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建筑抗震设计的基本要求范文1
【关键词】建筑抗震; 结构设计;
中图分类号:TU973+.31 文献标识码:A 文章编号:
引言
现阶段,土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善,如果可以在结构与地基的材料特性、动力响应、计算理论、稳定标准诸方面得到符合实际的发展,自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用
一、建筑抗震的基本要求
我们所说的抗震设防,指的是对建筑物进行抗震设计,同时有针对性的采取一定的抗震构造的措施,最终实现结构抗震的效果和目的。一般来说,抗震设防主要依据的是抗震设防烈度。通常情况下,是采用国家地震局颁发的地震烈度区划图中规定的基本烈度的。从当前国内外抗震设防目标的发展总趋势来看,其基本要求是建筑物在使用期间,可以应对不同频率和强度的地震,即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。这是我国抗震设计规范所采用的抗震设防目标。建筑工程在施工中的设防的目标如下:
(一)如果所遭受的是低于本地区设防烈度多遇的常规地震,建筑物不受损坏不需修理仍可继续使用;
(二) 如果遭受到本地区规定的设防烈度的地震,建筑物,包括结构和非结构部分,可能损坏,但不会对人民生命和生产设备的安全造成威胁,经修理仍可使用;
(三)如果遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震,保证建筑物不倒塌。也就是说,在建筑结构的防震设计上,设计方可以按照多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度这三个层次进行考虑。从概率上看,多遇地震烈度是发生机会较大的地震级别。建筑物将进入弹塑性状态,但一般不会发生严重破坏;当遭遇罕遇烈度作用时,建筑物可能会有严重破坏,但不至于倒塌。
二、建筑抗震的理论分析
(一)建筑结构抗震规范
建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文.有的条文中用了“严禁,不得,不许。不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。
(二)抗震设计的理论
拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性.地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的质量乘以―个比例常数(地震系数)。
反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40~60年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加州理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的―个重要成果:动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解.同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为―个时间过程.选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。
三、建筑结构抗震设计的基本内容
(一)建筑结构抗震设计的基本内容
(1)应重视建筑结构的规则性。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。因为震害表明,对称建筑在地震时较不容易破坏,容易估计出其地震反应,宜于采取相应的抗震构造措施和进行细部处理。
(二)抗震概念设计应坚持的原则
(1)结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能
①结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。
②对可能造成结构的相对薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。
③承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。
(2)尽可能设置多道抗震防线
①一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架一剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成,双肢或多肢剪力墙体系组成。
②强烈地震之后往往伴随多次余震,如只有一道防线,则在第一次破坏后再遭余震,将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部沉余度,有意识地建立一系列分布的屈服区,主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,提高结构抗震性能,避免大震时倒塌。
③适当处理结构构件的强弱关系,同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后,其他抗侧力构件仍处于弹性阶段,使“有效屈服”保持较长阶段,保证结构的延性和抗倒塌能力。
④在抗震设计中某一部分结构设计超强,可能造成结构的其他部位相对薄弱,因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小,改变抗侧力构件配筋的做法,都需要慎重考虑。
(四)抗震措施
有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外,还要满足延性的要求。钢筋混凝土材料本身自重较大,所以对于高层建筑的底层柱,随着建筑物高度的增加,其所承担的轴力不断增加,而抗震设计对结构构件有明确的延性要求,在层高一定的情况下,提高延性就要将轴压比控制在一定的范围内而不能过大,这样则必然导致柱截面的增大,从而形成短柱,甚至成为剪跨比小于1.5的超短柱。众所周知,短柱的延性很差,尤其是超短柱几乎没有延性,在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时,很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌。
(1)使用复合螺旋箍筋
高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满足剪压比限值和“强剪弱弯”要求的,柱端的抗弯承载力也是应该满足“强柱弱梁”要求的。因此,使用复合螺旋箍筋来提高柱子的抗剪承载力,改善对混凝土的约束作用,能够达到改善短柱抗震性能的目的。
