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混凝土结构抗震设计规范范文1
关键词:钢筋混凝土;框架;剪力墙;结构设计
一、钢框架-混凝土剪力墙体系
(一)组成及分类
钢框架-混凝土剪力墙体系是以钢框架为主体,并配置一定数量的钢筋混凝土或型钢混凝土剪力墙。由于剪力墙可以根据需要布置在任何位置上,布置灵活。另外剪力墙可以分开布置,两片以上剪力墙并联体较宽,从而可减少抗侧力体系的等效高宽比值,提高结构的抗推刚度和抗倾覆能力。钢筋混凝土剪力墙又现浇和预制两种。
(二)变形
1、钢框架-预制钢筋混凝土墙的变形
钢框架-预制钢筋混凝土墙体系是以钢框架为主体,建筑的竖向荷载全部由钢框架来承担,水平荷载引起的剪力主要由钢筋混凝土墙板来承担,水平荷载引起的倾覆力矩主要由钢框架和钢筋混凝土墙板所形成的联合体来承担。由于框架间设置了混凝土墙板,结构的抗推刚度和受剪承载力都得到显著提高,地震作用的层间位移也就显著减小。这种结构体系可以用于地震区较多层数的楼房。
2、钢框架-现浇钢筋混凝土墙的变形
“钢框架-现浇混凝土墙”体系是由现浇钢筋混凝土墙和钢框架所组成,一般应沿房屋的纵向和横向,均应布置钢筋混凝土墙体。纵、横墙的数量应根据设防烈度和楼房层数多少由计算确定,纵墙和横墙可分开布置,也可连成一体,现浇钢筋混凝土墙体水平截面的形状可以是一字型、L型、工资型。
二、剪力墙结构设计注意事项
1、对剪力墙结构,《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《高层建筑混凝土结构技术规程》都有一些规定,高规的内容要多一些,且有关于短肢剪力墙的规定(7.1.2条共8款)。一般剪力墙为hw(墙肢截面高度,个人认为此应称为“墙肢长度”,与高规表7.2.16注1及抗震设计规范6.4.9条与表6.4.7注4、混凝土结构设计规范表11.7.15注4统一)/bw(墙肢截面厚度)>8,墙肢截面高度不宜大于8m,较长的剪力墙宜开设洞口(即所谓结构洞)(高规7.1.5条)。短肢剪力墙hw/bw=5(认为按老习惯取4较合理)~8,抗震等级应提高一级。hw/bw<5(认为按老习惯取4较合理),即为异形柱。L形、十字形剪力墙等,只要其中的一肢达到一般剪力墙的要求,则不应认为是短肢剪力墙。
2、高规7.1.1条规定“剪力墙结构的侧向刚度不宜过大”,如果采用全剪力墙结构,即除门窗洞外均为剪力墙,无一片后砌的填充墙,第一周期只有1.02秒,侧向刚度过大,使地震作用过大,不经济,不合理。
3、关于底层剪力墙的厚度:高规7.1.2条规定“高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构”,当短肢剪力墙较多时,其第2款规定“抗震设计时,筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于总底部地震倾覆力矩的50%”。SATWE程序在计算时,是将各个墙肢的高厚比进行单独计算,凡hw/bw=5~8,即归入短肢剪力墙,这样算得的短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩就可能容易大于50%。而TAT程序在计算时,是将L形等剪力墙等只要其中的一肢达到一般剪力墙的要求,则不归入短肢剪力墙,在相同的结构中,这样算得的短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩就有可能不大于50%,建议宜按TAT计算该项指标。
4、在短肢剪力墙较多的剪力墙结构中,多数设计人员将较短的墙段都画为约束边缘构件或构造边缘构件,将计算需要的纵向钢筋均匀配置在整个墙段内,这是不妥的,因为配置在墙肢中和轴附近的钢筋并不能发挥作用,因此纵向钢筋应向墙肢端部集中,宜打印剪力墙边缘构件配筋计算结果复核。抗震设计规范6.4.9条规定:“抗震墙的墙肢长度不大于墙厚的3倍时,应按柱的要求进行设计,箍筋应沿全高加密”,SATWE等程序在计算时也是照此条规定办理。如墙厚为200mm,墙肢长度600~800mm,虽然墙肢长度达到墙厚的3~4倍,认为仍宜按柱配筋。
三、框架―剪力墙结构设计注意事项
1、剪力墙应有边框:边框梁(或暗梁)、边框柱(抗震设计规范6.5.1条,混凝土结构设计规范11.7.17条,高规8.2.2条)。不能只设几段剪力墙,就成框架―剪力墙结构体系了。
2、剪力墙承担的地震倾覆弯矩应≥50%,否则应按框架结构查抗震等级,其最大适用高度只可比框架结构适当增加(抗震设计规范6.1.3条1款)。
3、框架―剪力墙结构中不应采用短肢剪力墙。
参考文献:
[1]钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规范(JGJ3-91).
