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高层建筑抗震规范范文1
关键词:高层建筑;抗震设计;优化对策
随着我国高层建筑工程不断的发展,高层建筑抗震问题也日益严峻。制定有效的抗震设计方案能够维持高层建筑工程自身发展的需要。分析抗震设计中所存在的问题,制定有效的优化对策,能够提升高层建筑的抗震等级,更好的优化建筑结构,保障高层住户安全,推动高层建筑行业可持续发展。
1 高层建筑抗震等级的划分
在我国对于抗震等级的划分主要可以分为6个大类,从三级到八级分别为小地震、有感地震、中强地震、强烈地震和大地震。高层建筑结构设计过程中,根据不同的地区,抗震等级的设计和标准是不尽相同。一般所采用的抗震标准是能够抵抗六级地震。结构设计、房屋的高度等是抗震等级设计的标准。建筑材料的好坏也会影响到高层建筑的抗震等级。
2 高层建筑结构抗震设计所存在的问题
2.1 施工材料问题
在高层建筑结构设计中,通常所采用的材料是砂石混泥土,这种材料虽然有着比较高的强度级别,但是在运用的过程中,水泥的比例过高的话,就会导致主梁结构和墙体出现缝隙。虽然这些缝隙不会给建筑整体结构带来什么严重的影响,如果这个楼盘楼层较高,并且都出现这种现象的话,那么就会使得整个高层建筑的抗震性低于实际的标准值,从而产生相应的安全隐患。
2.2 建筑施工问题
在高层建筑施工中,不仅要对建筑设计方案的执行落实,还要注重高层建筑施工流程的评估和监督。当前高层建筑评估还不够完善,对于施工管理只是停留在制度的管理上,没有对现场施工管理过多的关注,对管理制度的落实,相关的监督机制和监督部门还不够完善,从而使得高层建筑施工管理上不能体现出管理的协调性和规范性,使得高层建筑施工不能有效的配合,各个部门之间的衔接性不够紧密。在现场施工管理的执行和落实过程中,由于涉及的环节比较多,对施工人员监督和施工标准还不够规范,这就使得抗震设计方案不能有效的落实。
2.3 抗震设计人员问题
在高层建筑抗震设计过程中,设计方案和建筑物所处环境考虑相对比较繁琐、结构比较复杂。在我们,设计人员受到专业水平的限制,对设计方案的考虑不够全面,相关的技术知识不够全面,这就使得在实际的抗震设计中,不能发现问题的所在,制约了建筑结构抗震设计的发展。一些设计人员在设计抗震方案中,没有结合当地的地震发生情况,设计人员和建筑施工人员工作积极性和工作责任意识不高,这些都使得抗震设计方案难以开展和落实。
3 高层建筑结构抗震设计的优化对策
3.1 提升设计人员的综合素质
在高层建筑设计中,根据目前设计人员综合性人才缺乏的情况,应该要加强对各种层次、各种类型的综合性人才队伍培养,以此来满足设计人员在抗震设计中的需要。加强抗震设计工作模式的完善,更应该对现有的设计人员进行强化培训,提升自我综合素质,并且能够让他们能够充分认识到抗震设计在高层建筑中的重要性。设计人员在工作中应该树立工作责任意识,提升工作的积极性。通过互联网技术和相关的信息技术,对设计人员进行指导,更好的学习先进的抗震设计技术,保障抗震设计在高层建筑施工中有效进行,同时满足抗震设计对人才的需求,确保高层建筑抗震等级。
3.2 完善高层建筑施工管理体系
当前一些建筑单位所采用的管理制度,对于管理主体还不太明确,没有特定的控制主体,造成高层建筑施工管理工作没有有效的落实到实处,管理标准不够规范。对高层建筑管理体系的完善,加强对施工的工作流程和抗震方案的落实的监督是非常重要的。详细记录检查结果,确定好抗震设计方案,从而为高层建筑施工进行提供有效保障。对于抗震设计图纸应该做好审核工作,保证图纸的整体质量。成立管理部门,构建完善的控制体系,并且构建多元化的管理结构。加强设计人员与施工人员的沟通,减少部门之间的内部矛盾。确定控制体系主体,采用分级负责的方式,明确各个部门之间的职责,将责任落实到个人。落实岗位责任制和绩效考核,从而提升高层建筑施工人员和设计人员的积极性,保证抗震设计方案有效实施。
3.3 确保高层建筑施工材料的质量
为了确保高层建筑的抗震等级,加强对建筑材料质量的关注是很重要的。在高层建筑施工之前,结合抗震设计方案的要求,对所需要的材料严格进行选购和配置工作,从而确保施工材料的质量。对建筑材料进行必要的检验工作,确保建筑材料各项参数能够符合抗震设计的施工标准。加强材料数据的统计工作,从而让施工过程中能够有足够的材料可以选用。建立专项部门,对建筑材料进行专项管理,保证材料的安全性和可靠性,保障高层建筑结构的抗震水平。
