發布時間:2023-03-01 16:25:00
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了8篇的抗震理念論文樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。
關鍵詞:建筑結構,抗震思路,發展歷程
一. 抗震設計思路發展歷程
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(0.1倍自重)用于結構設計。博士論文,發展歷程。到了60年代,隨著地面運動記錄的不斷豐富,人們通過單自由度體系的彈性反應譜,第一次從宏觀上看到地震對彈性結構引起的反應隨結構周期和阻尼比變化的總體趨勢,揭示了結構在地震地面運動的隨機激勵下的強迫振動動力特征。但同時也發現一個無法解釋的矛盾,當時規范所取的設計用地面運動加速度明顯小于按彈性反應譜得出的作用于結構上的地面運動加速度,這些結構大多數卻并未出現嚴重損壞和倒塌。后來隨著對結構非線性性能的不斷研究,人們發現設計結構時取的地震作用只是賦予結構一個基本屈服承載力,當發生更大地震時,結構的部位進入屈服后非彈性變形狀態,并靠其屈服后的非彈性變形能力來經受地震作用。由此,也逐漸形成了使結構在一定水平的地震作用下進入屈服,并達到屈服后非彈性變形狀態來耗散能量的現代抗震設計理論。
由以上可以看出,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。
二. 現代抗震設計思路
現代抗震設計理念是基于對結構非彈性性能的研究上建立起來的,其核心主要指在不同滯回規律和地面運動特征下,結構的屈服水準與自振周期以及最大非彈性動力反應間的關系。
60年代開始,研究者在滯回曲線為理想彈塑性及彈性剛度始終不變的前提下,通過對不同周期,不同屈服水準的非彈性單自由度體系做動力分析,得到了有關彈塑性反應下最大位移的規律:對T大于1.0秒的體系適用“等位移法則”,即非彈性反應下的最大位移等于同一地面運動輸入下的彈性反應最大位移。對于T在0.12-0.5秒之間的結構,適用“等能量法則”即非彈性反應下的彈塑性變形能等于同一地震地面運動輸入下的彈性變形能。當“等能量原則”適用時,隨著R的增大,位移延性需求的增長速度比“等位移原則”下按與R相同的比例增長更快。由以上規律我們可以看出,如果以結構彈性反應為準,把結構用來做承載能力設計的地震作用取的越低,即R越大,則結構在與彈性反應時相同的地震作用下達到的非彈性位移就越大,位移延性需求就越高。這意味著結構必須具有更高的塑性變形能力。 規律初步揭示出不同彈性周期的結構,當其彈塑性屈服水準取值大小不同時,在同一地面運動輸入下屈服水準與所達到的最大非彈性位移之間的關系。也揭示出了延性能力和塑性耗能能力是屈服水準不高的結構在較大地震引起的非彈性動力反應中不致發生嚴重損壞和倒塌的主要原因。讓人們認識到延性在抗震設計中的重要性。
之所以存在上訴的規律,我們應該注意到鋼筋混凝土結構的一些相關特性。首先,通過人為措施可以使結構具有一定的延性,即結構在外部作用下,可以發生足夠的非線性變形,而又維持承載力的屬性。這樣就可以保證結構在進入較大非線性變形時,不會出現因強度急劇下降而導致的嚴重破壞和倒塌,從而使結構在非線性變形狀態下耗能成為可能。其次,作為非線彈性材料的鋼筋混凝土結構,在一定的外力作用下,結構將從彈性進入非彈性狀態。在非彈性變形過程中,外力做功全部變為熱能,并傳入空氣中耗散掉。我們可以進一步以單質點體系的無阻尼振動來分析,在彈性范圍振動時,慣性力與彈性恢復力總處于動態平衡狀態,體系能量在動能、勢能間不停轉換,但總量保持不變。如果某次振動過大,體系進入屈服后狀態,則體系在平衡位置的動能將在最大位移處轉化為彈性勢能和塑性變形能兩部分,其中,塑性變性能將耗散掉,從而減小了體系總的能量。
三. 保證結構延性能力的抗震措施
合理選擇了結構的屈服水準和延性要求后,就需要通過抗震措施來保證結構確實具有所需的延性能力,從而保證結構在中震、大震下實現抗震設防目標。系統的抗震措施包括以下幾個方面內容:
1.“強柱弱梁”:人為增大柱相對于梁的抗彎能力,使鋼筋混凝土框架在大震下,梁端塑性鉸出現較早,在達到最大非線性位移時塑性轉動較大;而柱端塑性鉸出現較晚,在達到最大非線性位移時塑性轉動較小,甚至根本不出現塑性鉸。從而保證框架具有一個較為穩定的塑性耗能機構和較大的塑性耗能能力。
2.“強剪弱彎”:剪切破壞基本上沒有延性,一旦某部位發生剪切破壞,該部位就將徹底退出結構抗震能力,對于柱端的剪切破壞還可能導致結構的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節點的組合剪力值,使結構能在大震下的交替非彈性變形中其任何構件都不會先發生剪切破壞。
3.抗震構造措施:通過抗震構造措施來保證形成塑性鉸的部位具有足夠的塑性變形能力和塑性耗能能力,同時保證結構的整體性。博士論文,發展歷程。
抗震設計中我們為了避免沒有延性的剪切破壞的發生,采取了“強剪弱彎”的措施來處理構件受彎能力與受剪能力的關系問題。值得注意的是,與非抗震抗剪破壞相比,地震作用下的剪切破壞是不同的。以梁構件為例,在較大地震作用下,梁端形成交叉斜裂縫區,該區混凝土受斜裂縫分割,形成若干個菱形塊體,而且破碎會隨著延性增長而加劇。由于交叉斜裂縫與塑性鉸區基本重合,垂直和斜裂縫寬度都會隨延性而增大。抗震下根據梁端的受力特征,正剪力總是大于負剪力,正剪力作用下的剪壓區一般位于梁下部,但由于地震的往復作用,梁底的混凝土保護層可能已經剝落,從而削弱了混凝土剪壓區的抗剪能力;交叉斜裂縫寬度比非抗震情況大,以及斜裂縫反復開閉,混凝土破碎更嚴重,從而使斜裂縫界面中的骨料咬合效應退化;混凝土保護層剝落和裂縫的加寬又會使縱筋的銷栓作用有一定退化。博士論文,發展歷程。可見,地震作用下,混凝土抗剪能力嚴重退化,但是試驗發現箍筋的抗剪能力仍可以維持。當地震作用越來越小時,梁端可能不出現雙向斜裂縫,而出現單向斜裂縫,裂縫寬度發育也從大于非抗震情況到接近非抗震情況,抗剪環境越來越有利。博士論文,發展歷程。此外,抗震抗剪要求結構構件應在大震下預計達到的非彈性變形狀態之前不發生剪切破壞。因為框架剪切破壞總是發生在梁端塑性鉸區,這就不僅要求在梁端形成塑性鉸前不發生剪切破壞,而且抗剪能力還要維持到塑性鉸的塑性轉動達到大震所要求的程度,這就需要更多的箍筋。博士論文,發展歷程。同時,在梁端塑性變形過程中作用剪力并沒有明顯增大,也進一步說明這里增加的箍筋不是用來增大抗剪強度,而是為了提高構件在發生剪切破壞時所達的延性。博士論文,發展歷程。
