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建筑物的抗震设计范文1
【关键词】房屋建筑结构;抗震设计;设计要点
房屋建筑结构的抗震设计属于结构设计中的概念设计,由于地震灾害的爆发具有不确定性、随机性,房屋建筑结构的抗震设计合适与否,在概念设计中可以清晰地表达。而在抗震设计中,需要在工程结构设计的开始阶段正确掌握地震灾害的能量输入、建筑结构的类型、结构体系、刚度分布等主要方面,这样可以从根本上消除房屋建筑结构中抗震较薄弱的环节。
一、地震对建筑结构破坏的特点
1、刚度分布方面。矩形平面布置的建筑结构,电梯井等抗侧力构件的布置当存在偏心时,因发生扭转振动而使震害加重;采用三角形、L形等不对称平面的建筑结构,同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。
2、构件形式方面。在框架结构中,通常柱的破坏程度重于梁、板;钢筋混凝土多肢剪力墙的窗下墙通常会出现斜向或交叉裂缝;配置螺旋箍筋的混凝土柱,当层间位移角达到较大数值时,核心混凝土仍保持完好,柱仍具有较大的抵抗能力;
3、地基方面。在具有较厚软弱冲积土层场地,高层建筑的破坏率显著增高;地基土液化导致地基不均匀沉降,从而引起上部结构损坏或整体倾斜;建造在不利或危险地段的房屋建筑,因地基破坏导致房屋损坏。当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时,因共振效应破坏程度将加重。
4、结构体系方面。采用“填墙框架的房屋结构,钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏,外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏;采用框架一抗震墙体系的房屋结构,破坏程度较轻;采用“底框结构体系的房屋,刚度柔弱的底层破坏程度十分严重;采用“填墙框架体系的房屋,当底层为敞开式框架间未砌砖墙,底层同样遭到严重破坏;
二、房屋建筑结构抗震设计的要点
1、选择高质量的建筑结构材料。实践表明建筑结构抗震性能,除了会受到建筑结构体系、抗震防线及建筑施工方案等因素的影响之外在多数情况下还对房屋建筑的施工材料产生极大地影响。通常,建筑材料强度、建筑材料刚度对房屋建筑结构的抗震性能会产生很大的影响,而且还会受到来自建筑材料连续性及建筑材料均衡性的影响。所以在选取建筑结构材料过程中,一定要对房屋建筑施工材料的延伸性和刚度进行仔细、认真考查,并且同时最大限度与建筑结构体系相符合建筑施工材料能得到确保。
2、建筑形体及构件布置的规则性。平而不规则的主要类型有:扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续,具体可以体现到对结构分析软件的计算结果的分析判断,如扭转不规则,体现在:位移比不宜大于1.2且不应大于1.5,周期比对于A级高度建筑不应大于0.90竖向刚度不规则的主要类型有:侧向刚度不规则、抗侧力构件不连续、楼层承载力突变等,如侧向刚度不规则就要求本层的侧向刚度不小于相邻上一层的70。及其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80。等。如设计结果不满足,设计人员应对模型重新进行分析,调整梁柱布置及截而,尽量做到使结构规则。如确实满足不了,则应对薄弱部位进行重点加强。如平而规则而竖向不规则的建筑,刚度小的楼层的地震剪力,规范要求乘以不小于1.15的增大系数。
3、混凝土建筑构造上必须保证延性。经历过一些地震灾害的影响之后,钢筋混凝土建筑想要有效保证其建筑抗震能力,在进行抗震设计的时候就必须保证建筑物在地震环境中有足够承载能力!由于地震的影响,建筑物结构就会进入塑形阶段,非常容易产生变形!针对上述钢筋混凝土的结构特点,为了能够更好地进行抗震,处于地震多发带的钢筋混凝土建筑结构,一定要按照延性框架结构进行设计!在建筑物设计过程中,必须要首先保证建筑物薄弱区域的承受能力以及强度方面的质量,只有这样才能够有效保证整个建筑物的强度!
4、选择适合的建筑结构体系。要确保建筑物各部分能维持整体性协调,最为重要的就是要选择适合的建筑结构体系,因此在进行建筑结构抗震概念设计过程中,一定要让所设计的建筑物的结构体系同时满足这两大条件:第一稳定;第二合适。对于一个科学合理的建筑结构体系而言启不仅可以有效满足变形的要求,同时还可以有效抵抗冲击力的要求。建筑物要具备一定的刚度这样才能对自身的荷载起到一定的承受作用从而有效避免变形的出现此外在发生地震时才有可能对巨大的地震力起到有效缓冲作用而达到有效避免局部受损的良好效果。因此在选择房屋建筑物结构体系时,既要注意建筑物传力途径的明确性,同时又要注意受力计算的明确性尽可能在建筑结构体系中不使用转换层这样在发生地震时可以有效避免房屋建筑物倾斜或局部受损等现象的出现。