结合抗震方案施工所需的建筑钢材、混凝土等材料,应该严格对出厂合格证和材料质量进行核算。将所需的施工材料送到专业的检验机构中进行试验配给,从而确保所采购的材料能够满足高层建筑施工的需求。根据试验结果,注意保管试验材料,在材料的购买中根据试验的标准和数据。例如在混凝土的配给上,结合水泥的标准、含水量的高低、砂量的配给比例,来确保混泥土的整体施工质量,把握好材料的施工标准,必要情况下,请专业人员进行指导和纠正,从而最终确定施工比例和材料的质量,确保高层建筑抗震能力。
3.4 加强抗震设计技术的运用
在高层建筑中,严格的对抗震结构进行设计。采用抗震墙设计和地基结构设计等综合考虑,来提升高层建筑的抗震能力。如在处理一道截面较长的抗震墙方面,可以充分利用其洞口用来构成弱连梁,对每个墙段高宽比设置应该>2.5,对墙体可以设计成单肢墙或者多肢强,进而提升墙体的抗变形水平。对地基可以采用单独的承重柱和承重墙来提升抗震水平。
4 结语
综上所述,加强对高层建筑抗震设计中问题的探讨是很有必要的。通过提升设计人员的综合素质、完善高层建筑施工管理体系、确保高层建筑施工材料的质量、加强抗震设计技术的运用,能够提升高层建筑的抗震等级,更好的优化建筑结构,保障高层住户安全,推动高层建筑行业可持续发展。
参考文献
[1] 闫旭梅.高层建筑结构抗震设计分析[J].科技传播,2013,17(11).
高层建筑抗震规范范文2
关键词:高层建筑;抗震设计;结构设计
引言
随着建筑行业的快速发展,我国建筑逐渐向高层建筑和超高层建筑结构发展。高层建筑的结构复杂,层数比较高,建筑地基承受的荷载比较大。地震发生时,震源对高层建筑结构会产生冲击力,容易造成建筑梁、柱断裂,建筑倒塌等现象,严重威胁到人民群众的安全。我国是地震灾害比较频繁的国家,高层建筑抗震设计一直是社会关注的重点,抗震设计的好坏直接关系到高层建筑的质量。因此高层建筑抗震设计的时候要根据高层建筑的实际情况,提高建筑结构抗震性能。
1超限高层建筑结构基于性能抗震设计与常规抗震设计的比较
1.1基于性能的抗震设计的概念
概念设计是目前一种比较先进的设计理念,与传统建筑设计相比,概念设计不需要精准的计算或参考建筑设计规范相关的目录,而是设计者根据实践经验,按照建筑结构体系的力学关系、结构破坏机理,从建筑结构整体进行把握设计。传统的建筑设计思想无法满足人们对建筑结构抗震功能的要求,为了提高建筑结构抗震安全性能要求,抗震设计已经发生了较大变化。比如建筑结构以力分析为主并兼顾力与变形,考虑到建筑结构变形、耗能和损失,以及非线性分析和可靠性分析。基于性能的抗震设计是20世纪90年代美国建筑设计师提出来的一个全新的设计理念。它的主要核心是将抗震设计从保护居民生命财产安全为基本目标转移到不同风险水平地震作用力下满足人们对建筑的性能要求,通过多层次、多目标的抗震安全设计,保障建筑安全,最终实现经济效益和投资效益的平衡,满足人们对建筑的个性需求。
1.2我国常规抗震设计方法
当前大部分国家的抗震设计规范为“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则,我国采用二阶段抗震设计方法满足工业建筑和民用建筑实现以上三个原则的抗震要求,并在这个基础上根据建筑物抗震重要性分成甲、乙、丙、丁四类建筑物,根据建筑物的类别设置相应的抗震防烈要求。二阶段抗震设计方法如下:第一阶段是对建筑结构强度进行验算,也就是小震的地震洞参数,通过弹性模量计算建筑结构的弹性地震作用力,并与建筑物风荷载、雪荷载、水平荷载等进行组合,计算建筑结构截面的抗震承载力,确保建筑结构的强度,并通过合理的平面结构布置,确保建筑结构的抗拉力。第二阶段则是验算建筑结构的弹塑性,也就是对地震作用下很容易倒塌的建筑结构按照大震标准进行设计,处理好建筑结构的薄弱环节,以免地震发生时首先冲击建筑结构的薄弱环节,影响到整个建筑结构的安全性和稳定性。
1.3常规抗震设计方法与基于性能抗震设计方法的比较
基于常规抗震设计方法与基于性能抗震设计方法在设防目标、设计实施方法和检验方法、实现性能和工程应用方面都有所不同,具体见表1。通过比较发现,基于性能抗震设计方法是未来建筑抗震设计的发展方向,它适应了社会新技术和新工艺发展需求,能够满足建筑业务单位和使用单位对建筑结构安全性、经济性等相关要求。
2超限高层建筑结构的抗震性能目标
某酒店塔楼的高度是168.9m,结构计算高度为176m,建筑结构为B类钢筋混凝土高层建筑。建筑场地类别为III类,建筑抗震等级为二级。
2.1结构的抗震性能水准
按照相关规定,酒店的塔楼高度、平面扭转不规则等不能超限,所以在第一、二阶段抗震设计过程中,必须采取有效的方法满足建筑工程国家以及地方相关的标准,并将基于性能抗震设计目标概念进行设计。按照《建筑抗震设计规范》给出的抗震性能设计方法以及《高层建筑混凝土结构技术规范》中的相关规范进行设计,确定该酒店的性能水准为C类,具体控制目标如下:
