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關鍵詞:房屋建筑;抗震設計;加固措施
中國位于環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶兩大地震帶的交匯部位,屬于地震多發(fā)國家。由于之前大多數(shù)國家在結構設計中的抗震設計并不能使建筑物良好的應對地震災害,仍存在大量的不足,因此為克服前者的缺陷建筑抗震性能化設計得到了國際上的廣泛認可。
結構的抗震設計是在強烈地震災害發(fā)生后進行的調(diào)查以相關數(shù)據(jù)分析的基礎上不斷發(fā)展完善的。強烈地震災害給地震區(qū)居民帶來了嚴重的人身安全及經(jīng)濟損失,同時也暴露出建筑物結構設計中的不足,為抗震設計理論的完善與發(fā)展道路指明了方向。
1 基于性能的抗震設計概述
由于結構的位移與內(nèi)力都是可以通過測量與計算得到的簡單物理量度單位,因此在以往的結構設計中使用的抗震設計主要是基于位移或者是基于內(nèi)力的設計方法。但由于其局限性,這些設計方法并不能真實有效的應對復雜多變的地震作用,因此更廣泛更靈活多變的基于性能的抗震設計思想越來越為人們認可。新西蘭學者Park于1976年提出基于結構承載能力的抗震設計,1992年美國學者進一步完善并提出基于性能的抗震設計。
2 建筑物抗震加固技術的研究現(xiàn)狀
隨著科學技術水平與社會經(jīng)濟的不斷提高,建筑物加固技術也得到了前所未有的發(fā)展契機。特別是自20世紀 90 年代末以來,新材料、新技術以及新的施工工藝的出現(xiàn),使結構的抗震加固技術越發(fā)完善。
1996年,美國應用技術委員會首先頒布并實施了《混凝土房屋抗震鑒定及修復規(guī)程》以及《混凝土和砌體房屋地震損傷評估標準》、《混凝土與砌體房屋地震損傷修復標準》。這些設計標準在地震分析中,采用了粘彈性的靜力分析法評價地震作用。20世紀60年代末期我國在大多數(shù)房屋建筑中并沒有考慮抗震設防。
我國對采用碳纖維裹縛構件進行結構抗震加固研究與應用始于上世紀九十年代末,首次對碳纖維布加固混凝土構件進行試驗研究,數(shù)據(jù)表明碳纖維裹縛構件加固法對梁、柱的剛度以及承載力有著明顯的加固效果。
3 房屋建筑相關抗震加固措施
3.1 以承載力為核心的加固法
3.1.1 對構件進行卸載
對建筑物承重構件進行卸載的方法就是降低結構自重荷載或者是作用在承重構件上的荷載,已達到對建筑物進行加固的作用。此加固措施在實際工程中最常應用為采用加氣混凝土、空心磚以減輕填充墻自身質(zhì)量。此種抗震加固措施能夠有效地增加建筑物的抗震性能,能夠在不改變建筑物結構的情況下滿足抗震要求,大大的節(jié)約了資源,降低了施工成本。
3.1.2 增加承重構件的截面積
增加承重構件的截面積,顧名思義就是通過增大結構構件的橫斷面積,提高建筑物的剛度以及承載能力水平。該抗震加固措施主要是增加框架構件配筋量以及構件截面尺寸,這種加固措施不僅可以使構件的抗震水平大大提高,還可以改善之前的不良結構體系。
3.1.3 置換混凝土加固法
置換混凝土加固就是將構件中強度偏低以及存在施工缺陷的部分混凝土采用高等級混凝土進行置換以增加結構的抗震能力。施工過程中應隨時對加固構件進行監(jiān)控,以避免因為施工對結構造成破壞,必要時應預先采用支頂?shù)姆绞竭M行卸載。
3.1.4 外包(粘)鋼板(角鋼)加固法
外包(粘)鋼板(角鋼)加固法主要適用于建筑物結構的抗震能力以及承載能力遠不能滿足使用過程中有可能承受的地震作用。采用外包(粘)鋼板(角鋼)對結構構件進行加固時,必須選用強度較高的復合膠結材料(如改性環(huán)氧樹脂)進行粘結。
3.1.5 高強纖維(碳纖維)裹縛加固法
加固中采用的高強纖維主要是指碳纖維,此加固法主要適用于因構件軸心受壓、大偏心受壓以及受彎導致結構破壞的情況,加固后,纖維只承受拉力。對于配筋率小于國家最小配筋率要求的鋼筋混凝土構件以及素砼構件,本方法不適用。
3.2 以能量消耗為核心的加固法
3.2.1 隔震加固法
該加固法為了減小原結構內(nèi)產(chǎn)生的地震作用力,將地震變形轉(zhuǎn)移到預先設置的隔震層。目前工程中采用的隔震裝置主要有:①橡膠墊隔震;②彈簧系隔震;③滑移隔震;④懸吊隔震等。雖然此種措施的抗震加固效果十分明顯,但其實施難度大,在我國還未能成功的引入到工程實例中。
3.2.2 消耗地震波能量
近年來消耗地震波能量(即消能減震技術)頻繁的使用在我國抗震加固工程中,此種方法是在建筑物中設置大阻尼的耗能設備,在地震作用過程中這些耗能設備能夠通過增加結構阻尼系數(shù)的方式抵消建筑物的地震反應,從而避免主體結構因地震作用發(fā)生破壞。隨著這種技術的不斷成熟,越來越多的不同種類的阻尼器不斷地在工程實踐中得到了應用,現(xiàn)在常用的阻尼器主要有摩擦式阻尼器、加勁阻尼(ADAS)裝置、粘彈性阻尼器等?!逡欢卣鸷筱氪ǖ貐^(qū)的部分框架結構就是采用消能減震技術進行了加固。
4 結語
如今以地震災害的實際情況為研究背景的抗震性能化設計受到大多數(shù)國家的普遍關注,尤其是日本和美國等地震多發(fā)國家對其進行了大量的基礎研究??拐鹦阅芑O計不但加強了受眾與設計師之間的溝通,同時也加強了不同地區(qū)關于抗震設計的交流,有利于抗震設計方法的規(guī)范化、國際化。但抗震性能化設計還處于初級的研究階段,仍然遺留有大量的技術問題等待著工程人員解決。
參考文獻
[1] 建筑抗震設計規(guī)范(GB50011-2010)[M].中國建筑工業(yè)出版社,2011.
[2] 地震災后建筑鑒定與加固技術指南[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.