5、提高抗震设计等级。近几年一些地震灾害频频出现,给我国造成了巨大的经济损失。研究表明,以地震灾害分析50年为一个分析周期,而小震的重现世间为50年,小震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为62%;中型地震的重现世间为475年,中震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为10%;大型地震的重现世间为2000年,大震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为2%。因此,一些建筑结构设计专家指出,我国地震多发地带应该及时提高建筑结构的抗震等级,严格控制建筑结构的抗震设计,确保建筑结构的抗震稳定性。
6、轴压比和短柱设计。在建筑结构抗震设计中,为了提高结构的抗震性,需要减小柱的轴压比,增大柱的截面尺寸。减小柱轴压比的主要目的是为了使柱子处于大偏心受压状态,避免纵向受力钢筋未达到受拉屈服而混凝土却被压碎的情况发生。由于柱的刚性强度比较高,使得整体结构的延性就差,当发生地震灾害时,结构吸收地震能量和耗散能量就少,使得结构很容易发生破坏。所以在高层结构设计时,通常采用强柱弱梁设计方法,且梁具有很好的延性,可以发生适量的变形,就会减少柱子进入屈服强度的可能性,且在设计时可以适当增大轴压比。此外,许多高层建筑底层的柱子长细比小于4,但不能依据长细比小于4则判断是短柱。因为短柱的确定因素是柱的剪跨比,只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。
7、重点部位重点设防。对于建筑中容易出问题的环节,重要的环节可以人为的对其加强,如煤矿建筑井口房设计中,驱动设置在井口房楼板上的情况,该区域振动大、拉力大,并且与煤矿生产息息相关,设计中应重点加强。另外,破坏后容易引起大面积倒塌的构件,也应作加强处理。
结束语:
综上所述,在房屋建筑工程结构的设计中,要尽量分布均匀结构的质量和刚度,而且使建筑的立体和平面结构表现出一种比较规则的感觉。如果平面设计太复杂,就会出现不均匀的质量和刚度的分布,在发生地震时,建筑物就会发生比较严重的扭转现象,地震对房屋的破坏也因此加重。另一个抗震效果的因素产生影响的原因就是结构的整体布置,房屋呈现出的不规则,在地震中更容易发生扭转。
参考文献:
[1]陈军.关于房屋建筑结构抗震设计探讨[J].江西建材,2014,18
建筑物的抗震设计范文2
【关键词】砖混结构;房屋建筑;抗震设计
一、砖混结构建筑物抗震设计方面的存在问题
1、平面不规则。 对于结构平面布置不规则的砖混结构 ,建筑物质心与刚度中心往往不易重合, 在地震作用下会产生扭转效应, 大大加剧地震的破坏力度;平面布局凹凸不齐 ,局部突出的尺寸太大, 外墙拐角过多, 地震时产生应力集中现象, 结构易受破坏;平面刚度不均匀。建筑设计要求虚实对比, 使窗间墙宽窄不一, 使窗间墙刚度分布不均, 地震时变形不协调 ,宽墙段因刚度大而容易受剪破坏 ,窄墙段则易发生弯曲破坏 ,致使薄弱部位提前破坏 引起结构整体破坏。
2、竖向刚度不均匀。 由于建筑使用功能的需要, 局部设置大空间房屋 ,造成竖向墙体不连续, 产生刚度突变和出现薄弱层 。转换承重梁过多, 传力复杂, 对抗震极为不利; 建筑立面设计过分追求立面效果, 出现 “头重脚轻” 造成房屋重心过高。 有些建筑物采用错落的立面, 突出屋面建筑部分的高度过高 ,地震时发生鞭梢效应而造成结构竖向强度和刚度的不均匀 。外墙窗尺寸越来越大 ,而窗间墙尺寸则越来越小 ,有的开间甚至取消整门外墙 ,在外墙上设带形通窗 、玻璃幕墙 ,使外纵墙几乎完全丧失抗震能力。地震时变形不协调 ,薄弱部门提前破坏引起结构整体破坏。
3、局部大悬挑。砖混结构建筑物由于其结构特性使立面造型相对而言比较呆板或单一, 因而设计人员喜欢用大悬挑结构来创造新颖的空间体量构图, 超出规范规定, 并且附属构件复杂且过多。 为突出立面效果 ,屋顶女儿墙设置过高, 超出现行建筑抗震设计规范中相应的规定。
4、砖混结构建筑物设计中构造柱设置过多, 抗震砖墙不足 。资料表明, 砖墙增设构造柱后能提高砖混结构建筑物体侧向挤出塌落的约束作用 ,设置钢筋混凝土构造柱能使砌体的抗剪承载力显著提高 ,提高砌体的变形能力 ,是有效的抗倒塌措施。 但构造柱对墙体的抗裂效果不明显 ,一些砖混结构在墙体数量少, 抗震不足时, 往往以增加构造柱来弥补, 造成构造柱两侧的砖砌体长度不足 ,致使构造柱不能有效地与砖砌体协同工作 ,形成了“ 头重脚轻”的结构体系 ,对抗震极为不利。
5、钢筋混凝土圈梁设置偏多、 断面偏大 ,而结构构件的连结不足 ,在砖混结构建筑物中合理设置沿楼板标高的水平圈梁 ,可加强内外墙的连接, 增强房屋的整体性 ,防止房屋倾覆破坏。 但是, 若墙体本身的抗震强度差, 即抗震砖墙数量不足或结构布置不合理 ,而仅靠增设圈梁 ,加大其截面尺寸或提高配筋面积来提高结构抗侧力是不能满足抗震要求的。
二、提高砖混结构建筑物抗震设计质量的措施
1、对建筑平面和立面进行科学布局。建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中一个十分基础 、重要的内容。 抗震设计中, 建筑平面 、立面宜尽可能简洁、 规则, 结构质量中心与刚度中心相一致。 对于结构平面布置不规整的房屋质心与刚度中心往往不容易重合, 在地震作用下会产生扭转效应, 大大加剧地震的破坏力; 对体型不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。 建筑立面应避免头重脚轻, 房屋重心尽可能降低, 避免采用错落的立面 ,突出屋面建筑部分的高度不应过高 ,以免地震时发生“鞭梢效应”, 同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。
