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关键词:高层建筑;结构;抗震设计
1引言
随着当前我国建筑行业的不断发展,高层建筑的数量越来越多,相应高层建筑的设计应用需要切实围绕着结构进行详细分析,保障具体高层建筑结构能够体现出较强的稳定性和可靠性,规避可能形成的较大隐患威胁。在高层建筑结构设计处理中,抗震设计是比较基本的要点内容,其同样也是维系高层建筑整体结构应用性能的重要条件,应该从设计方案入手进行详细把关,有效规避可能形成的各类不良干扰,为后续高层建筑物的实际应用以及人员安全提供较强保障作用。
2高层建筑抗震结构设计原则
对于当前高层建筑的设计处理,其标准化要求越来越高,为了更好实现对于高层建筑的设计水平优化,必然需要切实围绕着抗震性能进行详细关注,确保其满足于相关标准需求,遵循较为合理的设计原则和标准也就显得极为必要。现阶段高层建筑抗震结构设计应该遵循“小震不坏,中震可修,大震不倒”的整体原则,保障后续高层建筑的应用能够体现出较强的可靠价值,避免了可能形成的高层建筑变形或者是坍塌威胁。
为了较好实现对于高层建筑抗震结构设计优化,必须要切实把握好各个方面的核心设计要点,确保其能够体现出较强的实用性效果,有效规避可能形成的较大威胁隐患。结合这种高层建筑抗震结构设计工作的落实,其主要涉及到了三个方面的基本要求:首先,抗震设防标准是比较重要的一个核心要素,其对于最终高层建筑抗震性能的影响较为直接,需要结合本地区相关标准进行合理选择和明确,避免在设置中出现较为明显的不匹配问题,应该注重整体性能的优化;其次,还需要重点明确基本设计方案要求,尤其是需要把握好抗震结构设计的基本影响因素,对于高层建筑结构的抗变形能力以及强度进行详细分析,避免在这些方面形成较大的不良干扰,确保抗震性能;最后,对于高层建筑抗震结构设计的保障,其还需要从施工入手进行重点把关,确保施工质量较为可靠,如此才能够营造较为理想的基本结构稳定性效果,避免形成较大的抗震隐患威胁,将抗震性能落实到实处。
高层建筑抗震结构设计工作的落实往往还需要切实把握好具体设计流程,这些基本流程中必然也涉及到了相应设计要求和基本原则。当前高层建筑抗震结构设计中比较核心的基本流程环节涉及到了以下几项内容:首先,需要切实做好概念设计工作,概念设计有助于实现对于高层建筑结构的整体把关,对于各个基本抗震原则和落实具备较强作用价值,应该在设计工作中予以首先考虑;其次,抗震计算分析同样也是比较核心的基本内容,其落实难度同样也比较大,并且很容易在实际操作过程中表现出较为明显的错乱和偏差威胁,如此也就需要在具体计算分析中进行精确把关,规避可能出现的较大威胁;最后,还需要切实把握好对于构造措施的规范,其主要就是为了保障结构的完整性,确保各个基本结构单元的协调性,避免在相应结构中出现较为明显的薄弱环节。
3高层建筑抗震结构设计要点
3.1恰当选择抗震结构体系
为了较好实现高层建筑抗震结构设计方案优化,必然需要首先围绕着抗震结构体系进行恰当选择,确保其能够和高层建筑相吻合,体现出较强的可靠性,有效规避可能形成的较大威胁隐患,尤其是在各个方向的作用力方面,更是需要予以高度重视,避免在任何环节中出现较为明显的不稳定威胁。结合当前高层建筑常见结构体系的应用,其主要涉及到了框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构以及筒状结构等,这些结构体系类型的应用存在着较为明显的差异性,具体应用存在的抗震性能也各不相同,需要结合高层建筑的要求进行详细分析,避免形成较大的不良威胁和隐患。在具体抗震结构体系的选择中,重点关注抗侧力结构的表现是比较重要的一点,需要分析水平荷载以及垂直荷载,尽量选择一些规则图形进行设计,避免随意应用较为繁杂的结构类型二影响到最终结构体系的稳定性,规避可能形成的结构抗震性能较大不良干扰,同时保障自身结构体系的协调性。