混凝土结构抗震设计规范范文2
【关键词】 延性抗震等级
【Abstract】 Inthispaper,theauthorsanalyzedthereasonsofA buildingwithmultipleseismicgradeintheengineeringdesign。
【Key words】 Ductility ; Seismicgrade
建造于有抗震设防要求地区的钢筋混凝土结构楼房,在工程设计时,通常要求应有较好的延性。延性是衡量结构是否具有良好耗能能力的一个重要指标,一般指构件和结构屈服后,具有承载能力不降低或基本不降低、且具有足够塑性变形能力的一种性能。然而结构的延性是不能通过计算精确得到的,而是通过加强构造措施的方法来保证结构的延性,所以在不同的情况下,构件的延性要求是不同的,在地震作用强烈或是对地震作用敏感的地方延性的要求应高一些,重要的、震害造成损失较大的结构,延性的要求也应高一些,反之,延性的要求可适当的降低。前面说过,因为延性不是通过计算得到的,所以为了在工程设计的过程中做到安全适用、经济、合理,《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)与《高层建筑混凝土结构技术规程》(JG 3-2002)采用了对钢筋混凝土结构区分抗震等级(特一级、一级、二级、三级、四级)的办法,不同的抗震等级的构造措施不同,从而在宏观上对结构的不同延性要求加以区别。
对于一栋钢筋混凝土结构的楼房我们是怎样确定它的抗震等级而来保证它的延性呢?这里我们先来解释一下三个重要概念: ①抗震措施:除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容,包括抗震构造措施;②抗震构造措施:根据抗震概念设计原则,一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求;③抗震等级:它是结构构件设防的标准,钢筋混凝土结构的楼房应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算、构造措施和材料要求。从上面的概念介绍我们可以看出抗震措施包括的内容比较广泛一些,它主要有场地选择、内力的调整、结构选型、结构布置与一些增大延性的措施;而抗震构造措施包括范围相对来说要小一些,如限制最大轴压比、最小体积配箍率等。对于抗震等级,在同等设防烈度和房屋高度的情况下,不同的结构类型,其次要抗侧力构件的抗震等级可低于主要抗侧力构件,当然在实际工程设计中,也可根据具体需要来提高局部某些构件的抗震等级。掌握这三个概念之后,我们就可以根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)或《高层建筑混凝土结构技术规程》(JG 3-2002)来确定任何一栋钢筋混凝土结构楼房的抗震等级而不会出错。下面我们来通过三个案例来说明确定楼房的抗震等级应注意的问题,并且通过案例看出同一栋钢筋混凝土结构的楼房有多个抗震等级的情况。
【案例一】:某框架-剪力墙结构房屋的抗震设防分类标准为丙类,总高为28米,层数为9层,所处地区的场地类别为II类,抗震设防烈度为7度,设计基本加速度为0.10g,确定该房屋的抗震等级。
主要考虑过程如下:根据《建筑抗震设计规范》的第6.1.1条可以看出,房屋的高度是满足要求的,因该房屋的抗震设防分类标准为丙类,所以可以直接根据表6.1.2查出此房屋的抗震等级为:框架部分为三级,剪力墙部分为三级。从这个案例我们可以看出这个楼房有两个抗震等级,抗震措施与抗震构造措施所用的抗震等级是相同的。
【案例二】:某框架结构房屋的抗震设防分类标准为丙类,总高为28米,层数为9层,所处地区的场地类别为III类,抗震设防烈度为7度,设计基本加速度为0.15g,确定该房屋的抗震等级。
主要考虑过程如下:根据《建筑抗震设计规范》的第6.1.1条可以看出,房屋的高度是满足要求的,因该房屋的抗震设防分类标准为丙类,根据表6.1.2查出此房屋的抗震等级为三级,根据《建筑抗震设计规范》3.3.3条,当建筑场地为Ⅲ时,对设计基本地震加速度为0.15g的地区,除本规范另有规定外,宜分别按抗震设防烈度8度(0.20g)时各类建筑的要求采取抗震构造措施,所以该房屋当确定抗震构造措施时所用的抗震等级为二级。从这个案例我们可以看出这个楼房也有两个抗震等级,但抗震措施与抗震构造措施所用的抗震等级是不相同的;当进行内力的调整时,所用的抗震等级为三级,当确定构件的最大轴压比、最小体积配箍率时,所采用的抗震等级为二级,虽然本案例的抗侧力构件为单一的构件(框架),但它仍然有两个抗震等级,从而来保证结构的延性。下面我们通过【案例三】来说明同一栋楼房有更多的抗震等级和更为复杂的情况。