建筑设计应符合抗震概念设计的要求, 不应采用严重不规则的设计方案, 即使不可避免 ,也应尽量在适当部位设置防震缝 ,将体型复杂 、平面特别不规则的建筑布局分割成几个相对规则的独立单元。 在实际工程设计中, 应尽可能在兼顾建筑造型又满足使用功能要求的前提下, 将平面布置、 立面外观造型设计得较为规整 、简洁 、美观大方 ,同时又能有效地提高工程的抗震性能。
2、合理布置纵墙和横墙
多层砖混房屋的主要承重构件是纵、 横墙体,在地震中主要由于承重纵、 横墙在地震力作用下产生裂缝,严重者会出现倾斜、 错动 、倒塌等现象,进而使房屋造到破坏;所以合理布置纵 、横墙对提高房屋抗震性能起到很大的作用。多层砖混房屋应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系,纵 、横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续,同时一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。 房屋的空间整体刚度和整体稳定性决定着房屋抗震能力的高低,多层砖混房屋一般采用纵墙或横墙承重,由于非承重方向的约束墙体少,间距大,因而房屋该方向刚度较弱,空间刚度和整体性均较差,拉震能力低;在高烈度地区,墙体由于平面外的失稳而先行破坏,进而引起整个房屋倒塌 而在两个方向适当布置纵横 、墙混合承重的房屋,由于其限制了纵 横墙的侧向变形,增强了空间刚度和整体性,对承受纵 、横两个方向的水平地震作用及抗弯、 抗剪都非常有利 。墙体布置时,应尽量采用纵墙贯通的平面布置,当纵墙不能贯通布置时,可在纵横墙交接处采取加强措施,也可在纵、 横墙交接处增设钢筋混凝土构造柱,并适当加强构造配筋;必要时还可以每隔一定高度放置水平拉结构筋,以加强房屋整体性,防止纵 、横墙交接处被拉开。
4、设置房屋圈梁和构造柱。多次震害调查表明,圈梁是多层砖房的一种经济有效的措施,可提高房屋的抗震能力,减轻震害 。在多层砖混房屋中设置沿楼板标高的水平圈梁,可加强内外墙的连接,增强房屋的整体性。 由于圈梁的约束作用使楼盖与纵 、横墙构成整体的箱形结构,能有效地约束预制板的散落,使砖墙出平面倒塌的可能性大大降低,以充分发挥各片墙体的抗震能力。 圈梁作为边缘构件,对装配式楼 、屋盖在水平面内进行约束,可提高楼盖,屋盖的水平刚度,同时能保证楼盖起一整体横隔板的作用 圈梁与构造柱一起对墙体在竖向平面内进行约束,限制墙体裂缝的开展,且不沿伸超出两道圈梁之间的墙体,并减小裂缝与水平面的夹角,保证墙体的整体性和变形能力,提高墙体的抗剪能力 。设置圈梁还可以减轻地震时地基不均匀沉陷与地表裂缝对房屋的影响,特别是屋盖和基础顶面处的圈梁具有提高房屋的竖向刚度和抗御不均匀沉陷的能力 。现浇钢筋混凝土圈梁的设置应符合现行建筑抗震设计规范的要求 现浇钢筋混凝土圈梁应闭合,遇有洞口应上下搭接,圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底。
三、结束语
多次实验表明,砖墙增设构造柱后能提高砖混房屋的延性,发挥防止砖砌体侧向挤出塌落的约束作用;设置钢筋混凝土构造柱能使砌体的抗剪承载力提高10-30% ,提高砌体的变形能力,是有效的抗倒塌措施。 另外,在多层砖混房屋中合理地设置构造柱,能起到增强房屋整体性的作用,还可以利用其塑性变形和滑移摩擦来消耗地震能量,从而大大提高抗震能力。
参考文献:
[1]张彦强. 从汶川地震看多层砖混房屋抗震结构设计[J]. 科技情报开发与经济, 2009,(09) .
[2]牛桂平. 砖混结构房屋施工质量和安全要点分析[J]. 中国新技术新产品, 2009, (13) .
建筑物的抗震设计范文3
【关键词】建筑设计;重要性;抗震策略
一.建筑设计的重要性和必要性
1.重视概念设计,还体现在整体规划设计阶段。初步设计过程是不能借助计算机来实现的,这就需要组织结构工程师综合运用组织结构概念,选择最为可靠、经济的组织结构整体规划。所以,需要工程师不断地丰富自己的设计理念,深入了解各类组织结构的性能,并能有意识地、灵活地运用它们。运用概念性近似估算方法,可以在设计整体规划阶段迅速、有效果的对组织结构体系进行构思、比较与选择所得整体规划往往概念清晰定性准确,避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算,具有较好的经济可靠性能同时,这也是判断计算机内力。分析输出数据可靠与否的主要依据。美国一些著名学者和专家曾说过:误用计算机造成组织结“破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”计算软件的选择和使用不当,也会造成组织结构设计的不合理,甚至影响到建筑物本身的安全性。应用概念设计的思想,可以避免此类情况的发生。
