōu)化的難度降低,后期的工作難度也隨之得到降低,這樣,便于設計人員更好地設計出最佳優(yōu)化方案。進入第二階段后,需要對相關設計函數(shù)進行確定,需在大量函數(shù)與指標中選擇與房屋建筑橫截面積、鋼筋尺寸等數(shù)據(jù)最為相近的函數(shù)指標,然后分析這些指標的性質(zhì),以便降低建筑成本。進入第三階段后,設計人員需要衡量房屋建筑的結(jié)構(gòu)設計條件,分析房屋的結(jié)構(gòu)剛性、整體構(gòu)架及其穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)尺寸、結(jié)構(gòu)變形限制、受力限制、結(jié)構(gòu)可塑性、規(guī)格指標等。通過分析結(jié)果衡量建筑的實際情況,達到不斷優(yōu)化設計的效果,促進房屋建筑的抗震能力。
3.2應用最優(yōu)的統(tǒng)計分析
程序房屋設計人員在完成房屋建筑的結(jié)構(gòu)設計模型建立工作后,要根據(jù)模型的實際情況及各方面優(yōu)化條件來選取最佳計算方法,應用最優(yōu)的設計程序,確保其用途齊全、功能完善、運轉(zhuǎn)效率高。然后設計人員對上述模型的分析結(jié)果展開研究與統(tǒng)計,對不同設計方案進行認真衡量比對,力求從各個角度來考慮問題,全面保障建筑后期使用的經(jīng)濟效益與社會效益,最后以綜合平衡角度和節(jié)省成本立場,加強技術改進,全面提升房屋建筑的綜合效益。
3.3房屋建筑的細部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計
房屋建筑的細部結(jié)構(gòu)對其整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及穩(wěn)定性均起到?jīng)Q定性的作用,在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設計過程當中,由于缺乏真實的房屋結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),極有可能在房屋建筑細部結(jié)構(gòu)的計算過程中出現(xiàn)誤差,由于受到各種外在因素影響,導致建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計方案與實際效果出現(xiàn)巨大偏差。這樣一來,不但使房屋建筑細節(jié)部分的結(jié)構(gòu)設計出現(xiàn)較多問題,同時也對房屋建筑的整體結(jié)構(gòu)帶來隱患。所以,設計人員在開展結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的時候,應當對房屋建筑的整體細節(jié)部分進程充分的了解掌握,不斷優(yōu)化其細節(jié)部分的設計效果,防治后期房屋細部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂、錯位等情況,使建筑本身的經(jīng)濟性、安全性都能夠雙雙提高。除此之外,還需要確保室內(nèi)掛飾、懸吊燈具、人工造影裝置和房建主體結(jié)構(gòu)之間連接的強度,避免出現(xiàn)連接設計不牢固,在地震時出現(xiàn)物件墜落,出現(xiàn)人員受傷現(xiàn)象。
3.4房屋建筑的基礎結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計
在整個房屋建筑設計中,基礎結(jié)構(gòu)的設計質(zhì)量會對整體房屋結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性、功能性造成直接影響,所以,在進行基礎結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計環(huán)節(jié),設計人員更應當加強優(yōu)化力度,對房屋建筑的基樁類型、以及基礎結(jié)構(gòu)、地基地質(zhì)等各個方面加強優(yōu)化,并且給予全面控制,確定合理的樁基形式,充分掌握基樁直徑及其長度等,全面優(yōu)化設計方案,是房屋建筑基礎結(jié)構(gòu)以及后期的施工技術、資金投入平衡點等得到合理確定,在此基礎上,保障房屋建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與強度等。在局部墻體結(jié)構(gòu)設計過程之中,需要注意墻體的設計尺寸,墻體尺寸應控制在最小限制范圍之內(nèi),確保墻體截面能滿足8級抗震需求,避免建筑物發(fā)生強震之后,建筑物倒塌或開裂現(xiàn)象。
3.5房屋建筑的樁基優(yōu)化設計
在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設計中,樁基設計屬于重要內(nèi)容,樁基設計屬于房屋基礎結(jié)構(gòu)設計的范疇,同樣,良好的樁基礎設計,能夠保障建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。一般情況下,樁基可以可分作預制樁與灌注樁。其中,灌注樁對房屋建筑整體的施工質(zhì)量稍難把握,且施工技術要求嚴格,工序復雜工期長。因此,符合沉降指標的前提下可以優(yōu)先選擇預制樁,這樣可以保障基樁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,同時縮減工序,節(jié)約大量的人力、財力及物力。此外,隨著房屋建筑樁基不斷加深,建筑區(qū)域土壤與樁基之間的摩擦力會越來越大,在此狀態(tài)下也比較適合運用預制樁。在房建的設計中,需要保證建筑物下部結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)的重心相一致,如果頂部建筑承重能力較高,則建筑物的頂部抗震性能則較好。如果該地區(qū)出現(xiàn)地震,建筑物的頂部結(jié)構(gòu)的變形幅度不大,不會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)地震。但是在現(xiàn)今的抗震設計過程中,在進行建筑材料的選擇時,需選擇剛度均勻、輕質(zhì)、穩(wěn)定性的材料,才能保障建筑物抗震性能。
4結(jié)束語
總而言之,目前我國建筑行業(yè)發(fā)展迅猛,各類大型的房屋建筑工程如雨后春筍般的涌現(xiàn),加之房屋建筑規(guī)模不斷擴大,要想提高抗震能力,首先就要做好其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計。在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設計中積極運用優(yōu)化設計方案,是一項系統(tǒng)性、專業(yè)性均極強的工作,這就需要設計人員具備充足的理論知識以及豐富的設計經(jīng)驗,以及先進科學的設計技術等,全面提高房屋的結(jié)構(gòu)設計效果,保障建筑后期使用的安全性、實用性以及耐用性等。
參考文獻:
[1]張婷.房建結(jié)構(gòu)設計體系選型及抗震設計[J].門窗,2015(8):299.
[2]趙宏偉.房屋建筑結(jié)構(gòu)設計體系選型及抗震設計探討[J].山西科技,2012(5):31~32.
關鍵詞:建筑結(jié)構(gòu)設計;基本內(nèi)容原則問題分析要點
Abstract: the design of building structures is a technical strength work, need to design staff has a strong professional knowledge and creative experience is very strong, and to follow all kinds of rules and regulations and related. To complete the design of a good architecture, building and structure must be unified structural design of the organic combination of, not by a simple combination, but to embody in solving practical problems in engineering design, reflect the key and the core problem of design, various practical problems so that we can effectively solve the engineering.
Keywords: building structure design; analysis of the basic content of principle
中圖分類號:TU318文獻標識碼:A
引言
由于做好建筑結(jié)構(gòu)設計是一項關系到建筑、經(jīng)濟、人民安居樂業(yè)的重要工作,也是一項需要每一個建筑結(jié)構(gòu)工作者全力為之付出的工作,本文結(jié)合多年建筑結(jié)構(gòu)設計工作的實踐經(jīng)驗對一些存在建筑結(jié)構(gòu)設計中應注意的問題進行分析。
一、建筑結(jié)構(gòu)設計的基本內(nèi)容
(一)結(jié)構(gòu)設計的程序
建筑物的設計包括建筑設計、結(jié)構(gòu)設計、給排水設計、暖氣通風設計和電氣設計等。每一部分的設計都應圍繞設計的四個基本要求:即功能要求、美觀要求、經(jīng)濟要求和環(huán)保要求。建筑結(jié)構(gòu)是一個建筑物發(fā)揮其使用功能的基礎,結(jié)構(gòu)設計是建筑物設計的一個重要組成部分,主要包括以下四個過程:方案設計結(jié)構(gòu)分析構(gòu)件設計繪施工圖。
(二)建筑物結(jié)構(gòu)設計的要求
為保證建筑結(jié)構(gòu)的可靠度達到設計要求,在設計中,必須遵循以下要求:(1)計算內(nèi)容:結(jié)構(gòu)構(gòu)件應進行承載能力極限狀態(tài)的計算和正常使用極限狀態(tài)的驗算,如直接承受動力荷載的構(gòu)件應進行疲勞強度驗算;(2)結(jié)構(gòu)上多種作用效應同時發(fā)生時,應通過結(jié)構(gòu)分析分別求出每一種作用下的效應后,考慮其可能的最不利組合;(3)抗震設計:我國的抗震設防烈度為6至9度,建筑結(jié)構(gòu)根據(jù)所在地區(qū)的烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采用不同的抗震等級。對應不同的抗震等級,有不同的計算和構(gòu)造要求。
二、建筑結(jié)構(gòu)設計的原則
(一)剛?cè)嵯酀?。合理的建筑結(jié)構(gòu)體系應該是剛?cè)嵯酀?,結(jié)構(gòu)太剛則變形能力差,容易造成局部受損最后全部毀壞;而太柔的結(jié)構(gòu)雖然可以很好的消減外力,但容易造成變形過大而無法使用甚至全體傾覆,剛?cè)嵯酀耸窃O計者的追求。
(二)多道防線。安全的結(jié)構(gòu)體系是層層設防的,應體現(xiàn)多道防線的設計思路。
(三)抓大放小?!皬娂羧趿弧?、“強剪弱彎”等是建筑結(jié)構(gòu)設計中非常重要的概念。雖然整個結(jié)構(gòu)體系是由各種構(gòu)件協(xié)調(diào)組成一體,但各個構(gòu)件擔任的角色不盡相同,按照其重要性也就有輕重之分。為了保證柱是在最后失效,我們故意把粱設計成相對薄弱的環(huán)境,使其破壞在先,以最大限度減少可能出現(xiàn)的損失。如果梁柱等同看待,則可能會造成同時破壞,所以關鍵時刻要分清主次,抓大放小,也就是要取大舍小。
(四)打通關節(jié)。不同類型的構(gòu)件相接處,同一構(gòu)件截面改變之處,是關節(jié)。對于復雜的結(jié)構(gòu)體系,關節(jié)的復雜性難于預測和控制,即使從理論上保證了每個組成構(gòu)件的強度和剛度,但因關節(jié)的普遍存在,力量的傳遞往往不能暢通而出現(xiàn)集中甚至中斷,破壞由此而發(fā)生。
三、在建筑結(jié)構(gòu)設計中應注意的問題
(一)梁、板的計算跨度
建筑物中,梁、拱券兩端的承重結(jié)構(gòu)之間的距離,兩支點中心之間的距離。當?shù)卣鹱饔媒M合控制結(jié)構(gòu)設計時,尚應采取抗震構(gòu)造措施,因為按抗震規(guī)范關于在6度-8度時抗震措施應提高1度的規(guī)定,將因構(gòu)件寬厚比普遍減小使這種房屋失去其固有的輕型特點。
(二)回彈再壓縮
基坑開挖時,摩擦角范圍內(nèi)坑邊的基底土受到約束、不反彈,坑中心的地基土反彈,回彈以彈性為主,回彈部分被人工清除。當基礎較小,坑底受到很大約束。
(三)設計剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不宜過大
關于底層剪力墻的厚度:抗震設計時,筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于總底部地震傾覆力矩的50%。剪力墻的計算配筋應為墻肢一端的配筋量。在短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)中,多數(shù)設計人員將較短的墻段都畫為約束邊緣構(gòu)件或構(gòu)造邊緣構(gòu)件,將計算需要的縱向鋼筋均勻配置在整個墻段內(nèi),這是不妥的,因為配置在墻肢中和軸附近的鋼筋并不能發(fā)揮作用,因此縱向鋼筋應向墻肢端部集中,宜打印剪力墻邊緣構(gòu)件配筋計算結(jié)果復核。抗震墻的墻肢長度不大于墻厚的3倍時,應按柱的要求進行設計,箍筋應沿全高加密,SATWE等程序在計算時也是照此條規(guī)定辦理。如墻厚為200mm,墻肢長度600mm-800mm,雖然墻肢長度達到墻厚的3倍-4倍,認為仍宜按柱配筋。有些人在電算總信息中輸入分布筋的配筋率為0.30%,剪力墻的豎向、橫向分布筋也不必太大,如墻厚為200mm或250mm,縱、橫向分布筋都配雙排(配筋率達0.565%-0.452%)似無必要,但鋼筋間距宜≤200mm,對防止剪力墻開裂有好處。
四、建筑結(jié)構(gòu)設計中應注意的要點
(一)合理選擇結(jié)構(gòu)方案
建筑結(jié)構(gòu)設計的目的是力求設計方案經(jīng)濟、合理、適用,概念設計必須選擇一個經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案,即要選擇一個切實可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應該明確總體布置、抗震節(jié)點分析、應力等方面。同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系,力求平面和豎向規(guī)則??傊?,必須對建筑師設計要求、結(jié)構(gòu)特點、材料供應、施工條件等情況進行綜合分析,并與施工、業(yè)主等方面充分協(xié)商,在此基礎上進行結(jié)構(gòu)選型,確定結(jié)構(gòu)方案,必要時還應進行多方案比較,擇優(yōu)選用。
(二)選用恰當?shù)挠嬎愫唸D
計算簡圖是進行結(jié)構(gòu)設計的基礎,如果計算簡圖選用不當會導致結(jié)構(gòu)安全事故的發(fā)生,因此,選擇恰當?shù)挠嬎愫唸D是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件,設計師要從實際出發(fā)選擇合理的計算簡圖,并且計算簡圖還應有相應的構(gòu)造措施來保證。此外,設計師還要注意到在實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點不可能是純粹的鋼結(jié)或鉸結(jié)點,但是在計算簡圖的誤差應在設計允許范圍之內(nèi)。
(三)正確分析計算結(jié)果
在結(jié)構(gòu)設計中普遍采用計算機技術,但是由于軟件種類的繁多,而且不同的軟件也是存在著很大的差異性,這樣就會往往導致計算結(jié)果的不相同。因此,設計師要對程序的適用范圍、技術條件等全面了解。由于軟件本身有缺陷均會導致錯誤的計算結(jié)果,推廣結(jié)構(gòu)設計思想是一種有效的辦法,建筑結(jié)構(gòu)設計也必然會成為今后結(jié)構(gòu)設計的主流思想,這就讓我們來共同學習、發(fā)展它,為結(jié)構(gòu)設計的發(fā)展作出應有的貢獻。
關鍵詞:鋼筋混凝土; 高層結(jié)構(gòu)設計;解決措施;
中圖分類號: TU318 文獻標識碼: A
當前我國建筑行業(yè)得到飛速發(fā)展,高層結(jié)構(gòu)的建筑群不斷涌現(xiàn),使得高層建筑的設計理念、施工技術以及建筑材料都發(fā)生了重大的變化。作為現(xiàn)代建筑普遍采用的結(jié)構(gòu)形式,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有強度大、穩(wěn)定性高、耐久性強以及抗震性能好等優(yōu)點,使其在現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛應用。要滿足高層建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的實際需求,其結(jié)構(gòu)設計是至關重要的。因此,探討鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計中存在的問題,了解設計過程中遇到的難點和重點,并采取科學合理的手段來完善和提高鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計,以此提高鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量。
一、 鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)的發(fā)展
高層建筑的發(fā)展歷程:高層建筑的發(fā)展歷史悠久,最早出現(xiàn)應該是古埃及的金子塔和我國古代寺塔建筑等,至今已有幾千年的歷史。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,人們對于高層建筑的研究也越來越深入,高層建筑結(jié)構(gòu)體系設計也越來越完善,真正意義上的高層建筑最早出現(xiàn)在19世紀末的美國芝加哥,采用框架式結(jié)構(gòu)建造的11層保險商務大樓,被人們稱作是高層建筑結(jié)構(gòu)設計的重要轉(zhuǎn)折點,從此拉開了現(xiàn)代高層建筑的序幕。
二、鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)特點
鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)的設計不同于一般的中層及以下建筑結(jié)構(gòu)的設計,這兩者有本質(zhì)的區(qū)別,高層建筑結(jié)構(gòu)自身水平的荷載因素在設計中占主導地位,因此,在對高層建筑的結(jié)構(gòu)設計和施工中,注意的地方非常多,對技術水平要求也高,隨著建筑高度的增加,水平作用力使得建筑結(jié)構(gòu)的好壞和建筑材料的用量都存在很大的不同。
三、 結(jié)構(gòu)概念設計
建筑結(jié)構(gòu)設計在滿足建筑工程實際效果和使用功能的同時,還需具備良好的質(zhì)量保障,這也是建筑結(jié)構(gòu)最重要的環(huán)節(jié)。在現(xiàn)代高層結(jié)構(gòu)設計中,人們提出了“概念設計”的理論,其實建筑結(jié)構(gòu)概念設計是提高結(jié)構(gòu)抗震性能的一種設計方法。在設計過程中,選擇優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)設計方案對建筑整體抗震非常有利。對結(jié)構(gòu)設計的各個延性構(gòu)件,要進行具體的分析。并采取相應的解決措施,避免一些薄弱層出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象。在高層結(jié)構(gòu)設計中,強調(diào)概念設計也說明其重要性。結(jié)構(gòu)工程師在工程設計過程中必須按照規(guī)范和標準,并掌握結(jié)構(gòu)概念設計的相關原則,從宏觀上避免出現(xiàn)設計失誤或者計算失誤的情況,保證工程的本質(zhì)安全。
四、 鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計常見的問題分析
以下通過實例來分析和探討鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計中常見的問題。某市一大型超市位于該市東城黃河路南側(cè)。該建筑地下一層,地上 17 層。建筑長度 102.4m,寬度為 53.6m,高度為 76.65m,1~3 層高度為 4.5 m,四層及四層以上層高 4.2 m,地下室層高 4.2m,房屋主樓最大跨度 14m,抗震縫以上裙房最大跨度為 20 m。該建筑工程主樓結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系,抗震裙房為框架結(jié)構(gòu)。主樓采用樁筏基礎,樁采用預應力混凝土管樁??拐鹂p以上裙房采用柱下獨立樁基承臺基礎,主樓上部結(jié)構(gòu)的嵌固端為地下室底板頂部。針對該建筑工程實際情況,分析和研究其結(jié)構(gòu)設計中存在的問題,進而提高和完善該建筑工程結(jié)構(gòu)設計的要求。
4.1. 結(jié)構(gòu)設計問題
確定剪力墻結(jié)構(gòu)加強部位的墻體厚度。在進行高層結(jié)構(gòu)抗震設計過程中,剪力墻的底部加強部位要確定其墻體厚度,采用約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件等措施來起到加強抗震的效果。這樣能夠避免薄弱處進行剪切時造成損壞,還能提高整體建筑抗震性能。針對這一問題,應嚴格按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》進行設計。墻體厚度要按照規(guī)范規(guī)定取值,同時要根據(jù)建筑工程實際情況和抗震等級來確定墻體厚度。確保剪力墻底部加強部位抗震時不屈服,保證其安全穩(wěn)定。
4.2 地基設計問題
地基與基礎設計一直是結(jié)構(gòu)工程師比較重視的方面,不僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行,同時,也是因為地基基礎是整個工程造價的決定性因素。因此,在這一階段,所出現(xiàn)的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。在地基基礎設計中要注意地方性規(guī)范的重要性問題。
目前,廣東應用預應力管樁作為鋼筋混凝土高層建筑基礎設計的樓層高度已達到 40 層。凡是采用預應力管樁作為高層建筑地基設計的地區(qū),其地基出現(xiàn)質(zhì)量問題及事故的發(fā)生率明顯降低。采用預應力管樁進行地基基礎設計能夠提高樁基質(zhì)量,其優(yōu)點表現(xiàn)在這幾個方面:第一,預應力管樁樁身混凝土強度高、設計選用范圍廣、成樁質(zhì)量可靠,對持力層起伏變化較大的地質(zhì)條件適應性強、單樁承載力造價低;第二,管樁運輸?shù)跹b方便,接樁便捷、成樁長度不受施工機械的限制,樁身耐擊,穿透力強,是高層建筑工程中施工速度快、工效高、質(zhì)量可靠、性價比高的樁型。地基設計要嚴格按照相關規(guī)范和標準進行,重視細節(jié)部分的規(guī)范設計。同時應根據(jù)地質(zhì)情況具體問題具體分析,所有樁基均應進行承載力和樁身強度計算。樁基應選用中、低壓縮性土層作樁端持力層。樁基設計時,應結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗考慮樁、土、承臺的共同工作。因此,在地基設計過程中,不僅要參考國家設立的地基設計規(guī)范章程,也要按照巖土工程勘察報告所提的地質(zhì)條件,選擇合理的樁型。
五、 結(jié)構(gòu)計算與分析問題
5.1高層結(jié)構(gòu)設計要進行結(jié)構(gòu)計算,針對案例中采用的結(jié)構(gòu)體系,可以采用樓板整體平面內(nèi)無限剛假定模型進行計算。在計算過程中要根據(jù)建筑工程實際情況靈活應用,主體結(jié)構(gòu)及基礎計算采用中國建筑科學研究院 CAD 工程部 PKPM(多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有效元分析與設計軟件 SATWE)。其中整體分析采用 STAWE 高層版,JCCAD 計算軟件,主樓整體分析計算為多余地震下的彈性計算。
5.2采用振型分解反應譜法,高層建筑整體計算的嵌固部位為地下室頂板??拐鹪O計是高層結(jié)構(gòu)設計的重點,結(jié)合工程實際情況,按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》來確定該工程項目的抗震等級。然后根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)要求,對相應的抗震等級進行評估和計算,確定抗震效果滿足高層建筑結(jié)構(gòu)設計的質(zhì)量標準。
5.3非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算與設計。在高層建筑中,往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。對這部分內(nèi)容,尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構(gòu)件進行設計時,由于高層建筑的地震作用和風荷載均較大,因此,必須嚴格按照規(guī)范中的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算處理措施進行設計。
六、結(jié)語
鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計作為現(xiàn)代建筑行業(yè)的主要結(jié)構(gòu)形式,其優(yōu)勢推動了建筑行業(yè)的發(fā)展,提高了建筑行業(yè)的整體質(zhì)量。在進行鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計時,不僅要保證高層建筑的使用功能和外觀效果,還應充分考慮設計安全質(zhì)量的問題,這也是高層結(jié)構(gòu)設計的重中之重。通過本文了解到了鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計過程中常見的問題,并對其問題進行討論和分析,從中分析出高層結(jié)構(gòu)設計需要注重選型設計、地基設計以及結(jié)構(gòu)計算三個方面的內(nèi)容。因此,在以后的鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計中,應充分考慮這三個方面的制約因素,并在實際工程中將各項工作落實到位,從而進一步提高高層建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量和水平。
參考文獻
【關鍵詞】建筑物;結(jié)構(gòu)設計;隔震措施
前言
建筑物的抗震問題是目前建筑結(jié)構(gòu)設計界討論比較多的話題之一, 也是涉及到人類生命財產(chǎn)安全的重要問題, 因此, 我們在對建筑物進行結(jié)構(gòu)設計的時候, 必須把建筑物的抗震問題放到非常重要的位置, 并采取適當?shù)拇胧?盡量避免地震對建筑物的損壞。
一、建筑結(jié)構(gòu)的主要隔震對策分析
建筑物的抗震設計中, 我們通常是對地基進行特殊處理、設置抗震裝置、對建筑的上部結(jié)構(gòu)進行防震設計, 這幾種措施通常是混合使用的, 但是我們結(jié)合地震構(gòu)造特點及建筑物本身結(jié)構(gòu),會有側(cè)重的在關鍵部位設置隔震層, 依據(jù)隔震層的位置不同我們把建筑物的隔震設計分為以下幾種。
1、建筑物地基采用特殊材料隔震。建筑物基礎隔震, 主要是對建筑物的基礎部分進行特殊處理, 削弱地震時的地震波, 從而減少地震對建筑物的損害。傳統(tǒng)上是在建筑物的基礎部分交替鋪上粘土和砂子, 或者直接設置粘土或砂子墊層。在中國建筑史上, 曾經(jīng)有人以糯米為原材料, 在建筑物的基礎部分設置墊層, 減少地震對建筑物的損害。近年來, 有關部門在這方面的研究已經(jīng)取得了突破性進展, 以瀝青為原料研究出一種特殊材料, 以此設置隔震層效果更好。
2、建筑物基礎設置隔震裝置減震。這一種隔震措施主要是在建筑物的基礎與上部建筑之間設置特殊裝置, 減少地震向上傳遞, 最高可減少地震對建筑物傳遞能量的 2/3, 但是, 這種措施的缺陷是不適用于高層建筑, 因為在高層建筑設置這種裝置會延長建筑結(jié)構(gòu)自身的自振周期, 起不到減小地震對建筑物損害的目的。通常采用的辦法有: 摩擦滑移隔震、粘彈性隔震等幾種, 設置的裝置有橡膠墊、混合隔震裝置等。
3、建筑物層間隔震措施。層間隔震這種方法主要適用于舊房改建, 在施工方面具有簡單、易操作的特點。與建筑物基礎部分設置隔震裝置的辦法相比, 層間隔震的效果不是非常明顯, 減震的效果可以達到 1/10~3/1 0的范圍。這種方法主要是依靠設置在建筑結(jié)構(gòu)各層間隔的減震裝置吸收或者削弱地震能量, 從而減小地震對建筑物的危害, 設置的裝置基本與基礎隔震的相同。
4、建筑物結(jié)構(gòu)懸掛隔震。懸掛隔震是將建筑物的大部分或者整個結(jié)構(gòu)懸掛起來, 也就是我們通常所說的懸掛結(jié)構(gòu), 這樣, 當?shù)卣饋砼R時, 地震的能量不會傳遞給懸掛起來的結(jié)構(gòu), 從而達到減小地震損害的目的。這種隔震方式最常見于大型鋼結(jié)構(gòu), 大型鋼結(jié)構(gòu)總是采用鋼結(jié)構(gòu)懸掛體系, 以此隔震。大型鋼結(jié)構(gòu)一般分為主框架和子框架, 在懸掛體系中, 子框架通過索鏈或者吊桿懸掛于主框架上, 當?shù)卣饋砼R時, 主框架會隨著地殼運動發(fā)生搖擺, 但是, 子框架和主框架之間是能夠活動的索鏈和吊桿, 地震的能量到達這個部位的時候就會削弱, 不至于傳遞到子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生慣性力。
二、建筑結(jié)構(gòu)設計中常用的減震技術分析
以上我們所說的幾種措施主要是對建筑結(jié)構(gòu)本身的基礎部分或者關鍵節(jié)點進行特殊設計, 或者采用特殊材料, 或者設計安裝減震裝置減少地震的能量向建筑物傳遞。我們這里所說的建筑物結(jié)構(gòu)設計中常用的消能減震技術是借助建筑物意外的部件來增加建筑物的阻尼, 消耗地震傳遞給建筑物結(jié)構(gòu)的能量, 避免建筑物因地震而受到損害。用于減小地震對建筑物損壞、保護建筑物安全的裝置和元件很多, 通常都是各式各樣的消能器和阻尼器, 我們習慣上把這些裝置分為滯回型和粘滯型兩種。這種技術的使用非常廣泛, 主要有以下幾種情況。
1、新建建筑物的結(jié)構(gòu)設計。隨著人們安全意識的不斷增強, 建筑結(jié)構(gòu)設計理念的不斷更新, 人們對建筑結(jié)構(gòu)的減震、隔震設計越來越重視。我們在設計的時候, 除了對建筑物的基礎部分采用特殊處理之外, 還可以借助消能減震裝置或者元件削弱地震對建筑物的作用力, 保護人們的生命財產(chǎn)安全。
2、對建成建筑物的抗震加固。在對建筑物的地基或基礎進行隔震設計時, 我們一定要在建筑物沒有動工以前按照隔震設計的措施, 完成相應的工作。最遲也是在建筑物的施工過程當中, 在建筑物的關鍵部位設置特殊的隔震裝置。然而, 建筑物建成以后, 如果想對其進行抗震加固, 就要采用增加阻尼的辦法, 在建筑物的結(jié)構(gòu)上重新添加消能減震裝置。這些消能減震裝置更適用于高層建筑、鋼結(jié)構(gòu), 從適用的部位來說, 也是很廣泛的, 它不僅可以應用于建筑物的上部結(jié)構(gòu), 也可用于建筑物的隔震夾層。
三、其他減震措施分析
以上兩部分所介紹的一些措施是我們在建筑物抗震設計方面重點考慮的, 但是, 也有一些措施雖然不常用, 但是卻非常有用。在這里, 我們重點介紹兩種。
1、建筑物走向設計抗震問題。眾所周知, 地震是由于地殼的運動而引起的, 與地質(zhì)結(jié)構(gòu)有非常重要的關系。我們在建筑物選址的時候, 應該充分考慮當?shù)氐刭|(zhì)條件, 分析當?shù)氐卣鸬恼鹣颍?讓建筑物的走向與地震震向垂直, 盡量避免兩個走向平行。從實際情況來看, 與地震震向平行的建筑物的倒塌率更高,與之相反, 與地震震向垂直的建筑物就不太容易倒塌。研究發(fā)現(xiàn), 與地震震向平行的建筑物, 在地震發(fā)生時, 隨地震波運動的幅度更大, 因此更容易倒塌。
2、無粘結(jié)支撐體系減震問題。無粘結(jié)支撐體系是建筑物結(jié)構(gòu)減震體系中最為機敏的一種,這種體系主要是通過科學設計, 使內(nèi)核鋼和外包鋼管之間無粘結(jié)且可形成能夠自由滑移的一個層面, 在地震發(fā)生時, 通過內(nèi)外鋼之間的配合作用而消耗地震能量。但是, 這種設計的弊端是在設計和有關部件的計算方面要求非常嚴格。在這個體系中, 建筑物的重量主要由內(nèi)鋼來承擔, 外鋼主要起到配合和輔助作用, 還可以防止內(nèi)鋼彎曲變形。
四、結(jié)語
建筑結(jié)構(gòu)設計中是否充分考慮抗震問題、是否合理的運用了相關的抗震措施是事關人民生命財產(chǎn)安全的重要問題, 關于建筑物抗震問題的研究也有相當長的一段歷史, 從世界建筑設計領域和我國建筑設計領域來看, 均取得了一定的成效, 但是在我國地震地質(zhì)災害以后, 人們更加注重建筑物的抗震設計。一直以來, 我們在建筑設計中有關抗震都是堅持了“小震不塌、大震能修”的原則, 雖然設計方面在抗震方面也采取了很多措施, 但是, 由于各種原因, 還是不可避免的出現(xiàn)了在地震中因為建筑結(jié)構(gòu)方面的問題而給人們帶來巨大損失的例子, 分析原因, 最主要的就是施工人員從思想上不夠重視, 存在僥幸心理, 偷工減料, 私自修改設計方案, 沒有真正將抗震措施落到實處。在這里,我們對建筑設計中抗震的基本類型、主要措施結(jié)合具體實踐經(jīng)驗進行研究, 以期和同仁交流學習。
參考文獻:
[1]鄭建楊. 建筑物結(jié)構(gòu)抗震若干問題探討 [J]. 科技風, 2010