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关键词 :超限高层建筑 性能抗震设计
一、 我国超限高层建筑发展概况以及我国地震灾害现状
高层建筑是社会生产的需要和人类生活需求的产物,是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。由于生产力水平的限制,我国高层建筑的起步远远低于欧洲大陆国家,直到20世纪六七十年代才,高层建筑才逐渐出现在人们的视野当中。改革开放以来,我国国民经济持续快速发展,我国的高层建筑也得到了迅速发展,我国内地成为高层建筑发展的中心之一。上海及长三角地区、广州、深圳以及珠三角地区、京津地以及以重庆为代表的中西部地区都建造了大量的高层建筑。我国高层建筑的数量及建筑高度均在世界前列。
据报告显示,截至2009年初我国共有高层建筑近10万幢,其中100米以上的超高层建筑1154幢,而各地为争当“第一高楼”仍然暗战不休,这个数字还在不断被刷新。
我国是世界上陆地面积第三大的国家,地质条件复杂多样,自然灾害种类多样,反生频繁。中国地震活动频度高、强度大、震源浅,分布广,是一个震灾严重的国家。1949年以来,100多次破坏性地震袭击了22个省(自治区、直辖市),其中涉及东部地区14个省份,造成27万余人丧生,占全国各类灾害死亡人数的54%,地震成灾面积达30多万平方公里,房屋倒塌达700万间。地震及其他自然灾害的严重性构成中国的基本国情之一。
中国的陆地地震占全球陆地地震的三分之一,而造成地震死亡的人数达到全球的1/2以上。当然这也有特殊原因,一是中国的人口密、人口多;中国的经济落后,房屋不坚固,容易倒塌,容易坏;第三与中国的地震活动强烈且频繁有密切关系。
由此,世界各国,特别是我国对超高层建筑的抗震设计进行研究,美国在经历过1989年和1994爆发的两次大地震之后逐渐建立了基于性能抗震设计的综合设计体系。我国也在基于性能抗震设计上进行了大量的研究并于2000年颁布了《建筑抗震设计规范》,对基于性能抗震设计的目标进行了统一的规范和指导,同年颁布的《高层建筑混凝土结构技术规程》则将基于性能的抗震设计思想同高层建筑相挂钩,要求在对高层建筑进行设计的同时可以将该思想融入其中进行指导和借鉴,由此可见基于性能抗震设计在我国的建筑界中处于一个十分重要的位置。
二、超限高层建筑基于性能抗震设计相关分析
(一)对超限的判别
10层以上的建筑被称为高层建筑。其中包括超限高层建筑。对高层建筑是否超限的判别是通过将其有关高度同相关规范规定的限额相比较来进行,这主要包括高宽比的超限、平面规则超限以及竖向规则超限三个方面。
(二)超限高层建筑基于性能抗震设计的思想内容
在当前的社会环境下,世界各国都将“小震不坏、中震可修、大震不倒”的思想作为其建筑抗震的标准,同时经过时间和实践的证明,该思想对地震灾害在处理结构上是目前人们能够想到的最为合理的方法。但是,该思想最大的不足之处就在于虽然能使建筑物在大震面前屹立不倒而保证人们的安全但是在地震中很容易导致建筑物结构功能的丧失,从而在另一方面对社会造成损失,而在我国的实践基础上,该思想已经导致了大量了经济损失,其不足之处也得以显现,因此,基于性能的抗震设计越来越重要。基于性能的建筑设计起初就以抗震为基础而贯穿于整个建筑过程的始终,主要对结构体系的布置、设计,施工期间对结构体系的使用、对其质量的把握等方面进行规范从而达到建筑结构体系在地震作用下也能实现其结构功能的目的。
(三)超限高层建筑抗震性能水准
按照当前有关规定,我国的超限高层建筑的抗震性能水准主要包括以下六个方面的标准:1、在地震之后能够保持建筑结构的完整,不需要对其进行修复就能再次使用;2、在地震之后能够保持建筑结构的完整,仅有一些轻微的裂缝,一般情况下不需要对其进行修复就能再次使用;3、在地震之后能够保持建筑重要结构的完整,其他部位虽有裂缝但在对其进行一般修复之后就能再次使用4、在地震之后建筑重要结构有轻微破损,其他非重要结构有中等程度的破损,建筑需要经过一定的修复才能再次使用;5、在地震之后建筑重要结构有中等程度的破损,其他非重要结构有中等程度以上的破损,建筑需要经过一定的修复和加固才能使用;6、在地震之后建筑重要结构有明显中等程度以上的破损,其他非重要结构严重破损,但未发生倒塌情况,建筑危及人们身体健康。
(四)我国超限高层建筑基于性能抗震设计的缺陷
由于历史条件的制约,我国的科学技术水平还未达到一定的水准,超限高层建筑基于性能抗震的设计并不能有效的解决现实中出现的一系列问题;同时伴随着社会的进步,超限高层建筑的设计越来越复杂,在对建筑进行可行性结构评估时,由于评估结果是依据相关试验得到,导致这在实践操作中很难得到有效实施;在当今日新月异的时代,每栋高层建筑都要求有所创新,这使得许多超限高层建筑的抗震性能水平难以得到准确的界定,同时由于超限高层建筑的复杂性,对其抗震性能水平的评估方法Pushover 分析方法在有些情况下也不能满足计算的需要,因此对其进行分析的计算方法也有待提升。综合以上所说,基于性能的抗震设计在超限高层建筑的设计中是最为合理的,但是由于建筑的特殊性和复杂性,具体该如何操作和设计还有待研究。
(五)对我国超限高层建筑基于性能抗震设计的建议
根据前文所述,我国超限高层建筑基于性能抗震设计的不足之处主要集中于对抗震性能水平的评估上,尤其是根据《高层建筑混凝土结构技术规程》,其中对中震水平没有明确的规定,导致在对结构进行设计时往往不能达到“中震可修”的目的。因此,为了弥补规程中对地震作用水准规定的不足,可以在中震和小震之间再增加一个中小震的指标,将对中震的规定更加细化,并规定相应的性能指标,使得“中震可修”的目标更为具体化。再将前文提到的六大结构性能水准改成建筑物功能完好、轻微破损、较严重破损、严重破损和近乎倒塌的五个性能水准,简化相应的结构性能水准指标,使得建筑设计更加具有目的性和可操作性。
(六)抗震措施探讨
要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。采用分体柱方法。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。
结论
对于超限高层建筑而言,基于性能的抗震设计方法是一个合理化的趋势,这种方法使得建筑在性能水准上更为具体,更加具有可操作性,对高层建筑的宽高度、相关规则以及新技术、新方法的使用并没有过多笼统的限制,这也使得超限高层建筑的设计者能够根据高层建筑的具体特点和价值目标来对建筑的整体性能水准、目标进行评估与论证,大大提高了设计的灵活性,近年来我国对超限高层建筑基于性能抗震的设计在实践上也取得了不俗的成果,大大促进了相关科学技术的发展,增强了超限高层建筑的可靠度。虽然基于性能的抗震设计方法还有有很多的问题和缺陷比如地震作用水准的评估以及建筑性能水准的计算等方面没有得到解决,但是随着未来我国社会科技的不断发展进步,研究的不断深入,该设计方法能够得到很好的完善和成熟。
参考文献:
[1]宫方武,玉琢. 浅谈高层建筑结构抗震设计[J]. 硅谷,2008,(10) .
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[3]蔡金兰.浅谈建筑中抗震设计理念的发展[J]. 价值工程,2010,(23) .
关键词:混凝土结构;超限抗震
1基本情况
广州琶洲香格里拉酒店项目位于广州市海珠区,广州国际会议展览中心东侧,在建的黄洲大桥西侧,北临珠江,南靠新港东路,长约240米,宽约200米。整个项目包括一座37层的酒店(塔楼高32层,裙楼5层)和宴会大厅,以及2层地下车库。
2抗震设防标准
(1)抗震设防烈度:7度。
(2)本工程属丙类建筑,按本地区设防烈度采取抗震措施。
3基本数据
(1)场地类别:Ⅱ类。
(2)土层等效剪切波速为168.4m/s-173.8m/s,场地覆盖层厚度约13.5m-17.4m,砂土液化等级综合评定为严重,属于抗震不利地段。
(3)持力层名称:微风化岩层,埋深约10.90m-23.70m,地基承载力特征值fak=4500KPa,岩石天然湿度下单轴抗压强度的标准值fr=13.5Mpa。
(4)桩型为冲孔/钻孔灌注桩,桩端埋深约15-20m。
4建筑结构布置和选型
(1)主楼高度(±0.00以上)140.7m,地面以上结构层为38层,其中出屋面一层,高度为4.7m。
(2)裙房高度(±0.00以上)29.0m,地面以上结构层为4层。
(3)塔楼主体部分、裙楼和宴会厅之间设两道110mm宽抗震缝分开。建筑物总高度为136.0m,总平面尺寸为195m×122m。其中塔楼部分(转换层以上)平面尺寸为72米×18米,长宽比L/B=4<[6],高宽比H/B=6.0<[7];裙楼部分平面尺寸110m×45m,长宽比L/B=2.4,高宽比H/B=0.5;宴会大厅平面尺寸65m×53m,长宽比L/B=1.2,高宽比H/B=0.3。
(4)塔楼质心有微小的向上偏心(以底端为原点)。
(5)结构形式简单、平面形状规则、布置均匀;结构层第5层为转换层,竖向构件布置不连续。
(6)本工程为现浇钢筋混凝土结构,楼盖整体性好。
(7)结构类型:框架—剪力墙结构,属于复杂类型。
(8)抗震等级:本工程塔楼的框架和核心筒为一级抗震。由于地下室顶板作为上部结构的嵌固部位,地下一层的抗震等级与上部结构相同。其余部分裙楼及其地下一层与主楼相连,一级抗震。
(9)结构概况:
整个大楼的设计采用框架—剪力墙结构形式,分为两级结构,转换层以下布置了21根巨型框支柱,剪力墙及承重柱均落地直至基础,由剪力墙、的框架柱和框架梁形成第一级结构,承受水平力和竖向荷载,而楼面及次梁作为第二级结构,只承受竖向荷载并传递到第一级结构上。5结构分析主要结果
(1)计算软件:PKPM系列结构分析软件SATWE模块(2002规范版本)中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制。
(2)楼层自由度为3(刚性楼板)。
(3)周期调整系数:0.8。
(4)主楼结构总重:2291152.81KN(SATWE)。
(5)基底地震总剪力:32581KN(X向)36421KN(Y向)(SATWE)。
(6)扭转位移比:1.3。
(7)转换层的上下刚度比:0.6027。
(8)最大轴压比:n=0.85。
(9)最大层位移角为1/941,在17层(SATWE)。
(10)时程分析采用人工模拟的加速度时程曲线,选用了两组实测波和一组场地人工波进行弹性动力时程分析。弹性阶段的时程分析,构件内力,侧向位移小于采用振型分解反应谱法的构件内力和侧向位移。
6计算结果小结(与规范要求对比):
(1)在风荷载及地震作用下各构件的强度和变形均满足有关规范的要求。
(2)墙、柱的轴压比均符合《建筑抗震设计规范》和《高规》的要求,转换层以上柱子轴压比小于[0.85],框支柱轴压比小于[0.6]。
(3)按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比Δμ/h=1/941满足《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)第4.6.3条要求的1/800。
(4)塔楼满足(JGJ3-2002)关于复杂高层建筑结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比最大值为0.729,不大于0.85的规定。
(5)塔楼满足(GB50011-2001)第3.4.2条关于复杂高层建筑各楼层的最大层间位移不应大于该楼层两端层间位移平均值的1.4倍的规定。
(6)除转换层外,塔楼各层均满足(GB50011-2001)第3.4.2条关于各楼层的侧向刚度不小于相邻上一层的70%,并不小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%的规定。
(7)塔楼满足(JGJ3-2002)第E.0.2条关于转换层上部结构与下部结构的等效侧向刚度不应大于1.3的规定。
(8)除转换层外,塔楼各层均满足(JGJ3-2002)第4.4.3条关于楼层层间受剪承载力不宜小于相邻上一层的80%的规定。
(9)塔楼满足(JGJ3-2002)第5.4.4条关于结构稳定性的规定。
(10)塔楼满足(JGJ3-2002)第3.3.13条关于各楼层对应于地震作用标准值的楼层水平地震剪力系数不小于表3.3.13的规定。
(11)塔楼满足(JGJ3-2002)第3.3.5条关于按时程曲线计算所得的结构底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的规定。
(12)结构薄弱层弹塑性层间位移符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第5.5.5条关于弹塑性层间位移角(1/164)小于1/100的规定。
7其它需要说明的问题
本工程在三种超限条件(高度、高宽比、体型规则性)中,高度超限13.3%,高宽比满足规范及规程的有关要求,结构平面形状规则,竖向不规则。
主要超限抗震措施包括:
(1)为避免大楼整体结构之间形状的不规则,引起不利于抗震的情况,在主楼和裙楼之间设置110mm宽抗震缝两道,缝的两侧设置双柱,地下室、基础不用设缝。
(2)转换层位于第5层,框架柱和剪力墙的抗震等级根据《高规》表4.8.2和表4.8.3规定提高一级,为特一级。
(3)首层、设备夹层、避难层、屋面层楼板加强,板厚为180mm,中央核心筒板厚加强为150mm,配筋相应加强,设双向双层钢筋网。
(4)薄弱层的地震剪力乘以1.15的增大系数,按照《建筑抗震设计规范》进行弹塑性变形分析和验算,并采取有效的抗震构造措施。
[关键词] 超高层;住宅;性能化设计;关键构件;时程分析;静力弹塑性分析
1 工程概况:
本工程为合肥市政务文化新区某项目中的9#楼,为超高层住宅楼,东西长70.8米,南北宽19.6米,地上41F,地下-2F,总建筑面积5.36万 m2,标准层高3.6米,总高147.6m,高宽比7.53。建筑立面和剖面见图1,2所示。
本工程设计使用年限为50年,结构安全等级为二级;基本风压为0.35KN/m2,本工程对风荷载较敏感,承载力设计时按基本风压的1.1倍采用,风载体系系数取1.4。建筑场地类别为II类,抗震设防烈度为7度,特征周期Tg=0.35s,阻尼比取0.05;地下室顶板作为上部结构的嵌固端。
图1 建筑立面 图2 建筑剖面
2 结构体系与布置
本工程为纯剪力墙结构,其抗侧力及竖向承重体系主要为剪力墙、连梁以及框架梁形成整体结构体系,主要墙肢的厚度随楼层变化依次为350(-2F~10F)、300(11F~18F) 、250(19F~25F) 、200(26F~41F);砼强度等级依次从下向上由C60变化到C30。楼面采用现浇钢筋混凝土梁板,砼强度等级均为C30,楼层及屋面板厚一般取120mm,其中对跨度较大(6.5x9.0米)的客厅板厚取160mm,对于左右单元连接薄弱部位板厚取140mm;地下室顶板180mm.;为增加结构的整体抗扭刚度楼面梁位于建筑四周的边梁高取900mm,内部梁高根据跨度和荷载情况取200mm~600mm,梁宽同墙厚;剪力墙抗震等级为一级。
3 超限情况与抗震性能目标
根据高规、抗规和《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的有关规定本工程高度超过120米,为高度超限;一般不规则超限仅有一项,主要是门厅部位楼板有效宽度小于50%。针对超限情况对本工程进行了抗震性能化设计,对重要部位的构件有针对性的设置适当的抗震性能目标,针对不同部位的构件设定其在小震、中震、大震下性能目标如下。
1)小震:要求结构整体完好、无损坏,所有构件为弹性;最大层间位移角限值小于1/1000。
2)中震:对于底部加强区墙肢(关键构件)要求满足受弯不屈服,受剪弹性;底层门厅位置的跨层墙要求中震弹性;普通竖向构件要求不屈服;连梁、框架梁要求屈服不超过50%;中震下结构最大层间位移角限值小于1/350。
3)大震:对于底部加强区墙肢(关键构件)要求满足受剪不屈服,受弯屈服不超过10%;底层跨层墙要求不屈服;普通竖向构件要求受弯屈服不超过50%,受剪截面满足截面限值条件;结构弹塑性最大层间位移角限值小于1/135。
4 结构弹性分析
1)结构弹性分析分别采用SATWE和PMSAP软件进行。弹性分析采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法并考虑偶然偏心的影响。分析结果表明两中软件计算的自振周期、结构总质量和基底总剪力结果相差均小于3%,说明两种模型分析结果基本一致且第一扭转周期与第一平动周期之比小于0.85,有效质量参与系数大于95%;楼层层间最大位移与层高之比u/h为1/1547,均满足高规要求。
2)在结构平面布置时为了加强结构的抗扭刚度,减少扭转的影响,剪力墙尽量沿周边布置,加大边梁高度,弱化中间剪力墙并减小梁截面。计算结果显示,在考虑偶然偏心的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移与平均值的比值的最大值X 向为1.15(第44层),Y 向为1.18(第1层),均小于1.2,满足规范要求。
3)超高层建筑控制刚重比对结构整体p-效应和整体稳定性起着十分重要的作用,本工程X向和Y向刚重比分别为6.98和4.85,均大于2.7,可以不考虑重力二阶效应。
4)本工程弹性时程分析选择了5条天然波和2条人工波,所选七条时程波计算所得底部剪力均大于振型分解法所得底部剪力的65%,平均值大于振型分解法所得底部剪力的80%,且规范谱与地震波谱在主要振型周期点上的对比,其平均值均小于20%, 说明该组地震波其地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线“在统计意义上相符”。计算结果显示弹性时程分析得到的基底剪力略小于振型分解反应谱法的结果,但结构的中上部时程分析的平均值大于反应谱计算结果,在35层以上应放大1.12倍。
5 中震构件承载力验算
对关键构件、普通竖向构件和耗能构件均进行了中震弹性和中震不屈服验算,通过调整构件的配筋进行承载力复核,使所有构件均满足设定的性能目标。嵌固层至5层在建筑沿纵向外边缘墙肢在中震下出现了拉应力,但拉应力均小于砼抗拉强度标准值,本工程对于出现拉应力的墙肢采取附加竖向钢筋以抵消受拉墙肢的拉力,同时受拉墙肢的抗震等级按特一级进行设计。
6 大震静力弹塑性分析
本工程采用静力弹塑性(Pushover)分析,用以评估结构在罕遇地震作用下的抗震性能,静力侧向荷载采用“CQC地震力”模式并同时补充“倒三角形”层剪力的加载模式对比复核。计算结果表明,在Pushover推覆过程中,当推覆荷载相当于7度设防的多遇地震荷载作用下时结构无屈服情况出现,这也验证了小震不坏的抗震设防要求。当推覆荷载接近7度设防烈度地震作用下,结构也基本处于弹性状态,竖向受力构件均未屈服,仅部分楼层的连梁和框架梁开始屈服参与结构整体塑性耗能,但屈服程度不深。推覆荷载过中震后外侧剪力墙开始出现受拉损伤,当荷载达到7度罕遇地震作用力时加强区少数剪力墙开始进入受拉屈服状态,但整个过程墙肢未出现受压损伤;非加强区剪力墙仅顶部个别墙肢进入屈服状态。在结构塑性屈服过程中剪力墙的屈服时间明显
较连梁晚,数量也明显少于连梁,约占10%左右,符合“强墙肢弱连梁”的概念设计原则;性能点处的基底剪力约为小震弹性分析下的4.48倍(x向)和4.07倍(y向),性能点对应的最大层间位移角为1/279(x向)和1/264(y向),且大震性能点处结构的能力曲线仍有上升趋势,说明结构仍有相当的安全储备,满足大震设定的性能目标。
引言
我国地域内所发生的地震,绝大部份属于这种“构造地震”的类型。由火山爆发所产生的“火山地震”或因岩洞崩塌、局部地面陷落所引起的地震,在我国很少发生。
许多国家在高层建筑的抗震设计方案中,已经出现了新的结构。如美国纽约的高层建筑物,建在于基础分离的98个橡胶弹簧上,日本的建在弧型钢条上防地震建筑物,明显的在建筑结构体型上,改变了传统的插入式刚箍捆住内力的结构体系。
在2010年12月1日施行的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)和2011年10月10日开始施行的《高层建筑混凝土结构技术基础》(JGJ 3-2010)是综合了各国高层建筑设计的成功经验,同时结合我国地震灾害的特点,对我国高层建筑设计提出了新的标准和要求。
世界抗震设计经验
1.美国抗震措施
美国是一个地震较多的国家,其西海岸重要城市洛杉矶正好处在环太平洋地震带上,而整个加州也是全球地震高发地区之一。高层建筑的抗震问题以及如何将地震带来的损失降到最低,一直是人们密切关注的问题。其中关于高层建筑的一些抗震措施。
(1)控制高层建筑的层高
在地震频发的洛衫矶市,除了市中心作为地标建筑的一些超高层建筑,其余地段均是多层低层建筑。尤其值得注意的是在土层薄弱和不利地段加州政府通过立法禁止建造高层建筑。对于高层建筑而言,地震力和风力是控制荷载,且都是水平作用力,层高过高,对建筑抗震和抗风都十分不利。控制在地震区域的建筑层高,是有效降低震害的手段之一。
(2)选用轻质建材
美国大部分地区均是低层建筑,且均是木结构,围护材料和隔墙也多采用石膏板、刨花板等轻质板材。采用轻质建材的建筑,在地震力作用下,自身结构受到更小的影响,且即使受到破坏,较轻的建材也能有效减轻造成的二次破坏。
(3)选用高强度高延性建材
美国另一重要的防震措施是在高层建采用钢结构,而低层建筑就采用木结构。钢材与木材都是高延性的材料,具有足够的柔度。在地震发生时,可以通过自身变形消耗掉地震能量,在抗震要求更高的超高层建筑中,则添加上阻尼减震器,也可以大大提高建筑的延性和抗震性能。
2.日本抗震措施
日本全岛都处在地震频发区域,每年都会发生约1000余次地震,在高层建筑防震抗震方面,有丰富的经验。
(1)提高建筑物的强度和刚度
日本的高层公寓很多,大部分的住户在购买公寓中都会特别看重抗震设计水平。号称日本第一高层公寓的大楼中,采用了与美国世贸大厦相同的钢管,其抗震性能主要来源于采用高强度高刚度的优质建材,确保了建筑物的抗争性能,也是公寓能得以畅销的重要原因
(2)选用橡胶材料加强延性
日本东京的一些超高层建筑都进行了严密的抗震设计,其中一个重要措施就是在建筑使用高强度的橡胶作为基底材料,同时在建筑中心也选用天然橡胶作为基层,提高了建筑物的抗震性能。
(3)“局部浮力”抗震系统
近年来日本新研制了“局部浮力”抗震系统,将建筑物的上层结构与基础部分分离开,采用这种“局部浮力”系统进行连接,借助水的浮力来加强建筑整体的延性,其工作原理大体上与阻尼减震系统和橡胶减震系统类似,但据报告有更好的抗震效果。
新增条款的意义分析
《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术基础》新增了若干条款,本文列出对抗震设计影响较大的条款进行分析。
1. 新增的通用条款
(1)抗震设计的高层建筑混凝土结构,当其房屋高度、规则性、结构类型、场地条件或抗震设防标准等有特殊要求时,可采用结构抗震性能设计方法进行分析和论证。
此条款明确了在高层建筑设计中,抗震设计的核心地位,高层建筑采用抗震性能设计已形成一种发展趋势。
(2)楼层质量沿高度宜均匀分布,楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的1.5倍。
此条规定限定了荷载沿竖向的不规则分布,可有效地降低震害,明确了高层结构设计的标准。
(3)增加了结构抗连续倒塌设计基本要求。安全等级为一、二级时,应满足抗连续倒塌概念设计的要求。安全等级为一级且有特殊要求时,可采用拆除构件方法进行抗连续倒塌设计。
连续倒塌是指结构因突发事件或严重超载而造成局部结构破坏失效,继而引发与失效破坏构件相连的构件连续破坏,最终导致相对于初始局部破坏更大范围的倒塌破坏。在高层建筑抗震设计中,对上部结构进行连续性倒塌分析时,其首先要保证下部基础不会发生破坏,加强结构基础设计是整个设计工作的根本。
2.修订条款的意义分析
(1)明确将扭转位移比不规则判断的计算方法,改为“在规定的水平力作用下并考虑偶然偏心”,以避免位移按振型分解反应谱组合的结果,有时刚性楼盖边缘中部的位移大于角点位移的不合理现象。
(2)根据汶川地震的经验,提高了框架结构中框架柱的内力调整系数,而其他各类结构中框架柱的内力调整系数保持不变。
框架结构柱的最小截面尺寸,除不超过2层和四级外,比旧版增加100mm;柱纵向受力钢筋的最小总配筋率比一般框架增加0.1%、最大轴压比控制比旧版加严0.05。
(3)根据汶川震害调查,将防震缝的最小宽度由70mm提高到100mm。
相邻结构在地震过程中的碰撞是导致结构损坏甚至倒塌的主要原因之一。为防止建筑物在地震中相碰撞,防震缝必须留有足够的宽度。原则上防震缝净宽应大于两侧结构允许的地震水平位移之和。
结语
【关键词】建筑设计,抗震工程,问题,应用
对于建筑抗震设计,至今仍然存在着一种误解,似乎建筑抗震只是结构工程师的事,与建筑师关系不大。因而,长期来只有对结构设计的抗震设计规范和规定,却没有一本专门谈建筑设计的抗震设计规范或规定。建筑抗震的实践表明,一个地震区的工业建设项目(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构造措施,在较强烈地震作用下,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。《建筑抗震设计规范》的新修订内容中,在抗震设计的基本要求一章里,增加了针对建筑师建筑设计应遵守的有关规定。有了这方面的规定,就可以使建筑设计与建筑抗震要求有机地结合起来,使建筑抗震设计水平达到一个新的比较完善的高度。
建筑设计中需重视的几个抗震问题
1.建筑构件(非结构构件)设计及建筑连接节点构造设计问题随着建筑立面和室内空间装饰标准的提高和发展,在建筑设计上采用的建筑构件品种、材料和形式越来越多。例如,立面上大量采用的外贴瓷砖,外贴、外挂大理石,花岗岩板材,还有外挂的玻璃幕墙等;室内装饰普遍采用的空中吊灯、吊顶,较高装饰标准采用的人工艺术造景,壁雕,悬挑的装饰画,竖立的雕塑制品等。所有这些立面和室内的装饰,都有一个其本身材料和构造是否能抗御住地震的震动而不坏的问题,同时还有与建筑物主体结构相牢固连接的问题。多次地震的震害表明,国外有不少高层建筑的外立面装饰玻璃幕墙在地震时出现了“玻璃雨”的破坏。其原因就是所采用的玻璃幕墙(包括材料性能及其与主体结构的连接构造)不能适应建筑物在地震中产生大变形的要求。所以,在采用玻璃幕墙时,在建筑设计要求上,必须使玻璃幕墙具有足够的强度和变形能力,在其与主体结构的连接构造上,要将连接节点设计成能沿水平向有相应变位能力的节点构造,使其与建筑物的地震变形脱开,不给外挂的玻璃幕墙造成变形破坏。
对于外挂的大型石材面板与主体结构的连接构造也应按上述要求考虑处理。对直接外贴的板材和瓷砖,则必须使其与主体结构能牢固锚拉和粘结,使其在地震时不脱开不坠落。我国则有的直贴得很高。需要重视其抗震的构造连接问题。对室内的各种装饰工程,尤其是悬吊的大型灯具,浮挂的雕塑,各种悬桃的人工艺术造景等,在建筑设计上,一定要重视其在地震发生时的抗震稳定性,在其与主体结构的连接构造上也宜考虑它有一定的相对于建筑物的变形能力和必要的节点连接强度,防止其在地震中发生坠落或倒塌伤人。在建筑设计中,还有相当多的属于建筑布置的非结构构件,保障其抗震稳定性,不发生倒塌破坏,或采用与主体结构脱开的保障自身稳定的抗震措施。
2.建筑上应满足的设计限值控制问题
根据大量震害的经验总结,现行《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)对房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制提出了规定。这些规定,建筑设计应予遵守。一是房屋的建筑总高度和层数。例如,在设防烈度为8度时,粘土砖多层房屋的总高度不宜超过18m,层数不宜超过六层;底层框架多层砖房的总高度不超过16m,层数不超过五层;钢筋混凝土框架房屋总高度不超过45m,框架抗震墙的高层建筑的总高度不宜超过100m等的规定。而在目前实际设计中,有的总高度超过,有的层数超过;还有的在建筑设计中总高度虽未超过,但房屋的高宽比超过规定,如在8度地区有的超过2.2。所有这些超规,都可能对建筑物的抗震安全带来不利,特别是对于高宽比过大的多、高层建筑更是不利。因为在这种情况下,存在房屋的整体抗震稳定问题。应该说,这些限值的控制在建筑设计上只要重视抗震是完全可以做到的。而在某市的抗震设计审查中发现,建筑超高和高宽比过大的设计达14%之多。这说明在建筑设计中未能严格按照《规范》规定进行设计的问题不是个别的,应引起建筑设计的重视。二是对房屋抗震横墙间距和局部墙体尺寸的限值控制。这是根据多层砌体房屋和底层为框架的多层砌体房屋在历次地震中所出现的破坏特征所提出来的规定。对抗震横墙间距的最大限值控制,是因为当横墙间距过大时,使纵墙的侧向变形加大,抗震承载力降低,甚至导致纵墙的侧向失稳破坏倒塌。对房屋局部墙体尺寸最小限值的控制,是因为这些部位的墙体(包括承重和非承重外墙的尽端墙,内墙的阴角,高出屋面的女儿墙)在小于规定的最小限值时,墙体截面的抗震强度(抗弯、抗剪)就不能满足要求,就会导致墙体的开裂和倒塌破坏。所以,在建筑进行平立面布置设计时,要考虑这些来自实际震害经险的设计控制规定,使建筑设计为建筑抗震提供良好的基础。
3.屋顶建筑的抗震设计问题
1注意建筑竖向布置
在建筑高度结构上刚度和质量分布问题,就是我们要探讨的建筑竖向布置,主要运用在单层或者多层建筑,因为每层的使用的功能都不一样,所以很容易在上下楼层之间出现刚度和质量的分布不均匀,容易形成扭转效应,比如说,底层或者下面几层是用来做商场,那么通常都是大柱距,大空间,上层如果是公寓的话,通常墙体设计较多,柱少,有的楼层还会设有大空间的会议厅、展厅、报告厅等等,这样就形成了建筑竖向上的刚度质量严重分布不均匀,特别明显的表现出来的是,相邻两楼层的刚度质量分布如果相差过大,就很容易引起刚度突变,形成扭转效应,特别是有的楼层刚度太差,对抗震性影响很大,会出现刚度突变,结构变形等严重问题,成为整个建筑的薄弱层,影响整体,需要特别注意。在实际当中,很多建筑都出现了上下层墙体不对齐,柱子不对齐,上层有柱子,下层没柱子,墙体不连续,不到底,上层墙体多,下层墙体少等现象,这些都会影响地震力的传递。还有剪力墙对于抗震很重要,最好能把剪力墙设计的到底,如果中断,或者剪力墙分布严重不均匀,或者设计的太少,都不利于抗震,会给整个建筑造成地震作用分布不均匀,甚至造成扭转地震效应。一定要重视竖向布置,很多案例都告诉我们,建筑物的竖向刚度相差过大,会造成严重的后果,对建筑物造成很大的损坏,甚至整层塌陷。在1995年的日本阪神大地震中,有很多栋钢筋混凝土高层建筑,发生了中间楼层的整体坐落,倒塌破坏。告诫我们,尽可能的把剪力墙设计的贯通建筑到底部,不要中断,要分布均匀,把每层的刚度设计好,避免造成扭转地震效应。
2注意抗震要求的限值控制
房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制。调查总结了近年来国内外大地震(包括汶川地震)的经验教训,采纳了地震工程的新科研成果,考虑了我国的经济条件和工程实践,并在全国范围内广泛征求了有关设计、勘察、科研、教学单位及抗震管理部门的意见,经反复讨论、修改、充实和试设计,最后经审查定稿《建筑抗震设计规范》(GBJll-89),很明确的规定:建筑设计必须遵守以下两点,(1)房屋的建筑总高度和层数;(2)对房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。
3注意屋顶建筑
屋顶建筑是高层和超高层建筑设计中重要的部分,从以往的高层建筑抗震审查数据显示,楼层过高,过重成为最受瞩目的问题,屋顶建筑容易增大变形,不利于避震。而且也影响到下层建筑的抗震性能。在设计屋顶建筑时,注意要把它的重心设计与下层建筑要在一条线上,如屋顶建筑的抗侧力墙和下层的扛侧力墙要设计成不连续的,防止扭转地震效应。在设计时,尽量采用重量轻的材质做屋顶建筑,材质要求刚度大,刚度分布均匀,而且利于地震力的传递,要与下层建筑的重心在一条线上,减轻刚度突发和变形,尽量不要把屋顶建筑设计的太高,提高它的抗震性,减少自身的刚度突发和变形,使整体建筑对地震力传递通畅,避免扭转地震效应。
4结束语
[关键词]高层建筑 抗震因素 结构特点 建筑材料
中图分类号:TU973.31 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)26-0130-01
一、高层建筑抗震结构设计的基本原则
高层建筑抗震设计的基本原则是小震不坏,中震可修,大震不倒。结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性等性能,对于结构相对薄弱的部位,应采取提高抗震能力的措施。
尽可能设置多道抗震防线,伴随着强烈地震之后,会发生多次余震,如果仅仅设置一条防线,可能在第一次被破坏之后,再遭遇余震,这样则会导致房屋伤痕累累,甚至有倒塌的危险。设置多条抗震防线,可以防止余震对房屋带来的多次伤害,使结构能耗散大量的地震能量,提高结构抗震性能,避免在大地震的时候,发生房屋倒塌。
针对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力,但应注意的是,不要加强了局部的抗震能力,而忽略了整个结构各部位刚度、承载力的协调,在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱部位,使之有足够的变形能力又不使薄弱部位发生转移,有效的提高结构总体的抗震性能。
抗震设计应尽量避免平面形状或刚度不对称的设计,防止平面形状或刚度不对称使建筑物产生严重的扭转,加重灾害的破坏程度。设计时也应注意尽量少用凸起屋面的塔楼设计,塔楼设计的建筑物在发生地震时容易发生鞭梢效应,使其房屋遭受严重破坏。
二、高层建筑在抗震设计中常见的问题
2.1部分建筑物高度过高
依照高层建筑混凝土结构技术的相关规定,参考建筑本身的结构类型以及设防烈度,混凝土结构的高层建筑需要有一个合理的高度,只有在这种高度下,抗震设计才会安全稳定。这个高度应与我国当前的经济发展、施工技术和整个土建规范体系相协调。就我国目前高层建筑来看,建筑超高问题严重,存在着潜在危险,当遇到地震时,会发生严重的破坏变形,因而会降低建筑物的抗震性能。随着建筑物高度的超出延性要求、材料性能等指标也相对超出范围,会诱发出其他的不良因素。
2.2地基选取的不合理
现代城市的不断发展,人口也是与日俱增,城市的人均面积却越来越少,但是开发商为了自身利益,往往会忽略这一问题,他们会选择利润空间较大的区域,进行高层建筑的建设。相关单位缺乏岩土工程勘察资料或是资料不全面,若没有这些资料,设计就缺少了必要的依据。在高层建设之前,开发商应该对该区域进行实地考察,了解其土地的质量,适合高层建筑的土地必须保证土地的坚硬或密实均匀,不能垮在两类土壤上,避开不利的地形,地基的选择直接影响到抗震的能力。
2.3结构体系与材料的选用问题
在地震多发地区,结构体系的设计和建筑材料的选择,受到人们的广泛关注和重视。目前,我国建筑物大部分是由钢筋混凝土组成的,变形的控制与设计必须以钢筋混凝土结构的位移限值为准。当钢筋混凝土弯曲变形时,侧移会较大,虽然利用钢框架会减少位移,但同时会增加钢筋的负荷,无明显辅助效果,为避免造成不利的影响,应尽可能降低它们的刚度。
2.4短柱与轴压比问题
在高层建筑中,钢筋混凝土结构建筑容易出现柱断面较大的问题,这主要是控制柱轴压比造成的,而柱断面尺寸不会因为使用高强度混凝土而显著性减小。如果柱的塑性变形能力小,结构延性就很差,在发生地震的时候,由于吸收地震能量与耗散少,就很容易发生结构破坏。所以在超高层建筑的抗震设计中应慎用钢筋混凝土。
三、解决高层建筑抗震设计问题的对策
首先,对于高层位置的选择,开发商要在建筑前,对土地质量及周边位置要进行严格考察,查看建设高层的区域是否适合建筑,不能一味只顾自己眼前的利益,也要考虑到建筑的安全因素。建筑相关部门对建筑的审批也要认真负责,严格控制建筑中超高的问题,若房屋在发生地震时,不会发生较大的变形或破坏,保障人民群众的生命财产安全。
在高层建筑中,结构体系与材料优选是一个极为重要的问题,在建筑时,确定短柱并采取相应对策,可以使用复合螺旋箍筋,达到强剪弱弯、强柱弱梁的特点。对于短柱来说,抗剪承载力不及抗弯承载力,一旦发生地震,会因剪力而失去作用,抗弯强度的作用也不能发挥出来,这时就必须人为的地降低抗弯强度。对于材料的选择,可以对材料参数随机性的抗震模糊可靠度进行分析,综合考虑材料参数的变异性,可以尽量选混凝土材料。
从地基承载力来看,在同样的地基条件下,减轻结构自重意味着在不增加基础或地基处理造价的情况下,可以增加层数。发生地震时,如果结构质量增加,也会引起地震力的增加,高层建筑由于高度较高,其重心也过高,受到的危害也很大,设计时对高层建筑物的填充墙及隔墙应采用轻质材料。
高层建筑在结构上应设置多道抗震防线,在大地震发生之后,往往会伴随多次余震,如果仅仅设置一道防线,可能在强烈地震作用下,这条防线会遭到破坏,此时再发生余震,使防线又遭到重创,此防线可能无法承受,建筑物就面临倒塌的危险。设置多道防线,可以抵挡后续的地震的冲击,分散了地震的威力,使房屋更加有保障。高层结构形式应采用具有及壁式框架剪力墙,剪力墙框架简体,筒中筒等多道抗战防线结构体系。
积极采用基于位移的结构抗震设计,进行定量分析,使结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求。提高结构阻尼,采用高延性构件。提高结构的耗能能力,减轻地震作用,减小楼层地震剪力。建造高层建筑最好选坚硬的场地土,可以减少地震能量输入,减轻对建筑的破坏程度。
四、结语
在高层建筑结构设计时,要充分考虑到抗震设计,应透彻了解抗震设计的基本原则,在房屋建筑结构设计中抗震设计占有重要的地位,严格遵照抗震设计规范,对抗震设计中存在的问题应重视起来,并及时改正。随着高层的抗震设计方法和技术在不断进步,结合建筑实际情况,设计合理的抗震结构,只有从高层建筑物内部实施结构抗震,才能从根本上提高高层建筑的抗震能力,确保实际工程中的抗震质量,以防止地震带来巨大的损失和危害,保护人民群众的生命和财产安全。
参考文献
[1] 来晓慧、郎春雨.浅谈高层抗震设计常见问题及其对策[J].科技风.2012.
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关键词:超限高层;建筑结构;性能抗震设计;发展方向
在科技技术飞速发展的带动下,现代城市建筑的规模日渐扩大,城市现代化的水平也逐渐与国际接轨。但是一旦城市遭遇地震,受到剧烈震荡时,建筑就可能会直接倒塌,从而造成大量的人员伤亡。因此,建筑工程的抗震设计显得极为重要,必须要对建筑工程的抗震设计进行深入的研究,尤其是超限高层建筑进行设计的过程中。
一、超限高层建筑基于性能抗震设计的目标
现阶段,我国建筑工程一般利用两个不同阶段的规范,来开展基于性能的抗震设计,从而确保超限高层建筑实现小震不坏、中震可修、大震不倒的建设目标。
1、三水准目标
三水准目标中,小震不坏是指在遇到级别不高的地震后,建筑房屋的各个部位未出现裂缝,也没有受到任何损害,无需采取修复处理等措施,房屋便可继续良好使用;中震可修指的是在遭受到具备一定破坏强度的地震,建筑物尽管受到了一定程度的破坏,但采取相应的修复处理措施后,依旧能够正常使用;大震不倒则指的是在遭受强度非常大的地震时,建筑工程尽管受到破坏,但不会发生倒塌,导致大量人员伤亡的现象。
2、两个不同阶段的设计方法
将超限高层分成两个阶段来进行抗震设计,第一阶段,可以将建筑物的抗震等级规划到小震时的性能计算,对数据参数和弹性范围进行设计,同时还可以考虑地震效应和房屋荷载效应,结合建筑物的结构特点和承载能力进行适当的调整,确定建筑构件的横截面积和尺寸大小,并且注意在发生小震时的建筑结构在弹性方面的位移力度,以此来达到小震时建筑物所能承受的强度冲击,确保建筑物的安全稳定。第二阶段,以第一阶段计算出来的结果为设计参数,进行结构材料的选择,并采取相应的抗震措施,计算出建筑物在延展和变形之前所能承受的最大力,然后在构件结构设计和材料选取中尽量提升建筑物的抗冲击能力,以保证在中震时,建筑物还能有一定的抗性变能力。
3、强柱弱梁、强剪弱弯原则
为了提高超限高层建筑的抗剪抗震性,设计其建筑结构时必须坚持“强柱弱梁、强剪弱弯”这一设计原则,基于抗震性能角度,合理布设建筑的结构形式,尽量做到刚柔并济,切实提高建筑结构的刚度和强度,防止其在地震作用下发生损坏或倒塌。
二、超限高层建筑的抗震设计要点
超限高层建筑由于受到自身结构受力性能的影响,在结构设计时必须控制好建筑的抗震性,以免其在后期使用中受地震作用力而倒塌。以下几点为抗震设计注意要点:
1、建筑结构要规则
建筑物在最初的设计阶段,抗震设计最先想到的是建筑物结构,结构设计的好坏直接影响建筑物的稳定性和抗震性。建筑物的底盘要稳,结构支撑要逐级向上,上部的承重受力要轻,减少对建筑物地基的压力,设计出来的建筑物结构要呈规则性,不仅要保证建筑物的功能,还要满足建筑物的扭转刚度。在一般的建筑设计中,建筑的外观要简单大方,整体分布要均匀一致,考虑到受力荷载的影响,结构的刚性设计要尽量增强,地基的修建也要“根深蒂固”,这才能抵抗一定的地震等级,将建筑物的损坏程度降到最低,确保人身和建筑的安全。
2、控制层间位移
在对超限高层建筑进行抗震设计时,除了要对建筑平面进行合理规划外,还要考虑建筑的高宽比、位移的控制、结构所采用的材料、结构体系、装修标准及侧向荷载等更多问题。而在这其中最为重要的便是钢筋混凝土结构的位移控制,以及根据具体的地理位置所进行的设计,要保证建筑的稳定性,实现其正常使用功能等。建筑受风力及地震的影响通常会有很大的层间位移产生,因此在设计时不仅要满足建筑的刚度,而且还要注意不能超过结构本身的承载力。
三、实施超限高层建筑抗震性能设计的方法
1、加强超限高层建筑的基础设计
超限高层建筑的危险系数较大,特别是超高的部分,在防风和抗震性能的设计环节一定要谨慎,为了保证建筑物的质量,加强基础设计是关键。建筑工程师要根据不同的高度逐层设计,保证承重力度,在同等高度的设计中也要做到材料、结构、地基和受力分配等都能大概相同,这样施工建设的建筑才有与地震抗衡的资本。
2、充分减少地震作用力的输入
在抗震设计时,应当与位移结构抗震法相结合,通过分析来制定出科学、具体的减震设计方案,确保超限高层建筑结构的形变能力达到地震发生时的形变要求。工程人员除了要验算建筑结构承载力,还需对大震发生时建筑层间的位移延性以及位移角的限值比进行严格控制,明确构件的构造需求及其变形值等。
3、对建筑的刚度进行严格控制
在结构计算表格中,超限高层建筑的刚度通常表现出周期性的规律,进而对主体结构的位移变化产生影响。因此,建筑工程人员在设计过程中,可通过对有关刚度参数进行调整,从而达到调整建筑物结构刚度的目的。例如,通过对建筑截面的尺寸、混凝土强度、剪力墙结构开洞大小、梁钢度放大系数等参数进行调整,在实现建筑刚度调整的基础上,达到有效抗震的目的。
四、超限高层基于性能设计抗震设计的发展方向
1、随着全球多元化的发展,超限高层建筑的设计理念、设计形式、施工技术以及施工材料也向着多元化发展,世界各地的建筑风格和形式都在求新求异,超限高层也不限于传统的结构模式,在结构稳定性高的前提下,各种层出不穷的建筑形式纷纷涌现,其发展的方向还会向更宽广的领域发展。
2、目前遵循的超限高层设计方法也有待提高,随着科技的进步,对建筑物的设计方法也在不断变革,使得建筑物的就够越来越复杂,对抗震性能的设计要求也越来越高,如何改善这种状况成了未来行业发展的头等大事。
3、运用计算机辅助软件进行超限高层建筑设计已经不是难事,未来还有可能出现竖向不规则或者是有加强层的建筑,运用了等效原则,将建筑物的结构看成是三维自由度模型,这就使得设计变得简单一些,对不同的建筑进行比较分析,找出一个最适合的抗震设计强度。
4、目前超限高层建筑基于性能的抗震设计的性能水平是从多层建筑引入的,虽然经过了一些细化,但其使用起来还是很难界定的,每一栋新建筑都带来新的问题,由于结构可能竖向不规则,使用位移或层间位移作为评价标准还是值得商榷的。对于基于性能的抗震设计,还有一个重要的问题就是基于建筑物全寿命的损益分析,这里就包含了更多的不确定因素,超限高层建筑的在役损伤评估、全寿命估计,以及整体造价和服役期间维修改造费用的估计等,这都需要相关学者进一步去研究。
五、结束语
综上所述,超限高层建筑在现代城市生活中越来越常见,有效解决城市居民的住房紧张问题,同时节省了土地资源,促进了建筑事业的积极、健康发展。但要提及的是,由于超限高层建筑在使用过程中很容易受到地震力影响,加之楼层过高,结构本身就具有一定的高危险性,一旦设计不当,就极容易在地震作用下发生倒塌。所以,设计者在设计超限高层建筑结构时,一定要充分考虑建筑结构的抗震性能,采取有效设计措施,切实提高超限高层建筑的抗震性能。
参考文献:
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