2.新抗震规范以可靠度理论为基础,吸收了延性设计的思想但对于一些具体问题,例如:中震可修的设防目标等,规定相当模糊,所以,我们不能盲目地照搬照抄规范,应该把规范作为一种指南和参考,并在实际工程应用中做出正确的选择,这就要求我们对整体组织结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识,把概念设计应用到实际工作中去。一直以来,设计师认为组织结构设计很简单,只需遵循规范和手册,等建筑师完成建筑设计后,使用计算机就可以完成组织结构设计,但这不能充分地运用组织结构设计者的知识和技能,而且还会与建筑设计整体规划产生分歧和矛盾,所以我们应考虑在组织结构设计中如何运用概念设计。
3.建筑组织结构的抗震设计,存在着许多模糊而且不确定的因素。例如大地震动作用是一种随机性很强而且循环往复的荷载建筑物的大地震动破坏机理又十分复杂,要准确计算或预测建筑物所遭遇的大地震动特性和参数,还难以做到。风荷载的脉动性与涡流作用情况也是如此。因为建筑物受到的大地震动作用难以确定,所以适用、安全、经济的组织结构体系必须注重概念设计。
二.提高建筑物抗震能力的策略
1对整体构造进行有效的优化
设计人员在对建筑物进行设计的过程中,首先要考虑结构体系对于地震作用力的抵制效果,并且还要重视对不同的结构体系所财务的抗震措施以及不同体系对经济和安全带来的影响。设计人员要结合工程的实际情况,做好整个结构体系的优化工作。在对结构体系进行设计的过程中,要保留一定的余度,以此来保证某部分结构在遭到破坏之后,其余的架构可以对作用力进行均衡,这样就可以保证部分构件的破坏不会影响到整体的抗震性能。在对建筑进行设计的过程中,设计人员需要把震害的传递路径清晰的标注于结构图当中,以此来保证他们在设计的过程中能够全面的顾及抗震设计的要求,使各个部件都能保证应力传递过程的连续性。
2对抗震位置进行合理的选择
设计人员在进行抗震的时候要选择比较有优势的抗震场所,而且不可以在震害影响较大的地区进行工程建设,借助地理条件来尽可能的减轻地震的危害。在工程中不能将地质不均匀地区和软弱地质区域设置为抗震场地。如果不可避免的在这种区域中进行抗震设计,首先要对地基进行处理设计,以此来保证地基结构达到规定的强度,在达到规定的基础上才可以展开进一步的抗震设计。
3对结构荷载进行恰当的处理
为了保证建筑物有效的抵抗地震灾害,设计人员在结构设计的过程中要遵循强弱协调的设计原则,对剪、节点、柱等的位置强度进行合理的提升,并对梁、弯、拉力中心等部位的强度进行削弱。为了避免节点过早的被破坏,设计人员需要使柱端的承载力大于梁端的承载力。与此同时,设计人员要根据具体的规范要求对各个构建的荷载进行合理范围内的调整。
4合理选址、布局
因为应用方式不同、功能不同,民用建筑的布置结构存在多变性和复杂性,所以,场地选址在一定程度上受工程、水文等地质条件的影响。地质条件不同,建筑物在地震中受到的破坏程度就不同。民用建筑多建在城市中,平面结构布置复杂,可能会导致结构重心、刚度中心、几何中心不重合,在地震荷载作用下出现扭转效应,继而危害建筑的整体结构,加剧地震对建筑物的破坏。为了减少安全隐患,在设计阶段,应充分了解地质勘查资料。力学分析结果显示,某些建筑部位可能会因为应力集中而造成局部破坏。大量震害资料显示,容易发生震害的建筑形式较为复杂,包括建筑平面布置不对称,建筑过多外凸、内凹等。因此,在建筑设计时,应保证民用建筑平面简单、规则、对称,需要进行凸出设计时,应注意凸出尺寸,建筑物的质量越大,结构越容易被破坏。地震对建筑物造成的破坏与建筑物的质量成正比,高层建筑物的重心较高,在地震的作用下,其倾覆力矩也随之增加,为了减少其倾覆力,应选择质地轻的材料减轻楼体自重。总体概括起来,民用建筑的布局应遵循以下几点:设计建筑布局时,要保证建筑布局的合理性,建筑平面和立面要规则、简洁且具有对称性;保证刚度中心与质量中心重合;避免应用大悬挑结构;不将质量较大的跨间布置在结构边缘,如果设施质量较大,应将其放在刚度中心附近;为了避免发生意外事故,在设计围护结构时,尽量要选择质地轻的材料。
5明确规定建筑结构抗震等级
钢筋混凝土建筑的抗震等级应符合相关建筑计算和构造的设计要求,抗震等级的设定应根据地震烈度、结构类型和建筑高度来确定。任何黏土砖和天然石砌体的建筑是不存在抗震抵御能力的,地震袭来后,这种堆积墙体极容易坍塌,就算不会坍塌,毁损程度也十分严重。为了防止发生严重的灾害,应合理使用圈梁和构造柱。
6充分发挥纵横墙拉结作用
众所周知圈梁可对墙体产生拉结作用,所以有必要合理应用纵横墙,使其充分发挥拉结作用。在实际设计时,建筑师可将横墙设计成凹凸型,使其深入纵墙内部,此外强有效的拉结形式可以减轻地震灾害,降低人员伤亡率。同时还应重视拉结钢筋的设置工作,至少选用2根钢筋,并保证钢筋深入砖缝的长度>400mm。防震缝是结构整体柔韧性的关键,如果民用建筑物符合以下情况,可以设置防震缝:结构的荷载或刚度在某些部位相差过大,且无抢救措施;平面各项尺寸超过规定限值,且无加强设施;建筑物错层较大。
结 语
随着建筑的迅速发展,建筑高度不断增加,建筑的结构设计已经成为结构工程师设计工作的重点和难点建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。。建筑结构的抗震设计是一个完整、系统的概念,从场址的选择到建筑物的结构设计,抗震设计贯穿了整个过程。因此需要准确、合理的运用不同的抗震设计方,根据建筑情况的不同区别对待,才可以得到最合理的抗震设计。
参考文献:
[1]于险峰.高层建筑结构抗震设计[J].中国新技术新产品,2010(1).