2.2建筑结构的性能目标
超限高层建筑结构规则性、高度等方面超出了建筑工程规范中的适用限值,使得抗震设计缺乏相应的参考依据。基于性能目标设计方法在设计的时候,需要综合考虑到建筑场地实际设防裂度、超高限值以及建筑结构不规则等经济因素,对超高建筑的薄弱环节、主抗侧力构件等结构变形能力和抗震承载能力有具体的性能目标。按照建筑工程设计中相关内容,建筑结构关键构件由建筑结构工程师根据工程实际情况分析。比如水平转换构件和支撑竖向构件、大悬挑结构的主要悬挑构件、长短柱在同一楼层的数量相当于在该层各个长短柱等要求。这其实是将过去常规抗震设计中的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计原则进行量化和细化。比如将A级性能目标设计要求建筑结构小震不坏、中震和大震不坏,就是要求建筑结构在中震和大震中依然保持一定的弹性。
3结语
随着建筑行业的快速发展,常规的建筑工程抗震设计方法已经无法满足当下建筑设计的要求,基于建筑结构性能抗震设计理念对抗震结构的目标进行量化,明确抗震目标性能,能够提高建筑结构抗震性能,必将成为建筑行业的发展趋势。
参考文献:
高层建筑抗震规范范文3
关键词:建筑;抗震;结构设计
随着这几年来经济的快速发展,由于建设者开发、使用功能上的要求,高层建筑的体型越来越多样化。高层建筑不仅在材料和结构体系上逐渐多样化,而且在高度上也大幅度增长。进入上世纪90年代后,结构抗震分析和设计已提到各国建筑设计的日程。特别是我国处于地震多发区,高层建筑抗震设防更是工程设计面临的迫切任务。作为工程抗震设计的依据,高层建筑抗震分析处于非常重要的地位。
地震是威胁人类安全的主要自然灾害之一。我国是一个地震多发的国家,分布广、频率高、强度大、震源浅,是世界上地震灾害最严重的国家之一。近几年来,各国历次地震对人类造成了严重灾害,通过总结大量的经验教训,促使结构抗震设计不断发展。建筑抗震的实践表明,一个地震区建筑物,如果没有良好的建筑总体布置方案,单靠结构抗震计算和抗震的构造措施,在较强烈的地震作用下,仍是难以取得建筑抗震的较好效果,甚至减轻不了建筑物的震害程度。因此,只有建筑设计与建筑抗震设计有机地结合起来,建筑抗震设计水平才能达到一个比较完善的高度。
1 目前我国抗震设计中存在的不足
通过多年对于建筑抗震设计的研究,我国逐渐形成了自己的一套较为先进的抗震设计方法而且日益成熟,但是也有许多考虑欠妥的地方,需要我们今后加以完善。首先,与国外规范相比,我国抗震规范在对关系的认识上还存在一定的差距。美国UBC规范按同样原则来划分延性等级,但在高烈度区推荐使用高延性等级,在低烈度区推荐使用低延性等级。这几种抗震思路都是符合规律的,而目前我国将地震作用降低系数统一取为2.86,而且还把用于结构截面承载能力设计和变形验算的小震赋予一个固定的统计意义。另外,我国规定的“小震不坏,中震可修,大震不倒”的三水准抗震设防目标也存在一定的问题。该设防目标对甲类、乙类、丙类这三类重要性不同的建筑来说,并不都是恰当的。最后,由于不同类别建筑的不同重要性,不宜再笼统的使用以上同一个性态目标。此外,还应该考虑建筑所有者的不同要求,选择不同的设防目标,从而做到在性态目标的选择上更加灵活。
2 高层建筑抗震设计中经常出现的问题
2.1 部分建筑物高度过高
按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定,在一定设防烈度和一定结构型式下,钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。在这个高度,抗震能力还是比较稳妥的,但是目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下,超高限建筑物的变形破坏性会发生很大的变化,建筑物的抗震能力下降,很多影响因素也发生变化,结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。
2.2 地基的选取不合理
由于城市人口的增多和相对空间的缩小,不少建筑商忽略了这一问题,哪里商业空间大就在哪里建。高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地,远离河岸,不应垮在两类土壤上,避开不利地形、不采用震陷土作天然地基,避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。
2.3 材料的选用不科学,结构体系不合理