【案例三】:某框支剪力墙结构房屋的抗震设防分类标准为丙类,总高为60米,层数为18层,所处地区的场地类别为III类,抗震设防烈度为7度,设计基本加速度为0.15g,转换层的位置设置在2层,确定该房屋的抗震等级。
混凝土结构抗震设计规范范文3
关键词 碳纤维轴向承载力抗震加固
中图分类号:TU528.571文献标识码: A 文章编号:
一.概述
粘帖CFRP片材加固修复混凝土结构的技术,主要用于钢筋混凝土柱的抗震加固、梁柱的受剪加固、梁板的受弯加固、以及裂缝和耐久性修补。对于钢筋混凝土柱粘帖CFRP片加固,国内外大量的试验和理论分析均表明,目前采用一般粘帖CFRP片材加固钢筋混凝土柱的方法,在钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材后,使柱中混凝土处于三向受压状态,提高了混凝土的抗压强度及极限压应变,从而提高钢筋混凝土柱轴压承载力及延性。与约束混凝土的机理类似,钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材加固后使柱中混凝土处于约束状态,由于CFRP片材是线弹材料,使其产生的约束力是持续增长的,直至碳纤维拉断,混凝土破坏。可以认为:当钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材加固轴向应力超出混凝土的抗压强度后,应力---应变关系呈线性增长,混凝土的应力和应变同时达到最大值,呈现了CFRP片材是线弹性材料约束混凝土的特点。[1]
二、碳纤维加固混凝土柱的原理
普通混凝土结构在使用一定的年限后,混凝土腐蚀、钢筋锈蚀,承载能力下降;一部分新建和在建的工程,由于设计或施工不当,有些工程使用功能改变,荷载增加或者提高建筑物的抗震设防等级;由于种种原因造成停建烂尾工程,又重新启动的工程等等,这些都需要对结构进行加固。使用建筑结构胶在混凝土表面粘帖CFRP片材材料进行加固修复混凝土结构,《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中对钢筋混凝土柱的加固从施工到设计都有详细的规定。
《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中要求粘帖CFRP片材加固修复混凝土结构应由熟悉该技术施工艺的专业施工队伍完成,并应有加固修复和施工技术措施。保证施工质量的关键是遵循工序要求,施工时应考虑环境温度、湿度对结构胶固化的影响。施工过程中,为保证加固质量,应从施工准备开始对需要加固的构件进行表面修复、清理并保持干燥,应按产品供应商提供的工艺规定进行配置和涂抹结构胶。粘帖CFRP片材还应符合《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中有关条款要求。施工中应注意安全,远离电器设备及电源,做好防护措施。在开始施工之前,应确认CFRP片材及配套的结构胶的新产品合格证、产品出厂质量检验报告,各项性能指标应符合《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中的检验要求。[2]
改善钢筋混凝土柱最方便最有效的方法就是对核心区混凝土和保护层混凝土进行有效的约束,提高混凝土自身的变形能力。《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》的出现使得这一方法变得简单易行。CFRP片材包裹在钢筋混凝土柱,混凝土受到了外包纤维的有效约束,极大改善了混凝土的变形能力;同时外包纤维限制了裂缝的发展,在纤维拉断前保护层的混凝土不剥落,有效防止了粘结构破坏的发生。
为了进行CFRP约束混凝土构件的力学性能和承载力设计方法的研究,必须确定混凝土在CFRP生材料约束情况下的应力―――应变关系。国内外许多学者对CFRP约束混凝土的关系进行了研究,基于试验结果分析,建立了CFRP约束混凝土关系指数曲线+直线曲线的模型。
三、碳纤维加固钢筋混凝土柱的轴向承载力计算抗震加固[3]