建筑物的抗震设计范文4
关键词:高层建筑物 抗震墙 连接梁设计
在抗震墙结构及框架-抗震墙的结构中,连接墙肢及墙肢,墙肢及框架柱的梁称为连接梁。连接梁通常具备跨度小、横截面大,与连粱相连的墙体刚度很大的特点。因此,高层建筑物在水平力的作用下,其的内力往往很大。此外,在高层建筑物中,因为连接梁两端的墙肢的不均匀压缩,会导致连接梁两端的竖向位移差,这也导致在连接梁内产生内力。在设计的时候,即使采用减少连接梁内力的各种措施,如:增大抗震墙的洞口宽度;在连接梁中部作水平缝:在计算内力以及位移时,对连接梁的刚度采用折减;对局部内力过大的层的连接梁采用调节等,仍难使得连接梁设计符合要求。
一、抗震墙连接梁概念及具体形式
因为钢筋混凝土抗震墙抗侧及抗扭刚度大,地震作用下的变形小、承受能力大,成为高层建筑物钢筋混凝土结构上的主要抗侧力结构构件。抗震墙由墙肢以及连接梁两种构件组成,连接梁是连接墙肢以及墙肢梁。连接梁与通常形式的普通梁的有区别,它不仅仅是单纯的受力构件,而且还会在墙与墙,或者墙与框架柱之间,通过它的连接传力,使两个相离构件能整体工作。连接梁主要形式有一下两种:一是在抗震墙平面内,连接墙肢及墙肢,另一种是在抗震墙平面内连接墙肢及框架柱。因为连接梁要能够将墙与墙或者墙与框架柱之间连接并相互传力,使得两个相离构件能整体工作,因此它必须具备一定的刚度才能够具备这个能力。通过不断的试验研究及总结,对跨高比低于5的连接梁,在竖向载荷作用下弯矩的比例较小,水平载荷作用下产生反弯使它对剪切变形十分的敏感,容易出现剪切裂纹,当连接梁的跨高比不低于5时,在竖向载荷作用下弯矩所占的比例较大,此时梁受力特点的情况更类似于框架梁,换言之,此时梁的表现形式虽然是“连接梁”,但因为其刚度不足大,不足以起传力的作用,因此对于跨高比不低于5的“连接梁”应按照框架梁计算及构造设计。
二、高层建筑物中抗震墙连接梁作用及其毁坏问题
高层建筑物抗震墙中的连接梁在水平载荷作用下发生的毁坏可分两种,即脆性毁坏及延展性毁坏。抗震标准规定了连接梁横截面的剪压比限值以及抗震等级为一级、二级、三级的时候,连接梁端部剪切力设计值的调节系数,这是为了防止连接梁会早于弯曲毁坏发生剪切毁坏。在风载荷及地震载荷的作用下,墙肢将产生弯曲变形,是的连接梁发生转角,从而使得连接梁产生内力。同时连接梁端部弯矩、剪切力以及轴力又反向作用,减少了墙肢的内力及变形,对墙肢起到一定程度的约束作用,改善了墙肢受力的状态。连接梁在发生脆性毁坏的时候,将丧失承受力,在沿墙全高所有连接梁均发生剪切毁坏时,各墙肢会丧失连接梁对其的约束作用,将变为单片独立的梁。这会使得结构上的侧向刚度大大减少,变形增大,墙肢弯矩增大,并最终可能导致结构上的倒塌。
三、关于高层建筑物中抗震墙连接梁设计的几点建议
在高层建筑物中,墙肢及连接梁协同工作时,抗震墙应具备足够的刚度、强度。在正常的使用载荷及风载荷作用下,结构应处于弹性状态,连接梁不应该产生塑性铰。在地震的作用下,结构允许变为弹塑性状态,产生塑性铰。按照抗震设计规范总则要求,建筑物在遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时,通常不损坏或者不需修复仍可使用,在遭受高于本地设防烈度的罕遇地震时,不会发生倒塌或危及生命的严重毁坏。因此,抗震墙的设计应保证不能发生剪切毁坏,即要求墙肢及连接梁的设计也要符合强剪弱弯原则,同时,连接梁的屈服应早于墙肢的屈服,而且要求墙肢及连接梁具备良好的延展性。因此,在实际工程中,要使得连接梁设计满足强剪弱弯原则,就得考虑以下方面:
一.关于连接梁刚度的折减
连接梁的跨高比小,与之相连墙肢的刚度大等原因,在水平力的作用下的内力通常很大,连接梁屈服时,表现为梁端裂纹,刚度减弱,内力重新分布。因此在开始的时候,采用结构整体计算时,就需对连接梁刚度进行折减。之所以要考虑对连接梁的刚度折减,是因为在侧向载荷的作用下,混凝土开裂引起刚度减少。在地震的作用下,连接梁的裂纹开展及塑性变形,比在风载荷作用下的更大,因此,刚度减少的更多。但是,刚度折减越多,即折减系数越小的话,就意味着设计载荷作用下裂纹开展得越大。《高规》5.2.1条规定,高层建筑物结构地震作用效应计算时,可对抗震墙连接梁刚度予以折减,折减系数不能低于0.5。超载时,如果发生强大的阵风或者地震烈度超过多遇地震时,塑性铰将出现得更早,这就要求我们更加注意加强连接梁的延展性及使连接梁符合“强剪弱弯”的要求。对于以风载荷为控制因素的建筑物中,为了避免连接梁在使用时载荷作用下裂纹开展过大,刚度折减系数可取较大的数值。
此外,按照《高规》规定,抗震设计抗震墙连接梁弯矩及剪切力可采用塑性调幅。以减少其剪切力设计值。但在结构计算中,若已对连接梁采用了刚度折减,其调幅的范围应限制或者不再调幅。在部分连接梁减少弯矩设计值后,其余部位连接梁及墙肢的弯矩也要相应的增大。通常情况下,经全部调幅(包括计算中连接梁刚度的折减及对计算结果的后期调幅)后,弯矩的设计值不能低于调幅前的0.8倍(6、7度)或者0.5倍(8、9度),并不低于风载荷作用下的连接梁弯矩。