關鍵詞:房屋建筑;結構分析;抗震設計
1房屋建筑結構的抗震設計的意義
隨著生活條件越來越好,人們對于房屋的要求不再僅僅是能夠居住,還增加了對房屋安全穩(wěn)定及美觀的要求。無疑地震的危害極大,能瞬間摧毀抗震能力弱的建筑物。如果房屋建筑結構抗震性能不強,就極易在地震中對人們生命財產(chǎn)安全造成威脅。著名的唐山大地震和汶川地震都是發(fā)生于我國境內(nèi)的,級別較高的地震,都對我國人民造成了巨大傷害,對國民經(jīng)濟造成了極大損害。而由于目前我國有關地震活動的監(jiān)測水平有限,不能準確預測地震的發(fā)生,也就無法對于地震災害進行預防。面對這種情況,最適宜的做法就是加強房屋建筑結構的抗震設計,提高房屋結構的抗震性能,最大限度的保證人們在地震中減少因房屋建筑結構破壞而造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。
2抗震設計在結構設計中的運用
2.1提高房屋建筑結構的抗震性能
提高房屋建筑結構的抗震性能,盡量減少因房屋建筑結構抗震性能差而在地震中遭受損壞。在結構工程師進行房屋建筑結構設計時,首先應注重地基的作用。房屋建筑是以地基為基礎的,在地基上進行建設施工的,其抗震性能在很大程度上影響著整個房屋建筑的抗震性;其次,要注意房屋整體結構的抗震性。規(guī)則對稱的建筑結構能有效提高房屋結構的抗震性能,以減少地震對于房屋建筑結構的不利影響。同時還應注意在房屋建筑結構上的一些抗震構造設計問題,處理好這些抗震構造設計工作,可以有效增加房屋建筑的抗震性能。
2.2降低地震作用對建筑結構的影響
在房屋建筑結構設計完成之后,可以從地震對房屋建筑的破壞規(guī)律進行反推,找出有效降低地震對房屋建筑結構造成威脅的方法。結構工程師經(jīng)采用的方法是在房屋建筑的基礎與主體中設計一個隔震層,起到緩沖作用。能夠使房屋建筑在地震中,減少建筑內(nèi)各部分的碰撞摩擦,減小因地震帶來的房屋建筑晃動的幅度,從而減小地震作用影響。
2.3保證房屋建筑結構的剛度
建筑物保持其剛度是十分重要。只有保持其體形與構件之間的幾何關系,結構的計算與分析理論才能有效。剛度是滿足結構正常使用的基本要求,剛度不滿足要求的結構在使用上是沒有意義的,剛度概念貫穿結構設計工作全過程。結構剛度分為構件的剛度與結構整體剛度兩大類:構件剛度主要是梁式構件對于荷載的變形反應;整體剛度則是結構在側向力作用下的變形反應,是結構設計的關鍵問題,尤其是對于風、地震等特殊荷載的作用。隨著建筑物高度的增加,側向作用逐步成為主要影響因素,對于結構抗側移剛度要求越來越高。結構的剛度分布最為重要的是均衡,避免剛度劇烈變化形成應力集中。建筑物局部可以設計成柔性結構以耗散地震的能量,但整體必須是滿足剛度要求的;除有特殊要求外,垂直構件的剛度不宜小于水平構件的剛度。
3房屋建筑結構抗震設計措施
3.1房屋建筑場地的合理選擇
由于地殼運動產(chǎn)生地震,房屋建筑會因受到地震影響而受到不同程度的破壞。由此可見,地質(zhì)條件的優(yōu)良程度是直接影響房屋建筑是否能抵抗地震災害的重要因素。在進行房屋建筑位置的選擇時一定要科學合理且慎重。在進行房屋建筑位置選擇時應注意以下幾個方面,首先,在選擇合理建筑位置時,應將地質(zhì)堅硬、地勢開闊等有利于抗震的場地作為第一個考慮選項,選擇這樣地質(zhì)條件較好的土地進行房屋建筑,可以有效緩解地震活動影響地基穩(wěn)定,造成地基塌陷,繼而發(fā)生房屋建筑坍塌的情況;其次,在進行位置選擇時,應盡力避免地質(zhì)松軟、地勢狹窄等不利于抗震的土地,如河岸地、山坡地等,否則在地震突發(fā)時,極易造成雪上加霜的局面,地質(zhì)松軟或地勢狹窄的土地,一旦遇到地震等自然災害,勢必會在雙重不利條件下導致房屋建筑倒塌,造成人員傷亡及財產(chǎn)損失等;再次,在進行房屋建筑選址時,應避開自然災害并發(fā)區(qū),諸如容易發(fā)生泥石流或者滑坡危險的地段,避免在遇到地震災害時并發(fā)其他自然災害,數(shù)災并發(fā),造成房屋建筑損壞嚴重,人員傷亡極大的嚴重后果。
3.2房屋結構的基礎設計
基礎是房屋結構設計的重要部分,影響著房屋結構的安全。因此,在設計房屋結構的基礎時,必須從房屋結構的整體性以及房屋結構的抗震性等方面來綜合考慮。房屋建筑的相同結構單元基礎盡量在相同性質(zhì)的地質(zhì)上,相同結構單元應采用同一種基礎形式,盡量避免在同一結構單元內(nèi)部分采用天熱地基,部分采用樁基礎。當?shù)鼗鶠檐浫躔ね粒梢夯?,新填土或嚴重不均勻土層時,加強基礎整體性和剛性,以防止結構因地震引起的動態(tài)和永久的不均勻變形。
3.3選擇合適的建筑結構體系
隨著建筑高度的增加,側向作用成為結構所抵御的主要作用,保證結構在側向作用下的剛度,成為結構設計的重點。不同的材料使用,結構的高度不同;不同的結構構成,適用高度不同;不同的荷載狀態(tài),尤其是抗震狀況,高度也不同。在較低樓房中,水平荷載處于次要地位,主要是以重力為代表的豎向荷載。結構的整體變形以剪切變形為主要特征,同時較低樓房的層數(shù)較少,重量較小,對結構材料的強度要求不高,制約的條件較少,因而在結構類型的選擇上比較靈活,磚石砌體結構是低矮建筑的基本形式之一。高層建筑結構則不同,層數(shù)多,總重大,每個豎向構件所負擔的重力荷載很大,且水平荷載在豎構件中引起較大的彎矩、水平剪力,結構的整體變形以彎曲變形為主要特征。為使豎構件的截面不致過大,要求結構材料具有較高的抗壓、抗彎和抗剪強度。對于地震區(qū)的高層建筑結構,還要求結構材料具有足夠的延性,這使得強度低、延性差的結構,在高層建筑中的應用受到很大限制。層數(shù)較多的高層建筑,采用鋼筋混凝土結構,層數(shù)更多的特高層建筑房則以采用鋼結構、混凝土——鋼組合結構。
4結束語
總之,近年來地震災害時有發(fā)生,為我國人民帶來了難以磨滅的傷害,為國家經(jīng)濟帶來了巨大損失。由于目前的地震監(jiān)測技術還不成熟,不能有效預測地震的發(fā)生。因此,突發(fā)性的地震災害,難以預防,這就要求結構工程師在進行房屋結構設計時,充分考慮結構抗震設計要求,提高房屋結構的抗震性能。
參考文獻:
[1]賈昭.建筑結構抗震設計問題的研究[J].住宅與房地產(chǎn),2016,(12):28+30.
[2]趙桂蘭.現(xiàn)有建筑結構抗震鑒定及加固設計探討[J].工程技術研究,2016,(7):194+201.
【關鍵詞】建筑結構;抗震設計;方式
汶川5.12地震給我國造成的直接經(jīng)濟損失便高達八千億元,而人員傷亡更是觸目驚心。由此可見,建筑結構優(yōu)質(zhì)抗震設計尤為重要,可顯著降低地震災害傷亡人數(shù),并控制直接經(jīng)濟損失。因此從設計層面如何有效提升框架結構、砌體結構抗震性能,尤其是建筑在強震作用影響下的預防倒塌性能,成為我們應主力探討的重要課題。
一、建筑結構抗震設計方式
1.采用隔震設計技術營造以柔克剛效果
建筑結構設計中采用隔震技術是一類效果顯著的新型工程抗震方式,我們可通過安放消能隔震裝置,例如隔震墊、橡膠于結構建筑基礎與底部之間,將基礎同上部結構有效隔開,進而令其動力作用與性能有效改變,顯著減輕建筑結構地震反應,營造以柔克剛的良好建筑結構抗震效果。通過國內(nèi)外工程實踐與大量試驗證明,該隔震設計體系可令結構水平加速度地震反應有效下降約百分之六十,進而控制或消除了建筑結構受到地震的損壞影響程度,提升了建筑物與空間內(nèi)部人員的安全水平。一般來講該隔震體系技術擁有強大的垂直方向承載力,可達到五十至兩千噸,同時該設計技術體系擁有較大垂直向壓縮剛度,相應的其水平向具有的變形剛度有限,僅為每毫米四分之一千牛至每毫米一點八千牛,而其在水平向變位極限值t較大,最大可達到五十厘米,并具有較充足的初始剛度,可抵抗輕微地震與風荷載。一旦發(fā)生強烈地震時可產(chǎn)生一定程度的柔性自由滑動。而倘若發(fā)生了較大變形則會回升剛度,發(fā)揮一定的限位與保護作用。其中采用橡膠鋼板夾層隔震墊可有效發(fā)揮顯著復位能力,通過實踐研究不難發(fā)現(xiàn),其在眾多地震災害中均能產(chǎn)生瞬時自動復位。再者該類技術方式構建的隔震裝置具有良好的耐久性,其服務使用壽命高達七十年左右,因而遠遠高出一般住宅、民用建筑使用期限五十年的壽命要求。另外隔震建筑結構設計方式主要使用在重要多層與低層建筑中,例如學校、醫(yī)院、科研機構、商場與各類重要職能單位建筑。
