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简述结构抗震设计原则

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简述结构抗震设计原则

简述结构抗震设计原则范文第1篇

【关键词】抗震;概念设计;问题;必要性

1 建筑抗震设计的简述

地震是一种突发的自然灾害,是由地下某处薄弱岩层破裂或地球板块互相挤压、冲撞引起振动,并以波的形式传至地表引起的地面运动。在历史上我国就是世界上的地震多发国家之一,1976年7月28日发生的唐山地震带给人民的灾难极为惨重,死亡达24万多人,地震之所以造成人民生命财产和国民经济严重的损失,直接原因有三:一是地震引起滑坡、地裂、断层等严重的地面变形,直接损害结构物;二是地震引起结构物地基的震陷、砂土液化,使地基失效;三是结构物在剧烈的振动中因承载力不足、变形过大、连接接头破坏、构件失稳甚至整体倾覆而破坏。建筑结构的抗震设计主要针对后一种情况而言,《建筑抗震设计规范》GB 50011(以下简称抗震规范)规定:对位于抗震设防区的建筑物必须进行抗震设计,以预防为主,使建筑经抗震设防后,减轻地震破坏,避免人员伤亡,减少经济损失,实践证明,若想防控建筑工程质量出现问题,工程的设计质量是第一道关口。由于在设计上出现的问题,会给工程施工阶段与交付使用等方面带来很多安全质量隐患,所以一定要严格的管理建筑的抗震设计,20世纪以来,中国共发生6级以上地震近千次。最近100里,中国死于地震的人数高达55万之多,占全球地震死亡人数的53%。所以城市中的地震灾害主要是由建筑物的倒塌、破坏直接或间接造成的,因而提高各类工程的抗震能力就成为减轻城市震害的重要对策之一。科学地确定抗震设防标准,严格按照标准进行工程设计,认真按照抗震设计施工和监理,工程就会具有较强的抗震能力,强震发生时才能有效减轻震害。

2 建筑设计在抗震中的问题

我国地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广,是一个地震多发国家。地震是一种多发性的随机震动,其复杂性和不确定性很难把握,要准确预测建筑物震害的特性和参数,目前还很难做到。抗震慨念的设计强调,在工程设计一开始,就应把握好场地条件和场地土的稳定性、能量输入、建筑物的平、立面布置及其体形、结构体系、刚度分布、抗侧力构件的布置、构件延性;材料与施工质量等几个主要方面,其中主要的问题有以下几点:

2.1 设计人员“思想保守”与过于“开放”

“思想保守”体现在结构设计方面比较多,例如:现在很多高层住宅,剪力墙过多过厚,由于刚度过大,导致相对侧移值过小,远远小于规范的规定值,一来不利于建筑物抗震,二来不经济。

2.2 专业技术知识不扎实,专业之间配合不到位

有些设计人员没有扎实的专业技术知识,自然设计出的建筑图纸会出现很多问题,给施工带来难度。不具备扎实的专业知识,在施工过程中出现的临时性问题更是难以应付,有的甚至对施工工艺都不太了解。

2.3 平面布局的刚度不均。抗震设计要求建筑的平、立面布置宜规正、对称,建筑的质量分布和刚度变化宜均匀,否则应考虑其不利影响。但有的平面设计存在严重的不对称:一边进深大,一边进深小;一边设计大开间,一边为小房间;一边墙落地承重,一边又为柱承重。平面形状采用L、π形不规则平面等,造成了纵向刚度不均,而底层作为汽车库的住宅,一侧为进出车需要,取消全部外纵墙,另一侧不需进出车辆,因而墙直接落地,造成横向刚度不均。这些都对抗震极为不利。

2.4 抗震构造柱布置不当。如外墙转角处,大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置;以构造柱代替砖墙承重;山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱;过多设置抗震构造柱等。

上述这些问题的存在,倘若不能得到改正,势必对建筑物的安全带来隐患。上述这些问题的存在,倘若不能得到改正,势必对建筑物的安全带来隐患。上述这些问题的原因是多方面的,有认识方面的原因有计划经济向市场经济转化过程中出现的原因,有设计人员忽视了抗震概念设计方面的原因(未能从整体、全局上把握好),有法律建设方面的原因(在工程抗震设防管理方面缺乏国家政府法律依据,特别是处罚方面),通过这些问题来研究中短柱的问题,并且根据实际建筑结构及其在强震作用下的破坏过程是很复杂的,目前难以对此进行较为精确而可靠的计算。因此,20世纪70年代以来,各国标准强调了工程技术人员必须重视“结构抗震概念设计”,即根据地震灾害调查、科学研究和工程经验等所形成的基本原则和设计思路,进行建筑结构的总体布局并确定细部构造。这种设计理念将有助于明确结构抗震思想,不但有利于提高建筑结构的抗震性能,而且也为有关抗震计算创造有利条件,使计算分析结果更能反映今后地震时结构的实际地震反应。

3 建筑设计在抗震方面的必要性

近几十年来结构抗震设计方法的研究与进展,尤其是各国历次大地震对人类造成严重灾害的经验教训,使世界各国地震工程学者及工程抗震设计人员逐步取得了较为一致的认识。用形象语言来概括,即遵循“小震不坏,大震不倒”的设计原则。这已成为当今世界各国公认的结构抗震设计准则,并开始在各国规范中有所体现,根据城市和经济高速稳步发展,对抗震设防提出了更高要求,也打造了良好的物质平台。有效提高工程抗震能力,越来越成为社会共识。建筑抗震可归纳为:1、慎重选择场地;2、科学确定工程的抗震设防标准,特殊工程要进行地震安全性评价;3、不同类型建筑要采用适合的结构形式;4、合理布置,平面立面要规则些,底层层高跨度不宜过大;5、尽量采用隔震减震技术;6、注重施工质量;地震是地壳运动在某些阶段发生急剧变化时的一种自然现象。据统计,全世界每年发生的地震约达500万次,其中绝大多数地震由于发生在地球深处或者它所释放的能量小而人们难以感觉到;而人们感觉到的地震,也即有感地震,仅占总量的1%左右;能造成灾害的强烈地震则为数更少,平均每年十几起。然而,就是这些每年为数不多的地震,却给人们带来了无可挽回的巨大经济财产损失和触目惊心的人身伤亡事故。据有关方面对世界上130次伤亡巨大的地震震害资料所做的统计表明,95%以上的伤亡是因为无抗震能力或抗震能力低的建筑物倒塌而造成的。典型的例子如,日本是个多地震国家,政府一贯重视建筑物抗震设计,其防震设施和技术相当先进,建筑物通常具备了抗御7~8级地震的能力;而阿尔及利亚当地房屋建筑质量普遍低劣,抗震性能差,地震时易坍塌。由此可见,对建筑物进行有效的抗震设计是减轻地震灾情最有效、最根本的措施,

