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建筑抗震设计规范要求范文1
[关键词]剪力墙结构、受力性能、抗震设计
[中图分类号]F407.9 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158(2013)06-0245-01
前言
剪力墙结构是指用钢筋混凝土墙代替框架结构中的柱,以承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构。其最大特点是能够有效控制结构水平作用。《建筑抗震设计规范》(2010年版,以下未注明处相同)称之为抗震墙,本文按照工程界习惯称作剪力墙。多数情况下,剪力墙截面高度大于其厚度8倍,厚度相对而言较薄,一般仅为200~300mm。因此,从墙体尺寸可以看出,其墙身平面内抗侧刚度很大,相反,平外面刚度却很小。根据这一特点,在进行结构方案布置时,墙体应当沿建筑物主轴方向均匀布置,利用平面内较大刚度承受纵横两个方向的水平和扭转作用。抗震设计中,要求在正常使用及小震作用下,处于弹性工作状态;在中等强度地震作用下,允许进入弹塑性状态,但应具有足够承载力、延性;在强震作用(罕遇烈度)下,不应出现倒塌。此外还应保证结构稳定。现通过对剪力墙结构中抗震设计的相关要素分析,希望和广大结构设计人员进行交流,共同进步。
受力性能
(1)整体墙和小开口整体墙
由于没有洞口或洞口很小,此类墙可以看作是一个整体悬臂墙。在轴向压力和水平力作用下,悬臂墙破坏形态主要是弯曲破坏。弯曲破坏又分为大偏压和小偏压破坏,要设计成“延性剪力墙”就是要把剪力墙的破坏形态控制在弯曲破坏中的大偏心破坏范围。从墙体尺寸而言,细高的剪力墙(高宽比大于)容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙。另外,墙肢的平面长度(即墙肢截面高度)不宜大于8米。当一个结构单元中有少量长度大于眯的大墙肢时,计算中楼层剪力主要由这些大墙肢承受。一旦地震,尤其是在罕遇烈度地震时,大墙肢容易首先遭受破坏,而小的墙肢又无足够配筋,使整个结构可能形成各个击破。当墙的长度很长时,可以开设洞口,将长墙分成较小长度、较均匀的肢墙,保证均匀受力。
(2)连肢墙
实际工程中,剪力墙经过门窗分割形成连肢墙。洞口上下部位是连梁,洞口左右部位是墙肢。连肢墙的设计应把连梁放在抗震第一道防线,在连梁屈服前,不让墙肢破坏。连梁自身要做到受剪承载力高于弯曲承载力。目的就是“强肢弱梁”和“强剪弱弯”。无论是在整体的开洞剪力墙设计,还是在连梁、墙肢等局部构件上的设计,都体现上述原则,才能保证墙肢安全。当连梁破坏时,结构会继续承载,直至墙肢截面屈服。
结构设计
(1)强剪弱弯
为避免脆性剪切破坏,应按照”强剪弱弯”的要求设计剪力墙墙肢。一般的方法是将剪力墙底部加强部分的剪力设计值增大,提高抗剪承载力。《建筑抗震设计规范》6.2.8条规定了各个抗震等级剪力墙底部加强部位的剪力设计值应乘以不同的剪力增大系数,以此进行抗剪配筋设计,从而实现“强剪弱弯”的结构受力性能。
(2)加强底部塑性铰区
一般在底部剪力墙弯矩最大,底截面钢筋屈服后会形成塑性铰区。而且,塑性铰区(分布于一定范围)是剪力最大部位,在反复荷载作用下,会形成交叉裂缝,可能出现剪切破坏。所以在塑性铰区要采取加强措施,即底部加强部位。《建筑抗震设计规范》6.1.10条规定了底部加强部位的具体高度要求。目的就是提高受剪承载力,加强抗震的构造措施,提升结构的弹塑性变形能力。
(3)限制轴压比
为保证剪力墙延性,避免截面上受压区高度过大而出现小偏压情况,应当控制剪力墙加强区截面相对受压区高度,但截面受压区高度与截面形状有关,实际工程中剪力墙截面复杂,会增加计算受压区高度的困难。为此,《建筑抗震设计规范》采用简化方法,限制截面的平均轴压比。计算轴压比时,规范采用了重力荷载代表值作用下的轴力代表值,即考虑重力荷载分项系数1.2后的最大轴力设计值。《建筑抗震设计规范》6.4.2条具体要求了各个抗震等级下的墙肢轴压比限值。在这里笔者想说明,2010年版《建筑抗震设计规范》6.4.2条较之前版本规范,增加了剪力墙抗震等级三级时0.6的轴压比限值要求(之前版本对抗震等级三级无轴压比限值要求)。
(4)设置边缘构件
边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。约束边缘构件是指用箍筋约束的暗柱,端柱和翼墙,其箍筋较多(配箍率特征值相对较大),对混凝土的约束较强;构造边缘构件的箍筋较少,对混凝土约束较差或没有约束。剪力墙墙肢的塑性变形能力和抗地震倒塌能力,除了与纵向钢筋有关外,还与截面形状、截面相对受压区高度(轴压比),墙梁端的约束范围、约束范围内的箍筋配箍特征值有关。当截面相对受压区高度(轴压比)大到一定时,需要设置约束边缘构件,使墙肢端部成为箍筋约束混凝土。《建筑抗震设计规范》6.4.5条对边缘构件的尺寸、配筋都做了具体的说明。特别是6.4.5-2款规定了“一、二、三级抗震墙,以及部分框支抗震墙结构的抗震墙,应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件,在以上其他部位可设置构造边缘构件。”这一点刚好就和本文之前提到的“加强底部塑性铰区”一节相呼应,可以看出,通过设置约束边缘构件,可以提高墙肢端部混凝土极限压应变、改善剪力墙延性。
(5)控制墙肢截面尺寸
剪力墙墙肢截面厚度,除了要满足承载力的要求外,还要满足稳定和避免过早出现斜裂缝的要求。一股情况下,把稳定要求的厚度称作最小厚度,通过构造满足。在实际结构体系中,
楼板以及与剪力墙平面外相交的剪力墙,是剪力墙的侧向支撑,可防止剪力墙失稳。通常情况下,剪力墙最小厚度由楼层高度控制。《建筑抗震设计规范》6.4.1条规定了剪力墙最小厚度要求。设计时需留意。另外,就是本文之前提到过的墙段高宽比不宜小于3,《建筑抗震设计规范》6.1.9条也做了具体的要求。
(6)配置分布钢筋
《建筑抗震设计规范》6.4.3条对剪力墙内分布钢筋的配置提供了具体说明。特别是6.4.3-1款:“一、二、三级抗震墙的竖向和横向分布钢筋最小配筋率均不应小于0.25%,四级抗震分布钢筋最小配筋率不应小于0.20%。”剪力墙中,分布钢筋的作用主要是:抗剪、抗弯、减小收缩裂缝等。如果竖向分布钢筋过少,墙肢端部的纵向受力钢筋屈服后,裂缝将迅速开展,裂缝的长度、宽度都较大;如果横向分布钢筋过少,斜裂缝一旦出现就发展成主要斜裂缝,剪力墙将沿斜裂缝被剪坏。因此,墙肢的竖向和横向分布钢筋最小配筋率是根据限制斜裂缝开展要求确定的。
结束语
剪力墙结构具有较好的抗震性能,且结构布置灵活,可以很大程度减小结构构件对建筑的使用影响,所以高层住宅较多使用这种结构形式。在抗震设计中,针对剪力墙结构受力体系及相关规范条文进行分析理解,合理采用计算分析方法,并采取相应构造措施,相信剪力墙结构能够以更加经济、实用的优势展现在住宅设计中,具有更广阔的发展前景。
参考文献
建筑抗震设计规范要求范文2
【关键词】汶川地震;JICA(日本国际协力机构)抗震;隔震;减震
2010年6月-8月,我有幸赴日本参加了为期两个月的中日抗震技术人员的培训学习。该项目是2008年5.12汶川特大地震以后,中日两国首脑确认的“总体合作框架”中就“城市建设”领域开展的灾后恢复重建合作项目,由中国科技部及住建部和日本国际协力机构(JICA)签约实施。该项目的主要目的是通过对中国建筑抗震技术和管理人员进行培训,借鉴日本建筑工程抗震领域的先进经验,以提高中国建筑抗震防灾能力,并推动中日两国在建筑抗震技术领域的深入全面合作。项目于2009-06-01启动,2013-05-31结束,为期四年。
通过两个月的研修,了解了日本的防灾减灾系统,日本抗震 设计法的发展历程,并对中日两国抗震设计有了细致的比较,学习了日本在隔震,减震方面的先进技术以及抗震加固的先进理念和方法。
首先简要介绍日本的防灾减灾系统:注重防灾减灾意识的培养和加强; 防灾知识普及常抓不懈,从我作起; 政府对既有建筑尤其是生命线工程和民生工程(学校,医院,聚居的住宅等)的抗震性现状调查常态化,掌握第一手资料;对抗震化鉴定和加固制定计划和目标,不因为大地震再现周期长而导致对抗震加固犹豫不决的态度,和侥幸的心理;提高地震应急判断和评估水平,避免次生灾害的发生,使灾区能尽快恢复正常的生产和生活。
日本的抗震设计法的发展历程:1916年 佐野利器博士提出震度法概念(考察1906年美国旧金山大地震后经过研究发表《建筑物抗震结构理论》中提出用震度乘以房屋重量来计算水平地震惯性力); 1923年 关东大地震,砖石结构破坏严重,(80%以上)从此该类结构从日本新建建筑舞台消失;同时因混凝土结构倒塌和发生严重破坏的较少,其抗震性能被认可;1924年 震度法被正式采用,K=0.1,地震作用取为建筑物重量的10%(容许应力度=材料强度的1/2);要求超过50尺(大约15m)的建筑须采用钢筋混凝土结构或者钢结构 ;1924~1950年间日本结构抗震领域展开“刚柔相争”(以刚度抵抗,或韧性顺应) 1950年颁布《建筑基本法》调整水平地震作用,K=0.2(容许应力度=材料强度);1971年修订《建筑基本法》,规定柱箍筋间距≤100mm。加强对柱混凝土的约束作用,旨在提高砼柱子的延性;1977年,制定了抗震诊断基准与修复设计指针,提出既有建筑加固办法 1981年颁布“新抗震设计法”,提出二次设计的要求(小震不坏,大震不倒),并提出保有耐力的设计计算法 ;1983年,隔震橡胶在日本应用于民用建筑,开始出现隔震建筑 ;2000年 增加“基于性能的抗震设计法”(极限承载力计算法)95年阪神地震很多建筑虽未严重破坏,但塑性变形过大使修复成本过高或丧失正常功能;2005年补充“基于能量平衡的抗震设计法”(主要用于钢结构)地震输入能量=弹性应变能We+塑性应变能Es.,建筑物必须吸收的最低能量=地震输入能量-弹性应变能We。
日本建筑物按规模和高度进行安全性与分类 :第一号建筑物:高度超过60m的建筑物,即超高层建筑物; 第二号建筑物:高度低于60m建筑物中的大规模建筑物(高度一般指31m以上); 第三号建筑物:高度低于60m建筑物中的中规模建筑物;第四号建筑物:以上一号至三号以外的小规模建筑物,无需进行结构计算。日本的抗震设计原则主要是:
60m以下的建筑物:
1)新抗震设计法,二次设计方法,满足小震不坏(地震加速度约80gal,建筑加速度反应约0.2g)、大震不倒(地震加速度约400gal,建筑加速度反应约1.0g),采用容应 力 度计算法+保有耐力计算法。从1981年沿用至今,概念清晰,方便操作。
2)基于性能的抗震设计法(极限承载力计算法),实际应用不多。
