發(fā)布時間:2022-08-02 11:24:13
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)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篇建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計研究,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
摘要:本文簡述了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的內(nèi)涵,分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計的現(xiàn)狀及應(yīng)遵循的原則,并對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計的方法與措施進行了探討,以供參考。
關(guān)鍵詞:建筑工程;結(jié)構(gòu)設(shè)計;抗震設(shè)計
在進行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時,設(shè)計人員一定要了解地震中地面運動對周圍建筑造成的破壞,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,嚴(yán)格按照抗震等級進行設(shè)計,相關(guān)的抗震性能指標(biāo)也要符合設(shè)計要求。最終確保構(gòu)件質(zhì)量、結(jié)構(gòu)型式、設(shè)計外形都達到設(shè)計要求,在地震發(fā)生時建筑可以表現(xiàn)出很好的抗震性能,將地震對人們生命及財產(chǎn)造成的損失降到最低,確保居住人們的安全。
1建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的內(nèi)涵
由于地震是一種難以預(yù)測的自然災(zāi)害,一旦發(fā)生帶來的直接后果十分嚴(yán)重,所以,應(yīng)該從提高建筑結(jié)構(gòu)整體的抗震性能出發(fā),加強其抗震設(shè)計。具體來說,在建筑工程建設(shè)期間,相關(guān)企業(yè)和工程師需要結(jié)合實際情況來綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計,不同結(jié)構(gòu)單元之間應(yīng)該采取有效分離或連接的方式。一般情況下,建筑應(yīng)該采用加強連接的方式,設(shè)置多道抗震防線來避免或減小地震后余震對建筑本身的破壞。而正確處理不同構(gòu)件間的強弱關(guān)系有利于形成多道防線,以此來提高整個建筑的抗震性能。只有保證建筑構(gòu)件具備較強的穩(wěn)定性、剛度以及延性等特征,才能在真正意義上體現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能,進而保證建筑結(jié)構(gòu)的完整性。
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的現(xiàn)狀
當(dāng)發(fā)生地震之后,在地殼中會快速釋放能量,在能量傳播的過程中出現(xiàn)振動,同時還伴有地震波的發(fā)生,地震屬于一種自然現(xiàn)象,當(dāng)?shù)厍虬鍓K和板塊之間相互擠壓碰撞,就會出現(xiàn)錯動和破裂,振動波會從震源向地面擴散。地面建筑如果隔震措施不完善,就會整體坍塌、墻體裂縫、建筑傾斜等問題。傳統(tǒng)建筑抗震設(shè)計中,設(shè)計工程師不重視抗震設(shè)計,導(dǎo)致地震發(fā)生后很多建筑發(fā)生整體性坍塌,造成大量人員傷亡,在08年汶川地震之后的震害調(diào)查顯示,在相同地區(qū)嚴(yán)格執(zhí)行01抗震規(guī)范設(shè)計的建筑出現(xiàn)重大危害的情況相對較少,而多數(shù)出現(xiàn)較大震害的建筑為未經(jīng)設(shè)計或設(shè)計位嚴(yán)格執(zhí)行01抗震規(guī)范,從事建筑的各個行業(yè)都逐漸認(rèn)識到抗震設(shè)計的重要性和必要性,結(jié)構(gòu)設(shè)計也將抗震設(shè)計作為重要的設(shè)計環(huán)節(jié)。
3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計應(yīng)遵循的原則
3.1規(guī)則性原則
建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中要遵循規(guī)則性原則,規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置規(guī)則可以緩解地震造成的破壞,對不同的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時,確保設(shè)計建筑外觀的規(guī)則性,這樣不僅可以保證建筑外觀的美觀,提高視覺效果,當(dāng)發(fā)生地震之后,由于建筑自身規(guī)則或?qū)ΨQ,那么所發(fā)生的位移也是有一定規(guī)律的,雙向受力和變形可以基本保持一致,如果建筑外形設(shè)計不均勻,那么在雙向地震作用時受力和變形出現(xiàn)嚴(yán)重偏差,同層構(gòu)件、層與層之間位移差過大引起結(jié)構(gòu)性破壞??拐鹂p設(shè)計要科學(xué),如果建筑要求有不規(guī)則的結(jié)構(gòu)設(shè)計,簡單有效的方式就是設(shè)置抗震縫將不規(guī)則建筑分隔為規(guī)則的若干塊規(guī)則單體建筑,在最大程度上保證房屋整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。
3.2連續(xù)性原則