延性對抗震來說是極其重要的一個性質,我們要想通過抗震措施來保證結構的延性,那么就必須清楚影響延性的因素。對于梁柱等構件,延性的影響因素最終可歸納為最根本的兩點:混凝土極限壓應變,破壞時的受壓區高度。影響延性的其他因素實質都是這兩個根本因素的延伸。如受拉鋼筋配筋率越大,混凝土受壓區高度就越大,延性越差;受壓鋼筋越多,混凝土受壓區高度越小,延性越好;混凝土強度越高,受壓區高度越低,延性越好(但如果混凝土強度過高可能會減小混凝土極限壓應變從而降低延性);對柱子這類偏壓構件,軸壓力的存在會增大混凝土受壓區高度,減小延性;箍筋可以提高混凝土極限壓應變,從而提高延性,但對于高強度混凝土,受壓時,其橫向變形系數較一般混凝土明顯偏小,箍筋的約束作用不能充分發揮,所以對于高強度混凝土,不適于用加箍筋的方法來改善其延性。
辦公樓設計開題報告 課題目的、意義及相關研究動態:
目的:
意義:畢業設計是對我們大學四年來所學知識的一次全面的,徹底的,綜合的考查,也是對我們在學期間的最后一次大練兵。通過這次設計,熟悉建筑設計和結構設計的全過程,熟悉相關設計規范、手冊、標準圖集以及工程實踐中常用的方法。
畢業設計對于培養我初步的科學研究能力,提高綜合運用所學知識份分析問題、解決問題的能力有著重要的意義。同時積極、獨立完成畢業設計也是為今后的實際工作做出必要的準備。
相關研究動態:辦公樓建筑的發展趨勢:圍繞著綠色生態和節能的主題,建筑形態會更加多樣化,功能構成會更加豐富,更加強調人性化和令人身心愉悅的空間環境創造。政府行政辦公樓與其他辦公樓一樣,設計時應充分考慮適應性、靈活性、高效性和人性化的設計理念,以充分展示建筑功能與建筑形象的親和力與開放性,做到人及建筑與環境的和諧共處、永續發展,創造親切宜人的建筑形象和舒適自然的辦公環境。隨著社會的發展,生態主義、智能化、人性化、個性化、現代化、功能復合化辦公建筑的設計理念將是今后現代辦公樓的發展趨勢。
課題的主要內容(觀點)、創新之處:
課題項目:邵陽市財政局辦公樓設計,主體采用框架結構,房屋總層數5-6層,底層層高4.5m,其它各層層高3.6m,總建筑面積約為50002m
主要內容:根據建筑物的使用要求、地理位置、朝向、體型等因素的要求,完成建筑總平面圖設計、建筑方案、結構方案等的確定。
創新之處:
研究方法、設計方案或論文撰寫提綱:
研究方法:建筑物所在地區-邵陽市地震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.15g;設計地震分組按第一組地區考慮可以;擬建場地類型為中軟場地土,場地平坦,Ⅱ類建筑場地,建筑等級為Ⅱ級,耐火等級為二級;結構形式為框架結構,基礎采用柱下獨立基礎。
1、建筑抗震采用7度設防,建筑結構安全等級為二級,橫向水平地震作用計算采用D值法。
3、荷載作用下采用迭代法計算,活荷載作用下也采用迭代法計算,恒載和活載共同作用采用組合法計算。
設計方案或論文撰寫提綱:本設計采用的是鋼筋混凝土框架結構,地震烈度為7級 ,屬三級框架丙類建筑。在設計中,遵循先建筑、后結構、再基礎的設計過程。建筑設計以建筑設計方案為基礎,綜合考慮建筑的使用要求、建筑物重要性等級、地質條件、抗震設防要求、施工條件及材料供應情況等方面的條件,參照有關設計規范、資料的規定或建議,并通過調查研究,參考以往相近工程的經驗。按照適用、安全、經濟、美觀的設計原則,對建筑物的平面布置、結構構造等項目進行設計,包括建筑平面選擇平面柱網布置、平面交通組織及平面功能設計;然后考慮建筑分類、總平面布局、防火分區及安全疏散,進行防火設計;最后設計樓梯間。
力求做到建筑功能與建筑形象的親和力與開放性,創造親切宜人的建筑形象和舒適自然的辦公環境。設計出符合現代建筑風格的建筑設計方案,繪出建筑施工圖。按照設計的建筑方案和結構設計的彈塑性理論進行結構計算,通過手算和機算的結果,繪出結構施工圖。
【關鍵詞】抗震 概念設計 整體穩定性
中圖分類號:S611 文獻標識碼: A
建筑物結構的概念設計一般來說有建筑方面的概念設計和結構方面的概念設計,它們之間相互影響、相互協調、相互結合。結構概念設計就是以工程概念為依據從有利于提高結構抗震力的概念上,用符合工程客觀規律和本質的方法,對所設計的對象做宏觀的控制,目的就是在初步設計前為所這幾的工程項目設計一個概念性的總體方案和宏觀的控制。近年來,結構工程師將概念設計應用于實際工程中取得了很好的效果。同時隨著建筑業的發展,建筑的體型、功能的日新月異 的變化與要求,我們發現 89抗震規范中規定的概念設計內容不夠全面。2010年 1月實施的 GB50 0 1 1 - 2 0 10《建筑抗震設計規范》 (以下簡稱新抗震規范 )對概念設計的要求作了更全 面、更符合實際的規定,尤其是增加了“不規則建筑結構的概念設計”,使得概念設計在工 程中的應用更具體更明確地落到實處,切實提高了結構的抗震能力。“概念設計”愈來愈受 到國內外工程界的普遍重視。
地震具有隨機性、不確定性和復雜性,要準確預測建筑物所遭遇地震的特性和參數,目前是很難做到的。而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,結構工程抗震問題不能完全依賴“計算設計”解決。應立足于工程抗震基本理論及長期工程抗震經驗總結的工程抗震基本概念,從“概念設計”的角度著眼于結構的總體地震反應,按照結構的破壞過程,靈活運用抗震設計準則,全面合理地解決結構設計中的基本問題,既注意總體布置上的大原則,又顧及到關鍵部位的細節構造,從根本上提高結構的抗震能力。
一、概念設計的主要內容
1.選擇有利場地。造成建筑物震害的原因是多方面的,場地條件是其中之一。由于場地因素引起的震害往往特別嚴重,而且有些情況僅僅依靠工程措施來彌補是很困難的。因此,選擇工程場址時,應進行詳細勘察,搞清地形、地質情況,挑選對建筑抗震有利的地段,盡可能避開對建筑抗震不利的地段,任何情況下均不得在抗震危險地段上建造可能引起人員傷亡或較大經濟損失的建筑物。
2.對建筑抗震有利的地段,一般是指位于開闊平坦地帶的堅硬場地土或密實均勻中硬場地土。建造于這類場地上的建筑一般不會發生由于地基失效導致的震害,從而可從根本上減輕地震對建筑物的影響。對建筑抗震不利的地段,就地形而言,一般是指條狀突出的山嘴、孤立的山包和山梁的頂部、高差較大的臺地邊緣、非巖質的陡坡、河岸和邊坡的邊緣;就場地土質而言,一般是指軟弱土、易液化土、故河道、斷層破碎帶、暗埋塘浜溝谷或半挖半填地基等,以及在平面分布上成因、巖性、狀態明顯不均勻的地段。采用合理的建筑平立面。建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結構布置。建筑布局簡單合理,結構布置符合抗震原則,就能從根本上保證房屋具有良好的抗震性能。
經驗表明,簡單、規則、對稱的建筑抗震能力強,在地震時不易破壞;反之,如果房屋體形不規則,平面上凸出凹進,立面上高低錯落,在地震時容易產生震害。而且,簡單、規則、對稱結構容易準確計算其地震反應,可以保證地震作用具有明確直接的傳遞途徑,容易采取抗震構造措施和進行細部處理。
3.選擇合理的結構形式。抗震結構體系是抗震設計應考慮的關鍵問題。按結構材料分類,目前主要應用的結構體系有砌體結構、鋼結構、鋼筋混凝土結構、鋼-混凝土結構等;按結構形式分類,目前常見的有框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構、簡體結構等。結構體系的確定受到抗震設防烈度、建筑高度、場地條件以及建筑材料、施工條件、經濟條件等諸多因素影響,是一個綜合的技術經濟問題,需進行周密考慮確定。抗震規范對建筑結構體系主要有以下規定:①結構體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑;②結構體系宜具有多道抗震防線,應避免因部分結構或構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力;③結構體系應具有必要的抗震承載力,良好的變形能力和耗能能力;④結構體系宜具有合理的剛度和承載力分布,避免因局部削弱或突變形成薄弱部位,產生過大的應力集中或塑性變形集中,對可能出現的薄弱部位,應采取措施提高抗震能力;⑤結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近,在結構布置時,應遵循平面布置對稱、立面布置均勻的原則,以避免質心和剛心不重合而造成扭轉振動和產生薄弱層。
4.提高結構的延性。結構的延性可定義為結構在承載力無明顯降低的前提下發生非彈性變形的能力。結構的延性反映了結構的變形能力,是防止在地震作用下倒塌的關鍵因素之一。結構良好的延性有助于減小地震作用,吸收與耗散地震能量,避免結構倒塌。而結構延性和耗能的大小,取決于構件的破壞形態及其塑化過程,彎曲構件的延性遠遠大于剪切構件,構件彎曲屈服直至破壞所消耗的地震輸入能量,也遠遠高于構件剪切破壞所消耗的能量。因此,結構設計應力求避免構件的剪切破壞,爭取更多的構件實現彎曲破壞。始終遵循“強柱弱梁,強煎弱彎、強節點、弱錨固”原則。構件的破壞和退出工作,使整個結構從一種穩定體系過渡到另外一種穩定體系,致使結構的周期發生變化,以避免地震卓越周期長時間持續作用引起的共振效應。
5.確保結構的整體性。結構是由許多構件連接組合而成的一個整體,并通過各個構件的協調工作來有效地抵抗地震作用。若結構在地震作用下喪失了整體性,則結構各構件的抗震能力不能充分發揮,這樣容易使結構成為機動體而倒塌。因此,結構的整體性是保證結構各個部分在地震作用下協調工作的重要條件,確保結構的整體性是抗震概念設計的重要內容。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。
6、計算結果的校核。一般來說,在結構設計中,我們通常計算軟件來進行結構分析,這就需要設計人員對自己簡化的結構模型要進行合理性的分析,是否和實際受力模型一致,而最初的概念設計就顯得尤為重要,只有這樣,在進行準確分析判斷之后,方可用于實際工程
7、抗震構造措施。可以說,合理的抗震概念設計會簡化抗震計算過程,而構造措施則是對概念設計的補充。“強柱弱梁”“強剪弱彎”都是抗震概念概念設計的精髓。所以無論是什么結構類型,規范中都明確了在不同的抗震等級中,所應滿足的構造措施,這些都是一個結構是否安全的有力保障。
二、抗震概念與設計計算的具體規定
新抗震規范已將設計中常出現的問題做出了具體規定。
1.體形復雜的建筑不一概提倡設防震縫。
2.對規則結構與不規則結構做出了定量的劃分。并用強制性條文對建筑師的建 筑設計方案提出了限制。如第 3 . 4. 1條規定,“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方案”。
3.予應力混凝土的抗側力構件,應配有足夠的非予應力鋼筋。
4.非結構構件與其結構主體的連接,應進行抗震設計,如幕墻、附屬機械、電氣設備系統 支座和連接等需符合地震時對使用功能的要求。
5.投資方愿意通過增加投資來提高安全要求的抗震建筑,采用隔震和消能減震設計。
6.結構材料的選用應減少材料的脆性,優先采 用延性、韌性和可焊性較好的鋼筋和規定強度等級范圍內的混凝土。
通過執行新抗震規范中的各項規定,來保證抗震概念設計的完成 ;通過遵循抗震概念設計的原則,使建筑物具有可靠的抗震性能。概念設計決定建筑物的抗震性能,如果概念設計不適宜于抗震,那么不管多“精密”的計算也無濟于事。當然,在做好概念設計的基礎上也要認真計算做好定量分忻。
三、對自己將來工作的要求
了解未來抗震新思路. 如前所述,目前為減輕災害所采取的措施都偏重于提高結構自身的承載能力和變形能力,從而耗散地震能量避免建筑的倒塌。這種做法可以說一種比較被動的的辦法,存在著造價高、構造復雜,施工難度大等特點。既然破壞能力來自于地面,通過基礎向上部結構傳遞,那么若在基礎和上部結構之間增加一個“能量耗散層”以阻隔或減少地震能量向上傳遞,就能大大減輕地震隊建筑物的損壞程度。我國的地震實例也印證了是可行的,1996年邢臺地震,大量民屋倒塌,但其中幾棟土坯房幾乎沒有被破壞,經過考察,原因在于基礎墻體里鋪設厚約30mm的蘆葦桿防潮層,起到了減震效果。為避免它給人類帶來大的災難,要求結構工程師根據新抗震規范運用好抗震概念設計。做到 :1 .結構功能與外部條件一致 ;2 .充分發展 先進的設計理念 ;3 .發揮結構的功能并取得與經濟的協調 ;4.更好地解決構造處理 ;5. 利用定量的計算進行抗震分忻 ;6.用概念來判斷計算的合理性。客觀事物是多種多樣的,而且都是在不斷地變化,因此對不同的客觀事物有不同的概 念,隨著事物認識的不斷發展,概念也在不斷的發展變化,做好工程結構概念設計,有著很重要的意義。