(2)采用分体柱
由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多,在地震作用下往往是因剪坏而失效,其抗弯强度不能完全发挥。因此,可人为地削弱短柱的抗弯强度,使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度,可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为各柱肢组成的分体柱,分体柱的各柱肢分开配筋在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键,以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻泥器、素混凝土连接键等形式。
对分体柱工作性态的理论分析和试验研究表明:采用分体柱的方法虽然使柱子的抗剪承载力基本不变,抗弯承载力稍有降低,但是使柱子的变形能力和延性均得到显著提高,其破坏形态由剪切型转化为弯曲型,从而实现了短柱变“长柱”的设想,有效地改善了短柱尤其是剪跨比过小的超短柱的抗震性能。分体柱方法已在实际工程中得到应用。
(3)提高短柱的受压承载力
提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比,从而改善整个结构的抗震性能。减小柱截面和提高剪跨比,最直接的方法就是提高混凝土的强度等级,即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力,降低其轴压比;但由于高强混凝土材料本身的延性较差,采用时须慎重或与其他措施配合使用。此外,可以采用钢骨和钢管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。
建筑工程结构的抗震设计是一个系统、复杂、艰巨的任务,建筑物的抗震设计水平在很大程度上决定了建筑物整体结构的设计质量,在地震灾区更是关系到人民群众的生命财产安全。所以,在具体设计时,要综合考虑建筑物的特点、施工环境等多种因素,寻求最合理的抗震设计方法
参考文献:
[1] 刘大海,高层建筑抗震设计[M ],北京;中国建筑工业出版社,2006。
建筑抗震设计的基本要求范文2
关键词:抗震鉴定;抗震设计;标准
建筑物进行抗震鉴定的目的是为了判明其抗震能力、评估地震时的破坏程度,为是否需要进行抗震加固或采取其它防震减灾措施提供依据。砌体结构是建筑工程使用最广泛的一种结构形式。历次较大地震灾后调查均表明,由于对砌体结构的抗震设计不利,易造成较大人员财产损失。特别是在人员相对集中的学校灾情严重。因此,对地震区多层砌体房屋的抗震鉴定具有十分重要的意义。
一、建筑结构抗震鉴定标准
我国之前抗震鉴定依据的标准是《建筑抗震鉴定标准》GB50023-95,就是“结构综合抗震能力二级鉴定方法”。所谓第一级鉴定是指以宏观控制和构造鉴定为主的抗震能力鉴定,第二级鉴定指以构件抗震承载力验算为主并结合构造影响系数的鉴定。“两级鉴定”概念的引入,通过对房屋的外观质量、结构体系、材料强度、配筋构造、填充墙等与主体结构的连接,以及构件的抗震承载力进行综合分析,使相当一部分现有建筑,可采用简单的第一级方法进行抗震鉴定,少数第一级鉴定不能通过的房屋,则继续采取第二级鉴定予以判断。
我国目前抗震鉴定依据的标准是《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009。其主要修订内容是:
(一)扩大了原鉴定标准的适用范围,即扩大到已投入使用的现有建筑。
(二)依据现有建筑设计使用年代及原设计依据规范的不同,将其划分为后续使用年限分别为30年、40年、50年三个档次,并相应给出了A、B、C三类建筑抗震鉴定方法;后续使用年限的提出明确了现有建筑的抗震设防目标。
(三)适度提高了学校等乙类建筑的抗震鉴定标准。
二、建筑抗震设计应重视的方面
(一)砌体结构建筑的砌筑材料多为脆性材料,抗震性能较差,在地震中破坏最为严重,主要表现在墙体大量开裂、倒塌,预制板脱落等方面,裂缝集中出现在门窗洞日和楼梯间等位置,裂缝多呈典型X形贯通缝。
(二)框架一抗震墙结构,在基本振型地震作用下,若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%,其框架部分的抗震等级应按框架结构确定,最大适用高度可比框架结构适当增加。
(三)裙房与主楼相连,除应按裙房本身确定外,不应低于主楼的抗震等级;主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时,应按裙房本身确定抗震等级。
(四)当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。地下室中无上部结构的部分,可根据具体情况采用三级或更低等级。
(五)建筑结构抗震设计的基本要求主要包括概念设计、计算设计和构造设计三个方面。
三、工程案例
(一)工程概况
工程名称:定西市安定区石峡湾初级中学办公楼
工程地址:安定区石峡湾初级中学院内
委托单位:定西市安定区人民政府
设计单位:甘肃供销合作工程设计研究所
施工单位:定西广厦建筑安装公司
(二)建筑基本情况
建筑面积为890.33平方米,结构类型为砌体结构,房屋高度9.9m,为三层建筑物。于1999年建造,建造时设防烈度为7度。基础形式:砖条基。建筑现类别为丙类。未曾做过改造。
(三)工程鉴定标准
1、A类建筑,后续使用年限30年的建筑,采用规范A类建筑抗震鉴定方法;
2、B类建筑,后续使用年限40年的建筑,采用规范B类建筑抗震鉴定方法;
3、C类建筑,后续使用年限50年的建筑,采用规范C类建筑抗震鉴定方法。
4、鉴定标准: A、B类建筑按《建筑抗震鉴定标准》GB50023―2009进行抗震鉴定,C类建筑按《建筑抗震设计规范》GB 50011―2001(2008年版)进行抗震鉴定。
(四)建筑勘察情况
1、该房屋一~二层个别门窗洞口处存在竖向、斜向裂缝,裂缝宽度在0.1~0.2mm之间,均未贯通墙厚。
2、该房屋墙体局部渗漏,个别预制板沿预制板交接处、预制板与梁交接处开裂,裂缝宽度在0.1~0.5mm。
3、屋面防水层局部开裂,泛水多处开裂破损,屋面多处渗漏。
4、地基和基础,上部结构无不均匀裂缝和倾斜。
5、基础无腐蚀、酥碱、松散和剥落。
6、墙体不空鼓、无严重酥碱和明显歪闪。
7、支承大梁、屋架的墙体无竖向裂缝,承重墙、自承重墙及其交接部位无明显裂缝。
8、混凝土梁柱未发现明显开裂或局部剥落,钢筋无露筋、锈蚀。
(五)建筑一级鉴定
1、房屋层数、层高、总高度
(1)房屋高度9.9m,≤21m。
(2)层高均为3.1m,≤4m。
(3)房屋层数为三层,≤七层。
(4)墙体材料为普通黏土砖,墙体厚度:外墙370mm,内墙240mm.