在地震多发区,采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。由于我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主,变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大,靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移,不仅增大了钢结构的负担,而且效果不大,有时不得不加大混凝土的刚度或设置伸臂结构,形成加强层才能满足规范侧移限值。
2.4 较低的抗震设防烈度
许多专家提出,现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要,建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高。我国现行抗震设防标准是比较低的,中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为lO%的地震烈度,较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。
2.5 建筑外形与平面功能影响结构布置
现在某些政府规划部门领导根本不懂结构,纯粹为了形象美观而对建筑设计指指点点,从而使建筑偏离了建筑设计师的最初理念,你对他提出的修改意见不予理会,你就通不过。还有某些建筑设计师根本就缺乏抗震设计的概念,在高烈度区设计出高层建筑的大悬挑,这既增加了工程造价,有埋下了安全隐患,不负责任的叫嚣“没有做不出的结构”,那要看付出的代价和收获是不是对等。
3 高层混凝土建筑抗震结构设计策略
3.1 高层混凝土建筑的结构体系选择
高层建筑结构应根据建筑使用功能、房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、地基情况、结构材料和施工技术等因素,综合分析比较,选择适宜的结构体系。高层建筑钢筋混凝土结构可采用框架、剪力墙、框架- 剪力墙、筒体和板柱-剪力墙结构体系。
框架结构可为建筑提供灵活布置的室内空间。当建筑物层数较少时,水平荷载对结构的影响较小,采用框架结构体系比较合理;框架结构属于以剪切变形为主的柔性结构,使用高度受到限制,主要用于非抗震设计和层数相对较少的建筑中。剪力墙结构中,剪力墙沿横向、纵向正交布置或多轴线斜交布置,由钢筋砼墙体承受全部的水平荷载和竖向荷载,属于以弯曲变形为主的刚性结构。该种结构的抗侧力刚度大,在水平力作用下侧向变形小,空间整体性好。但剪力墙结构自重大,建筑平面布置局限性大,难以满足建筑内部大空间的要求。因此更多地用于墙体布置较多,房间面积要求不太大的建筑物中,既减少了非承重隔墙的数量,也可使室内无外露梁柱,达到整体美观。
框架――剪力墙结构是指在框架结构中的适当部位增设一些剪力墙,是刚柔相结合的结构体系,能提供建筑大开间的使用空间,是由若干道单片剪力墙与框架组成。在这种结构体系中,框架和剪力墙共同承担水平力,但由于两者刚度相差很大,变形形状也不相同,必须通过各层楼板使其变形一致,达到框架和剪力墙的协同工作。从受力特点看,剪力墙是以弯曲变形为主,框架是以剪切变形为主,由于变位协调,在顶部框架协助剪力墙抗震,在底部剪力墙协助框架抗震,其抗震性能由于较好地发挥了各自的优点而大为提高。因此可以适用于各种不同高度建筑物的要求而被广泛采用。板柱- 剪力墙结构,由于在板柱框架体系中加入了剪力墙或井筒,主要由剪力墙构件承受侧向力,侧向刚度也有很大的提高。这种结构目前在7、8 度抗震设计的高层建筑中有较多的应用,但其适用高度宜低于一般框架- 剪力墙结构。
3.2 减少地震发生时能量的输入
在具体的设计中,积极采用基于位移的结构抗震方法,对具体的方案进行定量分析,使结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。对建筑构件的承载力进行验收的同时,还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值;并且根据建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系,确定构件的变形值;根据建筑界面的应变分布以及大小,来确定建筑构件的构造需求。对于高层建筑,在坚固的场地上进行建筑施工,可以有效减少地震发生作用时能量的输入,从而减弱地震对高层建筑的破坏。
参考文献:
[1] 伊小群.高等民用建筑结构的抗震设计探讨[J].中国高新技术企业,2010,(20).