對建筑進行抗震設(shè)計中一定要遵循連續(xù)性,結(jié)構(gòu)構(gòu)件水平、豎向的連續(xù)是結(jié)構(gòu)體系抗震性能的保障,結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計不連續(xù),引起建筑整體在構(gòu)建不連續(xù)處剛度突變,在局部區(qū)域引起應(yīng)力集中,引起結(jié)構(gòu)局部破壞。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中,建筑平面的規(guī)則性和豎向的規(guī)則性都對結(jié)構(gòu)抗震性能有重大影響,平面不規(guī)則對建筑扭轉(zhuǎn)不利,建筑豎向不規(guī)則對地震水平力的豎向傳導(dǎo)不利。頂部凸出就是豎向不規(guī)則的一種,突出部分剛度、高度都要嚴(yán)格控制,如果發(fā)生地震,在震動后就會出現(xiàn)鞭梢效應(yīng),在建筑頂部凸出部分出現(xiàn)地震水平力成倍放大,對房屋造成的損害非常大。
3.3構(gòu)件布置簡潔性
結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置簡潔,結(jié)構(gòu)體系的豎向和水平荷載的傳導(dǎo)明確直接。構(gòu)件布置越簡潔,結(jié)構(gòu)整體或構(gòu)件的內(nèi)力與變形分析結(jié)果與結(jié)構(gòu)實際受力與變形越一致,有利于設(shè)計時做出有效的補強措施,提高建筑的抗震性能。
4建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的方法與措施
4.1采取滑動抗震的設(shè)計方式
很多建筑結(jié)構(gòu)中進行抗震設(shè)計時,都選用了摩擦滑動技術(shù),為了將抗震效果達到最佳,通常會和限位裝置一起配合使用。當(dāng)前使用的水平滑移材料有很多種,例如有石磨砂漿、聚四氟乙烯滑板、滑石粉、不銹鋼板等,該技術(shù)在運用過程中科學(xué)使用了滾軸、滾珠,二者具有很好的幾何復(fù)位效果,對于摩擦擺隔震系統(tǒng)而言,主要應(yīng)用了滑動支撐技術(shù)和多層橡膠技術(shù),要求不銹鋼的表面必須是凹球面,具體在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用之后,在結(jié)構(gòu)自重的作用下產(chǎn)生恢復(fù)力,施工設(shè)計中使用的摩擦滑移裝置具有很好的初始剛度,地震發(fā)生之后這一結(jié)構(gòu)可以在水平方向進行滑移,但卻沒有增加結(jié)構(gòu)的剛度,避免這一建筑結(jié)構(gòu)遭到地震的破壞。如果發(fā)生了小型地震,應(yīng)用的摩擦裝置會產(chǎn)生很大的摩擦力,有效抑制結(jié)構(gòu)發(fā)生水平位移,這樣建筑整體結(jié)構(gòu)和地面都會在同一個運動節(jié)奏上,地震的水平力增大后,如果超過了這一裝置的最大摩擦力,在裝置的滑移面發(fā)生滑移,摩擦滑移裝置在最大程度上發(fā)揮其隔震作用,實際傳遞到建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的地震力就會變小,雖然地面震動變得激烈,但是建筑震動幅度并不大,有效避免了結(jié)構(gòu)發(fā)生的破壞。
4.2采取加強結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震的設(shè)計方式
設(shè)置多道抗震防線,設(shè)計使建筑有足夠的剛度和變形能力,使結(jié)構(gòu)構(gòu)件體系能有效抵抗地震作用下產(chǎn)生的地震力。設(shè)置必要的抗力構(gòu)件和吸能構(gòu)件,抗力構(gòu)件抵抗地震作用時建筑所承受的地震作用力,吸能構(gòu)件通過破壞等方式吸收消耗地震能量,保護其他重要構(gòu)件的安全??沽?gòu)件既要有足夠的剛度,還得有一定的協(xié)調(diào)變形能力,足夠的剛度為保證在地震作用下大部分內(nèi)力有這部分構(gòu)件承擔(dān),一定的協(xié)調(diào)變形能力為保證耗能構(gòu)件先于破壞吸收消耗地震能量,從而保證結(jié)構(gòu)安全。耗能構(gòu)件作用主要是在地震作用時吸收消耗地震能量,是結(jié)構(gòu)體系中首先破壞的構(gòu)件,其破壞后吸收地震能量,結(jié)構(gòu)體系內(nèi)力重分布,但同時又不影響結(jié)構(gòu)體系的整體安全。
4.3分析建筑結(jié)構(gòu)隔震的處理技術(shù)
為了達到很好的抗震效果,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以選用不同的抗震處理方式,其中懸掛隔震作用效果好,因此在設(shè)計中被廣泛應(yīng)用。懸掛隔震設(shè)計原理是將所有結(jié)構(gòu)重量都懸掛起來,這樣當(dāng)發(fā)生地震后,地面會發(fā)生震動,但是由于和地面接觸的結(jié)構(gòu)重量都被懸掛后,地震波就不會將破壞力傳遞到建筑上層,傳遞的破壞力十分有限,產(chǎn)生不了慣性力了,最終起到很好的隔震作用。一些大型的鋼結(jié)構(gòu)中很大范圍使用這種隔震方式,因為大型鋼結(jié)構(gòu)主要材料為鋼,鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)自重較輕,應(yīng)用這種懸掛隔震措施有一定的優(yōu)勢,操作簡單,作用效果好,提高建筑整體的隔震效果。大型鋼結(jié)構(gòu)重量都分布在主框架、子結(jié)構(gòu)上,在子結(jié)構(gòu)框架中使用吊桿進行懸掛,將離主框架與子結(jié)構(gòu)進行隔離,發(fā)生地震后,只有主要的承載結(jié)構(gòu)會承受地震波,而所有的懸掛裝置都不會受到地震波的影響,有效控制結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時的反應(yīng)幅度。當(dāng)?shù)卣鸩▊鬟f到懸掛位置后,破壞力會被削弱,建筑結(jié)構(gòu)中的子結(jié)構(gòu)不會受到慣性力的破壞。
5結(jié)語
綜上所述,通過以上對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計分析,在設(shè)計中必須遵循規(guī)則性和連續(xù)性,保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計符合國家標(biāo)準(zhǔn),建筑不同結(jié)構(gòu)之間有很好的聯(lián)系,將建筑形成一個整體,做好建筑的隔震設(shè)計,當(dāng)發(fā)生地震后,通過隔震作用傳遞給建筑上層的破壞力減少,當(dāng)?shù)孛姘l(fā)生運動后,由于建筑是一個整體結(jié)構(gòu),各個結(jié)構(gòu)之間的連接性很好,建筑結(jié)構(gòu)對稱,這樣不會出現(xiàn)局部受力較大,進而破壞整體結(jié)構(gòu)效能的問題,有效保證建筑結(jié)構(gòu)的安全。
作者:唐福 單位:貴州新基石建筑設(shè)計有限責(zé)任公司
摘要:經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們對建筑的抗震能力越來越關(guān)注,本文對建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計進行分析,以供后期建筑實際應(yīng)用中能有理論指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞:抗震設(shè)計;建筑;措施
1.建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計的意義
建筑的抗震設(shè)計在避免地震災(zāi)害的所有措施中具有重要意義。在近年的地震災(zāi)害報道中,我們根據(jù)新聞數(shù)據(jù)可以真的了解到,按照國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范設(shè)計的工業(yè)建筑和民用建筑,雖然在地震中收到了不同程度的損害,但是終究沒有倒塌并且在一定程度上保證了人民的生命安全。因此建筑中的抗震設(shè)計在震災(zāi)中保護人民人生安全和減少災(zāi)難中的經(jīng)濟損失都起到很大的作用。因此在未來的建筑領(lǐng)域的發(fā)展中,強調(diào)和注重抗震設(shè)計的理念極具意義。
2.抗震設(shè)計的建筑規(guī)劃
2.1地域的選擇。地震區(qū)域內(nèi)的建筑物會被嚴(yán)重破壞,建筑設(shè)計者們就要先從建筑的場地下手,地質(zhì)條件是決定建筑物在災(zāi)害中受損程度的第一個因素。首先應(yīng)該選擇相對開闊并且地質(zhì)硬度對建筑有一定支撐力的地域,減少在地震期間地基的深陷造成的不同程度的房屋倒塌。其次應(yīng)避免地質(zhì)松軟的河岸、山坡地段,如在地震期間該地段在地震的影響下房屋倒塌的幾率極高。2.2地基設(shè)計。房屋建設(shè)初期是,如果可以全部建立在天然的地基上或者是樁基上,那就最穩(wěn)妥的辦法,盡量避免天然地基與樁基混搭使用的狀況,這樣直接影響到房屋建筑的整體剛性,也會降低房屋的整體抗震性。房屋建筑的地基深淺度也需注意。房屋建筑的基礎(chǔ)埋置過錢,那就會降低基礎(chǔ)部分的嵌固作用,地震災(zāi)害來臨的時候,房屋建筑會將強烈的振幅,加大了地震災(zāi)害的發(fā)生率。設(shè)計者在房屋建筑的基礎(chǔ)深度設(shè)計部分,應(yīng)當(dāng)將埋置深度盡量加大,確保上層建筑的抗震性能。2.3屋頂與墻體的抗震設(shè)計。在地震災(zāi)害中,房屋建筑質(zhì)量越重的受到的災(zāi)害程度越重,建筑物的質(zhì)量與其地震受損度是成正比的。如果建筑物的質(zhì)量較輕,在地震災(zāi)害中反而受損度很小,所以受損程度跟房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計密不可分。建筑設(shè)計者在對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候,在房屋建筑墻壁材料的選材上,應(yīng)圍繞著材質(zhì)輕便的材質(zhì)多加考慮,并且在屋頂?shù)脑O(shè)計中也不要添加過多的裝飾和附加建筑,避免增加房屋的高度與重量,影響到建筑物對地震災(zāi)害的抗震性。
3.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的改進策略
3.1砌體結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計改進策略。由于砌體結(jié)構(gòu)建筑的弱點就在于它的材料與堆砌方式,導(dǎo)致地震來臨的時候在剪切和連接等問題上引發(fā)房屋不同程度的受損或倒塌。房屋的轉(zhuǎn)角處在地震中,所吸收的震力最多最強,因為其剛度之大,又銜接兩個水平的墻體,同時受到兩個墻體水平方向傳來的震力,所以轉(zhuǎn)角處的墻體最先被破壞,改進的建議:建筑施工時應(yīng)重視構(gòu)造柱和墻體的施工先后,并且在轉(zhuǎn)角處的墻體之間加入鋼筋和構(gòu)造柱,加強轉(zhuǎn)角處縱橫墻之間的連接,從而達到提高抗震的目的。3.2框架結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計改進策略。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中不建議采用單跨框架結(jié)構(gòu),在《抗震規(guī)范》第6.1.5條規(guī)定,“高層建筑不用采用單跨框架結(jié)構(gòu),多層建筑不宜采用單跨框架結(jié)構(gòu)”。顯而易見,單跨框架的混凝土結(jié)構(gòu)抗震能力低弱,在08年汶川地震災(zāi)害經(jīng)驗表明,采用單跨框架架構(gòu)建筑的學(xué)校等其他建筑,在地震災(zāi)害中倒塌的比例非常大。改進建議:在單跨框架結(jié)構(gòu)的外側(cè)可設(shè)置框架柱。砌體墻針對剛性小、抗震能力低的特性,應(yīng)按照《抗震規(guī)范》中的規(guī)定,采取相對的措施來減少對主建筑的抗震影響。比如應(yīng)設(shè)置水平懸梁、圈梁、拉結(jié)筋等于主體建筑結(jié)構(gòu)可靠拉結(jié)。3.2.1剪力墻結(jié)構(gòu)的改進建議。連系梁端極為敏感的開動剪力墻中,在震災(zāi)中很容易被震力造成垂直的彎曲和裂縫,還容易出現(xiàn)走向傾斜的剪切裂縫。在汶川地震中剪力墻連梁部位由于剪力過大,而出現(xiàn)了剪力墻與連梁不問出現(xiàn)了很嚴(yán)重的十字形受損裂縫。建議設(shè)計剪力墻和連梁的時候,如果能讓連梁在強制底部屈服之前發(fā)生彎曲,那么就可以最大效果的消耗地震災(zāi)害中的地震能量,從而保證墻體不被破壞。3.2.2墻肢破壞的改進建議。由于剪力墻底部墻肢受到的震力最大,極容易出現(xiàn)裂縫和最先被破壞。隨著震力的強度與方向不同,墻肢底部出現(xiàn)的裂縫也不同。有時地震散發(fā)出強大的拉力時,在水平受用的墻肢往往橫向壓力較小,但在底部卻容易出現(xiàn)不同程度的水平裂縫。剪切斜裂縫的情況容易出現(xiàn)在層低但寬度廣的墻肢,而剪力墻高寬比例小時,墻肢出現(xiàn)的斜向裂縫可能會對墻肢更具破壞性。
4.磚混結(jié)構(gòu)的改進建議
在地震災(zāi)害的研究中,可發(fā)現(xiàn)多層磚混結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力與墻體的面積是成正比的,因此可通過適當(dāng)磚混結(jié)構(gòu)的墻體面積來提高建筑物的抗震能力。多層磚混結(jié)構(gòu)建筑承載震災(zāi)能量的部分是底層結(jié)構(gòu),為了減輕整個結(jié)構(gòu)對震災(zāi)的承載力,設(shè)計方案中可在墻體面積上著手。例如墻縱、橫墻屬于磚混房屋的主要承重結(jié)構(gòu),因此為了避免在震災(zāi)發(fā)生時墻體傾斜或倒塌,應(yīng)在縱、橫墻的布置中多下功夫??v、橫墻的連接同樣重要,在連接處增加水平拉筋等措施,可以有效地防止地震作用使縱、橫墻交接處被拉開,保證了房屋的整體性。橫墻是震力的主要承載者,確保建筑能夠?qū)M向震力傳遞給橫墻,在設(shè)計中橫墻的數(shù)量的距離都應(yīng)符合抗震規(guī)范要求,避免由于布置問題而使墻體被震力破壞。
5.總結(jié)
近年來隨著地震災(zāi)害等各種自然災(zāi)害的不斷發(fā)生,建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計越來越受到人們的重視。是否把抗震技術(shù)作為當(dāng)代房屋建筑設(shè)計中重要項目看待,直接關(guān)系到地震災(zāi)害來臨時房屋建筑的抗震能力,直接影響到社會的發(fā)展與人民生活的穩(wěn)定。
作者:彭杰
摘要:本文將結(jié)合筆者實踐經(jīng)驗,對建筑結(jié)構(gòu)中的人防設(shè)計與抗震設(shè)計進行簡要分析,以供廣大同行參考與借鑒。
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);人防設(shè)計;抗震設(shè)計;分析
1建筑結(jié)構(gòu)人防設(shè)計與抗震設(shè)計的內(nèi)容分析
1.1人防結(jié)構(gòu)形式
在正式開始施工前需要對施工場地進行勘察,并分析其具體數(shù)據(jù),并對建筑人防結(jié)構(gòu)開展全面細致的設(shè)計。只有保證設(shè)計質(zhì)量才能確保后續(xù)施工質(zhì)量能夠達到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求??茖W(xué)的建筑結(jié)構(gòu)形式能夠在一定程度上產(chǎn)生相應(yīng)的人防效果,這對于人民的生命財產(chǎn)安全來說都是至關(guān)重要的。結(jié)合相關(guān)實踐經(jīng)驗看來,常用的人防結(jié)構(gòu)形式主要有暗挖式和開挖式兩類。其中開掘式人防工程主要分為兩種:單建式和附建式;暗挖式人防工程也可分為兩種:坑道式和地道式。
1.2抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容
雖然我國相較于地震高發(fā)國家而言發(fā)生地震概率較小,由此所產(chǎn)生的危害與損害也相對較小。然而,出于有效保障建筑安全性與穩(wěn)定性,保護群眾生命安全,降低地震導(dǎo)致的人員傷亡與重大事故的角度出發(fā),做好建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是非常必要的。尤其是部分地震頻率較高的地區(qū),抗震設(shè)計更是建筑設(shè)計的重中之重。目前我國已有的安全條文對建筑抗震結(jié)構(gòu)的相關(guān)指標(biāo)做出明確規(guī)定,要求建筑抗震結(jié)構(gòu)可以承受建筑施工、使用過程中出現(xiàn)的各類荷載與變形。對于在特殊情況下發(fā)生的偶然荷載或突發(fā)事件,必須保證整體建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不變。
2建筑結(jié)構(gòu)中的人防設(shè)計與抗震設(shè)計應(yīng)遵循原則
2.1遵循“強柱弱梁”與“強剪弱彎”的設(shè)計原則
在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時,進行人防設(shè)計和抗震設(shè)計都能夠?qū)φw建筑的結(jié)構(gòu)強度起到一個很好的提升作用。一般情況下,對建筑結(jié)構(gòu)進行人防設(shè)計與抗震設(shè)計均能夠確保在較大地震作用力的影響下,整體建筑依舊保持完好。所以,在進行設(shè)計時應(yīng)當(dāng)遵循“強柱弱梁”與“強剪弱彎”的設(shè)計原則,即通過建筑結(jié)構(gòu)中有關(guān)受彎構(gòu)件和大偏心的受壓構(gòu)件變形來充分吸收內(nèi)部動荷載能力,經(jīng)過外部結(jié)構(gòu)的緩沖后,能夠?qū)⒔ㄖY(jié)構(gòu)中各構(gòu)件支座的截面抗剪負擔(dān)和中受力柱的抗壓負擔(dān)釋放出來,以確保在外界巨大荷載作用下建筑結(jié)構(gòu)形成塑性破壞,以確保整體建筑結(jié)構(gòu)的完整性與安全性。
2.2整體協(xié)調(diào)和合作性原則
在建筑結(jié)構(gòu)人防設(shè)計和抗震設(shè)計中整體協(xié)調(diào)和合作性原則地遵循也是其重要內(nèi)容。根據(jù)筆者對相關(guān)工程研究發(fā)現(xiàn),受多方面原因所影響,部分設(shè)計單位在開展建筑結(jié)構(gòu)人防與抗震設(shè)計中并沒有將整體協(xié)調(diào)和合作性原則融入,這不但直接造成建筑結(jié)構(gòu)諸多參數(shù)不符合相應(yīng)要求的情況產(chǎn)生,同時更重要的是會致使建筑質(zhì)量與安全因此而無法保障。比如當(dāng)在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,如果整體協(xié)調(diào)性達不到要求時,那么會使得建筑在遭受一定強度震動時安全性和耐久性因此而下降,如此一來便會對其今后使用埋下巨大的安全隱患。對此,為了確保建筑結(jié)構(gòu)人防與抗震設(shè)計中整體協(xié)調(diào)和合作性原則得以融入,除了從制度與工作考核上要求設(shè)計人員應(yīng)用該原則外,我們還嚴(yán)抓設(shè)計過程監(jiān)督以及審核這兩方面,只有這樣才能最大程度地確保整體協(xié)調(diào)和合作性原則得以落實。
3建筑結(jié)構(gòu)中的人防設(shè)計與抗震設(shè)計方法
3.1人防設(shè)計
3.1.1主體設(shè)計
通常情況下建筑地下室劃分為普通地下室與人防地下室兩類。在設(shè)計地下室時需依照平戰(zhàn)結(jié)合的方式進行。第一,結(jié)構(gòu)體系應(yīng)當(dāng)根據(jù)人防建設(shè)面積、抗力級別、功能要求以及防化要求來進行確定,且做好防護區(qū)、清潔區(qū)、染毒區(qū)的劃分工作。第二,應(yīng)當(dāng)將鋼筋混凝土防護密閉墻設(shè)置在相鄰防護單元間。第三,應(yīng)當(dāng)采用整體澆筑的密閉隔墻來隔離染毒區(qū)與清潔區(qū),且用水泥砂漿抹光染毒區(qū)一側(cè)墻面。
3.1.2出入口設(shè)計
人防出入口設(shè)計中根據(jù)防護單元面積大小分為兩類:第一,小于1000m2。主要采取戰(zhàn)時出入口與連通口各一個設(shè)計,它們作用分別是直通室外以及連接隔壁防護單元。其次,為指揮工程設(shè)計寬和高超過2m、2.6m的出入口兩個以上。另外,為了保障戰(zhàn)時出入口安全性,我們還需對其進行防倒塌堵塞設(shè)計。第二,超過1000m2。除連通與垂直口外,出入口設(shè)計數(shù)量在2個以上,并要求相鄰距離超15m以及各有不同方向。
3.1.3平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換
通常情況下平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換可分為早期轉(zhuǎn)換、臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換以及緊急轉(zhuǎn)換三個階段,在對這幾個階段設(shè)計過程中,必須要確保能夠在特定時間內(nèi)完成器材、物質(zhì)的籌措、安裝各類管線設(shè)備、封堵出入口以及調(diào)試單元連接口等工作,并且根據(jù)上述要求來完成平戰(zhàn)工功能轉(zhuǎn)換的設(shè)計。
4抗震設(shè)計
4.1合理選擇場地與地基
地基與場地的選擇在很大程度上影響著整體建筑抗震能力。因此,在選擇場地與地基時,首先應(yīng)當(dāng)對建設(shè)區(qū)域地震活動情況進行詳細了解,并實地勘察其地質(zhì)情況,并對場地開展綜合的評價與分析,確定其抗震設(shè)計等級。其次,在選擇地基時應(yīng)當(dāng)盡量選取巖石或是密實度高的基土,以提升地基抗震能力。如若地基無法達到抗震要求的,則必須采取必要的改造與加固措施讓其達到相應(yīng)的要求。
4.2隔震與消能減震設(shè)計
部分建筑不但要具備一定的抗震能力,而且還需要確保消能與隔震方面的需求。因此,首先,應(yīng)當(dāng)選擇密實度高的地基,以將地震所帶來的作用力給建筑造成的損壞降到最低,避免出現(xiàn)共振的情況。其次,應(yīng)當(dāng)選用具有良好延性的材料,從而減小地震給建筑造成的破壞。再者,應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際情況來選取合適的隔震支座,并且對風(fēng)力所找出的負荷進行充分考慮。
4.3確保建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性
在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時,應(yīng)當(dāng)盡可能保證建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性,以均勻分布建筑所承受的荷載力。首先,應(yīng)盡可能選用規(guī)整的圖形作為建筑結(jié)構(gòu)不免布置圖。其次,應(yīng)當(dāng)盡可能避免使用不規(guī)則建筑平面,避免導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)鋼心與質(zhì)心發(fā)生交錯。否則在發(fā)展地震時,極易由于建筑鋼心距離過大而導(dǎo)致下剛性下降,從而產(chǎn)生倒塌的風(fēng)險。
作者:宮昆鵬 鐘鋮 單位:海軍北海工程設(shè)計院
摘要:分析了地震與建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)系,從抗震場地選擇、建筑物平面布置、抗震結(jié)構(gòu)體系選擇等方面,論述了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中存在的問題,并提出了優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的建議,從而確保建筑物的安全性。關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu),抗震設(shè)計,平面布置,建筑物在進行建筑結(jié)構(gòu)防震設(shè)計時需要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)本身的特點,開展前期的設(shè)計工作,保證建筑能夠達到最高的防震效果,從而保障人們的生命安全,減少因地震帶給社會的經(jīng)濟損失[1]。針對于多種建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計來說,如何選擇一個最優(yōu)的方案有效提高建筑物的抗震能力,成為了行業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點。
1地震與建筑結(jié)構(gòu)概述
1.1我國地震設(shè)計規(guī)范
我國針對建筑物在抗震方面的設(shè)計已經(jīng)得到逐步改善,2001年,我國頒布了《抗震設(shè)計規(guī)范》[2],該規(guī)范不僅汲取了我國所發(fā)生的多次大型地震的經(jīng)驗教訓(xùn),而且對建筑物的抗震能力進行了深入的研究,并提出相關(guān)設(shè)計方案,極大的提高了我國建筑物的抗震能力,從而有效的保證了人民群眾的生命安全和財產(chǎn)安全。《抗震設(shè)計規(guī)范》的實施,標(biāo)志著我國建筑結(jié)構(gòu)抗震邁向了一個新的階段。
1.2地震與建筑結(jié)構(gòu)關(guān)系
地震區(qū)建筑物結(jié)構(gòu)直接決定著其抗震能力,如果建筑物抗震能力較強,在經(jīng)過地震災(zāi)害之后,相應(yīng)的損失也會減小,反之,將會給人民的生活帶來極大的危害和困難。根據(jù)以往的案例可以發(fā)現(xiàn),在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中融入抗震的設(shè)計,能夠有效抵抗地震所帶來的巨大振動,如果沒有進行相應(yīng)的抗震設(shè)計,建筑物就會在極短的時間內(nèi)全部倒塌,這也在一定程度上威脅了人民的生命安全[3]。所以,必須在地震區(qū)將抗震作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點內(nèi)容,并在實際施工當(dāng)中進行應(yīng)用和實施,嚴(yán)格控制施工質(zhì)量,將抗震設(shè)計作為保護人民群眾生命安全的保障。
2建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的問題
2.1抗震場地的選擇問題
要想使建筑物在地震后造成的損害最小,就必須對抗震場地進行合理的選擇。首先,必須對建筑物的地基進行選擇,這主要是由于地震是由地殼向地面發(fā)出的振動,地基是否牢固會直接影響到建筑物的質(zhì)量和抗震性,所以,在進行地基的選擇時,應(yīng)避開一些對于建筑抗震不利的地方,選擇一些有利于建筑抗震的地段。其次,應(yīng)選擇一些土地堅硬、地質(zhì)元素分布均勻的地段[4],這主要是由于地震是一種地殼的變動,如果土地不夠堅硬,地質(zhì)元素分布不均勻,就會在地震時產(chǎn)生極大的變化,穩(wěn)定性不高,給建筑物帶來嚴(yán)重的破壞,反之,則會加強建筑物的穩(wěn)定性,最大程度上減少由于地震對建筑物帶來的破壞。最后,盡量避免一些可能會發(fā)生泥石流、滑坡、地裂的地段進行建筑施工,地表的穩(wěn)定性高也是提高建筑物抗震能力的一個重要方式。
2.2建筑物平面布置規(guī)則問題
從理論方面來說,建筑物如果按照規(guī)則進行建筑,就會大大提高其安全系數(shù),這是由于規(guī)則建筑符合抗震設(shè)計的要求,如果沒有任何建筑規(guī)則的設(shè)計方案,也是無法通過審核程序的。在《抗震設(shè)計規(guī)范》當(dāng)中,明確指出建筑物抗震設(shè)計必須符合相關(guān)的計算模式,如果出現(xiàn)不規(guī)則建筑,則可視為不合格建筑。一般情況下,建筑物的主體抗側(cè)力規(guī)則一般包含四個方面:第一,其結(jié)構(gòu)應(yīng)該沿著豎向構(gòu)成一個斷面,并且保證斷面之間的變化十分均勻,不要出現(xiàn)任何突然變化的情況;第二,由于建筑物主體抗側(cè)力存在兩個主軸,所以要確保兩個主軸之間的方向應(yīng)該比較接近,尤其是在變形和剛度方面的距離方面;第三,在平面布置當(dāng)中,必須保證建筑物周邊結(jié)構(gòu)能夠和中心互相協(xié)調(diào),剛度均勻,從而確保主體結(jié)構(gòu)有較大的活動空間,這樣,一旦在地震發(fā)生時,較大的震動并不會對主體結(jié)構(gòu)造成太大的損害;第四,平面布置必須要將主軸和剛度之間保持分布均勻,才能有效提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。
2.3抗震結(jié)構(gòu)體系選擇問題
眾所周知,在建筑結(jié)構(gòu)抗震能力設(shè)計當(dāng)中最為重要的部分就是對抗震結(jié)構(gòu)體系的選擇,不僅要求抗震結(jié)構(gòu)體系具有較強的安全性,也應(yīng)適度考慮其經(jīng)濟性。一般來說,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計大致分為三個:第一,合適的抗震體系應(yīng)該保證建筑物組成部分受到震動損害之后,其整體的抗震能力并不會受到影響,所以,這就要求抗震設(shè)計當(dāng)中使用內(nèi)力重分布[4],才能保證地震中部分受到損害無法工作之后,其余部分能夠?qū)⑷恐亓M行承擔(dān),確保建筑整體的穩(wěn)定性;第二,建筑物的承載能力必須十分高,但在保證承載能力的同時還應(yīng)該具有良好的變形能力,這時我們可以依據(jù)當(dāng)前混凝土型號方面的技術(shù)手段,將其打造成一個具有良好塑性內(nèi)力重分布的能力,更好的起到抗震效果;第三,現(xiàn)代式建筑結(jié)構(gòu)要想具備良好的抗震能力,其剛度和強度必須進行合理分布,只有這樣,才能有效避免由于地震所導(dǎo)致的建筑物局部變化,并且針對于框架方面的設(shè)計必須注意節(jié)點的問題,必須要確保節(jié)點不被破壞,才能極大增強建筑物的抗震能力。
3提高建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計建議
3.1依據(jù)抗震等級優(yōu)化抗震設(shè)計
我們知道,在進行建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時,必須要參照地震的等級情況,才能針對性的對建筑的地基、梁柱、墻體等采取相應(yīng)的預(yù)防措施,確保建筑物能夠在地震發(fā)生時,從至少三個方面對建筑物進行保護。主要包括對建筑物節(jié)點的有效控制,增強墻柱梁板的剛性和強度,并且設(shè)計師應(yīng)該將梁柱的界面進行精確的計算,從而將其控制在一個合理的尺寸范圍之內(nèi),最后,對于鋼筋方面的要求是承載能力,保證鋼筋在較大震動狀態(tài)下仍然能夠發(fā)揮強大的支撐能力。
3.2對地震力的吸收和傳遞進行合理設(shè)計
在對建筑物進行抗震設(shè)計時,必須著重重視建筑物對地震力的吸收和傳遞作用,這樣才能有效分解地震所帶來的破壞力。所以,在設(shè)計過程中,應(yīng)將建筑物的墻柱梁板軸控制在同一個平面當(dāng)中,這樣能夠保證建筑物自身形成一個具有雙向抗震的結(jié)構(gòu)模式,一旦發(fā)生地震時,建筑物的各個組成部分會將這個破壞力進行傳遞,并逐漸吸收,最大程度上確保建筑的穩(wěn)定性和安全性,有效提高建筑物的抗震能力。
3.3抗震防線的多個設(shè)計
從正常建筑物的建筑設(shè)計來看,最多只會有一個抗震防線,但是針對于建筑物抗震設(shè)計來看,存在多個抗震防線,這樣才能有效提高建筑的抗震能力。從實際地震當(dāng)中可以看出,多個抗震防線能夠起到更好的抗震效果,在時間較久、危害性較大的地震當(dāng)中,一旦建筑物的第一道抗震防線被破壞后,建筑物的第二道抗震防線就會起到抗震的作用,以此類推,從而極大的增加了建筑物在地震當(dāng)中的防御能力。需要注意的是,我國國土面積廣闊,不同的地區(qū)存在著不同的地質(zhì),在抗震防線的設(shè)計中應(yīng)當(dāng)針對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特點進行設(shè)計,才能使抗震防線在地震發(fā)生時發(fā)揮其真正應(yīng)有的價值。
3.4建筑物抗震標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計
由于各個地區(qū)所處的地理位置存在較大不同,其地震強度也會有所不同,在一些地震頻發(fā)的地區(qū),如我國四川地區(qū),經(jīng)常發(fā)生一些或大或小的地震,所以,對于這些地區(qū)的建筑物抗震設(shè)計的要求就相對較高。在抗震設(shè)計考慮到多種因素之后,要在最終保證建筑的抗震水平達到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步,市場上出現(xiàn)了多種新型的抗震材料和技術(shù)手段,所以,合理的應(yīng)用這些新材料、新技術(shù),也是提高建筑物抗震標(biāo)準(zhǔn)的重要設(shè)計內(nèi)容。
4結(jié)語
在原有建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基礎(chǔ)上,合理的選擇施工地點,并不斷提高建筑物的抗震等級和抗震標(biāo)準(zhǔn),進行多個抗震防線的設(shè)計,確保地震過程中能夠?qū)ζ渌鶐淼钠茐牧M行合理的吸收和傳遞,才能確保建筑的安全性,最終實現(xiàn)保障人民群眾的生命安全和財產(chǎn)安全的目的。
作者:段耀美 鄧南沙 單位:太原理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院 國家知識產(chǎn)權(quán)局專利審查協(xié)作北京中心
1合理選址以提高建筑物的抗震能力
地震發(fā)生時,如果建筑物本身抗震能力弱,結(jié)構(gòu)不堅固或者建筑剛性強而韌性不足,很容易遭到嚴(yán)重的破壞神之倒塌。如果建筑物選址不合理,地基建在地質(zhì)不穩(wěn)固的地方,地震會引起地表的地裂和錯動以及地面沉降,這種破壞在地基不穩(wěn)固的地方更加明顯,因此合理選址以提高建筑物的抗震能力非常重要。在建筑物選址時,易選擇地層穩(wěn)固地帶,應(yīng)盡量避開地質(zhì)不穩(wěn)固的地方,如斷層帶、地下采空區(qū)、地下水空洞區(qū)、易液化土等地方。如果沒有條件避開上述不適合建造建筑物的地區(qū)時,應(yīng)采取相應(yīng)的抗震應(yīng)對措施。依據(jù)國家對建筑物抗震的類別等級,采取人工加固地基、注意建筑結(jié)構(gòu)的整體性、建筑物的外形勻稱、建筑物的結(jié)構(gòu)簡單減輕建筑物自重等,都可以消除地基液化沉陷。還有一種特殊的地質(zhì)構(gòu)造,那就是在地基的主要受力層內(nèi)還存在土質(zhì)較軟的粘性土層或者不均勻的土層面時,這種地質(zhì)構(gòu)造若發(fā)生地震,地基會發(fā)生不均勻沉降。在此種地質(zhì)構(gòu)造地帶施工時,應(yīng)采用樁基和加強基礎(chǔ)的措施來加固地基。
2選擇合理的平面和立面布置
建筑物的立體結(jié)構(gòu)與平面設(shè)計非常重要,需要關(guān)注以下幾個方面的問題:
(1)在地震水平作用力下,建筑的結(jié)構(gòu)剛度和其抗震能力是雙向的。建筑物在結(jié)構(gòu)布置上應(yīng)該能夠承受住任何方向的地震。一般而言,應(yīng)該使結(jié)構(gòu)從平面的主軸方向上具有足夠的剛度以提高其抗震能力。建筑構(gòu)造的抗震能力體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的剛度和韌性。結(jié)構(gòu)的剛度越高,就越能削減地震的破壞力。而結(jié)構(gòu)的韌性,就是要使建筑有一定的變形度。但是如果變形度過大,其自身重力效應(yīng)也會破壞其自身結(jié)構(gòu)??偠灾?,建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該剛?cè)岵⒅亍?
(2)結(jié)構(gòu)簡單。如果建筑物自身結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,設(shè)計師很難預(yù)測和控制建筑物在遭受地震沖擊力時的受力。而簡單的結(jié)構(gòu),建筑設(shè)計師可以通過計算模型或者計算軟性模擬出建筑物受地震影響時建筑結(jié)構(gòu)自身的受力情況,對其位移內(nèi)力進行分析,從而找出結(jié)構(gòu)的薄弱部位并加固。因此相對于復(fù)雜結(jié)構(gòu),對簡單結(jié)構(gòu)的抗震性能預(yù)測是比較可靠的。
(3)建筑的整體性結(jié)構(gòu)。樓蓋的設(shè)計在高層建筑的整體結(jié)構(gòu)中起著非常重要的作用。在高層建筑的整體結(jié)構(gòu)中,樓蓋相當(dāng)于一個水平的隔板,其不僅是一個把慣性力傳遞到每個豎向的抗側(cè)力子結(jié)構(gòu),而且再地震發(fā)生時它還可以協(xié)同這些子結(jié)構(gòu)承受地震的沖擊力。但是如果豎向的抗側(cè)力子布置不均勻,則會發(fā)生變形,此時就需要樓蓋協(xié)同抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用。
3保障結(jié)構(gòu)的延性
在完成建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計后,還要采取措施使該結(jié)構(gòu)具有適當(dāng)?shù)难有裕源吮WC此建筑結(jié)構(gòu)可以達到預(yù)定的抗震目標(biāo)。提高建筑結(jié)構(gòu)的延性措施包括:
(1)對于建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中柱、梁等構(gòu)件,應(yīng)該按照強柱弱梁的原則,增加柱子的抗彎能力。鋼筋混凝土的框架在強震發(fā)生時,當(dāng)?shù)卣鹜χ率菇ㄖY(jié)構(gòu)達到最大的非線性位移時,梁端的塑性鉸的塑性轉(zhuǎn)動會比較大。當(dāng)柱端的塑性鉸出現(xiàn)比較晚,那么建筑結(jié)構(gòu)達到最大的非線性位移時它的塑性轉(zhuǎn)動會比較小。這樣就保證了框架有了比較穩(wěn)定的塑性耗能構(gòu)件。
(2)要提高結(jié)構(gòu)的延性,還要采取強剪弱彎的措施。因為剪切對于破壞根本沒有延性,如果某個部位一旦發(fā)生剪切破壞時,這個部位在整個抗震結(jié)構(gòu)中的作用就會喪失,柱端發(fā)生剪切破壞,建筑結(jié)構(gòu)的局部就會發(fā)生坍塌,局部坍塌有可能導(dǎo)致整個建筑物的坍塌。因此,要采取措施來增大梁柱和柱端的組合剪力值,保證任何構(gòu)件在強震發(fā)生時都不會損壞其剪力。
4建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)計算分析
參數(shù)設(shè)計的目的是為了更好的計算地震作用力以及房屋的各構(gòu)件對地震作用的響應(yīng)力。這種計算主要是對每個墻柱梁板的承載力以及變形參數(shù)的計算。計算開始前,要建立與高層結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的計算模型,然后依據(jù)模型和設(shè)計概念做出細致的計算。在應(yīng)用計算機軟件協(xié)助計算時,必須符合國家有關(guān)規(guī)定和行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。同時必須堅持具體問題具體分析,注意具體工程的特殊處理。對于比較復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu),要針對不同類型的地震做相應(yīng)的變形分析,要采用兩個及以上的力學(xué)模型,當(dāng)前有剪磨理論和主拉應(yīng)力理論兩種,這兩種不同的計算理論都有其適合的應(yīng)用范圍,砌塊結(jié)構(gòu)一般應(yīng)用剪磨理論,而磚砌體一般用主拉應(yīng)力理論。根據(jù)計算機軟件計算出的結(jié)果,然后才能確定建筑結(jié)構(gòu)是否能運用到工程設(shè)計當(dāng)中。計算結(jié)果分析的主要內(nèi)容有結(jié)構(gòu)的位移、扭轉(zhuǎn)系數(shù)、層間的剛度、剪重比系數(shù)以及自振周期等參數(shù)。此外,對于地下室的水平位移嵌固來說,要將有層剛度作為判斷依據(jù)。在高層建筑的復(fù)雜抗震計算時,要考慮平扭耦聯(lián)的計算。振型數(shù)不得小于15,振型的參與質(zhì)量不能小于總重量的90%。因此高層的建筑結(jié)構(gòu)計算是不能一次完成的。要做不同的模型,采用不同的計算理論,對其進行多次計算分析,并根據(jù)計算結(jié)果進行多次調(diào)整,這樣才能提高建筑物的抗震能力,保證建筑物在規(guī)定抗震等級的地震發(fā)生的安全。
5結(jié)束語
總之,就現(xiàn)階段而言,地震是一種在全世界范圍內(nèi)都無法預(yù)測的自然災(zāi)害,但是并不是要聽天由命,為了減輕其危害,建筑設(shè)計人員必須在建筑工程設(shè)計方面下功夫,改變過去著眼局部的方法,從整體出發(fā)進行建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計,注意建筑物的選址、選擇合理的立面和平面布置、保障結(jié)構(gòu)的延性以及對建筑結(jié)構(gòu)進行參數(shù)分析等方法提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力,從而能夠在地震發(fā)生時,保證人民的生命財產(chǎn)安全。
作者:劉珺琦 單位:陜西省安康市建筑設(shè)計研究院