3)基于能量平衡的抗震设计法(主要用于钢结构),理论较深(能量法),实际应用很少。
60m以上的建筑物:
必须进行弹塑性时程分析验证其抗震性能,设计文件送交国土交通省大臣指定的审查单位进行审查。(类似国内的超限高层的抗震专项审查)
而我国的建筑抗震设计标准的制定则是经历了一下几个过程:1974年:《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ11-74) 规定建筑物遭遇到相当于设计烈度的地震影响时,建筑物允许有一定的损 坏,不加或稍加修理仍能继续使用; 1978年:《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ11-78)基于唐山大地震,输入的水平地震动较大,采用基底剪力法;1989年:《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)增加震源距的影响(近震、远震),三水准设防,两阶段设计。2001年:《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)引入设计地震分组;2008年:《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001,2008年版) 汶川地震后基于抗震概念设计的修编(震后调查,楼梯间作为逃生通道或安全岛采取构造加强措施等);2010年:《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010) 对一些有专门要求的建筑结构,允许采用抗震性能化设计。
我国抗震设计的方针是:三水准设防,两阶段设计 。所谓三水准性能目标:“小震不坏、中震可修、大震不倒”,现行《建筑抗震设计规范》GB50011-2010增加了性能化设计目标,即使用功能或其他方面有专门要求的建筑,当采用抗震性能化设计时,具有更具体或更高的抗震设防目标。以抗震设防烈度为抗震设计的基本依据,引入“设计地震分组”,体现地震震级、震中距影响,不同类型的结构需采用不同的地震作用计算方法:高度低于40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布较均匀以及近似于单质点体系的结构采用底部剪力法,除此以外用阵型分解反应谱法,对于特别不规则的建筑甲类建筑或高度超过抗规表5.1.2列高度的建筑。并利用“地震作用效应调整系数”,体现抗震概念设计的要求,把抗震计算和抗震措施作为不可分割的组成部分,强调通过概念设计,协调各项抗震措施,从而实现“大震不倒”;同时采用二阶段设计实现三个水准的设防目标:第一阶段设计:是承载力验算,取第一水准的地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应,进行结构构件的截面承载力验算及变形验算。既满足了在第一水准下强度要求,又满足第二水准的变形要求。第二阶段设计: 采用第三水准烈度的地震动参数,进行弹塑性变形验算,并结合采取相应的抗震构造措施,实现第三水准的设防要求。
从中日两国抗震设计基准以及抗震鉴定抗震加固促进法的建立和发展的历史得到的启示:在每一次大地震的震害调查中总结经验和教训,适时对现行设计基准作出必要的修订和改进,找出差距,调整思路,从而使建筑的耐震化不断加强,建筑物的性能在地震后的维持与恢复能力也不断提高。 在这一点上我感觉中日两国的做法基本相仿,中国曾在1976年唐山大地震的震害调查中发现砌体结构如有很好的钢筋混凝土构造柱和圈梁的约束系统,由此系统提供延性,也能在大震后裂而不倒。此后结构科研人员据此进行了一系列的相关试验,对74抗规进行修编从而完善了砌体结构的抗震构造搓施,这在08年5.12汶川地震的震后表现中也得到了检验;在对汶川地震震害调查和分析后,《建筑抗震设防分类标准》把中小学校舍及医疗建筑的设防标准提高到重点设防类,01抗规的08版又对一些条文进行了修改补充,如楼梯间的相关构造等。
对日本隔震减震结构的几点认识:1.基于能量法的原理以及性能设计的要求,阪神淡路地震后日本的隔震减震结构迅速发展起来,包括新建和抗震化改修建筑都多有利用,半主动,主动减震系统,各种形式的隔震支座和耗能支撑也不断被开发;2.隔震结构因其极大的降低了地震动向隔震层上部结构的输入,使构件截面尺寸及配筋等比先前单纯抗震设计时大为减小,尤其在处理不规则结构无缝设计时起到了非常重要的作用;3.隔震支座的布置应该注意上部柱子的内力,对于周界等有可能出现弯矩而产生拉应力时不可选择纯滑动支座。(我们现地参观的东京品川御殿山工程以及三洋化成的隔震加固等项目);4.耗能减震支撑可以结合结构型式合理选择,尽可能多的减少结构自身的反应,达到其耗能的目的;5.隔减震结构在震度较大的地区应加以推广应用,在我国随着隔震层以及耗能支撑材料的不断开发,在设防烈度较高的区域应是可推行的非常优越的结构体系。
另外,日本的抗震加固方法也是非常多样化,从原理上分可以是韧性加固,也可以刚度强度加固,甚至对于一些特殊用途和要求的建筑可以采用隔震,减震等的加固方式,从降低地震动的输入着眼,即从根本上卸载不堪重负的原结构构件所需承担的水平地震力,从而使其满足要求。从形式上讲可以是改善原结构的延性,也可以加大墙柱等抗侧力构件截面,增设带框支撑,增加混凝土墙,加设减震器或增加耗能支撑等等措施。隔震加固因为施工难度大,间接成本过高,除重点文物等保护性建筑以及因其他因素而使加大截面或增设构件满足不了抗震要求的,一般不建议采用隔震加固。
