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关键词:底部框架 上刚下柔 抗震 概念设计 规范
1、前言
根据我国现阶段的经济发展水平和人口、环境等因素的影响,在今后相当长的一段时间里,这类结构将是大部分城镇居民使用房屋的主要结构型式。我国有南北二条地震带,大部分城镇又位于地震烈度六度及六度以上地区。我国是地震多发国家和地区,也是房屋倒塌致人伤亡、财产损失最严重的国家之一。由于底部框架结构的上下部位分别采用不同的建筑材料和结构型式,因此有显著的上刚下柔的结构特性。从近些年来国内外发生的多次较大破坏性震害统计分析来看,这类建筑物同多层砌体结构一样,所遭受到的震害最为严重。过去国外的一些专家学者曾经认为,在底层设置的柔性框架理论上可以减轻上部结构的震动,从而能降低其动力效应,但是在不长的时间里经多次地震震害情况分析,即将“柔性框架理论”否定。在美国、日本和南斯拉夫等国家的地震中,柔性底框结构遭受到严重的破坏和倒塌;对于在同幢建筑物中上下层采用不同的建筑材料和结构形式,以日本最为典型,1995年日本阪神的地震中一部分这类结构的中间层遭到破坏倒塌。从震害的经验和理论研究都充分表明,底框架结构的抗震性能不是合理的结构形式,因此重视底框架结构的抗震设计是十分重要的。
2、对规范中的概念设计的认识
随着社会的不断发展和科技进步,地震学科的理论研究得到迅猛发展和深化,为防止和减轻地震作用对建构筑物的破坏积累了大量的宝贵实践经验。尽管如此,由地地震有灾害性的罕遇特点,且能量巨大,难以预知,给人类造成巨大的生命和财产损失,成为人类难以掌握的主要自然灾害之一。我国从编制第一本抗震设计规范到现在,进行了若干次的修订和完善,现行的抗震规范中提出了一系列非常重要的基本要求,首先对建筑师提出了强制性要求:“建筑设计应符合概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案”。所谓的建筑抗震概念设计,就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。同时也对结构师提出了结构体系的强制性要求:“(1)应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。(2)应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。(3)应具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。4对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。”从国家的标准中强制性地确定了概念设计在建筑抗震设计中的重要地位。底部框架与框架、框架—剪力墙及钢结构相比,底部框架结构的上部砌体为混合结构,属脆性材料,强度低、自重大、刚度大(因为整个结构上的荷载是按刚度进行分配,所以承受的地震作用也大),从它的结构特点可看出,抗震性能与上述三种结构也相差很大。但是,它的底部框架比上部砌体自重、刚度相对又小得多的柔性框架,在地震作用时的加速反应谱非常复杂,比上述的单一结构型式更难以用量化指标来衡量;许多布置在城市繁华地带的建筑物的底部框架结构由于使用功能要求多样化,因此其平面布置也比较复杂,房屋的质量、刚度分布不均衡,在抗震设计时选取典型计算简图困难和不具有十分明确地震作用的传递路径,其计算结果也难以准确地描述实际地震作用情况。所以,在确定底部框架的建筑物抗震性能的复杂性时决定了建筑抗震概念设计,准确把握抗震设计基本原则在实际设计工作中的重要性,或者说,良好的建筑抗震概念设计是结构抗震性能的基本保证和主要抗震设计的有效措施之一。
3、对抗震概念设计的理解