結語:汶川大地震,玉樹大地震以及近年來全國各地頻發的一系列地震,對建筑物的抗震敲響了警鐘,建筑抗震必須再次引起我們的高度重視。本文對建筑抗震的概念設計進行了研究分析。對建筑抗震概念設計的重要性進行了闡述并提出了一系列相應的措施。在提高結構整體的抗震性能分析時,又融入了新的抗震設計思路,為工程設計人員在今后的工程設計中提供了一些思路,僅同行參考。
參考文獻:
【1】孫柏鋒 隔震結構設計方法研究 昆明理工大學碩士學位論文 2007
【2】GB50011-2010 建筑抗震設計規范
【3】李衛紅 加強建筑抗震設計的重要性
關鍵詞:建筑工程;建筑結構設計;抗震設計;抗震研究
近年來,我國經濟不斷發展,人民生活水平不斷提高,但是地震災害卻不斷發生,地震災害不斷威脅著我國人民的生命財產安全。眾所周知,地震災害的后果十分嚴重,然而,以現有的技術很難對其進行控制或者提前預測,因此,對地震災害進行根本性的防治是無法做到的,但是,在建筑結構設計中加入抗震設計,大幅度提高建筑的抗震能力,從而確保建筑在遭受地震災害時有一定的穩定性,進而減少地震災害發生帶來的危險。
一、在建筑結構設計中加入抗震設計的意義
毫無疑問,地震災害是眾多自然災害中破壞了最強的災害之一,對人們生命財產的安全有著極大的威脅,不僅如此,地震災害對建筑工程有著極強的破壞力,也因此,怎樣提高建筑物的抗震能力是是從事建筑工程設計的相關工作人員重點想要解決的問題,在我國歷史上,出現過許多次破壞力極強的地震,例如,唐山大地震,汶川地震。而我國經濟不斷發展,城市化發展迅速,建筑需求不斷增加,人口激增,高層建筑的需求量不斷擴大,建筑人群比較集中,所以,建筑人群集中的區域如果發生了地震,相應的損失是無法估量的。眾所周知,地震這一自然災害,以現有的技術手段無法提前預測并實施有效的防護措施,因此,在建筑結構設計中加入抗震設計,提高建筑物的抗震能力是比較有效的防護手段,因此在建筑結構設計中加入抗震設計是十分重要的。
二、建筑結構設計中的抗震設計需要達到的相關要求
首先,需要明確得是,我國對于建筑結構設計中的抗震設計是有著十分明確的要求的,因此,在實際建筑結構設計過程中需要遵循相應的設計準則,以相關設計準則為標準嚴格施工,在實際建筑結構設計過程中,相關設計師們要善于總結以往的設計經驗,再根據當前的建筑設計實際需求,完成建筑結構設計,從而使建筑結構設計科學合理。其次,在選擇防震措施時一定要選擇多級防震。以往的建筑物通常選擇得是三級防震措施,即需要建筑物做到小震沒有損壞,中震可以修理,大震不會倒塌,然而,根據相關實際狀況來看,建筑結構的防震措施必須選擇多級防震,從而最大程度地提升建筑物的抗震性能,只有這樣,在地震發生時,才可以盡可能地減少建筑物搖晃倒塌帶來的危害,減少人民群眾的經濟損失。最后,在實際建筑結構設計過程中,需要將概念設計理論與性能設計理念有效結合起來,在對建筑施工地點進行嚴謹科學地考察后,綜合多方面具體狀況進行全面的分析,從而設計出科學的建筑設計方案。
三、建筑結構設計抗震設計重點
(一)確保建筑物連接處的質量
在進行建筑結構設計工作時,不僅需要設計師們對建筑構件實施科學配置,還要確保建筑物連接處的質量問題,確保建筑構件之間的連接十分牢固,從而最大限度地降低因為建筑構件之間連接不牢固降低抗震性能情況的出現。如今,許多建筑物外壁都會使用一定的裝飾物品,相應的裝飾材料一般為大理石,瓷磚等,不僅如此,在對建筑物進行裝修時很有可能會使用新的裝修技術,而這些裝飾會依附于建筑結構而存在,從某種程度上來說,這些裝飾物的存在對建筑結構設計的抗震性能會產生一定的影響,這些裝飾物很有可能會降低建筑物的抗震能力,從而在地震來臨時增加建筑物遭到破壞倒塌時帶來的危害,比如,在地震發生時出現的玻璃雨,玻璃雨的出現通常是因為地震發生時,強大的破壞力使建筑物的玻璃幕墻產生變形,隨后在地震的破壞力作用下破碎。因此,在建筑結構設計中需要確保建筑構件連接處的質量,進而避免出現玻璃幕墻因為地震破壞力變形破碎從而帶來危險。不僅如此,在進行玻璃隔斷,內隔墻等工作時必須確保連接處的質量,讓建筑物主體連接更加穩固,從而確保建筑物的抗震性能。
(二)重視抗震措施的作用
設計師們在進行抗震設計時可以綜合運用基礎性防震措施來提高建筑物的防震性能,然而在實際運用過程中,需要根據建筑物的實際狀況進行科學選擇。比如,基礎隔震技術,這種技術在使用過程中,必須將隔震層放置于建筑項目的上部和基礎位置連接處,這樣放置能夠有效地降低建筑結構上部受到地震能的影響,從而減少地震能從地基傳遞到上層的可能性。目前,比較常用的抗震裝置包括夾層橡膠隔層,混合隔震裝置等。而間層隔震技術一般可以用來吸收地震產生的沖擊余力,最大程度地削弱地震的沖擊力量,從而保護建筑物不受地震沖擊力的較大影響,通常情況下,間層隔震使用于原始結構層。
(三)注意建筑結構的空間設計
在進行建筑結構設計抗震設計工作過程中,需要注意空間設計工作,即既要做好平面設計工作,也需要完成立體空間設計工作,從而確保建筑物的抗震效果達到最大,與此同時,在進行空間設計時需要確保設計方案科學合理。首先,需要確保方案設計的均衡性。在進行建筑設計工作的過程中,需要考慮地震發生時產生的多方面的作用力,確保設計方案的均衡性能夠有效地削減地震的沖擊力。其次,在不影響建筑物使用功能的同時簡化建筑結構,從而確保結構穩定性不會受到建筑結構的影響。最后,設計師們需要重視結構的整體性。
四、總結
隨著我國經濟的發展,人民生活水平不斷提高,而經濟的發展,城市化進程的發展使得建筑需求越來越大,高層建筑的需求量越來越大,在這樣的情況下,考慮建筑結構設計中的抗震設計是十分重要且有必要的。本論文從建筑結構設計中抗震設計的重要性開始談起,簡述了抗震設計的相關要求,提出了幾項抗震設計重點,希望對抗震設計有一定的幫助。
參考文獻:
[1]劉明魁.建筑結構設計中的抗震設計研究[J].建筑工程技術與設計,2017(23):1543-1543.
[2]陳瀟.建筑結構設計中的抗震設計研究[J].建筑·建材·裝飾,2017(7):121,142.