高层建筑抗震规范范文4
【关键词】抗震概念;高层建筑结构设计;运用
概念设计是建筑抗震设计的重要组成部分,建筑的抗震性能很大程度上取决于概念设计是否具备足够的科学性,高层建筑的抗震设计开始之前,需要对高层建筑的建设地址进行科学的选择,并且对建筑的平面图设计方案进行评价,要加强对高层建筑内部结构的重视,根据建筑结构延性的特点对建筑抗震性的薄弱部分进行重点施工改造,以便高层建筑的抗震性能能够真正满足使用者想需求。
一、抗震概念设计在高层建筑结构设计方面运用情况概述
地震灾害是我国自然灾害中较为常见的种类,如果高层建筑的抗震性能不佳,无法应对剧烈地震,人们的生活质量将很难得到保证,因此,加强对抗震概念的关注,对提升高层建筑的抗震性能,具有十分重要的意义【1】。抗震概念的设计工作根据以往对高层建筑抗震设计的经验进行总结,并且结合当前的科学理论对高层建筑的抗震设计方案进行改良,能够保障高层建筑抗震性能得到提升。提升高层建筑整体结构设计的科学性,并增强建筑细部构造建设水平,建筑抗震概念的设计既包括对高层建筑建设位置进行勘察,也包括建筑外部形态和内部结构设计方案的考察,还包括研究建筑设计人员的基本理念和基本思想,以便了解建筑的最终设计方案,制定出符合建筑实际要求的抗震设计概念。要对历次地震灾害的具体破坏性进行总结,并根据抗震设计的经验对抗震概念进行完善,高层建筑的抗震设计工作当中,概念的设计环节比相关参数的计算更加重要。在对高层建筑的抗震结构进行设计的过程中,要从影响建筑抗震性能的全局出发对建筑的结构进行科学的改造,并且结合建筑在重大地震灾害中可能出现的问题,对抗震概念的准则进行制定,只有做好了高层建筑的抗震概念设计工作,高层建筑的抗震性能才能真正得到保障。
二、抗震概念设计在高层建筑设计中的具体运用
(一)科学的选择高层建筑建设地址
地震灾害的发生并没有完善的预警系统,但是,高层建筑的抗震概念设计人员可以根据建筑建设地点在历史上发生地震的强度和次数进行地震发生可能性的估测,要选择历史上发生地震次数较少或不曾发生地震的地质作为高层建筑的建设地址,并且对该地区的地质状况进行调查,要选取地质条件较为坚硬的地区或周边缺少大型河流和湖波的地区作为高层建筑的施工地点,以此保证高层建筑具备良好的抗震基础。要尽可能选择粘土作为高层建筑地基施工的土质,并且在检测建筑抗震性能的过程中选择间隔58m的点作为高层建筑的检测距离,要在高层建筑抗震检测的过程中做好参数的记录,尤其是建筑外部凸起部分的检测要加强重视程度【2】。研究表明,高层建筑外部凸起部分的抗震性能需要较凹陷部分的抗震性能强1.84倍,因此,要对高层建筑外部突出部位的抗震设施进行加强处理。
(二)降低高层建筑的外部能量输入
要加强对高层建筑施工场地覆盖层的重视,尽可能选取较为轻薄的材质作为施工场地的覆盖层,要根据国家科研机构制定的标准对覆盖面的厚度进行控制,从施工场地的地面到坚硬场地上面的面积需要进行覆盖面的处理,岩石是较为多见的坚硬场地的种类,场地的剪切波必须保证速度在500m/s以上【3】,在施工场地的土质较为坚硬的区域和硬夹层区域,必须进行特殊处理,不能采取同一般岩石施工相同的方法。在土质较为疏松的区域,要运用T0=4H/V作为公式,如果土质的整体含量较大,要运用T0=β4H/V作为公式。要借鉴其他国家的岩层处理经验,如果建筑属性为柔性建筑,要注意对土质密度较大的区域进行震害检测,保证地震灾害造成的破坏能够尽可能多的对岩石材质构成影响,保证高层建筑的整体抗震性能。
(三)高层建筑的平立面布置
建筑设计应根据抗震概念设计的要求,明确建筑形体的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施,特别不规则的建筑应进行专门研究和论证并采取特别的加强措施。不应采取严重不规则的建筑。规则性评价需综合考虑几何布局、结构设计以及使用等因素,总的要求是平面布置、质量和抗侧力构件的平面布局宜规则、对称,立面变化和侧向刚度沿竖向宜均匀变化,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小,避免侧向刚度和承载力的突变。建筑物的平面布置宜规则、对称,平面不规则包括扭转不规则、凹凸不规则和楼板局部不连续。
三、抗震概念设计在高层建筑结构设计方面的具体运用
在进行结构方案平面布置时,应尽可能使得抗侧力体系对称分布,减轻房屋重量且保持重量分布较为均匀,以减小地震的扭转影响。结构布置应有利于加大抗扭刚度和提高抗倾覆能力。因此,应特别注意抗侧刚度大的抗震墙、芯筒的位置,力求居中或对称,在结构布置一些抗震墙,可以提高结构的抗扭刚度和抗倾覆能力。在进行结构的竖向布置时,应尽可能使其竖向刚度、强度变化均匀,
避免出现薄弱层,并应尽可能降低房屋的重心。在地震中,第一道防线先行屈服或破坏,因此要求构成第一道防线的部分应当是不负担或少负担竖向荷载的构件,如填充墙、轴压比小的抗震墙、柱或筒体等。在纯框架结构中,梁应先于柱屈服,即“强柱弱梁”型框架。结构整体的承载能力、变形能力取决于构件的承载能力和变形能力的发挥,因此应保证关键构件、关键部位具有适当的强度和足够的延性水平。在平面上,应该在房屋周边转角处、平面突变处以及复杂平面各翼相接处的构件延性着重提高。对于偏心结构,应该对房屋周边特别是刚度较弱一端构件的延性进行特别的加大。对于具有多道抗震防线的抗侧力体系,应着重提高第一道防线中构件的延性。在同一构件中,应着重提高关键杆件的延性。在进行抗震结构材料的选择时,应该注重抗震结构材料的性能,主要要求如下:具有较好的连接性、较好的延性、构件的连接具有良好的整体性、能充分发挥材料的强度、延性系数高“、强度/重力”比值大、匀质性好。按照上述标准来衡量,高层建筑使用不同材料的结构类型,依其抗震性能优劣而排序为:钢结构、型钢混凝土结构、混凝土-钢混合结构、现浇钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、装配式钢筋混凝土结构、配筋砌体结构。
结束语:抗震概念设计是提升高层建筑抗震性能的重要设计工作,深入的分析抗震概念的重要意义,并从高层建筑具体施工和结构设计方面对抗震概念的运用进行具体分析,对提升高层建筑的抗震性能,具有十分重要的意义。
参考文献:
[1] 吕西林.高层建筑结构设计(第二版)[M].武汉:武汉理工大学出版社,2014.