二.增大连接梁跨度或减少连接梁横截面高度
在连接梁的设计中,刚度折减后,仍可能会发生连接梁正横截面受弯承受力或斜横截面受剪承受力不足的情况,这时可以增大洞口的宽度,从而减少连接梁刚度。减少了结构上的整体刚度,即减少了地震作用的影响,使得连接梁的承受力有可能不超过限度。若只是部分连接梁超筋或超过限度,则可采用调节连接梁内力的办法来解决。调节的幅度不能大于20%,且连接梁要满足“强剪弱弯”的要求。
三.增大抗震墙厚度
亦即增大连接梁的横截面宽度,其结果有两方面,一方面因为结构整体刚度增大,地震作用产生内力增大,另一方面,连接梁受剪承受力与宽度的增大成正比。因为该片墙厚增大以后,地震所产生内力并不按墙厚增大比例分配给该片抗震墙,而是低于该比例,因此有可能使得连接梁受剪承受力不超过限度。
四.提升混凝土等级
混凝土的等级提升后,结构上的地震作用影响增大的比例远低于混凝土受剪承受力提升的比例,使得连接梁的受剪承受力不超过限度。
五.对于由风载荷起控制作用的高层建筑物中若对连接梁采用了刚度折减后,仍有受弯或抗剪承受力不足时,不能再调节连接梁内力,应采用下列几点措施:
1)、增大抗震墙的厚度即增大连接梁横截面宽度,提升抗震墙刚度的同时也能提升连接梁的抗剪能力。
2)、增大抗震墙数,从而减少每片抗震墙的水平力。
3)、增大洞口宽度以增大连接梁跨度。
4)、降低连接梁横截面高度或在连接梁中部开水平缝等,以减少连粱的刚度。
5)、对于地震力是控制性内力的高层建筑物中如连接梁刚度采用折减后,仍发生连接梁正横截面受弯承受力或斜横截面受剪承受力不足时,应针对不同情况。采用相应的措施。如果结构刚度大,位移比规定的限值小,而超筋或超过限度的连接梁数量又较多时,可采用增大连接梁洞口尺寸,减少连接梁横截面高度等方法,减少连接梁内力。 如果只是部分的连接梁超筋或超过限度,可采用调节连接梁内力的方法解决,调幅不能超过20% ,在调节连接梁内力时必须满足强剪弱弯的设计原则。
四、结语
高层建筑物抗震墙连接梁设计受到多方面因素制约。连接梁内力及抗震墙的多少、每片抗震墙的水平力大小、连接梁的刚度、和其相连的墙肢刚度等都密切相关。因此在设计的时候,问题是比较复杂的,设计时,应把互相制约的因素统一协调起来,从而取得比较理想的结果。
建筑物的抗震设计范文5
【关键词】房屋建筑;结构抗震概念设计;运用
建筑结构抗震概念设计对于整个结构的抗震设计来讲是核心部分,其能够统领整个结构抗震设计过程,对于结构来讲,发挥着非常基础的支持。当前,越来越多的工程师都逐步地接受了这一观点,并且让其对于整个结构的抗震设计而言,发挥着日益强大的功效和作用。
1 抗震概念设计需要遵循的基本原则
1.1整体合理
基础如果能够于要求非常的复合的话,基础对应的承载力就可以与刚强度的相关指标实现很好的匹配,也能够可靠的连接上部构件。在这样的情况下,结构的各个部件都可以很牢固地结合在一起,无论在水平层面上,还是在竖向层面上,结构都能够产生很好的抗震性。
1.2结构规则
结构规则对于建筑结构而言,可以是的建筑本身的整体布局比较对称化,还能够让建筑的抗侧力得到很好的提升,还可以让建筑本身实现质量的对称性,也能够让建筑物对外力产生更好的均衡地抗性,避免出现重心偏离现象,结构抗震性得到很好的增强。
1.3形状简单
形状简单的设计会使得建筑的结构显得更加的开阔明了,也比较容易清楚的分析各个构件的具体受力状况。这样对于结构的受力精准度可以得到更好的保证。另外,建筑构造本身的形状如果比较简单的话,地震产生的破坏性也会得到很明显的减轻,工程整体层面上存在的薄弱地方也能够得到很好的改善和提升,建筑物对应的抗震能力就可以得到很好的增强。
1.4竖向均匀
设计的时候必须要给予优先考虑的是竖向上的均匀,严格控制建筑横隔层对应的上下两部分的结构比例,竖向予以收进,对竖向受力予以具体分析,减少出现因为分隔层而使得承重不均、或者承重超标。开设洞口要做到整齐规则,将结构的整体性强度和力度予以增强,避免外力刚度出现突发性的变化,造成结构的扭曲。要想实现延性和刚度的保证,位于同一层面之上的支柱与其他的连接结构之间要保持刚性的一致,刚度趋向于均衡的话, 结构延性就可以得到很好的增加, 对于地震产生的能量,构件就能够给予更好的吸收以及发散。进行填充墙设置的时候,分开墙和柱,在对结构整体的受力状态不产生影响的情况下,按照实际的需要进行防震缝的设置,使得结构的质量得到很好的保证。
2 结构抗震概念设计在各种层面的运用。
2.1选择科学的建筑方案