3.2设置多道防震体系
对于高层建筑抗震结构设计工作的落实,其还需要重点围绕着具体防震体系的有效设置进行把关,确保这些防震体系都能够表现出较强的作用价值,较好实现对于相关问题的规避控制效果。基于这些防震体系的有效设置,其一般需要结合高层建筑结构的具体类型进行详细分析,尤其是要把握好高层建筑的高度以及楼层状况,进而也就能够选择合理的防震装置进行有效加装,提升整体高层建筑结构的抗震水平,解决高层建筑抗震性能不足问题。当然,在具体防震体系的设置中,往往还需要重点把握好对于具体装置的详细分析,确保这些装置能够应用较为匹配,并且自身能够和周围其它结构较为协调,维系高层建筑结构的整体稳定性效果,能够发挥出最强作用价值。
3.3选择恰当抗震等级
在高层建筑抗震结构设计处理中,切实做好抗震等级的恰当选择也是比较重要的一个方面,这种抗震等级的选择主要就是考虑相应国家高层建筑结构设计标准,结合当地地质条件以及地震发生状况进行分析,避免因为抗震等级的选择不合理而形成较为明显的威胁和不良干扰。基于此,必然需要相關高层建筑抗震结构设计人员能够在设计开始前,做好对于相关资料信息的全方位搜集,保障高层建筑抗震结构设计能够有序推进,并且能够体现出较强的实际作用价值,尤其是对于维系建筑结构体系的稳定性,能够发挥出较强优势,适应于当地地质状况,避免在后续因为遭遇外界作用力变化而影响自身稳定性。
3.4合理选择施工材料
对于高层建筑抗震结构设计工作的落实,其必然还和施工材料存在着较为直接的联系,因为施工材料的选择不合理而带来的不良威胁是比较明显的,应该在实际操作中予以高度重视。在当前高层建筑抗震结构设计中,其最为常见的基本材料就是钢筋混凝土材料,这也是高层建筑施工建设的主要材料类型,应该结合具体结构抗震性能要求进行恰当选择。此外,为了更好实现对于结构施工材料选择的优化,还应该重点结合新型材料的适当应用进行添加处理,比如对于各类聚合物材料的应用,就能够明显提升整体高层建筑结构抗震性能,应该结合原有材料进行恰当选用。
4结束语
关键词:高层建筑;抗震设计;问题;策略
1引言
随着社会经济的快速发展,我国城市化进程不断加快,城市中随处可见高楼林立,加之世界人口数量的激增,为了给人类提供拥有更多的建筑空间,高层建筑规模越来越大,建筑层数也不断提高。与此同时,随着建筑的复杂性和难度的增加,人们对于建筑安全的要求越来越高,特别是作为一个地震多发地区的国家,加之近几年自然灾害的频发,我国居民对于高层建筑的防震效果更加重视,这就对我国高层建筑的抗震设计带来了不小的挑战。因此,笔者认为,十分有必要对我国高层建筑的抗震设计中存在的问题进行研究,并寻求合理的解决途径,以期能够提高我国高层建筑抗震能力。
2高层建筑抗震设计中存在的问题
2.1高度规范问题
虽然我国有相关的法律法规和政策文件对建筑物的高度规范做出了明确的、具体的规定,而且为了保证高层建筑的安全性,针对不同级别的高层的混凝土的建筑结构技术也有不同级别的高层建筑设置规范,但从我国现阶段各个建筑单位的实际执行情况来看,很多房地产开发商为了追求经济利益,使得高层建筑的高度远远超过了科学合理的范围,以至于在遭遇地震时,这些违规高层建筑会成为“众矢之的”,不能有效抵抗地震威胁。
2.2抗震材料选用问题
我国虽然也是地震多发国家,但是与国际上发达国家在高层建筑时结构材料的选择还相差甚远。地震多发地区的建筑应当较多的采用钢架结构,以提高建筑的稳定性和安全性,但是我国很多地震区域的高层建筑仍然知识钢筋混凝土的普通结构,这种结构的抗震性能远不及钢结构。另外,对于建筑高度高于150m的高层,应当有三层支撑框架做支撑。而且随着科技的进步及钢铁产能的提高,新型钢质混凝土结构一般质量较轻,且能够在减少钢架结构尺寸的基础上,提高高层建筑的防震能力。
2.3抗震设计人才支撑问题
现阶段我国抗震设计领域的专业人才还很匮乏,很多抗震设计大多是借鉴国外的成功经验,国内设计者的自主创新能力较低。虽然国内很多高校和职教院校都开设了抗震设计专业类课程,但是由于我国缺乏实际施工实践经验,理论知识与实践能力的不扎实,课程结构的不全面等,使得我国建筑设计在抗震设计领域的人才十分匮乏,国内一些经典的高层建筑还不得不依赖国外的设计师来进行抗震设计和施工,抗震设计人才支撑不足。此外,我国抗震设计的抗震能力较差,抗震级别较低,还比不上发达国家的标准。我国的建筑架构设计安全系数还不高,因此,亟需相关部门对我国高层抗震设计做出更为符合我国国情和时代要求的标准,以提高我国高层建筑抗震设计的适宜性。
3我国高层建筑抗震设计优化策略
3.1采用位移的结构抗震方法进行设计
地震来临时,高层建筑都会因为受到地震能量作用而发生变形,还有一些建筑在施工过程中也会出现变形,所以,不论是在建筑施工还是在后期防震设计和建设过程中都应当设置合理的弹性变形结构,比如位移变形结构设计,通过改变纵地基层的位移来减少地震产生的位移,另外还应当对界面结构的应变分布处进行处理来加强变形部件之间的联系,提高抗震效果。此外,还可以在建筑周围建立一些巩固结构,减少地震直接对建筑物产生能量,减弱地震力。
3.2运用高延性结构来进行消震和隔震
高延性结构能够有效抵消地震力,并起到良好的隔震效果,因此,我国当前在建筑的防震设计及后期施工过程中,很多建设和施工单位都加强了结构的韧性、刚度,并对地震构造进行了科学的设计,提高高层建筑的结构韧性和刚度,减少地震带来的不利影响。地震过程是一种能量的释放过程,因此,需要高延性结构设计和施工来产生良好的消震和隔震效果,有效减少地震对房屋建筑的伤害。反过来讲,如果高层建筑的负载能力较差,高延性结构能够更多的过滤掉地震的能量,有效保证房屋的原有结构,避免建筑变形,而适宜的韧性能够大大降低房屋崩塌的发生率。因此,在对高层房屋建筑的设计和规划时,一定要运用先进的技术来提高房屋的抗震能力,比如阻尼器的设计原理就是通过吸收地震能量来减少对房屋建筑的冲击,而且还能监测地震对建筑的破坏程度,效果显著。
3.3建立多层地震防线
通过建立多层地震防线的方式能够提高高层建筑抗地震的性能,满足高层业主对于房屋安全的要求。当高层建筑在遭遇地震等恶劣自然灾害的影响时,如果只有一道地震防线,一旦遇到级别很高的地震,就难以阻挡地震的摧毁和破坏,因此,一定要设置出备用防线,在多层建筑中设置第二道、第三道防线,以防一道地震防线崩溃后造成建筑物的整体崩塌。高层建筑在进行抗震设计时,可以采用多段强框架结构,最常见的比如抗震剪力墙设计,该设计因其抗震性能好,因此被广泛的应用作为抗震墙的第一层防线,而且发挥着最为重要的作用。所以,为了保证墙体的抗震能力足以防止地震的损害,有效减少地震造成的墙体裂痕或者倒塌,就应当科学建立防震结构,多层防线形成合力。而且在地震以后,每一层的剪力墙所承受的负载力应当是设计预期最大剪力墙的两倍,或者要超过地震总剪力值的1/5.
4结束语
时代的发展让高层建筑已经成为我们司空见惯的建筑物,对其进行优化设计,提升其抗震能力也将会成为建筑行业未来发展的重要趋势。相关人员选用更加专业的材料,运用更加专业的技术手段提升建筑的抗震效果。同时,该行业人员也需要不断提升研发能力,让新型抗震材料进入到高层建筑抗震设计中,让高层建筑为人们的生活带来跟尾舒适、安全的居住环境。
参考文献:
[1]张罡睿.高层建筑工程抗震设计中的相关问题分析[J].门窗,2014(4):258~259.