(5)楼板形式为预制(局部现浇)。
均满足规范规定
2、结构体系
(1)房屋最大高度比:1.87,≤2.5m。
(2)抗震墙体最大间距:6.6m,≤15m。
(3)楼梯间位置在房屋中部。
(4)有地梁,地梁支撑跨度大于6m大梁的独立砖柱。
(5)纵横墙的布置均匀对称。
(6)沿平面内布置对齐。
(7)沿竖向布置上下不连续。
(8)同一轴线上窗间墙宽度不均匀。
3、承重墙体材料的实测强度
(1)材料实际强度等级:砖,MU10。
(2)砌筑砂浆:一层:MO.5。二层:MO.4。三层:MO.4。
(3)普通砖强度等级不低于MU7.5,满足规范规定。
(4)墙体的砌筑砂浆等级低于M2.5,不满足规范规定。
4、整体性连接构造
(1)墙体平面内布置应闭合不满足规范规定。
(2)纵横墙交接处应咬槎砌筑满足规范规定。
5、钢筋混凝土构造柱的设置
外墙四角,较大洞口两侧,大房间内外墙交接处,楼梯间四角均满足规范规定。
6、钢筋混凝土圈梁的设置
(1)屋盖及隔层楼盖处外墙和内纵墙应有圈梁,屋盖及隔层楼盖处内横墙上应有圈梁,每层相应部位均设圈梁。
(2)内横墙圈梁最大水平间距:屋盖处≤7m,楼盖处≤15m,楼盖处6.6m,屋盖处3.6m。
7、房屋中砌体墙段实际局部尺寸
(1)承重窗间墙最小宽度0.48m,不满足规范规定。
(2)承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离1.0,满足规范规定。
建筑一级鉴定小结
根据以上鉴定结果可知,以下情况不满足第一级鉴定要求:
1、纵横墙布置、同轴线窗间墙宽度不均匀,不满足规范要求。
2、墙体的砌筑砂浆强度等级不满足规范要求。
3、墙体平面内布置不闭合,不满足规范要求。
4、房屋中砌体墙段实际局部尺寸不满足规范要求。
(六)抗震承载力验算(第二级鉴定)
根据第一级鉴定结果,采用《建筑抗震设计规范》GB 50011―2001(2008年版)的方法进行抗震承载力验算,同时综合考虑构造的整体性影响和局部影响,采用中国建筑科学研究院PKPM工程部编制的QITI软件和JDJG软件进行验算。
楼层 平均抗震能力指数βi 综合抗震能力指数βci 规范允许值 是否满足
纵向 横向 纵向 横向
一层 0.74 1.08 0.59 0.86 ≥1 不满足
二层 0.68 0.92 0.54 0.73 不满足
建筑抗震设计的基本要求范文3
【关键字】抗震设计;房屋;建筑结构;设计;应用
地震,作为破坏力极强的自然灾害,其突发性及不可预测性十分突出,为保障人们的生命财产安全,需要确保房屋建筑具备良好的抗震能力。在房屋建筑结构设计中,需要充分重视抗震设计,明确抗震设计过程中应遵循的基础性原则,探究建筑结构抗震设计中可以应用的基本方法,确保房屋建筑具备良好的抗震能力,保障建筑功能实现及使用安全。结合某住宅建筑为例,探究抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用。
一、工程概况
某小区住宅二期五栋住宅工程,其建筑总高度为95.20m,地下设计为2层,地上建筑为31层,建筑面积为11261.5O。建筑主体采取框架剪力墙结构。该住宅建筑为丙类建筑,在建筑结构抗震设计中,其抗震设防烈度为7度,地震基本加速度值为0.15g,其结构抗震等级具体如下表所示:
表1:某住宅建筑结构抗震等级参数表
为了确保建筑结构抗的震能力,对其抗震设计原则及方法进行探究。
二、房屋建筑结构设计中抗震设计需要遵循的基础性原则
为保障房屋建筑结构抗震设计质量,保证抗震设计方案的可操作性与可行性,要求在抗震设计中遵循以下基础性原则:
(一)确保建筑结构构件其性能符合设计要求
在进行房屋建筑结构设计时,需要确保建筑结构构件的刚度、承载能力、延性、稳定性等属性参数可以满足抗震的基本要求。结构构件设计时,需要依据墙柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的基本设计原则。在结构构件设计过程中,可能存在着构件薄弱问题,为此,需要采取措施提高其抗震能力,例如调整地震力系数。
(二)确保建筑结构设置抗震防线数量
抗震结构体系是由若干具备一定延性的分体系构成,通过应用具备延性的结构构件进行分体系连接,从而实现抗震结构体系构建。如在该建筑工程中,其建筑为框剪结构,框剪结构是由延性框架与剪力墙两大分体部分构成,由多肢剪力墙体系组成。在出现地震后,多会伴随发生多次余震,如在建筑结构中仅仅设计有一道抗震防线,则该住宅建筑在经过第一次地震破坏影响后,还需要承受余震带来的损害,通过损伤积累,最终引起建筑物承载力不足,抗震能力丧失最终倒塌。
(三)确保房屋建筑结构构件强弱关系处理的科学性
