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关键词:房屋建筑;抗震设计;加固措施
中国位于环太平洋地震带与欧亚地震带两大地震带的交汇部位,属于地震多发国家。由于之前大多数国家在结构设计中的抗震设计并不能使建筑物良好的应对地震灾害,仍存在大量的不足,因此为克服前者的缺陷建筑抗震性能化设计得到了国际上的广泛认可。
结构的抗震设计是在强烈地震灾害发生后进行的调查以相关数据分析的基础上不断发展完善的。强烈地震灾害给地震区居民带来了严重的人身安全及经济损失,同时也暴露出建筑物结构设计中的不足,为抗震设计理论的完善与发展道路指明了方向。
1 基于性能的抗震设计概述
由于结构的位移与内力都是可以通过测量与计算得到的简单物理量度单位,因此在以往的结构设计中使用的抗震设计主要是基于位移或者是基于内力的设计方法。但由于其局限性,这些设计方法并不能真实有效的应对复杂多变的地震作用,因此更广泛更灵活多变的基于性能的抗震设计思想越来越为人们认可。新西兰学者Park于1976年提出基于结构承载能力的抗震设计,1992年美国学者进一步完善并提出基于性能的抗震设计。
2 建筑物抗震加固技术的研究现状
随着科学技术水平与社会经济的不断提高,建筑物加固技术也得到了前所未有的发展契机。特别是自20世纪 90 年代末以来,新材料、新技术以及新的施工工艺的出现,使结构的抗震加固技术越发完善。
1996年,美国应用技术委员会首先颁布并实施了《混凝土房屋抗震鉴定及修复规程》以及《混凝土和砌体房屋地震损伤评估标准》、《混凝土与砌体房屋地震损伤修复标准》。这些设计标准在地震分析中,采用了粘弹性的静力分析法评价地震作用。20世纪60年代末期我国在大多数房屋建筑中并没有考虑抗震设防。
我国对采用碳纤维裹缚构件进行结构抗震加固研究与应用始于上世纪九十年代末,首次对碳纤维布加固混凝土构件进行试验研究,数据表明碳纤维裹缚构件加固法对梁、柱的刚度以及承载力有着明显的加固效果。
3 房屋建筑相关抗震加固措施
3.1 以承载力为核心的加固法
3.1.1 对构件进行卸载
对建筑物承重构件进行卸载的方法就是降低结构自重荷载或者是作用在承重构件上的荷载,已达到对建筑物进行加固的作用。此加固措施在实际工程中最常应用为采用加气混凝土、空心砖以减轻填充墙自身质量。此种抗震加固措施能够有效地增加建筑物的抗震性能,能够在不改变建筑物结构的情况下满足抗震要求,大大的节约了资源,降低了施工成本。
3.1.2 增加承重构件的截面积
增加承重构件的截面积,顾名思义就是通过增大结构构件的横断面积,提高建筑物的刚度以及承载能力水平。该抗震加固措施主要是增加框架构件配筋量以及构件截面尺寸,这种加固措施不仅可以使构件的抗震水平大大提高,还可以改善之前的不良结构体系。
3.1.3 置换混凝土加固法
置换混凝土加固就是将构件中强度偏低以及存在施工缺陷的部分混凝土采用高等级混凝土进行置换以增加结构的抗震能力。施工过程中应随时对加固构件进行监控,以避免因为施工对结构造成破坏,必要时应预先采用支顶的方式进行卸载。
3.1.4 外包(粘)钢板(角钢)加固法
外包(粘)钢板(角钢)加固法主要适用于建筑物结构的抗震能力以及承载能力远不能满足使用过程中有可能承受的地震作用。采用外包(粘)钢板(角钢)对结构构件进行加固时,必须选用强度较高的复合胶结材料(如改性环氧树脂)进行粘结。
3.1.5 高强纤维(碳纤维)裹缚加固法
加固中采用的高强纤维主要是指碳纤维,此加固法主要适用于因构件轴心受压、大偏心受压以及受弯导致结构破坏的情况,加固后,纤维只承受拉力。对于配筋率小于国家最小配筋率要求的钢筋混凝土构件以及素砼构件,本方法不适用。
3.2 以能量消耗为核心的加固法
3.2.1 隔震加固法
该加固法为了减小原结构内产生的地震作用力,将地震变形转移到预先设置的隔震层。目前工程中采用的隔震装置主要有:①橡胶垫隔震;②弹簧系隔震;③滑移隔震;④悬吊隔震等。虽然此种措施的抗震加固效果十分明显,但其实施难度大,在我国还未能成功的引入到工程实例中。
3.2.2 消耗地震波能量
近年来消耗地震波能量(即消能减震技术)频繁的使用在我国抗震加固工程中,此种方法是在建筑物中设置大阻尼的耗能设备,在地震作用过程中这些耗能设备能够通过增加结构阻尼系数的方式抵消建筑物的地震反应,从而避免主体结构因地震作用发生破坏。随着这种技术的不断成熟,越来越多的不同种类的阻尼器不断地在工程实践中得到了应用,现在常用的阻尼器主要有摩擦式阻尼器、加劲阻尼(ADAS)装置、粘弹性阻尼器等。‘五一二’地震后汶川地区的部分框架结构就是采用消能减震技术进行了加固。
4 结语
如今以地震灾害的实际情况为研究背景的抗震性能化设计受到大多数国家的普遍关注,尤其是日本和美国等地震多发国家对其进行了大量的基础研究。抗震性能化设计不但加强了受众与设计师之间的沟通,同时也加强了不同地区关于抗震设计的交流,有利于抗震设计方法的规范化、国际化。但抗震性能化设计还处于初级的研究阶段,仍然遗留有大量的技术问题等待着工程人员解决。
参考文献
[1] 建筑抗震设计规范(GB50011-2010)[M].中国建筑工业出版社,2011.