2.減震消能結構抗震設計方式
減震消能結構抗震設計方式主要指位于某些建筑結構部位,例如剪力墻、支撐、連接縫、節(jié)點或連接件等位置合理設置消能元件或阻尼裝置,利用該消能裝置內(nèi)含的非線性摩擦滯形進行能量耗散,或?qū)Φ卣鹉芰窟M行吸收,進而降低主體建筑結構豎向與水平向的地震反應,避免建筑結構在地震作用下發(fā)生倒塌或破壞現(xiàn)象,以實現(xiàn)抗震、減震科學目標。該類設計方式主體適用于超高層或高層建筑,并在日本、美國等地實現(xiàn)了一定水平的應用,具有良好的抗震害效果。目前該減震消能抗震設計方式已在我國通過試點形式應用于一些建筑工程中并積累了良好經(jīng)驗。同時隨著新一輪抗震設計相關規(guī)范的出臺對上述減震消能與隔振技術應用于建筑工程明確了指導意見,表明該類新型抗震設計方式已逐步進入了實用發(fā)展階段。當然基于該類抗震設計方式的特殊性其造價成本相對較高,且由技術設計到構造再到施工均包含一定的復雜性,因此對其進行準確的掌握與合理的實施還存在一些問題,因此我們應繼續(xù)對其進行深入研究,力爭早日實現(xiàn)廣泛大規(guī)模的實踐應用。
二、建筑結構抗震設計科學思路
1.基于承載力與延性科學選擇設計方式
基于建筑結構承載力設計方式可分為反應譜與靜力方式,前者通過加速度地震反應作為縱向坐標,并將體系周期自振作為橫向坐標,得出的曲線關系便可作為反應譜,并據(jù)此進行地震作用產(chǎn)生的結構慣性水平力計算,進而確定合理設計方式,對多自由度系統(tǒng)我們可應用分解組合振型方式明確地震作用。靜力方式將地震視為建筑物之上作用的總水平力,可將其取為總體建筑重量與地震系數(shù)乘積。在結構設計中我們應對其剛度分布進行適應性控制,令建筑結構構件例如墻、梁、節(jié)點、柱等在地震階段變?yōu)榉菑椥缘淖冃螤顩r,進而令地震能量合理消耗,確保其不產(chǎn)生建筑結構倒塌現(xiàn)象。在該類設計階段中,整體建筑結構構建均包含兩類功能,即確保使用結構功能及應對地震的抗震功能,為消除該類層面包含的局限性,我們應綜合考量地震重現(xiàn)期,結合抗震設防現(xiàn)實目標,科學采用反應譜在承載力與確保構造延性基礎上采用延性抗震規(guī)范設計方式,該類方式對尚無準確預知建筑結構地震非彈性反應具有顯著的抗震設計效果。
2.基于建筑結構性能完善設計
基于性能的設計方式最早由美國學者提出,該設計理念轉(zhuǎn)變了以往僅注重安全結構設計思路,合理發(fā)展成為注重安全、結構性能與經(jīng)濟等多方因素的創(chuàng)新設計方式,令建筑工程結構滿足使用期間預定各項目標性能要求,同時具體性能標準要求我們可依據(jù)建筑結構重要性進行細化確定??梢哉f該類性能設計方式較單一傳統(tǒng)抗震設防標準實現(xiàn)了一定的創(chuàng)新發(fā)展,并為設計人員創(chuàng)設了設防抗震標準自主選擇空間,而基于現(xiàn)行對建筑結構狀態(tài)性能的計算、具體描述與設計標準沒有全面明確,因此我們應對該項設計方式繼續(xù)深入研究探討。雖無法在該技術設計領域達成統(tǒng)一共識與一致設計方案,然而我們可在不同地震作用水平下令建筑結構實現(xiàn)對不同水平性能的明確。基于位移性能的設計抗震研究可包含確定地震風險等級、選擇目標性能、確定適宜建設場地、相關性能水平、展開概念、初步與最終設計,在設計進程中實施必要的可行性檢查與設計審核,確保建筑結構施工階段工程質(zhì)量達標,在使用進程中實施有效的維護檢測等細化工作。在設計流程階段我們可首先依據(jù)業(yè)主要求與項目投資建設準則、效益明確目標性能并依據(jù)其展開結構設計,完成設計后履行評估設計結構性能環(huán)節(jié),對于滿足相關目標要求的設計我們對其結構進行實際水平性能的明確說明,以便于建筑工程項目后續(xù)的優(yōu)質(zhì)施工與質(zhì)量安全控制管理。
由此可見,隨著科技的迅猛發(fā)展,各項新工藝、新材料、新技術與新理念在建筑設計行業(yè)得到了廣泛應用,有效豐富了抗震設計手段,提升了建筑結構整體抗震性能。倘若我們采用高強度建筑材料可有效提升構件承載極限能力,并顯著降低其結構自重,而倘若我們廣泛樹立創(chuàng)新設計理念、善于應用新技術、新工藝,則更能顯著降低地震災害,抑制地震對建筑結構造成的破壞影響,營造良好的建筑使用環(huán)境。因此我們應對建筑結構抗震設計科學方式進行深入探討,明確實踐設計思路,進而切實提升安全設計水平。
參考文獻
關鍵詞:房屋建筑 砌體結構 設計中的問題 抗震設計
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
一、砌體結構概述
在民用建筑中,砌體是傳統(tǒng)的制作墻體的材料,在縣級城市或部分城鎮(zhèn)中的應用非常廣泛。房屋建筑中多層的砌體結構占的比例非常高,這些建筑物的主體就是砌體。砌體結構相較于鋼筋混凝土而言強度較低,屬于脆性結構且自重較大,抗剪與抗位強度都比較差,一旦發(fā)生強烈地震,砌體結構常會造成脆性剪切破壞,使房屋建筑容易發(fā)生坍塌或造成較大破壞。
二、砌體結構設計中存在的主要問題
在目前的房屋建筑砌體結構設計中存在諸多問題,導致該結構在抗震性能上較弱。綜合看來,砌體結構設計中存在的主要問題有以下幾個方面:
1、在房屋建筑的砌體結構設計中,常會有建筑的房屋超層或超高的現(xiàn)象發(fā)生,尤其當建筑的底層是住宅與商鋪結合形式的房屋建筑,建筑物的高度通常會超出房屋建筑的限定值。
2、在“綜合樓”的房屋砌體建筑中,建筑物的頂層或底層設計的結構體系通常較為混雜,如出于建立部分較大空間的需求,在房屋建筑的頂層局部或整個底部利用鋼筋砼內(nèi)框架結構,或者對圈梁與構造柱的局部進行擴大作為框架結構。
3、在房屋砌體結構中,有時為制作寬闊的客廳,設計大開閘或制作大門洞,有時門洞間墻的寬度只有0.24m,或者對陽臺進行改造,使之成為懸挑長超過2m的大懸挑以實現(xiàn)客廳面積的進一步延伸。當局部的尺寸與需要不相符時,房屋建筑砌體結構設計中常缺乏相應的加強措施,或者將構造柱的配筋及截面擴大,對磚墻肢加以不合理的取代;另外,還有些建筑中由于場地的原因或者出于建筑造型的考慮,平面的布置較為復雜,或者橫墻與縱墻在平面布置中不能嚴格對齊,在垂直方向上墻體的布置從上至下不連貫等各種情況。
三、砌體房屋抗震設計的原則和方法
建筑平面與立面布置、結構選型、抗震計算、構造措施、施工質(zhì)量都是影響砌體房屋抗震性能的重要因素。所以抗震設計的主要內(nèi)容有以下幾點。
1、建筑平面與立面布置
房屋平面布置對稱、規(guī)則:避免墻體局部突出或凹進;盡量避免開間尺寸較大的房間布置在整體的兩端;建筑物的剛度中心和質(zhì)量中心應該盡量接近。
房屋立面布置規(guī)則:由于建筑物墻體破壞主要是剪力破壞且下層破壞比上層破壞嚴重,因此,建筑物的剛度和質(zhì)量分布應沿著豎直方向由下至上依次變小,且均勻變化;避免局部突出;樓層不宜錯層。
樓梯間布置規(guī)則:不宜布置在房屋端部的第一開間和轉(zhuǎn)角處;不宜突出和開設大窗口,以免切斷樓層圈梁;特別注意頂層墻體的穩(wěn)定性。
2、結構選型
1)承重方案的選擇
砌體房屋設計時應優(yōu)先選擇橫墻承重或者縱橫墻承重??v橫墻的布置應均勻?qū)ΨQ、沿平面對齊、沿豎向連續(xù)。窗間墻在同一軸線上應均勻。在建筑物的同一獨立單元內(nèi)宜使用相同的結構材料。
2)設置防震縫
規(guī)范要求在房屋的里面高差大于6m,房屋有錯層且樓板高差較大,各部分剛度和質(zhì)量不同時應設置防震縫。
防震縫應沿房屋全高設置,基礎可不設置,且在防震縫兩邊應設置抗震墻。按照抗震烈度不同,砌體房屋的防震縫寬度可設為50mm―100mm。
四、砌體房屋抗震計算分析
首先要確定砌體結構房屋的計算簡圖才能進行準確的抗震計算,而確定計算簡圖要考慮以下幾點:
第一,將地震的水平作用在房屋的兩個主軸方向上分別進行抗震驗算;第二,地震作用下結構的變形為剪切型;第三,房屋的各層樓蓋水平剛度無限大,只做平移運動,所以各抗側力件在同一樓層標高處側移相同。
對地震作用進行抗震驗算時應該以防震縫所劃分的結構單元為計算單元;計算單元中各樓層的集中質(zhì)點應設在樓、屋蓋標高處,各樓層的重力荷載應包括樓、屋蓋重力荷載及其上下墻體各半層的重力荷載。
對附屬構建進行抗震設計及驗算時的注意事項:
《建筑抗震設計規(guī)范》中明確要求房屋的結構選型不應出現(xiàn)剛度和強度的突變。然而突出屋面的結構顯然存在突變,其抗震設計應采取可靠措施。比如:計算分析時,采用底部剪力法時,突出屋面的屋頂間、女兒墻、煙囪等結構的地震作用效應應乘以增大系數(shù)3,采用振型分解法時,突出屋面構件可作為質(zhì)點進行計算,根據(jù)計算結果采取加強構造措施。
五、砌體房屋設計中常用的抗震構造措施
在砌體房屋抗震設計中經(jīng)常用的構造措施一般有設置鋼筋混凝土構造柱、鋼筋混凝土圈梁、墻體間進行拉結和保證樓(屋)蓋與墻柱之間連接幾種方式。
1、鋼筋混凝土構造柱
鋼筋混凝土構造柱的作用有:提高墻體的抗剪承載力,加強結構的整體性,約束墻體變形,防止墻體倒塌,提高無筋砌體延性。
2、鋼筋混凝土圈梁
鋼筋混凝土圈梁的抗震作用有:加強縱橫墻之間的連接,加強房屋的整體性和剛度;限制墻體平面外的變形;與構造柱整體現(xiàn)澆,共同發(fā)揮約束作用。 在房屋建筑的多層砌體結構中,圈梁對于地震災害的抵抗非常有效,而且相對來說較為經(jīng)濟方便,有助于房屋建筑整體抗震性能的提升。在砌體結構中,圈梁的使用對縱橫墻和樓蓋有較強的約束作用,使二者形成箱形的整體結構,能夠制約預制板使之難以發(fā)生散落,極大的降低了砌體結構平面發(fā)生倒塌的幾率,使各片墻體的抗震作用得以完全發(fā)揮。構造柱和圈梁可以在垂直方向上對墻體形成有力的約束,使墻體即使出現(xiàn)裂縫也無法向四周擴展,從而加強了墻體的變形能力與整體性能,將其抗剪性能大幅提升。在地震災害發(fā)生時,圈梁的設置可以使地基因為地震作用產(chǎn)生的地表裂縫及不均勻沉陷給建筑帶來的影響大為降低,尤其是在基礎頂面和屋蓋之間的圈梁,可以使建筑物在垂直方向的剛度及對不均勻沉陷的抵抗能力大幅度增強。
4、樓(屋)蓋梁板與墻柱之間連接
1)現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓、屋面板伸入墻體長度應大于120mm;
2)裝配式鋼筋混凝土樓、屋面板,若圈梁與板標高不同,板端部伸入外墻長度應大于120mm,伸入內(nèi)墻長度應大于100mm,在梁上應大于800mm。
3)預制鋼筋混凝土板跨度大于4.8m且與外墻同向時,靠外墻的預制板應與墻體或圈梁拉結。
4)梁與磚柱連接時不能減小磚柱的橫截面;獨立的磚柱應在上下都有可靠連接。
5、提高砌體結構房屋的整體性及剛度
房屋建筑這的結構體系主要是由樓蓋與縱向及橫向的承重構件共同組成,具有一定的空間剛度,建筑物整體的穩(wěn)定性和空間的整體剛度對房屋建筑的抗震能力有決定性作用。各抗側力構件在各自的側移剛度上將地震作用進行合理分配的實現(xiàn)依賴于具有較強剛性的樓蓋結構。現(xiàn)澆的鋼筋混凝土材質(zhì)的樓板和屋蓋本身的整體性良好,在水平方向上具有較大的剛度,可以對荷載作用進行優(yōu)良的傳遞,這些優(yōu)點決定了它是抗震構件的最佳選擇。這一構件不僅可以將預制板的散落及滑移問題加以解決,同時還可以使樓板具有更大的剛度,也使在平面上對于墻體對齊的要求不再那么嚴格。
6、將墻體面積與砂漿強度合理的增加
多次地震災害已經(jīng)表明在多層砌體結構的建筑中,其抗震能力的強弱和砂漿的強度及墻體的面積有直接的關系,而且與二者的高低呈現(xiàn)正比相關。因此,將墻體的面積進行合理的增加,并將砂漿的強度級別加以適當?shù)奶岣?,可以極大的將建筑的抗震性能提升,有效的減輕地震災害所帶來的危害。如對六層的砌體結構房屋進行抗震驗算時,通常情況下上部幾層結構受到的地震作用相對較小,很容易就可以實現(xiàn)房屋對于抗震承載能力的相關要求,然而底部的一至兩層,尤其是最下面一層,承受的地震作用極大,是地震中的薄弱層,很難滿足抗震性能的要求。這時,可以將部分墻體荷載的面積加以改變,或?qū)⒃撎幩玫纳皾{強度級別適當提升,就可以很容易滿足相關要求。
結束語:
目前砌體結構多應用于多層房屋,且在城鄉(xiāng)建設中占有很足的分量,關系到人民群眾的各個方面,是人民群眾生產(chǎn)生活的主要場所。在設計時,設計人員必須重視看似簡單的結構抗震計算。出了嚴格執(zhí)行圖集規(guī)范上的要求外,還應對規(guī)范未涉及的一些問題給予重視。提高砌體房屋抗震設計質(zhì)量,降低地震對砌體房屋的破壞程度,對保護廣大人民群眾生命財產(chǎn)安全又至關重要的作用。
參考文獻:
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[2]王強.淺談多層砌體房屋結構體系的合理性[J].中國科技博覽,2011,(33):499-499.
【關鍵詞】高層建筑;抗震;結構設計
一、高層建筑抗震結構的分析
現(xiàn)代高層建筑結構形式主要是一個垂直于地面的豎向懸臂結構。其建筑的垂直載荷主要使建筑結構產(chǎn)生一個與地球引力相抗衡的軸心力;建筑的水平載荷使建筑結構產(chǎn)生彎矩。從建筑結構的受力特點進行分析可以看出:當建筑的垂直載荷方向保持不變時,隨著建筑高度的不斷增加僅僅會引起量的增加而已,而這時水平載荷的方向就可以來自四面八方;而當建筑為平均分布載荷時,建筑的高度就和彎矩呈現(xiàn)出二次方的變化。
再從建筑的側移特點來看:建筑豎直方向載荷引起的建筑位移是比較小的,而水平方向的載荷作為平均分布的載荷時,建筑的高度就和其側移呈現(xiàn)出四次方的變化。由此可以得出,在高層混凝土建筑結構中,水平方向的載荷對建筑結構的影響是要遠遠大于垂直方向載荷對建筑結構的影響的,所以在進行高層混凝土建筑建設時,水平載荷是在進行結構設計時需要重點控制的影響因素,所以除了在保證高層建筑結構抵抗水平載荷產(chǎn)生的彎矩、剪力以及壓、拉應力時,要具有較大的強度以外,還要保證高層建筑結構具有足夠的剛度,使得建筑隨著高度的不斷升高,所引起的側向變形能控制在結構規(guī)范允許的范圍之內(nèi)。
二、高層建筑抗震設計結構設計的方法
對高層建筑結構的抗震設計時,要從減小地震作用力的輸入和增強地震抵抗力兩個方面進行考慮。下面將從五個方面進行分析:盡可能減小地震作用能量的輸入,運用高延性設計、推廣消震和隔震措施的運用,注重抗震結構的設計,重視建筑材料的選擇,增多抗震防線的建設。將減小地震作用力和增強建筑的地震抵抗力二者結合起來,從兩方面入手,進行建筑抗震的設計施工。
(一)減少地震發(fā)生時能量的輸入