[2] 郭继武.建筑抗震设计[M].北京:高等教育出版社,2014.
[3] 中华人民共和国建设部. JGJ3-2002 高层建筑混凝土结构技术规程
高层建筑抗震规范范文5
关键词: 高层建筑;结构设计;抗震概念;应用
中图分类号:TU97文献标识码: A
0引言;近年来,由于人类对于自然环境的不断破坏,各类自然灾害发生的较为频繁。高层建筑结构设计中抗震概念设计是对建筑抗震设计的宏观控制,合理的运用抗震概念和原则是建筑结构抗震设计的必要前提,在高层建筑工程一开始从建筑的场地选择、平立面形式、结构布置以及延性等方面进行考虑,从根本上消除高层建筑中抗震的薄弱环节,再通过计算与结构措施,能够保证设计出的高层建筑具有良好的抗震能力,显著的提高高层建筑的抗震可靠度。
一.高层建筑结构设计中抗震概念设计的意义
高层建筑结构设计中应该非常重视抗震概念设计,因为高层建筑结构非常复杂,当发生地震时具有动力不确定性特点,人们对地震时对结构认识的局限性,再加上材料性能和施工安装的变易性、模拟地震波的模糊性等因素,导致计算结果和实际之间具有很大的差异。简单的依赖数值计算获得结构并不能有效的解决高层建筑的实际抗震问题,尤其是地质特征的差异性原因,导致许多国家甚至是地区指定的抗震规范都有明显的差异。高层建筑结构抗震概念设计在依据数值计算的基础上,还增加了实践经验元素,并且结构概念设计甚至比分析计算更重要,使得这一抗震设计理念能够满足区域差别下从事高层建筑结构设计的实际需求。强调高层建筑结构设计中抗震概念设计的重要性,其目的是为了引起高层建筑结构工程是在进行建筑结构设计时,特别重视相应的结构规程以及抗震概念设计中的相关规定,从而摆脱传统的结构设计中只重视计算结果的误区,要求结构工程师严格的按照结构设计计算原则,再结合地区的抗震规范,以此保证高层建筑结构的抗震性能。
二.影响建筑物抗震效果的因素
2.1 建筑结构建造过程中所使用的材料和施工过程在实际抗震设计时,抗震 效果与建筑结构的材料具有十分密切的关系。但在许多时候工作人员往往意识不到这一点。建筑材料的质量的好坏与建筑物所受到的地震作用力有直接的关系,质量好的材料所受到的地震作用力就小,则质量差的则所受到的力就大。因此一些轻型材料的应用,对于提高建筑物的抗震性能具有非常好的效果,不仅施工材料对于抗震性能有所影响,施工过程中的每一个具体环节都会对抗震效果有所影响,所以在高层建筑施工中,要控制好施工的质量,做好相应的监管工作,从而保证高层建筑的施工质量,使建筑的抗震效果有所保证。
2.2 建筑物自身的结构设计
结构设计的好坏直接关乎建筑物的质量,同时也是对抗震效果具有关键性的影响因素,所以在实际建筑物结构设计中,保证抗震效果是非常必要的。目前在建筑物抗震结构设计时通常以在震不坏、大震不倒为目标,因此在建筑设计时,无论是点式还是板式建筑,其合理的结构设计都是十分重要的,这对提高建筑物的抗震效果将起到积极的作用。另外建筑物在平面结构布置时,其尽量做到质心和刚心的重合,因为在建筑物平面布置时一般都较为复杂,一旦发生地震如果质心和刚心不一致时则会导致地震的作用力加剧,从而形成较大的破坏性,所以为了有效的提高地城的抗震能力,则需要做到质心与刚心的重合。
2.3 建筑物所处地质环境情况
建筑物所处位置的地质情况对建筑抵抗各种自然灾害发生时的破坏性具有非常重要的意义。通常在地震发生时,如果建筑物位于岩石地带、山体附近、容易产生滑坡的地质情况下时,则一旦发生地震所造成的破坏是十分巨大的。所以为了有效的增强建筑的抗震性能,可以在进行建筑位置选择时即做好详细的勘测工作,尽量避开容易在地震中由于导致地表发生变化的不利地段,选择有利的地点进行建筑物建造。
三.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用
3.1抗震概念设计应该重视高层建筑的结构规律。在高层建筑的抗震概念设 计应用中,应该对高层建筑的体型设计进行科学的修正,保证在质量、刚度、对称、规则上分布均匀,保证设计的整体性,避免局部出现刚度过大的问题。高层建筑的结构布局对抗震概念设计具有十分重要的作用,简单、对称的建筑在地震中的应力分析和实际反映很容易做到,并且能够达到相一致,但是在凹凸的立面与错层设计的高层建筑中,当地震发生时将会产生复杂的地震效应,很难做到对高层建筑抗震效果的最佳分析。因此,高层建筑的抗震概念设计应该重视结构的规律性。