我国现行钢筋混凝土设计规范及抗震设计规范中,对于钢筋混凝土结构的抗震措施,主要针对不同的抗震等级,通过内力调整和限制轴压比俩方面来控制。许多研究者指出:轴压比影响柱的延性及破坏形式。当轴向压力较小时,钢筋混凝土柱为受拉破坏,主要是由于受拉侧钢筋先达到屈服而引起的,表现出一定的延性。随着轴向压力的增加,柱的延性不断降低。当轴力超过界限轴力时,受拉侧钢筋达不到受屈服,构件的破坏主要是由于混凝土压溃或主筋的压曲造成的,因此延性很小。这就是抗震结构中限制钢筋混凝土柱轴压比的原因。在实际加固改造工程中,常常会遇到框架柱轴压比超出规范限值得情况。此时采用CFRP约束混凝土的关系环向包裹对柱进行约束,可以提高柱的混凝土抗压强度,从而降低轴压比。对于外粘帖纤维布弱约束钢筋混凝土柱计算;外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴压构件,其轴承载力按下列公式计算:N0.9(
对圆形载面建议按:式中: 为外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴压构件心抗压强设计值; 为外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴向构件抗压强设计值; 为外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴向构件抗拉强设计值;外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴向构件抗拉强设计值;A为加固柱截面的面积。一般情况下 不应大于的1.5倍,党有可靠依据时混凝土强度的提高幅值可适当提高。截面的半径或高度应小于1.0m,对矩形截面的高宽比h/b应小于1.5。
为确保核心区混凝土得到有效的约束,我国现行钢筋混凝土设计规范及抗震设计规范给出了柱箍筋加密区的最小配箍特征值 ,为避免配箍率过小还规定了最小体积配箍率。钢筋混凝土柱轴可以通过粘帖碳纤维来满足《建筑抗震设计规范》(GB50011―2001)对箍筋加密区以及体积配箍率的构造要求,以提高其抗震性能。碳纤维的加固最主要课依据《建筑抗震设计规范》和《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中(CECS146:2003)来确定。
碳纤维片材在箍筋加密区宜连续布置,且碳纤维片材两端应搭接或采取可靠连续措施形成封闭箍。碳纤维片材条带的搭接长度不应小于150mm,各条带的搭接位置应相互错开。
参考文献:
[1] 文明才. 建筑结构加固技术及发展趋势[J]. 湖南城市学院学报(自然科学版)[J]. 2005,14 (3):13-15.
混凝土结构抗震设计规范范文4
关键词:建筑抗震设计;发展与背景;最新修订;注意的方面
中图分类号:TU2文献标识码: A
引言
继唐山大地震,近年来我国陆续又发生大规模的严重地震,不断在敲响建筑抗震的警钟,《建筑抗震设计规范》也在我过建筑科技科研人员的精心研究下,做出了一次又一次的改动变更。随着科技的进步与经济的发展,在人民政府的带动下,越来越多的高层住宅,高层办公用楼等高层建筑陆续出现在了我们的视线中。所以为了人民更安全的生活,我们需要在高层建筑的设计上响应规范的微调,做出一些变化。本文结合了《建筑抗震设计规范》的发展进程与最新的修改,对于高层建筑的抗震设计给出了一些新的见解。
1 《建筑抗震设计规范》的发展与背景
我国最早期的建筑工程抗震设计主要参考苏联的《地震区建筑抗震设计规范》。1959年和1964年,我国曾两次起草并拟定了包括各类工程结构的《地震区建筑抗震设计规范》(草案),虽然未正式颁布,但对以后的工程抗震设计仍起了重要的作用[1]。而后,随着国力的发展与技术的提高,我国于1974年正式颁布了第一本工程抗震设计规范――TJ11―74《工业与民用建筑抗震设计规范》(试行)。1978年,TJ11―78《工业与民用建筑抗震设计规范》(简称《78规范》)[2],国家建委批准颁布。1989年,GBJ11―89《建筑抗震设计规范》(简称《89规范》)[3],建设部批准颁布。1990年开始实施,并于1993年作局部修订。2001年,GB50011―2001《建筑抗震设计规范》(简称《2001规范》)[4],建设部和国家质检总局联合。于2008年5・12汶川地震后作了局部修订,成为GB50011―2001《建筑抗震设计规范》(2008版本)[5]。2010年,GB50011―2010《建筑抗震设计规范》,目前已完成报批手续。我国在建筑工程抗震设计领域的规范基本成型。
2 建筑抗震设计规范的最新修订