初步设计方案的时候,不能用计算机进行,需要设计师结合自己的经验和学识确定合理、科学和经济的方案。平面上,结构设计最好对称,布置的时候也要有规则性,这样才能够将质量与刚度中心之间的具体偏差尽可能的缩小,故而水平荷载下,结构发生扭转的效应就可以得到很好的降低,竖向层面上,要尽可能的简单化布置,明确受力,合理传力,整体性比较良好。
2.2选择合适的结构体系
概念设计下, 结构体系一定要选择合适的,合适的结构体系要与建筑之间在整体上是协调的,本身是稳定的。对于科学的建筑结构体系而言,一个最基本的原则就是“刚柔相济”。过刚对应的变形性就很差,地震荷载下,因为要承受很大的冲击力,这样就比较容易出现局部受损现象,最后整个结构都被毁坏掉;过柔的话,外力虽可很好消减,但是结构本身会出现很大变形,也不能再被使用,严重的话甚至会出现整体性的倾覆。选择结构体系,还需要非常明确的传力途径以及计算简图。选择体系的时候,要尽可能的不用转换层,连通上下受力。比如,汶川地震的时候,很多的砖混结构出现了整体性的下沉和倾斜,原因就是因为这种结构的框架在底部,上面的部分是多层的建筑,所以,这种结构设计也非常的不科学、不合理。
2.3布置科学的抗震防线
对于结构抗震体系而言,需要尽量多设置抗震防线,因为地震本身也是连续的,很多时候都是反复发生的,如果抗震防线单一的话,那么反复出现的地震产生的破坏性将是难以想象的。对构件之间的强弱关系进行适当处理,这样,整体结构的抗震性就会得到很好的增强。通常,单一结构的抗震防线只有一道,如果这道抗震防线遭到了破坏,那么建筑物必然会倒塌。尤其是在地震的动越周期近似于建筑物自震周期的时候,多道防线的优越性就更加的明显。即使因为共振第一道防被破坏了,后面的防线仍然可以工作,很好的缓解了可能出现的共振现象将破坏加剧的形象避免了。比如,汶川地震的时候,有一个3层框架结构的教学楼倒塌了,但是在它旁边一座四层的办公楼却没有倒塌,虽然这座办公楼也被严重的破坏了,分析其原因,可以发现那座教学楼的防线只有一道,即该楼的框架;而办公楼为砌体结构,有很多的纵横墙和多个较小的开间,还有构造柱与圈梁,所以建筑具有很好的延性,没有倒塌。
2.4选择高质量的结构材料
地震情况下,结构本身的扭曲和受力性主要受如下因素的影响:材料的刚度和具体的强度、材料质量、材质的连续性与材质的均匀性等等。故而选材的时候,对于结构材料一定要对其重力、强度和延展性进行很认真的考量,做到材质符合结构体系,让材料的性能最大化,让材料与整个结构体系之间实现很好的匹配。
2.5处理比较薄弱的部位
依据结构协同工作原则,要做到结构的整体性,就必须使各个部位均具有有效的强度和延性,所以,在结构的概念设计中,要特别注意薄弱部位和关键节点的处理和构造措施。
首先结构整体仍要遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件“的基本原则。特别是,构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力,宜达到当构件屈服、刚度退化时,节点仍保持承载力和刚度的不变。通常可在梁、柱端部进行箍筋加密,且保证材料规格满足相关设计的要求,并符合规范标准。砌体结构可通过设置圈梁、构造柱等,来提高结构的整体性和延性。
另外,预埋件的锚固承载能力也不应低于连接件的承载能力。装配式连接的构件,必须充分考虑结构的整体性,各抗侧力的构件必须有可靠的措施来确保结构空间的协调性。
3 结语
伴随着不断发展的社会经济水平和科学技术水平,建筑设计的具体要求越来越多样化和高水平化。对现代结构设计师来讲,扎实的基础性理论对其工作而言能够予以很好的支持,但是仅仅具备理论基础知识还是不够的,设计人员还需要创新思维,还需要借助于概念设计对人们的具体需求予以很好的满足。
参考文献
[1]施东昊.从汶川地震震害分析看概念设计在结构抗震设计中的重要性[J].建筑科学,2009(2).
建筑物的抗震设计范文6
【关键词】抗震设计;框架结构;性能
我国大部分区域处于环太平洋地震带与欧亚地震带之间,促使我国西北、西南、东南沿海、华北及台湾五大区域地震频发。具有不确定性的地震灾害造成人们物质损失的同时,也给人们的精神带来了极大伤害。随着我国现代化城市建设进程的加快及土地资源的减少,城市房屋建筑开始由横向发展转为纵向发展,房屋建筑逐渐向上延伸,房屋建筑楼层愈来愈高。房屋建筑的抗震系数与楼层高度成反比例关系,楼层愈高抗震系数就越低。因此,对于房屋建筑结构来说,开展抗震设计是当务之急。日前建筑从业人员对基于性能的抗震设计方法投以高度重视,该设计方法不仅能稳固房屋建筑结构的抗震性能,还能削减房屋建筑的地震安全隐患,推动我国各地区高层建筑的发展。本文将基于抗震设计的基本准则,来探析基于性能的房屋建筑结构抗震设计。 房屋建筑结构抗震设计基本准则
如前所述,近年来,我国地震灾害频发,在地震中由房屋倒塌而引起的二次灾害现象不再少数,因此在房屋建筑结构设计中抗震设计显得尤为重要。抗震设计在房屋建筑结构中占有重要地位,像选对房屋建筑场地、合理控制房屋建筑高宽度比、巩固建筑质量等基本准则应时刻引起建筑从业者的注意。 房屋建筑场地与地基要选准打稳