在房屋建筑结构抗震设计中,需要针对构件强弱关系进行科学化处理。在楼层内其耗能构件出现屈服后,剩余抗测力构件则仍处于弹性阶段,这种处理方式,能够确保有效屈服保持较长阶段,提高建筑结构抗倒塌能力与延性能力。如抗震设计中存在着部分构件超强,则会导致其他构件相对薄弱,为此,应科学处理构件强弱关系,保障建筑结构抗震性能。
该住宅建筑在进行抗震设计时,综合考虑住宅建筑区域条件,考虑建筑工程实现,遵循抗震设计基础性原则,保障了住宅建筑抗震设计效果。
三、房屋建筑结构设计中的抗震设计基本方法探究
当前,房屋建筑结构设计中的抗震设计基本方法主要包括概念设计方法、结构消能减震及隔振设计方法、抗震构造设置等。
(一)概念设计方法
建筑抗震概念设计其基础设计思想与设计原则来源于对地震灾害的认知与建筑工程经验,在其设计思想与原则的指导下,进行房屋建筑总体结构设计,并在此基础上进行细部构造设计。然而地震其突发性十分强,且地震震动存在着随机性,这种实际的存在,导致无法准确预测建筑工程所可能会遭受的破坏力度及相关参数值,为此,在抗震设计过程中,不能单纯依赖于相关计算的结果,还需要综合考虑区域实际,结合抗震设计相关理论知识与工程经验进行综合性设计。
采取概念设计方法进行抗震设计,第一步需要做好建筑选址工作,在确定建筑地址阶段,需要规避抗震危险地段,选择出对于开展抗震具备积极因素的地基与场地。通过调查找出工程施工区域地震活动状况,地质勘察获得工程地质状况,抗震设计人员需要综合考虑多种因素,尽量选择在开阔且地基密实均匀或坚硬的持力层地段。建筑施工应避免在软弱土、液化土、边坡边缘、土层状态不均匀等地段进行施工。第二步,需要确保平面布置的合理性。建筑整体结构设计与建筑布局直接决定了建筑物动力性能。如建筑布局更合理,更简单,其结构设计满足抗震原则,则可以更好保障建筑物具备良好抗震性能。一般在进行房屋建筑平面布置时,多体现出对称性,确保建筑刚度与质量变化具备一定均匀性,避免出现楼层错层等问题。
(二)结构消能减震及隔振设计方法
结构消能减震及隔振设计方法属于一种主动的抗震对策。该方法在房屋建筑体系中设置有隔震层,通过隔震层对地震能量进行阻隔,或在建筑抗测力结构中,设置消能器,通过消能器降低地震能量。这种设计理念,主张通过应用橡胶隔震支座或阻尼器,设置于房屋建筑底部,从而延长构件振动周期,提高阻尼,消减地震能量,保障建筑安全性。、
(三)抗震构造设置
抗震构造措施属于房屋建筑结构设计的重要内容。房屋构造设置是否合理,直接影响着建筑结构抗震性能。不同房屋建筑,其建筑主体结构类型存在着较大差异,其构造措施不同。针对砖混结构工程,应依据楼板标高进行水平圈梁设置,尽量加强内墙与外墙之间的连接,提高房屋建筑整体性。圈梁属于边缘构件,可以有效提升层盖水平刚度,降低不均匀沉降对建筑的影响。
在该住宅建筑结构设计中,采取多种抗震设计方法,综合考虑建筑实际,保证建筑地基稳定性,合理设置建筑布局,应用结构消能减震及隔振设计,降低地震对建筑结构所带来的影响,通过设置抗震构造,如砌体结构圈梁钢梁构造,示意图如下:
图1:砌体结构圈梁钢梁构造参数图
采取综合抗震措施,确保了该住宅建筑抗震设计方案的合理性与可行性,实践证明,其抗震性能良好,有效保障了建筑运行安全性。
四、结语
高层建筑逐渐成为城市建筑的主体,为确保高层建筑应用性能及安全性,需要在建筑结构设计中重视并确保抗震设计的可靠性。本文结合工程实例,对抗震设计中应遵循的基础性原则进行探究,从概念设计方法、结构消能减震及隔振设计方法、抗震构造设置三个方面分析抗震设计方法,实践证明,采取有效的抗震设计,可以有效保障建筑安全性,有助于实现其综合效益。
参考文献
[1]张志文.房屋建筑结构抗震设计常见问题分析与解决措施[J].科技资讯,2013,(14):52.
建筑抗震设计的基本要求范文4
关键词: 框架结构,抗震设计,构造措施
Abstract: in the framework of seismic requirements in the structural design, we must cause enough attention, this paper frame structure seismic design, the importance of frame structure characteristics of the earthquake damage, the frame structure of the seismic design general steps, the frame structure seismic basic requirements of design, structure component frame aseismic design of shallow tectonic measures to analysis.
