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建筑工程抗震設計研究

發布時間:2022-08-01 04:12:20

開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇建筑工程抗震設計研究,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。

建筑工程抗震設計研究

建筑工程抗震設計研究:建筑工程中磚混結構的抗震設計措施

摘要:在建筑工程的實施過程中常常用到砌體,但這種材料所固有的特性諸如形變能力較小、能耗較差等使得磚混結構的建筑物不能夠滿足在地震地區的需要。因此,必須采取措施對其抗震性能進行提高,改善磚混結構在建筑工程中的延性和能耗性,這將具有十分重大和深遠的意義。為此本文針對磚混結構的設計理念以及存在的問題提出了建筑工程中磚混結構的抗震設計措施,以使地震災害中生命和財產損失降低到最小。

關鍵詞:建筑工程;磚混結構;抗震設計措施

目前,我國的大部分地區建筑工程中所使用的材料均為磚混結構,同時據相關研究表明在汶川和玉樹的地震中受到嚴重破壞的均為磚混結構,地震中磚混結構的破壞不僅帶來了巨大的損失還給人們留下了不可磨滅的影響。為此很多的地震工作者在不斷的進行著努力,總結了一些抗震措施。為此,本文就現行的抗震設計理念和磚混結構中存在的問題進行了探討和分析,提出了在建筑工程中磚混結構的一些抗震設計措施,以其給同行以一定的借鑒。

1磚混結構中的設計理念

現在社會中,世界上很多國家應對建筑物的抗震目標中指出:在小地震頻發地帶,要求建筑物的結構能夠經得起考驗,出現一定的破損但經過修整之后可以投入使用;在遇到難的一見的大地震時,可以允許建筑物的結構出現一定程度的毀壞,但是不允許建筑物全部倒塌。在我國的抗震規范中要求建筑物“小震不壞,大震不倒”,總體上將砌體的抗震設計分為兩個方面:(1)對截面的承載力進行驗算,使構件或者整個結構能夠經受一定強度的考驗,這主要是對抗剪力的計算。(2)抗震能保護措施。在現階段的研究中,主要是對結構的連續性、整體性以及布置的合理性等進行科學的布局,保證建筑工程中建筑物在遭受強震時不至于倒塌。根據相關資料的分析表明,對抗震進行合理的布置、注意構造措施能夠有效的提高建筑工程中建筑物的抗震能力。這說明,在一定程度上設計的理念要比強度的計算更能對地震的預防起到作用。

2建筑工程中磚混結構在抗震設計中的問題

現階段,很多的設計人員所做的工作絕大多數是針對基層建筑物進行抗震設計的,所以在針對建筑工程中抗震結構的設計過程中,不能重視建筑物頂層的抗震結構。一些頂層或樓梯之間磚混結構中的突出部位中砂漿強度不夠,將會在地震中出現特別嚴重的破壞。在一些建筑工程的施工過程中,一些建筑物中為追求大客廳的效果,通常在建設過程中設有大開間和大門洞,但大門洞的墻寬不夠300mm,而陽臺的長度卻要超過2m,磚混結構的設計過程中,其房屋因場地和造型的限制,使得在工程設計的過程中建設成了復雜的結構,從而使施工過程中不能夠將縱橫墻之間的布置進行對齊,同時使得豎向結構中存在著不能保持連續的情形。除此之外,一些由磚混結構構成的建筑物在針對抗震設計時,不能夠準確的對建筑物的承載能力進行驗證和核算,使得在建筑工程的施工過程中僅依靠經驗對其進行設計,從而使得磚混結構的砌體不能夠滿足實際需要,達不到相關標準規定。在實際的施工過程中,存在于建筑物中的問題不僅僅限于此,所以作為設計人員必須要正視磚混建筑物中的問題,并進行認真的分析做出合理的設計。

3 建筑工程中磚混結構的抗震設計措施

3.1砌體建筑物的剛度及整體性的強化

在建筑工程的實施過程中,建筑物中的具有空間剛度的結構體系由承重構件和樓蓋組成,該結構所具有的剛性和整體的穩定性是決定建筑物是否能夠抵御地震的關鍵,這是磚混結構構成的建筑物的一大特性。在抗震過程中,剛性樓蓋能夠根據側移對地震起到分配的作用,使建筑物的整體性增加,使滑移、散落現象消失,使樓板的剛度增加,增強抗震作用。同時樓板和屋蓋具有較好的剛度能夠使水平載荷進行良好的傳遞,在平面結構上,上下墻體進行對齊能夠有效的傳遞水平力,而樓板和屋頂的存在則能夠有效的對墻體進行約束。現階段,在建筑工程的實施過程中使用現澆筑的屋蓋能夠有效的增強其剛度和穩定性。

3.2房屋圈梁和構造柱的合理設置

根據相關資料的調查表明,磚混結構組成的建筑物中采用圈梁能夠起到有效的防震作用,使地震的損失減少,并能夠在一定程度上提高磚混結構建筑物的抗震能力。圈梁設置在樓板的水平面可以使建筑物的整體性和穩定性增強,還能使內外墻體之間的連接更加協調,同時在圈梁的作用下還可以對樓板和縱橫墻的布置進行約束,使它們組成一個有機整體,這能夠有效的對內外墻的倒塌起到緩沖,有效的提高了墻體的抗震能力。在豎向的結構中,在構造柱和墻體的共同作用下,能夠有效的對墻體的裂縫以及水平面的夾角進行限制,這能夠顯著的提高墻體的抗變形能力,使墻體的抗剪切能力增加,能夠有效的保證墻體的完整性。圈梁的設置能減少地面裂縫的出現,同時可以改變地下的不均勻沉降,值得注意的是屋頂和基礎頂采用圈梁是保證建筑物豎向剛度和抵抗磚混結構的最佳結構。

3.3 有效的保證建筑物的總層數和總高度

對有關磚混結構的建筑物進行調查的資料表明,建筑物的層數越高,其破壞程度就會越大,所以有效的降低磚混結構建筑物在地震中的破壞程度的措施之一就是降低建筑物的總高度和總層數。根據相關的建筑抗震設計規范中對高度和層數的強制規定:在建筑工程中建筑物的總高度和必須要滿足各種限制。這是因為建筑物的頂層的總重量達到建筑物總重量的一半,增加一層樓就會使地震中建筑物坍塌的危險增加一分。在建筑物的層數相同的情況下,重量增加一分就會使建筑物底部承受的抗震傾覆力矩增大一分,在傾覆力矩過大的情況下,建筑物不能夠承受較大的重量就會造成傾塌。所以,有效的減輕重量,是建筑物的層數降低,這是減弱地震的有效方法之一。

3.4墻體面積的適當增加和砂漿強度的合理提高

由磚混結構構成的建筑物在抗震設計過程中,上面幾層房屋在地震中所起的作用較小,因此受到的影響也較小,很容易達到相關要求。在地震發生的情況下,建筑物的底層很容易成為脆弱層,不能夠達到相關抗震需求。所以在實際建筑工程的施工過程中需要對砌體的承載面積和砂漿的強度等進行合理的調配,使它們達到相關標準。所以,在建筑工程的施工過程中,適當的增加底層的墻體面積或提高砂漿的強度可提高磚混結構的抗震能力。

3.5磚混結構建筑物的平面和立面的合理設計

建筑工程中磚混結構的合理設計中最重要和常見的內容是其平面和立面 的設計。在該工作的實施過程中必須要使平面和立面的各個方面做到簡潔、正式和規范,同時使質量中心和剛度中心保持一致。在建筑工程的施工過程中常常會出現磚混結構構成的房屋不能夠完全重合,這將會增加在地震中出現扭轉作用的情形。在建筑物的施工過程中對于不規則的磚混結構需要注意對其偏離墻體的抗震數據進行精確的計算和驗算,同時保證建筑物的重心位于最低端,建筑的立面要避免頭重腳輕現象的出現,突出屋頂部位的建筑物高度不應設置的過于高,同時要盡量不使用錯落的立面形式,預防磚混結構的建筑物在地震中產生鞭梢效應。

4結語

在地震的發生過程中能夠造成最直接和最大經濟損失的嚴重原因是建筑物的坍塌,而地震的發生具有很多因素,在其發生時若建筑物能夠有效的對其進行抵擋,就能夠有效的保護很大一部分人逃出房屋,保證他們的生命安全。所以在建筑工程中有關磚混結構中抗震設計措施中必須要做好方方面面的工作,將每一步的工作落實到實處,這樣才能夠有效的保證在地震中受到最小的損失,獲得最大的經濟和社會效益。

建筑工程抗震設計研究:建筑工程多層或高層結構抗震設計

摘要:運用現代科學技術手段來減輕和防止地震災害,對建筑結構進行抗震設計是一種積極有效的方法。所以,以下是筆者對當前建筑結構抗震設計的幾點看法探討。

關鍵詞:建筑工程,結構,抗震設計

建筑物本身又是一個龐大復雜的系統,在遭受地震作用后其破壞機理和破壞過程十分復雜。且在結構分析方面,由于未能充分考慮結構的空間作用、非彈性性質、材料時效、阻尼變化等多種因素,也存在著不確定性。因此,建筑結構抗震設計就顯得尤為重要。

1.有關抗震設計的若干概念

為了保證結構的抗震安全,根據具體情況,結構單元之間應遵守牢固連接或有效分離的方法。高層建筑的結構單元宜采取加強連接的方法。盡可能設置多道抗震防線,強烈地震之后往往伴隨多次余震,如只有一道防線,在首次破壞后在遭受余震,結構將會因損傷積累而導致倒塌。適當處理結構構件的強弱關系,使其在強震作用下形成多道防線,并考慮某一防線被突破后,引起內力重分布的影響,是提高結構抗震性能,避免大震倒塌的有效措施。合理布置抗側力構件,減少地震作用下的扭轉效應。結構剛度、承載力沿房屋高度宜均勻、連續分布、避免造成結構的軟弱或薄弱部位。結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩定性、延性及耗能等方面的性能。主要耗能構件應有較高的延性和適當的剛度,承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。合理控制結構的非彈性(塑性鉸區),掌握結構的屈服過程,實現合理的屈服機制。框架抗震設計應遵守“強柱、弱梁、結點更強”的原則,當構件屈服、剛度退化時,結點應能保持承載力和剛度不變。采取有效措施,防止鋼筋滑移、混凝土過早的剪切破壞和壓碎等脆性破壞。考慮上部結構嵌固于基礎結構或地下室結構之上時,基礎結構或地下室機構應保持彈性工作。高層建筑的地基主要受力范圍內存在較厚的軟弱黏性土層時,不宜采用天然地基。采用天然地基的高層建筑應考慮地震作用下地基變形對上部結構的影響。為了充分發揮各構件的抗震能力,確保結構的整體性,在設計的過程中應遵循以下原則:①結構應具有連續性。結構的連續性是使結構在地震作用時能夠保持整體的重要手段之一。②保證構件間的可靠連接。提高建筑物的抗震性能,保證各個構件充分發揮承載力,關鍵的是加強構件間的連接,使之能滿足傳遞地震力時的強度要求和適應地震時大變形的延性要求。③增強房屋的豎向剛度。在設計時,應使結構沿縱、橫2個方向具有足夠的整體豎向剛度,并使房屋基礎具有較強的整體性,以抵抗地震時可能發生的地基不均勻沉降及地面裂隙穿過房屋時所造成的危害。

2.抗震設計一般規定

2.1多層和高層現澆鋼筋混凝土房屋的結構類型和適用的最大高度應符合要求。平面和豎向均不規則的結構或建造于Ⅳ類場地的結構,適用的最大高度應適當降低。合相應的計算和構造措施要求。

2.2鋼筋混凝土房屋應根據烈度、結構類型和房屋高度采用不同的抗震等級,并應符合相應的計算措施要求。

2.3鋼筋混凝土房屋抗震等級的確定,尚應符合下列要求:框架一抗震墻結構,在基本振型地震作用下,若框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%,其框架部分的抗震等級應按框架結構確定,最大適用高度可比框架結構適當增加:裙房與主樓相連,除應按裙房本身確定外,不應低于主樓的抗震等級;主樓結構在裙房頂層及相鄰上下各一層應適當加強抗震構造措施。裙房與主樓分離時,應按裙房本身確定抗震等級;當地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時,地下一層的抗震等級應與上部結構相同,地下一層以下的抗震等級可根據具體情況采用三級或更低等級。地下室中無上部結構的部分,可根據具體情況采用三級或更低等級;抗震設防類別為甲、乙、丁類的建筑應結合有關抗震設防標準的規定和確定抗震等級;其中,8度乙類建筑高度超過規定的范圍時應經專門研究采取比一級更有效的抗震措施。

2.4高層鋼筋混凝土房屋宜避免采用規定的不規則建筑結構方案,不設防震縫。

3. 建筑防震設計方法

建筑抗震的概念設計指在進行建筑結構抗震設計時,應著眼于建筑物結構的總體地震的震動反應,按照建筑結構的破壞機制和破壞過程,靈活應用建筑抗震的設計準則,全面而合理地解決建筑結構設計中出現的基本問題。

鋼結構建筑有許多優良的特性。有很好的抗震、抗風性能。鋼結構整體剛性好、強度高、重量輕、變形能力強,建筑物自重僅為磚混結構的1/5,抗震性能卻是磚混結構的2倍以上,并有很強的抗風性能,有效的保護人民生命和財產安全。建筑鋼結構都是由多層水平的樓蓋和豎向的柱、墻等組成。樓蓋主要承受豎向荷載,而建筑豎向的柱、墻等構件因為建筑高度的變化,其組成方式和受力變形.特性結構體系也有明顯的變化。框架、剪力墻及筒體是結構中抵抗豎向及水平荷載的基本單元,由它們及其變體組成了各種結構體系,如框架結構體系、框架一支撐結構體系、框架-剪力墻體系、框架一簡體結構體系、交錯析架結構體系等。

建筑設計應設置多道抗震設防體系。由于地震的震動往往會持續一定時間,而且震動是往復的。根據對地震的大量研究可以看出,建筑物的倒塌通常是由于地震的持續往復作用,使建筑物的結構造到破壞,從而喪失了對建筑物重力荷載的承載能力。所以,建筑抗震規范提出“強柱弱梁、強剪弱彎”的抗震設計思想。建筑柱樁是建筑主要承受重力荷載的構件,通過科學、合理處理柱與梁之間的強弱關系,使建筑框架梁在地震中先于柱子屈服,出現了塑性鉸,從而耗散一定的地震能量,柱樁在建筑抗震中退居到第二道抗震設防體系。剪切破壞屬于力學的脆性破壞,而彎曲破壞是材料力學中的延性破壞,破壞后出現塑性鉸,建筑結構還能夠繼續承載。“強剪弱彎”的設計思想則使剪切破壞退居到第二道抗震設防體系。

建筑抗震設計要具備合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性。結構構件必須具備足夠大的承載能力和剛度(剛度包括抗側剛度和抗扭剛度),結構構件的承載能力和剛度是相關的,一般來說,建筑剛度越大,其承載能力也越大。增大建筑結構構件的承載力,可以推遲地震時構件的屈服能力,減輕地震對構件的屈服程度,降低對構件延性的要求,但這提高了建筑工程造價。要實現經濟合理的建筑抗震結構體系,使建筑物在遭受大地震侵襲時,仍具有很強的抗倒塌能力,最理想的是建筑物部分結構構件破壞,通過延性耗散地震能量,避免建筑物的倒塌。

建筑延性系數設計方法。該方法的實質是通過建立建筑構件的位移延性系數或建筑截面曲率延性系數與塑性鉸區混凝土極限壓應變的關系,由結構約束箍筋來保證優秀混凝土能夠滿足所要求的極限壓應變,從而使建筑構件具有所需要的延性系數。建筑延性包括建筑結構延性、構件延性和截面延性三個方面。結構延性可以用頂點位移延性和層間位移延性來表達;構件位移延性與塑性鉸區長度和截面延性等有關;截面延性與建筑物的幾何形狀、混性土強度、軸壓比、縱筋含鋼率、含箍特征值等因素有關。

采用能力譜方法進行建筑抗震設計。該方法是通過地震反應譜曲線和建筑結構能力譜曲線的疊加來評估建筑結構在給定地震作用下的反應特性。反應譜是指單自由度體系在給定地震輸入下的加速度譜;能力譜是指通過對建筑結構進行靜力推的分析,轉換得到等效單自由度體系的加速度和位移之間的關系曲線。能力譜方法由Freeman等提出,經過不斷的完善和革新。《日本建筑標準法》和美國ATC-40都采用能力譜法作為基于性能,位移抗震設計方法。Chopra提出了將能力譜方法和結構損傷指數評定相結合的屈服位移能力譜的地震損傷分析方法,增加并強化了能力譜法的實用性。因此,能力譜法的實質是采用的基于承載力的設計方法加位移、變形的能力校核,并依據能量的設計方法。對抗震設計的研究表明地震動瞬時能量在大多數情況下對結構最大位移反應具有決定性作用。但要建立基于能量的有效建筑抗震設計框架還需更深入的研究。

4.結束語

隨著建筑結構抗震相關理論研究的不斷發展,結構抗震設計思路也經歷了一系列的變化。最初,在未考慮結構彈性動力特征,也無詳細的地震作用記錄統計資料的條件下,經驗性的取一個地震水平作用用于結構設計。結構抗震設計思路經歷了從彈性到非線性,從基于經驗到基于非線性理論,從單純保證結構承載能力的“抗”到允許結構屈服,并賦予結構一定的非彈性變形性能力的“耗”的一系列轉變。

建筑工程抗震設計研究:探究建筑工程結構設計中的抗震設計

【摘 要】抗震設計是建筑工程結構設計的重要內容,直接影響居民生命及財產安全。因此建筑工程結構設計中必須根據實際情況,將抗震設計放在重要位置,依據“抗”和“放”相結合的原則,嚴格遵守規范要求,采取科學有效的抗震措施,將地震對建筑物的破壞降至最小化。

本文闡述了地震對建筑結構破壞的特點,對建筑工程結構設計中的抗震設計進行了研究分析。

【關鍵詞】建筑工程結構設計;地震;結構;破壞特點;抗震設計;

確定建筑工程結構抗震設計時,需要全面地考慮建筑結構的使用功能、設防烈度、場地類別、地基基礎類型、建筑高度、結構材料和施工工藝等,同時還要考慮結構的設計、技術以及經濟保障等,選擇最優化的結構體系。

一、地震對建筑結構破壞的特點

1、結構體系方面。采用“填墻框架的房屋結構,鋼筋混凝土框架結構平面內柱上端易發生剪切破壞,外墻框架柱在窗洞處因受窗下墻的約束而發生短柱型剪切型破壞;采用框架一抗震墻體系的房屋結構,破壞程度較輕;采用“底框結構體系的房屋,剛度柔弱的底層破壞程度十分嚴重;采用“填墻框架體系的房屋,當底層為敞開式框架間未砌磚墻,底層同樣遭到嚴重破壞;

2、剛度分布方面。矩形平面布置的建筑結構,電梯井等抗側力構件的布置當存在偏心時,因發生扭轉振動而使震害加重;采用三角形、L形等不對稱平面的建筑結構,同樣在地震作用因發生扭轉振動而使震害加重。

3、地基方面。在具有較厚軟弱沖積土層場地,高層建筑的破壞率顯著增高;地基土液化導致地基不均勻沉降,從而引起上部結構損壞或整體傾斜;建造在不利或危險地段的建筑工程,因地基破壞導致房屋損壞。當建筑結構的基本周期與場地自振周期相近時,因共振效應破壞程度將加重。

4、構件形式方面。在框架結構中,通常柱的破壞程度重于梁、板;鋼筋混凝土多肢剪力墻的窗下墻通常會出現斜向或交叉裂縫;配置螺旋箍筋的混凝土柱,當層間位移角達到較大數值時,優秀混凝土仍保持完好,柱仍具有較大的抵抗能力;

二、建筑工程結構設計中的抗震設計

建筑工程結構設計過程中要盡量分布均勻結構的質量和剛度,而且使建筑的立體和平面結構表現出一種比較規則的感覺。如果平面設計太復雜,就會出現不均勻的質量和剛度的分布,在發生地震時,建筑物就會發生比較嚴重的扭轉現象,地震對房屋的破壞也因此加重。另一個抗震效果的因素產生影響的原因就是結構的整體布置,房屋呈現出的不規則,在地震中更容易發生扭轉。

1、選擇合適的建筑結構體系。要確保建筑物各部分能維持整體性協調,最為重要的就是要選擇適合的建筑結構體系,因此在進行建筑結構抗震概念設計過程中,一定要讓所設計的建筑物的結構體系同時滿足這兩大條件:第一穩定;第二合適。對于一個科學合理的建筑結構體系而言啟不僅可以有效滿足變形的要求,同時還可以有效抵抗沖擊力的要求。建筑物要具備一定的剛度這樣才能對自身的荷載起到一定的承受作用從而有效避免變形的出現此外在發生地震時才有可能對巨大的地震力起到有效緩沖作用而達到有效避免局部受損的良好效果。因此在選擇建筑工程物結構體系時,既要注意建筑物傳力途徑的明確性,同時又要注意受力計算的明確性盡可能在建筑結構體系中不使用轉換層這樣在發生地震時可以有效避免建筑工程物傾斜或局部受損等現象的出現。

2、建筑形體及構件布置的規則性。平而不規則的主要類型有:扭轉不規則、凹凸不規則、樓板局部不連續,具體可以體現到對結構分析軟件的計算結果的分析判斷,如扭轉不規則,體現在:位移比不宜大于1.2且不應大于1.5,周期比對于A級高度建筑不應大于0.90豎向剛度不規則的主要類型有:側向剛度不規則、抗側力構件不連續、樓層承載力突變等,如側向剛度不規則就要求本層的側向剛度不小于相鄰上一層的70。及其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80。等。如設計結果不滿足,設計人員應對模型重新進行分析,調整梁柱布置及截而,盡量做到使結構規則。如確實滿足不了,則應對薄弱部位進行重點加強。如平而規則而豎向不規則的建筑,剛度小的樓層的地震剪力,規范要求乘以不小于1.15的增大系數。

3、選擇高質量的建筑結構材料。實踐表明建筑結構抗震性能,除了會受到建筑結構體系、抗震防線及建筑施工方案等因素的影響之外在多數情況下還對建筑工程的施工材料產生極大地影響。通常,建筑材料強度、建筑材料剛度對建筑工程結構的抗震性能會產生很大的影響,而且還會受到來自建筑材料連續性及建筑材料均衡性的影響。所以在選取建筑結構材料過程中,一定要對建筑工程施工材料的延伸性和剛度進行仔細、認真考查,并且同時最大限度與建筑結構體系相符合建筑施工材料能得到確保。此外對于建筑施工材料的經濟性能池要予以足夠的重視,以便能最充分的發揮建筑施工材料的經濟性能從而達到建筑工程物的整體性能與單個性能的最佳配合。

4、混凝土建筑構造上必須保證延性。經歷過一些地震災害的影響之后,鋼筋混凝土建筑想要有效保證其建筑抗震能力,在進行抗震設計的時候就必須保證建筑物在地震環境中有足夠承載能力!由于地震的影響,建筑物結構就會進入塑形階段,非常容易產生變形!針對上述鋼筋混凝土的結構特點,為了能夠更好地進行抗震,處于地震多發帶的鋼筋混凝土建筑結構,一定要按照延性框架結構進行設計!在建筑物設計過程中,必須要首先保證建筑物薄弱區域的承受能力以及強度方面的質量,只有這樣才能夠有效保證整個建筑物的強度!另外,增加建筑結構的延展性也能夠有效提高建筑物的抗變形能力,將地震的破壞性降到最低,有效提高建筑物的抗震能力。

5、提高抗震設計等級。近幾年一些地震災害頻頻出現,給我國造成了巨大的經濟損失。研究表明,以地震災害分析50年為一個分析周期,而小震的重現世間為50年,小震災害已經超過抗震設計安全烈度的概率為62%;中型地震的重現世間為475年,中震災害已經超過抗震設計安全烈度的概率為10%;大型地震的重現世間為2000年,大震災害已經超過抗震設計安全烈度的概率為2%。因此,一些建筑結構設計專家指出,我國地震多發地帶應該及時提高建筑結構的抗震等級,嚴格控制建筑結構的抗震設計,確保建筑結構的抗震穩定性。

結束語:

建筑工程結構的抗震設計屬于結構設計中的概念設計,由于地震災害的爆發具有不確定性、隨機性,建筑工程結構的抗震設計合適與否,在概念設計中可以清晰地表達。而在抗震設計中,需要在工程結構設計的開始階段正確掌握地震災害的能量輸入、建筑結構的類型、結構體系、剛度分布等主要方面,這樣可以從根本上消除建筑工程結構中抗震較薄弱的環節。

建筑工程抗震設計研究:淺析建筑工程結構設計中的抗震設計

【摘要】建筑結構的抗震設計對于建筑整體的應用性能具有較大的影響,所以在建筑結構設計時應在建筑場地選擇到建筑結構設計的整個過程中,使抗震設計符合相應的要求。建筑結構的防震設計是保證建筑物穩定的基礎,也是對人們生命及財產安全的有效保障。

【關鍵詞:】建筑工程;結構設計;抗震設計

0.引言;地震作為破壞力最強的自然災害,其對于人們的生活及建筑物損壞的程度是毀滅性的,為了防止地震對人類生活及建筑物的過度破壞,實現對人類生命及財產安全的保護,建筑工程必須要在結構設計環節中做好抗震設計。近年來,在專家、學者的共同專研和努力下,我國建筑工程結構的抗震設計水平得到了顯著提升,這幫助我國建筑工程結構的抗震安全性實現了突破,我國的建筑結構抗震設計水平正在逐步完善。本文對建筑結構設計中的抗震設計具體措施進行分析。

1.建筑結構設計中抗震設計的基本原則

1.1 建筑結構構件的性能

在進行建筑設計時,承載力、穩定性等建筑結構構件是抗震設計考慮范圍內的重點內容。其中應遵循強柱弱梁、強節點弱等結構構件的基本原則。對于構件的薄弱部位進行重點的抗震能力設計。

1.2 抗震防線的布設點設計

延性設計是抗震設計中的重要組成部分。延性良好的體系進行組合形成抗震的整體結構,為更好的實現抗震設計需要延性良好構件之間的協作。在建筑結構設計時應盡量多布設抗震防線,預防余震的發生。

1.3 建筑結構構件的強弱關系

在進行建筑結構設計時應注意構件間的強弱關系。在抗震設計的過程中若出現一部分較強情況,則必定存在其薄弱的地方,強弱兩者間必須正確處理。

1.4 強調建筑物的平面布置規則性

在實際的建筑結構抗震設計中,除上述兩個需特別注重的問題,建筑物的平面布置要遵循規則性原則,這也是抗震設計工作中非常重要的要素之一。在設計過程中盡量保證方案的規則性,可以有效的提高整體工作效率,達到預定的設計效果。

2.實現建筑結構抗震水平設計的措施

2.1 基礎性防震措施應用

基礎性防震措施根據建筑的結構的不同位置有著不同的措施:

( 1) 地基隔震。地基隔震是在建筑地基與土層之間設置緩沖層,以便在地震發生時減小建筑與土層之間的震動碰撞,實現對震能的有效吸收和反射作用,減小地震對建筑物的破壞。目前,我國最常使用的地基隔層為瀝青原料隔震層。

( 2) 基礎隔震。基礎隔震是整個建筑結構抗震設計中的關鍵,想要降低地震對建筑物的破壞,就必須要做好基礎隔震措施。在對建筑基礎采取抗震措施時,為了減小地震對上部結構的破壞,需要在建筑物的上部結構和基礎位置接觸處設置隔震層,防止地震力由地基處向上部結構傳播,降低地震對建筑上部結構的破壞。基礎抗震裝置一般采用混合隔震裝置、基底滑移隔震裝置和夾層橡膠隔震裝置等。

( 3) 間層隔震。間層隔震是為了吸收地震的沖擊余力而設置的,間層隔震的有效設置能夠對震力進行再次削減,以達到降低地震對建筑的破壞作用。間層隔震一般都安裝在原始結構層上,其實我國最早使用的的抗震措施,具有施工操作簡單的優勢。

( 4) 懸掛隔震。懸掛隔震是通過懸掛的方式,將建筑物全部或部分結構脫離地面,從而在地震出現時,降低地面震動與建筑物之間的震力作用。目前,此種抗震措施多用于大型鋼結構建筑當中,收到了較為不錯的抗震效果。

2.2 機敏減震支撐體系

機敏減震支撐體系是集成現代科技技術的防震系統,其利用活塞運動的原理,對建筑結構進行設計。在地震災害發生時,保證建筑結構中的內、外鋼能夠通過不斷的滑動來消減地震的破壞力,減輕震力破壞和消耗地震作用力的傳導。目前,這項技術還在不斷的研究和完善當中,相信其很快就能夠實現有效的應用,為建筑抗震設計水平的提升做出貢獻。

2.3 效能減震技術應用

效能減震是實現對地震所產生動能的消耗,來減輕地震能的傳導大小,從而降低其對建筑物的破壞程度。目前,在此技術方面一般采用消能器和阻尼器,兩種器械都能夠實現地震能量的有效消耗和吸收,減小震力對建筑主體的破壞,以達到對建筑主體結構安全、穩性定的保護。目前,效能減震技術在我國建筑防震設計中得到了有效的應用,其在新建筑的防震設計和舊建筑的抗震加固方面,都起到了良好的效果。

3.建筑結構設計中抗震設計的措施

建筑結構抗震性能的強弱同建筑物業主及周邊環境有非常直接的聯系,不好的抗震能力會直接威脅到建筑物周邊行人的人身安全,周邊建筑和設施或多或少也會受到影響,切實提高建筑結構的抗震能力顯得十分重要。筆者通過自身多年的親身實踐與切實觀察,對提高建筑結構抗震性能提出筆者自己的一些建議,主要包括謹慎選擇抗震結構、

合理布局減少地震能量以及設置多重抗震防線等,現具體闡述如下:

3.1 謹慎選擇抗震結構

審慎選擇抗震結構是有效提高建筑結構抗震性能的重要保障,通過選擇強度較優、剛度較高的建筑主體結構設計方案,能最大限度的降低建筑結構的變形概率,保障建筑物的安全性能。另外,設計員要認真仔細的分析抗震結構,要進行抗震結構分析時要保證其全面性,部分非結構構件也要在分析中得到體現,尤其是注意對非結構構件的剛度和強度等方面的分析。對非結構構件的主題部分也要進行必要的考究,針對易出現安全隱患的短柱部位要進行相應的措施,加強短柱部位的抗震能力,防止安全問題的出現,在整體性原則的指導下統籌結構構件和非結構構件。

3.2 合理布局減少地震能量

在防震設計中采用以位移為基點的結構設計和定量分析能有效的減少地震災害的能量輸入,增強建筑物的抗震效果。通過對設計的定量分析,反復核算構件的總承載力,控制強震感下建筑下層的位移延性比,滿足建筑物在受地震侵害時的結構變形要求。在建筑施工中地基要盡量選在堅硬的場地,要盡量避開地震的活躍周期范圍,減少余震同建筑結構的共振,降低建筑物對地震能量的輸入,降低地震帶來的破壞。

3.3 設置多重抗震防線

進行抗震設計時設置多重抗震防線可以最大限度的降低地震侵害帶來的危害。在進行設計工作時,可以將一些延展性能良好的構件納入到抗震防線體系中,將其視為第一道抗震防線,將另一些建筑構件作為第二、第三道防線,在第一道抗震防線遭破壞后,利用其他防線抵抗地震的后續沖擊力,保障人員生命安全。

4.總結

綜上所述,建筑結構設計中的抗震設計是一種復雜并且系統性極強的工作,從建筑的選址到建筑的結構設計都要進行嚴謹的抗震設計,根據不同的建筑項目,不同的抗震方法進行不同的建筑設計及抗震設計,保證建筑的抗震能力符合其結構設計。所以在對房屋建筑進行建筑結構設計時應根據建筑的特點選擇合適的抗震設計。

建筑工程抗震設計研究:建筑工程結構設計中抗震設計淺談

摘要 :本文作者結合實際工作經驗,對建筑抗震結構設計進行裂縫分析探討,供大家參考借鑒。

關鍵詞 :建筑 抗震 結構體系 設計

由于地震具有隨機性、復雜性、藕聯性,每次地震所產生的波形各異,因而其對建筑物的作用各不相同,所產生的破壞程度也千差萬別。作為結構工程師來說,必須使這一理念貫穿于結構設計的整個過程當中,既要嚴格把握好設計的大原則,又要全面考慮諸多因素,最終才能保證設計的科學性和嚴謹性,為社會創造更多精品工程。?

1. 抗震結構設計的規定

避免或減輕砌體結構的震害,主要是加強房屋的整體性和空間剛度,提高墻體的抗震受剪承載能力,加強構件的相互連接。在具體設計時,應遵循以下各項規定。

1.1 應優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系。

1.2 縱橫墻的布置宜均勻對稱,沿平面內宜對齊,沿豎向應上下連續;同一軸線上的窗間墻寬度宜均勻。

1.3 樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處。

1.4 房屋有下列情況之一時宜設置防震縫,縫兩側均應設置墻體,縫寬應根據烈度和房屋高度確定,可采用50~100mm:房屋立面高差在6m以上;房屋有錯層,且樓板高差較大;各部分結構剛度、質量截然不同;煙道、風道、垃圾道等不應削弱墻體;當墻體被削弱時,應對墻體采取加強措施;不宜采用無豎向配筋的附墻煙囪及出屋面的煙囪。

1.5 不應采用無錨固的鋼筋混凝土預制挑檐

2. 建筑設計和建筑結構的規則性

建筑設計應符合抗震概念設計的要求,不應采用嚴重不規則的設計方案。體型復雜、平立面特別不規則的建筑結構,可按實際需要在適當部位設置防震縫,形成多個較規則的結構單元。

3 .結構體系的選擇

結構體系應根據建筑的抗震設防類別、抗震設防烈度、建筑高度、場地條件、地基、結構材料和施工等因素,經技術、經濟和使用條件綜合比較確定。結構體系應符合下列各項要求:應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑;應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載力;應具備必要的抗震承載力,良好的變形能力和消耗地震能量的能力;對可能出現的薄弱部位,應采取措施提高抗震能力。

結構體系應符合下列各項要求:

宜有多道抗震防線。多道抗震防線是指:一個抗震結構,應由若干延性較好的分體系組成,通過構件的連接協同作用,有意識地在結構內部、外部建立一系列分布的屈服區,使結構在先屈服的部分耗散大量的地震能量,而使最后的“防線”得以保存,便于結構的修復。

例如,在有填充墻的框架結構中,填充墻為第一道防線,框架為第二道防線;此時填充墻本身應有一定的剛度和承載能力,并均勻、對稱地布置在框架結構中。在強烈地震的沖擊下,第一道防線遭受破壞后,結構的動力特性(如自振周期等)得以改變,可使第二道防線承受的地展作用得以緩解和受到保護。

在高層鋼筋混凝土房屋中,應用較多的另一種結構形式是框架一剪力墻體系(在抗震設計中,剪力墻也稱為抗震墻)。剪力墻是第一道防線,框架為第二道防線。

在一般情況下,應優先選擇不承受重力荷載的構件,如上述的框架填充墻、軸壓比不太大的鋼筋混凝土剪力墻或柱間支撐、豎向支撐等作為第一道防線。

宜具有合理的剛度和承載力分布。建筑物承受的靜力荷載是基本穩定的(如自重、樓面活荷載等),而地震時所受的地震作用大小則與結構的動力特性密切相關:建筑物的側移剛度越大,則自振周期越短,地震作用也越大,要求結構構件具有較高的承載力。提高結構的側移剛度,往往以提高造價和降低結構變形能力為代價,因此在確定結構體系時,需要在剛度、承載力之間尋求較好的匹配關系。結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近。此時,結構在兩個主軸方向的地震反應相當,不致造成一個方向過強、一個方向過弱的現象。根據房屋高度選擇合理的結構體系。從技術經濟指標而言,各種結構體系都有其最佳適用高度。

4. 對結構構件的規定

結構構件應符合下列要求:應合理選擇混凝土結構構件的截面尺寸,配置縱向受力鋼筋和箍筋,避免剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服、鋼筋的錨固粘結破壞先于構件破壞;砌體結構應按規定設置鋼筋混凝土圈梁和構造柱、芯柱,或采用配筋砌體等;預應力混凝土的抗側力構件,應配有足夠的非預應力鋼筋;鋼結構構件應合理控制尺寸,避免局部失穩或整個構件失穩。

結構構件的連接,應符合下列要求:構件節點的破壞,不應先于其連接的構件;預埋件的錨固破壞,不應先于連接件;裝配式結構構件的連接,應能保證結構的整體性;預應力混凝土構件的預應力鋼筋,宜在節點優秀區以外錨固。

5. 建筑抗震結構體系設計需要注意的問題

5.1 建筑平面布置設計問題

建筑物的平面布置在建筑設計中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數量和布置等,都要在建筑的平面布置圖上明確下來。有的建筑平面布置上,經常出現內隔墻不對齊或中斷,使剛度發生突變和地震力傳遞受阻,對抗震也帶來不利,客易引起結構的局部破壞。建筑平面布置設計對建筑抗震關系很大,從概念上要解決的一個優秀問題是:建筑平面布置設計上要盡可能做到使結構的質量和剛度分布均勻,對稱協調,避免突變,防止產生扭轉效應。在建筑平面布置的總體設計上要盡可能為結構抗側力構件的合理布置創造條件,使建筑使用功能要求與建筑結構抗震要求融合成一體,充分發揮建筑設計在建筑抗震中的作用。

5.2 建筑豎向布置設計問題

建筑的豎向布置設計問題在建筑設計中主要反映在建筑沿高度(樓層)結構的質量和剛度分布設計上。無論是單層或多層,還是高層建筑或超高建筑,這個問題是比較突出的。存在的這個主要問題是,由于建筑使用功能的不同要求,如底層或下面幾層是商場、購物中心,建筑上要求是大柱距、大空間;而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓,低層設柱、墻很少,而上面則是以墻為主,柱很少。有的建筑在布置上還設有面積很大的公用天井大廳,在不同樓層上設有大會議廳、展廳、報告廳等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的質量和剛度的嚴重不均勻、不協調。

6. 結束語

根據當前的震害經驗和理論認識,良好的抗震設計能夠幫助國家和人民減少許多不必要的災難。我國依據自己的國情,堅持建筑結構抗震設防的原則是:“小震不壞,中震可修,大震不倒”,即在多發的小震作用下,建筑結構應基本處于彈性階段,不發生破壞;在罕遇的大震作用下,允許結構產生一定程度、乃至嚴重破壞,但應確保建筑結構物的整體安全,防止倒塌。建筑抗震結構設計對建筑抗震起著重要的基礎作用。一個優良的建筑抗震設計,必須是在建筑設計與結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。為此,要充分重視結構設計在建筑抗震設計中的重要性,在建筑抗震設計中更好地發揮建筑設計應有的作用。

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