(1)我国现有的各类抗震设计规范都是基于对是震害的不断认识、试验和理论研究的大量成果而提出的设防要求的,是地震工程科学应用在实践中的国家标准,所以,设计时必须严格按照现行的国家或地区的各类抗震设计规范提出的基本原则和要求进行抗震概念设计,减轻地震灾害对建构筑物的破坏。
(2)当建筑物的平面形状复杂时,首先应根据抗震规范所规定的概念设计基本原则,判明各个计算单元在整个结构体系中所起的抗震作用,在布置时要适当加强薄弱区段的抗震性能,使各种抗侧力单元在平面上能够均匀地整体协调工作,避免在地震作用时出现较大的应力集中部位,造成建筑物局部的严重损坏。
(3)在建筑平面布置复杂时,结构应避免产生扭转作用。在平面布置时应合理地调整建筑物的质量和刚度的分布,最大限度地减轻地震力对结构的扭转作用,使抗侧力构件不会因地震作用产生的扭转与水平地震力的耦合作用而发生剪切破坏。
(4)设计时应严格按照筑抗震规范的规定,控制建筑物底部框架结构的“房屋的层数和总高度限值(m)”。而建筑物的底部框架结构地震时的震害直接与高度和层数成正比关系,层数越多,高度越高,则震害越严重;对于超限的建筑物的底部框架结构,虽然在地震研究的学术界进行广泛调查和研究,但是随着“超限”方式的多样不同,其抗震性能的量化关系也更加复杂。国家建设部已于近期颁发了超限建筑必须经过专家审查的部长令,因此,对于每一幢超限的建筑物的底部框架结构,在概念设计时更应采取有利的和有效的技术措施,确保其抗震性能。
(5)对于建筑物的底部框架结构的地震作用,抗震规范规定:“一般情况下,应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算,各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担”等。因此,对于建筑物的底部框架抗震设计的特殊性,应采取有效措施保证上下不同结构型式的合理联结,有效地提高结构的整体性和空间刚度,所以,贯穿概念设计的全过程就是保证结构的抗震性能。
鉴于建筑物的底部框架结构已经是一种较为不利的抗震结构形式,因此在复杂平面布置时,应避免位于同一抗震单元内采用两种不同结构体系,使其平面抗震性能分布又趋于复杂化,造成抗震不利的隐患。
参考文献
【关键词】 商业建筑;结构设计;抗震设计
1、地震抗震结构设计的概念
对于建筑的抗震设计,隶属于概念性,鉴于地震发生的不稳定、随意性及不可准确预估性,建筑物所采取的抗震设计方式是否科学,只有在概念性的设计方式中进行全面体现。在进行抗震设计的时候,需要初始阶段全面了解地震的能量、建筑结构的模式、系统、强度及刚度等问题,目的是在结构设计中有效应对抗震较为薄弱的问题。
2、建筑结构设计中抗震设计的基本原则
1.1建筑结构构件的性能
在进行建筑设计时,承载力、稳定性等建筑结构构件是抗震设计考虑范围内的重点内容,其中应遵循强柱弱梁、强节点弱等结构构件的基本原则,对于构件的薄弱部位进行重点的抗震能力设计。
1.2抗震防线的布设点设计
延性设计是抗震设计中的重要组成部分。延性良好的体系进行组合形成抗震的整体结构,为更好的实现抗震设计需要延性良好构件之间的协作,在建筑结构设计时应尽量多布设抗震防线,预防余震的发生。
1.3建筑结构构件的强弱关系
在进行建筑结构设计时应注意构件间的强弱关系。在抗震设计的过程中若出现一部分较强情况,则必定存在其薄弱的地方,强弱两者间必须正确处理。
3、工程概况
某项目为大型综合商业建筑,总建筑面积为80895.27m2,其中地上建筑面积56824.71m2,地下建筑面积24070.54m2。建筑主体高度21.2m,地上4层,设有1层地下室。本工程结构的设计使用年限为50年,建筑物结构安全等级为一级, 地基基础设计等级为乙级,抗震设防分类为重点设防类(乙类)。本工程地区抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值0.10g,设计地震分组为第一组,设计特征周期0.9s,属Ⅳ类场地。结构阻尼比为0.05,多遇地震影响系数为0.08,罕遇地震影响系数为0.45。地震作用按7度采用, 按8度采取抗震措施。本项目的主要结构特点为楼面开洞多、局部托柱转换、大跨梁及大跨悬挑梁较多。