[2] 地震灾后建筑鉴定与加固技术指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
关键词:房屋建筑;结构分析;抗震设计
1房屋建筑结构的抗震设计的意义
随着生活条件越来越好,人们对于房屋的要求不再仅仅是能够居住,还增加了对房屋安全稳定及美观的要求。无疑地震的危害极大,能瞬间摧毁抗震能力弱的建筑物。如果房屋建筑结构抗震性能不强,就极易在地震中对人们生命财产安全造成威胁。著名的唐山大地震和汶川地震都是发生于我国境内的,级别较高的地震,都对我国人民造成了巨大伤害,对国民经济造成了极大损害。而由于目前我国有关地震活动的监测水平有限,不能准确预测地震的发生,也就无法对于地震灾害进行预防。面对这种情况,最适宜的做法就是加强房屋建筑结构的抗震设计,提高房屋结构的抗震性能,最大限度的保证人们在地震中减少因房屋建筑结构破坏而造成的人员伤亡和财产损失。
2抗震设计在结构设计中的运用
2.1提高房屋建筑结构的抗震性能
提高房屋建筑结构的抗震性能,尽量减少因房屋建筑结构抗震性能差而在地震中遭受损坏。在结构工程师进行房屋建筑结构设计时,首先应注重地基的作用。房屋建筑是以地基为基础的,在地基上进行建设施工的,其抗震性能在很大程度上影响着整个房屋建筑的抗震性;其次,要注意房屋整体结构的抗震性。规则对称的建筑结构能有效提高房屋结构的抗震性能,以减少地震对于房屋建筑结构的不利影响。同时还应注意在房屋建筑结构上的一些抗震构造设计问题,处理好这些抗震构造设计工作,可以有效增加房屋建筑的抗震性能。
2.2降低地震作用对建筑结构的影响
在房屋建筑结构设计完成之后,可以从地震对房屋建筑的破坏规律进行反推,找出有效降低地震对房屋建筑结构造成威胁的方法。结构工程师经采用的方法是在房屋建筑的基础与主体中设计一个隔震层,起到缓冲作用。能够使房屋建筑在地震中,减少建筑内各部分的碰撞摩擦,减小因地震带来的房屋建筑晃动的幅度,从而减小地震作用影响。
2.3保证房屋建筑结构的刚度
建筑物保持其刚度是十分重要。只有保持其体形与构件之间的几何关系,结构的计算与分析理论才能有效。刚度是满足结构正常使用的基本要求,刚度不满足要求的结构在使用上是没有意义的,刚度概念贯穿结构设计工作全过程。结构刚度分为构件的刚度与结构整体刚度两大类:构件刚度主要是梁式构件对于荷载的变形反应;整体刚度则是结构在侧向力作用下的变形反应,是结构设计的关键问题,尤其是对于风、地震等特殊荷载的作用。随着建筑物高度的增加,侧向作用逐步成为主要影响因素,对于结构抗侧移刚度要求越来越高。结构的刚度分布最为重要的是均衡,避免刚度剧烈变化形成应力集中。建筑物局部可以设计成柔性结构以耗散地震的能量,但整体必须是满足刚度要求的;除有特殊要求外,垂直构件的刚度不宜小于水平构件的刚度。
3房屋建筑结构抗震设计措施
3.1房屋建筑场地的合理选择
由于地壳运动产生地震,房屋建筑会因受到地震影响而受到不同程度的破坏。由此可见,地质条件的优良程度是直接影响房屋建筑是否能抵抗地震灾害的重要因素。在进行房屋建筑位置的选择时一定要科学合理且慎重。在进行房屋建筑位置选择时应注意以下几个方面,首先,在选择合理建筑位置时,应将地质坚硬、地势开阔等有利于抗震的场地作为第一个考虑选项,选择这样地质条件较好的土地进行房屋建筑,可以有效缓解地震活动影响地基稳定,造成地基塌陷,继而发生房屋建筑坍塌的情况;其次,在进行位置选择时,应尽力避免地质松软、地势狭窄等不利于抗震的土地,如河岸地、山坡地等,否则在地震突发时,极易造成雪上加霜的局面,地质松软或地势狭窄的土地,一旦遇到地震等自然灾害,势必会在双重不利条件下导致房屋建筑倒塌,造成人员伤亡及财产损失等;再次,在进行房屋建筑选址时,应避开自然灾害并发区,诸如容易发生泥石流或者滑坡危险的地段,避免在遇到地震灾害时并发其他自然灾害,数灾并发,造成房屋建筑损坏严重,人员伤亡极大的严重后果。
3.2房屋结构的基础设计
基础是房屋结构设计的重要部分,影响着房屋结构的安全。因此,在设计房屋结构的基础时,必须从房屋结构的整体性以及房屋结构的抗震性等方面来综合考虑。房屋建筑的相同结构单元基础尽量在相同性质的地质上,相同结构单元应采用同一种基础形式,尽量避免在同一结构单元内部分采用天热地基,部分采用桩基础。当地基为软弱黏土,可液化土,新填土或严重不均匀土层时,加强基础整体性和刚性,以防止结构因地震引起的动态和永久的不均匀变形。
3.3选择合适的建筑结构体系
随着建筑高度的增加,侧向作用成为结构所抵御的主要作用,保证结构在侧向作用下的刚度,成为结构设计的重点。不同的材料使用,结构的高度不同;不同的结构构成,适用高度不同;不同的荷载状态,尤其是抗震状况,高度也不同。在较低楼房中,水平荷载处于次要地位,主要是以重力为代表的竖向荷载。结构的整体变形以剪切变形为主要特征,同时较低楼房的层数较少,重量较小,对结构材料的强度要求不高,制约的条件较少,因而在结构类型的选择上比较灵活,砖石砌体结构是低矮建筑的基本形式之一。高层建筑结构则不同,层数多,总重大,每个竖向构件所负担的重力荷载很大,且水平荷载在竖构件中引起较大的弯矩、水平剪力,结构的整体变形以弯曲变形为主要特征。为使竖构件的截面不致过大,要求结构材料具有较高的抗压、抗弯和抗剪强度。对于地震区的高层建筑结构,还要求结构材料具有足够的延性,这使得强度低、延性差的结构,在高层建筑中的应用受到很大限制。层数较多的高层建筑,采用钢筋混凝土结构,层数更多的特高层建筑房则以采用钢结构、混凝土——钢组合结构。
4结束语
总之,近年来地震灾害时有发生,为我国人民带来了难以磨灭的伤害,为国家经济带来了巨大损失。由于目前的地震监测技术还不成熟,不能有效预测地震的发生。因此,突发性的地震灾害,难以预防,这就要求结构工程师在进行房屋结构设计时,充分考虑结构抗震设计要求,提高房屋结构的抗震性能。
参考文献:
[1]贾昭.建筑结构抗震设计问题的研究[J].住宅与房地产,2016,(12):28+30.
[2]赵桂兰.现有建筑结构抗震鉴定及加固设计探讨[J].工程技术研究,2016,(7):194+201.
【关键词】建筑结构;抗震设计;方式
汶川5.12地震给我国造成的直接经济损失便高达八千亿元,而人员伤亡更是触目惊心。由此可见,建筑结构优质抗震设计尤为重要,可显著降低地震灾害伤亡人数,并控制直接经济损失。因此从设计层面如何有效提升框架结构、砌体结构抗震性能,尤其是建筑在强震作用影响下的预防倒塌性能,成为我们应主力探讨的重要课题。
一、建筑结构抗震设计方式
1.采用隔震设计技术营造以柔克刚效果
建筑结构设计中采用隔震技术是一类效果显著的新型工程抗震方式,我们可通过安放消能隔震装置,例如隔震垫、橡胶于结构建筑基础与底部之间,将基础同上部结构有效隔开,进而令其动力作用与性能有效改变,显著减轻建筑结构地震反应,营造以柔克刚的良好建筑结构抗震效果。通过国内外工程实践与大量试验证明,该隔震设计体系可令结构水平加速度地震反应有效下降约百分之六十,进而控制或消除了建筑结构受到地震的损坏影响程度,提升了建筑物与空间内部人员的安全水平。一般来讲该隔震体系技术拥有强大的垂直方向承载力,可达到五十至两千吨,同时该设计技术体系拥有较大垂直向压缩刚度,相应的其水平向具有的变形刚度有限,仅为每毫米四分之一千牛至每毫米一点八千牛,而其在水平向变位极限值t较大,最大可达到五十厘米,并具有较充足的初始刚度,可抵抗轻微地震与风荷载。一旦发生强烈地震时可产生一定程度的柔性自由滑动。而倘若发生了较大变形则会回升刚度,发挥一定的限位与保护作用。其中采用橡胶钢板夹层隔震垫可有效发挥显著复位能力,通过实践研究不难发现,其在众多地震灾害中均能产生瞬时自动复位。再者该类技术方式构建的隔震装置具有良好的耐久性,其服务使用寿命高达七十年左右,因而远远高出一般住宅、民用建筑使用期限五十年的寿命要求。另外隔震建筑结构设计方式主要使用在重要多层与低层建筑中,例如学校、医院、科研机构、商场与各类重要职能单位建筑。
2.减震消能结构抗震设计方式
减震消能结构抗震设计方式主要指位于某些建筑结构部位,例如剪力墙、支撑、连接缝、节点或连接件等位置合理设置消能元件或阻尼装置,利用该消能装置内含的非线性摩擦滞形进行能量耗散,或对地震能量进行吸收,进而降低主体建筑结构竖向与水平向的地震反应,避免建筑结构在地震作用下发生倒塌或破坏现象,以实现抗震、减震科学目标。该类设计方式主体适用于超高层或高层建筑,并在日本、美国等地实现了一定水平的应用,具有良好的抗震害效果。目前该减震消能抗震设计方式已在我国通过试点形式应用于一些建筑工程中并积累了良好经验。同时随着新一轮抗震设计相关规范的出台对上述减震消能与隔振技术应用于建筑工程明确了指导意见,表明该类新型抗震设计方式已逐步进入了实用发展阶段。当然基于该类抗震设计方式的特殊性其造价成本相对较高,且由技术设计到构造再到施工均包含一定的复杂性,因此对其进行准确的掌握与合理的实施还存在一些问题,因此我们应继续对其进行深入研究,力争早日实现广泛大规模的实践应用。
二、建筑结构抗震设计科学思路
1.基于承载力与延性科学选择设计方式
基于建筑结构承载力设计方式可分为反应谱与静力方式,前者通过加速度地震反应作为纵向坐标,并将体系周期自振作为横向坐标,得出的曲线关系便可作为反应谱,并据此进行地震作用产生的结构惯性水平力计算,进而确定合理设计方式,对多自由度系统我们可应用分解组合振型方式明确地震作用。静力方式将地震视为建筑物之上作用的总水平力,可将其取为总体建筑重量与地震系数乘积。在结构设计中我们应对其刚度分布进行适应性控制,令建筑结构构件例如墙、梁、节点、柱等在地震阶段变为非弹性的变形状况,进而令地震能量合理消耗,确保其不产生建筑结构倒塌现象。在该类设计阶段中,整体建筑结构构建均包含两类功能,即确保使用结构功能及应对地震的抗震功能,为消除该类层面包含的局限性,我们应综合考量地震重现期,结合抗震设防现实目标,科学采用反应谱在承载力与确保构造延性基础上采用延性抗震规范设计方式,该类方式对尚无准确预知建筑结构地震非弹性反应具有显著的抗震设计效果。
2.基于建筑结构性能完善设计
基于性能的设计方式最早由美国学者提出,该设计理念转变了以往仅注重安全结构设计思路,合理发展成为注重安全、结构性能与经济等多方因素的创新设计方式,令建筑工程结构满足使用期间预定各项目标性能要求,同时具体性能标准要求我们可依据建筑结构重要性进行细化确定。可以说该类性能设计方式较单一传统抗震设防标准实现了一定的创新发展,并为设计人员创设了设防抗震标准自主选择空间,而基于现行对建筑结构状态性能的计算、具体描述与设计标准没有全面明确,因此我们应对该项设计方式继续深入研究探讨。虽无法在该技术设计领域达成统一共识与一致设计方案,然而我们可在不同地震作用水平下令建筑结构实现对不同水平性能的明确。基于位移性能的设计抗震研究可包含确定地震风险等级、选择目标性能、确定适宜建设场地、相关性能水平、展开概念、初步与最终设计,在设计进程中实施必要的可行性检查与设计审核,确保建筑结构施工阶段工程质量达标,在使用进程中实施有效的维护检测等细化工作。在设计流程阶段我们可首先依据业主要求与项目投资建设准则、效益明确目标性能并依据其展开结构设计,完成设计后履行评估设计结构性能环节,对于满足相关目标要求的设计我们对其结构进行实际水平性能的明确说明,以便于建筑工程项目后续的优质施工与质量安全控制管理。
由此可见,随着科技的迅猛发展,各项新工艺、新材料、新技术与新理念在建筑设计行业得到了广泛应用,有效丰富了抗震设计手段,提升了建筑结构整体抗震性能。倘若我们采用高强度建筑材料可有效提升构件承载极限能力,并显著降低其结构自重,而倘若我们广泛树立创新设计理念、善于应用新技术、新工艺,则更能显著降低地震灾害,抑制地震对建筑结构造成的破坏影响,营造良好的建筑使用环境。因此我们应对建筑结构抗震设计科学方式进行深入探讨,明确实践设计思路,进而切实提升安全设计水平。
参考文献
关键词:房屋建筑 砌体结构 设计中的问题 抗震设计
中图分类号:S611文献标识码: A
一、砌体结构概述
在民用建筑中,砌体是传统的制作墙体的材料,在县级城市或部分城镇中的应用非常广泛。房屋建筑中多层的砌体结构占的比例非常高,这些建筑物的主体就是砌体。砌体结构相较于钢筋混凝土而言强度较低,属于脆性结构且自重较大,抗剪与抗位强度都比较差,一旦发生强烈地震,砌体结构常会造成脆性剪切破坏,使房屋建筑容易发生坍塌或造成较大破坏。
二、砌体结构设计中存在的主要问题
在目前的房屋建筑砌体结构设计中存在诸多问题,导致该结构在抗震性能上较弱。综合看来,砌体结构设计中存在的主要问题有以下几个方面:
1、在房屋建筑的砌体结构设计中,常会有建筑的房屋超层或超高的现象发生,尤其当建筑的底层是住宅与商铺结合形式的房屋建筑,建筑物的高度通常会超出房屋建筑的限定值。
2、在“综合楼”的房屋砌体建筑中,建筑物的顶层或底层设计的结构体系通常较为混杂,如出于建立部分较大空间的需求,在房屋建筑的顶层局部或整个底部利用钢筋砼内框架结构,或者对圈梁与构造柱的局部进行扩大作为框架结构。
3、在房屋砌体结构中,有时为制作宽阔的客厅,设计大开闸或制作大门洞,有时门洞间墙的宽度只有0.24m,或者对阳台进行改造,使之成为悬挑长超过2m的大悬挑以实现客厅面积的进一步延伸。当局部的尺寸与需要不相符时,房屋建筑砌体结构设计中常缺乏相应的加强措施,或者将构造柱的配筋及截面扩大,对砖墙肢加以不合理的取代;另外,还有些建筑中由于场地的原因或者出于建筑造型的考虑,平面的布置较为复杂,或者横墙与纵墙在平面布置中不能严格对齐,在垂直方向上墙体的布置从上至下不连贯等各种情况。
三、砌体房屋抗震设计的原则和方法
建筑平面与立面布置、结构选型、抗震计算、构造措施、施工质量都是影响砌体房屋抗震性能的重要因素。所以抗震设计的主要内容有以下几点。
1、建筑平面与立面布置
房屋平面布置对称、规则:避免墙体局部突出或凹进;尽量避免开间尺寸较大的房间布置在整体的两端;建筑物的刚度中心和质量中心应该尽量接近。
房屋立面布置规则:由于建筑物墙体破坏主要是剪力破坏且下层破坏比上层破坏严重,因此,建筑物的刚度和质量分布应沿着竖直方向由下至上依次变小,且均匀变化;避免局部突出;楼层不宜错层。
楼梯间布置规则:不宜布置在房屋端部的第一开间和转角处;不宜突出和开设大窗口,以免切断楼层圈梁;特别注意顶层墙体的稳定性。
2、结构选型
1)承重方案的选择
砌体房屋设计时应优先选择横墙承重或者纵横墙承重。纵横墙的布置应均匀对称、沿平面对齐、沿竖向连续。窗间墙在同一轴线上应均匀。在建筑物的同一独立单元内宜使用相同的结构材料。
2)设置防震缝
规范要求在房屋的里面高差大于6m,房屋有错层且楼板高差较大,各部分刚度和质量不同时应设置防震缝。
防震缝应沿房屋全高设置,基础可不设置,且在防震缝两边应设置抗震墙。按照抗震烈度不同,砌体房屋的防震缝宽度可设为50mm―100mm。
四、砌体房屋抗震计算分析
首先要确定砌体结构房屋的计算简图才能进行准确的抗震计算,而确定计算简图要考虑以下几点:
第一,将地震的水平作用在房屋的两个主轴方向上分别进行抗震验算;第二,地震作用下结构的变形为剪切型;第三,房屋的各层楼盖水平刚度无限大,只做平移运动,所以各抗侧力件在同一楼层标高处侧移相同。
对地震作用进行抗震验算时应该以防震缝所划分的结构单元为计算单元;计算单元中各楼层的集中质点应设在楼、屋盖标高处,各楼层的重力荷载应包括楼、屋盖重力荷载及其上下墙体各半层的重力荷载。
对附属构建进行抗震设计及验算时的注意事项:
《建筑抗震设计规范》中明确要求房屋的结构选型不应出现刚度和强度的突变。然而突出屋面的结构显然存在突变,其抗震设计应采取可靠措施。比如:计算分析时,采用底部剪力法时,突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等结构的地震作用效应应乘以增大系数3,采用振型分解法时,突出屋面构件可作为质点进行计算,根据计算结果采取加强构造措施。
五、砌体房屋设计中常用的抗震构造措施
在砌体房屋抗震设计中经常用的构造措施一般有设置钢筋混凝土构造柱、钢筋混凝土圈梁、墙体间进行拉结和保证楼(屋)盖与墙柱之间连接几种方式。
1、钢筋混凝土构造柱
钢筋混凝土构造柱的作用有:提高墙体的抗剪承载力,加强结构的整体性,约束墙体变形,防止墙体倒塌,提高无筋砌体延性。
2、钢筋混凝土圈梁
钢筋混凝土圈梁的抗震作用有:加强纵横墙之间的连接,加强房屋的整体性和刚度;限制墙体平面外的变形;与构造柱整体现浇,共同发挥约束作用。 在房屋建筑的多层砌体结构中,圈梁对于地震灾害的抵抗非常有效,而且相对来说较为经济方便,有助于房屋建筑整体抗震性能的提升。在砌体结构中,圈梁的使用对纵横墙和楼盖有较强的约束作用,使二者形成箱形的整体结构,能够制约预制板使之难以发生散落,极大的降低了砌体结构平面发生倒塌的几率,使各片墙体的抗震作用得以完全发挥。构造柱和圈梁可以在垂直方向上对墙体形成有力的约束,使墙体即使出现裂缝也无法向四周扩展,从而加强了墙体的变形能力与整体性能,将其抗剪性能大幅提升。在地震灾害发生时,圈梁的设置可以使地基因为地震作用产生的地表裂缝及不均匀沉陷给建筑带来的影响大为降低,尤其是在基础顶面和屋盖之间的圈梁,可以使建筑物在垂直方向的刚度及对不均匀沉陷的抵抗能力大幅度增强。
4、楼(屋)盖梁板与墙柱之间连接
1)现浇钢筋混凝土楼、屋面板伸入墙体长度应大于120mm;
2)装配式钢筋混凝土楼、屋面板,若圈梁与板标高不同,板端部伸入外墙长度应大于120mm,伸入内墙长度应大于100mm,在梁上应大于800mm。
3)预制钢筋混凝土板跨度大于4.8m且与外墙同向时,靠外墙的预制板应与墙体或圈梁拉结。
4)梁与砖柱连接时不能减小砖柱的横截面;独立的砖柱应在上下都有可靠连接。
5、提高砌体结构房屋的整体性及刚度
房屋建筑这的结构体系主要是由楼盖与纵向及横向的承重构件共同组成,具有一定的空间刚度,建筑物整体的稳定性和空间的整体刚度对房屋建筑的抗震能力有决定性作用。各抗侧力构件在各自的侧移刚度上将地震作用进行合理分配的实现依赖于具有较强刚性的楼盖结构。现浇的钢筋混凝土材质的楼板和屋盖本身的整体性良好,在水平方向上具有较大的刚度,可以对荷载作用进行优良的传递,这些优点决定了它是抗震构件的最佳选择。这一构件不仅可以将预制板的散落及滑移问题加以解决,同时还可以使楼板具有更大的刚度,也使在平面上对于墙体对齐的要求不再那么严格。
6、将墙体面积与砂浆强度合理的增加
多次地震灾害已经表明在多层砌体结构的建筑中,其抗震能力的强弱和砂浆的强度及墙体的面积有直接的关系,而且与二者的高低呈现正比相关。因此,将墙体的面积进行合理的增加,并将砂浆的强度级别加以适当的提高,可以极大的将建筑的抗震性能提升,有效的减轻地震灾害所带来的危害。如对六层的砌体结构房屋进行抗震验算时,通常情况下上部几层结构受到的地震作用相对较小,很容易就可以实现房屋对于抗震承载能力的相关要求,然而底部的一至两层,尤其是最下面一层,承受的地震作用极大,是地震中的薄弱层,很难满足抗震性能的要求。这时,可以将部分墙体荷载的面积加以改变,或将该处所用的砂浆强度级别适当提升,就可以很容易满足相关要求。
结束语:
目前砌体结构多应用于多层房屋,且在城乡建设中占有很足的分量,关系到人民群众的各个方面,是人民群众生产生活的主要场所。在设计时,设计人员必须重视看似简单的结构抗震计算。出了严格执行图集规范上的要求外,还应对规范未涉及的一些问题给予重视。提高砌体房屋抗震设计质量,降低地震对砌体房屋的破坏程度,对保护广大人民群众生命财产安全又至关重要的作用。
参考文献:
[1]伍世添.浅谈砌体房屋抗震结构设计[J].广东建材,2011,27(7):56-58.
[2]王强.浅谈多层砌体房屋结构体系的合理性[J].中国科技博览,2011,(33):499-499.
【关键词】高层建筑;抗震;结构设计
一、高层建筑抗震结构的分析
现代高层建筑结构形式主要是一个垂直于地面的竖向悬臂结构。其建筑的垂直载荷主要使建筑结构产生一个与地球引力相抗衡的轴心力;建筑的水平载荷使建筑结构产生弯矩。从建筑结构的受力特点进行分析可以看出:当建筑的垂直载荷方向保持不变时,随着建筑高度的不断增加仅仅会引起量的增加而已,而这时水平载荷的方向就可以来自四面八方;而当建筑为平均分布载荷时,建筑的高度就和弯矩呈现出二次方的变化。
再从建筑的侧移特点来看:建筑竖直方向载荷引起的建筑位移是比较小的,而水平方向的载荷作为平均分布的载荷时,建筑的高度就和其侧移呈现出四次方的变化。由此可以得出,在高层混凝土建筑结构中,水平方向的载荷对建筑结构的影响是要远远大于垂直方向载荷对建筑结构的影响的,所以在进行高层混凝土建筑建设时,水平载荷是在进行结构设计时需要重点控制的影响因素,所以除了在保证高层建筑结构抵抗水平载荷产生的弯矩、剪力以及压、拉应力时,要具有较大的强度以外,还要保证高层建筑结构具有足够的刚度,使得建筑随着高度的不断升高,所引起的侧向变形能控制在结构规范允许的范围之内。
二、高层建筑抗震设计结构设计的方法
对高层建筑结构的抗震设计时,要从减小地震作用力的输入和增强地震抵抗力两个方面进行考虑。下面将从五个方面进行分析:尽可能减小地震作用能量的输入,运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用,注重抗震结构的设计,重视建筑材料的选择,增多抗震防线的建设。将减小地震作用力和增强建筑的地震抵抗力二者结合起来,从两方面入手,进行建筑抗震的设计施工。
(一)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;并且更具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。对于高层建筑来讲,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程度。
(二)运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用
现在在我国,许多高层建筑进行抗震设计时,多采用延性结构,也就是适当的控制建筑结构的刚度,允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态,从而消耗地震作用时的能量,使地震反应减小,减弱地震给高层建筑带来的破坏和重大损失。如果某高层建筑的承载能力较小,但是具有较高的延性,那么在地震中它也不容易倒塌,因为延性构件可以吸收较多的能量,经受住很大的结构变形。延性结构的运用,在很多情况下是有效的,它可以消耗地震能量,减轻地震反应,使结构物“裂而不倒。
进入20 世纪以来,人们对建筑物抗振动能力的提高做出了巨大的努力,取得了显著的成果,其中阻尼器的使用在高层建筑的抗震方面有很大的作用。通过对阻尼器的利用,进行减震和能量的吸收,可以巧妙的避免或减弱地震对高层建筑的破坏作用。
(三)注重抗震结构的设计
高层建筑抗震设计的结构应该得到人们的重视。我国150m 以上的建筑,采用的3 种主要结构体系(框.筒、筒中筒和框架- 支撑体系),都是其他国家高层建筑采用的主要体系。我国钢材生产数量已较大,钢结构的加工制造能力已有了很大提高,因此在有条件的地方,建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构,以减小柱断面尺寸,并改善结构的抗震性能。
我国传统文化中“以柔克刚”具有价高的思想价值,可以指导很多实际问题。在高层建筑结构的抗震设计中,可以从传统的硬性为主的抗震模式向以柔性为主的抗震模式转变,实现以柔克刚、刚柔相济,有效地减弱地震作用过程中释放的冲击力。比如,在高层建筑的拱形结构中有这样一个例子:迪拜帆船酒店,外观如同一张鼓满了风的帆,一共有56 层、321m高,就是运用拱结构抗震减灾的很好的例子。
(四)重视建筑材料的选择
在高层建筑的抗震方案设计中,建筑结构的材料选择也非常重要。首先,我们可以对建筑材料的参数进行抗震性能的分析,从整体上对材料的参数变异性进行研究,而不能仅考虑建筑材料的承载力忽略其他因素。从抵抗地震的角度来讲,就是要控制建筑结构的延性需求,这就要求我们从高层建筑建设施工的各方面,来选择符合抗震需求而且经济适用的建筑结构材料。
(五)增多抗震防线的建设
高层建筑结构防震可以设置多道抗震防线,增强对地震的抵抗力。高层建筑物设置多层的地震抵抗防线,第一道防线遭到破坏之后,有后备的第二道、第三道甚至更多的防线对地震的作用力进行阻挡,避免高层建筑物的倒塌。高层建筑结构进行抵抗地震设计时,可以采用具有多个肢节和壁式框架的“框架剪力墙”等防震结构。
框架剪力墙具有性能较好的多道防线抗震结构,其中的剪力墙是第一道抗震防线也的主要的抗侧力构件。所以,剪力墙要足够多,保证它的承受能力较高,不小于高层建筑底部地震倾覆力矩的一半。同时,为承受剪力墙开裂后重分配的地震作用,任一层框架部分按框架和墙协同工作分配的地震剪力,不应小于结构底部总地震剪力的20%和框架各层地震剪力最大值的1.5倍两者的较小值。剪力墙结构中剪力墙可以通过合理设置连梁(包括非建筑功能需要的开洞组成多肢联肢墙,使其具有优良的多道抗震防线性能。
三、高层建筑的抗震结构计算
目前国内外在进行高层建筑抗震结构的计算时,都开始广泛的采用电脑软件,特别是在面对一些比较复杂的建筑结构形式时,电脑软件能对其提供巨大的帮助。在运用电脑软件进行建筑抗震结构的计算时,要求建筑结构的工程师必须具有清晰的结构概念,能准确在计算机上建立出反映工程实际情况的模型,还要能对其计算结果是否具有准确性、合理性做出分析。
在利用计算机进行对高层建筑的抗震结构计算时,要求计算机软件的技术条件应该符合相关的标准规范,并且在进行特殊结构处理计算时,还要阐明其内容方面相关的科学依据。在面对复杂结构下,多发地震灾害的建筑内力和变形的分析时,至少要采用两个不同的力学模型进行研究计算,对计算出来的结果进行准确的分析、确认无误后,才能进行相关建筑工程的抗震结构设计。
四、结束语
高层建筑结构的抗震设计方法和技术是不断变化和进步的,我们需要在具体的实践中对高层建筑所处的地质和环境进行详细的分析和研究,选用适合的抗震结构,注重建筑结构材料的选择,减小地震的作用力,增强地震的抵抗力,从而达到高层建筑抗震的目的。
参考文献:
[1] 王荣书,高层建筑结构概念设计探析[J] 黑龙江科技信息,2010.
关键词:多层砖混结构;房屋建筑;抗震设计;
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
1、引言
目前,砖混结构的房屋建筑在我国非常常见,主要是由于这种结构无论在选材上,还是施工的工艺上,抑或施工的成本上都有着非常大的优势。但是我们在关注其优点的时候,也应该注意到其不足之处,多层砖混砌体房屋建筑大部分使用机制空心砖以及混合砂浆来完成其砌筑的过程,并利用其内外砖墙的咬砌来实现整体的连接性,这一方式就决定了其脆性性质,也就是说它的抗震性比较差,这一点在地震设防地区表现的尤为明显。因此,本文对于如何做好多层砖混结构房屋建筑的抗震设计具有学术以及实践上的双重意义。
2、多层砖混房屋建筑的抗震设计具体要点
(1)层数要求以及高度要求
针对多层砖混房屋建筑的层数要求以及高度要求,我们在设计中要确保其不超过相应的限值,可以通过以往的实例看出这一点,一般来说,多层砖混结构房屋建筑的层数与高度和在地震中所受的破坏是成正比的,因此,做好对于其层数以及高度的控制可以有效地减少地震中所带来的伤害。
在我们的设计工作中,房屋的总高度以及总层数要同时符合上标的限值,这主要是因为房屋的总重量中楼盖的重量能够占到一半,如果总高度一样,那么我们每多一层楼盖就会增加半层楼的侧向地震作用,这也会增大对底部的倾覆力矩,进而使其抗震性能变差。
(2)对于建筑平面以及立面的布局要求
做好建筑平面以及立面的布局是抗震设计中一个非常基础也是非常重要的内容,它对于房屋的抗震性能有着直接的关系。针对多层砖混结构房屋建筑的抗震设计要求,我们最好要做到平、立面简单对称。根据我们的经验,越是对称的建筑,其抗震的性能越好。
出现这种情况是因为如果我们做好对于平、立面的布置,那么可以使其每个部位所受到的力比较均匀,这可以有效地减少薄弱的环节。在我们的生活中,地震是具有随机性以及复杂性的,如果建筑的体型不规则,由于受力的影响,则其必然会更容易受到地震的影响,在我们的设计工作中,如果建筑的布局是一定的,则可以通过设置防震缝将复杂的建筑分成规则的单元,这对于减轻地震的危害也有着明显的效果。
(3)对于纵墙以及横墙的布置要求
在我们对于多层砖混结构房屋建筑的抗震设计中,我们应首先考虑使用横墙承重或者纵横墙共同承重的结构体系, 这种结构体系比较对称,受力比较均匀,沿平面内最好要对齐, 沿竖向最好要上下连续,针对同一轴线上的窗间墙宽度最好做到均匀。
多层砖混结构房屋建筑的整体刚度、稳定性和其抗震的性能有着直接关系,因此,我们在设计过程中普遍使用纵墙或横墙承重。应注意的是因为非承重方向的约束墙体比较少, 而且间距又比较大,所以房屋在这一方向上的刚度会相比较弱一些,空间的刚度以及整体性也会较差,所以抗震的能力比较差。在地震比较严重的时候,墙体由于平面外的失稳而首先受到破坏,然后才会导致房屋的倒塌。针对这一特点,在两个方向上做好纵、 横墙混合承重的布置,可以有效地对其变形进行控制,进而增加了空间的刚度以及整体性,,对于房屋的抗震性能有着较好的提升作用。
我们在对墙体进行布置的时候,应首先考虑使用纵墙贯通这种平面布置方法,如果纵墙不可以进行贯通布置,那么我么要做好在纵横墙交接位置的布置,比如设置钢筋混凝土构造柱等。
当地震发生的时候,横墙承担了地震中的横向震力,因此,我们不仅要确保横墙具有足够的承载力,还要确保在地震发生时能够很好地将横向震力传递到横墙的水平刚度。此外,针对抗震墙的设计,要确保其能够很好地传递水平震力。目前, GB 50011 – 2010中对于多层砖混结构房屋建筑抗震墙之间的间距有着明确的规定:7度设防的时装配整体式钢筋混凝土楼、 屋盖的多层砖混房屋抗震横墙最大间距为 15 m。如果这一横墙间的距离比较大,纵向砖墙则会由于比较大的变形而导致平面之外出现弯曲破坏,进而楼盖将不再能够传递水平地震力,这就使得多层砖混结构房屋建筑的抗震能力有所下降。
(4)对于刚度以及整体性的要求
我们之所以在设计时要考虑刚度以及整体性方面的要求,主要是因为房屋是由纵、横向承重构件以及楼盖组成的,有一定空间刚度的结构体系,这就使得其抗震性能与房屋的刚度、整体性之间存在着直接关系,确保楼盖的刚性是保证其它侧力构件合理的分配震力的前提。在抗震设计中,当楼盖在浇灌以后,对于平面上墙体对齐的要求则可以在一定程度上进行放宽,这是因为此时砌体结构的空间变形是可控制的。
(5)对于圈梁和构造柱的要求
通过对以往的震害调查可以发现,在多层砖混结构房屋建筑中,圈梁是一种性价比很高的措施,它对于提高房屋的抗震能力十分有利。这主要是因为在地震过程中,圈梁可以与构造柱共同作用,这样就对墙体在竖向平面内进行了约束,对于墙体裂缝的扩大有着很好的遏制作用。此外,圈梁的设计对于减小裂缝与水平面之间的夹角也有着重要的作用,可以提升墙体的整体性。我们通过实验发现,在多层砖混结构房屋建筑中,增设构造柱可以有效地提升其延性,其中钢筋混凝土构造柱可以使砌体的抗剪承载力提高10%-30%。
不过,需要注意的是,我们平时在验算中发现,即使通过在适当部位加设构造柱也不能完全满足我们的抗震承力验算。因此,为了进一步提升墙体的抗震能力,一般在设置构造柱的前提下,还可以在可在抗震性能较差的承重墙段内进行水平钢筋的设置,这可以使砌体及水平钢筋共同对震力进行承担。
(6)其他抗震设计要求
除了以上设计要求之外,我们还可以通过以下的方法对多层砖混结构房屋的抗震性能进行提升:
首先,房屋的楼梯间应设置到建筑单元的中间位置,而不是将其设于房屋的尽端;
其次,对于凸出屋顶的楼梯间,在其构造柱的设计上应使其与顶端的圈梁进行连接;
第三,房屋的局部尺寸应满足抗震的要求,这可以避免因个别墙段的抗震新能不合格而导致整体抗震性能不达标的情况。
第四,做好房屋的合理布局,比如通过结构上的构造措施来弥补由于其脆性而导致的抗震性能不足。
最后,在我们的抗震设计中,要时刻保证抗震意识,确保以预防为主,争取做到“小震不坏,中震可修,大震不倒”的目标。
3、结语
由于多层砖混结构房屋建筑是我国应用非常广的一种形式,因此,做好其抗震设计对于保护人民的生命以及财产安全有着不可忽视的重要性。但是,在这一过程中,由于其涉及的环节比较多,这就容易导致疏漏的情况,因此,在我们的设计工作中,应结合实际的情况,严格按照相关的标准进行设计,只有这样才能做好这一工作,进而为切切实实地对人们生命财产安全起到保护的作用。
参考文献
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关键词:建筑设计;抗震设计;作用
1抗震设计的内容和要求
现在能够影响抗震性能的因素是非常多的,所以面对抗震设计工作,相关人员要选择最有利的地段并采取相应的措施展开抗震设计工作。其中形式对称、规则和刚度分布均匀的建筑结构是我们的首要选择。选择结构体系和结构材料也是一件非常重要的工作,首先必须满足抗震结构的具体要求,同时还要选择那些结构延性好、均匀性好以及强度和重力比值大的建筑设计。对于具体的抗震设计工作必须设置多道防线,这是因为地震作用保持的时间比较长,与此同时还有多次反复发作的可能性。专业人士对地震之后倒塌的建筑物做过分析发现在地震的反复作用下建筑物会遭受到较为严重的破坏,严重的还会出现建筑物的倒塌。这大多是由于建筑物结构被破坏,丧失承载荷载和重力的能力。所以,面对具体的抗震设计问题,要对建筑物的构件强弱关系做出一定的处理,促使其有效形成多道防线,如此一来,建筑物的抗震性能便会得到全面提升。
2建筑设计在抗震设计中的作用
2.1有效解决屋顶建筑的抗震设计难题
现在高层和超高层建筑变得越来越普遍,在对其进行设计时,屋顶建筑抗震设计变得尤为重要,成为其中的重要一环。现在虽然各大城市的高层建筑抗震设计都有很大的进步,但是毋容置疑屋顶建筑设计中还是存在一定的问题,需要我们重视起来。以屋顶设计较高或者是设计过重为例,这样的设计在无形中导致屋顶的建筑变形程度变大,所以地震作用同样也会加大,不利于建筑物本身和屋顶的抗震。如果屋顶的抗震侧立墙和屋顶之下的抗震侧立墙出现不必要的间断,等到地震发生之后,地震的扭转作用将变得比之前更为严重,不利于整体抗震工作的顺利开展。因此,面对屋顶建筑设计的全过程,应该最大限度的降低屋顶建筑的高度。其中那些强度比较高、轻质和刚度都恰到好处的材料是我们的首选,可以帮助地震作用传递的更为顺畅。屋顶重心和屋顶之下的建筑重心在同一直线上,假如屋顶建筑非常高,对于这样的情况我们就要促使屋顶建筑有比较强的抗震性,让屋顶建筑地震作用和突变降到最低,尽我们最大的努力防止出现扭转效应。
2.2对于建筑抗震设计的最终效果是一种全面的强化
现阶段,我国建筑行业的发展势头迅猛,和建筑设计相关的理论基础和有关的经验都变得更为成熟。因此,在面对建筑抗震设计工作,工作人员应该对先进的建筑设计理念展开全面运用,通过这样的方式不断提升建筑抗震设计的实际效果。另外,现在各大城市的许多建筑物中都普遍存在屋顶和地步重心不在一条水平线上的问题,为了将这种问题避免,设计人员可以在建筑抗震设计环节合理运用建筑设计的方法,不断有效增加建筑物的刚度和强度,在现有的实际情况为基础,有效优化设计方案,在这种方法的作用下,建筑物的高度和体积就会得到有效的控制,进而建筑物自身的强度也能得到不断的提升,随之建筑物的抗震作用也将得到最大发挥。除此之外,在具体的建筑设计中最好选择在建筑中心的位置设置上电梯,这是一种有效增强建筑物抗震设计作用效果的良好方式,值得我们学习。
2.3建筑设计的运用可以促使建筑物的平面设计得到有效的对称
在实际工作、生活和生产中,建筑的平面设计环节和建筑物的使用功能与要求都有莫大的关系。如果我们的建筑平面设计工作落实得好,必然对人们是一种非常大的保护,地震给人们带来的伤害也将更小,人们的生命和健康、财产安全都能得到有效保障。所以,面对具体的建筑,相关单位一定要重视建筑设计工作的重要性,保证建筑物在结构的刚度和质量上都能得到均匀性的分布。为结构抗侧力构件创造一个合理的布置条件,保证建筑结构的抗震要求和建筑的使用要求都能全面结合起来,这样可以保证建筑设计工作在建筑抗震中作用发挥发挥的更为全面。
2.4建筑设计在抗震设计中的运用可以促使建筑物竖向设计变得更加有协调性
在建筑物竖向设计工作中存在一个较为明显的问题,建筑楼层的质量和刚度分布都有明显的不协调性,这个问题也是一个让人非常头疼的问题。所以,人们对于建筑的使用功能所提出的要求也存在着差异,因此建筑物在楼层结构的刚度和质量是有明显的不协调的。如果真的遭遇地震,这种建筑物遭到破坏的可能性要比其他的建筑物高出太多,自然所带来的损失也将变得不可估量,不利于人们身心健康的全面发展。所以,面对建筑的竖向设计,设计人员在设计环节就要对每个楼层的刚度有合理且全面的控制与把握,这样可以有效减轻地震时建筑的扭转效应,进而给人们所带来的伤害也将会变小。
3结语
现在各个国家和地区对抗震工作的重视程度都在不断提升,我们除了要学习我国关于增强建筑物的抗震设防标准之外,还要不断分析总结地震破坏所带来的经验教训。如果在执行的过程中发现抗震设计的相关标准合理性存在问题就要及时对其展开修正。另外,关于抗震设计新技术的学习和实践同样是必不可少的。简而言之,设计人员要想设计出一个完美的建筑设计就必须对抗震设计有一个全面的认识,做好建筑物本身设计和其结构设计的配合工作。所以,要对抗震设计在建筑设计中的地位和作用有全面的把握,这样更加有利于抗震设计作用在建筑设计中的全面发挥,是一件造福人类的大事。
参考文献
关键词:建筑结构;设计;抗震设计;浅谈
1前言
在自然灾害的范畴内,地震属于危害性较大的一种。近些年,频繁出现的地震灾害严重的威胁到了人民的财产和生命安全,特别是人民居住环境遭到了损坏。为此,提升建筑物的抗震能力是刻不容缓的事情,随着国家在地震学领域、建筑学领域和地理系统等专业方向的科学发展。我国的建筑结构抗震能力得到了很大的提升,如何根据国内地理因素和环境因素的变化,设计出更为安全,抗震性能更高的建筑物,是很多施工单位及设计方普遍关心的问题。
2建筑结构中关于抗震设计需要考虑的因素
在建筑结构中进行抗震能力的考虑方面,必须结合建筑抗震场地的选择、建筑结构体系的适当构建和建筑物的平面布置规则等几个方面加以重视。
2.1合理选择建筑抗震场地。在建筑结构设计中对于抗震设计的考虑上,必须注重建筑抗震场地的选择。选择了合理的抗震场地进行建筑施工,将会很大程度上提升建筑结构的抗震能力。当地震发生时,会导致地表的各个位置发生不规律的则乱移动,所坐落位置的地质结构和性质不同,发生的地震灾害程度也会有所差异。当地震中发生剧烈的地面震动时,如果场地选择本来就不妥当,建筑结构遭受的破坏就更加的严重,严重的会导致建筑物的坍塌。在建筑场地的选择上,要适当的避开软土层,砂土层等容易被液化的地面结构,当这些不利于抗震的地段很难避开时,就要考虑通过人工改造的形式,进行地基的加固处理,确保建筑物的地基抗震级别能够得到提升。
2.2严格规范建筑结构体系的构建。在抗震设计实施前的建筑结构抗震方案选择是非常关键的因素之一。在建筑结构体系和安全方面的方案考虑中,需要从以下几个方面加以考虑:(1)抗震结构的选择上,避免以偏概全,因对特殊建筑结构考虑而忽视了整体的结构构件,需要从整体进行建筑抗震性能的把握。要确保建筑结构有一定的赘余,当建筑物的某个局部出现了损坏的情况下,整体建筑物不会因此受到稳定性和抗震性能的变化。(2)根据地震的传递路径准确的进行设计图规划。对于竖向结构的设计,设计要从垂直重力符合角度考虑其相应条件下的压应力均衡问题,对转化结构而言,考虑到上部结构竖向构件会传来垂直重力荷载,确保该荷载力在转换层有一次的转换。(3)设计中要注意确保建筑结构体系的强度和刚度在合理的水平,符合建筑物的整体设计要求。避免因局部位置的刚度不足难以支撑该部位应该支撑的建筑区域结构,实现刚度和强度的合理分配。
2.3确保建筑物的平面规则性布置。在实际的建筑结构抗震设计分析上,还要充分的考虑到建筑物的平面布置规则性,这在抗震设计中非常重要的一个因素。通过尽量保持建筑设计的规则性,可以更好的知道建筑施工,对于不规则的结构设计,必须采取与之匹配的负责对策加以设计对应。
3建筑结构设计中加强抗震设计的几点建议
建筑结构的抗震性能对建筑物的使用者和周边的环境来说,有着非常直接的安全关系。如果建筑物的抗震性能较差,在发生低级别的地震时,就可能会导致建筑物的变形等问题,周边的环境设施和人的生命财产安全都会受到相关的影响。在切实提升建筑物的抗震能力方面,主要可以从以下几个方面加以考虑:进行抗震结构的准确选择,通过合理布局来减少抗震能量的发挥,尽可能的设置多重抗震防线。
3.1进行抗震结构的准确选择。抗震结构的准确定位能够有效的提升建筑物的整体抗震性能,通过优选强度较大,刚度较高的建筑主体结构设计方案,可以最大限度的避免建筑结构的变形发生概率。确保建筑物的整体结构性能。设计人员在进行抗震结构分析时,必须将抗震结构和非抗震结构进行同时考虑,针对短柱等较容易发生安全问题的关键部位要采取合理的抗震措施,通过确保建筑结构和非结构构件的整体刚度和强度,来提升建筑结构的抗震能力。
3.2尽量的优化布局以降低地震能量。在进行抗震结构设计时,通过加强位移为基点的结构设计考虑和定量分析的方式,能够有效的降低地震灾害中能量的输入,实现建筑物抗震性能的总体效果。在设计的定量分析中,通过反复几次的构件总承载力核算,通过采取合理的措施来控制建筑下层的位移延性比例,使得建筑物在面临地震灾害时,其结构变形情况最小化。建筑地基的选择,要尽量的以坚硬地基为主,尽量避免建筑物坐落在地震周期比较活跃的位置,减少建筑物中地震能量的输入,从而降低地震的破坏程度。
3.3抗震防线的多重设置。抗震防线可以实现抗震效果的最大化。设计中,可以讲延伸性能好的建筑结构纳入到抗震防线体系内,另外将一些建筑构件作为二、三道防线。通过多重抗震防线的设置,可以有效地降低地震发生后的冲击力,从而保障人民的财产和生命安全。
4结语
总而言之,一旦地震发生,将会给人民的生命和财产带来很大的威胁,在建筑结构设计中强调抗震性能设计的意义是非常重大的。在考虑抗震的具体设计思路时,设计人员必须通过多角度进行抗震方法的设计,并加强创新性抗震度角度的分析,通过合理的制定抗震设计来增强建筑结构的抗震性能。同时,在建筑物的施工过程中,施工队伍也要强化建筑物的抗折能力建设,为人民的生命和财产安全保驾护航,促进国家建筑行业的长远持续发展。
作者:陈莹 单位:山东省冶金设计院股份有限公司
参考文献:
[1]岳磊.建筑结构设计中的抗震设计[J].房地产导刊,2013.
[2]黄鹤.建筑结构基于性能的抗震设计理论及方法[J].中国高新技术企业,2012.
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: