發布時間:2023-03-20 16:15:49
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篇的抗震結構設計論文樣本,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:房屋建筑;結構分析;抗震設計
一、抗震設計的重要性
從我們現在的經濟發展狀況來講,城市人口越來越密集,房屋建筑也越來越多,若突然發生大的地震災難就會造成難以估量的損失。房屋建筑根本性質就是為了給人們提供一個安全舒適的住宿,為人們的一個防護所,避免人們經受風吹日曬以及其他極端天氣。地震則是我們目前所知的自然災害中最嚴重的一個災害,它所給人們造成極大的影響,地震不僅是簡單的震動,也會引起一系列海嘯、泥石流等自然災害,其破壞性不可小覷。由此可見,當一個破壞性極大的災難發生在人們最需要安全的避難所時,我們就不得不重視對于這一災難的防護。再加上我們目前生活水平的提高,我們目前對于房屋建筑的要求應該是更為舒適,使用壽命更強,這就進一步要求我們對于房屋建筑的整體抗震性有更加完善的技術從而更好地保證我們生活的舒適性。
二、房屋建筑結構抗震設計規定
在我國,房屋建筑結構抗震設計的標準一般分為特殊設防類、重點設防類、標準設防類、適度設防類等四個類別,簡稱甲、乙、丙、丁。在甲乙類建筑體系設計中應按高于本地區抗震設防烈度提高一度的要求加強其抗震措施,9度時應按比9度更高要求采取抗震措施。而丙類建筑應按本地區抗震設防確定其抗震措施。在丁類建筑中地震作用應按本地抗震設防烈度確定,但抗震措施(6度除外)允許比本地抗震設防烈度的要求適當降低。在多層和高層現澆鋼筋混凝土房屋的結構類型中,當平面和豎向均不規則的結構或建造于Ⅳ類場地的結構出現時,適用最大高度應適當減少。在鋼筋混凝土房屋抗震等級的要求中,它的抗震設計一般要滿足,如果是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%的話,那么它的框架抗震等級應按框架結構來定。另外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,地下一層一下抗震構造措施的抗震等級可逐層降低一級,但不應低于四級。地下室中無上部結構的部分,抗震構造措施的抗震等級可根據具體情況采用三級或者四級。對于那些筒體房屋結構抗震的設計要求來說,筒體部分與框架部分樓板一般采用梁板體系。在施工程序及連接構造上我們采取減小結構豎向溫度變形及軸向壓縮對加強層影響措施來解決。當低于9度采用加強層時,加強層的大梁或桁架與周邊框架柱的連接宜采用鉸接或半剛性連接。需要注意的是如果是9度的情況出現時就不要采用加強層了。
三、抗震設計在房屋建筑結構設計中的運用
抗震的設計在整個建筑中可以說是十分關鍵的一環,我們可以從一下幾個方面進行理解,從而體會抗震設計時如何在房屋建筑結構設計中進行運用,進而理解抗震設計在房屋建筑中的重要性。(1)提高房屋建筑結構的抗震力??拐鹪O計,顧名思義,就是保障房屋建筑能夠在地震時將其破壞程度保障到最小范圍。所以在進行房屋建筑結構的設計師,首先就要保障有一個穩固的地基。地基是整個建筑的基礎,其抗震性能也就在一定程度上決定著整個建筑的抗震能力。其次,房屋的整體結構上要建造抗震能力強的結構。比如我們知道的一些幾何圖形具有穩定的效能,我們就可以將其運用在房屋的結構當中。規則、對稱的建筑結構也能有利于保障房屋的穩定性,從而減少地震對于房屋建筑變形的影響。在房屋建筑中的一些小細節上注意到對于抗震的作用。(2)我們完善了房屋的抗震設計之后,可以再從地震一方面來思考如何降低地震作用對房屋建筑的影響。我們目前所采取的辦法就是在建筑物的基礎與主體之間加一個隔震層,也有人提出在建筑物的頂端部分設立一個“反擺”。這樣的設計首先能夠有效避免發生地震時建筑物之間互相碰撞,并且能夠有效緩解在地震來臨時房屋的震動幅度,從而保障房屋內部物品的安全。這樣的設想我們目前已經有所應用,在一些實際的經驗中我們也發現了這一方法的可行性。(3)保證建筑的剛度,建筑結構上的防護以及外部的防護之后,還有保障房屋建筑自身的堅硬程度。首先,就需要考慮到在進行建筑時,使用鋼筋混凝土材料,保障房屋的穩固。其次,就是在我們已有的建筑結構上對整個建筑進行進一步的加固。這一方面我們目前已經有相關的規定,明確告訴我們如何對于不同建筑類型進行不同的外層加固。目前,我們也仍需對于房屋建筑的使用材料進行進一步的探究,努力尋找優化建筑材料的辦法,能夠幫我們在建造房屋時一方面減少不必要的材料浪費,另一方面就是將優質的材料的性能充分地體現在房屋建筑整體的抗震性能上。
四、房屋建筑結構抗震設計措施
1.房屋建筑位置的選擇,房屋建筑位置的選擇在一定意義上來說決定著房屋質量的好壞,一般地地震可以導致房屋建筑周圍地表變化,這樣就會造成地基的開裂,導致房屋出現問題。因此在地理位置的選擇上,設計人員要對房屋建筑進行合理化選擇:如選擇開闊的堅硬場地,考慮場地土的剛度大小和場地覆蓋層的厚度等。2.房屋建筑材料的選擇,抗震性房屋建筑材料要選擇那些質量優等的材料。要綜合考慮保暖、防火等多種因素的存在,比如良好的鋼、鋁合金結構、木質結構及輕型復合材料等建筑材料作為主體材料。3.選擇合適的建筑結構體系,結構體系要滿足穩定性,要與建筑結構相配套。此外要注意建筑物傳力途徑的明確性,以及受力計算的明確性,保障在建筑體系中不使用轉換層,這樣就會保障有地震發生時候避免建筑傾斜或局部受損等現象的發生。4.做好底層框架抗震墻設計,鑒于我國的地震災害多數發生在底層,一般突出表現為“上輕下重”的這樣一個現象,所以在設計時候要突出底層的墻體比框架柱重,框架柱又要比梁重。這樣的設計就會在發生地震時底層破壞的程度比房屋的底層輕得多。5.鋼筋混凝土框架抗震內力設計。我們盡可能做到在地震作用下的框架呈現梁鉸型延性機構,為減少梁端塑性鉸區發生脆性剪切破壞的可能性,對梁端的剪力適當調整,使斜截面受剪承載力高于正截面受彎承載力,做到“強剪弱彎”。在實際運用中如不采取這個措施,柱端很可能比梁端先出現塑性鉸。因此適當調整柱計算內力并增大配筋,使塑性鉸首先出現在梁端,抗震性能較好。
五、結語
地震是人類生活面臨的重要的自然災害,危及著人民的生命與財產安全。在我國,目前人們對于房屋建筑無論是安全性還是舒適性的要求越來越高,房屋建筑行業不斷改善自己的設計和技術,不斷為人們提供更好更優質的服務。在建筑結構設計的時候,必須充分考慮抗震設計,并有采取適當的抗震措施,盡最大可能確保房屋質量,才能減少地震的危害。我們要進行不斷地探索,對于抗災設計有所重視,不斷改善我們的技術,建造更優質的建筑。
作者:王甲輝 單位:吉林供電公司
[關鍵詞]抗震設計 ;基于性能 ;地震設防水準 ;設計方法 ;位移影響系數法 ;能力譜法 ;直接位移設計法
中圖分類號:TE577 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)04-0313-01
一、基于性能的抗震設計的產生
20世紀初期,日本的森房吉教授(1868―1923)在對當時的地震災害和理論認識進行研究之后,提出了最早的結構抗震設計方法。在之后的一百年間,隨著科學技術的不斷發展,人們對地震的反映特征和發展特征的研究和把握不斷深入,結構抗震設計理論及方法也在不斷進步當中。
目前 “大震不倒,中震可修,小震不壞”,作為抗震結構設計指導思想被國際普遍認可。至此,抗震結構設計可以說已經取得了顯著的進步,此類建筑在地震中也表現出較好的抗震性能。但是,目前的三個水準的設計理念主要是以保護人類生命安全為目的,對于地震造成的其他破壞不能很好地進行控制。尤其是現代社會的高速發展使得大量人群、財富和資源可能集中在某一區域,如大城市中。在這些區域一旦發生地震,將會造成巨大的經濟損失,對生還者的心里造成嚴重打擊,也是十分不利于震后重建工作的開展。因此,要求人們在進行抗震設計時不僅防止地震對生命安全造成傷害,也要盡可能減少房屋倒塌對其他方面造成破壞。基于以上考慮,在1994年美國洛杉磯大地震和1995年日本阪神大地震之后,基于性能的抗震結構設計被廣泛研究推廣,并被認為是未來抗震結構設計的主要指導思想。
這項設計最早出現在橋梁抗震設計中,用量化的抗震指標來控制抗震性能,從而改進傳統的設計理念。1995年,這一理念被美國放眼21世紀委員會提出了之后,便得到了美國政府的大力支持,日本、新西蘭、澳大利亞、英國、智利等國家也先后投入研究。
二、基于性能抗震設計的特點
通過與現行抗震設計理念的對比,可得到基于性能抗震設計理念的特點。
1.采用多級設防。與現階段“大震不倒、中震可修、小震不壞”的三階段設防目標
相比,基于性能的抗震設計注重多級防護,注意保護建筑的內部設施與非結構件,從而達到了在地震發生時既保護業主安全又減輕了業主和社會的經濟損失。
2.投資準則效益。投資準則效益反映了抗震設計思想的重要轉變,是基于性能抗震設計的一個基本原則。即從只注重安全變為同時注重安全、經濟等多個方面。根據這一準則,結構設計按照結構性能的要求,考慮到所擁有的所有資源,在安全和經濟之間找到平衡、合理的切入點,得到優化的最佳方案。
三.設防水平
1.地震設防水平。地震設防水平是指在未來可能作用于建筑結構的地震強度大小。由于地震設防水平直接決定了建筑物的抗震能力,所以它在基于性能的抗震設計的理論中占有重要的位置,應充分考慮到已優化的經驗基礎,并根據地震參數具體確定。
2.結構性能水平。結構性能水平是在預期地震等級的作用下對建筑物破壞的最大程度。由于基于性能的抗震設計是考慮到結構構件、內部設施、非結構構件、裝修等多種因素,因此除了應該對對建筑主體結構帶來的損失有控制力外,還要充分考慮到對非主體的損壞的控制。所以說,能兼顧主體與非主體結構破壞程度的結構性能水準才是科學的、合理的。
四、基于性能抗震設計的方法
目前基于性能的抗震設計方法主要有:位移影響系數、直接位移、能力譜設計等方法。
1.位移影響系數法。該方法基于結構性能設計,即通過分析預先得到位移的最大期望值,然后利用模態、等效的方法進行確定,從而修正此系數。但是此方法目前也存在著一些問題,比如無法具體地體現出抗震水準與具體結構、樓層的損壞情況。
2.直接位移設計法。本方法適用于結構性能設計,即根據地震等級預期計算位移,使結構達到預期位移。本方法最大的特點是概念簡單,但是只能從建筑材料的極限變化確定相應數值,不能考慮到預期之外的地震效應。
3.能力譜法。能力譜法是將地震反應譜與能力譜曲線轉化成需求譜,從而評判該建筑的抗震性能。本方法側重于對結構的實際性能進行評估與檢驗。另外,能力譜法只適用于分布比較均勻且平面結構可化簡的結構。
總結:
基于性能的抗震設計是一個涵蓋范圍很廣的體系,與現行抗震設計相比,它具有以下優點:
(1)基于性能的抗震設計目標多而且具體,具有更強的可操作性與適應性,也具有更
大的實際作用意義。
(2)基于性能的抗震設計提供給了設計者更大的靈活性。在符合相關規定與要求的前
提下,設計者可自行選擇能實現業主抗震目標的設計方案與相對應的結構措施,充分發揮了設計者的創造性與創新性。
(3)基于性能的抗震設計將之前單一的以保障業主生命安全的抗震目標轉變為在不同
的地震風險等級下滿足不同的抗震需求,并綜合了經濟、安全等多方面因素,充分考慮到了投資、震后損失、災后重建、社會效益與業主的承受能力等多方面因素,更符合當今社會的需求。
基于性能的抗震建筑結構設計思路已經成為了未來抗震設計的主要發展思想,,得到了國際社會的廣泛認可。特別是美日兩國,在這一方面進行了大量的研究,并得到了一定成果。我國在這個項目的研究上起步較晚,但是為達到與國際社會同步,我國與國際社會上在這方面取得先進成果的專家多次進行學術交流,中國許多高校目前也已經開展了此項研究,從而發展出適合我國國情的基于性能的抗震設計方法。
參考文獻
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【關鍵詞】部分框支剪力墻;結構設計;抗震策略
Abstract: paper first part of the frame supported shear wall structure made a brief overview, and then analyzes some of the shear wall structure supported frame design points. In the right part of the frame supported shear wall design, it should reduce the conversion, make overall planning. Meanwhile, in the design of the time to pay attention to maintaining the stability of the overall structure of a large space, as far as possible in the design calculations to be accurate and comprehensive section. Finally, the paper recommends seismic design of high-rise buildings should be performance-based seismic design, and gives the right part of the frame supported shear wall structure seismic design requirements and strategies.
Key words: section frame supported shear wall; structural design; seismic Policy
中圖分類號:TU398+.2 文章標識碼:A
0 引言
隨著我國經濟及社會的快速發展,我國城市化率越來越高,城市有限的空間及土地資源已經很難滿足人們的需求,因此為了爭取更大的建筑空間,高層建筑越來越多。同時,為了更為有效地利用地面的空間,部分框支剪力墻結構設計越來越多地應用在現代建筑的結構設計中?;诖苏撐膶Σ糠挚蛑Ъ袅Y構設計與抗震策略進行了較為系統的研究。
1、部分框支剪力墻結構概述
部分框支剪力墻結構是現代高層建筑中常用的一種結構,具有底部大的特點,因此也被稱為底部大空間剪力墻結構。從這個界定可以看出部分框支剪力墻結構通常在高層或多層剪力墻結構的底部,這種結構的設計一般是根據實際需要,為增加底部空間的使用功能而設置的[1]。所以上層建筑的部分剪力墻不能沿用到底層,不然的話會影響底層空間的使用效率,甚至有些底層的建筑空間在設計之處就已經規劃好用途。所以在建筑的設計過程中就要設計一個結構轉換層,通過結構轉換層來減少建筑底層的壓力[2]。而轉換層下面的一層,即建筑的底層則稱為框支層,框支層中的貫穿上下層的墻則是剪力墻。同時,界定建筑的部分框支剪力墻結構的時候,不僅要看其抗側剛度,還要整個結構的特點,看是不是形成了薄弱層,抗側剛度是不是發生了突變等情況。不能僅僅依據建筑的豎向構件有沒有貫通落地。
2、部分框支剪力墻結構的設計要點分析
通過上面的分析可以看出,部分框支剪力墻結構的界定是有一定的規范的,并不是所有的貫穿轉換層與底層的墻面都屬于部分框支剪力墻結構,還要觀察整個建筑本身的特點。所以在進行部分框支剪力墻結構的設計的時候要注意以下幾個要點。
(1)在對部分框支剪力墻進行設計的時候,應該減少轉換,盡可能采用上下主體豎向布置的方式,以保證主體間的連續貫通。特別是在設計框架—核心筒結構時,要盡量保證核心筒可以上下貫通,這樣可以保證設計的安全性及可靠性。
(2)在設計時要注重統籌規劃,不要將各部分獨立開來,各構件間的關系及布置要主次分明,傳力直接,這樣便于施工,同時減少識圖錯誤的概率。而在轉換層上下主體的豎向結構設計時,要盡量減小水平方向傳力的影響,避免多級復雜的轉換,這樣可以有效地保證水平轉換結構的傳力比較直接。
(3)在設計的時候要加強轉換層下部主體結構的剛度,弱化轉換層上部主體結構的剛度,這樣就可以有效地保證下部的大空間整體結構的穩定性,轉換層上下主體結構之間的剛度及變形度也會比較接近。
(4)在部分框支剪力墻結構設計的計算階段,最為重要的一點就是要全面而且要確保準確,如果計算及計算結果出了問題,將會嚴重影響整棟建筑的質量。而且要特別注意將轉換結構作為整體結構的一個重要的組成,并采用正確的計算模型進行計算。
3、部分框支剪力墻結構的抗震設計
我國地域廣闊,橫跨環太平洋地震帶與歐亞地震帶,所以地震活動比較頻繁,而且強度比較大,同時地震常發地區分布廣,可以說我國是一個震災嚴重的國家[3],所以建筑防震性能的設計非常重要。
3.1 部分框支剪力墻結構抗震設計概述
部分框支剪力墻結構的抗震設計主要是為應對地震發生而進行的一種設計,這種設計是在地震發生的假設前提下進行的。我國高層建筑的城市幾乎都在抗震設防范圍之內,因此部分框支剪力墻結構的抗震設計是部分框支剪力墻結構設計的一項極為重要的內容。一般來說地面運動主要有三種運用描述方式,即強度、頻譜和持時。而地震的強度是由振幅來表示,振幅對建筑的破環程度跟很多因素有關,比如說時間、速度、加速度,還有建筑本身的特性。所以在進行抗震設計的時候要綜合考慮多方面的因素。
3.2 部分框支剪力墻結構的抗震設計要求分析
我國為了更好地預防地震災害,對建筑的抗震設計做了一系列的規定。上世紀80年代的抗震設防目標是“小震不壞、中震可修、大震不倒” [4],但隨著我國經濟及技術的發展,我國在2010年對建筑的抗震設防目標進行了修改,并給定了具體的抗震設計方法,表3-1是常規的設計方法與抗震設計方法的對比表(表3-1)。通過兩種抗震設計的防震目標、實施方法及實踐運用方面的對比可以發現,我國明顯加大了地震災害的預防力度?;谛阅艿目拐鹪O計雖然運用還不夠廣泛,但是對新技術、新材料的適應性比較好,而且也滿足社會發展的趨勢,未來的運用潛力比較大。同時,基于性能的抗震設計可以增加結構概念設計的內容,比如剛度盡量對稱,框支轉換梁上墻體盡量居中布置,從初設階段將一些對結構不利的東西規避掉。綜上所述,對于現代高層建筑的抗震設計應采用基于性能的抗震設計方案。
表 3-1 常規設計方法與性能設計方法的對比分析表
3.2 部分框支剪力墻結構的抗震設計策略分析
通過上面的分析,論文對部分框支剪力墻結構的抗震設計應該采用基于性能的抗震設計方案。因為部分框支剪力墻結構基本上都是高層建筑,采用的基本上都是框架—剪力墻結構,這種結構本身就具有良好的抗震性。導致抗震災害形成的原因大都是由于建筑物的造型與建筑的抗震性能不協調導致的。所以在設計的過程中要特別關注這兩部分的設計。
(1)建筑體型的抗震設計策略分析
對于建筑體型的設計主要關系到的是建筑的布局及體量等方面的設計,這也是建筑設計的一個重要的部分。很多設計師在設計的時候由于太過于關注建筑的造型及建筑本身的使用價值,很容易忽視建筑體型與建筑抗震性能之間的關系。所以在設計的過程中,設計者應該科學地設計建筑的空間體量,包括建筑的高度、比例,建筑的對稱性,還要關注建筑的轉角的設計,同時建筑周邊的抗力,建筑整體的均衡性等方面都要進行綜合的考慮。
(2)建筑立面的抗震設計策略分析
建筑立面通常來說都是由大量的建筑部件組成的,所以建筑立面的設計要關注的主要是立面材料的選擇,部件之間的比例的設計,還有其尺寸大小的控制等方面。而從抗震的角度來說,建筑的設計則要關注以下幾個要點。首先,在設計的時候,不能孤立地進行孤立面的設計,而應該將正立面、側立面及背立面各個立體面之間協調起來,是他們之間得到統一,從而形成一個完整的整體。同時,要注意立面的空間效果和立面各部件之間的均衡性和規則性。
4、結語
通過論文的分析可以看出,隨著城市化進程的進一步推進,部分框支剪力墻結構越來越多地應用在現代建筑的結構設計中,建筑防震性能的設計十分重要。而且在設計的過程中要減少建筑部件間的轉換,采用合理的布置方式,以保證建筑的安全性。同時,要注重設計的統籌規劃,將建筑的各部件之間有機地聯系起來,以實現建筑的整體性和統一性。在分框支剪力墻結構的抗震設計要采用抗震設計方法,并對建筑物的造型及立面的進行抗震設計。最后,希望論文的研究為相關工作者及研究人員提供一定的借鑒與參考價值。
【參考文獻】
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[2] 敬書,潘寶玉.現行抗震加固方法及發展趨勢[J].工程抗震與加固改造,2011.
【關鍵詞】建筑,地下室,結構設計,分析
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
一、前言
近些年來,在城市建筑設計中,經常會伴隨著各種功能的地下室或者是地下車庫,很多高層建筑為了充分利用建筑空間,將一些設備或者是消防池等設置在地下室,不僅僅更大程度的利用了建筑空間,節省了相關的成本費用,更大大深埋了地基,加強了整體建筑結構的穩定性,增強了建筑的抗震性能,確保了建筑的安全性,同時,也使得整個地下室的功能得到了最大程度的挖掘,避免了建筑價值的浪費。在建筑地下室結構設計中,設計人員要綜合分析整體建筑結構的具體情況,綜合考慮到建筑的防火,防震,通風,采光等各個方面的的因素,在滿足建筑基本功能的的前提下,做出創意設計,選擇合理的結構方案。
二、地下室結構設計存在的問題
地下室工程涉及到的專業領域非常廣泛、專業知識相對復雜。在對建筑工程的地下室進行結構設計時,要綜合考量到使用功能、防火功能、人防需要,還要顧及到管道、通風、攤水、采光等各個專業的相互聯系配合。對于擁有大底盤的建筑群體來說,一般來講,在塔樓部分的使用時期,基本不會發生抗浮問題。但是地下室以及裙房部位卻會有抗浮不能滿足實際要求的毛病。
其設計上的主要問題表現在:
(1)結構平面的設計。
(2)抗震設計。
(3)地下室抗滲、抗浮設計。
(4)地下室的結構超長。
(5)外墻的結構設計。
三、地下室結構平面設計
建筑工程的地下室結構設計,需要多個部門的共同配合,要堅持在滿足基本的使用功能基礎上,綜合分析建筑的防火,抗震,設備用房,管道鋪設,排水通風等多個方面因素,并促使多個專業領域人員通力協作。設計人員在設計過程中,可以選擇使用設計后澆帶或者是混泥土外加劑,也可以選擇地上設縫或者地下不設縫等方式,這些方式,都可以滿足不設縫的目的,在地下室的設計施工過程中,很容易出現地下室過長的問題,這時候,僅僅依靠后澆帶的設計難以解決問題,可以再實地測量勘察的基礎上,將地下室平面做出科學的調整,并進行嚴密分割,根據需要,設計一些比較窄的通道,使得管道可以相連。為了讓接縫變得更少,且最大程度的減少接縫的受力,方便維修補救。可以將變形縫設計安裝在通道的外部。最后,要充分考慮采光井的位置,做出科學的采光設計。
四、地下室外墻結構設計
地下室外墻的設計是整個建筑工程地下室結構設計的關鍵環節,對整個建筑工程地下室結構的合理性有著十分重要的影響。在設計時候,要綜合考慮到水,土壓力因素,并通過這些因素來驗算外墻的抗裂性能??傮w而言,要在綜合考慮多種因素的基礎上,從以下幾個方面做出科學合理的設計。
(一)荷載
地下室外墻在整體的荷載中占據著重要地位,其承受的荷載總體而言分別有水平荷載和來自建筑主體和地下室樓蓋的傳重和自重的豎向荷載。地下室外墻水平的荷載一般都包括側向的土壓力,地下水側向壓力等。在地下室外墻結構設計中,豎向荷載和地震等作用所產生的內力一般而言不會起到控制的作用,在此過程中,要充分重視水平荷載,當水平荷載垂直于墻面時候,會產生彎矩,這對墻體的配筋有著十分重要的意義。
(二)地下室外墻截面設計
土壓力引起的效應為永久荷載效應。地下室外墻承受的土壓力宜取靜止土壓力,靜止土壓力宜由試驗確定。當不具備試驗條件時,砂土可取0.34~0.45,黏性土可取0.5~0.7。水位穩定的水壓力按永久荷載考慮,分項系數可取1.2;水位急劇變化的水壓力按可變荷載考慮,分項系數宜取1.3。有人防要求的地下室外墻的永久荷載分項系數,當其效應對結構不利時取1.2,有利時取1.0;抗爆等效靜荷載分項系數取1.0。
(三)地下室外墻的配筋計算
實際設計時,配筋的計算,對于帶扶壁柱的外墻,不是根據扶壁柱的尺寸大小進行計算,而是均按雙向板計算配筋;扶壁柱則按地下室結構的整體電算分析結果進行配筋,不按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。根據外墻與扶壁柱變形協調的原理,這種設計將使得外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋則有富余量。
五、抗滲抗浮設計與抗震設計
1、抗滲抗浮設計分析
如果是在地下水位淺,或者在雨水相對較多的地區進行施工,那么,對于地下室層數為一到二層的建筑來講,常規都要考慮到使用階段的抗浮問題。純地下室的部位,以及裙房部位有可能存有抗滲抗浮不符合要求的情況出現。均對這種實際情況,應當采取下面的幾個措施來應對:
(1)在設計條件允許的前提下 ,盡可能地提高基坑底設計標高,這樣可以起到降低抗浮設防水位的目的。高層建筑基礎底板應當應用梁板筏板基礎或者是平板閥板基礎。
(2)倡導應用無梁樓蓋與寬扁梁。常規寬扁梁截面高在跨度的十六分之一和二十二分之一中間。寬扁梁可以有效降低地下部分高度。這樣,在降低抗浮水位上就占有一定的優勢。
(3)強化抗滲抗浮設計的另一個有效辦
法是增大地下室自重。這個辦法大體有三種情況:其一是基板加載,其二是邊墻加載,其三是地下室的頂板加載。這種辦法的特點是設計與施工都相對簡單。但是不足之處在于當建筑物需要抵擋較大的浮力時,因為混凝土和相關的增重材料需求量太大,而使施工費用增加。
(4)設抗拔樁。此辦法是抗滲抗浮設計加很常用的方法之一。抗拔均一般情況都要嵌入到埋藏淺嵌入堅硬的基巖之內。因為受施工條件和造價因素的制約,抗拔樁入巖一般不深,這就需要施工過程中對樁端進行灌漿處理。若上覆土層厚度太大,抗拔樁進不到基巖處,那就需要在樁下部設擴大頭,提高抗拔樁的抗拔能力。
2.地下室抗震設計問題
地下室結構設計對整個建筑工程的抗震性能有著十分重要的影響,結構設計的是否合理,不僅僅關系到整個高層建筑的工程造價,也會密切的關系到整個建筑的穩定性和安全性,因此,在進行高層建筑地下室結構設計中,要嚴格把握施工圖紙的審核要點,地下室整體結構埋置的深度一般都要大于地面建筑的高度,同時,總體的建筑高度要從地下室外部的地面開始算。地下室的墻柱同地面建筑主體的墻柱設計之時,要通過科學的處理,保持協調一致。
3. 人防地下室的結構設計
由于人防的要求, 高層建筑的地下室常兼作人防地下室。普通民用建筑的防空地下室人防等級一般以五、六級居多。人防地下室和非人防地下室相比, 由于增加了核爆動荷載以及對輻射等方面的要求,二者在結構設計上有較大區別, 主要體現在荷載及荷載組合、材料強度、內力計算和構造規定等方面。人防底板的荷載控制問題。人防地下室位于主體結構部分時,人防底板一般是平時荷載起控制作用;人防地下室位于純地下室部分時, 當僅有一層地下室且頂部有覆土時, 人防底板一般是戰時荷載起控制作用, 當有兩層或兩層以上的地下室且頂部有覆土時, 人防底板一般是平時荷載起控制作用。
六、結束語
總之,加強對建筑工程地下室結構設計的分析,可以不斷的提高建筑工程的地下室結構的質量,保證整個建筑工程的安全性和可靠性。
參考文獻:
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[2]賀水云 淺探高層建筑中地下室結構設計 [期刊論文] 《城市建設理論研究(電子版)》 -2012年2期
【關鍵詞】房建結構,結構設計,抗震設計現狀,要求
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
一、前言
房建結構抗震設計,關乎民生,關乎經濟發展,社會穩定,對房屋建筑實施結構設計,主要涉及對建筑高度,承載力,總體結構,各個部件的性能規劃等一系列的因素,要求通過對各個構件和整體規劃的基礎上,既實現滿足居民生活生產保障安全的需要,又具有值得欣賞的美學價值。增強房建結構的抗震設計,必須綜合考慮地基,房屋的結構體系選擇,綜合布局等多方面建設因素,是一項及其專業,嚴謹,復雜的高技術工作。
二、建筑抗震的主要影響因素
1、抗震設計標準
目前,國內在不同地區設定的基本設防烈度,主要是根據該地區以及具體建筑在一段時間內遭受地震以及地震強度的概率而定的。如果是一般建筑,則執行基本烈度設防,如果是重要的建筑物,則相應地提高設防烈度,但是,隨著設防烈度的提高,建筑的造價會相應增加。
2、建筑結構形式
為了有效地保證建筑物“小震不壞,中震可修,大震不倒”,在最新的設計規范中,磚混內框架結構被嚴格取締了。目前,主要采用的是框架結構、剪力墻結構等??蚣芙Y構空間布置靈活,相對造價低,但是其在水平地震力作用下,容易發生剪切變形,因此,框架結構適用的高度相對較低。剪力墻結構平面布置沒有框架靈活,但其平面內自身剛度大,強度高,整體性能好,在水平荷載作用下變形小,抗震性能較強,適用于高度較高的高層建筑。
3、抗震措施
抗震措施主要是根據建筑的重要性決定的。在確定建筑等級及場地類型之后,將先進的抗震理念和系統的分析計算納入到抗震設計中,即可改善建筑抗震性能,提高建筑抗震效果。
三、框架結構抗震設計的基本要求
有抗震性要求的框架結構,應設計成延性框架,遵守“強柱弱梁” 、“強剪弱彎”、強節點、強構件等設計原則,柱截面不宜過小,應滿足結構側移變形及軸壓比的要求。在進行框架結構抗震設計的時候,需要確定框架結構的抗震等級,根據不同的等級進行設計,主要是為保證框架結構具有較好的延性,并且能滿足合理、經濟的設計要求。構件設計時應滿足各自的基本要求:①框架結構在進行梁端抗震設計時,既要允許塑性鉸在梁上出現又不要發生梁剪切破壞,同時還要防止由于梁筋屈服滲入節點而影響節點核心區的性能,使梁形成塑性鉸后仍有足夠的受剪承載力,梁筋屈服后,塑性鉸區段應有較好的延性和耗能能力。②框架柱在設計時,應該遵循強柱弱梁,使柱盡量不要出現塑性鉸,在彎曲破壞之前不發生剪切破壞,使柱有足夠的抗剪能力,同時控制柱的剪切比不要太大。③框架節點在地震破壞時,主要是節點核心區剪切破壞和鋼筋錨固破壞,因此在設計時,要采取“強節點弱構件”的設計概念,保證在多遇地震時,節點應在彈性范圍內工作;在罕遇地震時,節點承載力的降低不得危及豎向荷載的傳遞。
四、框架結構構件抗震設計的構造措施
1、框架梁的截面抗震設計尺寸,宜符合下列各項要求:截面寬度不宜小于 200mm;截面高寬比不宜大于 4;凈跨與截面高度之比不宜小于4。在計算出梁控制截面處考慮地震作用的組合彎矩后,可按一般鋼筋混土受彎構件進行正截面受彎承載力計算。梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應大于 2.5%,且計入受壓鋼筋的梁端混凝土受壓區高度和有效高度之比,一級不應大于 0.25,二、三級不應大于 0.35。梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋配筋量的比值,除按計算確定外,一級不應小于 0.5,二、三級不應小于 0.3。梁端剪力設計值應根據強剪弱彎的原則,按的要求加以調整,對一、二、三級抗震等級分別采取1.3、1.2、和1.1梁端剪力增大系數。
2、框架柱的截面抗震設計尺寸,宜符合下列各項要求:截面的寬度和高度均不宜小于 300mm;圓柱直徑不宜小于 350mm。剪跨比宜大于 2。截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3。柱軸壓比不宜超過下表的規定;建造于Ⅳ類場地且較高的高層建筑,柱軸壓比限值應適當減小。柱的鋼筋配置,應符合柱縱向鋼筋的最小總配筋率,中柱和邊柱的一、二、三、四抗震等級分別是1.0、0.8、0.7、0.6,角柱、框支柱的一、二、三、四抗震等級分別是1.2、1.0、0.9、0.8。同時每一側配筋率不應小 0.2%;對建造于Ⅳ類場地且較高的高層建筑,數值應增加 0.1。 當采用HRB400 級熱軋鋼筋時應允許減少 0.1,混凝土強度等級高于 C60 應增加 0.1。
3、框架節點核芯區箍筋的最大間距和最小直徑宜按規范中的柱箍筋加密區的箍筋最大間距和最小直徑,一、二、三級框架節點核芯區配箍特征值分別不宜小于 0.12、0.10 和 0.08 且體積配箍率分別不宜小于 0.6%、0.5% 和 0.4%。柱剪跨比不大于 2 的框架節點核芯區配箍特征值不宜小于核芯區上、下柱端的較大配箍特征值。
五、基于剪力墻結構建筑體形的抗震優化設計
高層建筑結構的設計,除了要合理選擇結構抗側力體系外,要特別重視建筑體形和結構總體布置。建筑體形是指建筑的平面和立面;結構總體布置是指結構構件的平面布置和豎向布置。建筑體形和結構總體布置對結構的抗震性能具有決定性的作用。
1、震害及抗震概念設計
結構抗震設計有許多不確定因素(地震特性、結構扭轉等),進行精確的抗震計算是非常困難的。結構的抗震設計除了進行細致的計算外,要特別注重結構概念設計。概念設計是指在結構設計中,結構工程師運用“概念”進行分析,做出判斷,并采取相應措施。根據概念設計,抗震房屋的建筑體形和結構總體布置應符合如下原則:采用規則結構,不采用嚴重不規則結構;明確的計算簡圖和合理的傳力路徑;具有必要的剛度和承載力,具備良好的彈塑性變形能力和消耗地震能量的能力;部分結構或構件破壞不應導致整體結構倒塌,增加超靜定結構的次數。滿足抗震設計原則:即:“強節弱桿”、“強豎弱平”、“強剪弱彎”;置多道抗震防線,形成兩道或多道的抗震防線,增強結構抗倒塌能力。
2、建筑平面和結構平面布置
高層建筑的外形分為板式和塔式兩大類:板式建筑平面兩個方向的尺寸相差較大,塔式建筑平面兩個方向的尺寸接近。多數高層建筑為塔式。對抗風有利的建筑平面形狀是簡單規則的凸平面,如圓形,正多邊形、橢圓形等平面,以減小風壓,有較多凹凸的復雜平面,對抗風不利,如V形、Y形等。對抗震有利的建筑平面形狀是簡單、規則、對稱、長寬比不大的平面。
六、結束語
綜上所述,建筑結構設計中的抗震設計十分重要,加上我國今年來地震較多,加強房屋抗震設計對于居民的安全具有很大作用,應該不斷的加強研究。
參考文獻:
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關鍵詞:房屋建筑;結構設計;問題
中圖分類號:TB482.2文獻標識碼:A文章編號:
引言:
近些年來,建筑行業異軍突起,一個城市的建筑行業直接標志著該城市的城市化水平,同時又對該城市人們居住和生活質量產生了直接影響,然而,當前建筑施工企業又不能夠保證建筑工程的施工質量,這也就對人們的生命和財產安全產生了很大威脅。筆者認為,房屋結構設計直接決定了建筑物最終的施工質量。但是,在當前房屋結構設計領域中,存在著很多問題。下面論述了房屋結構設計中的常見問題。
1. 房屋結構設計中存在的問題1.1 一體化計算機程序的廣泛應用并沒有顯著提高結構設計質量。(引1)
隨著計算機輔助設計(CAD)技術的發展,計算方法日益精確化,制圖方法中采用的平面表示法和各種標準圖相繼得到完善,建筑結構設計中存在的熱點問題也隨之發生了諸多變化,比如,結構整體內力計算和分析非常容易實現,而且出圖速度快,節點及其他。
細部表達圖紙量大為減少,長期困擾建筑結構設計的一些問題已經得到較好的解決,同時以前不那么重要的問題則上升為困擾結構設計師的熱點和難點問題。一體化的計算機程序屏蔽了計算的過程,許多設計軟件并沒有明示軟件內部的簡化方法和軟件的缺陷,使得一些計算和設計錯誤更難發現。
1.2 部分結構設計不合理如《建筑抗震設計規范GB50011-2010》第7.1.8條(強制性條文)規定“底部框架-抗震墻結構,上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應對齊或基本對齊”。有些設計把底層設計成大空間,抗震墻很少,上部砌體抗震墻大部分與底部的框架梁或抗震墻不對齊,造成結構體系不合理,傳力不明確;有些設計中抗震分類、場地類別選用錯誤,導致整個結構設計錯誤。一些混凝土構件,特別是懸挑構件的最小配筋率達不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都達不到;有些設計中荷載取值沒有按規范要求來確定,存在漏算錯算現象;有些結構設計與提供的計算書不一致,結構強度遠遠低于計算結果,設計存在嚴重安全隱患。1.3 設計深度達不到規定要求由于設計人員沒有對一般房屋尤其是多層房屋設計引起高度重視,盲目參照或套用其他的設計的結果;或是由于設計過程中對設計規范和設計方法缺乏理解.因此在設計人員制作圖紙中存在“偷工減料”,設計粗糙,過于簡單。
2. 結構設計中要遵循的基本原則
房屋結構設計的主要目的是使建筑物安全和房屋能夠適應使用的要求,所以設計人員房屋在結構設計時要保證并遵循這四個基本原則:
(1)抓大放小;(2)多道防線;(3)剛柔相濟;(4)打通關節。
前三道原則很容易理解,對于原則四,所謂關節,是指變化相聚之處,或變化出現的地方。 不同類型的構件相接處,同一構件截面改變之處,是關節。廣義上,諸如結構錯層之處,體量改變之處,轉換層亦是關節。對于復雜的結構體系,關節的復雜性難于預測和控制,即使從理論上保證了每個組成構件的強度和剛度,但因關節的普遍存在,力量的傳遞往往不能暢通而出現集中甚至中斷,破壞由此而發生。歷次災害表明,從節點開始破壞的建筑占了相當大的比例。所以理想的結構體系當然是渾然一體的----也就是沒有任何關節的,這樣的結構體系使任何外力都能迅速傳遞和消減。
3. 房屋結構設計地基與基礎
3.1 縱觀近些年的房屋結構設計質量,不難發現,很多低層房屋,(例如單建的物管用房、設備房等)并沒有地質的詳勘報告,只是單純的依靠建設單位進行口頭闡述或者是籠統的對附近建筑物基礎設計資料進行參照就進行了施工圖的設計,房屋結構的地基與基礎設計必須要做到安全、合理、適用,要求設計人員必須要依據相關的地質勘察資料,統一的考察多個方面的易損,從而進行房屋結構設計上部結構方寧和基礎類型的設計,單純的憑地耐力這一個數據時不安全和不全面的,要求我們更加不能夠盲目的認為將耐力容許值取小一些就萬無一失了。
4. 樓板設計常見問題 樓板是建筑工程中的主要承重構件,是它將樓面,屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上,樓板的設計問題必將連帶梁、墻、柱等構件安全。若對整個設計考慮不周,很容易出現設計質量問題,有的還可能存在嚴重的質量隱患。樓板設計中常見如下幾個問題。 4.1 設計時為了計算方便或因對板的受力狀態認識不足,簡單地將雙向板作用單向板進行計算。使計算假定與實際受力狀態不符,導致一個方向配筋過大,而另一方向僅按構造配筋,造成配筋嚴重不足,致使板出現裂縫。 板承受線荷載時彎矩計算問題。在民用建筑中,常常在樓板上布置一些非承重隔墻,故大樓板設計中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后,進行板的配筋計算。但有些設計人員錯誤地將隔墻的總荷載附以板的總面積。另外,板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌頂緊上部分的樓板、屋面板,這樣會給上部的板增加了一個中間支承點,使其變為連續板,支承點上部出現了負彎矩,而在板的設計中又沒考慮該部分的影響,致使板頂出現裂縫。 雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產生彎矩,由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放,短跨方向的跨中鋼筋應放在下面,長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面,計算時應用兩個方向的各自的有效高度。一般長向的有效高度比短向的有效高度小d(d為短向鋼筋的直徑)。有的設計為圖省事或對板受力認識不足,而取兩個方向的有效高度一致進行配筋計算,致使長跨有效高度偏大,配筋降低,使結構構件存在質量隱患,甚至出現開縫的現象。
5. 抗震結構設計房屋設計用從抗震要求出發,進行合理的結構設計。
5.1 一定要重視概念設計,這是抗震設計的首道防線。
5.2 對一般多層砌體住宅結構,應優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系: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;樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。
5.3 對鋼筋砼多高層結構住宅,力求做到:框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置,以便各自承擔來自平行于該抗側力結構平面方向的地震力;框剪體系的各抗側力結構要形成空間共同工作狀態,除了控制抗震墻之間樓屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外,還需采取措施,保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接;結構布置應盡量采用規則結構,對復雜結構,可以設置防震縫。
6.構造柱的設計
6.1一般來講,在磚混結構中,構造柱除可以提高墻體的坑剪能力之外,還可以與圈梁聯結在一起形成對砌體的約束,這樣的設計不僅可以限制墻體裂縫的開展,同時還可以維持豎向承載力,提高結構的抗震性。應避免在結構設計中,將構造柱作為承重柱使用的作法。這是由于如果構造柱一般生根于地梁中,沒有另設基礎,如果將構造柱作為承重柱使用,會造成構造柱提前受力,降低了構造柱對墻體的約束作用,柱底基礎的局部承壓強度必然不能滿足整體設計要求,柱底基礎一旦發生沖切或局部承壓破壞,就會出現裂縫。尤其是在結構遭遇地震作用時,應力會集中早構造柱位置,導致構造柱首先遭到破壞,這樣一來,構造柱不但起不到應有的作用,反而會成為房屋結構中的薄弱部位。因此,設計人員必須保證承重大梁下的柱子應按承重柱進行設計,若遇特殊情況,如梁上荷載較小,也可將構造柱布置在承重梁下方,但構造柱對下墻體的承壓和抗彎強度作用都不應考慮在柱承范圍之內。
7.結束語
綜上所述,房屋結構的設計工作需要設計人員和建筑工程中所有的工作人員全力配合,才能從根本上消除設計質量的隱患。建設工程是一種特殊商品,工程投資大、建設周期長,其工程設計質量不僅關系到工程的投資效益、使用要求,而且直接關系到人民群眾的生命財產安全。針對當前設計質量狀況,設計單位應加強內部的質量管理,設計管理部門要加大對設計質量的監督管理,結合施工圖設計審查、專項檢查、質量抽查等工作,加強對業主、勘察、設計單位的市場監管力度。特別是設計單位在進行房屋結構設計時必須在滿足國家設計規范要求的前提下,加強房屋結構的概念設計和地基設計,才能提高房屋結構設計水平,確保房屋設計質量不斷提升,以使房屋的結構設計工作做到更安全、更合理。
參考文獻:
[1] 韓建平,鄒新磊,羅熠,王洪濤. 汶川地震甘肅嚴重影響區磚混房屋震害特點及鑒定加固[A]. 第八屆全國地震工程學術會議論文集(Ⅰ)[C], 2010 .
關鍵詞:結構設計;設計要點;工程案例
引言
因為科技的發展導致建筑技術的進步,建筑工程面臨著越來越高的要求。好的建筑結構設計的方案不但要經濟性、可行性、合理性等特點,而且要有相當的理論技術作為基礎。經濟高速發展的幾年,我國城市涌現出越來越多的高層和超高層建筑,隨著數量的加大,一系列的設計弊端和問題在結構設計中也體現出來,設計人員必須在事件中不斷的積累經驗、總結經驗,豐富自己的專業知識和設計創新,才會在未來的城市建筑結構設計中體現設計的核心價值。
一、 現代建筑結構設計的要點分析
1. 軸向變形是現代高層建筑在結構設計中須要考慮的設計要素。有些情況下可能會由于數值較大的豎向荷載,在柱中可能引起一定程度軸向變形,引起連續梁中間支座處的負彎矩值減小越來越明顯,會產生影響預制構件下料的長度,設計人員要依據軸向變形的實際計算值,合理調整下料長度,而達到不影響連續梁彎矩的目的。
2. 現代建筑結構設計中水平荷載是一項必須重視的因素,建筑結構設計的過程中,樓面使用荷載和建筑物的自重等豎向荷載,將在豎向構件中引起與建筑物高度一次方成正比例的一定數值的軸力與彎矩,而水平荷載對于建筑結構產生的傾覆力矩及其在豎構件中引起的軸力,則是與建筑物高度的二次方成正比,豎向荷載基本是定值,而地震作用、風荷載等水平荷載的數值則會隨著建筑結構動力特性的不同,而會出現很大幅度的變化,在建筑結構設計過程中,這種情況經常出現,這是必須在設計工作中進行詳細計算與周密分析的原因所在。
3. 設計工作還有一項重要的控制指標――側移,必須將水平荷載作用下的建筑結構側移控制在一定的限度之內,側移在高層建筑結構設計中已經成為重要的控制指標,特別是伴隨著建筑物高度不斷增加,建筑結構的側移變形在相同水平荷載下增大顯著,這是與與多層建筑完全不同的。
4. 設計工作還有另一項重要指標―結構延性,相比較于小高層、多層建筑而言,層數較高的建筑結構會相對更加柔一些,在相同的地震作用下變形更大些。在結構設計中必須采取相應的工藝與技術措施,以保證建筑結構具有足夠的延性,這都是為了保證高層建筑結構進入塑性變形階段后,依然會具有非常合理的變形能力,避免建筑物倒塌或者發生其他的危險。
二、 建筑結構設計工程案例
本論文以某高層住宅建筑工程項目為例,需要指出建筑結構設計的基本流程與注意事項如下:這個建筑工程項目位于某城市的市中心繁華的地段,地上20 層,地下1 層,建筑總高度78.3 m,建筑總面積約25萬m2。建筑結構的長寬比為3.8~7.4,高寬比為5.6~10.1。項目所在地地形平坦,表層土以人工填土為主,土層在垂直與水平方向有著穩定的分布,基礎一般在第四紀沉積土層的以下部分。結構為二級安全等級,抗震設防重要性為丙類,基本風壓0.45kN/m2,抗震設防烈度為9 度。
1. 主體結構設計
這個項目主體結構采用框架―剪力墻結構體系。其中框架的抗震等級為二級,剪力墻的抗震等級為一級。建筑物中部布置剪力墻,形成筒體,并且將其作為主要的抗側力構件,在筒體周圍結合建筑物的實際使用功能合理設置框架柱。地下室頂板作為結構嵌固端,其板厚設計為180mm,板配筋為雙層雙向形式滿布。地上部分的樓層主次梁沿Y 向布置,以利于減小主梁的高度,增加使用凈高,層樓板厚為110mm。
2. 基礎設計
依據本工程所在地的地質勘察報告提供的地基承載力計算,確定本工程X 向基礎梁的尺寸為900×1800,Y 向基礎梁的尺寸為1000×2000 或1800×2000。由于受到筒體內電梯基坑、集水井局部下沉的影響,設計采用梁板式筏形基礎,筒體四周的板厚為1.5m,其他部位板厚為1.0m。局部可能主梁不能正常貫通,筒體部位的豎向荷載也相對較大?;A結構設計過程中,要特別重視各類技術資料與數據的收集和整理,計算采用彈性地基梁、板和有限元梁、板的設計軟件,確保計算結果真實性與可靠性。
3. 框支層設計
(1)框支墻結構設計
本工程結構設計中,為了有效改善混凝土的受壓性能,增大結構延性,在設計中合理控制墻肢軸壓比,其比值應控制在0.5 以內。核心筒落地剪力墻的厚度為40cm,核心筒以外,建筑四角分別布置L型剪力墻,厚度為70-90cm 。底部加強區域的剪力墻設計中,應按照相關規范與技術要求設置相應的約束邊緣構件,其縱筋配筋率應控制在≥1.2%,體積配箍率則要控制在≥1.4%。同時,在本工程長厚比
(2)框支柱設計
本工程框支柱的抗震等級為二級,框支柱的剪力設計中,設計值按照柱實配縱筋進行計算,還應控制剪壓比在0.15 以內,剪力設計值應乘以放大系數1.1。柱內縱向鋼筋的配筋率應
(3)箱形轉換層樓板設計
本工程結構設計中,箱形轉換層的箱體的上下層板厚均為25cm,總高度為245cm。結構設計中,采用專業的ANSYS 有限元軟件對箱體上下層板的內力進行分析與計算。在不同的荷載工況條件下,在箱形轉換層樓板設計中,樓板裂縫≤0.2mm,雙層雙向通長配筋。箱體上層板的最大壓應力控制在1.2MPa 以內,箱體下層板的最大拉應力應控制在2.0MPa 以內。
三、 結語
由上述可以得出,對于設計中常見的效率與質量的問題要引起特別的重視,必須綜合考慮各種影響因素在建筑結構設計工作中的影響與作用。應及時引入先進的設計理念和方法,從而使得建筑結構設計中更多的應用新工藝、新技術和新材料,從而達到有效提高建筑結構設計整體品質的目的,有利于項目建設工作的順利進行。
參考文獻
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??拐鸫胧┲饕校翰捎秘Q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
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