3.2抗震概念设计在结构体系上的应用。高层建筑抗震结构体系是抗震概念设计的关键,抗震概念设计在结构体系上的应用依据高层建筑物的高度以及抗震等级选择合适的抗侧力体系,通过概念近似手算确定结构设计方案的可行性以及主要构件的基本尺寸。抗震结构方案选择的合理性,直接影响建筑抗震概念设计的经济性与安全性。合理的选择建筑结构体系,应该注意以下三个方面: 其一,选择建筑结构体系时,应该对因为部分结构或者部分构件的破坏而导致整体建筑结构体系丧失对抗震能力或者重力荷载的承载能力,应该坚持抗震设计原则中的赘余度功能和内力重分配功能,这一原则的重要性在许多建筑物地震后的实际状况中都得到了很好的印证; 其二,选择建筑结构体系时,不仅仅应该要求建筑体系的受力明确、传力合理以及传力路线,还应该有合理的地震作用传递途径和明确的计算简图,这些都应该和不间断的抗震分析相符合; 其三,其中延性是建筑结构中的重要特性之一,结构体系的变形能力取决于组成结构的构件和连接的延性水平,提高结构构件的延性水平,是提高高层建筑抗震设计概念在建筑结构设计应用中的重点问题,通过采用竖向和水平向混凝土构件,能够增强对砌体结构的约束,当配筋砌体在地震中即使产生裂缝也不会倒塌或者散落,保证高层建筑早地震中不至于丧失对重力荷载的承载能力。
3.3抗震概念设计在结构构件上的应用。高层建筑抗震的实现需要各个构件的支撑,因此,抗震结构体系中的各个构件都必须具有一定的刚度与强度,并且还应该具有可靠的连接性。高层建筑的结构体系是一个多层次超静定结构,因此其抗震结构也应该设置多道抗震防线,这样在地震作用下,即使一部分构件先被破坏,剩余的构件依然具备支撑的作用,形成独立的抗震结构,承受地震力与竖向荷载。因此,合理的预见高层建筑结构先屈服或者破坏的位置,适当的调整构件的强弱关系,形成多道抗震防线,实现对高层建筑结构体系的合理控制,这是结构抗震耗能的一种有效措施,是建筑抗震结构概念设计的重要内容。
四.结束语
总而言之;随着高层建筑的不断兴起,其抗震结构设计成为人们关注的焦点,目前技术的进步,使高层建筑结构的抗震设计技术和方法越来越先进,越来越完善。但社会需求的不断提升,也需要设计人员不断强化自身的专业技能,同时还要做好对建筑环境及地质的分析和研究工作,从而根据实际情况来选择适合的抗震结构,从而增强高层建筑结构的抗震能力,避免在地震发生时造成严重的伤亡和损失。
参考文献
高层建筑抗震规范范文6
关键词: 抗震等级; 转换层; 设置; 设计
1 工程概况
某综合楼, 总用地面积6850m?, 建筑面积15000m?。该项目包含购物中心超市、高层住宅等功能。首至三层主要为商业空间, 4 层大部分为架空层与裙楼屋面结合的绿化、交通空间,5~16 层为四栋高层住宅楼。地下1 层为停车库。其中A、B区为四栋16 层塔楼裙房屋面设置结构转换层, 塔楼总高为49.52m。现就设计过程中遇到的一些问题并结合对《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3- 2002)》(以下简称《高规》)的理解和应用浅谈作者的设计体会。
2 结构设计
2.1 抗震等级的问题
按照《建筑抗震设防分类标准( GB50223- 95) 》和《建筑抗震设计规范(GB5001l- 2001)》的规定, 本工程下部商场部分用防震缝和建筑的防火单元分成各自独立的建筑空间, 高层部分和裙楼均根据建筑物使用功能的重要性可定为丙类建筑, 地区地震烈度为7 度, 高层部分各结构构件的抗震等级均可由《高规》中表4.8.2 确定: 框支框架一级: 剪力墙底部加强部位和非底部加强部位均为二级。经审图单位和抗震办公室审查后指出, 下部商场部分功能接近, 虽然用抗震缝和砖墙隔开, 但不能排除在使用过程中重新进行区域划分和调整功能的可能, 因此本工程应全部定为乙类建筑。乙类建筑和丙类建筑的造价相差较多, 业主难以承受, 根据其以往的开发经验和对同类工程对比, 业主已按现行设计方案进行了招商, 建成后不会进行大的调整, 按丙类建筑设计是合理的。设计单位和作者认为, 审查专家的意见有一定的道理, 下部商场作为大型公共建筑, 根据《建筑抗震设防分类标准(GB50223- 95)》条文说明: 在一般情况下, 原则上能保障在遭遇设防烈度地震影响时, 不致有灾难性后果的建筑, 均可列为丙类建筑。条文说明中还指出, 不论多层和高层, 只有年营业额1.5 亿元以上、固定资产0.5 亿元以上、建筑面积1 万m2 以上3 个条件均满足时, 才定为乙类建筑。另《建筑抗震设防分类标准》3.0.1.5 条中规定“建筑物各单元的重要性有显著不同时, 可根据局部的单元划分类别”。而本建筑裙楼商场大底盘设置了多道抗震缝将结构分为若干单元后, 大部分单元不同时满足上述3 个条件, 且各单元经招商销售后将划分为若干独立的中小型商场,相邻商场的人流及营业情况也会有所不同, 应不致产生灾难性后果。