4 总结:

地震是一种突发式的自然灾害现象,从世界各国减轻地震灾害所采取的措施来看,主要有三条:一是加强地震预报,力争在地震发生前采取行动以减少损失;二是在设计和施工方面提高各类建筑物对地震的抵抗能力,包括对已建建筑进行抗震能力鉴定及加固;三是加强地震时应急指挥和救援工作。总之,从各个环节上重视和把关,把地震灾害尽量降到最小、最轻。

参考文献:

[1]现行建筑设计规范大全[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[2]王崇杰,崔艳秋.建筑设计基础[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

简述结构抗震设计原则范文第2篇

关键字:三水准,刚度,地震烈度,屈服机制。

抗震设计中的基本概念在抗震设计中占有及其重要的地位,是每一位结构工程师都要遵循的指导思想,它是建筑抗震设防的政策、方针、及基本目的,同时给出了现阶段抗震设防的基本思想,下面结合震害分析简述抗震设计基本概念的重要性

我国的《建筑抗震设计规范》中提出实行以预防为主的方针,使建筑经抗震设计后,减轻建筑的地震破坏,避免人员伤亡,减少经济损失。地震中由于建筑物的倒塌造成大量人员伤亡及经济损失,为此提出了“三水准”的抗震设计思想。即“小震不坏、中震可修、大震不到”。这三个水准设防目标是通过“两阶段设计”来实现,第一阶段设计:第一步采用第一水准烈度的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力等荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的弹性层间位移角,使其不超过规定限制;同时采取相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段设计:采用第三水准烈度的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之满足规范要求;并结合必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。

通过对国内外一些地震中建筑物的破坏情况的分析,总结归纳出几个主要方面:场地地基方面;房屋体形方面;结构体形方面;刚度分布方面;结构形式方面;非结构方面等几个主要方面。

1985年9月墨西哥地震后,墨西哥“国家重建委员会首都地区规范与施工规程分会”对地震中房屋破坏原因进行统计分析,结果表面,拐角形建筑的破坏率达到42%。明显高于其他形状的房屋;从有利建筑抗震的角度出发,地震区的房屋建筑平面形状应为方形、矩形、圆形为好,结构工程师可以通过设置抗震缝将平面不规则的建筑分解,使其成为平面简单规则的建筑,这样可大大减小由平面不规则引起的震害。

一般而言,房屋越高,所受的地震力和倾覆力矩越大,破坏的可能性也越大。在抗震设计中,房屋的高宽比是一个比房屋高度更要慎重考虑的问题,建筑物的高宽比值越大,即建筑物越瘦高,地震作用下的侧移越大,地震引起的倾覆作用越严重。巨大的倾覆力矩在柱中和基础中引起的压力和拉力会导致严重的破坏。1967年委内瑞拉的加拉加斯地震,曾发生明显由于倾覆力矩引起的破坏的案例,该市一栋11层旅馆,底部三层为框架结构,以上各层为剪力墙结构底部三层框架,由于倾覆力矩引起的巨大压力使轴压比达到很大数值,延性降低,柱头均发生剪压破坏。另一栋18框架结构的Caromay公寓,地上各层均为有砖填充墙,地下室空旷。由于上部砖墙增加了刚度,加大了的倾覆力矩在地下室柱中引起很大的轴力,造成地下室很多柱在中段被压碎,钢筋弯曲呈灯笼状。1985年墨西哥地震,墨西哥市一栋钢筋混凝土结构,因地震时产生的倾覆力矩使建筑物倾倒,埋深2.5米的箱形基础翻转45°,并将下面的摩擦桩拔出。由此可见控制建筑的高宽比是很重要的。

结构平面布置时,应尽量均匀,对称,特别注意具有很大抗侧刚度的钢筋混凝土墙和钢筋混凝土芯筒的位置,力求居中和对称,使结构的刚度中心和质量中心尽可能的靠近重合,以减小由偏心造成的扭转。此外,抗震墙宜沿建筑物周边布置,以使结构具有较强的抗扭刚度和较强的抗倾覆能力。天津754厂11号车间,为高25.3米的5层钢筋混凝土框架体系,全长109米,房屋两端的楼梯间采用490mm厚的砖承重墙,刚度很大;建筑物长度的中央设置双柱伸缩缝,将建筑物分成独立的两个区段,就一个独立的区段而言,因为伸缩缝处是开口的,无填充砖隔墙,结构偏心很大。1976年唐山地震时,由于强烈的扭转震动导致2层有11根中柱严重破坏,柱身出现很宽的X形裂缝;1985年墨西哥地震中,一栋建筑,两面临街,全部为大玻璃窗,背街的两面框架内用砖墙填实,刚度增大很多,造成结构偏心,地震时发生扭转破坏;1972年尼加拉瓜的马那瓜地震,位于市中心的两栋相邻高层建筑的震害对比,有力的说明结构偏心会带来多么大的危害,15层的中央银行,有一层地下室,采用框架结构体系,两个钢筋混凝土电梯井和两个楼梯间均集中布置在平面右端,同时,右端山墙还砌有填充墙,造成很大的偏心,地震时强烈的扭转震动造成较严重的破坏,一些框架节点损坏,个别柱子屈服,围护墙等非结构部件破坏严重,修复费用高达房屋原造价的80%。另一栋是18层的美洲银行,有2层地下室,采用对称布置的钢筋混凝土芯筒。地震后,仅3~17层连梁上有细微裂缝,几乎没有其他非结构部件的损坏。

通过对历次地震的震害分析表明,在同一次地震中,体型复杂的房屋比体型规则的房屋容易破坏甚至倒塌,因此建筑方案的规则性对建筑结构的抗震安全性来说十分重要,这里的“规则”包括对建筑平面、立面外形尺寸,抗测力构件布置、质量分布,直至承载力分布等诸多因素的综合要求。

《建筑抗震设计规范》对建筑的规则性提出了明确的要求,“建筑设计应符合抗震概念的要求,不规则的建筑方案应按规定采取加强措施;特别不规则的建筑方案应进行专门研究和论证,采取特别的加强措施;不应采用严重不规则的建筑方案”。作为抗震设计的强制性条文,要求业主、建筑师、结构工程师必须严格执行,优先采用符合抗震概念设计原理的、规则的设计方案;对于一般不规则的建筑方案应按规范的有关规定采取加强措施;对于特别不规则的建筑方案要求进行专门研究和论证采取高于规范、规程规定的加强措施,对于特别不规则的高层建筑应严格按建设部令111号文进行抗震设防专项审查;对于严重不规则的建筑方案应要求建筑师予以修改、调整。

在实际工程中,对于各种不规则的判断与把握,可参照建质[2006]220号文件《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的相关规定执行,该规定量化了一般不规则,特别不规则的界定标准,结构工程师应按其规定执行,控制建筑物的规则性,并采取有效的加强措施,从而减小地震时由此带来的震害。

一次地震产生的地面运动,能造成建筑物破坏的强震持续时间,少则几秒,多则几十秒,有的甚至更长(比如汶川地震的强震持续时间达到80s以上)。如此长时间的地震,一个接一个的强脉冲对建筑物产生往复式的冲击,造成积累式的破坏。如果建筑物采用的仅有一道防线的结构体系,一旦该防线破坏后,在后续地面运动的作用下,就会导致建筑物的倒塌。特别是当建筑物的自振周期与地震卓越周期相近时,建筑物会由此而发生共振,更加速其倒塌进程。如果建筑物采用多重抗侧力体系,第一道防线的抗测力构件破坏,后备的第二道乃至第三道防线的抗测力构件立即接替,抵挡住后续的地震冲击,进而保证建筑物的最低限度安全,避免倒塌。因此,设置合理的多道防线,是提高建筑抗震能力、减轻地震破坏的必要手段。

自1906年洛杉矶地震以来,通过国内外的建筑地震震害分析表明,对于一般的高层建筑,刚比柔好,采用刚性结构方案的高层建筑,不仅主体结构破坏轻,而且由于地震时结构变形小,隔墙、围护墙等非结构构件受到到保护,破坏也较轻。而采取柔性结构方案的高层建筑,由于地震时产生较大的层间位移,不但主体破坏严重,非结构构件也大量破坏,经济损失惨重,甚至危机人身安全。所以,层数较多的高层建筑,不易采用刚度较小的框架体系,而应采用刚度较大的框架―抗震墙体系、框架―支撑体系或筒中筒体系等抗测力体系。基于上述原因,规范给出各类结构多遇地震下弹性层间位移角限值以及各类结构罕遇地震下弹塑性层间位移角限值,以确保建筑物有足够的刚度,达到抗震设计三水准的要求。

一般而言,结构的屈服机制可以分为两个基本类型,即楼层屈服机制和总体屈服机制。所谓的楼层屈服机制,是指结构在侧向荷载作用下,竖向杆件先于水平杆件屈服,导致某一楼层或某几个楼层发生侧向整体屈服。所谓总体屈服机制,是指结构在侧向荷载作用下,全部水平杆件先于竖向杆件屈服,然后才是竖向杆件的屈服。从建筑抗震设防角度,我们要有意识的配置结构构件的刚度与强度,确保结构实现总体屈服机制。为实现这一目的,结构中杆件发生强度屈服的顺序应该是符合下列条件:杆先于节,梁先于柱,弯先于剪,拉先于压。就是说,一栋建筑遭遇地震时,其抗侧力体系中的杆件的损坏过程应该是:梁、柱、墙、斜撑杆件的屈服先于节点,梁的屈服先于柱,而且梁和柱又是弯曲屈服在前,剪切屈服在后;杆件截面产生塑性铰的过程,是受压屈服在前,受压破坏在后。这样,构件发生变形时,均具有较好的延性,而不是混凝土被压碎的脆性破坏。即各环节的变形中,塑性变形成分远大于弹性变形成分。那么,建筑物就具有较高的耐震性能,遭遇等于或高于设防烈度不超过一度的地震时,建筑不会发生严重破坏;遭遇高于设防烈度一度的地震时,建筑不至于倒塌。为使抗侧力构件的破坏状态和过程能够符合上述准则,进行构件设计时,需要遵循以下设计准则:强节点弱杆件,强柱弱梁,强剪弱弯,强压弱拉。

非结构构件。一般不属于主体结构的一部分,非承重结构构件在抗震设计时往往容易被忽略,但从震害调查来看,非结构构件处理不好往往在地震时倒塌伤人,砸坏设备财产,破坏主体结构,堵塞逃生通道。对非结构构件的抗震对策,可根据不同的情况区别对待:做好细部构造,考虑非结构构件的质量、刚度、强度和变形;加强连接防止倒塌;加强设备支架等与主体的连接与锚固,尽量避免发生次生灾害等等。2008年在我国汶川地震中,出现很多楼梯间填充墙倒塌堵塞楼梯间造成楼梯间无法使用。人员无法逃生。楼梯间作为紧急逃生的竖向通道是至关重要的,在抗震设计时对其围护构件应采取加强措施。

总之,抗震设计基本概念是非常重要的,其所涵盖的内容也很广,是抗震设计的指导思想,他是结构工程师必须遵循的基本原则。

参考文献

[1]建筑抗震设计规范北京:中国建筑工业出版社

[2]王亚勇,戴国莹。建筑抗震设计规范疑问解答。北京:中国建筑工业出版社,2006

[3]李爱群,高振世。工程结构抗震与防灾。南京:东南大学出版社,2003

[4]黄世敏,杨沈等建筑震害与设计对策。北京:中国计划出版社2009

智伟季鹏

工作单位: 中国建筑东北设计研究院有限公司

摘要:简述抗震设计“三水准”两阶段设计的基本理念及在抗震设计中的重要地位;结合震害分析论述建筑结构不规则时的破坏情况、划分界限及应对策略;建筑设置多道抗震防线的原理和必要性;建筑结构的屈服机理及设计准则,结合实际震害论述非结构构件破坏及抗震设计。

关键字:三水准,刚度,地震烈度,屈服机制。

抗震设计中的基本概念在抗震设计中占有及其重要的地位,是每一位结构工程师都要遵循的指导思想,它是建筑抗震设防的政策、方针、及基本目的,同时给出了现阶段抗震设防的基本思想,下面结合震害分析简述抗震设计基本概念的重要性

我国的《建筑抗震设计规范》中提出实行以预防为主的方针,使建筑经抗震设计后,减轻建筑的地震破坏,避免人员伤亡,减少经济损失。地震中由于建筑物的倒塌造成大量人员伤亡及经济损失,为此提出了“三水准”的抗震设计思想。即“小震不坏、中震可修、大震不到”。这三个水准设防目标是通过“两阶段设计”来实现,第一阶段设计:第一步采用第一水准烈度的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力等荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的弹性层间位移角,使其不超过规定限制;同时采取相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段设计:采用第三水准烈度的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之满足规范要求;并结合必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。

通过对国内外一些地震中建筑物的破坏情况的分析,总结归纳出几个主要方面:场地地基方面;房屋体形方面;结构体形方面;刚度分布方面;结构形式方面;非结构方面等几个主要方面。

1985年9月墨西哥地震后,墨西哥“国家重建委员会首都地区规范与施工规程分会”对地震中房屋破坏原因进行统计分析,结果表面,拐角形建筑的破坏率达到42%。明显高于其他形状的房屋;从有利建筑抗震的角度出发,地震区的房屋建筑平面形状应为方形、矩形、圆形为好,结构工程师可以通过设置抗震缝将平面不规则的建筑分解,使其成为平面简单规则的建筑,这样可大大减小由平面不规则引起的震害。

一般而言,房屋越高,所受的地震力和倾覆力矩越大,破坏的可能性也越大。在抗震设计中,房屋的高宽比是一个比房屋高度更要慎重考虑的问题,建筑物的高宽比值越大,即建筑物越瘦高,地震作用下的侧移越大,地震引起的倾覆作用越严重。巨大的倾覆力矩在柱中和基础中引起的压力和拉力会导致严重的破坏。1967年委内瑞拉的加拉加斯地震,曾发生明显由于倾覆力矩引起的破坏的案例,该市一栋11层旅馆,底部三层为框架结构,以上各层为剪力墙结构底部三层框架,由于倾覆力矩引起的巨大压力使轴压比达到很大数值,延性降低,柱头均发生剪压破坏。另一栋18框架结构的Caromay公寓,地上各层均为有砖填充墙,地下室空旷。由于上部砖墙增加了刚度,加大了的倾覆力矩在地下室柱中引起很大的轴力,造成地下室很多柱在中段被压碎,钢筋弯曲呈灯笼状。1985年墨西哥地震,墨西哥市一栋钢筋混凝土结构,因地震时产生的倾覆力矩使建筑物倾倒,埋深2.5米的箱形基础翻转45°,并将下面的摩擦桩拔出。由此可见控制建筑的高宽比是很重要的。

结构平面布置时,应尽量均匀,对称,特别注意具有很大抗侧刚度的钢筋混凝土墙和钢筋混凝土芯筒的位置,力求居中和对称,使结构的刚度中心和质量中心尽可能的靠近重合,以减小由偏心造成的扭转。此外,抗震墙宜沿建筑物周边布置,以使结构具有较强的抗扭刚度和较强的抗倾覆能力。天津754厂11号车间,为高25.3米的5层钢筋混凝土框架体系,全长109米,房屋两端的楼梯间采用490mm厚的砖承重墙,刚度很大;建筑物长度的中央设置双柱伸缩缝,将建筑物分成独立的两个区段,就一个独立的区段而言,因为伸缩缝处是开口的,无填充砖隔墙,结构偏心很大。1976年唐山地震时,由于强烈的扭转震动导致2层有11根中柱严重破坏,柱身出现很宽的X形裂缝;1985年墨西哥地震中,一栋建筑,两面临街,全部为大玻璃窗,背街的两面框架内用砖墙填实,刚度增大很多,造成结构偏心,地震时发生扭转破坏;1972年尼加拉瓜的马那瓜地震,位于市中心的两栋相邻高层建筑的震害对比,有力的说明结构偏心会带来多么大的危害,15层的中央银行,有一层地下室,采用框架结构体系,两个钢筋混凝土电梯井和两个楼梯间均集中布置在平面右端,同时,右端山墙还砌有填充墙,造成很大的偏心,地震时强烈的扭转震动造成较严重的破坏,一些框架节点损坏,个别柱子屈服,围护墙等非结构部件破坏严重,修复费用高达房屋原造价的80%。另一栋是18层的美洲银行,有2层地下室,采用对称布置的钢筋混凝土芯筒。地震后,仅3~17层连梁上有细微裂缝,几乎没有其他非结构部件的损坏。

通过对历次地震的震害分析表明,在同一次地震中,体型复杂的房屋比体型规则的房屋容易破坏甚至倒塌,因此建筑方案的规则性对建筑结构的抗震安全性来说十分重要,这里的“规则”包括对建筑平面、立面外形尺寸,抗测力构件布置、质量分布,直至承载力分布等诸多因素的综合要求。

《建筑抗震设计规范》对建筑的规则性提出了明确的要求,“建筑设计应符合抗震概念的要求,不规则的建筑方案应按规定采取加强措施;特别不规则的建筑方案应进行专门研究和论证,采取特别的加强措施;不应采用严重不规则的建筑方案”。作为抗震设计的强制性条文,要求业主、建筑师、结构工程师必须严格执行,优先采用符合抗震概念设计原理的、规则的设计方案;对于一般不规则的建筑方案应按规范的有关规定采取加强措施;对于特别不规则的建筑方案要求进行专门研究和论证采取高于规范、规程规定的加强措施,对于特别不规则的高层建筑应严格按建设部令111号文进行抗震设防专项审查;对于严重不规则的建筑方案应要求建筑师予以修改、调整。

在实际工程中,对于各种不规则的判断与把握,可参照建质[2006]220号文件《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的相关规定执行,该规定量化了一般不规则,特别不规则的界定标准,结构工程师应按其规定执行,控制建筑物的规则性,并采取有效的加强措施,从而减小地震时由此带来的震害。

一次地震产生的地面运动,能造成建筑物破坏的强震持续时间,少则几秒,多则几十秒,有的甚至更长(比如汶川地震的强震持续时间达到80s以上)。如此长时间的地震,一个接一个的强脉冲对建筑物产生往复式的冲击,造成积累式的破坏。如果建筑物采用的仅有一道防线的结构体系,一旦该防线破坏后,在后续地面运动的作用下,就会导致建筑物的倒塌。特别是当建筑物的自振周期与地震卓越周期相近时,建筑物会由此而发生共振,更加速其倒塌进程。如果建筑物采用多重抗侧力体系,第一道防线的抗测力构件破坏,后备的第二道乃至第三道防线的抗测力构件立即接替,抵挡住后续的地震冲击,进而保证建筑物的最低限度安全,避免倒塌。因此,设置合理的多道防线,是提高建筑抗震能力、减轻地震破坏的必要手段。

自1906年洛杉矶地震以来,通过国内外的建筑地震震害分析表明,对于一般的高层建筑,刚比柔好,采用刚性结构方案的高层建筑,不仅主体结构破坏轻,而且由于地震时结构变形小,隔墙、围护墙等非结构构件受到到保护,破坏也较轻。而采取柔性结构方案的高层建筑,由于地震时产生较大的层间位移,不但主体破坏严重,非结构构件也大量破坏,经济损失惨重,甚至危机人身安全。所以,层数较多的高层建筑,不易采用刚度较小的框架体系,而应采用刚度较大的框架―抗震墙体系、框架―支撑体系或筒中筒体系等抗测力体系。基于上述原因,规范给出各类结构多遇地震下弹性层间位移角限值以及各类结构罕遇地震下弹塑性层间位移角限值,以确保建筑物有足够的刚度,达到抗震设计三水准的要求。

一般而言,结构的屈服机制可以分为两个基本类型,即楼层屈服机制和总体屈服机制。所谓的楼层屈服机制,是指结构在侧向荷载作用下,竖向杆件先于水平杆件屈服,导致某一楼层或某几个楼层发生侧向整体屈服。所谓总体屈服机制,是指结构在侧向荷载作用下,全部水平杆件先于竖向杆件屈服,然后才是竖向杆件的屈服。从建筑抗震设防角度,我们要有意识的配置结构构件的刚度与强度,确保结构实现总体屈服机制。为实现这一目的,结构中杆件发生强度屈服的顺序应该是符合下列条件:杆先于节,梁先于柱,弯先于剪,拉先于压。就是说,一栋建筑遭遇地震时,其抗侧力体系中的杆件的损坏过程应该是:梁、柱、墙、斜撑杆件的屈服先于节点,梁的屈服先于柱,而且梁和柱又是弯曲屈服在前,剪切屈服在后;杆件截面产生塑性铰的过程,是受压屈服在前,受压破坏在后。这样,构件发生变形时,均具有较好的延性,而不是混凝土被压碎的脆性破坏。即各环节的变形中,塑性变形成分远大于弹性变形成分。那么,建筑物就具有较高的耐震性能,遭遇等于或高于设防烈度不超过一度的地震时,建筑不会发生严重破坏;遭遇高于设防烈度一度的地震时,建筑不至于倒塌。为使抗侧力构件的破坏状态和过程能够符合上述准则,进行构件设计时,需要遵循以下设计准则:强节点弱杆件,强柱弱梁,强剪弱弯,强压弱拉。

非结构构件。一般不属于主体结构的一部分,非承重结构构件在抗震设计时往往容易被忽略,但从震害调查来看,非结构构件处理不好往往在地震时倒塌伤人,砸坏设备财产,破坏主体结构,堵塞逃生通道。对非结构构件的抗震对策,可根据不同的情况区别对待:做好细部构造,考虑非结构构件的质量、刚度、强度和变形;加强连接防止倒塌;加强设备支架等与主体的连接与锚固,尽量避免发生次生灾害等等。2008年在我国汶川地震中,出现很多楼梯间填充墙倒塌堵塞楼梯间造成楼梯间无法使用。人员无法逃生。楼梯间作为紧急逃生的竖向通道是至关重要的,在抗震设计时对其围护构件应采取加强措施。

总之,抗震设计基本概念是非常重要的,其所涵盖的内容也很广,是抗震设计的指导思想,他是结构工程师必须遵循的基本原则。

参考文献

[1]建筑抗震设计规范北京:中国建筑工业出版社

[2]王亚勇,戴国莹。建筑抗震设计规范疑问解答。北京:中国建筑工业出版社,2006

简述结构抗震设计原则范文第3篇

【关键词】静力弹塑性分析;剪力墙结构;结构抗震性能评价;EPDA

1、前言

一般建筑结构的抗震设计都需要考虑结构的弹塑。由于时程分析法计算工作量大, 结果处理繁杂, 相比之下, pushover法更方便于进行抗震设计。尤其是上世纪 90年代以后, 随着基于性能的抗震设计思想的提出和发展,pushover 方法得到了深入的研究和日益广泛的应用。我国在新的建筑结构抗震设计规范中也引入了pushover方法。

利用pushover方法进行结构分析的优点在于:既能对结构在多遇地震下的弹性设计进行校核,也能够确定结构在罕遇地震下潜在的破坏机制,找到最先破坏的薄弱环节,从而使设计者仅对局部薄弱环节进行修复和加强,不改变整体结构的性能,就能使整体结构达到预定的使用功能。

对多遇地震的计算,可以与弹性分析的结果进行验证,看总侧移和层间位移角、各杆件是否满足弹性极限要求,各杆件是否处于弹性状态;对罕遇地震的计算,可以检验总侧移和层间位移角、各个杆件是否超过弹塑性极限状态,是否满足大震不倒的要求。

2、原理与实施步骤

2.1 原理

静力非线性分析方法是基于性能评估现有结构和设计新结构的一种方法。它是将静力弹塑性分析和反应谱相结合进行图解的快速计算方法。其原理是使结构分析模型受到一个沿结构高度为单调逐渐增加的侧向力或侧向位移 ,直至控制点达到目标位移或建筑物倾覆为止。

基于结构行为设计使用Pushover分析,包括形成结构近似需求曲线和能力曲线,并确定曲线交点。需求曲线基于反应谱曲线,能力曲线基于静力非线性Pushover分析。在Pushover分析中,结构受到逐渐增加的荷载作用,从而得到需求曲线和能力曲线的交点,即性能点。由于性能点定义了结构的底部剪力和位移,因此通过结构在性能点的行为和现行规范进行比较,从而确定结构是否满足要求。

2.2实施步骤

(1)准备工作:建立结构模型,包括几何尺寸、物理参数以及节点和构件的编号,并输入构件的实配钢筋以便求出各个构件的塑性承载力。

(2)求出结构在竖向荷载作用下的内力。这时还要求出结构的基本自振周期。

(3)施加一定量的水平荷载。水平力大小的确定原则是:水平力产生的内力与第(2)步竖向荷载产生的内力叠加后,恰好能使一个或一批构件进入屈服。

(4)对在上一步进入屈服的构件的端部,设定塑性铰点变更结构的刚度,这样,相当于形成了一个新的结构。求出这个“新”结构的自振周期,在其上再施加一定量的水平荷载,又使一个或一批构件恰好进入屈服。

(5)不断地重复第(4)步,直到结构的侧向位移达到预定的破坏极限。记录每一次有新的塑性铰出现后结构的周期,累计每一次施加的荷载。

(6)成果整理:将每一个不同的结构自振周期及其对应的地震影响系数绘成曲线,也把相应场地的各条反应谱曲线绘在一起,如图1所示。这样如果结构反应曲线能够穿过某条反应谱,就说明结构能够抵抗那条反应谱所对应的地震烈度。还可以在图中绘出相应的变形,更便于评价结构的抗震能力。

3、工程实例

某工程为28层剪力墙结构,用SATWE进行过振型分解法分析,现用EPDA进行push-over法的分析,判断结构的抗震性能,并与SATWE程序的计算结果进行对比。

4、结论及问题讨论

4.1楼板对梁刚度的影响

从以上工程实例与SATWE的对比结果可以看出,在多遇地震下,当SATWE的“中梁刚度增大系数”Bk=1时,结构的自振周期SATWE与push-over的结果基本一致,而当Bk=2时,SATWE计算的自振周期比push-over要短,说明了push-over计算中并未考虑楼板对梁刚度的影响,程序中也没有提供相关的参数设置,建议程序对此作进一步改进。

4.2周期折减系数Tc的影响

从以上的对比中,还可以看出“周期折减系数”Tc的影响,在多遇地震下,当Tc

周期折减系数的取值要注意的是当结构的侧向变形达到一定范围后,由于填充墙的逐渐破坏,周期折减系数要相应调整,以反映填充墙抗侧刚度的降低甚至消失。

4.3混凝土本构关系模型的假定

简述结构抗震设计原则范文第4篇

中图分类号:TU375文献标识码:A

前言:

延展结构是指如果一个建筑结构在承载力基本保持不变的情形下,仍能有较大塑性变形能力。延性结构在地震作用下进入弹塑性状态时,能吸收耗散大量地震能量,此时虽然变形较大但不会出现超出抗震要求的严重破坏或倒塌, 故结构都应按照延性要求进行抗震设计。

具备一定经验的结构设计师都知道,延性钢筋混凝土结构即使在大震下结构构件达到屈服,仍然可以通过屈服截面的塑性变形来耗散地震能,避免发生脆性破坏。下面分别对钢筋混凝土框架结构和剪力墙结构的延性设计做一简述。

1.框架结构的延性设计要点

1)强柱弱梁

从抗弯角度讲,要求柱端截面的屈服弯矩要大于梁端截面的屈服弯矩,使塑性铰尽可能首先出现在梁的端部,不会引起结构局部或整体破坏耗能的梁塑性铰早出多出,结构仍能继续承受外荷载而只有当柱根也出现塑性铰时结构才达到破坏,从而形成强柱弱梁,但不允许在梁的跨中出角。底层柱柱根的塑性铰应较晚出现,各层柱子的屈服顺序应错开,不要集中在某一层。

2)强剪弱弯

强剪弱弯的设计要点实质是控制梁柱构件的破坏形态, 使其发生延性较好的弯曲破坏, 避免脆性的剪切破坏。适筋梁或大偏压柱具有较好的延性,可耗散地震能量,使内力重分布得以充分发展,而钢筋混凝土梁柱在受到较大的剪力时,往往呈现脆性破坏。故应使构件的受剪承载力大于受弯承载力,且保证构件在塑性铰出现之后也不过早剪切破坏。下面根据国家抗震规范中与此相关的具体设计指标逐一阐述。

①梁柱的剪跨比 λ 限制λ=M/(Vh0),M 为计算截面上与剪力设计值对应的弯矩设计值;h0 为截面计算高度剪跨比 λ 反映了构件截面承受的弯矩与剪力的相对大小,是影响梁柱变形能力的主要因素之一。对于柱,λ≥2 的属于长柱,只要设计构造合理,通常会发生延性的弯曲破坏;1.5≤λ

②梁柱的剪压比限制设计中应使梁柱的剪压比即, V/(fcbh0)不超过规范允许的限值, 它实质上是对构件最小截面尺寸的规定。规范对不同情况下的剪压比规定了最大值。梁柱满足剪压比要求,可以有效地防止斜裂缝的较早出现, 减轻混凝土破坏程度, 这是因为如构件截面尺寸过小或混凝土强度过低,按抗剪承载力公式算出的箍筋面积会很大, 则箍筋还未充分发挥作用之前,构件就会过早地出现脆性斜压破坏。

③框架柱的最大轴压比 μN 和最小体积配箍率 ρV轴压比 μN=N/(fCA),其中N 为包含地震作用组合的柱轴压力设计值;fC 为混凝土轴心抗压强度设计值;A 为柱的全截面面积。

试验究表明,轴压比大小与柱的破坏形态和变形能力密切相关。轴压比过大时,柱会出现受拉钢筋并不屈服的小偏心受压破坏;而轴压比适中时,柱可出现受拉钢筋首先屈服的大偏心受压破坏,受拉钢筋可以较好地耗散地震能量。且轴压比是影响柱的延性的重要因素之一,柱的变形能力随轴压比增大而急剧降低,尤其在高轴压比下, 增加箍筋对改善柱的变形能力作用并不明显。因此在设计中应按规范的最大轴压比限值要求, 严格限制不可过大,以使框架柱在地震作用下仍能实现大偏心受压下的弯曲破坏,使柱具有足够的延性变形能力。

体积配箍率 ρV箍筋对核心混凝土具有约束作用,对柱的延性非常有利, 这已被震害实例和结构试验所证明。一般用体积配箍率 ρV 来衡量箍筋对核心混凝土所具有约束程度:

ρV=AvLv/bhs,其中Av 为箍筋的截面积, Lv 为箍筋的总长度, 则 AvLv 为箍筋的总体积,bh 为构件核心混凝土的截面积, s 为箍筋的间距,则 bhs 为在箍筋分布间距内的构件核心混凝土总体积。

规范对框架柱的体积配箍率 ρV 最小值,根据不同的轴压比规定了不同的数值,在设计箍筋时应严格遵守。同时箍筋对核心混凝土具有的约束作用,不仅与箍筋的配置量有关, 还与箍筋的配置形式密切相关。单个矩形箍筋对核心混凝土的约束作用较弱,螺旋箍筋的约束作用最好,复式箍筋对钢筋混凝土具有的约束作用大大好于单个矩形箍筋。故在设计时,应采用复式箍筋,最好为螺旋箍。随柱轴压比的升高,通过箍筋约束混凝土提高延性的效果会逐渐减弱,故只有在中等轴压比的情况下,才可通过提高箍筋用量的办法改善柱子延性。但在高层建筑的设计中, 底层柱子要承担很大的轴向压力, 很难把其轴压比控制在较低水平。大量的试验究表明,在柱中设置矩形核心柱(规范对于核心柱的截面尺寸和箍筋配置量均有相关规定),不仅可以提高柱子的受压承载力,也可提高柱子的延性变形能力,尤其对于轴压比很大的短柱。

④梁柱应设置箍筋加密区大量震害表明,框架梁端部和柱端部破坏严重,是框架梁柱的薄弱部位,故按照强剪弱弯原则箍筋应加密布置在梁柱端部的塑性铰区,规范称其为箍筋加密区。规范对加密区长度和箍筋间距,直径,体积或面积配箍率有具体规定。在梁柱端部的箍筋加密区配置足够的箍筋,可以约束核心混凝土,提高塑性铰区混凝土的极限应变值,提高抗压强度,防止斜裂缝的开展,这样塑性铰能充分变形和耗能,提高延性。梁柱的最大和最小纵筋配筋率试验表明:钢筋混凝土单筋梁的变形能力,随截面混凝土受压区相对高度 x/h0 的增大而减小,而 x/h0 着配筋率的增大,钢筋屈服强度的提高和混凝土强度等级的降低而增大,梁的延性性能就会降低。故国家《抗震规范》对框架梁的相对受压区高度x/h0 和最大配筋率 ρmax 作出了具体规定;同时框架梁也应满足最小配筋率要求。

国家《抗震规范》 对不同等级的框架柱最小配筋率 ρmin 也作出了具体规定,设计时应严格满足要求。这是为了避免地震作用下框架柱过早进入屈服阶段,增大屈服时柱的变形能力,提高柱的延性和耗能能力。

3)强节点及强锚固

因为梁柱节点区的受力情况非常复杂,故在设计时必须保证各节点不出现脆性剪切破坏,才可使梁柱承载力和变形能力得以发挥,即在梁柱塑性铰出现完成之前,节点区必须不能过早破坏。同时还要具有良好的延性,则其钢筋的锚固须足够强,不可失效,设计中应按规范的构造要求执行。

2.剪力墙结构的延性设计要点

剪力墙结构的延性设计要点与框架类似又不同,因为剪力墙的抗侧和抗扭刚度大,承载能力大,小震下变形小,但也应使其具有良好的延性和耗能能力。现简述如下:

1)强墙肢,弱连梁

除小开口墙和弱连梁连接的独立墙肢外,剪力墙大多为联肢墙;联肢墙的延性设计可通过 “强墙肢弱连梁” 来实现,使连梁先于墙肢屈服(可能是剪切或弯曲破坏),使变形和耗能分散于连梁中,墙肢之后屈服,并通过构造措施使墙肢具有良好延性和耗能能力。抗震规范通过弹性计算时把连梁刚度折减,从而减小连梁的内力来实现“强墙弱梁” 。

2) 强剪弱弯

抗震规范采用剪力增大系数来调整墙肢底部加强部位截面的剪力设计值和连梁端截面的组合剪力设计值,来实现墙肢和连梁的强剪弱弯。

3)墙肢和连梁的剪压比限制

为避免墙肢或连梁发生脆性的斜压破坏,抗震规范对二者截面的平均剪应力和混凝土抗压强度的比值加以限制,即设计时应限制墙肢和连梁的剪压比。

4)墙肢的轴压比限制

墙肢的轴压比是影响其延性的主要因素之一,为使墙肢具有一定的延性,应限制墙肢截面的相对受压区高度,该点可转换为限制墙肢的轴压比,故规范对不同抗震等级的墙肢的轴压比最大值做了详细规定。

简述结构抗震设计原则范文第5篇

【关键词】连体高层建筑;剪力墙; 结构设计

随着人们对住宅,特别是连体高层住宅平面与空间的要求越来越高,普通框架结构和框架——剪力墙的露柱构件对建筑空问的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间使用和立面美观的要求。纯剪力墙结构既可以保证结构安全可靠性,又可以使室内空间合理墙面平整,所以连体高层建筑结构中便越来越多地采用剪力墙结构,剪力墙的受力、变形特征,类似于框剪结构,但比框剪结构的刚度分配、内力分配更合理,结构的变形协调导致的竖向位移差别,也比框剪结构小,传基础荷载更均匀、合理。这样的结构形式能使建筑取得较好的经济效果和建筑功能效果。

1. 高层建筑结构设计特点

随着城市人口的增长,大规模的城市高层建筑越来越多。高层建筑在结构设计上有着以下共同特征:

(1)水平荷载成为决定因素。

(2)轴向变形不容忽视。

(3)侧移成为控制指标。

(4)结构延性是重要设计指标。伴随着这些设计特点逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构形式,即“短肢剪力墙结构”形式。短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5~8倍的剪力墙结构,常用的有“T”形、“L”形、“十”形 、“Z”形、 折线形、“一”字形。

2. 高层建筑冀力墙结构设计计算原则

剪力墙结构设计时,应根据规范要求综合考察结构是否合理,就结构设计中的几个重要技术指标调整原则简述如下。

2.1楼层最小剪力系数(剪重比)的调整原则在满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不超过40%的前提下尽可能少布置剪力墙,以大开间剪力墙布置方案为目标,使结构具有适宜的侧向刚度,使楼层最小剪力系数接近规范限值(不小于限值),能够减轻结构自重,有效减小地震作用的输入,同时降低工程造价。

2.2剪力墙连梁超限的调整原则剪力墙连梁的跨高比不宜小于2.5,跨高比小于2.5的连梁很容易出现剪力和弯矩超过规范限值。《高规》规定跨高比不小于5的连梁宜按框架梁进行设计,即跨高比不小于5的连梁刚度不应折减。而跨高比在5~6之间时,若连梁刚度不折减则也容易出现剪力或弯矩超限。该条文若能在实际工程设计中充分利用,则对节省工程造价有非常明显的影响,即将跨高比不大于5的连梁(刚度需折减)和减小剪力墙墙肢长度使连梁跨高比变为大于6的框架梁(刚度不折减),而后者的钢筋及混凝土用量均小于前者,能节省工程投资。

2.3楼层层间最大位移与层高之比(位移)的调整原则规范规定多遇地震作用标准值产生的楼层最大的弹性层间位移在计算时,除以弯曲变形为主的高层建筑外,可不扣除结构整体弯曲变形,应计入扭转变形。对于一般的高层建筑,重点是楼层间的剪切变形及扭转变形。剪切变形的控制是以竖向构件的多少来决定的,但竖向构件足够多(剪重比偏大)而布置不合理,则会造成扭转变形过大,同样不能满足层问位移的要求。因此,对于高层建筑应尽可能使扭转变形最小,而不能仅根据层问位移不够不加分析地增加竖向构件的刚度。

3. 剪力墙结构设计建议

3.1剪力墙合理定位剪力墙结构中,剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置;抗震设计的剪力墙结构,应避免仅单向有墙的结构布置形式。对一般的矩形、L形、T形等平面宜沿两个轴线方向布置;对三角形、Y形平面宜沿三个轴线方向布置,对正多边形,圆形及弧形平面可沿径向及环向布置。剪力墙的平面布置应尽可能均匀、对称,尽量使结构的刚度中心和质量中心重合,以减少扭矩。内外剪力墙应尽量拉通、对直。

剪力墙墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的抗侧力刚度不宜过大。为充分发挥剪力墙的抗侧力刚度和承载能力,增大剪力墙可利用空间,剪力墙的间距不宜太密,使结构具有适宜的侧向刚度。如何判断结构的侧向刚度是否适宜,剪力墙数量是否合适呢?规则结构周期的经验公式:T1=(0.05~0.06n,n为结构层数。

3.2剪力墙厚度确定《高规》中对剪力墙的截面尺寸有着详细的规定,对于设计8度区的三级抗震剪力墙的规定:按二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度,底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16,且不应小于200mm,其他部位不应小于层高或剪力墙的1/20,且不应小于160mm。如某设计中的11层小高层住宅,层高3m,剪力墙无支长度>3m,1/16为188mm,1/20为150mm。因此就是说剪力墙最小厚度为200mm,于是可确定墙体均为200mm的原则。

3.3剪力墙墙身钢筋的分布及构造要求《高规》中规定一般剪力墙竖向和水平分布筋的配筋率,在一、二、三缀抗震下设计时不应低于0.25%,而对于四级抗震设计和非抗震设计时则不应低于20%。按照这一原则,位于9度区的一级抗震剪力墙,墙身分布钢筋配筋率必须大于0.25%。同时应注意这个配筋率是指:“水平配筋率+垂直配筋率”的总称,具体在《混凝土结构设计规范》中也有具体条款规定。

3.4剪力墙中大墙肢的处理剪力墙结构应具有延性,细高的剪力墙(高宽比大于2)容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙,从而可避免脆性的剪切破坏。当墙的长度很长时,为了满足每个墙段高宽比大于2的要求,可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的墙段。洞口连粱宜采用弱连梁(跨高比大于6),使其可近似认为分成了独立墙段。此外,墙段长度小时,受弯产生的裂缝宽度较小,墙体的配筋能够较充分地发挥作用。而对于剪力墙结构中,有少量长度大于8m的大墙肢,计算中楼层剪力主要由这些大墙肢承受。其他小的墙肢承受的剪力很小,一旦地震,尤其超烈度地震时,大墙肢容易首先遭受破坏,而小的墙肢又无足够配筋,使整个结构形成各个击破,这是极不利的。当墙肢长度超过8m时。有两种处理方法:开施工洞或开计算洞。开施工洞,即在施工时墙上留洞,完工时砌填填充墙,把长墙肢分成短墙肢。开计算洞,即结构计算时设有洞,施工时仍为混凝土墙,这样计算,可使其它小墙肢的配筋得到加强。适用于地下室外墙等,不能开施工洞的位置。

3.5剪力墙连梁超筋的处理剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。连梁的超筋,实质是剪力不满足剪压比要求。连粱易超筋的部位,一般剪力墙结构中,在总高度的1/3左右的楼层;平面中当墙段较长时,多在其中部的连梁;某墙段中墙肢截面高度大小悬殊不均匀时,在墙肢处连粱易超筋。剪力墙连梁对剪切变形十分敏感,当剪力墙连梁不满足连梁的尺寸要求时,《高规》处理方法:(1)减小连梁的截面高度。(2)抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅。(3)当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时,可考虑在大震作用下该连梁不参与工作,按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析,墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋计算。

当第1、2种措施不能解决问题时,可采用第3种措施来处理,即假定连梁在大震下破坏,不再约束墙肢。另外,可在易超筋的部位,连梁按铰接处理进行整体计算,但应注意结构层间位移比尚需满足规范要求。

4. 结语

高层剪力墙结构因其抗侧刚度大,能有效地减少侧移,且具有较好的抗震性能,因而被广泛应用于多层和连体高层钢筋混凝土建筑中。因此掌握剪力墙结构受力特点,运用剪力墙结构设计的基本原则,建筑设计就会更加安全、实用、可靠、经济。

参考文献