修订主要依据住房和城乡建设部建标[2006]77号文件通知进行的。于2007年7月对《2001规范》开始修订,2008年4成初稿。而2008年5月12日发生了汶川地震,面向全国征求意见的修订计划工作暂时中断,但是编制组成员迅速进入灾区开展震害调查,取得大量的建筑破坏资料数据,为规范修订提供宝贵而珍重的参考。震害资料显示,建设规划选址应充分考虑各种地质情况影响,中、小学校舍和医院等重要建筑应提高抗震设防类别,各类结构的重要部位和薄弱部位、例如楼梯间等应予加强,结构防止连续倒塌和强柱弱梁设计问题应予重视等等。根据住房和城乡建设部落实国务院《汶川地震灾后恢复重建条例》的要求,在认真总结建筑震害经验的基础上,对《2001规范》作了应急的局部修订,于2008年7月30日颁布了GB50011―2001(2008版)《建筑抗震设计规范》。局部修订的修订内容有:
(1)依据地震动参数区划图的局部修订,对四川、陕西、甘肃地震灾区的设防烈度予以变更;
(2)增加山区场地建筑抗震设计的专门要求;
(3)从概念设计的角度,提出建筑结构体系需要注意和改进之处;
(4)提高楼梯间抗震安全性的对策;
(5)抗震结构材料性能和施工要求的局部调整;
(6)增加一定数量的强制性条文。
在完成2008版局部修订之后,《2001规范》的修订工作步入正轨,认真吸取汶川地震的震害经验,按要求于2009年12月完成审查并报批。2008版和2009年修订基本延续了《2001规范》的主要抗震设计理念和方法。
3 高层建筑抗震设计中应该注意的方面
3.1结构体系与材料的选用
在地震常发区,建筑结构体系或材料的选用是否合理是人们特别关注的事情。在我国,低于150 米的建筑采用的结构体系主要有三种:筒中筒、框―筒和框架―支撑体系。其它国家的高层建筑也常采用这些体系。但国外建筑大多都是钢结构建筑,而我国钢筋混凝土建筑的比例高达9 成。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构,国内外对如此高比例的钢筋混凝土建筑的抗地震作用并没有很好的经验。混式结构的钢筋混凝土内筒常常要承受70%至90%的震层剪力。采用钢筋混凝土核心筒结构,则应将钢筋混凝土结构的位移限值作为变形控制的基准;但因为此结构的弯曲变形侧移比较大,采用刚度较小的钢框架协助减小侧移的方式,不仅效果不明显,而且会使钢结构负担显著增大,有时必须通过设置伸臂结构或增加混凝土筒的刚度的方式产生加强层才能达到规范的侧移限值;如果柱距或结构体系发生变化时,就应设置结构转换层。转换层和加强层产生的大刚度容易造成结构刚度的突变,往往会造成柱构件剪力的突然加大,外框架柱连接处与转换层构件或加强层伸臂之间很难保证强柱弱梁。因此要慎重选择转换层和加强层的结构模式,尽可能降低它们的刚度,避免其造成的不利影响
3.2场地和地基的选择
建筑的场地以及地基的选择对于高层建筑的抗震能力具有直接的影响,是建筑抗震设计的基础,在进行建筑场地以及地基的选择时,应该充分了解当地的地震活动情况,对当地的地质情况进行有效性、科学性的勘察,在收集丰富资料的基础之上对场地进行综合的分析和评价,评估当地的抗震设计等级,对一些不利于抗震设计的场地应该尽可能的进行规避,而实在无法规避的应该有针对性的做好相应的处理措施,在高层建筑地基选择过程当中应该尽可能的选择岩石或是其它具有较高密实度的基土,从而提高建筑地基的抗震能力,尽可能的避开不利于抗震的软性地基土,对于一些达不到抗震要求的地基应该采取相应的措施进行加固和改造,使其能够符合相应的标准。
3.3建筑结构的规则性
在进行建筑结构设计的过程当中,应该尽可能的按照规则来,尤其是抗侧力结构应该尽可能的简单化,从而保证可靠性和承载力分布的均匀性;建筑结构的平面布置应该选择形状比较规则的图形,这样在发生地震的时候能够确保建筑整体的承载力均匀分布;应该尽可能的避免不规则的结构平面,造成建筑结构质心和刚心出现交错,这样一旦出现地震;一些和刚心距离比较大,刚度不足的构件就会发生侧移,受到较大的地震力的影响,有可能因为承受不住而发生损坏,最终导致建筑由于某个构件的损坏而发生倾斜和倒塌,为了防止抗侧力结构横向刚度突然出现变化,应该使垂直方向的抗侧力的截面积从上到下逐渐的递减。
3.4楼梯间设计的加强