論文關鍵詞:鋼筋混凝土;地基與基礎設計;概念設計;問題;
中圖分類號:TU37 文獻標識碼:A 文章編號:
隨著高層建筑在我國的迅速發展,建筑高度不斷增加,建筑類型與功能也愈來愈復雜,結構體系更加多樣化,高層建筑結構設計也越來越成為結構工程師設計工作的重點和難點, 如何做好高層結構設計,筆者認為應從以下幾個方面考慮:
一、概念設計
結構概念設計是保證結構具有優良抗震性能的一種方法。選擇對抗震有利的結構方案和布置,采取減少扭轉和加強抗扭剛度的措施,設計延性結構和延性結構構件,分析結構薄弱部位,并采取相應的措施,避免薄弱層過早破壞,防止局部破壞引起連鎖效應,避免設計靜定結構,采取二道防線措施等每個設計步驟中都貫穿了結構概念設計內容。強調結構概念設計的重要性,是要求建筑師和結構師在建筑設計中應特別重視規范、規程中有關結構概念設計的各條規定,設計中不能陷入只憑計算的誤區。以下一些問題值得探討:
1.在結構體系上,應重視結構的選型和平、立面布置的規則性,擇優選用抗震和抗風性能好且經濟合理的結構體系。結構應具有明確的計算簡圖和合理的傳遞地震力途徑,結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近。
2.一般工程都僅進行小震下的彈性設計,而用概念設計和構造措施保證“中震可修,大震不倒”,但沒有驗算和證實,那么建筑物是否真能做到“中震可修,大震不倒”,無人知曉。對抗震設防烈度較高地區的特別重要建筑和超限建筑,審查專家往往會提出更具體的設計指標:(1)中震或大震不屈服設計;(2)中震或大震彈性設計;要求設計單位確保實現“三水準”的設計目標。
3.建筑物是應當有個性的,不應當千面一物。基于性能的抗震設計理念的特點是,使抗震設計從宏觀定性的目標向具體量化的多重目標過渡,允許按照業主的要求選擇不同層次的抗震性能目標作為設計者的設計依據。例如業主可以提出更高的抗震設防要求,按中(大)震不屈服設計或中(大)震彈性設計,保證重要的建筑物在大地震作用下不影響正常使用功能,而不僅僅是不壞不倒。
4.水平地震作用是雙向的,結構布置應使結構能抵抗任意方向的地震作用,應使結構沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力;結構剛度選擇時,雖可考慮場地特征,選擇結構剛度以減少地震作用效應,但是也要注意控制結構變形的增大,過大的變形將會因P-Δ效應過大而導致結構破壞;結構除需要滿足水平方向剛度和抗震能力外,還應具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉震動的能力。
5.在一個獨立的結構單元內,應避免應力集中的凹角和狹長的縮頸部位;避免在凹角和端部設置樓、電梯間;減少地震作用下的扭轉效應。豎向體型盡量避免外挑,內收也不宜過多、過急,結構剛度、承載力沿房屋高度方向不宜均勻、連續分布、避免造成結構的軟弱或薄弱的部位。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。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應采取加強連接的方法。
二、結構選型問題
對于高層結構而言,在工程設計的結構選型階段,結構工程師應該注意以下幾點:
1、結構的規則性問題
新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動,新規范在這方面增添了相當多的限制條件,例如:平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等,而且,新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此,結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意,以避免后期施工圖設計階段工作的被動。
2、結構的超高問題
在抗震規范與高規中,對結構的總高度都有嚴格的限制,尤其是新規范中針對以前的超高問題,除了將原來的限制高度設定為A 級高度的建筑外,增加了 B 級高度的建筑,因此,必須對結構的該項控制因素嚴格注意,一旦結構為B級高度建筑甚或超過了B級高度,其設計方法和處理措施將有較大的變化。在實際工程設計中,出現過由于結構類型的變更而忽略該問題,導致施工圖審查時未予通過,必須重新進行設計或需要開專家會議進行論證等工作的情況,對工程工期、造價等整體規劃的影響相當巨大。
3、嵌固端的設置問題
由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防,嵌固端有可能設置在地下室頂板,也有可能設置在人防頂板等位置,因此,在這個問題上,結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面,如:嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌固端的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等等問題,而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。
4、短肢剪力墻的設置問題
在新規范中,對墻肢截面高厚比為5~8的墻定義為短肢剪力墻,且根據實驗數據和實際經驗,對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了相當多的限制,因此,在高層建筑設計中,結構工程師應盡可能少采用或不用短肢剪力墻,以避免給后期設計工作增加不必要的麻煩。
三、地基與基礎設計問題
地基與基礎設計一直是結構工程師比較重視的方面,不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行,同時,也是因為地基基礎也是整個工程造價的決定性因素,因此,在這一階段,所出現的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。在地基基礎設計中要注意地方性規范的重要性問題。由于我國占地面積較廣,地質條件相當復雜,作為國家標準,僅僅一本《地基基礎設計規范》無法對全國各地的地基基礎都進行詳細的描述和規定,因此,作為建立在國家標準之下的地方標準。地方性的“地基基礎設計規范”能夠將各地方的地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經驗描述和規定得更為詳細和準確,所以,在進行地基基礎設計時,一定要對地方規范進行深入地學習,以避免對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。
四、結構計算與分析問題
在結構計算與分析階段,如何準確,高效地對工程進行內力分析并按照規范要求進行設計和處理,是決定工程設計質量好壞的關鍵。由于新規范的推出對結構整體計算和分析部分相當多的內容進行了調整和改進,因此,結構工程師也應該相當地對這一階段比較常見的問題有一個清晰的認識。
1、結構整體計算的軟件選擇。目前比較通用的計算軟件有:SATWE、TAT、TBSA 或 ETABS、SAP 等,但是,由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異,因此導致了各軟件的計算結果有或大或小的不同。所以,在進行工程整體結構計算和分析時必須依據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件,并從不同軟件相差較大的計算結果中,判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的,哪個又是意義不大的,這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。否則,如果選擇了不合適的計算軟件,不但會浪費大量的時間和精力,而且有可能使結構有不安全的隱患存在。
2、是否需要地震力放大,考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。振型數目是否足夠。在新規范中增加一個振型參與系數的概念,并明確提出了該參數的限值。由于在舊規范設計中,并未提出振型參與系數的概念,或即使有該概念,該參數的限值也未必一定符合新規范的要求,因此,在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷,并決定是否要調整振型數目的取值。多塔之間各地震周期的互相干擾,是否需要分開計算。
3、非結構構件的計算與設計。在高層建筑中,往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內的非結構構件。對這部分內容,尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構件進行設計時,由于高層建筑的地震作用和風荷載均較大,因此,必須嚴格按照新規范中增加的非結構構件的計算處理措施進行設計。
關鍵字:住宅;框架結構;高層剪力墻結構;混合結構
Abstract: It is now residential, shopping malls, teaching buildings, industrial plants, whether the function of simple or complicated, contains the foundation, wall, column, beam, plate, and other building components. They are composed of the framework of a house, form the overall structure, in order to bear all kinds of force. So the whole structure is the building structure, the following analyses the structural frame structure, shear wall structure of high-rise building, hybrid structure.
Key words: residential; frame structure; high-rise shear wall structure; hybrid structure
中圖分類號:TU973+.14文獻標識碼:A 文章編號:
建筑物具有安全性、適用性、和耐久性等內在的特質,也具有使用性和美觀等外在特質,前者取決于結構后者取決于建筑,從嚴格意義上結構是建筑賴以存在的基礎,在一定意義上結構支撐著建筑,現在從事建筑設計的設計師都認識到結構對建筑的重要性,這主要因為建筑物首先要先滿足來自各種力的作用,所以要根據建筑類型來確定合理的建筑結構。當然還有美觀對結構是不容否認的,當把結構當成建筑表現的一個完整部分時,就能建造出較好的并令人滿意的建筑物,所以合理的確定建筑材料和結構類型,即可滿足美學又可以帶來經濟上的效益。
一、框架結構
框架結構就是由柱、梁組成來承受水平荷載和垂直荷載的建筑構件。其中墻體是起維護與隔離作用,它是框架上的荷載,是非承重構件。而在布置建筑平面上框架結構就比別的結構顯得比較靈活,框架結構不僅可以提供較大的使用空間,還能滿足各種建筑功能的要求、而梁柱在框架結構連接中一般采用剛性連接,為超靜定高次結構。為了利于結構受力,其中框架柱宜上、下對中,梁應該對直、拉通,梁柱軸線應該在同一豎向平面內。這樣,不但保證了有效高度和承載力,還可以將另一方面的結構有效地連成整體,改善結構的抗震性能。下面通過框架結構的抗震、物理及使用性能這三個方面簡單的對框架結構進行分析:
①抗震性能方面:從抗震性能方面磚混結構的抗震性能與框架結構是不能相比的,框架結構有較好的延性和整體性其使用壽命長,且空間內可以自由分隔開間,所以娛樂建筑及商業建筑均可采用此結構。
②物理性能方面:框架結構是由鋼筋混凝土梁、柱承重,而磚混結構的墻體是起著承重作用的,其承重構件的材料都是磚、砂漿及混凝土構成,可見其抗壓、抗拉的物理性能都是不能與其相比的。
③使用性能:框架結構是一個開間比較大的建筑結構,在框架內可以根據自己的理念對空間進行規劃,其隔離墻不像磚混結構一樣受承重作用它可以任意拆除,而且在裝修內部時它的間隔墻體可以隨意拆卸,其空間運用都比較靈活,還增加了空間使用面積。通過使用來看框架結構遠比磚混結構的性能高出很多。
高層剪力墻結構
現在隨著人們生活水平的提高和對活動空間,尤其是高層樓房的平面和空間要求越來越高,其中原來普通框架結構的使用空間有著嚴格的限定與分隔,所以在這方面人們對使用空間的需求也不能得到很好地滿足,于是在原有框架結構空間優點的基礎上與剪力墻結構的優點進行有效結合,現在逐步發展形成了能適應人們新住宅觀念的高層住宅結構型式。剪力墻結構就是用鋼筋和混凝土所構成的構件來代替框架結構和砌筑結構中的中的墻、梁、板、柱等承受荷載構件。所以其構件不僅能有效控制結構水平與豎向的荷載力,還能在抗震性能中顯現出框架結構不能相比的優越性。剪力墻結構支撐著現在在城市的高層房屋建設,通過剪力墻結構被大量的運用可以看出剪力墻結構在城市的建設發展中起著不可小覷的作用。其中現在的“異形柱框架結構”和“短肢剪力墻結構” 受到了工程師的肯定。更主要的是得到了業主的歡迎,這就是因為它在城市高層房屋建設過程中很大程度上克服了普通框架及砌筑等一些結構的缺點。在另一個方面我們也知道當樓層越高時,它的風荷載與自重對它的水平方向的推動和豎向荷載就越來越大。風的橫向水平推動力與豎向自重的荷載沒有約束,可以說高層建筑物是不能實現的。而一般建筑物下面有約束力就夠了但是對于高層建筑來說,剪力墻結構就改變了下面只有約束力的性能,它把建筑物連接成一個有效的整體,利用剪力墻的特性,在通過設計人員計算對構建進行材料上的配置,使其不僅能承受住當地對建筑物的橫向的荷載還能使其承受住自身的荷載。而剪力墻自身的豎向荷載不僅僅承重豎向的力,還承擔著水平方向的力這種力還包括地震力。通過下面5條說明對剪力墻進行簡單描述:
①建筑物中的豎向承重構件主要由墻體承擔,這種墻體既承擔水平構件傳來的豎向荷載同時承擔風力或地震作用傳來的水平力,剪力墻即由此而得名。
②剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護墻,因此墻體的布置必須同時滿足建筑平面布置和結構布置的要求。
③剪力墻結構有很好的承載能力,而且有很好的整體性和空間作用。比框架結構有更好的抗側力能力,因此可建造較高的建筑物。
④剪力墻結構的優點是在水平荷載作用下側移小抗震性能好尤其在如今城市人口多可以利用高層建筑來緩解人們對住宅空間的需求,其缺點是 剪力墻的間距有一定限制建筑平面布置不靈活不適合要求大空間的公共建筑另外結構自重也較大。一般只適用住宅、公寓和旅館。
⑤剪力墻結構的樓蓋,結構一般采用平板可以不設梁所以空間利用比較好,可節約層高。
三、混合結構
混合結構是各種構件組成共同承擔豎向及水平荷載的結構,可組成框架、框架剪力墻、筒中筒、巨型結構等體系。下面從材料、延性、設計原則等三個方面對混合結構進行剖析。
1、混合結構是由不同材料組成的結構,這種結構體系是按受力特點進行劃分的,這種類型的結構可以組成各種結構體系,但是各種類型的結構體系,其抗震性能有很大差異。因此,在考慮混合結構的設計原則、要求方法時,應充分注意到這些,不能把所有的混合結構混為一體。
2、從下面三種角度對混合結構的延性進行考慮
①外框架可以形成的筒中筒結構,這樣能至少分擔一半的水平力所以抗側力較強、延性較好。
②框架抗側力很弱的框架剪力墻體系,其中框架部分側向剛度很小,主要由剪力墻承擔水平力,實際上相當于剪力墻結構。
③能夠起到二道防線的的框架剪力墻體系范圍內框架抗側力作用較強。
3、混合結構的設計原則
①應該使主要抗側力構件在提供側向剛度的同時盡量減輕自重,提高延性,框架部分盡量提高地震力的分擔率。
②混合結構應對薄弱部位的驗算進行加強,首先對帶邊框剪力墻采用。應加強抗震構造措施的非雙重抗側力結構體系混凝土剪力墻的混合結構。
③充分考慮鋼及混凝土構件的變形差異對節點連接、制造、安裝的影響。
結束語:
現在建筑行業發展這么迅速,而結構設計是個系統、全面的工作,需要扎實的理論知識功底,靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度。如果不合理、不科學、不適用的結構設計必然會造成經濟預算的增加,嚴重者還會制約建筑行業的發展。所以只有我們充分對建筑結構設計的重視,施行科學促進產業結構資源優化的有效配置,才能使建筑企業在高效、低成本的建設中始終強勁。作為結構設計人員,應該對當前房屋建筑結構設計中常見問題的加以認識與研究,來不斷提高自身的結構設計水平,使設計的作品比現階段的其它建筑具有更高的水準,來設計出更合理更經濟的建筑結構形式。
參考文獻:
1、建筑結構科技論文主體部分基本構成―《編輯學報》2011年S1期
關鍵詞:高層建筑;混凝土;抗震結構;設計
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
引言
地震影響因素十分復雜,是一種不能預見的外部作用,目前的計算方法依舊處于半經驗半理論的方法,在實際工作當中,想要對于建筑的抗震性進行精確的計算有很大的難度,因此,建筑設計師在進行高層建筑時,應重返考慮高層建筑的抗震問題,采取相應的安全防患措施,做到真正的防患于未然。
1、高層建筑混凝土結構的特征
混凝土結構建筑的樓層在10層或10層以上,或者建筑高度超過28m,定義為高層建筑。從定義中可看出高層建筑的特點體現在層數和高度上,而高層建筑更本質的特點是水平荷載設計起到關鍵作用。在高層建筑中研究建筑的抗側力能力是抗震設計的重點,地震荷載和風荷載主要作用于建筑的水平力,其中地震荷載起控制的作用。破壞時間短,無規律的作用強度大,水平方向上的振動加以扭轉振動是地震力對建筑的破壞特點。在設計過程完全應用彈性理論來設計以提高建筑的抗震性能是不可行的。因為會增加抗側構件的數量,使結構的自重增加,導致在地震中,由于建筑自身的慣性力過大,使抗震性能降低。
2、建筑抗震級別
我國房屋建筑工程可以分為以下四個抗震設防類別
2.1、特殊設防類
指使用上有特殊設施,涉及國家公共安全的重大建筑工程和地震時可能發生嚴重次生災害等特別重大災害后果,需要進行特殊設防的建筑。簡稱甲類。
2.2、重點設防類
指地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復的生命線相關建筑,以及地震時可能導致大量人員傷亡等重大災害后果,需要提高設防標準的建筑。簡稱乙類。
2.3、標準設防類
指大量的除1、2、4款以外按標準要求進行設防的建筑。簡稱丙類。
2.4、適度設防類
指使用上人員稀少且震損不致產生次生災害,允許在一定條件下適度降低要求的建筑。簡稱丁類。
3、高層混凝土建筑抗震結構設計原則
3.1、結構布置
平面布置是指在建筑設計的平面圖上,將柱和墻的位置以及對樓蓋具有的傳力作用進行合理的設置。依據建筑的抗震性能來看,最關鍵的是盡量將建筑結構平面的剛度中心與質量中心相靠近或相重合,以降低地震力對建筑的破壞力。為了減輕建筑自身的重量,在設計時應以結構的平面規則、對稱為宜。結構的剛度在豎向上應保持均勻,可盡量較為規則的設計豎向結構,少做平面上的變化。在安全規定內設計結構的高度和寬度,并且需限制兩者的比值,以使結構有較好的整體剛度和穩定性。
3.2、防震縫設置
建筑平面結構復雜時,可通過使用防震縫,將復雜面劃分為簡單且規則的平面,但是在高層建筑中,不宜使用防震縫。如果無法避免設縫,那么應根據不同的結構,按照需要較寬的規定來設置寬度。建筑的高度不超過15m,其防震寬度宜采用70mm;高度大于15m,應根據不同的度數相應的增加高度和防震縫寬度。
4、高層建筑混凝土抗震結構設計分析
4.1、選擇場地地基
選擇場地地基首先要依據實際工程需求,同時還要考慮地震活動情況。分析天然地基時的抗震承載力要按照不同的場地來進行,此外,根據不同場地來分析地震所導致的危害度。如果有必要,可使用規范的地基來進行處理。可根據地震強度、場地土的厚度、斷裂的地質歷史來明確避讓距離,從而對場地范圍內的地震斷裂的確定有利。一定要保證避開對不利的建筑地段來進行場地地基的選擇,如果依法避開,可以運用合適的抗震措施來進行。
4.2、增加抗彎結構寬度
增加抗彎結構體系的有效寬度,在高層建筑鋼筋混凝土結構抗震設計中能提高建筑的抗傾覆力矩,并且側移三次方的比例能得到減小,利用結構力學中的彎矩平衡法進行計算可更好的理解這一設計方式。在實際的建筑工程的設計中,豎向構件在結構體系中的良好連接是必須要做到的。在框架結構設計中,設計構件應遵循強壓弱拉、強柱弱梁、強節點弱桿件和強剪弱彎的原則。在實際當中,為實現框架與剪力墻的協同一致需控制各層樓板的變形量。剪力墻的主要受力是彎曲變形,結構的主要受力是剪切變形,將兩者進行有效協調變位,能實現框架抗震。
4.3、設計構件布置方式
結構設計中的抗力構件的布置應發揮最有效的作用,以提高結構的整體協調力,例如斜撐、水平撐及桁架體系等。在實際的設計中,不宜忽略其在結構中的作用,應根據具體受力狀態,發揮桿件的抗拉和抗壓能力。交叉撐或斜撐是最有效抗衡抗側力的鋼骨混凝土構件,其構件可完全適應受拉或受壓的狀態,且可充分是鋼材抗拉能力和混凝土構件的抗壓能力得到發揮的同時,又可在水平方向上增大架構的抗側移剛度,以增強高層建筑緩凝土結構抗震作用。
4.4、高層混凝土建筑各層結構參數設置
通過在模擬地震中對設施的分析,我們能夠根據得到的數據對各層的參數進行設置。例如高層混凝土結構建筑中的墻體承載能力等方面。在預處理階段,應在充分了解羨慕的地形條件、質量檢測等多個方面的基礎上,建立設計的框架,應用設計理念做出說明,完成高層混凝土結構建筑的設計工作。在高層混凝土結構設計工作中,最好能夠建立設計信息庫,便于工程師用查找案例并總結的方法來展開工作。在研究結構綜合受理情況時,應選出相應的模型,并以此對建筑結構的合理性進行判斷。要對計算機運算結構展開研究,為以后的計算機運算提供一句。高層混凝土建筑要處理包括站東周期、扭轉角度等多種參數,因此,對于高結構的設計應經過反復推敲,確保其具有良好的抗震能力。
4.5、重視結構的規則性
在進行高層混凝土結構建筑設計時,應重視高層結構的規則性,對于嚴重不規則的設計方案買,不能進入選擇的行列。合理的布置能夠對結構的抗震起到有效的提升,在設計中應提倡平、立面的對稱。經過對震害的研究我們呢可以發現,對稱建筑在地震中受到的傷害最低,對于采取抗爭措施和處理都較為便利。
4.6、增加承受荷載的構件截面
在實際結構的設計中對承受地震力的構件應增大構件的最大部分截面,主要表現為在底部中應用加強層。通常情況下在剪力墻底部的加強層,其高度應設計與底部兩層的較大值,或1/8的墻肢總高度相接近。高度大于150m的剪力墻,墻肢總高度的1/10是其底部加強部位的高度。為保證結構的延性需要對截面的尺寸進行限制,以防止產生脆性破壞,尤其對于抗震結構的截面限制條件更為嚴格,將x設為混凝土受壓區域梁端截面構建的高度,考慮鋼筋的受力情況,計算結果應符合以下條件;一級,x≤0.25h0;二、三級,x≤0.35h0,H0表示為截面的有效高度。
4.7、發揮樓蓋的水平隔板作用
在建筑結構設計中將豎向的受力構件,也設計為是受彎構件,主要抗傾覆構件能在壓力作用下,保持整體結構的穩定性。同時能減少增加的構件數量,減輕結構自重,降低工程造價。在高層建筑中,實際樓蓋發揮的隔板作用應符合計算假定:假定全部樓層采用剛性樓板。這主要因為結構樓板的剛度足夠,樓板有一定的厚度并配有鋼筋,且在平面內的開洞進行了限制。如果假定不符合,在地震力的作用下樓板會成為薄弱層,結構會在層高處豎向構件發生破壞,導致結構整體發生垮塌。
4.8、對結構體系要合理的選擇
抗震設計要考慮的關鍵問題就是抗震結構體系,建筑是否安全和經濟取決于結構方案是否合理。
4.8.1、在對建筑結構體系進行合理選擇時,要考慮到地震作用有合理的傳遞途徑以及計算簡圖要十分明確,除此以外,受力以及傳力路線等都要符合抗震分析。
4.8.2、在選擇建筑結構體系時,要考慮到贅余度功能和內力重分配功能,這兩個功能是進行抗震概念設計時的重要原則。
4.9、結構構件的延性要得到提高
對各個構件延性水平的提高是抗震概念設計在建筑結構設計中應用的關鍵問題。抗震措施主要有:采用豎向和水平向的混凝土構件,從而對砌體結構加強約束。這樣一來,配筋砌體在地震中產生裂縫后也不會倒塌,讓建筑物在地震中不會完全喪失重力荷載的承載能力。
5、結語
對于高層建筑來說,抗震設計是非常重要的,一個優良的建筑抗震設計,必須是在建筑設計和結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。隨著社會經濟的發展,很多新型的結構、新的技術不斷出現,設計人員要不斷利用這些新結構和新技術進行抗震結構設計,從而為人們的生命財產安全做好保障。
參考文獻
[1]陳天華.高層混凝土建筑抗震結構設計探析[J].中國科技信息,2011,16:42.
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在抗震防災和加固改造技術上的創新,同時提出幾點建議,以進一步推動和提高我國城市橋梁的建設的總體水平。
關鍵詞:橋梁建設技術創新應用
中圖分類號:O434文獻標識碼: A
0引言
近些年來,我國的橋梁以空前的規模飛速發展著,無論是建設數量還是施工速度都在趕超發達國家,呈現出橋梁建設新的。然而傳統的設計思想,技術工藝,材料設備經常會導致橋梁建設出現美中不足、設計創新不足和施工質量不足等問題,因此,近30年來,我國的橋梁工程技術人員不斷摸索前進,在對一大批復雜立交橋梁、城市跨線橋梁、輕軌鐵路高架橋梁等各類大、中型橋梁工程的實踐中,眾多創新技術被發掘出來。
1設計理念和設計思想上的創新
橋梁是生命線工程,橋梁結構的合理性、安全性、耐久性一直是橋梁設計中的核心問題。傳統的橋梁設計理念較多地考慮結構的強度,而較少考慮結構的耐久性,重視強度極限而不重視使用極限,這種設計導致的結果是:橋梁在正常使用期內適用性差,出現橋面鋪裝開裂、構件疲勞、變形過大、鋼結構腐蝕等,專家預測在不久的將來會出現大量橋梁搶修、加固甚至改建的局面。近年來在橋梁科技界、工程界頻繁出現了一系列新名詞、新概念,例如設計基準期、結構壽命期、健康監測、二類穩定、安全評價等,就充分反映出橋梁工程師對橋梁設計的理念轉變。工程師們要從“全壽命期”的概念出發,進行災害分析,分析對各部件在靜、動荷載作用下的易損性,確定結構中重要傳力構件與次要傳力構件、可更換部件與不可更換部件、可加固部件與不可加固部件、可控制部件與不可控制部件,即確定結構的可檢性、可換性、可修性、可控性、可持續性,結合這些因素,在橋梁的結構設計中把握整體方案、抓住主體結構、細化局部構造,橋梁工程師要真正考慮到100年設計基準期對橋梁結構的要求,從簡單的強度設計轉換為對橋梁結構的“全壽命期”設計。
2.城市橋梁結構設計的創新
近年來在橋梁結構設計上采用了一些創新技術,如預彎復合梁技術、體外預應力技術,點支承異型板結構以及混合結構等在城市橋梁中的應用。
2.1預彎梁復合技術的應用
預彎復合梁是在橫向卸去預彎鋼梁上的預加力,利用所釋放出來的預加彎矩對一期混凝土施加預應力。由于其本身成微彎反拱,外荷載作用下撓曲變形將大為減少,同時鋼梁的存在也較大地增強了剛度和耐久性。預彎組合梁常為簡支結構,具有該類結構的優點,采用預 制拼裝的施工方式,更適合在不宜中斷交通及不便架設支架整體現澆的橋位處使用。
預彎組合梁高度較小,結構外觀輕巧、美觀,與各種結構配合使用,便于線性順接協調處理,同時橋梁結構的長度及橋梁面積減小,有利于減少造價,使橋梁結構更加經濟合理。
2.2點支承異型無梁板橋的應用
由于城市道路線形及客觀環境的要求,橋梁平面形狀變得越來越不規劃,且由于多層立交的選用,為降低高度,對橋梁扁薄輕巧提出了進一步的要求,而“異型無梁板橋”結構則順應了這種需求,在我國得到了廣泛的運用。“異型無梁板橋”建筑上稱“無梁樓蓋”,其確切的定義是:“上部結構為任意不規劃平面形狀的體板,下部墩柱為任意位置且直接支承在板體上的橋梁”。過去也曾稱“點支承異型板橋”。因城市立交線形復雜,由此構成的橋梁平面、除彎、坡、斜外,還有“叉口型”、“T字型”、“十字型”、“O 字型”等,墩柱也以滿足橋下各向交通凈空而設置,故其適應性好,結構較薄。還具有外型美觀、結構合理、施工方便等優點。
3.新技術、新材料、新工藝上的應用
為降低資源、能源的消耗并提高結構安全水準,城市橋梁建設越來越多的采用了高性能材料如高性能混凝土、智能混凝土和高性能鋼管混凝土在的應用等。高性能材料擁有高強、輕質和耐腐蝕等綜合品質( 如高強混凝土、輕質混凝土、纖維增強混凝土、HRB400級鋼筋、碳纖維材料及新型鋼結構防腐材料等) 。實現了“協作體系、組合結構、復合材料”新技術的突破及新型結構的組合,強調橋梁建設需結合功能的要求與環境協調、文物保護的關系,達到人文景觀與環境景觀的完美結合。
4.采用新的施工技術,以提高生產效率、節省材料、減少施工對現有交通的影響
大量采用簡支梁整體架設和階段拼裝( 包括逐孔拼裝和懸臂拼裝;逐孔拼裝是指先簡支后連續梁;臂拼裝是指將懸臂梁合攏轉化為連續梁) 的方式架設城市橋梁,有力地推動了新型架橋機設備,包括架運一體機設備的技術進步;采用可移動支架、模板現場澆注的施工方式;“標準化設計,工場化生產,裝配化施工”的預制拼裝工法得到應用;基于IT技術,GPS和GIS技術的大型城市橋梁基礎施工技術和施工監控的集成技術等得以快速發展。如,采用大型群樁基礎施工技術的蘇通大橋、采用大型地下連續墻及凍結基礎施工技術的江陰大橋以及九江長江大橋的大型沉井基礎等
5.在抗震防災和加固改造技術上的創新
城市橋梁作為城市生命線工程最重要的組成部分,其防災減災技術越來越受到人們的重視,并取得很大的進展,如相關的抗震設計理論和設防標準、規范得到修編和修訂; 城市橋梁抗風設計理論及鳳振控制理論取得了長足的進展,例如:由上海同濟大學等研究的三維橋梁顫振分析的全模態方法,數值風洞及其在橋梁抗風研究的應用,橋梁主梁斷面的顫振導數和氣動導納的識別方法及斜拉索風雨激振激理及其制振方法等最新科研成果。
在橋梁加固方面,我國于20世紀末開始進行碳纖維加固技術的試驗研究和應用。2000年北京市四環路上立交橋梁的蓋梁上成功運用碳纖維加固技術,加固的碳纖維面積近400m2,該加固方案與傳統施工方案相比直接為工程節約2000多萬元,并具有施工周期短、無施工機械設備、對交通影響小等優點。這次近400m2 的碳纖維布在蓋梁補強中的成功運用,表明該項技術在橋梁工程建設中具有廣闊的應用前景。對加固后的橋梁進行了6年的跟蹤監測,并取得了大量的實測數據,為今后碳纖維加固技術在橋梁工程中的廣泛應用積累了寶貴的經驗。
6.相關建議
為進一步推動和提高我國城市橋梁的建設的總體水平,特提出如下建議:
1)不斷了解國外城市大跨徑橋梁的發展動態,取其精華、去其糟粕,在積極探索大跨徑城市橋梁建設的基礎上,力爭在短期內取得新的突破。
2)重視我國在城市大跨徑橋梁基礎工程與國外的差距,深人研究深水水下作業施工技術;積極研究基礎工程的其它形式;大力推進城市橋梁工廠化預制階段和整體化安裝工藝的進程。
3)加大輕質高性能、耐久材料的研究和推廣力度,將玻璃纖維和碳纖維增強材料從最初的加固補強材料向最終代替傳統的鋼材和混凝土的方向發展,積極推廣鋁合金鋼材料在 城市橋梁上的應用,以適應城市橋梁的建設需要。
4)更加重視城市橋梁作為城市生命線工程的特殊作用,加強城市橋梁安全度和耐久性的研究,認真執行相關設計規范和施工技術規程,強化城市橋梁的耐久性設計。
參考文獻
[1]穆祥純城市橋梁結構安全度和耐久性問題的研究[A].第十六屆全國橋梁學術會議論文集[C].上海:同濟大學出版社,2004