关键词:高层混凝土建筑;抗震结构;设计要求;问题;策略
前言
地震是一种破坏力非常大的自然灾害,对人们的生活以及生产的秩序带来严重的影响,对于人们是生命安全带来严重的威胁。随着社会的快速发展,高层建筑的数量越来越多,地震导致建筑物的倒塌造成大量的人员伤亡。因此,在进行建筑结构设计的过程中,需要对其抗震性进行充分的考虑,对其进行科学合理的设计,有效的提高建筑的稳定性和抗震性。高层混凝土建筑抗震结构具有很好的抗震效果,能够有效的减少地震对房屋的破坏,有效的保证人们的生命财产的安全。
1高层混凝土建筑抗震结构设计的要求分析
在进行建筑建设的过程中,抗震机构比之普通建筑架构来说,具有其独特的特点和优势,抗震的性能越好,在遇到较为严重的震灾就不会出现倒塌现象。针对一般的地震,通过加强对其结构的检修能够继续的使用,在轻微的地震情况下,抗震结构几乎不会受到影响,具有很高的稳定性。因此,在进行抗震结构设计的过程中,需要对各个方面的因素进行综合性的考虑,采取现代化的设计理念,保证建筑的受力能够符合相应的要求,保证建筑的稳定性。在实际的设计过程中,应当对抗震结构即兴优化和科学设计,保证建筑结构能够安全稳定。
(1)刚度方面的设计要求
在高层混凝土建筑抗震结构设计的过程中,需要对其刚度进行明确的要求,在进行设计的过程中,需要对物理学以及工程建筑学习的知识进行综合运用,通过科学合理的连接方式,对其进行合理的调整和优化,提高结构的抗震性,确保建筑在受力变化时能够控制在一定的范围之内。通过这样的设计要求能够在基础结构出现变形的情况时,借助抗震结构的调节功能,保证建筑整体结构能够保持其安全性和稳定性,保证在对其进行检修之后能够继续使用。
(2)构件受力方面的设计要求
在高层混凝土建筑抗震结构设计的过程中,构件受力的要求是一项重点的内容。根据相关的调查结果显示,在建筑的刚度比较柔和的情况下,在遇到比较严重的地震的情况下,主体结构会受到比较严重的破坏,而且发生余震的情况下,结构会继续受到损坏,很容易造成结构崩溃,带来非常严重的后果。因此,在抗震结构的设计过程中,设计者需要结合建筑的实际情况,对其受力情况进行考虑,在进行设计的过程中重视抗震性的提高,采取有效的措施和手段,有效减少建筑结构的损坏。
(3)延展性方面的设计要求
高层建筑结构的功能具有重要的作用和意义,对整个建筑的安全性和稳定性带来影响。因此,在对高层建筑抗震结构进行设计的过程中,需要清楚的认识到科学设计的重要性,严格的按照设计的标准和要求进行设计,保障设计的效果,在实际设计的过程中需要对其延展性进行重视,保证其强度和刚度能够满足设计的需求,促进抗震性能的提高。
(4)优化设计方面的要求
在高层建筑抗震结构进行设计的过程中,还需要对设计优化加以重视。结构设计会对工程的整体造价带来影响,因此,在设计的过程中,需要结合建筑设计的特点以及使用的需求,对其功能进行明确,参照设计制约因素和设计的目标,对结构功能进行优化设计,对结构体系进行优化选择。在高层建筑设计的过程中采取的结构形式有很多种,在实际设计的过程中,需要结合建筑的功能和造价以及社会效益作为参照的标准,对结构的形式进行选择。在设计的过程中,对结构体系的优化设计加以重视,对建筑进行相应的平面布置,保证刚度能够均匀的分布。
2高层混凝土建筑抗震结构设计的优化策略
(1)对抗震结构的功能进行优化设计
在高层混凝土建筑抗震结构设计的过程中,设计工作人员需要对抗震结构的功能有高度的重视,促进抗震质量的显著提高。同时设计人员还需要对功能造价以及要求进行重视,根据建筑设计的相关的原则,完善混凝土建筑结构的抗震功能,在约束条件和目标的影响情况下,对其使用的功能进行优化设计。
(2)对抗震结构体系进行优化
在高层混凝土抗震结构体系优化设计的过程中,主要是采取悬挂、筒体与剪力墙等结构形式。以框架核心筒结构为例来说,在进行设计的过程中,由于伸臂桁架和腰桁架加强层的设置导致一些相对薄弱层的出现,设计人员需要对其进行重视,造成刚度和承载力的变化,对于高层建筑结构的抗震性有不利影响,通常在进行设计的过程中,会采取限制刚度的设计理念,适当的对加强层进行削弱。另外,在进行设计的过程中,需要对高层混凝土建筑抗震的社会效应以及美学效应进行充分的考虑和结合,对工程的造价进行科学合理的控制,保证设计出具有高质量的抗震结构体系。
(3)对建设的位置进行合理的选择
在高层混凝土建筑抗震结构设计的过程中,建设的位置选择具有重要的作用,能够对抗震的效果带来最为直接的影响,因此,在实际的设计过程中,对地震灾害进行综合性的分析,对建设的位置进行科学、合理的选择,并且对高层混凝土建筑抗震地质条件进行全面的考虑,在选择的过程中,不能够选择在变电站以及火电厂等附近,避免受到不安全因素的影响,同时需要避免建设在山坡以及丘陵的附近,促进其能够良好的发展。
(4)对设计的方案进行优化设计
在高层混凝土建筑结构抗震性设计的过程中,设计人员需要对其设计方案进行优化,保证其布局能够科学合理,保证对高层建筑混凝土抗震结构的受力情况进行有效的控制和协调,实现受力均衡和平衡的目的。设计人员需要对高层混凝土建筑抗震性结构进行层次性的设计,有效的提高结构的抗震稳定性。设计人员在进行设计的过程中需要对实际地区的地质情况进行充分的了解和考虑,对重点的关键抗震部分进行严格的处理,促进抗震质量的有效的提高。
(5)抗震扭转效力的有效重视
在地震自然灾害发生的过程中,会出现比较多的扭转作用、竖向作用以及水平作用,在一定的程度上会对建筑物带来严重的破坏,导致破裂甚至坍塌现象的发生。因此,在高层混凝土建筑抗震结构设计的过程中,设计人员需要对抗震扭转效力进行重视,促进位移结构刚度的有效提高,促使设计能够符合设计的标准,保证高层混凝土建筑结构中的所有环节都能够达到相应的标准,对抗震机构中存在的问题及时发现、采取有效的措施进行处理,最大限度的提高抗震结构的设计效率和设计质量,有效的促进建筑行业的发展。
3结语
对高层混凝土建筑抗震结构进行优化设计能够有效的促进人们生活质量以及安全性的提高,相关的设计人员在设计的过程中需要遵守相关的设计原则,对新型抗震结构设计的知识内容进行学习和了解,促进设计质量的提高,促进经济效益的提高,控制工程造价。
参考文献
[1]程亮.高层混凝土建筑抗震结构设计解析[J].江西建材,2015,23:47+52.
[2]李璐.谈高层混凝土建筑抗震结构设计[J].山西建筑,2015,33:50~52.
关键词:高层;混凝土建筑;结构;抗震设计
Abstract: At present, the existing norms of seismic structural design of high-rise concrete buildings can not solve the security problems of the people, a strong earthquake will not only direct damage to the kinds of buildings, but also affect the social stability and economic development. From the choice of high-rise concrete building seismic structural system, analyzes the high-rise concrete building seismic structural arrangement, and strengthen the seismic structure of high-rise concrete building seismic performance measures.
Key words: Senior; concrete construction; structure; seismic design
中图分类号: TU377 文献标识码: A 文章编号:
一、高层混凝土建筑抗震结构体系的选择
影响高层混凝土建筑抗震结构的因素各种各样,主要有抗震设防类型、抗震设防烈度、房屋高度和宽度比、结构材料、地基情况、施工技术以及场地类别。只有结合多种影响因素,进行综合分析,才能选择出合理的抗震结构体系。高层建筑钢筋混凝土结构通常以剪力墙、框架、框架- 剪力墙等。具体表现在以下几个方面:
(1)剪力墙结构其优点是当受到水平力的作用时,侧向变形较小,抗侧力刚度大,空间整体性优良。在剪力墙结构中,剪力墙通常会沿横、纵方向进行多轴线斜交布置或者是进行正交布置,其水平荷载和竖向荷载全部由钢筋砼墙体直接承担,是一种以弯曲变形为主体的刚性结构。唯一不足的是,剪力墙结构自重较大,在进行高层混凝土建筑的平面布置时易受到约束,很难使建筑内部具备大空间的要求得到满足。因此,剪力墙结构多被广泛运用到墙体布置中以及所要求的房间面积不大的情况下,这种既能使非承重隔墙的数量得到减少,又能使外露梁柱无法在室内出现,增强整体表面的美观性。
(2)框架结构其优点在于能为建筑提供灵活布置的室内空间。一般情况下,当建筑物层数较少时,水平荷载作用对其结构不会产生很大的影响,这时适合运用采用框架结构体系,这是由于框架结构一种极具柔性的结构,容易剪切变形,而且使用高度也受到了一定的限制,在建筑层数少以及非抗震设计的建筑中被普遍采用。
(3)框架―剪力墙结构主要由框架以及若干单片剪力墙组合而成,是一种刚柔并重的结构体系。实际上,它是在框架结构适当部位的基础上增加适量的剪力墙,其优点在于增加建筑的使用空间,提高各部位的协调性。框架―剪力墙结构体系的水平承载力主要由框架和剪力墙共同承担,然而,由于两者一个是柔性,一个是刚性,其刚度相差悬殊,变形形状各不相同,因而必须各层楼板的配合才能达到变形的一致性,促进框架和剪力墙共同协作。从受力方面来说,框架是以剪切变形为主体,剪力墙是以弯曲变形为主,当两者变形相协调时,在顶部的框架能够有效协助剪力墙抗震,而同时在底部的剪力墙也能协助框架抗震,大大提高了结构的抗震性,这种结构体系对任何高层建筑物都适用。
二、高层混凝土建筑抗震结构布置
(1)平面布置
平面布置,是指在平面图上将抗震结构的位置布置出来。从抗震方面来说,最重要的一点就是促使高层混凝土建筑抗震结构平面的质量中心能够与刚度中心相互靠近,降低结构的扭转反应。这主要在于引起地震的惯性作力用通常在建筑物平面的质量中心,而楼层平面的抗震力则作用于结构的刚度中心,若这两者的作用线得不到有效地重合,往往容易发扭转现象。因此,在进行高层混凝土建筑抗震结构的平面布置时,应使平面存在足够大的截面面积,合理的刚度,从而增强结构的承载能力。
(2)竖向布置
在进行高层混凝土建筑抗震结构的竖向布置时,应尽量地保持稳定、均匀,使结构刚度在竖向位置时是均匀无变化的,若需变化,应保持均匀变化,这样有利于防止竖向刚度出现突变。在防震缝分开的结构中,应使同一建筑层在标准高度内,切勿有局部加层及错层的情况发生。此外,应注意结构的宽度与高度之间的比值应限制在规定的范围内,确保结构整体刚度的完好性,对结构的薄弱部位应时采取有效的措施加以处理,最好设置有多道抗震防线,防止部分结构受到破坏而造成整个结构体系降低承受重力、地震作用以及风荷载作用的能力。
三、加强高层混凝土建筑抗震结构的抗震性能
在地震发生区进行高层混凝土建筑的抗震结构设计时,应考虑高层建筑的抗震性能。在合理抗震结构设计的基础上,能够使高层建筑物达到小震不坏、中震能修、大震不倒的要求。具体措施有:
第一,在进行框架结构的设计时,尽量保持节点的完整性,分散使梁、柱端的塑性铰,发挥高层混凝地建筑整体结构的抗震能力。为使钢筋砼结构在地震作用下能够存在较强的延性和承载力,应尽可能根据结构的设计要求,如“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强底层柱”、“强节点弱构件”的原则,同时注意柱截面尺寸的合理性,使柱的轴压比得到有效控制。
第二,尽量设置多道抗震防线。通常在强烈地震发生后会存在多次的余震,如只设一道防线,则会加剧建筑物的破坏度,甚至造成高层建筑坍塌。抗震结构体系应具备最大数量的内部、外部冗余度以及各种分布的屈服区,同时,其结构构件具有较强的延性和较高的刚度,能吸收大量的地震能量,增强结构抗震性能,降低地震对高层建筑物的破坏程度。
第三,加强短柱的受压承载力,这样有利于减小柱截面面积、增大剪跨比,从而使整个结构的抗震性能得到明显提高。加强短柱的受压承载力最简单的方法便是增强混凝土的强度等级,也就是通过高强度的混凝土来使柱子的受压承载力得以加强,从而使轴压比得以降低。但由于高强度混凝土材料自身延性低的缘故,在采用时最好能与其他措施加以配合。
参考文献:
【1】建筑抗震设计规范(GB50011 ―89)【S】.北京:中国建筑工业出版社,2001.
关键词:建筑结构;抗震设计
中图分类号:TU352.1+1 文献标识码:A
随着城市的发展,城市用地紧张,市区地价日益高涨,促使近代高层建筑的出现,电梯的发明更使高层建筑越建越高,所以地震荷载和风荷载在设计过程中占主导和控制地位,而我国又是地震多发国家,因此建筑的抗震设计分析显得尤为重要。
一、建筑结构抗震设计概念分析
所谓抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构总体布置,并确定细部构造的过程,以达到合理抗震设计的目的。抗震计算本身是一种粗略的计算,想得到精准的计算很困难,所以理解并掌握抗震概念设计对提高建筑物的抗震能力减轻震害显得尤为关键重要;从另一方面讲,设计时只靠提高地震作用来提高抗震能力,结构的各构件将需全面增加材料数量和强度,增加投资,不符和我国国情;而加强抗震措施,着眼于把财力、物力用在增加结构薄弱部位的抗震能力上,是经济而有效的方法。
二、建筑抗震结构设计的基本要素
建筑抗震的基本要素,首先就是在抗震设计中,有目的性地来进行薄弱位置的控制,保证足够的变形能力承受一定等级的地震,而薄弱层又不会发生偏离,这是强化建筑结构整体抗震性能的最关键的要素。其次要构建建筑抗震结构的体系,通过数个延展性较好的个体组成并协调各个部分的工作。例如框架的剪力墙基本机构,要包括延性框架和剪力墙两部分,或者是双肢、多肢剪力墙组成。再次,要警惕余震,在等级比较高的地震之后,通常会伴随多次余震,因此在建筑建构设计时一道防线是不够的。建筑的抗震结构体系要最大程度提升内外的冗余度,并构建一定数量的屈服区域,建筑的主体耗能构件要具备良好的延性与刚度,以便于吸收大量的地震能量,实现提高抗震性的基本目标。
三、建筑抗震结构设计中存在的问题
1.高层建筑较多
目前我国城市的高层建筑数量上涨,从高层建筑的混凝土机构以及相关的技术来看,一些高层建筑超过了国家的有关标准要求。通过工程师的调查论证以及模型震动模拟实验显示,在地震的环境下,一些超过国家规定的标准限制的高层建筑,其自身的破坏力程度会极大提升。建筑高度的提升也会导致一些参数发生改变,例如建筑的延性要求、安全指标等,所以更容易受到外力的破坏。
2.材料与结构存在缺陷
我国建筑的主要材料以钢筋混凝土为主,在抗震设计中,需要充分考虑变形的把控以及位移的限制问题,如果建筑的结构内部变形较大,仅仅依赖刚度较差的钢框架,是很难解决侧移的难题,不但增大了钢结构的负荷,而且也大大降低了抗震效果。对于建筑整体而言,内部结构转换层的设计非常关键,转换层的刚度直接影响到建筑的抗震效能。因此,在建筑
结构设计中,如果存在加强层或者是转换层,则要更加谨慎进行结构模式设计,严格控制建筑刚度,降低地震带来的危害。
3.建筑轴压比和短柱设置不完备
在一些高层建筑中,通常情况下为了控制柱的轴压比例,导致柱子的断面较大,但是柱的其他方向的钢筋却是高强混凝土结构的钢筋,这样一来,柱的断面尺寸很难缩小。将柱的轴压比控制在一定范围内,目的是保证柱子处在一个大偏压的状态,避免因为地震导致钢筋拉伸至屈服状态。建筑的混凝土一旦发生破碎,则柱的变形能力降低,吸收地震能量的能力也降低,建筑的抗震能力就大大缩减。
四、建筑抗震设计理念分析
1.合理确定建筑结构类型
建筑抗震的设计理念,首先要合理选择建筑的机构类型。在高层建筑中,建筑垂直方向的负荷主要是使建筑产生轴向力,而水平方向的负荷抓哟是保证建筑结构产生弯矩。建筑的高度增加,垂直方向负荷保持不便,而水平方向的负荷的承载作用力就会大大提升,这时地震引起的建筑侧移就比较小,然后再水平方向的侧移参数就相对较大,与建筑的整体高度呈
几何变化。所以,高层建筑的结构选择,要重点对于水平方向负荷进行把控,并在设计中,不降低建筑的主要功能。由此可见,切实可行的建筑结构,不仅呈现最优的结构性能,还能保证自身的抗震效果。
2.弱化建筑结构的自重
地基条件相同的环境下,如果对建筑结构进行抗震方面的设计,如果可以最大程度降低结构自身的重量,那么就意味着可以提高建筑的高度,这样一来就实现了对于地基工程成本的控制。如果建筑地区的土地土质比较松软,通过弱化建筑自重的优势更加突出,同时还要注意,地震的影响力与建筑的整体质量是成正比的,如果在较强的地震的影响下,建筑的重
心偏上,整体的倾覆力矩就会极大提升。综上所述,为了降低带来的负面影响,在建筑的设计中,可以通过在墙体工程时使用质量较轻的材料,以此来减轻自身的重量。
3.增加抗震防线的数量
在等级较高的地震之后,通常还会发生数次余震,所以对于建筑的抗震设计而言,一道防线是远远不够的。如果建筑的防线在第一次地震后遭到破坏,那么建筑在余震中,就会受到更加严重的损害,发生倒塌事故。在建筑的机构设计中,要将余震的因素考虑在内,通过构建多个延性较好的分支体系,在发生较强的地震时,通过良好的延性来相互协调作用,抵
抗地震的带来的损害。如果发生第二次地震,即在本区域的抗震设防的强度之下时,建筑结构就会由屈服状态发展到非弹性变形状态,这时对于建筑可能会造成轻微的破坏。如果建筑受到第三次地震,即比本区域的抗震设防程度更高的情况下,虽然会对于建筑结构造成相对严重的损害,但是建筑不至于发生倒塌,也不会造成生命财产损害。
4.提升建筑的抗震能力
在等级较高的地震的作用下,建筑的构件的安全储备程度就会下降。建筑内的构建的实际的承载能力,通过参数的计算分析,可以判断出整个建筑的薄弱位置,这对于强化建筑的抗震能力及其关键。与此同时,要保证建筑楼层的基本承载力与弹性受力的比值呈规律性变化,这个比值一旦发生急剧的改变,建筑内部机构的塑性内里就会变形,而避免地震能量集
中在建筑的某个部位,就要调整机构内部的承载能力,协调建筑对于地震的能量吸收效果。
5.综合考虑建筑位移问题
我国的建筑的抗震设计,通常以承载力作为重要参数,通过分析建筑内部结构的变形,对于内力进行组合,以提高建筑结构的稳定性。除此之外,为了根据基础位移的状况来进行建筑的抗震设计,要深入了解结构变形的情况以及与配筋的关系,并采取行之有效的设计方式,以便建筑的结构进入到抗震阶段,开始对于自身的变形进行控制。除了等级较低的地震,
对于强烈的地震,建筑的位移也关系到结构的整体设计。
五、结束语
总之,建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。随着建筑设计的发展,对结构抗震设计提出了一系列的抗震规范,要求设计人员注意抗震概念设计。建筑设计是建筑抗震设计的一个重要方面,建筑设计和建筑抗震设计有着密切关系。它对建筑抗震起着重要的基础功能作用。一个优良的建筑抗震设计,必须是在建筑设计和结构设计相互配合协作共同考虑抗震的设计基础上完成。
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