从日本现阶段抗震设计的理念和方法以及日本国内建筑材料及施工技术的发展我有几点感想:1.结构设计不但要保证构建筑物的安全,同时应满足性能要求,并且在震后能尽快恢复,修复的成本也需考虑。即安全+安心。(性能设计);2.结构方案的选取可多样化,不必拘泥于结构型式和体系的限制,只要能满足两阶段设计的各项指标,限高通过批准,地震动输入适合,时程分析计算满足要求即可。可以刚柔相济,以柔佐刚,也可抗震,减震,隔震协调并行,这样就给建筑的平立面设计创造了非常宽广的施展空间,也为我们的城市带来更多亮丽的风景。(这点应该是我们的抗震设计规范非常有必要借鉴的地方)3.高强混凝土的开发和高强钢筋的利用以及减震结构的实施(能量原理),使得延性框架结构在超高层建筑中的应用成为可能。我们现地参观的东京东池袋丁目的高层住宅,189m高,纯框架,在6~22层位移较大的搂层使用了低屈服钢的减震柱)4.先进的施工工法,精良的施工设备使建筑的工厂化成为可能,加快了施工速度,同时也减轻了对环境的污染;5.结构的概念在施工安装中的构造处理应用:为了减轻隔墙对框架柱可能产生的约束作用,尤其是通条窗或柱边框们的下护墙或上顶壁,隔墙都在梁上下设置卡口固定,使其与柱子脱开;预制大孔板的应用,有效的减弱了板对梁的约束,使得梁的屈曲更易实现。
建筑抗震是一个系统性问题,从建筑选址开始就必须慎之又慎,应注重对活断层的判别,规定活断层近前的建筑及市政设施的限制;要深入研究地基,地基与建筑物相互作用的影响,结构计算时输入的地震动参数要适合建筑的抗震设防烈度,抗震等级以及场地类别和地震分组等,抗震加固时要对建筑物抗震性能余力进行再评价,要刚柔结合,顺势而为,充分发挥被加建筑的功能再利用。
现阶段地震的发生不可预测,但做好建筑物的抗震及加固,做到有备无患则是我们结构抗震工作着必须担当的责任。
参考文献:
[1]《抗震设计标准Ⅱ2010年中国耐震建筑研修课件》神户大学,孙玉平
建筑抗震设计规范要求范文3
关键词:建筑工程;工程抗震;工程设计;抗震设计;性能技术
中图分类号:TU198文献标识码: A
引言
抗震性能是建筑工程的一个重要内容,尤其是在地震频发区的建筑工程,要根据当地的实际情况提高建筑工程的抗震性能和级别。良好的抗震性能技术的设计应用可以使建筑物抵御地震带来的破坏,减少人身生命财产损失。设计者应该全面的认识到这一点,在设计中规避一些不利的因素,提高设计的水平,促进建筑的良好使用。
一、建筑工程设计与抗震性能技术的关系
建筑工程设计与抗震性能技术之间有着紧密的联系,只有在设计阶段充分考虑抗震因素,才能为建筑后期的抗震性能打好基础。建筑工程设计是抗震性能技术的设计应用的基础,在建筑结构设计中,对建筑工程设计的改动较小。在建筑工程设计方案中,设计师应充分考虑到建筑的抗震性能的要求,设计人员必须根据建筑方案合理、科学布置结构部件,保证建筑结构刚度的均匀分布,使建筑结构的受力与变形能相互协调,从而提高建筑结构的承载能力及抗震性能。在建筑工程设计若不考虑到建筑的抗震性能要求,就会导致建筑工程布局设计受到限制。通常情况下,为了提高建筑结构部件的承载能力与抗震性能,则要增加建筑结构的截面面积,但结果是会造成不必要的浪费。因此在提高建筑工程抗震性能技术时必须要对建筑的体型、平面布置、竖向布置及屋顶抗震性能等问题进行系统合理的研究分析。
二、现阶段我国建筑抗震存在的普遍问题
1、建筑结构设计不合理、抗震性能不足
现阶段,我国建筑的抗震设计目标还不明确,大多数房屋建筑的抗震性能还未能从设计方案上得到直观的体现。一旦建筑物的抗震性能无法达到,会在地震强度过大的情况下发生瞬间坍塌,无法给建筑物内的人们逃生预留足够的时间和空间。我国建筑结构的不合理设计,大多体现在农村建筑物上,部分农民自建房甚至根本不具备抗震性能,一旦遭遇地震灾害,这些先天性的设计缺陷会造成建筑结构的巨大改变,导致结构部件失衡。加之农村房屋楼间距设计的不合理,极易造成房屋的连续性垮塌,带来的破坏将是毁灭性的
2、建筑质量不达标
由于建筑材料市场价格的持续上涨和建筑行业竞争的加剧,部分企业不顾建筑质量,一味追求低价战略抢占市场,因此造成部分建筑质量大面积缩水,为人民群众的日常生产生活埋下了潜在的隐患。除此之外,建筑质量的不达标还有很大一部分原因是由于施工队伍的违规操作造成的,为了节省成本、加快施工进度,部分施工企业偷工减料、漠视抗震设计而施工,造成建筑物内部承重墙地基不牢、圈梁过细、箍筋间距过大等多个分项均不符合抗震减灾设计的相关要求。另一方面,建筑施工过程中的监管不力,也是导致钢筋混凝土质量不达标、施工技术不到位、随意改变建筑结构破坏抗震性能等质量问题的主要诱因。
三、建筑工程抗震设计的原则和基本内容
1、原则
在建筑物抗震设计上,我国遵循这样三条原则:“小震不坏、中震可修、大震不倒”。第一,小震不坏。当建筑物遇到多遇地震时,其结构没有遭受到损坏,无需修理就可以继续使用。在这个原则下,一般是对建筑结构的承载力进行验算,是建筑工程抗震设计第一阶段的弹性设计。第二,中震可修。当建筑物遇到设防地震时,建筑物可能发生一定程度的损坏,经过修补之后就可以继续投入使用。这要求建筑设计时考虑到建筑结构的非线性弹塑性变形和承载力,是第二阶段的弹塑性变形验算。第三,大震不倒。当遭受到罕遇地震影响时,建筑物不会发生倒坍等威胁人民生命财产安全的重大事故。这一阶段的设计是前面两个阶段验算和设计的分析过程,并采取相应的抗震措施和技术来提高建筑物的抗震性能。