Keywords: frame structure, seismic design, structural measures
中图分类号: TU973+.31 文献标识码:A 文章编号:
一、框架结构抗震设计的重要性
建筑抗震设计的要求是通过地震作用的取值和抗震措施的采取来实现的,但由于地震的随机性,加之建筑物的动力特性、所在场地、材料及结构内力的不确定性,地震时造成的破坏程度很难准确预测,因此,我们在进行框架结构抗震设计时,必须结合框架结构的特点,综合考虑各方面的因素。未经抗震设防的框架结构,在6-7度区主体结构基本完好,填充墙发生轻微的裂缝;在8-9度区主体结构局部破坏,填充墙及屋顶突出的部分严重开裂或倒塌;在10度区梁柱严重破坏,少量倒塌,填充墙严重破坏。考虑了抗震设防的框架结构,危害则相应的减轻。在唐山大地震中,未经抗震设防的底层框架抗震墙砖房的破坏较为严重,其主要原因是,大部分底层没有设置为框架抗震体系。
二、框架结构的震害
框架结构的震害主要集中于梁柱节点处,柱的震害重与梁;角柱重于内柱;短柱重于一般柱。以下就框架柱顶,柱底,柱身,梁,梁柱的节点的震害做了简要介绍:①柱顶:柱顶的破坏,轻则在柱顶有周围水平裂缝、斜裂缝或者交叉裂缝,重者则混凝土被压碎崩落,柱内箍筋被拉断,纵筋压曲成灯笼状,分许其原因是由于节点处于弯矩、剪力、轴力的复合作用下,且三者都比较大,柱的箍筋失效,混凝土剥落,轴向力使纵向钢筋压曲。② 柱底:常见的震害是在离地面100-400mm处有周围水平裂缝,重者混凝土剥落,钢筋压屈,一般是由柱底箍筋较少或者是混凝土浇捣不够密实而引起的。③柱身:当地震剪力较大而柱抗剪强度不足的时候,柱身可能出现斜裂缝。④梁:一般梁的震害较轻,通常是在梁的两端节点附近产生周围竖向裂缝或者斜裂缝。⑤梁柱的节点:在地震的反复的作用下,节点主要承受剪力和压力,由梁的两端的反号弯矩引起节点核心区很大的剪力,是核心区混凝土处于剪压复合应力状态。当节点核心抗剪强度不足引起剪切破坏,表现在核心区产生斜向对角的通长裂缝,节点区的箍筋屈服、外鼓甚至崩段。
三、框架结构抗震设计步骤
与非抗震结构设计相比,考虑抗震的结构设计在确定结构方案和结构布置时要考虑是结构的自震周期避开场地的卓越的周期,否则应调整结构平面,直至满足为止。在框架结构的抗震设计中大部分可分为以下几个步骤:①、根据设计基本资料确定地震计算参数。②、进行抗震概念设计,合理布置结构体系。③、根据地震设计参数计算结构的总体地震响应,检查各地震控制指标是否满足规范要求,不满足的要调整结构体系直至满足为止。④、计算地震力。⑤、根据地震力计算结构内力。⑥、根据内力计算结果计算各构件配筋。⑦、按照规范要求调整截面配筋,并采取各种抗震构造措施。
四、框架结构抗震设计的基本要求
在进行框架结构抗震设计的时候,需要确定框架结构的抗震等级,根据不同的等级进行设计,主要是为保证框架结构具有较好的延性,并且能满足合理、经济的设计要求。构件设计时应满足各自的基本要求:①框架结构在进行梁端抗震设计时,既要允许塑性铰在梁上出现又不要发生梁剪切破坏,同时还要防止由于梁筋屈服渗入节点而影响节点核心区的性能,使梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力,梁筋屈服后,塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力。②框架柱在设计时,应该遵循强柱弱梁,使柱尽量不要出现塑性铰,在弯曲破坏之前不发生剪切破坏,使柱有足够的抗剪能力,同时控制柱的剪切比不要太大。③框架节点在地震破坏时,主要是节点核心区剪切破坏和钢筋锚固破坏,因此在设计时,要采取“强节点弱构件”的设计概念,保证在多遇地震时,节点应在弹性范围内工作;在罕遇地震时,节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递。
五、框架结构构件抗震设计的构造措施:
在进行构件截面设计时,须求的控制截面的最不利内力作为配筋的依据。对框架梁,一般选梁的两端截面(最大负弯矩)和跨内截面(最大正弯矩)为控制截面;对框架梁柱,则选柱的上下段截面为控截面。最不利的内力就是在控制截面处对截面配筋起控制作用的内力。同一控制截面,可能有好几组最不利的内力组合。内力组合的目的就是要求得控制截面上的最不利内力。为了求的控制截面上的最不利的内力组合,应考虑到荷载同时出现的可能性,对荷载效应进行组合。荷载效应组合应按照考虑地震作用组合和不考虑地震组合分别进行。