4、结构布置
4.1结构体系选择
该工程为多层大型商业建筑,整体设置1层地下室,地下室层高5.3m,主体结构高度21.2 m,首层层高5.5m,2层~4层层高5.2 m,采用现浇钢筋混凝土框架结构,转换处采用型钢混凝土,大跨处采用了预应力,天空园处下部为型钢混凝土,出屋面上部为钢结构加支撑,楼盖体系为普通梁板体系,以地下室顶板作为上部结构嵌固端。一般框架的梁和柱抗震等级为二级,局部转换梁、柱和大跨梁为一级。
4.2结构平面布置特点
①中庭开洞:建筑中部设有通高的中庭,楼板削弱较大,洞间设置连通道,宽度约为4.0 m~10.0m, 连接相对薄弱。
②影厅开洞:南侧单元3层设置为多间影厅,影厅高度均为2层高,大面积开洞造成4层楼板严重不连续。
③大跨悬挑、大跨梁:建筑内部中庭两侧走廊根据建筑效果要求,均采用悬挑结构,一般悬挑长度约为4.3m,中厅连通道大跨梁、中厅屋面大跨梁跨度达到16m~25m。局部大跨度梁根据需要采用预应力或型钢混凝土等结构形式。建筑剖面示意图见图1。
图1 建筑剖面示意图
4.3地下室及基础设计
地下室为一层,层高5.3 m。通过增加适量均匀布置的剪力墙,使得地下室抗侧刚度( 剪切刚度) 满足地下室顶板作为上部结构嵌固端的要求;地下室顶板采用梁板式结构,板厚不小于180mm,配筋率大于 0.25%。本项目采用柱下桩基加防水板的基础方案。
5、不规则性分析
5.1判定依据
根据国家标准的规定,并参照当地建筑抗震设计规程的相关内容,对结构规则性进行判断。
5.2判定结果
①平面不规则的判定:a.考虑偶然偏心的扭转位移比为1.31,大于1.2,属于扭转不规则;b.中厅楼板开洞,Y向有效楼板宽度约为典型楼板宽度的26%,小于50%,属于楼板局部不连续。
②竖向不规则的判定: 楼层局部退台及电影院区域开大洞造成了局部的转换柱, 属于竖向抗侧力构件不连续。
③其他不规则:a.局部有跨层柱;b.在一层楼板局部室内外相交处,楼板错层高度1.15 m,大于0.6 m;c.出屋面天空园部分为钢结构,属于局部混合结构体系。
综上判定,本项目属于特别不规则的多层建筑,其中楼板不连续的情况较为严重,楼板的尺寸和平面刚度急剧变化。
6、相关抗震措施
针对不同的不规则形式,本工程采取了下列相应的加强措施:
①扭转不规则:结构抗侧力构件在平面布置中尽量对称均匀,避免刚度中心与质量中心之间存在过大的偏离,加强构件的刚度,增强结构的抗扭性能。适当加强受扭转影响较大部位构件的强度、延性及配筋构造。
②楼板不连续:对薄弱处的连通道进行性能设计,连通道的框架梁、柱及楼板按满足中震不屈服的要求设计。对薄弱连接板的刚度、强度均予以构造加强。板厚加厚至150mm,采用双层双向配筋,单层单向配筋率加大至约0.3%,充分加强其刚度、强度及延性,防止地震时连接板过早过大屈服,对整体结构产生不利影响。结构整体计算采用局部弹性楼板( 弹性膜) 的计算模型,以考虑薄弱板在平面内变形对结构的影响,并得出楼板真实内力及对周边构件的影响,控制连接板内主应力满足“小震不裂、中震不屈服”, 即多遇地震作用下板内主拉应力小于混凝土抗拉强度设计值,并将板内力放大3倍后进行配筋设计;同时对中庭间连接处的大跨梁及相关支承梁、柱采取加大强度、延性的措施,使得该处的抗震耐受力高于其他部位,保证结构的整体安全性。影厅区域均为2层高,在15.850 m标高楼板缺失严重,仅有部分通道板相连,计算中按实际开洞情况建立计算模型,此层楼板均按弹性膜定义,构造上本层板厚150mm,配筋双层双向并加强。
③ 托柱转换构件:模型计算时将抬柱梁设置为转换梁同时将其抗震等级提高一级,对其内力进行放大。对重要部位的转换梁、柱采用型钢混凝土,提高其承载能力及延性。转换构件的构造措施均提高一级采用,同时参考相关要求进行适当的加强。
④跨层柱:重点区域的跨层柱采用了型钢混凝土以增加延性。
7、结语
通过该工程实例可以看出,在满足建筑功能需求的同时,针对具体工程建筑结构的不规则性,应结合相关规范规程,通过合理的结构布置,并辅以有效的抗震措施,使建筑的结构抗震设计满足相关规范的要求,并具有较好的抗震性能。
参考文献:
(一)支座破坏,是指上部结构所产生的地震惯性力通过支座构件传递到下部结构,当传递的荷载强度超出支座构件的设计强度值时,支座发生破坏的现象。对于桥梁的下部结构,支座的破坏消解了大部分的地震力,避免了地震力传递至墩台结构,避免了桥梁下部主体结构的损害程度,但同时支座的破坏可能会引起落梁等进一步的桥梁震害,
(二)落梁破坏,是指桥梁的梁板构件在地震时发生的水平位移超出梁板端部的支撑长度时发生梁体掉落的现象。落梁现象发生地震时在桥墩之间相对位移过大、支座丧失约束能力、梁的有效支撑长度不足、梁间碰撞剧烈等情况下。
二、桥梁抗震设计的基本原则
要达到合理抗震的设计目标要求,桥梁设计工程师需要深入的了解影响结构对地震反应的基本因素,并拥有丰富的工程经验,在符合现行规范的前提之下充分发挥主观的创造能力。基于目前的工程理论知识和历次桥梁地震灾害的经验教训,桥梁工程的抗震设计要遵循一些基本的设计原则。
(一)工程建设场地的选择桥梁工程的建设场地尽量选择地质情况稳定的地方,尽量选择土质坚硬的区域,避免地震时可能发生的松软场地的地基失效现象。
(二)结构体系的整体性和规则性桥梁结构较好整体性可以有效的防止桥梁构件在地震发生时的掉落,并能是结构发挥良好的空间作用,因此尽量采用连续的桥梁上部结构以保证桥梁的整体性。除此之外,桥梁结构的布置还要做到尺寸、刚度和质量的均匀、规整及对称,避免突然的变化引起地震力的集中。
(三)结构及构件的强度和延性的提高地震时桥梁结构的破坏源自于地震引起的桥梁结构的震动,在桥梁抗震的设计中除了要尽量减少地震力从地基传递至桥梁结构,还要使桥梁结构本身具备足够的强度和延性,来抵抗非预期破坏的发生。在现有技术条件下,在尽量不增加结构自身重力和不改变结构刚度的前提之下,提高桥梁结构的强度与延性两种方式是提高桥梁结构抗震能力的有效途径。结构的刚度、强度与延性是保证结构整体抗震能力的三个主要参数要素,刚度可以有效的控制结构变形,而延性可以有效的控制强度与刚度在反复地震力作用下的衰退现象。
(四)能力设计的原则能力设计思想强调强度安全度差异,即在不同构件,如延性构件和能力保护构件,和不同破坏模式,如延性破坏和脆性破坏模式之间建立各自不同的强度和安全度。通过强度与安全度的差异化,确保桥梁结构在地震的作用下以延性形式进行反应,避免发生脆性的破坏模式。类似于建筑抗震设计中的强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件的抗震设计思想
(五)设置多道抗震防线采用冗余设计的思想,尽量使桥梁结构具备多道抵抗地震力的防护体系,以便在第一道抗震防线发生破坏后,有备用的第二道防线用于支撑桥梁结构的抗震需求,避免发生严重的桥梁损坏。例如在同时设置抗震锚栓与抗震挡块,可以有效的防止地震时落梁的发生。
三、桥梁抗震设计的几个方法
(一)桥梁抗震的概念设计抗震概念设计是指根据以往地震灾害和工程抗震的经验等获得的基本抗震设计原则和设计思想,用以提出正确地桥梁结构总体方案、材料的选择和细部的构造等,从而达到合理抗震的设计目的。合理抗震设计即要求设计出来的结构,在强度、刚度和延性等指标上拥有最佳的指标组合,使结构实现经济性和抗震设防的双重目标。桥梁抗震概念设计的主要任务是选择合适的抗震结构体系,一般是根据桥梁结构抗震设计的规范要求进行。对于采用延性抗震概念设计的桥梁,还包括延性类型选择和塑性耗能机制选择。桥梁抗震的概念设计十分重要,其为抗震设计的数值计算创造了有利条件,使计算分析结果能更好的反映地震时结构反应的真实情况。
(二)地震响应分析方法的改变随着人们对地震动力和结构动力不断了解,抗震设计的理论和地震响应的分析设计方法也发展出多种方法。从地震动的振幅、频谱和持时三要素来看,抗震设计的动力理论不但考虑了地震动的持时,而且还考虑了地震动中反应谱不能概括的其他特性,较之静力理论和反应谱理论有着更全面的优点。
(三)多阶段设计方法伴随着地震产生机理、地震的动特性及地震作用下各类结构破坏机理、动力特性和构件能力研究的不断深入,加上不同的结构在不同概率的地震作用预期下的性能目标的各不相同,促使着结构设计在设计原则、设防水准等多个方面进行着不断的改变和进步。桥梁工程的抗震设计也由原来的单一设防水准的一阶段设计,改进为双水准或三水准的两阶段和三阶段设计方式,甚至是基于结构性能的多水准设防、多性能目标准则设计方式。
四、结语
关键词:建筑结构 框架设计 框架梁
中图分类号:TU2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)10(b)-0046-01
从20世纪90年代开始,我国的钢材产量迅速的提高,钢筋混凝土结构在建筑结构中得到了广泛而快速的应用。且随着建筑功能以及建筑造型呈现出的多功能以及多样化趋势,建筑结构设计中遇到的问题也日趋增加。因此,建筑结构设计者应该在遵循建筑设计规范的基础上,利用合理有效的方式来解决一些结构方案设计中的重点与难点。
1 建筑框架设计遵循的基本原则
建筑结构设计的一项重要工作就是进行建筑框架的抗震验算,而具体的验算过程中要根据不同的楼层与布置特点来对建筑结构的整体刚度、柔度等进行计算分析。在验算的过程中尤其要注意根据建筑场地的类别,一般在有条件时,8层或者是超过5层的建筑可以采用剪力墙,这样能够有效的提高建筑整体结构的抗震能力。且框架结构设计中应尽量采用双向梁柱刚接体系,并合理的运用部分框架梁搭接在另外一方的框架梁之上。
当需要加装雨蓬时,其设计不能够从建筑的填充墙中挑出。而且在设计跨度较大的雨蓬、阳台等梁结构时,应该着重考虑梁所承受的扭矩(以梁中心线处板承受的负向弯矩乘以梁跨度的一半);设计梁、柱时,对应的混凝土等级一般以相差一个级别为宜;当出于某些特殊需要或者是其他一些原因导致量的截面积较大时,应该对梁的最小配筋率进行验算;当采用框架结构时,电梯井壁一般以采用粘土砖进行砌筑为佳,但是注意不要采用砖墙来承重,应该通过设置对应的梁来承托墙体的重量;在电梯井的四周应该加上构造柱,当建筑层高较大时,可以在门洞的上方加上圈梁;在设计建筑长度时,应该对根据伸缩缝的具体要求来进行设计,否则要采取对应的措施来予以改善,诸如:加长构件的配筋、改善保温条件、增大配筋率以及设置后浇带等方式;当设计中采用井字梁时,由于梁的自重较大,在设计时不能忽略梁的自重;当建筑的整体布局不够规则时,建筑的框架结构设计应该根据建筑的整体布局来进行合理设置,并采取针对性的细部构造措施;当建筑的地下水位较高时,应该对暖沟采用防水措施,一般以U型混凝土暖沟为宜;当需要设计地下室时,应该采用抗渗效果好的混凝土,抗渗等级一般在P6或者是P8级,且混凝土中要掺入膨胀剂。
2 建筑框架概念设计要点
2.1 框架结构的“强柱弱梁”节点设计
为了增强建筑的抗震能力,通常要求建筑在遇到地震时应该使梁端呈现出塑形铰,在柱端部表现出非弹性的工作状态,不出现屈服问题,但是建筑节点一直处于弹性工作状态。因此,在建筑结构设计中通常要采用“强柱弱梁”的设计方式,也就是与量的截面实际抗弯能力相比,柱端截面的抗弯能力的增强直接决定了地震能量对建筑柱体端截面屈服变形后的塑性转动是否将能够超过其塑性转动的能力,而不会出现对应的“层侧移机构”,避免建筑柱体被压溃。而柱比梁强度大的幅度主要是与梁端部纵向配筋程度直接相关,同时还与结构在梁、柱端面末端的塑性铰形成过程中的塑性重力分布以及动力性特征变化相关。所以,当建筑条件允许时,可以尽可能的将柱体的截面尺寸设置得大一些,使得柱与量的线性刚度比尽可能的大,通过控制柱的轴压比来达到增加其延性的目的。
2.2 采取合理的构造策略
对于采用大跨度柱网的建筑框架式结构,在楼道处的框架柱由于楼梯的平台梁需要与其相连接,导致其的长度达不到承载要求,这时需要对柱采用箍筋加长、加密的方式来增加其强度。在设计的过程中尤其要予以重视。当框架结构的外立面是带行窗的时候,由于设置了连续的窗过梁,导致框架结构的外柱变成了短柱,也应该采取对应的加强措施。当框架整体结构的长度超过了规定限制或者是建筑功能的具体需要使得其不能存在裂缝时,为了有效减少有害裂缝(一般要求宽度小于0.3 mm),应该采用补偿混凝土来加以浇筑。且通过采用增加双向配筋密度、在屋面设置后浇带等方式来加强构造的强度。
3 结构概念设计中相关问题的处理
3.1 结构计算简图的简化处理
在进行结构计算过程中,计算图示简化方式的正确程度与计算结果直接相关,对建筑框架结构的稳定性有重要影响。例如计算结构中典型的基础梁处理工作,其设置的基础高度在一定范围之内可以作为基础的一个部分,这时进行结构的设计时,其底层的计算高度应该选取基础顶部至第一层楼板顶面的实际高度。而基础梁则只对其所承担的上部梁重加以考虑,具体构造中满足普通梁的设计原则即可。为了满足规范要求而需要设置基础拉梁时,其配筋以及断面应该按照构造来进行设计,断面的高度以柱中心距的1/12为宜。当建筑的框架结构电梯井采用钢筋混凝土来砌筑井壁时(实际施工中一般尽量避免)计算简图要根据实际情况予以简化,否则难以保证结构的整体安全程度。
3.2 结构设计中计算参数的确定
(1)设计中基本地震加速度值的选取。
根据《建筑抗震设计规范》中的相关规定:当建筑的抗震烈度为7度时,所采用的地震基本加速度值应该分别取为0.1 G和0.15 G两种;而当抗震设防烈度为8度时,所采用的基本地震加速度值应该为0.2 G和0.3 G两种。且在设计计算过程中要将地震区进行严格的划分,进而获取精确的地震加速度值。
(2)结构周期折减系数的选取。
由于框架结构建筑采用了填充墙,因此结构的实际刚度将会大于计算敢赌、计算周期也将大于实际周期。所以,通过计算获得的地震作用效应也存在一定程度的偏小,导致结构表现出不安全,这时就需要对结构的周期计算采用折算的方式。一般根据填充墙的具体材料以及数量来选择,在0.7~0.9之间。
4 框架设计构造的若干具体问题
4.1 规范框架节点核心区域箍筋的具体配置
在设计建筑的框架结构过程中,规范中对框架柱箍筋的加密区域以及最小体积的箍筋配置密度对有详细的规定,设计人员应该对这些内容加以关注。但是《建筑抗震设计规范》中对“一、二、三级框架节点核心区域中箍筋的特征值应该大于0.12、0.10、0.08,而且体积的配筋率要大于0.6%、0.7%”的要求却没有予以足够的认识,常常没有达到对应的要求,设计过程中应该严格遵守。
4.2 底层框架柱的箍筋加密区域大小要满足建筑抗震设计要求
《建筑抗震设计规范》中:“框架结构底层柱的柱根处应该对箍筋进行加密,其加密范围应该大于柱净高度的1.3倍”,在设计中应该予以重视。另外,还应该对建筑的柱体的纵向配筋规范予以重视,对对应的规范要求加以注意。
5 结语
本文对建筑结构框架设计的基本原则进行论述,针对建筑结构框架结构设计中的几个主要问题进行了较为深入的探讨,得到了建筑结构框架设计的基本程序。
参考文献
[1] 陈敬文.建筑框架结构设计原则及注意事项[J].轻工设计,2011(6):166.
关键词:桥梁设计 隔震设计
桥梁是现代城市化建设中的重要基础设施,它具有极强的社会公共性,建设时其投资较大且后期运营管理中也相对困难。另外桥梁作为危机管理系统的重要构成部分,应当具备较强的抗震性能,因为桥梁抗震性能的提高可以有效地减少地震后的损失。
1 桥梁进行隔震设计的好处和重要性
1.1 桥梁隔震设计的重要性
桥梁设计中的隔震设计指的是在桥梁建设时安装隔震器,它可以使桥梁在水平方向上得到柔性支承,这样就使水平方向上的周期延长,另外还要安装阻尼器来,这样做是为了提高桥梁的阻尼效应,可以再地震发生时降低地震的作用。
近些年,国外一些发达国际在桥梁的隔震设计方面加强了研究取得了很多重大的突破。但我国在这些方面还比较落后,研究还处于初级阶段且缺乏系统性,主要一些方法大多采用国外的研究经验和成果。
1.2 桥梁隔震设计的好处
在桥梁的设计中加强隔震设计,可以有效地改善和分解地震后的地震力在各结构支座间力的分布情况,这样可以保护桥梁的基础部位,同时对桥梁的上部结构可以有效地支撑和保护。
在桥梁设计中的相关隔震设计可起到调节横向刚度的作用,这样可以改善桥梁结构扭转平衡的问题,有效地降低了地震力。
在桥梁设计中的上部结构时,采用隔震减少甚至消除地震后桥梁的上下部结构出现的超出建设弹性范围的现象, 防止超出弹性范围后局部部位发生变形。
在桥梁设计中进行隔震系统的设计,可以取得比普通抗震设计更好的抗震效能,这样就在不增加工程造价的情况下,还提高了工程的质量。
在桥梁的隔震设计中采用的隔震支座若在正常使用条件下,由于温度的变化或者其它的形变而发生变化,它们的形变相对也较小,这样就能为城市建设中高架桥梁设计中多跨连续梁桥的采用,即减小伸缩缝的使用提供了方便。
与那些未采用隔震设计的桥梁相比较,采用了隔震设计的桥梁可以在经历了较大的地震后,较容易地更换隔震设计和装置,且维修的时间相对较短,维修的费用也相对较低。
2 桥梁隔震设计理论概述
2.1 隔震技术的原理
隔震是抗震方式发展的一种新形式和新趋势,它的作用是通过减小而并非抵抗地震的作用来起到桥梁的保护结构不受损、桥梁的抗震能力增强的效果。在通常的桥梁设计和施工中,提高桥梁抗震效果的方法通常是通过提高桥梁结构的整体强度和变形能力。与之相对比,桥梁的隔震设计主要特点在于引入了柔性装置的设计,这样做就使桥梁的重要结构构件可以与水平地面运动在一定程度上的关联性减少,使重要构件在地震后不会发生破坏性的损伤,使结构的反应加速度比地面的加速度小,另外,由于采用了阻尼设计,这样阻尼就有效地将地震带来的能量得到消耗,当能量传递到桥梁上部以及隔震结构时作用力已大大减小。
2.2 隔震技术的特点
隔震技术在桥梁抗震设计中的的应用,主要目的就是为了利用这些隔震装置达到延长结构周期、消耗地震能量和降低地震后结构毁坏和变化的效果。在桥梁进行隔震设计时,最关键的因素就是要求要有合理的设计,使相关的抗震系统构件能够具有较强的弹性和可塑性。
隔震技术在桥梁设计中的采用,一方面可起到减少工程造价同时提高工程效能的效果,它往往要比常规的抗震设计的抗震性能高,可以有效地保护桥梁墩柱,达到降低桥梁墩柱延性需求的作用和目的;另一方面上部结构中隔震措施的采用可以有效地减小或者消除地震后桥梁的下部结构超出弹性范围的反映和现象,对于那些在地震后难以检查或者修复的地方,隔震设计可以避免在这些部位发生严重的非弹性变形。
2.3 桥梁隔震设计的基本原则