地震运动引起的房屋建筑结构受损现象常见,而地质条件又属于地震震动导致房屋建筑损害的一个重要因素。因此,在房屋建筑设计时,一定要对建筑场地的地质条件进行勘探。勘探结果出来后,房屋建筑设计时遵循以下三个原则:避免山坡边缘、河岸等地质松软的地段;避免自然灾害等并发地段;首选地质坚硬、地域开阔的地段。地质较软,房屋建筑的稳定性就较差,抵御地震作用的能力也较差。因此要从源头上做好房屋建筑的抗震设计。
当然在土地资源愈来愈稀缺的情况下,找到地质坚硬、地域开阔的地段难度系数较大。但从建筑技术看,建筑结构设计人员可从房屋建筑地基设计入手来增强房屋的抗震能力。在建筑地基设计中为增强建筑的抗震能力,也应遵循三大准则:同一建筑建立在同一地基上;把握好房屋建筑基础与上层建筑的整体性;掌握好地基埋没深度的控制。 合理控制房屋建筑高度与宽度
从近年来地震频发区的房屋倒塌情况来看,房屋受害程度与建筑本身的高度、宽度存在一定的比例关系。地壳运动引发地震,一方面导致地质发生变化,另一方面受到地震作用的影响房屋建筑的倾斜度(侧移程度)会因其自身高度、宽度而发生相应的倾斜。房屋建筑本身高宽比越大,建筑侧移程度系数愈大。除此,房屋建筑的楼层愈高,受地震作用房屋破坏的情况也愈严重,抗震系数愈小愈不能承受地震作用的影响。因此,在房屋建筑结构设计期间,为增强房屋建筑的抗震能力,则需对房屋建筑的高度、宽度比进行合理设计和控制,也需结合实际情况对房屋建筑的楼层数进行优化调整。 把握准房屋建筑质量
建筑质量指房屋建筑结构的牢固性和稳定性,建筑质量愈轻,房屋结构的稳定性越大。在抗震系数中,房屋建筑的抗震能力与建筑质量之间存在正比例的关系。既指建筑质量愈重,房屋抵抗地震的能力愈差;反之,建筑质量愈轻,建筑结构愈稳定,房屋抵抗地震的能力愈强。在房屋建筑结构抗震设计中,应把建筑质量最小化,从而最大化地增强房屋的抗震系数[1]。从建筑质量来看,可分为房屋建筑围护结构质量和建筑屋盖质量。因此,在房屋建筑墙体建造时应尽量地减轻墙体重量,而在屋盖建造时也应尽量地选择质地较轻的材质,从而增加房屋的牢固性和稳定性,以此来提高房屋建筑的抗震性能。 基于性能的房屋建筑结构抗震设计
因我国幅员辽阔,地域面积较大,冬、西部地形特点、地质条件、负荷能力等的不同,从而出现各地房屋建筑结构不同。目前,我国的房屋建筑结构主要有砌体结构、框架结构、框架―剪体墙结构等类型,在这些房屋建筑中都会有抗震设计的参与,只是其原理有所区别。 砌体结构房屋的抗震设计
砌体结构是指以黏土或实心砖为主体材料的房屋建筑模式,具有工程造价低、施工简便等优势,因而在中小城镇、边缘山区受到极大欢迎。因砌体结构的房屋一般楼房高度、宽度及楼层都较小,因而抗震系数相对较大。一般在设计时,工作人员都会将房屋内外墙连接处、楼梯角落处设置钢筋混凝土柱,从而约束地震作用到底部墙体开裂的情形。砌体墙内运用实心或多孔砖中沿墙的高度方向配置水平钢筋,房屋建筑可均匀分布抗震性能,以此来改善砌体的脆弱性。 框架结构房屋的抗震设计
框架结构是指主要依靠梁柱来支撑房屋建筑的一种建筑模式,在多层房屋建筑中一般采用此建筑结构。该建筑结构模式利用梁柱截面尺寸以及梁柱的弯曲设计来承受地震作用。梁柱的截面尺寸由柱轴比决定,通过对框架结构梁柱的柱头、柱脚予以加强,从而做到梁柱受地震作用时弯曲度加强,柱轴比与弯曲度两者相互配合再依靠框架底部歇杆支撑以此来增强房屋建筑的抗震能力。 框架―剪体结构的抗震设计
框架―剪体结构是指在框架结构中设定一定的剪力墙,构建剪力与框架一体的建筑模式,因其具有框架结构空间大、抗震性能好、布置灵活等优势多用于高层建筑中。当地震作用时,框架梁柱与剪力墙的刚度不同,受地震影响后的变形形式也有所区别,地震作用时剪力墙呈弯曲状变形,而框架梁柱则向剪砌型变化,两种结构同时承担地震压力,房屋空间位移与顶层位移状况相对较小,房屋结构的刚度、强度、延性、稳定性得到很好的保护,抗震性能也得到极大提高。
从08年汶川大地震开始,我国西北、西南、东南沿海、华北及台湾地区等五大地震区域地震灾害频发,为保障人们的生命财产安全,加强房屋建筑的抗震性能是建筑从业人员必须思考的问题。也正因为如此,无论是在砌体房屋建筑结构还是框架房屋建筑结构、框架―剪体房屋建筑结构设计中,都应把握好抗震设计的房屋建筑场地与地基要选准打稳、合理控制房屋建筑高度与宽度、把握准房屋建筑质量等原则,在抗震性能设计时都应考虑到超静定、延性好、多道防线问题。以此来增强房屋建筑的抗震性能及抗震系数,为人们的物质精神安全做后盾。当然房屋建筑的抗震性能不是由建筑的抗震设计单一决定的,房屋的施工质量也会对建筑抗震性能造成一定的影响。除此之外,在注意房屋建筑结构抗震设计的同时,还应监督好房屋施工的质量问题,从各方面来维护人们的生命财产安全。