(1)框架梁的截面抗震设计尺寸,宜符合下列各项要求:截面宽度不宜小于 200mm;截面高宽比不宜大于 4;净跨与截面高度之比不宜小于4。在计算出梁控制截面处考虑地震作用的组合弯矩后,可按一般钢筋混土受弯构件进行正截面受弯承载力计算。梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于 2.5%,且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比,一级不应大于 0.25,二、三级不应大于 0.35。梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值,除按计算确定外,一级不应小于 0.5,二、三级不应小于 0.3。梁端剪力设计值应根据强剪弱弯的原则,按的要求加以调整,对一、二、三级抗震等级分别采取1.3、1.2、和1.1梁端剪力增大系数。
(2)框架柱的截面抗震设计尺寸,宜符合下列各项要求:截面的宽度和高度均不宜小于 300mm;圆柱直径不宜小于 350mm。剪跨比宜大于 2。截面长边与短边的边长比不宜大于3。柱轴压比不宜超过下表的规定;建造于Ⅳ类场地且较高的高层建筑,柱轴压比限值应适当减小。柱的钢筋配置,应符合柱纵向钢筋的最小总配筋率,中柱和边柱的一、二、三、四抗震等级分别是1.0、0.8、0.7、0.6,角柱、框支柱的一、二、三、四抗震等级分别是1.2、1.0、0.9、0.8。同时每一侧配筋率不应小 0.2%;对建造于Ⅳ类场地且较高的高层建筑,数值应增加 0.1。 当采用 HRB400 级热轧钢筋时应允许减少 0.1,混凝土强度等级高于 C60 应增加 0.1。
六、结语
框架结构的抗震设计是一个非常复杂的过程,需要考虑的因素很多,只有充分了解了自身的特点,结合现场的实际情况,才能确保整个框架结构的安全可靠,经济合理且便于施工。
参考文献
[1]杨鼎久.建筑结构[M].机械工业出版社.2005
建筑抗震设计的基本要求范文5
关键词:建筑抗震;结构设计;安全性 ;思考
前言:就目前全球的格局来看,我们已经进入了一个地震多发的阶段。尤其是今年全球很多的地方都发生了多次大地震,且频率明显高于往年。中华人民共和国主席令《中华人民共和国防震减灾法》第35条规定:“新建、扩建、改建建设工程,应当达到抗震设防要求。”《房屋建筑工程抗震设防管理规定》(建设部令第148号)第6条规定:“新建、扩建、改建的房屋建筑工程,应当按照国家有关规定和工程建设强制性标准进行抗震设防。任何单位和个人不得降低抗震设防标准”。所以房屋建筑工程对抗震性能的要求至关重要,就以此次雅安地震房屋损害的严重程度进行探析建筑抗震设计在建筑结构中的重要意义。
一、建筑抗震的基本要求
我们所说的抗震设防,指的是对建筑物进行抗震设计,同时有针对性的采取一定的抗震构造的措施,最终实现结构抗震的效果和目的。一般来说,抗震设防主要依据的是抗震设防烈度。而抗震设防烈度的依据,是以国家规定权限审批或颁发的文件执行的,其是一个地区作为抗震设防的标准。通常情况下,是采用国家地震局颁发的地震烈度区划图中规定的基本烈度的。从当前国内外抗震设防目标的发展总趋势来看,其基本要求是建筑物在使用期间,可以应对对不同频率和强度的地震,即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。按规范进行抗震设计的建筑,其基本的抗震设防目标是:
1、如果所遭受的是低于本地区设防烈度多遇的常规地震,建筑物不受损坏,不需修理仍可继续使用;
2、如果遭受到本地区规定的设防烈度的地震,建筑物,包括结构和非结构部分,可能损坏,但不会对人民生命和生产设备的安全造成威胁,经修理仍可使用;
3、如果遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震,尽量保证建筑物不倒塌。也就是说,在建筑结构的防震设计上,应按照多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度这三个层次进行考虑。从概率上看,多遇地震烈度是发生机会较大的地震级别。按照现行规范设计的建筑,在设计上要达到这样的防震效果:当遭遇多遇烈度作用时,建筑物处于弹性阶段,通常不会损坏;当遭遇相应基本烈度的地震时,建筑物将进入弹塑性状态,但一般不会发生严重破坏;当遭遇罕遇烈度作用时,建筑物可能会有严重破坏,但不至于倒塌。
二、抗震概念设计的基本原则
1、选择对抗震有利的场地和地基
建筑物的抗震能力与场地条件有密切关系。历次地震调查表明,同类型的建筑物,由于建造场地不同,破坏程度会有很大差别。应避免在地质上有断层通过或断层交汇的地带,特别是有活动断层的地段进行建设。
2、合理规划,避免地震时发生次生灾害
地震造成的次生灾害有时会比地震直接造成的社会损失更大。避免地震时发生严重的次生灾害,是抗震工作的一个很重要方面。在地震区的建筑规划上应使房屋不要建得太密,房屋的距离以不小于1~1.5倍房屋高度为宜,以便为地震时人口疏散和营救以及为抗震修筑临时建筑留有余地[4]。要避免房高巷小,以免地震时由于房屋倒塌而通路阻塞;公共建筑物更应考虑地震疏散问题,一般可与防火疏散同时考虑。
3、选择合理的抗震结构方案
建筑结构体系应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素,经技术、经济和使用条件综合比较后确定。所选定的结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径,具备必要的抗震承载力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力,避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。
4、非结构构件的处理
非结构构件包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备及其与结构主体的连接等。建筑非结构构件,一般是指在结构分析中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧立荷载的构件,如内墙壁、楼梯踏步板、框架填充墙、建筑墙版等。然而,在地震作用下,建筑中的这些构件会或多或少地参与工作,从而可能改变整个结构或某些构件的刚度、承载力和传力路线,产生出乎意料的抗震效果,或者造成未曾估计到的局部震害。因此,有必要根据以往历次地震中的宏观震害经验,妥善处理这些非结构构件,以减轻震害,提高建筑的抗震可靠度。
三、 建筑抗震结构设计的有效方法
保证结构的延性抗震能力。结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下的非弹性变形,因此,地震作用下,结构的延性与结构的强度具有同等重要的意义。为了使钢筋混凝土结构在地震引起的动力反应过程中表现出必要的延性,就必须使塑性变形更多地集中在比较容易保证良好延性性能或者具有一定延性能力的构件上。具体思路有三步:
1、第一步是选择一个可接受的塑性变形机构。现在普遍使用“梁柱铰机构”即是通常所说的“强柱弱梁”。为了实现能力设计方法中的强柱弱梁机构,我们通常的做法是对柱截面的组合弯矩乘以增大系数;也可以对由梁端实际配筋反算出梁端可抵抗弯矩,即实配弯矩乘以增大系数的方法来
2、第二步是要通过人为增大各类构件的抗剪能力,使其不致在强烈地震作用下,在结构延性未发挥出来之前出现非延性的剪切破坏,这即是我们通常所说的强剪弱弯。通常的做法是用剪力增大系数增大梁端、柱端、剪力墙端、剪力墙洞口连梁端以及梁柱节点处的组合剪力值,并用增大后的剪力设计值进行受剪控制截面控制条件,进行验算和设计。
3、第三步是通过相应的构造措施,保证可能出现塑性铰的部位具有所需的塑性转动能力和塑性耗能能力。通常通过箍筋加密、限制轴压比、刚接锚固长度延长等措施来给予保证。
四、关于结构安全度的思考
结构工程中最重要的地方就是结构的安全性,即考验结构防止倒塌的能力。可想而知,如果一个建筑连最基本的安全都不能保证,那么,它绝对称不上是一件合格的作品。此时我又会想到,在古代或者说你改革开放初期,工业不够发达,人们用手工是如何做到结构的安全度的呢?难道是魔法吗?所以,结构安全度绝对与技术没有任何的关联,主要是在施工和设计过程中遵循最基本的原则DD保证质量,不弄虚作假即可了。
很早以前,建筑设计师们就想过把结构设计成有很大刚度的建筑,但由于其实用性否决了,后来有想到通过减少建筑与地面的共振来增强其抗震能力。随着时代的发展,目前在工程界中把建筑物设计为延性结构作为设计的主流。建筑设计不会过硬也不会过软,其结构与内容已经复杂化,既强调了刚硬程度,又减少了共振,建筑也具有一定的伸展性。抗震效果也出现了多元化的设计,因为目前市场上的建筑设计美观度要求越来越高,因此,建筑设计安全度和抗震性要适应建筑的多元化就会变得越来越复杂化,越难以达到原始的效果。
结论:地震是一种突发式的自然灾害现象,从世界各国减轻地震灾害所采取的措施来看,主要有三条:一是加强地震预报,力争在地震发生前采取行动以减少损失;二是在设计和施工方面提高各类建筑物对地震的抵抗能力,包括对已建建筑进行抗震能力鉴定及加固;三是加强地震时应急指挥和救援工作。总之,从各个环节上重视和把关,把地震灾害尽量降到最小、最轻。
参考文献:
建筑抗震设计的基本要求范文6
Abstract: in this paper, combined with years of experience, the author mainly from the seismic appraisal of existing buildings, reinforcement, etc, this paper discusses the problem of buildings in earthquake in our country, and according to their own experiences are proposed.
中图分类号:TU3 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
关键词:建筑物抗震鉴定 加固
一、引言
我国处在世界环太平洋地震带与南亚至地中海两大地震带的交汇地区,是世界上地震发生较为严重的国家之一。而我国抗震设防工作直到1974年才颁布第一本《工业与民用建筑抗震设计规范》。因此,在此前建设的大量房屋和工程设施的抗震能力存在着不同程度的问题。旧中国遗留下的老旧民房,广大农村建筑和土石结构房屋,南方部分地区的空斗墙单砖墙房屋等等其抗震能力更差一些。在强烈的地震作用下给人们的生命财产造成严重的损失。
二、建筑结构抗震鉴定与加固
实践证明,搞好抗震鉴定加固,对于提高房屋的抗震能力和减轻地震灾害具有重要的意义。
2.1建筑抗震鉴定的范围
建筑抗震鉴定的建筑物主要分为两类:
第一类是还未经抗震设防的房屋和建筑物。由于我国第一本正式颁布的抗震设计规范为1974年,在这之前建造的建筑物没有可能进行抗震设计;
第二类为该城市的抗震设防烈度提高了,则该城市的现有建筑都应区分轻重缓急进行抗震鉴定。
2.2建筑抗震鉴定的步骤
现有建筑的抗震鉴定是对房屋的实际抗震能力、薄弱环节等整体抗震性能做出全面正确的评价。应包括下列步骤;
原始资料搜集,如勘察报告、施工图、施工记录和竣工图、工程验收材料等资料不全时,要有针对性的进行必要的补充实测;
建筑现状的调查,了解实际情况与原始资料相符合的程度;施工质量和维护状况,并注意有关的非抗震质量问题;
结震能力分析,依据各类建筑结构的合抗点、结构布置、构造和抗震承载力等因素,采取既有抗震概念的宏观判断,也有数值计算的鉴定方法;
鉴定结论的整理,对现行建筑整体抗震性能作出评价,对不符合鉴定要求的房屋提出相应的维修、加固,改造或更新的抗震减灾对策
2.3抗震鉴定的基本要求
根据地震灾害经验和各类建筑物震害规律的总结以及各类建筑物抗震性能的研究成果,给出现有建筑物抗震鉴定的原则和指导思想,对现有建筑物的总体布置和关键的构件进行宏观判断,力求做到从多个侧面来综合衡量与判断现有建筑的整体抗震能力,我们把这方面的抗震鉴定称之为抗震鉴定的基本要求。
现有建筑抗震鉴定和加固后的设防目标
现有房屋经抗震鉴定和加固后的设防标准为在遭遇相当于抗震设防烈度地震影响时,一般不致倒塌伤人或砸坏重要生产设备,经修理后仍可继续使用。这意味着:
不仅要求主体结构在设防烈度地震影响下不倒塌,而且对人流出入口处的女儿墙等可能导致伤人或砸坏重要生产设备的非结构构件,也要防止倒塌;
现有建筑的设防目标低于新建建筑;在设防烈度地震影响下,前者的目标是“经修理后仍可继续使用”,后者的目标是“经一般修理或不修理可继续使用”,二者对修理程度的要求明显的不同。
建筑综合抗震能力的判断
以往的抗震签定能力偏重于构件、部件的签订,缺乏总体抗震性能的判断。只要某部分符合鉴定要求,则认为该部位需要加固处理,增加了房屋的加固面;或者鉴定加固后形成新的薄弱环节,抗震安全仍不保证。
综合抗震能力还意味着从抗震结构和抗承载能力两个侧面进行综合,新建工程抗震设计时,可从承载力和变形能力两个方面分别或相互结合来提高结构的抗震性能;抗震鉴定时,若结构现有承载力较高,则除了保证结构整体性所需的构造外,延性方面的构造鉴定要求可稍低;反之,现有承载力较低,则可用较高的延性构造要求予以补充。
在鉴定标准中引进“综合抗震能力指数”,就是力图使结构综合 抗震能力的判断,有个相对的数量尺度。
建筑现状良好的评定
“现状良好”是现有建筑现状调查中的重要概念,涉及施工质量和维护,它是介于完好无损和有局部损伤需要补强、修复二者之间的一种概念。抗震鉴定时要求建筑的现状良好,即建筑所存在的一些质量缺陷是属于正常维修范畴之内的。
建筑重点部位与一般部位的划分
基于房屋综合抗震能力的判断,抗震鉴定时只需按结构的震害特征,对影响整体抗震性能的关键、重点部位进行认真的检查。
场地条件和基础类别的利弊
现有建筑的抗震鉴定,以上部结构为主,而地下部分的影响也要适当考虑,对不同的场地条件,上部结构鉴定的标准可以适当的变化。
建筑结构布置不规则的鉴定要求
结构体系的合理性检验
构建形式的抗震检查
抗震鉴定时,要注意结构构件尺寸、长细比和截面形式等与非抗震的要求有所不同。
抗震结构整体型构造的判断
建筑结构的多个构件、部件之间要形成整个受力的空间体系,结构整体性的强弱直接影响整个结构的抗震性能。
非结构构件的震害评定
材料实际强度等级的最低要求
2.4处理对策
进入90年代以来。配合城市旧区的改造规划,建筑结构的抗震加固,不仅要考虑结构安全,还要求扩大使用面积、改善使用功能,并保持建筑造型的美观。为此,建议考虑建筑结构抗震加固主要从以下几个方面着手下列问题:
维修。仅适用于少数、次要部位局部不符合鉴定要求的结构。
加固,指有加固价值的建筑。大致包括:
无地震作用时能正常使用;
建筑虽已存在质量问题,但能通过抗震加固使其达到要求;
建筑因使用年代久或其他原因(如腐蚀等),抗侧力体系承载力降低,但楼盖或支撑系统尚可利用;
建筑各局部缺陷尚多,但易于加固或能够加固。
改造,指改变使用性能。改变后的建筑仍应采取适当的加固措施,以达到该类建筑的抗震要求。
更新,指无加固价值而仍需使用的建筑或在计划中近期要拆迁的不符合鉴定要求的建筑。
三、结语
由于最近几年我国已经出现了几次大地震,国家对建筑物的抗震建设关注度也越来越高。我们现在要做的就是对已经建好的建筑物做好鉴定与加固,做好改建的工作,对还在建的建筑物做好抗震建设,对将要建的建筑物做好设计与规划,那我国的抗震建设一定会迈出一大步。
参考文献:
张熙光,王俊孙,刘慧珊. 建筑抗震鉴定加固手册. 中国建筑工业出版社,2001.