楼梯的结构是直接或间接与主体结构相连的,例如,对于框架结构房屋,楼梯事实上是主体框架结构的一部分,在地震作用下,斜向构件梯段板也要承受剪力,这有可能导致梯段板断裂。梯段板通常有半个层高,两个标高处的水平位移有差值,容易使梯段板拉裂。另外,其各跑段梯段板的振型不一定相同和同步,容易导致梯段板底部受力钢筋与梯段板分离,钢筋断裂,还可能导致平台梁受扭破坏。在框架结构楼梯中由于存在休息平台,易形成短柱*除此以外,楼梯间高度相当于1.5个层高,这也会对楼梯间的稳定性造成影响.施工缝的留置也可能会影响楼梯的稳定性。多层民用房屋结构中,楼梯多为现浇板式结构,楼梯的施工应与楼房其他主体结构的施工同步进行,才能保证房屋的主体结构安全和抗震效果。这样,在楼梯中就不可避免地留置一定数量的施工缝,施工缝的留置位置和支模方法直接关系到主体工程质量和施工难易程度。
为加强楼梯间的整体性及墙体的稳定性,以增强其空间刚度,应加强纵横墙体之间的可靠连以限制墙体裂缝的产生,发展及倒塌。
(1)顶层楼梯间墙体应沿墙高每隔500mm设2Φ6通长钢和Φ4分布短钢筋平面内点焊组成的拉结网片或Φ4点焊网片;7~9度时,其他各层楼梯间墙体在休息平台或楼层半高处设置60mm厚、纵向钢筋不应少于2Φ10的钢筋混凝土带或配筋砖带;配筋砖带不少于3皮,每皮的配筋不少于2Φ6,砂浆强度等级不应低于M7.5且不低于同层墙体的浆强度等级。
(2) 楼梯间及门厅内墙阳角处的主梁支承长度不应小于500mm并应与圈梁连接。
(3)突出屋顶的楼梯间,除其构造柱应伸到顶部!并与顶部圈梁连接外,所有墙体应沿墙高隔2Φ6通长钢和Φ4分布短钢筋平面内点焊组成的拉结网片或Φ4点焊网片。
4 结语
我国的《建筑抗震设计规范》还会在今后的实践中吸取更多的经验,从而成长的更加成熟,而高层建筑的成熟也将称为这我国走向小康社会的鲜明符号。在高层建筑的设计上积极响应《建筑抗震设计规范》是对人民群众安全的责任。从长远角度看,开发各种合理的实用可行抗震设计策略,是一件非常重要且有意义的事情。
参考文献
[1]TJ11-74 工业与民用建筑抗震设计
[2]GB 50011-2001 建筑抗震设计规范[S].2008版
[3]王亚勇 《建筑抗震设计规范》的发展沿革和最新修订 《建筑结构学报》 2010年6月
混凝土结构抗震设计规范范文5
【关键词】:高层建筑;钢筋混凝土结构;结构设计;抗震;结构体系
【前言】:随着我国城市建设中越来越多的高层钢筋混凝土结构设计形式的出现,如何提高该种结构类型的抗震性能也成为了人们关注的焦点。尤其是近年来我国频频发生一些较大震级的地震,使得一些抗震性能较差的建筑物倒塌,不但给社会经济带来极大损失,更重要的是严重威胁了人民的生命财产安全。因此建筑的抗震设计再次受到了人们的广泛关注,我国的建筑结构抗震设计遵循三水准、两阶段的设计原则,三水准即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。本文通过分析高层钢筋混凝土结构在地震荷载作用下的受力情况,来探讨其抗震设计要素。
一 高层建筑结构的特点
多层与高层建筑结构的相同点有:都是承担竖向荷载和水平荷载作用,设计原理和设计方法也是基本是相同的,不同点是在高层建筑中,需要用来抵抗外荷载(特别是水平荷载)的结构材料更多,因此高层建筑结构设计的主要问题就是抗侧力结构的设计,设计抗侧力结构时也就有更多要求了。实践证明在建筑物的高度越大,水平力作用下结构设计的优化程度对材料用量的影响也就越大,特别是在地震地区,地震作用给高层建筑带来的危害也要比多层建筑的危害大,因此,应该更加重视高层建筑结构的抗震设计。从结构特点看,凡是水平荷载起主要作用的建筑就可以认为进入了高层建筑结构的范畴了,水平荷载主要是地震作用和风荷载为主,在地震区基本上就是地震荷载起主控作用。
二 高层建筑结构抗震设计要素
1正确选择合理的抗侧力结构体系其实高层建筑结构设计的重中之重就是设计抗侧力结构。高层建筑基本的结构构件是梁、柱、支撑、墙和墙组合的筒,用这些构件可以组成高层建筑众多的抗侧力结构。
(1)框架结构:框架结构由梁、柱通过节点组成的结构单元,框架只能在自身平面内抵抗侧向力,必须在两个正交的主轴方向设计框架以抵抗各个方向的侧向力。抗震框架结构的梁柱不允许铰接,必须采用刚接,使梁端能传递弯矩,同时使结构具有良好的整体性和较大的刚度。抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。抗震设计时,若采用砌体填充墙,填充墙的布置应避免形成上、下层刚度变化过大,避免形成短柱,尽可能对称布置,以减小偏心造成的扭转;砌体墙的抗侧刚度大、变形能力小,混合使用不利于结构抗震。(2)剪力墙结构(也称抗震墙结构):剪力墙结构承受竖向荷载和抵抗水平荷载是通过钢筋混凝土墙(亦抗震墙)来实现的,采用现浇钢筋混凝土,整体性好,承载力及侧向刚度大。剪力墙的延性设计的好坏直接影响着它的的抗震性能。在以往的地震灾害中,剪力墙结构的的震害一般比较轻。(3)框架―剪力墙结构:框架―剪力墙结构体系就是把框架和剪力墙两者结合起来,共同抵抗竖向荷载和侧向力,相互弥补,从此产生更好的结构效果。框架―剪力墙结构既有框架结构的特点,又具备剪力墙结构的优点。剪力墙刚度大主要承担层间剪力,而框架的延性要好一些,在遭遇地震作用下,先屈服剪力墙的连梁,这样是剪力墙的刚度会减小,剪力墙抵抗的层间剪力会转移到框架上,框架利用足够的承载力和延性来抵抗地震作用,那么这两种抗侧力结构的优势可以充分发挥出来,在遭遇地震作用时避免严重破坏甚至倒塌。因此建造较高的高层建筑通常采用这种结构型式,目前在我国得到广泛的应用。要根据所设计的建筑高度,是否需要抗震设防及抗震设防烈度等因素,选择一个与其匹配的、经济的结构体系,是结构效能得到充分发挥,建筑材料也能充分的被利用,最终会形成完美的结构设计。
2 正确认识高层建筑的受力特点高层建筑可以简化成一个竖向悬臂结构,结构轴向力主要是垂直荷载所产生的,它与建筑物高度是一次方的关系;结构的弯矩则是由侧向力所产生,弯矩与建筑物高度是二次方的关系。由此可以看出,在高层结构中,垂直荷载的影响不如侧向力影响大,结构设计的控制因素也就是侧向力,结构除了应有较大的强度来抵抗侧向力产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力,同时结构还要具备足够的刚度,使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。
3 建筑体型和结构总体布置建筑体型和结构总体布置在高层建筑的设计中也特别重要。建筑的平立面表现的是建筑体型,结构构件的平面布置和竖向布置反映的就是结构的总体布置,布置结构构件应该根据结构抵抗竖向荷载、抗风、抗震的要求来布置。结构平面布置对称、均匀并且有较好的抗扭刚度。结构竖向布置也要均匀,结构的刚度、承载力和质量分布均匀,无突变。
三 抗震设计方案
根据高层建筑的钢筋混凝土结构遭遇地震的强度可以分为罕遇地震、设防地震和多遇地震,在不同强度地震作用下,钢筋混凝土结构的抗震性能不同。抗震设计方案首先需要确定损伤部位,进而建立等效线性化结构模型,从而确定钢筋混凝土结构在地震作用下的弹塑性变形能力和承载力需求。下面将对不同地震强度下的抗震设计方案:
1多遇地震的损伤部位设计方案在多遇地震作用的弹塑性变形能力和承载力只需要按照GB50011-2010《建筑抗震设计规范》设计即可,也就是对多遇地震的重力荷载效应和作用效应分别乘以荷载分项系数和相应的作用就可以得到结构的设计内力,然后根据钢筋混凝土结构的材料强度来进行该结构的承载力计算和设计。
2 罕遇地震的损伤部位设计方案必须对罕遇地震下钢筋混凝土结构响应点的层间位移是否符合GB50011-2010《建筑抗震设计规范》的规定也非常重要。如果满足可以直接采用等效线性化分析法计算的弹塑性变形能力进行钢筋混凝土构件的弹塑性变形能力设计;如果不满足,需要增加结构的配筋或者增大结构构件截面来满足GB50011-2010《建筑抗震设计规范》对于层间位移的要求。
3 罕遇地震下的非损伤部位的承载力设计方案可以利用等效线性化分析法来计算非预期损伤构件在罕遇地震下的承载力,不同之处在于,非预期损伤部位的承载力会随着预期损伤部位承载力的增加而增加。根据等效线性化分析法可知,钢筋混凝土结构的响应点在罕遇地震作用下所对应的承载力可以作为非预期损伤部位的承载力,在设计过程中由于罕遇地震发生的可能性很小,可以采用重力荷载效应和地震作用效应的组合,再结合建筑材料强度的标准值来计算构件的承载力需求,如下式所示:SG+SEK≤RK其中:SG为重力荷载效应;SEK为地震作用效应;RK为按材料强度标准值计算的构件承载力。等效线性化分析法能够直接反应构件结构在地震响应阶段的弹塑性内力分布,有助于增强预期损伤部位的承载力,合理性和一般性更强。
【结语】:通过了高层建筑的受力特点、结构体系、结构布置、抗震设计等多方面的规定,在保证结构安全的前提下,尽可能将结构设计做到最合理、最经济和最优化。
【参考文献】:
[1]曲哲,叶列平.建筑结构弹塑性地震响应计算的等价线性化法研究[J].建筑结构学报,2010,31(9):95-102.
[2]钱稼茹,徐福江.钢筋混凝土梁基于位移的变形能力设计方法[J].四川建筑科学研究,2007,33(2):1-3.
混凝土结构抗震设计规范范文6
后期装修改造工程中,针对检测结果和业主的装修需要,在结构上本工程主要有两点变动要求:
(1)舞台上空的屋盖存在安全隐患,立即进行拆除和新建,新建结构方案由设计方合理提出;
(2)底层观众席需要重新设计建造。
二、结构解决方案
因为根据现行规范《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)中1.0.1条的规定:在90年代(按当时施行的抗震设计规范系列设计)建造的现有建筑,后续使用年限不宜少于40年。后续使用年限40年的建筑,简称B类建筑,通常指在89版设计规范正式执行后,2001版设计规范正式执行前设计建造的房屋。其具体要求,基本按照89版抗震设计规范的有关规定,其中凡现行规范比89版规范放松的要求,也反映到条文中。本工程设计建造于1994年,按照当时的结构设计规范和抗震设计规范《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)的要求进行设计,结构本身具备一定的抗震能力。后期改造中为了不改变房屋的整体结构和抗震性能,原则上不对房屋的结构进行改变。现针对业主提出的两点改造要求进行探讨。
1.舞台上空屋盖的结构方案选取
舞台上空的屋盖结构,现在为钢筋混凝土薄腹梁+大型屋面板,经计算,不包括屋面面层重量,本区域屋盖恒载约为2.5kN/m2。本次改造如果采用现浇钢筋混凝土屋盖,现浇结构的恒载超出现有屋盖,对房屋的不均匀沉降控制有不利影响。同时,若采用现浇钢筋混凝土结构屋盖,改变了舞台区域框架柱上端点的连接体系,现在薄腹梁铰接搁置于框架柱上端,现浇屋盖则需要采用植筋技术连接为刚节点,同时不可避免破坏到框架柱的现有结构。本舞台区域为大空间,平面轴网尺寸为15×30m,为了不增加此区域屋盖的重量,同时做到美观、经济,并且不改变屋盖的受力体系,不破坏周边结构构件,尽量消除对原有结构的不利影响,我们考虑将此区域屋盖改作为网架结构。由于上面屋面会做成一个网架,网架支座一般设在柱顶,由于PKPM对真实的网架建模比较麻烦,如果我们把屋面层假定为混凝土屋面或无楼板的屋面,都与实际情况差别比较大。如何模拟网架的水平刚度对柱的约束情况是非常重要的。而我们知道一般构件的挠度与刚度成反比,所以我们可以在PKPM模型里用比较大的钢梁来模拟网架,如果网架的竖向挠度刚好等于网架结构用作屋盖的容许挠度限值1/250,那我们可以就能很好地进行模拟网架。但是在进行利用钢梁模拟的时候,务必要把钢梁与柱的顶部的节点都设成铰接,这样才能反映网架在支座处与柱是进行铰接的。按照《空间网格结构技术规程》(JGJ7-2010)3.2.11条估算结果,网架自重约为25kg/m2,计算时考虑网架屋面面层标准防水保温做法,下部布置设备500kg/m2取值,而到了施工图阶段,我们一般是要求网架公司以周边的柱顶设为网架的支座,按此进行网架设计,设计出来的网架支座内力加在柱顶,这样就能很好地模拟网架上传来的荷载。网架结构本身较轻,加之本工程建成至今近20年,基础沉降已经完成,因此,不会引起局部基础的再次沉降。这里当然会出现另一个问题:置换的网架结构比原有结构轻,会不会因为水浮力影响而造成局部基础上浮?根据地质勘查报告,本工程处于山区,且地势较高,±0.000相当于黄海高程103.5m,地下水位非常低,因此,也消除了水浮力的不利影响。因此,舞台区域上空屋盖采用网架结构,我们认为是一个非常好的思路,上部结构形式上不改变结构的受力体系,同时不增加局部荷载。地基基础方面,由于工程所处的土层地质条件,也不会产生不均匀沉降等不利影响。同时造价方面,每平米结构造价约350元。达到安全、适用、美观经济的要求。
2.底层观众席的改造思路
根据检测结果,并参考原设计图纸,本工程的底层观众席结构为下部架空,采用砖块砌筑砖墩,踏步板均采用小型预制板,上部做现浇面层。底层观众席与剧院房屋的结构在完全脱开,独立架设在室内地坪上。后期改造,如果采用现浇钢筋混凝土结构浇筑观众席,会有以下不利因素:
(1)由于维护墙体的存在和门窗洞口相对较小,现场混凝土浇筑施工难以实施;
(2)现浇钢筋混凝土结构相对比较笨重,同时观众席区域周边结构联系相对薄弱,很可能会引起不均匀沉降,造成周边结构变形;