在具體的設計中,積極采用基于位移的結構抗震方法,對具體的方案進行定量分析,使結構的變形彈性滿足預期地震作用力下的變形需求。對建筑構件的承載力進行驗收的同時,還要控制建筑結構在地震作用下的層間位移限值;并且更具建筑構件的變形和建筑結構的位移之間的關系,確定構件的變形值;根據(jù)建筑界面的應變分布以及大小,來確定建筑構件的構造需求。對于高層建筑來講,在堅固的場地上進行建筑施工,可以有效減少地震發(fā)生作用時能量的輸入,從而減弱地震對高層建筑的破壞程度。
(二)運用高延性設計、推廣消震和隔震措施的運用
現(xiàn)在在我國,許多高層建筑進行抗震設計時,多采用延性結構,也就是適當?shù)目刂平ㄖY構的剛度,允許地震時結構的構件進入到具有很大延性的塑性狀態(tài),從而消耗地震作用時的能量,使地震反應減小,減弱地震給高層建筑帶來的破壞和重大損失。如果某高層建筑的承載能力較小,但是具有較高的延性,那么在地震中它也不容易倒塌,因為延性構件可以吸收較多的能量,經(jīng)受住很大的結構變形。延性結構的運用,在很多情況下是有效的,它可以消耗地震能量,減輕地震反應,使結構物“裂而不倒。
進入20 世紀以來,人們對建筑物抗振動能力的提高做出了巨大的努力,取得了顯著的成果,其中阻尼器的使用在高層建筑的抗震方面有很大的作用。通過對阻尼器的利用,進行減震和能量的吸收,可以巧妙的避免或減弱地震對高層建筑的破壞作用。
(三)注重抗震結構的設計
高層建筑抗震設計的結構應該得到人們的重視。我國150m 以上的建筑,采用的3 種主要結構體系(框.筒、筒中筒和框架- 支撐體系),都是其他國家高層建筑采用的主要體系。我國鋼材生產(chǎn)數(shù)量已較大,鋼結構的加工制造能力已有了很大提高,因此在有條件的地方,建議盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土(柱)結構或鋼結構,以減小柱斷面尺寸,并改善結構的抗震性能。
我國傳統(tǒng)文化中“以柔克剛”具有價高的思想價值,可以指導很多實際問題。在高層建筑結構的抗震設計中,可以從傳統(tǒng)的硬性為主的抗震模式向以柔性為主的抗震模式轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)以柔克剛、剛柔相濟,有效地減弱地震作用過程中釋放的沖擊力。比如,在高層建筑的拱形結構中有這樣一個例子:迪拜帆船酒店,外觀如同一張鼓滿了風的帆,一共有56 層、321m高,就是運用拱結構抗震減災的很好的例子。
(四)重視建筑材料的選擇
在高層建筑的抗震方案設計中,建筑結構的材料選擇也非常重要。首先,我們可以對建筑材料的參數(shù)進行抗震性能的分析,從整體上對材料的參數(shù)變異性進行研究,而不能僅考慮建筑材料的承載力忽略其他因素。從抵抗地震的角度來講,就是要控制建筑結構的延性需求,這就要求我們從高層建筑建設施工的各方面,來選擇符合抗震需求而且經(jīng)濟適用的建筑結構材料。
(五)增多抗震防線的建設
高層建筑結構防震可以設置多道抗震防線,增強對地震的抵抗力。高層建筑物設置多層的地震抵抗防線,第一道防線遭到破壞之后,有后備的第二道、第三道甚至更多的防線對地震的作用力進行阻擋,避免高層建筑物的倒塌。高層建筑結構進行抵抗地震設計時,可以采用具有多個肢節(jié)和壁式框架的“框架剪力墻”等防震結構。
框架剪力墻具有性能較好的多道防線抗震結構,其中的剪力墻是第一道抗震防線也的主要的抗側力構件。所以,剪力墻要足夠多,保證它的承受能力較高,不小于高層建筑底部地震傾覆力矩的一半。同時,為承受剪力墻開裂后重分配的地震作用,任一層框架部分按框架和墻協(xié)同工作分配的地震剪力,不應小于結構底部總地震剪力的20%和框架各層地震剪力最大值的1.5倍兩者的較小值。剪力墻結構中剪力墻可以通過合理設置連梁(包括非建筑功能需要的開洞組成多肢聯(lián)肢墻,使其具有優(yōu)良的多道抗震防線性能。
三、高層建筑的抗震結構計算
目前國內(nèi)外在進行高層建筑抗震結構的計算時,都開始廣泛的采用電腦軟件,特別是在面對一些比較復雜的建筑結構形式時,電腦軟件能對其提供巨大的幫助。在運用電腦軟件進行建筑抗震結構的計算時,要求建筑結構的工程師必須具有清晰的結構概念,能準確在計算機上建立出反映工程實際情況的模型,還要能對其計算結果是否具有準確性、合理性做出分析。
在利用計算機進行對高層建筑的抗震結構計算時,要求計算機軟件的技術條件應該符合相關的標準規(guī)范,并且在進行特殊結構處理計算時,還要闡明其內(nèi)容方面相關的科學依據(jù)。在面對復雜結構下,多發(fā)地震災害的建筑內(nèi)力和變形的分析時,至少要采用兩個不同的力學模型進行研究計算,對計算出來的結果進行準確的分析、確認無誤后,才能進行相關建筑工程的抗震結構設計。
四、結束語
高層建筑結構的抗震設計方法和技術是不斷變化和進步的,我們需要在具體的實踐中對高層建筑所處的地質(zhì)和環(huán)境進行詳細的分析和研究,選用適合的抗震結構,注重建筑結構材料的選擇,減小地震的作用力,增強地震的抵抗力,從而達到高層建筑抗震的目的。
參考文獻:
[1] 王榮書,高層建筑結構概念設計探析[J] 黑龍江科技信息,2010.
關鍵詞:多層磚混結構;房屋建筑;抗震設計;
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
1、引言
目前,磚混結構的房屋建筑在我國非常常見,主要是由于這種結構無論在選材上,還是施工的工藝上,抑或施工的成本上都有著非常大的優(yōu)勢。但是我們在關注其優(yōu)點的時候,也應該注意到其不足之處,多層磚混砌體房屋建筑大部分使用機制空心磚以及混合砂漿來完成其砌筑的過程,并利用其內(nèi)外磚墻的咬砌來實現(xiàn)整體的連接性,這一方式就決定了其脆性性質(zhì),也就是說它的抗震性比較差,這一點在地震設防地區(qū)表現(xiàn)的尤為明顯。因此,本文對于如何做好多層磚混結構房屋建筑的抗震設計具有學術以及實踐上的雙重意義。
2、多層磚混房屋建筑的抗震設計具體要點
(1)層數(shù)要求以及高度要求
針對多層磚混房屋建筑的層數(shù)要求以及高度要求,我們在設計中要確保其不超過相應的限值,可以通過以往的實例看出這一點,一般來說,多層磚混結構房屋建筑的層數(shù)與高度和在地震中所受的破壞是成正比的,因此,做好對于其層數(shù)以及高度的控制可以有效地減少地震中所帶來的傷害。
在我們的設計工作中,房屋的總高度以及總層數(shù)要同時符合上標的限值,這主要是因為房屋的總重量中樓蓋的重量能夠占到一半,如果總高度一樣,那么我們每多一層樓蓋就會增加半層樓的側向地震作用,這也會增大對底部的傾覆力矩,進而使其抗震性能變差。
(2)對于建筑平面以及立面的布局要求
做好建筑平面以及立面的布局是抗震設計中一個非?;A也是非常重要的內(nèi)容,它對于房屋的抗震性能有著直接的關系。針對多層磚混結構房屋建筑的抗震設計要求,我們最好要做到平、立面簡單對稱。根據(jù)我們的經(jīng)驗,越是對稱的建筑,其抗震的性能越好。
出現(xiàn)這種情況是因為如果我們做好對于平、立面的布置,那么可以使其每個部位所受到的力比較均勻,這可以有效地減少薄弱的環(huán)節(jié)。在我們的生活中,地震是具有隨機性以及復雜性的,如果建筑的體型不規(guī)則,由于受力的影響,則其必然會更容易受到地震的影響,在我們的設計工作中,如果建筑的布局是一定的,則可以通過設置防震縫將復雜的建筑分成規(guī)則的單元,這對于減輕地震的危害也有著明顯的效果。
(3)對于縱墻以及橫墻的布置要求
在我們對于多層磚混結構房屋建筑的抗震設計中,我們應首先考慮使用橫墻承重或者縱橫墻共同承重的結構體系, 這種結構體系比較對稱,受力比較均勻,沿平面內(nèi)最好要對齊, 沿豎向最好要上下連續(xù),針對同一軸線上的窗間墻寬度最好做到均勻。