因此本工程全部定位乙类建筑显然是不妥当的。经专家论证, 并参照抗震规范管理组的意见, 本工程C、D 区全部定为乙类建筑, A 区高层部分转换层及其上两层定为乙类建筑, 其它层住宅定为丙类建筑, B、E 区定为丙类建筑。因此高层部分各结构构件抗震等级为: 地下一层无上部结构的部分按7 度三级抗震设防; 有上部结构部分的地下一层至第6 层楼面框架和剪力墙按7度特一级抗震设防; 第6 层楼面以上至第8 层楼面框架部分为7度一级抗震设防, 落地剪力墙和一般剪力墙为7 度特一级抗震设防; 第7 层以上至屋面(包括小塔楼)框架和剪力墙均为7 度二级抗震设防。根据使用功能的重要性, 同一建筑物可以分为不同的抗震设防类别, 说明新规范更符合建筑物的实际使用情况。
2.2 转换层的设置和设计
一般来说, 如果竖向构件能够直接落地, 则不需设置转换构件。《高规》第4.3.5 条规定:“楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移, A 级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2 倍, 不应大于该楼层平均值的1.5 倍; B 级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10 章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2 倍, 不应大于该楼层平均值的1.4 倍。”如果核心筒偏心或者质量有偏心时, 即使所有柱子均能直接落地, 但最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值却往往也难以满足《高规》的要求, 此时, 设计中单纯通过加大柱截面的办法来改善其位移情况收效不大, 只有在位移较大部位布置剪力墙才能收到较好的效果。一部分剪力墙不能直接落地, 必须设置转换构件才能满足底部大空间的要求。在本工程结构方案设计阶段, A、B 栋高层建筑所有柱均可直接落地, 因此并未设置转换层。经过初设阶段后, 由于核心筒偏心, 上部住宅如果不设剪力墙, 单纯依靠加大柱截面的办法, 结构扭转周期仍为第一周期, 最大水平位移和层间位移与楼层平均值之比不满足规范要求, 最终只好在上部住宅增设剪力墙并通过设置转换梁才能满足规范要求。因此, 在商住楼设计中, 如果平面不对称或平面较狭长时, 一般在裙房屋面设置转换层方可得到满意的计算结果。
2.3 结构选型问题
一般情况下, 高度在30m 以下的建筑, 框架结构要比框剪结构经济; 但是当建筑高度在40- 50m 时, 仍可采用框架结构, 也可采用框剪结构。但究竟采用框架或框剪结构, 则需设计人员通过试算确定。根据《高规》表4.8.2 可知: 建筑物高度超过30m时, 框架结构中框架的抗震等级均比框剪结构中框架提高一级。如采用框剪结构, 必须合理确定剪力墙的设置位置和数量: 剪力墙数量设置太多, 建筑物楼层质量较重, 地震力加大, 构件截面和配筋必然加大, 则不经济; 剪力墙数量设置较少其框架的抗震等级和柱轴压比限值仍需按照框架结构采用。抗震设计时, 剪力墙应沿建筑物周边, 对称分散布置, 对质量较重处也应布置剪力墙。合理的数量可由计算确定, 即在基本振型地震作用下, 剪力墙部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%。满足此条件的最少剪力墙数量和位置即为框剪结构的最优布置。因此当剪力墙较少时, 采用框剪结构并不一定比框架结构要浪费。本工程中D 栋原设计采用框架结构, 框架的抗震等级均为一级抗震设防; 在施工图设计中, 经过进一步的技术经济比较, 决定采用框剪结构, 纵向设7 片剪力墙, 横向设6 片剪力墙, 即可满规范要求。框架的抗震等级降为二级, 剪力墙为一级, 柱轴压比数值比框架结构的柱轴压比提高0.15, 柱截面减少较多, 骨架部分造价可比纯框架降低8%以上。可见, 合理的结构选型是结构设计人员必须掌握的第一要义。