2、基本内容
首先,当建筑物采用钢筋混凝土框架结构和抗震墙结构时,其高度不得超过《建筑抗震设计规范》规定的最大适用高度。当采用的是抗震墙结构和筒体结构时,建筑工程为9度设防时,其高度不得超过《建筑抗震设计规范》规定的最大适用高度;建筑工程为8度设防时,其最大高度应是《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的120%;建筑工程为7度和6度设防时,其最大高度应是《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的130%。第二,超限高层建筑物设计时,其高度、高宽比和体型规则性这三者中至少有一项需要满足《建筑抗震设计规范》的要求。第三,在进行建筑抗震设计时,至少要采用两种力学模型来计算分析建筑物的受力情况,其计算程序需要经过有关行政部门的鉴定许可。第四,为保证超限高层建筑的安全性,应采取比《建筑抗震设计规范》更严格的抗震措施。第五,当建筑物有明显薄弱层时,还应进行结构的弹塑性时程分析。
四、提高建筑工程抗震性能技术的措施
1、做好超限高层建筑设计的前期工作
众所周知,建筑材料对建筑工程抗震性能的影响及其的严重,因此在设计前要做好前期的准备工作,主要对设计中涉及到的材料质量、数量、规格等做好相应的规划设计,通过对材料的了解再进行相应的设计,尤其是材料的性能参数一定要做好详细的分析,因为有很多材料类型差不多,但是,还是有着细节上的差别。另外,还应对建筑地点的地质地貌、周边环境等进行详细的分析,这些因素对建筑抗震设计也有着一定的影响。因此,要做好前期的材料搜集、整理的工作,要确保相关数据材料收集的全面性和准确性。通过做好前期的准备工作,不管是在建筑的整体设计还是对建筑的抗震设计需要将这些数据作为设计的基础,进而确保设计过程中避免出现一些误差。
2、采用合理的结构形式
建筑结构抗震设计的原则我国建筑结构抗震设计应该遵循相应的原则,首先,建筑结构必须具备足够的延展性能,以便于在强度过大的地震作用下,建筑能够保证应有的安全性;其次,建筑结构必须具备足够的刚度,以防止地震灾害来袭时建筑产生大幅度的位置转移和形状扭曲;最后,建筑结构的相关构件必须具备一定的的承载能力,以便于地震作用下不会瞬间坍塌,因而为人们逃生预留足够的时间。其具体的方法首先,墙体砌筑的砌块要通过合理配比的砂浆和高标号水泥来确保强度,采用成组砌筑的方法保证砂浆到位,达到抗震设防的相关要求;其次,砖混结构的建筑,通常需要合理增设柱子和圈梁的实际数量,以确保建筑房屋的整体性;最后,墙体拉结筋必须按照相关规范布置、配筋最好一次性准备齐全、墙体内部预理钢筋的位置需要从轴线和标高等多种方面来确定,从而保证拉结筋设置处于最优状态。
3、明确建筑工程抗震设计中的受力体系
随着社会不断的发展,人们不仅对建筑的质量要求提高了,同时也对建筑物的外观有着一定的要求,美观、大气、上档次是建筑外观表现出来的典型特点,但是有很多建筑物只考虑到外观设计,却忽略了建筑的受力体系,对建筑物的抗震性能带来直接的影响,如果这种现象出现在超限高层建筑的设计中,势必会为建筑物带来更大的安全隐患,因此,在对超限高层建筑物抗震设计中一定要明确建筑物的受力体系。建筑的外观要求是要满足的,而在达到这个要求的同时,还需要设计者充分考虑到建筑整体的抗震设计,要尽量以后者为主,毕竟后者是关乎到建筑物使用的安全性。可以通过力学的知识来寻找建筑抗震设计受力体系中的平衡点,以此来实现建筑工程抗震性能的要求。
4、做好建筑屋顶的抗震设计
屋顶设计是建筑抗震性能设计中的一项重要设计内容,尤其是在现代高层与超高层建筑设计中,屋顶设计问题更为重要。根据近年来高层建筑抗震性能设计的审查结果可以看出,在建筑屋顶设计中主要存在过高或过重两个问题。当建筑屋顶设计过高或过重时,不仅会使建筑的变形量较大,还会使地震作用加大,都会影响建筑屋顶及其下建筑物的抗震性能。当屋顶建筑与下部建筑的重心不处于同一条线时,尤其是当屋顶建筑的抗侧力墙和下部建筑的抗侧力墙体不连续时,就容易产生地震的扭转作用,从而影响建筑的抗震性能。因此在屋顶建筑设计过程中,应尽可能降低其高度,并采用一些高强轻质材料,通过保证建筑结构刚度的均匀分布,使屋顶与下部建筑的重心点相一致,从而减少屋顶建筑的变形量及地震作用,提高建筑的整体抗震性能。
结束语
总而言之,抗震性能设计作为建筑工程设计中的重要组成部分,与建筑设计之间有着密切的联系。良好的建筑抗震设计,必须要在建筑与结构设计相同配合、共同考虑的前提下完成的。因此,必须要重视抗震性能设计中建筑工程设计中的重要性,以充分发挥出抗震性能设计的优势,从而提高建筑的整体抗震性能。
参考文献:
建筑抗震设计规范要求范文4
【关键词】建筑设计;建筑抗震设计;建筑布置;建筑体型
根据建筑抗震实践,可以看出如果一个地区的建筑物没有良好的总体设计规划方案,只是凭借抗震措施,在较强的地震发生情况下是很难获取建筑物很好的抗震效果。所以这就需要使建筑设计与建筑抗震设计之间的协调配合,使所建造的建筑达到一个良好的抗震效果。
一、建筑抗震第一设计人
在建筑抗震设计中,至今仍有着建筑抗震只是建筑结构工程师的建筑设计的问题,与建筑师没有太大关系这一错误认识。正是由于建筑抗震是建筑物设计必须注意的因素,所以作为建筑师是必须了解建筑物抗震设计要求,重视建筑抗震设计技术规定,结合建筑所在地区的实际情况,发挥建筑师在建筑抗震中的积极作用。
一个建筑项目的开始,建筑师首先应该依据设计要求对建筑物进行设计方案的构思和总体过程的规划,并在此基础上对建筑物作出初步设计,完善建筑物的整体布置和立面设计图纸。接着建筑结构工程师在设计图纸基础上,进行符合建筑物设计要求的施工图纸设计。就建筑抗震而言,在没有较好的考虑建筑抗震要求的情况下,就会使建筑物的抗震设计和抗震布置带来许多设计方面的限制,甚至有可能造成建筑物结构设计的不合理,从而使建筑结构达不到建行的抗震效果。只有把建筑抗震设计要求放在建筑物的总体规划和建筑设计的重要位置,才能把建筑物结构设计和建筑抗震设计要求有效的结合,才能使设计所建造的建筑具有较大的抗震承载力,从而确保建筑物在未来地震中具有良好的建筑抗震安全效果。现代化的建筑设计中,如果建筑师能重视抗震设计要求,那么结构设计工程师就可以依据抗震要求设计图纸对建筑物进行合理的结构布置,使建筑物整体结构的受力与建筑形变相协调,从而改善建筑物的抗震性能,提到建筑物在未来地震中的抗震承载力。由此可以看出,是否考虑建筑抗震要求,将会对建筑物的整体构造起到制约作用,因此建筑抗震设计是建筑物符合现代化要求的一个重要环节。
二、建筑设计问题
建筑设计是建筑抗震设计的一个重要因素,两者之间有着不可分割的联系,对一个建筑物具有良好的抗震效果起着重要作用。
(一)建筑体型设计
建筑形体设计主要包括平面形状设计和立体空间形状设计。根据大量地震灾害调查表明,建筑平面设计简单的规则建筑在地震中都未出现严重的破坏,甚至有些建筑保存完好,反而平面设计复杂的建筑都遭到一定程度上的破坏。建筑物立体空间形状的不规则,特别是结构刚度容易发生突变的部位,在地震时都会造成不同程度的震害。所以,建筑物体型设计是建筑抗震效果设计中的重要因素。在建筑体型设计中,应该使空间、平面的构造尽可能简单化、规则化。当然为满足现代化社会需求,美观复杂的建筑体型是不可避免的,但是,在其设计时一定要把建筑艺术、使用功能和建筑抗震结构设计尽可能完美的结合起来,使体型布局上使建筑结构质量和刚度尽可能均匀协调分布,避免因体型的不协调、不均匀引起建筑质量和刚度扭转,从而导致建筑物在地震发生时抗震性能和抗震承载力达不到建筑设计要求。
(二)建筑布置设计
建筑布置是建筑抗震设计中重要部分,而它又分为建筑平面布置和建筑竖向布置两个方面。建筑物的平面布置直接反映建筑物的使用功能,其中空间活动面积的大小,过道和楼梯的位置设计,内墙的布置,房间的大小和数量等问题,都是需要在平面布置图纸上明确规定下来。由于建筑的使用功能不尽相同,每一楼层甚至每个房间的布置都会有差别,因此,就出现一个建筑物在保证抗震结构要求的前提下,同时又要使建筑平面布置多样化的结构问题。建筑平面上的布置不对称、不协调,就会造成建筑结构强度和质量之间在平面上的分布不对称协调,从而使建筑物结构设计达不到良好的抗震效果。例如,一所建筑物,在平面上一侧墙体较多,而另一侧的墙体较少,这样就造成了平面布置的分布不均匀,构造之间的不协调,以及建筑整体中心的偏移,从而导致建筑物抗震作用达不到该有效果。所以,建筑平面布置设计要做到结构分布均匀,协调对称,避免两者之间相互冲突,防止建筑物产生扭转效应,从而使建筑物的功能要求和结构抗震要求协调配合,充分发挥建筑设计在建筑抗震设计中的作用。
建筑物的竖向布置主要体现建筑质量和建筑刚度在建筑抗震设计中的作用效果。由于建筑物使用功能的不同,大量建筑中都有可能存在竖向布置设计达不到建筑抗震设计要求,例如:下面几层是商场、娱乐中心等大空间布置要求,而上面则是公寓居室或者是写字楼等小布局多样化要求格局,其中还参杂了会议厅、报告厅甚至会有游泳池等大面积布局要求,这就形成了建筑物沿高度质量和刚度分布的不协调,上下楼层墙体多少差距过大,造成质量和刚度分布不均匀,从而容易扭转建筑抗震效果。这些问题表明建筑竖向布置中质量和刚度分布不协调、不均匀,将会对建筑的抗震效果造成不利因素。这就要求在建筑竖向设计中,尽量是刚度分布均匀协调,尽可能避免地震产生时对建筑物的扭转效应。
(三)房顶建筑的抗震设计
现代化建筑一般都是高层或者超高层建筑,因此屋顶建筑也是建筑设计中一个重要组成部分。近年来,高层建筑抗震设计中屋顶建筑主要存在过高、过重等因素,这样式的屋顶建筑不仅加大了建筑形变,还加大了地震作用,从而对其下的建筑层以及屋顶自身的抗震都存在不利因素。还有就是建筑物的屋顶建筑和下部楼层建筑重心不协调,两者支撑墙体上下不一致时,更会使建筑物产生扭转作用。所以,在屋顶建筑设计中,应采用高强度轻质量的建筑材料,并尽量降低屋顶建筑的高度,使其结构质量和刚度分布协调均匀,建筑中心上下一致,从而使建筑能够较好传递地震作用。
结束语:建筑设计是建筑抗震设计的重要组成部分,对建筑抗震起着不可缺少的基础作用。一个良好的建筑抗震设计是通过区域地质因素勘探,以及建筑设计与施工结构设计相互协调配合的基础上设计完成。因此,两者之间是密切联系的,更好的发挥建筑设计在建筑抗震设计中的作用,使现代化建筑抗震设计水平达到一个更加完善的高度。
参考文献
[1]李国强.建筑结构抗震设计[J].北京:中国建筑工业出版社.2009
建筑抗震设计规范要求范文5
关键词:底框结构,抗震设计。
中图分类号:TU352.1+1 文献标识码:A 文章编号:
一、引言
底框结构是我国现阶段经济条件下所特有的一种结构, 从抗震上来说, 它是一种不合理的结构形式, 但由于我国当今的经济发展水平有限, 这种结构目前还无法完全摒弃, 因此在我国内地,尤其是广大西北部地区的临街建筑中仍广泛采用。由于底部框架抗震墙砖房是由钢筋混凝土框架抗震墙和上部砖房两种承重体系和抗侧力体系构成, 而由于这两种抗侧力体系在抗震性能等方面的差异, 使得这类结构的结构选型与抗震设计比较复杂。临街建筑采用这类结构, 底部临街一侧由于使用及美观的要求, 常不设置抗震墙或所设置的抗震墙的数量较少, 而另一侧所设置的抗震墙的数量则较多, 造成结构的质心与刚度中心不一致, 地震时易引起较为严重的扭转效应, 加剧了地震的破坏作用。
二、底框结构的抗震能力分析
底部框架—抗震墙砌体房屋是由底层或底部两层为框架抗震墙、上部为多层砌体房屋构成的。这类房屋的底部框架—抗震墙结构部分具有一定的抗侧力刚度和一定的承载能力、变形能力及耗能能力; 上部多层砌体房屋具有较大的抗侧移刚度和一定的承载能力, 但变形和耗能能力相对较差, 上面几层砌体结构, 由于开间小、横墙多, 不仅重量大, 侧移刚度也大, 而底层框架侧移刚度比上层小得多。这种结构的整体抗震能力取决于底部和上部各自的抗震能力, 又取决于底部和上部结构的抗侧力刚度和抗震能力的相互大小程度, 也就是说不能存在特别薄弱的楼层, 凡震害比较严重的部位, 均是由于抗震设计考虑不周而出现的相对薄弱的楼层。因此, 尽量避免薄弱楼层是底部框架 抗震墙砌体房屋抗震设计中的一个相当重要的概念。震害调查表明底框抗震砌体房屋的倒塌是由薄弱层开始的, 从分析研究可以看出, 底层抗震墙布置不足的底框抗震砌体房屋, 底层是薄弱层; 而当底层抗震墙设置过多时, 则第二层为薄弱层。
底部框架结构与上部砖混结构的刚度相比是底框抗震墙结构设计的最关键问题。若底部框架结构的刚度相对于上部砖混结构的刚度比较大, 整个结构形成下刚上柔的结构体系能较好地抵抗地震作用, 是比较理想的结构体系; 但下部刚度太大意味着下部框架结构中的抗震墙数量较多或者柱子的截面较大, 这样既影响了建筑空间的利用又增加了工程的造价。
底部框架结构的薄弱层与抗震墙数量的多少有很大的关系。合理的抗震墙数量应该是底部框架—抗震墙砖房结构的层间位移反应较为均匀, 同时避免底层过强使得薄弱楼层转移到抗震性能较差的上部砖房部分; 应该使房屋的薄弱部位出现在变形和耗能能力都较好的底部框剪层, 又可避免框剪层变形过分集中, 从而提高结构的整体抗震能力。而抗震墙的数量的确定与很多因素有关, 如层刚度比、抗震墙设置的间距、框剪层与相邻砖砌体层的弹塑性位移的比值、抗震墙的布置形式等。
三、底框结构的抗震设计
1、底部框墙的结构体系
底框抗震墙受力比较复杂,而底层的破坏将严重影响整个房屋的安全,因此对底层的抗震结构要求更高。1)底框结构底层应设置为纵横向的双框架体系。2)底框结构的底层应设置为框架抗震墙体系。在6、7度时可采用嵌砌于框架之间的粘土砖墙或混凝土小砌块墙。
2、抗震构造措施
在6度设防区,抗震构造措施大为重要,《建筑抗震设计规范》中对梁柱、节点都相应提出了不同的要求。但最终都贯彻了框架梁强柱弱梁,强剪弱弯的设计原则。
3、建筑体型和平、立面布置
合理的建筑布置在抗震设计中是非常重要的。规则的建筑由于其地震反应与计算分析较为符合,也较易采取构造措施,因此抗震性能较好,为此设计规范中提出了规则建筑的概念。同时,规范也明确规定了房屋的总高度与层数,高宽比等一系列对建筑物的要求。
4、底部框结构墙与二层砖混楼层抗侧移刚度比
在地震作用下,底层框墙的弹性层间位移可减少在强烈地震作用下的弹塑性变形的集中,使房屋整体抗震能力较高。因此,规范提出了二层砖混楼层与底部框墙的抗震侧移刚度比宜在1.2—1.8之间。而在6度时,不应大小3.0。
5、底部框墙的抗震横墙间距
底层框架抗震墙要承受上面几层通过底层楼盖传达递的地震作用,因此底框抗震墙应具有一定的承载能力和较好的变形、耗能能力。而上部砖混部分的变形能力相对较差。因此,《建筑抗震设计规范》强调了第二层与底层的抗侧移刚度不应小于1.0。具体在6度设防区域,抗震横墙的最大间距为25m。
总之,由于地震作用以及底层框架结构的复杂性,使底框抗震设计显得尤为重要,而从某种意义上说,建筑结构抗震的概念设计比计算设计更为重要。
四、实例分析
本文按照我国《》建筑抗震设计规范》所提出的“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”的三水准抗震性能, 通过应用由中国建筑科学研究院开发研制的PKPM 结构系列软件对某地区一商住综合楼进行了结构抗震性能分析。此商住综合楼为底部框架结构, 共6 层,底部1 层, 2 层为混凝土框架, 3 层~ 6 层为砖混结构。图1 为底层平面示意图, 柱截面尺寸为550 mm x 550 mm, 梁截面尺寸横向为300 mmx 600 mm, 纵向尺寸为300 mm x 600 mm, 底部两层抗震墙厚为250 mm, 混凝土强度等级为C30, 3 层以上砌体层砖强度等级为MU10, 砂浆强度等级为M7. 5, 层刚度比为1. 57。采用PKPM 结构分析程序输入E-l centro 地震波对结构进行弹性动力时程分析, 图2~ 图5 为计算分析结果。
由图2~ 图5 的计算分析结果可以看出:
1) 楼层位移和楼层力基本呈倒三角形分布, 且楼层位移和层间位移都很小, 底部的层间位移角最大为1/ 1 457, 结构仍处于弹性状态, 基本可以保证“小震不倒”的性能要求; 2) 当底部框架为两层时, 薄弱层往往在第二层框架。
五、结语
1) 只要经过合理的设计, 底框结构能够满足抗震设防要求;
2) 在本文算例中, 把薄弱层控制在第二层框架, 这说明当底部框架为两层时, 薄弱层往往在第二层框架; 底框结构的薄弱层一般为框剪层, 所以控制好框剪层的受力和变形对于底框结构的设计是极其重要的。
3)在底框—砖混结构的抗震设计中, 既要避害趋利对结构布置进行优选, 严格遵守规范强制性条文, 还要加强构造设防并严格施工, 这一广受欢迎的结构型式就能取得实用、经济、安全的效果。设计人员要转变设计思路,提高设计部门及设计人员的业务素质,尽快走出“不设防”的误区。要在严格执行《抗规》的前提下,在合理的平面布置上多做文章,同时设计单位可安排专人严把抗震设计关。
参考文献:
[1] GB50010-2002 混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002
[2] GB50011-2001 建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2001
[3] GB50003-2001 砌体结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002
[4] 建筑结构设计手册丛书编委会. 建筑抗震设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1994.
建筑抗震设计规范要求范文6
关键词:周期比,位移比,刚度比
中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
地震能对人民生命财产带来极大危害,因而结构抗震设计就成为结构工程师的一项重要职责和使命,由于地震的复杂性,使得抗震设计中涉及许多参数,对这些参数的正确取用以及对计算结果的合理性判断也就显得尤为重要。下面将对这些问题逐一描述。
二、基本概念
上下层楼层刚度比。顾名思义上下层楼层刚度比为上层楼层刚度与下层的楼层刚度的比值,但关于楼层刚度的计算,目前有三种算法:
地震剪力与地震层间位移的比值Vi/Ui(见《建筑抗震设计规范》3.4.3条文说明) ;
剪切刚度Ki=GiAi/hi(见《高层建筑混凝土结构技术规程》附录E.0.1);剪弯刚度i/Hi(见《高层建筑混凝土结构技术规程》附录E.0.2)。
其中第一种算法用于侧向刚度规则性判断时选用,适用与普通结构,第二种算法用于底层转换层结构,第三种算法用于高位转换结构。对带转换层的结构应分别用第一种算法和第二种(或第三种)算法计算刚度比,并分别满足相应的规范限值。
刚度比超限经常遇到的是由于上下层高的变化引起的,当下层层高比上层层高高很多时,而上下层柱和墙断面不变时,由于下层层高大,层间位移也大, 导致Vi/Ui小于上层,上下层楼层刚度比就会出现超限情况,此时可通过加大下层柱和墙断面,或减小上层柱和墙断面来解决,当超规范不太多时通过调整上下层砼强度等级的办法也实现刚度比调整。对于带转换层的结构,则需要根据具体情况调整落地墙的数量来处理。
图1,图2为一带转换层结构的23层商住楼,二层为转换层,采用梁式转换,经计算,刚度比结果如下:
采用的楼层刚度算法:剪弯刚度算法
采用的楼层刚度算法:剪弯刚度算法
转换层所在层号= 2
转换层下部结构起止层号及高度= 1 28.40
转换层上部结构起止层号及高度= 3 46.00
X方向下部刚度= 0.078E+08X方向上部刚度= 0.1373E+08
X方向刚度比= 1.26
Y方向下部刚度= 0.1056E+08 Y方向上部刚度= 0.1997E+08
Y方向刚度比= 1.35
Y方向刚度比超限, X方向刚度比也接近限值.说明转换层以下刚度较小,通过调整见图3,在端部增加落地剪力墙,增加底部刚度,经计算结构如下:
X方向下部刚度= 0.091E+08X方向上部刚度= 0.1373E+08
X方向刚度比= 1.078
Y方向下部刚度= 0.1342E+08 Y方向上部刚度= 0.1997E+08
Y方向刚度比= 1.0635
X,Y向刚度比均接近1.0, 较好的满足规范要求!
五、结束语
结构抗震设计是一项非常复杂的工作,涉及的因素也远非限于上述问题,除了计算以外,还有很多抗震概念设计和构造措施等重要内容需要考虑,特别是建筑体型和结构形式的合理选用,则更需建筑师和结构工程师相互配合.但是作为结构工程师则一定要通过对结构本身特性仔细分析,合理方案布置,选用正确的计算模型和计算参数,得到合理的计算结果,并采取相应的抗震构造措施来实现结构良好的抗震性能.
参考文献
(1) 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002版
(2) 建筑抗震设计规范 GB50011-2001 2008版
(3)建筑结构抗震设计 河南科技出版社 1991版