多層磚混結構房屋建筑的整體剛度、穩(wěn)定性和其抗震的性能有著直接關系,因此,我們在設計過程中普遍使用縱墻或橫墻承重。應注意的是因為非承重方向的約束墻體比較少, 而且間距又比較大,所以房屋在這一方向上的剛度會相比較弱一些,空間的剛度以及整體性也會較差,所以抗震的能力比較差。在地震比較嚴重的時候,墻體由于平面外的失穩(wěn)而首先受到破壞,然后才會導致房屋的倒塌。針對這一特點,在兩個方向上做好縱、 橫墻混合承重的布置,可以有效地對其變形進行控制,進而增加了空間的剛度以及整體性,,對于房屋的抗震性能有著較好的提升作用。
我們在對墻體進行布置的時候,應首先考慮使用縱墻貫通這種平面布置方法,如果縱墻不可以進行貫通布置,那么我么要做好在縱橫墻交接位置的布置,比如設置鋼筋混凝土構造柱等。
當?shù)卣鸢l(fā)生的時候,橫墻承擔了地震中的橫向震力,因此,我們不僅要確保橫墻具有足夠的承載力,還要確保在地震發(fā)生時能夠很好地將橫向震力傳遞到橫墻的水平剛度。此外,針對抗震墻的設計,要確保其能夠很好地傳遞水平震力。目前, GB 50011 – 2010中對于多層磚混結構房屋建筑抗震墻之間的間距有著明確的規(guī)定:7度設防的時裝配整體式鋼筋混凝土樓、 屋蓋的多層磚混房屋抗震橫墻最大間距為 15 m。如果這一橫墻間的距離比較大,縱向磚墻則會由于比較大的變形而導致平面之外出現(xiàn)彎曲破壞,進而樓蓋將不再能夠傳遞水平地震力,這就使得多層磚混結構房屋建筑的抗震能力有所下降。
(4)對于剛度以及整體性的要求
我們之所以在設計時要考慮剛度以及整體性方面的要求,主要是因為房屋是由縱、橫向承重構件以及樓蓋組成的,有一定空間剛度的結構體系,這就使得其抗震性能與房屋的剛度、整體性之間存在著直接關系,確保樓蓋的剛性是保證其它側力構件合理的分配震力的前提。在抗震設計中,當樓蓋在澆灌以后,對于平面上墻體對齊的要求則可以在一定程度上進行放寬,這是因為此時砌體結構的空間變形是可控制的。
(5)對于圈梁和構造柱的要求
通過對以往的震害調(diào)查可以發(fā)現(xiàn),在多層磚混結構房屋建筑中,圈梁是一種性價比很高的措施,它對于提高房屋的抗震能力十分有利。這主要是因為在地震過程中,圈梁可以與構造柱共同作用,這樣就對墻體在豎向平面內(nèi)進行了約束,對于墻體裂縫的擴大有著很好的遏制作用。此外,圈梁的設計對于減小裂縫與水平面之間的夾角也有著重要的作用,可以提升墻體的整體性。我們通過實驗發(fā)現(xiàn),在多層磚混結構房屋建筑中,增設構造柱可以有效地提升其延性,其中鋼筋混凝土構造柱可以使砌體的抗剪承載力提高10%-30%。
不過,需要注意的是,我們平時在驗算中發(fā)現(xiàn),即使通過在適當部位加設構造柱也不能完全滿足我們的抗震承力驗算。因此,為了進一步提升墻體的抗震能力,一般在設置構造柱的前提下,還可以在可在抗震性能較差的承重墻段內(nèi)進行水平鋼筋的設置,這可以使砌體及水平鋼筋共同對震力進行承擔。
(6)其他抗震設計要求
除了以上設計要求之外,我們還可以通過以下的方法對多層磚混結構房屋的抗震性能進行提升:
首先,房屋的樓梯間應設置到建筑單元的中間位置,而不是將其設于房屋的盡端;
其次,對于凸出屋頂?shù)臉翘蓍g,在其構造柱的設計上應使其與頂端的圈梁進行連接;
第三,房屋的局部尺寸應滿足抗震的要求,這可以避免因個別墻段的抗震新能不合格而導致整體抗震性能不達標的情況。
第四,做好房屋的合理布局,比如通過結構上的構造措施來彌補由于其脆性而導致的抗震性能不足。
最后,在我們的抗震設計中,要時刻保證抗震意識,確保以預防為主,爭取做到“小震不壞,中震可修,大震不倒”的目標。
3、結語
由于多層磚混結構房屋建筑是我國應用非常廣的一種形式,因此,做好其抗震設計對于保護人民的生命以及財產(chǎn)安全有著不可忽視的重要性。但是,在這一過程中,由于其涉及的環(huán)節(jié)比較多,這就容易導致疏漏的情況,因此,在我們的設計工作中,應結合實際的情況,嚴格按照相關的標準進行設計,只有這樣才能做好這一工作,進而為切切實實地對人們生命財產(chǎn)安全起到保護的作用。
參考文獻
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關鍵詞:建筑設計;抗震設計;作用
1抗震設計的內(nèi)容和要求
現(xiàn)在能夠影響抗震性能的因素是非常多的,所以面對抗震設計工作,相關人員要選擇最有利的地段并采取相應的措施展開抗震設計工作。其中形式對稱、規(guī)則和剛度分布均勻的建筑結構是我們的首要選擇。選擇結構體系和結構材料也是一件非常重要的工作,首先必須滿足抗震結構的具體要求,同時還要選擇那些結構延性好、均勻性好以及強度和重力比值大的建筑設計。對于具體的抗震設計工作必須設置多道防線,這是因為地震作用保持的時間比較長,與此同時還有多次反復發(fā)作的可能性。專業(yè)人士對地震之后倒塌的建筑物做過分析發(fā)現(xiàn)在地震的反復作用下建筑物會遭受到較為嚴重的破壞,嚴重的還會出現(xiàn)建筑物的倒塌。這大多是由于建筑物結構被破壞,喪失承載荷載和重力的能力。所以,面對具體的抗震設計問題,要對建筑物的構件強弱關系做出一定的處理,促使其有效形成多道防線,如此一來,建筑物的抗震性能便會得到全面提升。
2建筑設計在抗震設計中的作用
2.1有效解決屋頂建筑的抗震設計難題
現(xiàn)在高層和超高層建筑變得越來越普遍,在對其進行設計時,屋頂建筑抗震設計變得尤為重要,成為其中的重要一環(huán)。現(xiàn)在雖然各大城市的高層建筑抗震設計都有很大的進步,但是毋容置疑屋頂建筑設計中還是存在一定的問題,需要我們重視起來。以屋頂設計較高或者是設計過重為例,這樣的設計在無形中導致屋頂?shù)慕ㄖ冃纬潭茸兇螅缘卣鹱饔猛瑯右矔哟?,不利于建筑物本身和屋頂?shù)目拐?。如果屋頂?shù)目拐饌攘臀蓓斨碌目拐饌攘Τ霈F(xiàn)不必要的間斷,等到地震發(fā)生之后,地震的扭轉(zhuǎn)作用將變得比之前更為嚴重,不利于整體抗震工作的順利開展。因此,面對屋頂建筑設計的全過程,應該最大限度的降低屋頂建筑的高度。其中那些強度比較高、輕質(zhì)和剛度都恰到好處的材料是我們的首選,可以幫助地震作用傳遞的更為順暢。屋頂重心和屋頂之下的建筑重心在同一直線上,假如屋頂建筑非常高,對于這樣的情況我們就要促使屋頂建筑有比較強的抗震性,讓屋頂建筑地震作用和突變降到最低,盡我們最大的努力防止出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應。
2.2對于建筑抗震設計的最終效果是一種全面的強化
現(xiàn)階段,我國建筑行業(yè)的發(fā)展勢頭迅猛,和建筑設計相關的理論基礎和有關的經(jīng)驗都變得更為成熟。因此,在面對建筑抗震設計工作,工作人員應該對先進的建筑設計理念展開全面運用,通過這樣的方式不斷提升建筑抗震設計的實際效果。另外,現(xiàn)在各大城市的許多建筑物中都普遍存在屋頂和地步重心不在一條水平線上的問題,為了將這種問題避免,設計人員可以在建筑抗震設計環(huán)節(jié)合理運用建筑設計的方法,不斷有效增加建筑物的剛度和強度,在現(xiàn)有的實際情況為基礎,有效優(yōu)化設計方案,在這種方法的作用下,建筑物的高度和體積就會得到有效的控制,進而建筑物自身的強度也能得到不斷的提升,隨之建筑物的抗震作用也將得到最大發(fā)揮。除此之外,在具體的建筑設計中最好選擇在建筑中心的位置設置上電梯,這是一種有效增強建筑物抗震設計作用效果的良好方式,值得我們學習。
2.3建筑設計的運用可以促使建筑物的平面設計得到有效的對稱
在實際工作、生活和生產(chǎn)中,建筑的平面設計環(huán)節(jié)和建筑物的使用功能與要求都有莫大的關系。如果我們的建筑平面設計工作落實得好,必然對人們是一種非常大的保護,地震給人們帶來的傷害也將更小,人們的生命和健康、財產(chǎn)安全都能得到有效保障。所以,面對具體的建筑,相關單位一定要重視建筑設計工作的重要性,保證建筑物在結構的剛度和質(zhì)量上都能得到均勻性的分布。為結構抗側力構件創(chuàng)造一個合理的布置條件,保證建筑結構的抗震要求和建筑的使用要求都能全面結合起來,這樣可以保證建筑設計工作在建筑抗震中作用發(fā)揮發(fā)揮的更為全面。
2.4建筑設計在抗震設計中的運用可以促使建筑物豎向設計變得更加有協(xié)調(diào)性
在建筑物豎向設計工作中存在一個較為明顯的問題,建筑樓層的質(zhì)量和剛度分布都有明顯的不協(xié)調(diào)性,這個問題也是一個讓人非常頭疼的問題。所以,人們對于建筑的使用功能所提出的要求也存在著差異,因此建筑物在樓層結構的剛度和質(zhì)量是有明顯的不協(xié)調(diào)的。如果真的遭遇地震,這種建筑物遭到破壞的可能性要比其他的建筑物高出太多,自然所帶來的損失也將變得不可估量,不利于人們身心健康的全面發(fā)展。所以,面對建筑的豎向設計,設計人員在設計環(huán)節(jié)就要對每個樓層的剛度有合理且全面的控制與把握,這樣可以有效減輕地震時建筑的扭轉(zhuǎn)效應,進而給人們所帶來的傷害也將會變小。
3結語
現(xiàn)在各個國家和地區(qū)對抗震工作的重視程度都在不斷提升,我們除了要學習我國關于增強建筑物的抗震設防標準之外,還要不斷分析總結地震破壞所帶來的經(jīng)驗教訓。如果在執(zhí)行的過程中發(fā)現(xiàn)抗震設計的相關標準合理性存在問題就要及時對其展開修正。另外,關于抗震設計新技術的學習和實踐同樣是必不可少的。簡而言之,設計人員要想設計出一個完美的建筑設計就必須對抗震設計有一個全面的認識,做好建筑物本身設計和其結構設計的配合工作。所以,要對抗震設計在建筑設計中的地位和作用有全面的把握,這樣更加有利于抗震設計作用在建筑設計中的全面發(fā)揮,是一件造福人類的大事。
參考文獻
關鍵詞:建筑結構;設計;抗震設計;淺談
1前言
在自然災害的范疇內(nèi),地震屬于危害性較大的一種。近些年,頻繁出現(xiàn)的地震災害嚴重的威脅到了人民的財產(chǎn)和生命安全,特別是人民居住環(huán)境遭到了損壞。為此,提升建筑物的抗震能力是刻不容緩的事情,隨著國家在地震學領域、建筑學領域和地理系統(tǒng)等專業(yè)方向的科學發(fā)展。我國的建筑結構抗震能力得到了很大的提升,如何根據(jù)國內(nèi)地理因素和環(huán)境因素的變化,設計出更為安全,抗震性能更高的建筑物,是很多施工單位及設計方普遍關心的問題。
2建筑結構中關于抗震設計需要考慮的因素
在建筑結構中進行抗震能力的考慮方面,必須結合建筑抗震場地的選擇、建筑結構體系的適當構建和建筑物的平面布置規(guī)則等幾個方面加以重視。
2.1合理選擇建筑抗震場地。在建筑結構設計中對于抗震設計的考慮上,必須注重建筑抗震場地的選擇。選擇了合理的抗震場地進行建筑施工,將會很大程度上提升建筑結構的抗震能力。當?shù)卣鸢l(fā)生時,會導致地表的各個位置發(fā)生不規(guī)律的則亂移動,所坐落位置的地質(zhì)結構和性質(zhì)不同,發(fā)生的地震災害程度也會有所差異。當?shù)卣鹬邪l(fā)生劇烈的地面震動時,如果場地選擇本來就不妥當,建筑結構遭受的破壞就更加的嚴重,嚴重的會導致建筑物的坍塌。在建筑場地的選擇上,要適當?shù)谋荛_軟土層,砂土層等容易被液化的地面結構,當這些不利于抗震的地段很難避開時,就要考慮通過人工改造的形式,進行地基的加固處理,確保建筑物的地基抗震級別能夠得到提升。
2.2嚴格規(guī)范建筑結構體系的構建。在抗震設計實施前的建筑結構抗震方案選擇是非常關鍵的因素之一。在建筑結構體系和安全方面的方案考慮中,需要從以下幾個方面加以考慮:(1)抗震結構的選擇上,避免以偏概全,因?qū)μ厥饨ㄖY構考慮而忽視了整體的結構構件,需要從整體進行建筑抗震性能的把握。要確保建筑結構有一定的贅余,當建筑物的某個局部出現(xiàn)了損壞的情況下,整體建筑物不會因此受到穩(wěn)定性和抗震性能的變化。(2)根據(jù)地震的傳遞路徑準確的進行設計圖規(guī)劃。對于豎向結構的設計,設計要從垂直重力符合角度考慮其相應條件下的壓應力均衡問題,對轉(zhuǎn)化結構而言,考慮到上部結構豎向構件會傳來垂直重力荷載,確保該荷載力在轉(zhuǎn)換層有一次的轉(zhuǎn)換。(3)設計中要注意確保建筑結構體系的強度和剛度在合理的水平,符合建筑物的整體設計要求。避免因局部位置的剛度不足難以支撐該部位應該支撐的建筑區(qū)域結構,實現(xiàn)剛度和強度的合理分配。
2.3確保建筑物的平面規(guī)則性布置。在實際的建筑結構抗震設計分析上,還要充分的考慮到建筑物的平面布置規(guī)則性,這在抗震設計中非常重要的一個因素。通過盡量保持建筑設計的規(guī)則性,可以更好的知道建筑施工,對于不規(guī)則的結構設計,必須采取與之匹配的負責對策加以設計對應。
3建筑結構設計中加強抗震設計的幾點建議
建筑結構的抗震性能對建筑物的使用者和周邊的環(huán)境來說,有著非常直接的安全關系。如果建筑物的抗震性能較差,在發(fā)生低級別的地震時,就可能會導致建筑物的變形等問題,周邊的環(huán)境設施和人的生命財產(chǎn)安全都會受到相關的影響。在切實提升建筑物的抗震能力方面,主要可以從以下幾個方面加以考慮:進行抗震結構的準確選擇,通過合理布局來減少抗震能量的發(fā)揮,盡可能的設置多重抗震防線。
3.1進行抗震結構的準確選擇。抗震結構的準確定位能夠有效的提升建筑物的整體抗震性能,通過優(yōu)選強度較大,剛度較高的建筑主體結構設計方案,可以最大限度的避免建筑結構的變形發(fā)生概率。確保建筑物的整體結構性能。設計人員在進行抗震結構分析時,必須將抗震結構和非抗震結構進行同時考慮,針對短柱等較容易發(fā)生安全問題的關鍵部位要采取合理的抗震措施,通過確保建筑結構和非結構構件的整體剛度和強度,來提升建筑結構的抗震能力。
3.2盡量的優(yōu)化布局以降低地震能量。在進行抗震結構設計時,通過加強位移為基點的結構設計考慮和定量分析的方式,能夠有效的降低地震災害中能量的輸入,實現(xiàn)建筑物抗震性能的總體效果。在設計的定量分析中,通過反復幾次的構件總承載力核算,通過采取合理的措施來控制建筑下層的位移延性比例,使得建筑物在面臨地震災害時,其結構變形情況最小化。建筑地基的選擇,要盡量的以堅硬地基為主,盡量避免建筑物坐落在地震周期比較活躍的位置,減少建筑物中地震能量的輸入,從而降低地震的破壞程度。
3.3抗震防線的多重設置??拐鸱谰€可以實現(xiàn)抗震效果的最大化。設計中,可以講延伸性能好的建筑結構納入到抗震防線體系內(nèi),另外將一些建筑構件作為二、三道防線。通過多重抗震防線的設置,可以有效地降低地震發(fā)生后的沖擊力,從而保障人民的財產(chǎn)和生命安全。
4結語
總而言之,一旦地震發(fā)生,將會給人民的生命和財產(chǎn)帶來很大的威脅,在建筑結構設計中強調(diào)抗震性能設計的意義是非常重大的。在考慮抗震的具體設計思路時,設計人員必須通過多角度進行抗震方法的設計,并加強創(chuàng)新性抗震度角度的分析,通過合理的制定抗震設計來增強建筑結構的抗震性能。同時,在建筑物的施工過程中,施工隊伍也要強化建筑物的抗折能力建設,為人民的生命和財產(chǎn)安全保駕護航,促進國家建筑行業(yè)的長遠持續(xù)發(fā)展。
作者:陳瑩 單位:山東省冶金設計院股份有限公司
參考文獻:
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[2]黃鶴.建筑結構基于性能的抗震設計理論及方法[J].中國高新技術企業(yè),2012.
關鍵詞:建筑工程;工程抗震;工程設計;抗震設計;性能技術
中圖分類號:TU198文獻標識碼: A
引言
抗震性能是建筑工程的一個重要內(nèi)容,尤其是在地震頻發(fā)區(qū)的建筑工程,要根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況提高建筑工程的抗震性能和級別。良好的抗震性能技術的設計應用可以使建筑物抵御地震帶來的破壞,減少人身生命財產(chǎn)損失。設計者應該全面的認識到這一點,在設計中規(guī)避一些不利的因素,提高設計的水平,促進建筑的良好使用。
一、建筑工程設計與抗震性能技術的關系
建筑工程設計與抗震性能技術之間有著緊密的聯(lián)系,只有在設計階段充分考慮抗震因素,才能為建筑后期的抗震性能打好基礎。建筑工程設計是抗震性能技術的設計應用的基礎,在建筑結構設計中,對建筑工程設計的改動較小。在建筑工程設計方案中,設計師應充分考慮到建筑的抗震性能的要求,設計人員必須根據(jù)建筑方案合理、科學布置結構部件,保證建筑結構剛度的均勻分布,使建筑結構的受力與變形能相互協(xié)調(diào),從而提高建筑結構的承載能力及抗震性能。在建筑工程設計若不考慮到建筑的抗震性能要求,就會導致建筑工程布局設計受到限制。通常情況下,為了提高建筑結構部件的承載能力與抗震性能,則要增加建筑結構的截面面積,但結果是會造成不必要的浪費。因此在提高建筑工程抗震性能技術時必須要對建筑的體型、平面布置、豎向布置及屋頂抗震性能等問題進行系統(tǒng)合理的研究分析。
二、現(xiàn)階段我國建筑抗震存在的普遍問題
1、建筑結構設計不合理、抗震性能不足
現(xiàn)階段,我國建筑的抗震設計目標還不明確,大多數(shù)房屋建筑的抗震性能還未能從設計方案上得到直觀的體現(xiàn)。一旦建筑物的抗震性能無法達到,會在地震強度過大的情況下發(fā)生瞬間坍塌,無法給建筑物內(nèi)的人們逃生預留足夠的時間和空間。我國建筑結構的不合理設計,大多體現(xiàn)在農(nóng)村建筑物上,部分農(nóng)民自建房甚至根本不具備抗震性能,一旦遭遇地震災害,這些先天性的設計缺陷會造成建筑結構的巨大改變,導致結構部件失衡。加之農(nóng)村房屋樓間距設計的不合理,極易造成房屋的連續(xù)性垮塌,帶來的破壞將是毀滅性的
2、建筑質(zhì)量不達標
由于建筑材料市場價格的持續(xù)上漲和建筑行業(yè)競爭的加劇,部分企業(yè)不顧建筑質(zhì)量,一味追求低價戰(zhàn)略搶占市場,因此造成部分建筑質(zhì)量大面積縮水,為人民群眾的日常生產(chǎn)生活埋下了潛在的隱患。除此之外,建筑質(zhì)量的不達標還有很大一部分原因是由于施工隊伍的違規(guī)操作造成的,為了節(jié)省成本、加快施工進度,部分施工企業(yè)偷工減料、漠視抗震設計而施工,造成建筑物內(nèi)部承重墻地基不牢、圈梁過細、箍筋間距過大等多個分項均不符合抗震減災設計的相關要求。另一方面,建筑施工過程中的監(jiān)管不力,也是導致鋼筋混凝土質(zhì)量不達標、施工技術不到位、隨意改變建筑結構破壞抗震性能等質(zhì)量問題的主要誘因。
三、建筑工程抗震設計的原則和基本內(nèi)容
1、原則
在建筑物抗震設計上,我國遵循這樣三條原則:“小震不壞、中震可修、大震不倒”。第一,小震不壞。當建筑物遇到多遇地震時,其結構沒有遭受到損壞,無需修理就可以繼續(xù)使用。在這個原則下,一般是對建筑結構的承載力進行驗算,是建筑工程抗震設計第一階段的彈性設計。第二,中震可修。當建筑物遇到設防地震時,建筑物可能發(fā)生一定程度的損壞,經(jīng)過修補之后就可以繼續(xù)投入使用。這要求建筑設計時考慮到建筑結構的非線性彈塑性變形和承載力,是第二階段的彈塑性變形驗算。第三,大震不倒。當遭受到罕遇地震影響時,建筑物不會發(fā)生倒坍等威脅人民生命財產(chǎn)安全的重大事故。這一階段的設計是前面兩個階段驗算和設計的分析過程,并采取相應的抗震措施和技術來提高建筑物的抗震性能。
2、基本內(nèi)容
首先,當建筑物采用鋼筋混凝土框架結構和抗震墻結構時,其高度不得超過《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定的最大適用高度。當采用的是抗震墻結構和筒體結構時,建筑工程為9度設防時,其高度不得超過《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定的最大適用高度;建筑工程為8度設防時,其最大高度應是《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定最大適用高度的120%;建筑工程為7度和6度設防時,其最大高度應是《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定最大適用高度的130%。第二,超限高層建筑物設計時,其高度、高寬比和體型規(guī)則性這三者中至少有一項需要滿足《建筑抗震設計規(guī)范》的要求。第三,在進行建筑抗震設計時,至少要采用兩種力學模型來計算分析建筑物的受力情況,其計算程序需要經(jīng)過有關行政部門的鑒定許可。第四,為保證超限高層建筑的安全性,應采取比《建筑抗震設計規(guī)范》更嚴格的抗震措施。第五,當建筑物有明顯薄弱層時,還應進行結構的彈塑性時程分析。
四、提高建筑工程抗震性能技術的措施
1、做好超限高層建筑設計的前期工作
眾所周知,建筑材料對建筑工程抗震性能的影響及其的嚴重,因此在設計前要做好前期的準備工作,主要對設計中涉及到的材料質(zhì)量、數(shù)量、規(guī)格等做好相應的規(guī)劃設計,通過對材料的了解再進行相應的設計,尤其是材料的性能參數(shù)一定要做好詳細的分析,因為有很多材料類型差不多,但是,還是有著細節(jié)上的差別。另外,還應對建筑地點的地質(zhì)地貌、周邊環(huán)境等進行詳細的分析,這些因素對建筑抗震設計也有著一定的影響。因此,要做好前期的材料搜集、整理的工作,要確保相關數(shù)據(jù)材料收集的全面性和準確性。通過做好前期的準備工作,不管是在建筑的整體設計還是對建筑的抗震設計需要將這些數(shù)據(jù)作為設計的基礎,進而確保設計過程中避免出現(xiàn)一些誤差。
2、采用合理的結構形式
建筑結構抗震設計的原則我國建筑結構抗震設計應該遵循相應的原則,首先,建筑結構必須具備足夠的延展性能,以便于在強度過大的地震作用下,建筑能夠保證應有的安全性;其次,建筑結構必須具備足夠的剛度,以防止地震災害來襲時建筑產(chǎn)生大幅度的位置轉(zhuǎn)移和形狀扭曲;最后,建筑結構的相關構件必須具備一定的的承載能力,以便于地震作用下不會瞬間坍塌,因而為人們逃生預留足夠的時間。其具體的方法首先,墻體砌筑的砌塊要通過合理配比的砂漿和高標號水泥來確保強度,采用成組砌筑的方法保證砂漿到位,達到抗震設防的相關要求;其次,磚混結構的建筑,通常需要合理增設柱子和圈梁的實際數(shù)量,以確保建筑房屋的整體性;最后,墻體拉結筋必須按照相關規(guī)范布置、配筋最好一次性準備齊全、墻體內(nèi)部預理鋼筋的位置需要從軸線和標高等多種方面來確定,從而保證拉結筋設置處于最優(yōu)狀態(tài)。
3、明確建筑工程抗震設計中的受力體系
隨著社會不斷的發(fā)展,人們不僅對建筑的質(zhì)量要求提高了,同時也對建筑物的外觀有著一定的要求,美觀、大氣、上檔次是建筑外觀表現(xiàn)出來的典型特點,但是有很多建筑物只考慮到外觀設計,卻忽略了建筑的受力體系,對建筑物的抗震性能帶來直接的影響,如果這種現(xiàn)象出現(xiàn)在超限高層建筑的設計中,勢必會為建筑物帶來更大的安全隱患,因此,在對超限高層建筑物抗震設計中一定要明確建筑物的受力體系。建筑的外觀要求是要滿足的,而在達到這個要求的同時,還需要設計者充分考慮到建筑整體的抗震設計,要盡量以后者為主,畢竟后者是關乎到建筑物使用的安全性??梢酝ㄟ^力學的知識來尋找建筑抗震設計受力體系中的平衡點,以此來實現(xiàn)建筑工程抗震性能的要求。
4、做好建筑屋頂?shù)目拐鹪O計
屋頂設計是建筑抗震性能設計中的一項重要設計內(nèi)容,尤其是在現(xiàn)代高層與超高層建筑設計中,屋頂設計問題更為重要。根據(jù)近年來高層建筑抗震性能設計的審查結果可以看出,在建筑屋頂設計中主要存在過高或過重兩個問題。當建筑屋頂設計過高或過重時,不僅會使建筑的變形量較大,還會使地震作用加大,都會影響建筑屋頂及其下建筑物的抗震性能。當屋頂建筑與下部建筑的重心不處于同一條線時,尤其是當屋頂建筑的抗側力墻和下部建筑的抗側力墻體不連續(xù)時,就容易產(chǎn)生地震的扭轉(zhuǎn)作用,從而影響建筑的抗震性能。因此在屋頂建筑設計過程中,應盡可能降低其高度,并采用一些高強輕質(zhì)材料,通過保證建筑結構剛度的均勻分布,使屋頂與下部建筑的重心點相一致,從而減少屋頂建筑的變形量及地震作用,提高建筑的整體抗震性能。
結束語
總而言之,抗震性能設計作為建筑工程設計中的重要組成部分,與建筑設計之間有著密切的聯(lián)系。良好的建筑抗震設計,必須要在建筑與結構設計相同配合、共同考慮的前提下完成的。因此,必須要重視抗震性能設計中建筑工程設計中的重要性,以充分發(fā)揮出抗震性能設計的優(yōu)勢,從而提高建筑的整體抗震性能。
參考文獻: