高層建筑抗震設(shè)計論文范文
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篇1
高層建筑是社會經(jīng)濟發(fā)展和科技進(jìn)步的產(chǎn)物。隨著大城市的發(fā)展,城市用地緊張,市區(qū)地價日益高漲,促使近代高層建筑的出現(xiàn),電梯的發(fā)明更使高層建筑越建越高。宏偉的高層建筑是經(jīng)濟實力的象征,具有重要的宣傳效應(yīng),在日益激烈的商業(yè)競爭中,更扮演了重要的角色。
自從1886年世界上第一棟近代高層建筑——美國芝加哥家庭保險公司大樓(HomeIuranceBuilding,10層,高55m)建成以來,至今已有100多年的歷史了。高層建筑不僅在材料和結(jié)構(gòu)體系上逐漸多樣化,而且在高度上也有大幅度增長。而一次又一次地震災(zāi)難及教訓(xùn),警示人們:防震減災(zāi)任重道遠(yuǎn),刻不容緩。
從上個世紀(jì)開始,各國的專家、學(xué)者對抗震設(shè)計進(jìn)行了一系列研究。進(jìn)入90年代,結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計已提到各國建筑設(shè)計的歷史日程。特別是我國處于地震多發(fā)區(qū)(地震基本烈度6度及其以上的地震區(qū)面積約占全國面積的60%),高層抗震設(shè)計設(shè)防更是工程設(shè)計面臨的迫切的任務(wù)。作為工程抗震設(shè)計的依據(jù),高層建筑抗震分析更處于非常重要的地位。
二、材料的選用和結(jié)構(gòu)體系問題在地震多發(fā)區(qū),采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理應(yīng)該得到人們的重視。
我國高層建筑中常采用的結(jié)構(gòu)體系有:框架、框架-剪力墻、剪力墻和筒體等幾種體系,這也是其他國家高層建筑采用的主要體系。但國外,特別地震區(qū),是以剛結(jié)構(gòu)為主,而在我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)幾混合結(jié)構(gòu)卻占了90%.如此高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu),國內(nèi)外都還沒有經(jīng)受較大的考驗。鋼結(jié)構(gòu)同混凝土結(jié)構(gòu)相比,具有優(yōu)越的強度、韌性和延性,強度重量比,總體上看抗震性能好,抗震能力強。
震害調(diào)查表明,鋼結(jié)構(gòu)較少出現(xiàn)倒塌破壞情況。在高層建筑中采用框架-核心筒體系,因其比鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量少,又可減少柱子斷面,故常被業(yè)主所看中?;旌辖Y(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土內(nèi)往往要承受80%以上的震層剪力,有的高達(dá)90%以上。由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移值為基準(zhǔn)。但因其彎曲變形的側(cè)移較大,靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移,不僅增加了鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān),而且效果不大,有時不得不加大混凝土筒的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu),形成加強層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值;
此外,在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時,需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成剛度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變,常常會使與加強層或轉(zhuǎn)換層相鄰的柱構(gòu)件剪力突然加大,加強層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實現(xiàn)強柱弱梁。因此在需要設(shè)置加強層及轉(zhuǎn)換層時,要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式,盡量減小其本身剛度,減小其不利影響。
唐山鋼鐵廠震害調(diào)查資料統(tǒng)計參數(shù)結(jié)構(gòu)形式總建筑面積(萬㎡)倒塌和嚴(yán)重破壞比例(%)中等破壞比例(%)鋼結(jié)構(gòu)3.6709.3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)4.0623.247.9砌體結(jié)構(gòu)3.0941.220.9在高層建筑中,應(yīng)注意結(jié)構(gòu)體系及材料的優(yōu)選?,F(xiàn)在我國鋼材產(chǎn)量已居世界前列,建筑鋼材的類型及品種也在逐漸增多,鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力已有了很大提高,因此在有條件的地方,建議盡可能采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)(SRC)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)(CFS)或鋼結(jié)構(gòu)(S或),以減小柱斷面尺寸,并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。
在超過一定高度后,由于鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量較輕而且較柔,為減小風(fēng)振而需要采用混凝土材料,鋼骨(鋼管)混凝土,通常作為首選。工程經(jīng)驗表明:利用鋼管混凝土承重柱自重可減輕65%左右,由于柱截面減小而相應(yīng)增加使用面積,鋼材消耗指標(biāo)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相近,而工程造價和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比可降低15%左右,工程施工工期縮短1/2.此外鋼管混凝土結(jié)構(gòu)顯示出良好的延性和韌性。
1995年日本阪神地震震害說明,在鋼骨混凝土構(gòu)件中,采用格構(gòu)式的型鋼時,震害嚴(yán)重,采用實腹式的大型型鋼或焊接工字鋼的,則震害輕微。因此,在高層建筑結(jié)構(gòu)中,若用鋼骨混凝土構(gòu)件,建議使用后者。
篇2
關(guān)鍵詞:高層建筑,抗震設(shè)計,抗震結(jié)構(gòu),抗震技術(shù)
2008年的汶川地震和2010年的玉樹地震對中國來說無不是沉重的打擊,不但造成巨大的經(jīng)濟損失,更心痛的是有那么的生命離開了我們,這不得不讓人們反思我們建筑的抗震設(shè)防能力。在地震中,幾乎所有的建筑都倒塌了,相對于低層建筑而言,高層建筑破壞和倒塌的后果就更加嚴(yán)重。近年來國內(nèi)國外高層、超高層建筑的高度不斷攀升,就在2010年正式開放的哈利法塔的高度達(dá)到了驚人的828米,而且建筑的體型越來越復(fù)雜,不規(guī)則結(jié)構(gòu)越來越多,這對于結(jié)構(gòu)的抗震都是十分不利的。為保證高層結(jié)構(gòu)的抗震安全,達(dá)到安全和經(jīng)濟的統(tǒng)一,有必要對高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計、抗震結(jié)構(gòu)和抗震技術(shù)進(jìn)行探討。
1.地震導(dǎo)致建筑破壞的原因
根據(jù)地震經(jīng)驗,地震期間導(dǎo)致高層建筑破壞的直接原因可分為以下三種情況:
(1)地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂縫或錯位等地面變形,對其上部建筑的直接危害;
(2)地震引起的砂土液化、軟土震陷等地基失效,對上面建筑物所造成的破壞;
(3)建筑物在地面運動激發(fā)下產(chǎn)生劇烈震動過程中,因結(jié)構(gòu)強度不足、過大變形、連接破壞、構(gòu)件失穩(wěn)或整體傾覆而破壞;
2.建筑的抗震概念設(shè)計
所謂“建筑抗震概念設(shè)計”是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想,依此進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程??萍颊撐摹?/p>
3.建筑抗震設(shè)計方法的發(fā)展過程
3.1、靜力理論階段
水平靜力抗震理論始創(chuàng)于意大利,發(fā)展于日本,1900年日本學(xué)者大森房吉提出“震度法”的概念。該理論認(rèn)為:結(jié)構(gòu)物所收到的地震作用,可以簡化為作用于結(jié)構(gòu)的等效水平靜力,其大小等于結(jié)構(gòu)重力荷載乘以一個系數(shù)。
3.2、反應(yīng)譜理論階段
我國及國際上多數(shù)國家抗震設(shè)計規(guī)范本質(zhì)上都采用了反應(yīng)譜理論及結(jié)構(gòu)能力設(shè)計原則。其主要特點如下:
(1) 用規(guī)范規(guī)定的設(shè)計反應(yīng)譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)線彈性分析。
(2) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力是根據(jù)設(shè)計反應(yīng)譜所作的結(jié)構(gòu)線彈性計算通過荷載和地震作用效應(yīng)組合后內(nèi)力進(jìn)行設(shè)計。
(3) 在早期方案設(shè)計階段,結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)體型的規(guī)則性及結(jié)構(gòu)的整體性滿足規(guī)范的規(guī)定,以使結(jié)構(gòu)能可靠地發(fā)揮非彈性延性變形能力。
3.3、動力理論階段
1971年美國圣費南多地震的震害,使人們清楚地認(rèn)識到“反應(yīng)譜理論只說出了問題的一大半,而地震持時對結(jié)構(gòu)破壞程度的重要影響沒有得到考慮”,從而推動了采用地震加速度過程a(t)來計算結(jié)構(gòu)反應(yīng)過程的動力法的研究。此一新理論不但考慮了地震的持時,還更近一步地考慮了地震過程中反應(yīng)譜所不能概括的其他特性。
4.高層建筑結(jié)構(gòu)體系
設(shè)計地震區(qū)的高層建筑,在確定結(jié)構(gòu)體系時,除了要考慮前面所提到的材料用量、建筑內(nèi)部空間和使用的房屋高度等因素外,還需進(jìn)一步考慮下列抗震設(shè)計準(zhǔn)則:
(1)具有明確的計算簡圖和合理的地震力傳遞路線;
(2)具備多道抗震防線,不會因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效而導(dǎo)致整個體系喪失抵抗側(cè)力或承受重力荷載的能力
(3)具有必要的承載力、良好的延性和較多的耗能潛力,從而使結(jié)構(gòu)體系遭遇地震時有足夠的防倒塌潛力;
(4)沿水平和豎向,結(jié)構(gòu)的剛度和強度分布均勻,或按需要合理分布,避免出現(xiàn)局部削弱或突變形成薄弱環(huán)節(jié),從而防止地震時出現(xiàn)過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中。
在確定建筑方案的同時,應(yīng)綜合考慮房屋的重要性、設(shè)防烈度、場地條件、房屋高度、地基基礎(chǔ)以及材料供應(yīng)和施工條件,并結(jié)合體系的經(jīng)濟、技術(shù)指標(biāo),選擇最合適的結(jié)構(gòu)體系。
5.建筑抗震措施或設(shè)計
5.1、錯開地震動卓越周期
一個場地的地面運動,一般均存在著一個破壞性最強的主振周期,如果建筑物的自振周期與這個卓越周期相等或相近,建筑物的破壞程度就會因共振而加重。地震動卓越周期又稱地震動主導(dǎo)周期。
從眾多的地震倒塌建筑物中可以看出,建筑周期與地震動卓越周期相接近,是引起建筑共振破壞的主要因素和直接原因。因此,在進(jìn)行高層建筑設(shè)計時,首先要估計地震引起該建筑所在場地的地震動卓越周期;然后,在進(jìn)行建筑方案設(shè)計時,通過改變房屋層數(shù)和結(jié)構(gòu)類型,盡量加大建筑物基本周期與地震動卓越周期的差距。
5.2、采取基礎(chǔ)隔震措施
傳統(tǒng)的抗震方法是依靠結(jié)構(gòu)的承載力和變形能力,來耗散地震能量,使結(jié)構(gòu)免于倒塌,但由于是一種“被動防震”,就不免存在許多不足之處。地震對建筑的破壞作用,是由于地面運動激發(fā)起建筑的強烈振動所造成的,也就是說,破壞能量來自地面,通過基礎(chǔ)向上部結(jié)構(gòu)傳遞。人們總結(jié)地震經(jīng)驗后發(fā)現(xiàn),地震時結(jié)構(gòu)底部的有限滑動,能大幅度地減輕上部結(jié)構(gòu)的破壞程度??萍颊撐?。
基于可動概念的基礎(chǔ)隔震方案很多,主要有:(1)軟墊式隔震。在房屋底部設(shè)置若干個帶鉛芯的鋼板橡膠隔振裝置,使整個房屋坐落在軟墊層上,遭遇地震時,樓房底面與地面之間產(chǎn)生相對水平位移,房屋自振周期加長,主要變形都發(fā)生在軟墊塊處,上部結(jié)構(gòu)層間側(cè)移變得很小,從而保護(hù)結(jié)構(gòu)免遭破壞。(2)滑移式隔震。在房屋基礎(chǔ)底面處設(shè)置鋼珠、鋼球、石墨、砂粒等材料形成的滑移層或滾動層,使建筑物遇地震時在該處發(fā)生較大位移的滑動,達(dá)到隔震目的。(3)擺動式隔震。科技論文。擺動式隔震方式實質(zhì)上是柔性底層概念的改進(jìn)和引伸。(4)懸吊式隔震。這一隔震方式的構(gòu)思是,將整個建筑懸吊在支架下面,避免地震的直接沖擊,從而大幅度較小建筑物所受到的地震慣力。
5.3、削減地震反應(yīng)——提高結(jié)構(gòu)阻尼
為了提高結(jié)構(gòu)阻尼,可以在結(jié)構(gòu)上設(shè)置阻尼器,以吸收地震輸入的能量,減小結(jié)構(gòu)變形。臺北101大樓在87~92樓安裝了一個巨大的鋼球風(fēng)阻尼器,是世界上目前最大的大樓風(fēng)阻尼器,它的球體直徑5.5米,由四十一層12.5厘米厚鋼板結(jié)合為球形,重量660噸,可以有效減輕由于颶風(fēng)和地震所引起的震動和側(cè)移。
為高層建筑提供附加阻尼的另一新途徑,是利用主體結(jié)構(gòu)與剛性掛板之間特殊裝置的非彈性性能和摩擦。采取這一措施后,可以使阻尼比僅為2%的抗彎鋼框架,有效粘滯阻尼比增加到8%或更多,從而使底部地震剪力和頂點側(cè)移降低50%。
此外,通過采用高延性構(gòu)件和附設(shè)耗能裝置也能有效削減地震反應(yīng)。
6.高層建筑抗震技術(shù)發(fā)展展望
未來高層建筑的發(fā)展趨勢,體型將更趨復(fù)雜,結(jié)構(gòu)體系將更趨多樣化。出于對建筑藝術(shù)上的要求,高層建筑的體型將會更為復(fù)雜和多樣,許多高層建筑都是綜合性的和多用途的,因此對建筑和結(jié)構(gòu)必然提出新的更高的要求。從結(jié)構(gòu)體系上看,也決不會停留在原有的幾種形式上,而會更好地滿足功能和藝術(shù)上的需求,創(chuàng)造出新的結(jié)構(gòu)體系。
參考文獻(xiàn)
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篇3
【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計,抗震,墻體,結(jié)構(gòu),研究
【 abstract 】 the crust activity was active in recent years, with the development of economy, the increase of population, building aseismic performance in architectural design in becomes very important. The first part of this paper from the building in the layout design problems, vertical layout design problems, building shape design problems of the three aspects such as the architectural seismic design should be paid attention to discusses. The second part of the seismic design of buildings from the roof, the design of the building should satisfy the limit control problem in two in architecture design should pay attention to the seismic question proposes the solution measures.
【 key words 】 architectural design, earthquake, wall body, structure, research
中圖分類號:TU973+.31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:
在建筑設(shè)計中是否對抗震予以考慮,起著直接的控制主導(dǎo)作用。對于建筑設(shè)計來說,當(dāng)設(shè)計完成后,在結(jié)構(gòu)上就很難有較大的修改,在原則上結(jié)構(gòu)設(shè)計此時也只能依照建筑設(shè)計的相關(guān)要求。如果一個項目的建筑師在最初的建筑方案中、以及在初步的設(shè)計階段等中可以較多地考慮抗震等因素,此時結(jié)構(gòu)工程師便可以在結(jié)構(gòu)構(gòu)件系統(tǒng)方面進(jìn)行有效合理的布置,如果建筑結(jié)構(gòu)在質(zhì)量和剛度分布方面等的抗震作用和結(jié)構(gòu)受力與變形能夠均勻協(xié)調(diào),那么在一定程度上可以改善并提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能及抗震承載力;如果建筑師所提供的建筑設(shè)計中并沒對抗震要求多加考慮,那么就會給結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計帶來很多不必要的麻煩與困難,此時,抗震的設(shè)計受到了建筑布置的制約、限制。有時增大構(gòu)件的配筋量或者截面是為了提高構(gòu)件的抗震承載力,在一定程度上由此可能會造成不必要的浪費。由此可見,在建筑設(shè)計中能否對抗震要求加以考慮,對整個建筑都起著十分重要的作用。
一、建筑設(shè)計在建筑抗震設(shè)計中應(yīng)該考慮的關(guān)鍵性問題
1、建筑在平面布置設(shè)計方面的問題
建筑物在平面的布置是建筑設(shè)計中非常重要的組成部分,它能夠直接的反映建筑的使用功能和要求。柱子的間距、對內(nèi)墻的布置、以及活動空間的面積、樓、電梯的空間分布,房間的分布及數(shù)量都需要在建筑的平面設(shè)計中明確的展現(xiàn)出來。另外,由于不同建筑物在使用功能方面存在很大的差異,所以對每個樓層都要進(jìn)行不同的布置,建筑在平面上的墻體是由的填充墻、以及具有相應(yīng)強度和剛度的非承重內(nèi)隔墻共同組成的,這些墻體在布置當(dāng)中存在不對稱的現(xiàn)象,墻體與柱子在分布上的不對稱及不協(xié)調(diào),對地震時建筑物的抗震作用發(fā)生扭轉(zhuǎn),不利于建筑的抗震。有些建筑物將剛度很大的電梯井筒等布置在建筑物平面的角部或者平面的側(cè)面,一旦地震發(fā)生,對靠近電梯一側(cè)的建筑物將產(chǎn)生十分嚴(yán)重的破壞。這是由于電梯井筒具有很大的抗側(cè)力剛度,對地震產(chǎn)生很強的吸引作用。
2、建筑在豎向布置設(shè)計方面的問題
建筑在豎向布置方面的設(shè)計問題主要反映在在建筑設(shè)計中的建筑的樓層結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及其剛度分布的設(shè)計上。這個問題無論是單層建筑還是多層建筑,無論是高層建筑還是超高層建筑中等都是一個比較突出的問題,存在這個問題的主要原因在于,由于建筑的使用功能不同,所以對樓層的結(jié)構(gòu)質(zhì)量與剛度分布的要求也各不相同。比如說,如果建筑下面的幾層或底層是商場及購物中心,那么在建筑上便提出了大空間,大柱距的要求;如果相對較高的樓層是寫字樓或者公寓,則要求以墻為主,用柱較少;部分建筑設(shè)計還設(shè)計的有面積相對很大的公共天井大廳、在不同樓層還都設(shè)有展廳、大會議室等。
建筑在使用功能方面的不同,便形成了建筑物在高度分布上對質(zhì)量和剛度的要求不同,這些不同在一定程度可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的不均勻與不協(xié)調(diào)。上下相鄰間的樓層在質(zhì)量和剛度方面相差過大的問題十分突出,容易發(fā)生突變。在剛度較差的樓層由于其在抗震承載力方面存在的不足以及容易形成很大的變形形成薄弱層。在建筑設(shè)計中這是必須予以高度重視的嚴(yán)重問題。在實際的設(shè)計當(dāng)中,由于建筑在使用功能方面存在不同,上下相鄰樓層在墻體上可能會出現(xiàn)無法對齊的現(xiàn)象,由于柱子不對齊,所以墻體就無法實現(xiàn)連續(xù);另外如果是上層墻體多,下層墻體少;上層有柱子,下層無柱子等,也容易阻擋地震力的傳遞;做抗震用的剪力墻等設(shè)置不能夠直通到底層的、剪力墻在布置時不對稱或者數(shù)量較少等都給建筑物在抗震方面帶來不利影響。由多次大地震的數(shù)據(jù)表明,由于建筑物的豎向樓層剛度過大會給建筑物帶來更大的破壞,甚至?xí)鹫麄€樓層的坍塌。
3、建筑在體型設(shè)計方面的問題
建筑體型主要指的是建筑物的平面形狀以及其主體在空間形狀方面的設(shè)計。地震事實證明,平面形狀復(fù)雜的建筑物更易遭受迫害,比如說在平面上存在外凸和凹進(jìn)的建筑、以及側(cè)翼伸懸過多的建筑等在地震中遭受的破壞程度更大。以我國的唐山大地震為例,地震中平面形狀相對簡單而且規(guī)則的建筑,在地震中遭受到重創(chuàng)的機率比其他建筑要少,部分平面形狀簡單的建筑在地震中甚至可以完好無損的保留下來。在高度立體空間上形狀相對復(fù)雜以及不規(guī)律等在地震中等遭受的震害更大。特別是建筑結(jié)構(gòu)的突變更容易造成建筑的破壞。所以,在對建筑體型進(jìn)行設(shè)計時,應(yīng)該在平面及空間上采用形狀相對簡潔及規(guī)則的形狀,比如說,圓形、矩形等都是抗震效果較好的體型;盡量少用外凸或者內(nèi)凹的形態(tài)。
二、建筑設(shè)計中應(yīng)該關(guān)注的抗震問題
1、屋頂建筑中的抗震設(shè)計問題
在屋頂中建筑中往往存在過高及過重等問題。這就加大的建筑物的變形程度,在一定程度也就削弱了抗震作用,對屋頂建筑以及其下建筑的抗震等都不利。如果屋頂建筑和下部建筑的重心出現(xiàn)不在一條線上的情況、或者屋頂建筑的抗側(cè)力墻體與下部建筑的抗側(cè)力墻體不能形成連續(xù)時,便會削弱整個建筑物的抗震作用。因此,在設(shè)計屋頂建筑的時候,應(yīng)該盡量降低其高度,或者采用比較輕便的新型建筑材料進(jìn)行裝飾造型。
2、建筑上應(yīng)滿足的設(shè)計限值控制問題
我國現(xiàn)行的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中對房屋建筑在抗震方面提出了一定的要求。這些規(guī)定,都是建筑在設(shè)計中應(yīng)該遵循的。第一,對房屋建筑在高度和層數(shù)方面做了規(guī)定。比如說:如果設(shè)防的烈度為8度,此時由粘土磚建造的多層房屋的總高度應(yīng)該控制在18m內(nèi),樓層數(shù)則應(yīng)該控制在6層以內(nèi);而底層框架多層的磚房在總高度方面要控制在16m以內(nèi),樓層數(shù)要小于等于5層;如果采用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的框架房屋,此時的總高度則應(yīng)該控制在40m內(nèi);采用框架抗震墻的高層建筑也應(yīng)把總高度控制在100m以內(nèi)。在目前的實際設(shè)計當(dāng)中,或?qū)偢叨然驅(qū)倢訑?shù)都進(jìn)行了超規(guī),有的在具體的建筑設(shè)計雖然對總高度未進(jìn)行超規(guī),但對房屋在高寬比等方面進(jìn)行了超過規(guī)定。所有諸如上述超規(guī),對建筑物在抗震安全方面都可能帶來不利影響,特別是在高寬比過大的多層中產(chǎn)生的不利影響更大。這此情況下,房屋在整體上就存在抗震穩(wěn)定等問題。第二,便是對房屋在抗震橫墻的間距以及局部墻體的尺寸等方面的限值以及控制。在對建筑的平立面進(jìn)行布置設(shè)計時,要根據(jù)具體的實際震害經(jīng)驗來進(jìn)行設(shè)計控制規(guī)定,為建筑設(shè)計在抗震方面打好堅實的基礎(chǔ)。
三、總結(jié)
總而言之,建筑設(shè)計是建筑抗震設(shè)計中的一個重要組成部分,建筑設(shè)計同建筑抗震設(shè)計之間有著十分密切的關(guān)系。它是建筑抗震設(shè)計中的重要的基礎(chǔ)部分。一個良好的建筑抗震設(shè)計,必須是與結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑設(shè)計之間形成良好的相互配合協(xié)作關(guān)系,是在共同考慮抗震設(shè)計的基礎(chǔ)上協(xié)同完成的。因此,在建筑設(shè)計中要充分重視建筑抗震設(shè)計,另外也要在建筑抗震設(shè)計中,注重建筑設(shè)計作用的發(fā)揮。
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論文摘要:《混凝土異型柱技術(shù)規(guī)程}(JGJ149—2006)的頒布為我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員提供了一本可以參照的國家標(biāo)準(zhǔn),同時為廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計人員指明了異型柱結(jié)構(gòu)與普通混凝土結(jié)構(gòu)的區(qū)別,現(xiàn)將其與《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB500l1-2001)的區(qū)別與廣大設(shè)計人員共同探討。
引言
新的《混凝土異型柱技術(shù)規(guī)程》(JGJl49—2006)(簡稱異型柱規(guī)程)于2006年8月頒布,改變了異型柱設(shè)計只有地方性規(guī)定而沒有國標(biāo)的歷。隨之而來就是我們對規(guī)范的理解可能沒有比較深入的研究,另外《異型柱規(guī)程》有些規(guī)定比《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2~1)(簡稱抗震規(guī)范)嚴(yán)格?,F(xiàn)就規(guī)范的幾點規(guī)定,談?wù)剛€人的一點看法:
(1)異型柱結(jié)構(gòu)最大適應(yīng)高度
由于異型柱是一種新型的結(jié)構(gòu)形式,只經(jīng)過十余年的實踐。綜合考慮現(xiàn)有的理論研究、實驗研究成果及設(shè)計施工經(jīng)驗,其房屋適用的最大高度較一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有所降低。現(xiàn)就《異型柱規(guī)程》與《抗震規(guī)范》對比見下表:
沈陽市抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計基本加速度值為0.10g,超過40米的結(jié)構(gòu),建議采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。
(2)異型柱的抗震等級
由于異型柱結(jié)構(gòu)的抗震性能相對于普通混凝土房屋較弱,異型柱結(jié)構(gòu)的抗震等級相對于普通混凝土房屋也應(yīng)較嚴(yán)格。由于異型柱結(jié)構(gòu)的適用范圍較普通混凝土結(jié)構(gòu)小,相應(yīng)《異型柱規(guī)程》的抗震等級分類較《抗震規(guī)范》詳細(xì)。對于丙類建筑抗震設(shè)計的房屋,《異型柱規(guī)程》給出了抗震等級的確定方法,現(xiàn)就《異型柱規(guī)程》與《抗震規(guī)范》的異《抗震規(guī)范》現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的抗震等級《異型柱規(guī)程》中表3.3—1注3,當(dāng)為7度(0.15g)時,建于Ⅲ、Ⅳ類聲地的異形柱框架結(jié)構(gòu)和框架一剪力墻結(jié)構(gòu)情形時,也按8度(O.20g)采取抗震構(gòu)造措施,但于括號內(nèi)所示的抗震等級形式來具體表達(dá),需注意的是《異型柱規(guī)程》采取了“應(yīng)”按表中括號所示的抗震等級采取抗震構(gòu)造措施,比《抗震規(guī)范》的上述對應(yīng)部分規(guī)定(“宜”按……)有所加嚴(yán)
(3)不規(guī)則異型柱結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計應(yīng)符合下列要求
1.當(dāng)異型柱結(jié)構(gòu)樓層豎向構(gòu)件的最大水
平位移(或?qū)娱g位移)與該樓層層兩端彈性水平位移(或?qū)娱g位移)平均值之比大于1.20時,根據(jù)《抗震規(guī)范》有關(guān)規(guī)性,可界定為平面不規(guī)則的“扭轉(zhuǎn)不規(guī)則類型”,但《異型柱規(guī)程》規(guī)性此時控制該比值不應(yīng)大于1.45(第3.2.5條第1款),較《抗震規(guī)范》相應(yīng)規(guī)定“不大于1.5”有所加嚴(yán),目的是為了為嚴(yán)格控制異型柱結(jié)構(gòu)平面的不規(guī)則性,避免過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而導(dǎo)致嚴(yán)重的震害。
2.當(dāng)異型柱結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于上一樓層的80%時,根據(jù)《抗震規(guī)范》有關(guān)規(guī)性,可界定為豎向不規(guī)則中的“樓層承載力突變類型”,并規(guī)定其薄弱層的受剪承載力不應(yīng)小于上一層的65%,但《異型柱規(guī)程》規(guī)性此時乘以1.20的增大系數(shù)(第3.2.5條第2款),較《抗震規(guī)范》相應(yīng)規(guī)定乘以增大系數(shù)1.15有所加嚴(yán)
(4)異型柱的抗震作用計算規(guī)則
1.《抗震規(guī)范》第3.1.4條規(guī)定:“抗震設(shè)防為6度時,除本規(guī)范規(guī)定外,對乙、丙、丁類建筑可不進(jìn)行地震作用計算”及第5.1.6條規(guī)定:“6度時的建筑(建造于Ⅳ類場地上較高的高層建筑除外),以及生土房屋及木結(jié)構(gòu)房屋,應(yīng)允許不進(jìn)行截面抗震驗算?!钡懂愋椭?guī)程》第4.2.3條則以強制性條文方式規(guī)定:“抗震設(shè)防為6度、7度(0.1Og、0.15g)及8度(0.20g)的異型柱結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行地震作用計算及結(jié)構(gòu)抗震驗算?!北緱l是基于異型柱結(jié)構(gòu)的抗震性能特點而制定的,6度設(shè)防時設(shè)計者應(yīng)注意此條。
2.異型柱的雙向偏壓正截面承載力隨荷載(作用)方向不同而有較大的差異,在L形、T形和十字形三種異型柱中,以L形柱的差異最為顯著(設(shè)計者應(yīng)著重加強L形柱的構(gòu)造)。如根據(jù)《抗震規(guī)范》5.1.1條第一款(一般情況下(所有烈度),應(yīng)允許在建筑結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別計算地震作用并進(jìn)行抗震驗算,各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)),則可能在某些情況下造成結(jié)構(gòu)的不安全性,所以《異型柱規(guī)程》4.2.4條第一款規(guī)定,7度(0.15g)及8度(0.20g)時尚應(yīng)對與主軸成45°方向進(jìn)行補充計算。
(5)異型柱的抗震變形驗算
由于異型柱結(jié)構(gòu)的特殊性,《異型柱規(guī)程》對異型柱結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角限值也較《抗震規(guī)范》嚴(yán)格,現(xiàn)比較如下:
考慮到異型柱結(jié)構(gòu)的特殊性,本人建議進(jìn)行異型柱設(shè)計時彈性層間位移角應(yīng)從嚴(yán)控制:框架結(jié)構(gòu)【】應(yīng)小于l,800,框架一剪力墻結(jié)構(gòu)【]應(yīng)小于1/I100。
(6)異型柱框架梁柱節(jié)點核心區(qū)受剪承載力驗算。
《抗震規(guī)范》附錄D規(guī)定:
一、二級框架節(jié)點核心區(qū)應(yīng)進(jìn)行抗震驗算;一般
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【關(guān)鍵詞】房屋,建筑結(jié)構(gòu),抗震設(shè)計,要求
中圖分類號:TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
一.前言
由于經(jīng)濟發(fā)展速度加快,社會需求不斷增多,使得建筑的高度不斷加高,形態(tài)愈加復(fù)雜,建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計也趨于多樣化。我國作為一個多震國家,結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注重抗震設(shè)計,良好的抗震設(shè)計和抗震措施至關(guān)重要??拐鹪O(shè)計中,要進(jìn)行地基基礎(chǔ)的抗震設(shè)計。抗震構(gòu)造措施是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容。針對房屋建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計要求,進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和抗震措施,在結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑施工中,應(yīng)熟悉各種結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震構(gòu)造措施。
二.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本要求
地震作用越大,房屋抗震要求越高。不同設(shè)防烈度和場地上,結(jié)構(gòu)的實際抗震能力會有差別,結(jié)構(gòu)可能進(jìn)入彈塑性狀態(tài)的程度不同。震害表明,未經(jīng)抗震設(shè)計的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在7度區(qū)只有個別構(gòu)件破壞,8度、9度破壞增多,因此,對不同設(shè)防烈度和場地可以有明顯差別。結(jié)構(gòu)的抗震能力主要取決于主要抗側(cè)力構(gòu)件的性能,主、次要抗側(cè)力構(gòu)件的要求可以有區(qū)別。如框架結(jié)構(gòu)中的框架與框架――抗震墻結(jié)構(gòu)中的框架應(yīng)有所不同。房屋越高,地震反應(yīng)越大,其抗震要求越高。綜合考慮地震作用,結(jié)構(gòu)類型和房屋高度等因素劃分抗震等級進(jìn)行抗震設(shè)計,可以對同一設(shè)防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等級設(shè)計;對同一建筑物中結(jié)構(gòu)部分采用不同抗震等級。
三.影響建筑抗震的因素分析
1.建筑抗震取決于所選取建筑結(jié)構(gòu)形式
為實現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標(biāo),新版《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中取消了磚混內(nèi)框架結(jié)構(gòu),提高了磚混結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計要求。目前普遍使用的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)形式中,框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能最為突出,剪力墻次之。單純的框架結(jié)構(gòu)造價雖然抗震性能不如前兩種,但其造價較低,施工技術(shù)成熟,是目前最為常見的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)建筑當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況,結(jié)合建筑的使用功能,選取合適的結(jié)構(gòu)形式,對于建筑抗震意義重大。
2.建筑抗震取決于適宜的抗震措施
在場地類型不同的情況下,抗震措施主要由建筑的不同等級決定。在確定建筑等級及場地類型之后,將先進(jìn)的抗震理念和系統(tǒng)的分析計算納入到抗震措施設(shè)計中,即可改善建筑抗震設(shè)計,提高建筑抗震效果。
3.影響房屋建筑抗震性能的因素
房屋建筑抗震性能取決于場地選擇、施工質(zhì)量等其他因素。建筑工程場地選擇不當(dāng)?shù)仍斐墒┕べ|(zhì)量下降,這些因素都可能對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能造成重要影響。選擇建好的工程場地、加強施工質(zhì)量監(jiān)督,對于提高建筑抗震性能是十分必要的。
四.建筑抗震設(shè)計具體分析
抗震設(shè)計的重要基本要求就是要確保房屋基礎(chǔ)構(gòu)造的延性設(shè)計要求得以保證,能夠在建筑結(jié)構(gòu)延性問題上設(shè)立多道防線,以此才能避免建筑結(jié)構(gòu)脆性過大造成的構(gòu)造強度失衡、失控的現(xiàn)象發(fā)生,從而影響其抗震性能及成果。因此,這就需要做好以下幾點把握。
1.周全考慮房屋建筑選址問題在房屋工程項目立項之初,就要周全考慮好能夠發(fā)揮抗震成果的選址問題,如健全周到考慮好土體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)、地貌等問題,并要預(yù)測分析地震活動發(fā)生時建筑構(gòu)造的承受能力,且要記錄相關(guān)技術(shù)資料檔案中,待實地考證時能夠綜合評價。此外,還要避開影響建筑構(gòu)造抗震效果發(fā)揮的不利區(qū)域、地段等,當(dāng)避無可避時應(yīng)當(dāng)立足實際采取合理控制措施
2.加強建筑構(gòu)造規(guī)劃研究
由于地震發(fā)生時建筑結(jié)構(gòu)本身會發(fā)生應(yīng)力過于集中、突破塑性變形彈性極限等的可能,進(jìn)而形成結(jié)構(gòu)抗震薄弱部分。因此,建筑構(gòu)造設(shè)計應(yīng)能保證建筑結(jié)構(gòu)延性、安全度、以及選取合適的建筑平面、剖面進(jìn)行設(shè)計,既要保證建筑結(jié)構(gòu)強度穩(wěn)定,又能避免建筑脆性過大而延性過小的負(fù)面現(xiàn)象發(fā)生。
3.保證地基與基礎(chǔ)設(shè)計要求當(dāng)房屋項目工程的地基土體為粘性土、軟土、液化土、以及不均勻沉降土?xí)r,應(yīng)當(dāng)評估好地基的基礎(chǔ)沉降是否在預(yù)控范疇之內(nèi),是否發(fā)生嚴(yán)重不規(guī)則沉降現(xiàn)象,從而才能有針對性的采取防控措施。
4.滿足建筑構(gòu)造體系設(shè)計要求
抗震性能價值體現(xiàn)是建筑構(gòu)造體系設(shè)計中的重要組成部分。因此在構(gòu)造設(shè)計上就要綜合分析、周全考慮、能夠統(tǒng)籌把握好各項綜合因素。如考慮好抗震防御等級、抗震強度控制指標(biāo)、項目建設(shè)場地、以及基礎(chǔ)地基處理、供應(yīng)材料的質(zhì)量體系要求、現(xiàn)有技術(shù)規(guī)模等問題。
5.確保建筑構(gòu)造的構(gòu)件要求
(一)房屋建筑工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)構(gòu)件設(shè)計應(yīng)當(dāng)滿足相關(guān)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)、要求,如混凝土的圈梁、構(gòu)造柱、芯柱、或者配筋砌體等的質(zhì)量建設(shè)體系要求就必須能夠保證。
(二)要保證混凝土結(jié)構(gòu)合理設(shè)計,在建筑的具體結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)能具備尺寸合理、縱向承重鋼筋及箍筋的強度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),目的是控制剪切破壞先于彎曲破壞發(fā)生的可能,以及防止鋼筋屈服而引起的構(gòu)件塑性變形遭受破壞發(fā)生。
(三)鋼結(jié)構(gòu)建筑施工時能夠保證其構(gòu)件尺寸、規(guī)格、數(shù)量合理,進(jìn)而才能避免整體構(gòu)造抗震成果發(fā)揮不利、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的現(xiàn)象發(fā)生。最后,還要周全考慮好建筑構(gòu)造構(gòu)件之間的鏈接、銜接性的體現(xiàn),控制好構(gòu)件節(jié)點的穩(wěn)定性,保證其在地震發(fā)生時的塑性破壞能夠晚于其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件,進(jìn)而才能增強建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性與安全度。
五.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計抗震關(guān)鍵措施和設(shè)計方法
1.建筑結(jié)構(gòu)抗震措施要點
(一)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要從建筑的全局出發(fā),全面考慮各種建筑部位的功能,在此基礎(chǔ)上,科學(xué)設(shè)計每個部分的構(gòu)件,保證每個部件之間的契合,促使每個部件或者是若干部件組合起來可以完成某一特定的設(shè)計要求,滿足一定的現(xiàn)實需求,同時,通過抗震設(shè)計,使得每個構(gòu)件都可以具有相應(yīng)的承載力,當(dāng)?shù)卣饋硪u,每個構(gòu)件都可以有著一定的次序先后破會,整體組合構(gòu)件將會有著更強大的承載力和柔性,從而延緩地震破壞的速度,消耗爆發(fā)的能量。增強建筑的整體抗震能力。
(二)要嚴(yán)格選擇地基選址,地基選址是進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ),因此,在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,要科學(xué)避開山嘴,山包,陡坡,河流等不利因素,要本著堅硬,牢固,平坦,開闊的選址原則。親身實地,利用先進(jìn)技術(shù)設(shè)備,進(jìn)行地質(zhì)勘探,山石水土監(jiān)測,并取樣論證,科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)分析。力求使得整個地基牢固可靠,地質(zhì)穩(wěn)定無滲漏,無坍塌,無暗河,無熔巖,無火山……從而保證整個地基不會因為承載而發(fā)生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設(shè)計。
(三)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(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡單合理,結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則,通過無數(shù)次的實驗表明,簡單、規(guī)則、對稱的建筑結(jié)構(gòu)抗震能力強,對延緩地震烈度范圍延伸,消耗地震的能量,減少地震對整體結(jié)構(gòu)的破壞,而且,對稱結(jié)構(gòu)容易準(zhǔn)確計算其地震反應(yīng)。
(四)選擇合理的結(jié)構(gòu)形式??拐鸾Y(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,不同結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)體系的承載力受到抗震設(shè)防烈度、建筑高度、場地條件以及建筑材料、施工條件、經(jīng)濟條件等多種條件的影響,因此房建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要綜合考慮,做到科學(xué)選擇,嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計。
(五)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)倒塌。因此,結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)力求避免構(gòu)件的剪切破壞,爭取更多的構(gòu)件實現(xiàn)彎曲破壞。
六.結(jié)束語
因為涉及到人類生命財產(chǎn)安全的重要問題,建筑物的抗震問題是目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計界討論比較多的話題之一。因此,我們在對建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候,必須把房屋建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計要求放到非常重要的位置,并采取適當(dāng)?shù)拇胧?,盡量避免地震對建筑物的損壞,為保障人民的生命及財產(chǎn)作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。
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篇6
【關(guān)鍵詞】雙塔連體結(jié)構(gòu);連置;地震響應(yīng);
1.引言:
雙塔連體結(jié)構(gòu)由于外觀新穎獨特,可滿足建筑師的設(shè)計需求,并可以良好地增加塔樓之間的交流互通能力,因此在工程應(yīng)用中的優(yōu)勢日益顯現(xiàn)。連體結(jié)構(gòu)的重點在于連體布置,其中連體布設(shè)的位置,對雙塔連體結(jié)構(gòu)整體與連接體本身的地震響應(yīng)有著顯著的影響。本文研究工程位于北京市石景山區(qū)銀河商務(wù)區(qū),建設(shè)場地有八寶山斷裂通過,該斷裂為北京地區(qū)著名的斷裂之一。依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011-2010),建設(shè)場區(qū)的抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計地震分組為第一組,設(shè)計基本地震加速度值為0.20g。依據(jù)地勘報告提供的地表下20m深度范圍內(nèi)的土層等效剪切波速值及場地覆蓋層厚度,根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011-2010判定,本工程的場地類別為Ⅲ類
2. 結(jié)構(gòu)模型的建立與結(jié)果分析:
考慮了5種工況,分別是單塔結(jié)構(gòu),雙塔結(jié)構(gòu),連體布設(shè)于結(jié)構(gòu)上部、中部、下部的雙塔連體結(jié)構(gòu)。 分別對各工況地震響應(yīng)中結(jié)構(gòu)振型,周期,樓層位移信息進(jìn)行分析對比,主要結(jié)果如下:
(1) 結(jié)構(gòu)振型與周期:
單塔結(jié)構(gòu)振第一振型為結(jié)構(gòu)短向(Y向)平動,周期為2.679s,第二振型為結(jié)構(gòu)長向(X向)平動,周期為1.941s,第三振型為扭轉(zhuǎn)振型,周期為1.636s,結(jié)構(gòu)周期比為1.636/2.679=0.61,說明單個塔樓結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)良好。
雙塔結(jié)構(gòu)前兩階振型均為Y向平動,分別為兩塔樓同向平動與反向錯動。第一平動周期為2.593s,第三階振型為X向平動,周期為1.912s,第四階振型為扭轉(zhuǎn)振型,周期為1.615s,結(jié)構(gòu)周期比為0.62。
連接體布設(shè)在結(jié)構(gòu)上部的雙塔連體結(jié)構(gòu)第一振型為Y向平動,周期為2.647s,第二振型為扭轉(zhuǎn)振型,周期為2.199s,第三振型為X向平動,周期為1.922s,周期比增加明顯,數(shù)值為0.83,該項數(shù)值規(guī)范中的要求為≤0.9,對于結(jié)構(gòu)布置特殊的,應(yīng)≤0.85,說明結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)作用十分巨大。
連接體布設(shè)在結(jié)構(gòu)中部的雙塔連體結(jié)構(gòu)第一振型為Y向平動,周期為2.570s,第二振型為扭轉(zhuǎn)振型,周期為2.210s,第三振型為X向平動,周期為1.861s,周期比為0.86,超出了規(guī)范要求,超出了規(guī)范規(guī)定的周期比限制,說明結(jié)構(gòu)受扭作用大,抗扭性能差。
連接體布設(shè)在結(jié)構(gòu)下部的雙塔連體結(jié)構(gòu)前兩階振型均為Y向平動,周期分別是2.568s,2.289s,第三階振型為X向平動,周期為1.821s,第四階振型為扭轉(zhuǎn)振型,周期為1.187s,結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)類似于雙塔結(jié)構(gòu)。周期比為0.46,結(jié)構(gòu)受扭良好。
(2) 樓層位移信息分析:
單塔結(jié)構(gòu)模型X向地震作用下最大樓層位移為75.26mm,最大層間位移角為1/1017。單塔結(jié)構(gòu)模型Y向地震作用下最大樓層位移為106.03mm,最大層間位移角為1/866。
雙塔結(jié)構(gòu)模型X向地震作用下,最大樓層位移為73.58mm,最大層間位移角為1/1180。雙塔結(jié)構(gòu)模型在Y向地震作用下,最大樓層位移為101.33mm,最大層間位移角為1/956。
連接體的存在使得最大樓層位移曲線與最大層間位移角曲線均出現(xiàn)突變,突變位置在連體布設(shè)樓層與相鄰樓層處。
連接體布設(shè)在結(jié)構(gòu)上部的雙塔連體結(jié)構(gòu)模型在X向地震作用下,最大樓層位移為74.32mm,最大樓層位移角為1/1116。在Y向地震作用下,最大樓層位移為125.35mm,最大樓層位移角為1/813。
連接體布設(shè)在結(jié)構(gòu)中部的雙塔連體結(jié)構(gòu)在X向地震作用下,最大樓層位移為70.09mm,最大樓層位移角為1/1111。在Y向地震作用下,最大樓層位移為104.29mm,最大樓層位移角為1/828。
連接體布設(shè)在結(jié)構(gòu)下部的雙塔連體結(jié)構(gòu)在X向地震作用下最大樓層位移為70.20mm,最大層間位移角為1/1202。在Y向地震作用下,最大樓層位移為100.39mm,最大層間位移角為1/888。
3.結(jié)論:
(1)連接體布設(shè)在結(jié)構(gòu)上部與中部的雙塔連體結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)遠(yuǎn)大于雙塔結(jié)構(gòu)和單塔結(jié)構(gòu).由于連體的存在,使得兩個相對獨立的塔樓形成一個整體,每個塔樓在地震作用下的平動效應(yīng)都為這個整體的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)做貢獻(xiàn),扭轉(zhuǎn)振型提前,扭轉(zhuǎn)周期增大。連接體布設(shè)在結(jié)構(gòu)下部時,結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)增加不大,其振型、周期反應(yīng)類似于雙塔結(jié)構(gòu)。
(2)連接體的存在使得其布設(shè)位置樓層質(zhì)量明顯增大,響應(yīng)的地震作用力也增大,與相鄰樓層相比變化顯著,在地震作用下,最大樓層位移曲線與最大層間位移角曲線有突變。連接體布設(shè)在結(jié)構(gòu)上部時,樓層最大位移與最大層間位移角數(shù)值都達(dá)到最大,其次是連體布設(shè)在結(jié)構(gòu)中部,最次是下部。究其原因,連體布置位置越高,結(jié)構(gòu)頂端質(zhì)量附加作用越大,但同時連體對結(jié)構(gòu)整體的平動、扭轉(zhuǎn)剛度增加的貢獻(xiàn)也更大。因此,作者建議在日后雙塔連體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中,應(yīng)盡可能將連體布設(shè)在結(jié)構(gòu)中部偏上的位置,這樣做既可以滿足塔樓連接需求(比如觀景要求,辦公交互要求等),也能夠有效地減小結(jié)構(gòu)頂部位移與層間位移角。
參考文獻(xiàn):
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[5] 劉鑫.地震作用下大底盤三塔連體高層結(jié)構(gòu)受力性能研究[D].長沙:湖南大學(xué)碩士論文,2008.
篇7
關(guān)鍵詞:連梁設(shè)計,設(shè)計建議
一、連梁的受力機理與破壞形式
在水平荷載的作用下,墻肢產(chǎn)生彎曲變形,使連梁端產(chǎn)生轉(zhuǎn)角,從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力,同時連梁作用在墻肢上的約束力又限制了墻肢的進(jìn)一步變形,改善了墻肢的受力性能并與墻肢共同承擔(dān)水平荷載。免費論文。連梁的跨度一般不大,豎向荷載也較小,相對于墻肢變形產(chǎn)生的內(nèi)力,豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力一般可以忽略不計。
在地震作用下,連梁可能因承載力超限而破壞,連梁破壞有兩種情況:一種是脆性破壞即剪切破壞;另一種是延性破壞,即彎曲破壞。在地震作用下,如果連梁產(chǎn)生剪切破壞,連梁對墻肢的約束作用將很快地喪失。聯(lián)肢墻或筒體將很快的劈成若干個單片的獨立墻肢,結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度迅速下降,結(jié)構(gòu)變形顯著提高,造成結(jié)構(gòu)整體抗震性能下降。連梁發(fā)生彎曲破壞時,梁端出現(xiàn)垂直裂縫,受拉區(qū)出現(xiàn)細(xì)微裂縫,在水平地震作用下出現(xiàn)交叉裂縫形成塑性鉸,結(jié)構(gòu)剛度降低,變形加大,從而吸收大量地震能量,同時結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)減小.在地震的反復(fù)作用下,連梁裂縫不斷加長、加寬, 直至混凝土受壓破壞, 在這一過程中連梁起到一種耗能作用。另一方面,連梁出現(xiàn)塑性鉸后并未完全喪失承載力,它仍能通過塑性鉸傳遞一定的彎矩和剪力,對墻肢起到一定的約束作用,這對于減少墻肢力、延緩墻肢屈服有著重要作用。
綜上可見,墻肢和連梁的設(shè)計必須符合強剪弱彎的原則,要求連梁的屈服早于墻肢的屈服,并要求墻肢和連梁具有良好的延性。
二、連梁在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的存在的幾個問題
(一)連梁剛度的折減
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002) (以下簡稱《高規(guī)》)第5.2.1 條規(guī)定“: 在內(nèi)力與位移計算中, 抗震設(shè)計的框架- 剪力墻或剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁剛度可予以折減,折減系數(shù)不宜小于0.5”。免費論文。之所以考慮對連梁的剛度進(jìn)行折減,是由于在側(cè)向荷載作用下,混凝土的開裂引起了剛度降低。在地震作用下,連梁的裂縫開展和塑性變形比在風(fēng)荷載作用下的更大,因此,剛度降低的更多。但是,剛度折減得越多,意味著設(shè)計荷載作用下裂縫開展得越大。在超載時,如發(fā)生強大的陣風(fēng)或地震烈度超過多遇地震烈度時,塑性鉸也會出現(xiàn)得更早,這就要求更加注意加強連梁的延性和使連梁符合“強剪弱彎”的要求。
(二)連梁剛度折減后承載力仍不符合滿足時的探討
《高規(guī)》第7.2.25 條第二款規(guī)定“: 抗震設(shè)計的剪力墻中連梁彎矩及剪力可進(jìn)行塑性的調(diào)幅,以降低其剪力設(shè)計值。但在內(nèi)力計算時已經(jīng)按本規(guī)程第5.2.1 條的規(guī)定降低了剛度的連梁,其調(diào)幅范圍應(yīng)當(dāng)限制或不再繼續(xù)調(diào)幅。當(dāng)部分連梁降低彎矩設(shè)計值后,其余部位連梁和墻肢的彎矩設(shè)計值應(yīng)相應(yīng)提高”。連梁的彎矩設(shè)計值包括豎向荷載和水平荷載兩部分所產(chǎn)生的內(nèi)力。豎向荷載產(chǎn)生的彎矩已通過彎矩調(diào)幅進(jìn)行調(diào)整, 而且豎向荷載的彎矩不能通過其他構(gòu)件的彎矩來進(jìn)行調(diào)整。因此,這里所說的彎矩調(diào)整是指水平荷載產(chǎn)生的彎矩。
個別連梁仍有超筋情況時《, 高規(guī)》第7.2.25 條第3 款規(guī)定“: 當(dāng)連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時, 可考慮在大震作用下該連梁不參與工作, 按獨立墻肢進(jìn)行第二次多遇地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析,墻肢應(yīng)按兩次計算所得的較大內(nèi)力進(jìn)行配筋設(shè)計”。免費論文。即假定連梁大震下破壞,不能約束墻肢。因此可考慮連梁不參與工作,而按獨立墻肢進(jìn)行二次結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析,這時就是剪力墻的第二道防線,這種情況往往使墻肢的內(nèi)力及配筋加大,以保證墻肢的安全。
三、設(shè)計建議
(一)連梁剛度折減取值
在內(nèi)力和位移計算時, 要區(qū)別豎向荷載作用下和水平荷載作用下兩種不同情況。
1、在豎向荷載作用下,連梁剛度不宜折減,連梁支座彎矩的降低可通過支座彎矩調(diào)幅來解決。
2、在水平荷載作用下,連梁剛度可以折減,當(dāng)風(fēng)荷載作用時,折減系數(shù)不宜小于0.8。當(dāng)?shù)卣鹆榭刂菩运胶奢d時不應(yīng)小于0.5。
(二)連梁剛度折減后承載力仍不滿足時的設(shè)計在風(fēng)荷載起控制作用的高層建筑中應(yīng)采取下列幾點措施:
1、增加剪力墻的厚度即增加連梁截面寬度, 提高剪力墻剛度的同時亦提高連梁的抗剪能力;
2、增加剪力墻數(shù),以減少每片剪力墻的水平力;
3、加大洞口寬度以加大連梁跨度;
4、減少連梁截面高度或在連梁中部開水平縫等,以降低連梁剛度。
對于地震作用控制的連梁,如果結(jié)構(gòu)的剛度較大,位移比規(guī)定的限值小得較多,而超筋或超限的連梁數(shù)量又較多時,則可采取加大連梁洞口,減小連梁截面高度等方法,使連梁的內(nèi)力減小。如果結(jié)構(gòu)的剛度較小,則不應(yīng)再對連梁的內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整,而應(yīng)采取增加剪力墻的厚度或數(shù)量的方法,以減小連梁的內(nèi)力,使之符合要求。
經(jīng)上述調(diào)整后,仍不符合承載力要求時,可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力,然后按“強剪弱彎”的要求,配置相應(yīng)的縱向鋼筋。此時,如果不能保證連梁在大震時的延性要求,應(yīng)將這些連梁按鉸接于剪力墻上考慮,重新計算整個結(jié)構(gòu)。在實際設(shè)計中,可在超筋部位的連梁按鉸接處理進(jìn)行整體分析計算, 若采用中國建筑科學(xué)研究院PKPMCAD 工程部開發(fā)研制的結(jié)構(gòu)計算系列軟件計算時,可按下述方法處理:在用PM 建模時應(yīng)在洞口兩側(cè)各增設(shè)一個節(jié)點,然后在兩節(jié)點間按普通梁布置,而后用SATWE“特殊構(gòu)件定義”中將此梁設(shè)為兩端鉸接。但此時應(yīng)注意按此法處理后結(jié)構(gòu)層間位移比尚需滿足規(guī)范的要求,配筋按兩次計算所得的較大內(nèi)力配筋。連梁鉸接處理后,主要承受豎向荷載,施工時仍為整澆,連梁上筋按構(gòu)造設(shè)置處理。
四、結(jié)論
(一)連梁作為框剪或剪力墻結(jié)構(gòu)體系中主要的抗震構(gòu)件, 其合理的剛度對結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟性影響重大,通過結(jié)構(gòu)分析比較,在保證連梁延性的要求下,連梁剛度不宜過弱。
(二)在結(jié)構(gòu)分析中,連梁易出現(xiàn)超筋問題,根據(jù)情況可采取適當(dāng)?shù)姆椒?加以調(diào)整。
參考文獻(xiàn):
[1]建筑抗震設(shè)計規(guī)范(2008 年版)(GB50011—2001).北京:中國建筑工業(yè)出版社.2008
[2]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3—2002).北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002
篇8
論文關(guān)鍵詞:混凝土 抗震 經(jīng)濟性
作為從橋拱建筑中發(fā)展而來的混凝土大跨度板柱,發(fā)展歷史悠久,應(yīng)用廣泛,特別是經(jīng)過現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的運用,發(fā)展為一種新型建筑體系,由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計較容很符合抗震設(shè)計理念,混凝土大跨度板柱只要設(shè)計、構(gòu)造措施得當(dāng),對改善框架節(jié)點的延性、增加節(jié)點區(qū)在地震作用下的變形能力有非常大的作用。同時會有效避免混凝土灌注中出現(xiàn)的許多現(xiàn)實問題:諸如在施工過程中由于框架節(jié)點區(qū)鋼筋過于密集,混凝土難以灌注的問題,振搗困難的問題等等。由此,大跨度板柱體系在結(jié)構(gòu)設(shè)計中越來越得到更為廣泛的應(yīng)用。伴隨著我國混凝土行業(yè)、高層建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展,行業(yè)規(guī)范越來越嚴(yán)格,對混凝土制品的品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)也更高,這在一定程度上也加快和推廣了大跨度版主的發(fā)展和應(yīng)用。再就是大跨度板柱體系在經(jīng)濟方面和混凝土密肋梁板相比較也具有很大優(yōu)勢。在下文中,對大跨度板柱體系和混凝土密肋梁板體系在抗震性能和經(jīng)濟性方面作計算分析比較。
一、結(jié)構(gòu)方案概述及計算分析結(jié)果
本工程處于8度抗震設(shè)防烈度區(qū),屬三類場地,基本風(fēng)壓0.35kN/m2,框架抗震等級三級。X方向總長7.3x6=43.8米,Y方向總長8.2x3=24.6米。大跨度板柱體系:結(jié)構(gòu)總高度為3.0米x9層=27米,框架柱600x600,外圍框架梁考慮到門窗洞口的設(shè)置以及避免形成邊框架扁梁偏心的因素,采用300x600,其余內(nèi)框架梁800x400,次梁400x400;混凝土密肋梁板體系:結(jié)構(gòu)總高度為3.3米x9層=29.7米,框架柱600x600,框架梁300x600,次梁250x500。
現(xiàn)在用中國建筑科學(xué)研究院PKPM系列SATWE軟件依次對它們進(jìn)行計算分析,來研究大跨度板柱與普通混凝土密肋梁板兩種方案的地震作用效應(yīng)。我們通過數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)明顯看到:當(dāng)?shù)卣鹱饔脮r,兩種板柱體系表現(xiàn)出近似的地震效應(yīng),特別是處于兩個方向同時產(chǎn)生地震平動效應(yīng)?;炷撩芾吡喊弩w系擁有較高的空間抗側(cè)強度,而大跨度板柱體系又具有相對高的空間抗扭強度。原因在于:處在水平地震受力下,混凝土密肋梁板具有很高的抗彎強度,柱端受到的約束作用力相對較強,完全抵消了高空間的影響后表現(xiàn)出更大的空間強度;但大跨度板柱在建筑平面內(nèi)的約束卻擁有更大的強度,因而展現(xiàn)出更好的結(jié)構(gòu)整體抗扭性能,當(dāng)?shù)挚沟卣鹋まD(zhuǎn)作用時充分發(fā)揮了這些強度的平衡作用。以上結(jié)論對我們具有一定的參考價值,對這兩方面的地震反應(yīng)特點進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計,結(jié)構(gòu)方案選擇時應(yīng)予以重視。
二、通過比較來看兩種結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟性
我們通過數(shù)據(jù)可以分析出,選擇混凝土密肋梁板體系比采用大跨度板柱體系節(jié)省鋼筋用量28%左右,節(jié)省混凝土用量10%左右,如果采用大跨度板柱體系當(dāng)可以將高度差范圍的維護(hù)結(jié)構(gòu)(框架填充墻以及玻璃幕墻等)的費用節(jié)省。如果放棄結(jié)構(gòu)總高度的因素下,運用混凝土密肋梁板體系具有相對的經(jīng)濟優(yōu)勢,相反,如果是結(jié)構(gòu)總高度設(shè)為確定值的狀況下,運用大跨度板柱體系當(dāng)擁有可以在本來建筑基礎(chǔ)上再遞增一重的經(jīng)濟效應(yīng),這對現(xiàn)在寸土寸金的購地建筑中能大大降低成本,具有明顯的優(yōu)勢!
三、大跨度板柱的設(shè)計構(gòu)造要求
篇9
關(guān)鍵詞:概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)措施、建筑
中圖分類號:S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
引言:
概念設(shè)計的關(guān)鍵,以顯示先進(jìn)的設(shè)計理念,建筑使用的整體方案設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)的概念,在一個特定的空間結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù),自覺處理的部件和結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)設(shè)計成果。普遍認(rèn)為,良好的概念設(shè)計與他的不懈追求,其結(jié)構(gòu)的概念,結(jié)構(gòu)工程師將隨他的年齡和實踐中成長,已成為日益多樣化,越來越多的創(chuàng)新和完善。今天的節(jié)目集成的綜合應(yīng)用,計算機的結(jié)果顯然是不合理的,甚至是錯誤不能被及時發(fā)現(xiàn)。隨著年齡的增加,導(dǎo)致孤立他們在大學(xué)學(xué)到的概念逐漸被遺忘,就更不用說了不斷創(chuàng)新的設(shè)計成果。
概念設(shè)計的重要性
概念設(shè)計的重要性,主要還因為現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性,比如對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,內(nèi)力計算是基于彈性理論的計算方法,而截面設(shè)計卻是基于塑性理論的極限狀態(tài)設(shè)計方法,這一矛盾使計算結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)差之甚遠(yuǎn),為了彌補這類計算理論的缺陷,或者實現(xiàn)對實際存在的大量無法計算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計,都需要優(yōu)秀的概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施來滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的。同時計算機結(jié)果的高精度特點,往往給結(jié)構(gòu)設(shè)計人員帶來對結(jié)構(gòu)工作性能的誤解,結(jié)構(gòu)工程師只有加強結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng),才能比較客觀、真實地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。
概念設(shè)計之所以重要,還在于在方案設(shè)計階段,初步設(shè)計過程是不能借助于計算機來實現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運用其掌握的結(jié)構(gòu)概念,選擇效果最好、造價最低的結(jié)構(gòu)方案,為此,需要工程師不斷地豐富自己的結(jié)構(gòu)概念,深入、深刻了解各類結(jié)構(gòu)的性能,并能有意識地、靈活地運用它們。
協(xié)同工作的概念廣泛存在于工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計和制造中,對于任一個工業(yè)產(chǎn)品,我們均不希望其在遠(yuǎn)未達(dá)到其設(shè)計壽命(負(fù)荷、功能)時,它的某些部件(或零件)即出現(xiàn)破壞。對于建筑結(jié)構(gòu),協(xié)同工作的概念即是要求結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各個構(gòu)件相互配合,共同工作。這不僅要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件在承載能力極限狀態(tài)能共同受力,協(xié)同工作,同時達(dá)到極限狀態(tài),還要求他們能有共同的耐久壽命。結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作表現(xiàn)在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的關(guān)系上,必須視基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)為一個有機的整體,不能把兩者割裂開來處理。舉例而言,對磚混結(jié)構(gòu) ,必須依靠圈梁和構(gòu)造柱將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)連接成一個整體,而不能單純依靠基礎(chǔ)自身的剛度來抵御不均勻沉降,所有圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)置,都必須圍繞這個中心。
二、概念設(shè)計的原理
在進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計時,應(yīng)該遵循的第一個原則就是全面考慮的原則,要巨無細(xì)遺的考慮到建筑設(shè)計中的方方面面,包括建筑結(jié)構(gòu)和施工方面的考慮,從整體到局部都要進(jìn)行很好的把握,更不能忽視他們之間的關(guān)系,還有建筑完成后帶給使用者在視覺感受、功能使用方面、成本預(yù)算方面等的考慮。從實際出發(fā),結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡赜蛐蕴攸c,根據(jù)建筑即將坐落地區(qū)的自然條件、人文條件、歷史文化、資源和材料限制等方面從現(xiàn)實的角度考慮建筑的結(jié)構(gòu)概念。高層建筑擁有自己的自重特點,要從減輕自重的原則出發(fā),建筑結(jié)構(gòu)所承受的荷載大部分都是來自建筑物本身的自重,減輕自重也就減輕了結(jié)構(gòu)的負(fù)荷。要讓建筑結(jié)構(gòu)合理受力,荷載均勻分布,多跨連續(xù)、空間作用、剛性連接、超靜定的受理系統(tǒng)都可以使結(jié)構(gòu)的受力狀況均勻分布,分析結(jié)構(gòu)的受力狀況時,還要從各部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的直接受力狀況和整體結(jié)構(gòu)的宏觀受力狀況分析。材料盡可能的選用以軸向應(yīng)力為主的受力狀態(tài),合理的組織構(gòu)件的截面。優(yōu)先選型,就是要優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系,根據(jù)實際條件優(yōu)化選擇合適的基本構(gòu)件,并確定他們的聯(lián)系,確定構(gòu)件的基本支撐做法。
三、結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的主要措施
為了保證結(jié)構(gòu)具有足夠的抗震可靠性而對建筑工程結(jié)構(gòu)做的概念設(shè)計主要考慮了以下因素:場地條件和場地土的穩(wěn)定性;建筑物的平、立面布置及其外形尺寸;抗震結(jié)構(gòu)體系的選取、抗側(cè)力構(gòu)件的布置以及結(jié)構(gòu)質(zhì)量的分布;非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)的關(guān)系及其兩者之間的錨拉;材料與施工質(zhì)量等。
1、選擇對建筑抗震有利的場地,宜避開對建筑抗震不利的地段,不應(yīng)在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。對于不利地段,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)提出避開要求,當(dāng)無法避開時,應(yīng)采取有效措施,這就考慮了地震因場地條件間接引起結(jié)構(gòu)破壞的原因,諸如地基土的不均勻沉陷、地震引起的地表錯動與地裂。
2、建筑的平立面布置應(yīng)符合概念設(shè)計的要求,不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的方案。不規(guī)則的建筑,在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要進(jìn)行水平地震作用計算和內(nèi)力調(diào)整,并應(yīng)對薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施。借鑒國際的通行做法,參考外國規(guī)范,使我們的設(shè)計更加完善合理。
3、結(jié)構(gòu)材料選擇與結(jié)構(gòu)體系的確定應(yīng)符合抗震結(jié)構(gòu)的要求。采用哪一種結(jié)構(gòu)材料,什么樣的結(jié)構(gòu)體系,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟條件比較綜合確定。同時力求結(jié)構(gòu)的延性好、強度與重力比值大、勻質(zhì)性好、正交各向同性,盡量降低房屋重心,充分發(fā)揮材料的強度,并提出了結(jié)構(gòu)兩個主軸方向的動力特性(周期和振型)相近的抗震概念。
4、盡可能設(shè)置多道抗震防線。地震有一定的持續(xù)時間,而且可能多次往復(fù)作用,根據(jù)地震后倒塌的建筑物的分析,我們知道地震的往復(fù)作用使結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞,而最后倒塌則是結(jié)構(gòu)因破壞而喪失了承受重力荷載的能力。適當(dāng)處理構(gòu)件的強弱關(guān)系,使其形成多道防線,是增加結(jié)構(gòu)抗震能力的重要措施。例如單一的框架結(jié)構(gòu),框架就成為唯一的抗側(cè)力構(gòu)件,那么采用“強柱弱梁”型延性框架,在水平地震作用下,梁的屈服先于柱的屈服,就可以做到利用梁的變形消耗地震能量,使框架柱退居到第二道防線的位置。
5、具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性。提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度,往往是以提高工程造價及降低結(jié)構(gòu)延性指標(biāo)為代價的。要使建筑物在遭受強烈地震時,具有很強的抗倒塌能力,最理想的是使結(jié)構(gòu)中的所有構(gòu)件及構(gòu)件中的所有桿件都具有較高的延性,然而實際工程中很難做到。有選擇地提高結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件以及關(guān)鍵桿作的延性是比較經(jīng)濟有效的辦法。例如上剛下柔的框支墻結(jié)構(gòu),應(yīng)重點提高轉(zhuǎn)換層以下的各層的構(gòu)件延性。對于框架和框架筒體,應(yīng)優(yōu)先提高柱的延性。在工程設(shè)計中另一種提高結(jié)構(gòu)延性的辦法是結(jié)構(gòu)承載力無明顯降低的前提下,控制構(gòu)件的破壞形態(tài),減小受壓構(gòu)件的軸壓比(同時還應(yīng)注意適當(dāng)降低剪壓比),提高柱的延性。
6、確保結(jié)構(gòu)的整體性,各構(gòu)件之間的連接必須可靠。
結(jié)束語:
從人們從事建筑設(shè)計開始,就不斷的在進(jìn)行實踐活動,雖然會遇到各種各樣的問題,但它是解決這些問題的過程中,人類將繼續(xù)取得進(jìn)展高層建筑結(jié)構(gòu),無論在設(shè)計或計算一項復(fù)雜的任務(wù)。這就要求設(shè)計師都具有堅實的理論基礎(chǔ),而且還具體實際的基礎(chǔ)上,加上一定程度的概念設(shè)計,只有這樣才可以設(shè)計出外觀、實用、高效和創(chuàng)造性的高層建筑。
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篇10
關(guān)鍵字:建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;原則;注意問題;改進(jìn)提高
隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展,建筑業(yè)作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)也得到了快速發(fā)展,取得了巨大的成就。近年來我國建筑業(yè)取得了輝煌成績。大家也越來越關(guān)注建筑業(yè),也更加關(guān)心建筑的前提基礎(chǔ)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。下面將從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則以及應(yīng)注意的問題進(jìn)行分析,進(jìn)一步了解建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑物發(fā)揮使用功能的基礎(chǔ)。功能要求、美觀要求、經(jīng)濟要求和環(huán)保要求是建筑建構(gòu)設(shè)計需要遵守的四項基本要求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計包括四個部分:方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)件設(shè)計、繪施工圖。 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則包括安全、適用、經(jīng)濟、美觀、便于施工。五個方面的完美結(jié)合才會有一個優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的五個原則不僅僅是是完美建筑需要遵循的,也是設(shè)計人員努力的目標(biāo)。
1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)特別注意的問題
1.1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的安全問題
1.1.1抗震問題
2008年汶川大地震,2010年的玉樹地震2011年的云南盈江地震造成的損失足以說明我國一些地方的建筑抗震性很差,未達(dá)到我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。因此保證建筑物的抗震性能是減少地震發(fā)生時人員傷亡及財產(chǎn)損失的重要問題。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中提高抗震設(shè)計水平是提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的一個重要方面。關(guān)于建筑物的抗震性能設(shè)計,我國頒布了《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》,為我國的建筑抗震設(shè)計提供了依據(jù)。提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對抗震性能的重視,設(shè)計人員應(yīng)樹立正確的價值觀,對人民的生命財產(chǎn)負(fù)責(zé),對工作負(fù)責(zé),讓自己設(shè)計出來的作品體現(xiàn)人本意識,這樣不僅符合國家以人為本的政策,自己的人生價值也得到了體現(xiàn)。
1.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計中偷工減料,鋼材不足問題
一部分建筑公司為了獲取高額利潤,節(jié)省開支,不重視建筑物的質(zhì)量與安全,偷工減料,不顧人們的安全,使用不合規(guī)定的材料,導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在安全隱患。設(shè)計公司以及設(shè)計人員應(yīng)該遵守職業(yè)道德,有憂患意識,在做事情前考慮好基礎(chǔ)問題,防止悲劇的發(fā)生。
1.1.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理問題
建筑結(jié)構(gòu)不合理主要有三方面原因造成:1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者知識和經(jīng)驗欠缺2,安全意識薄弱,不顧建筑質(zhì)量只追求外形美觀。3為了保住自己的工作,公司的設(shè)計形式不合規(guī)定也不主動提出異議,但這樣的情況還極少數(shù)的。設(shè)計人員應(yīng)充分利用自己的知識,技術(shù),經(jīng)驗設(shè)計出既符合安全標(biāo)準(zhǔn)又美觀的建筑。
1.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的技術(shù)問題
1.2.1樓板設(shè)計問題
板在建筑工程中擔(dān)當(dāng)重要角色,它將樓面屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁,因此設(shè)計樓板時需要考慮周圍設(shè)計到的構(gòu)件安全。整個設(shè)計考慮越周到,安全系數(shù)也就越高。希望設(shè)計人員充分利用自己的經(jīng)驗,更加細(xì)心,更加有責(zé)任心。
1.2.2關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板挑板的陽角問題
如果陽角面積在整個基礎(chǔ)底面積中所占比例極小,可砍成直角或斜角;如果底板鋼筋雙向雙排,且在懸挑部分不變,陽角不必加輻射筋。
1.2.3主梁有次梁處加附加筋
一般應(yīng)優(yōu)先加箍筋,附加箍筋??梢簿褪钦f,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁必須加附加筋。
2.建筑建構(gòu)設(shè)計改進(jìn)提高的幾點建議
2.1未來建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計從業(yè)人員應(yīng)該掌握的新方式
2.1.1讓概念設(shè)計發(fā)揮越來越大的作用
為避免無必要的繁瑣計算,概念設(shè)計應(yīng)運而生。根據(jù)抗震設(shè)計的復(fù)雜性,難以精確計算而提出來的一種從宏觀上實現(xiàn)合理抗震,同時為抗震計算創(chuàng)造有利條件,使計算分析更加便捷,結(jié)果更好的反應(yīng)實際情況。
2.1.2應(yīng)用先進(jìn)的計算理論。
采用最優(yōu)化設(shè)計 ,方案優(yōu)化等先進(jìn)科學(xué)的設(shè)計方法、設(shè)計理論將得到越來越多的應(yīng)用。
2.1.3采用主動設(shè)計
未來的設(shè)計除考慮質(zhì)量安全問題還應(yīng)考慮降低作用效應(yīng),從而降低成本,節(jié)約國家投資,促進(jìn)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會。
2.2提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的自身素質(zhì)以及安全意識
結(jié)構(gòu)設(shè)計是個系統(tǒng)、全面的工作,需要扎實的理論知識作為基本功,靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度設(shè)計人員應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范和章程的含義,善于總結(jié)工作經(jīng)驗和教訓(xùn),為以后的工作積累經(jīng)驗。
2.3鼓勵創(chuàng)新設(shè)計,開展科研
隨著建筑業(yè)的發(fā)展,為了展示獨特的建筑,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容也越來越復(fù)雜,難度越來越大,鼓勵創(chuàng)新技術(shù),發(fā)揚創(chuàng)新精神,將會在建筑業(yè)中展現(xiàn)出更優(yōu)秀的作品。工欲善其事,必先利其器,道理是顯然的,這對于任何行業(yè)都適用。想要有優(yōu)秀的建筑不僅需要設(shè)計創(chuàng)新,也需要科研的不斷研發(fā)與應(yīng)用。開發(fā)高精度軟件,開發(fā)新項目并不是一件簡單的事情,這需要設(shè)計者和計算機程序?qū)I(yè)人員合作去完成軟件開發(fā),推新創(chuàng)新,不安于現(xiàn)狀,勇于承擔(dān)起這個任務(wù)。
2.4提高材料利用率,提倡節(jié)約
國家倡導(dǎo)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會,節(jié)約能源,提高能越利用率直接影響到國家的資源利用率和企業(yè)的經(jīng)濟效益。但是有不少鋼筋混凝土高層建筑的用鋼量,已超過國外同等高度鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量,其不合理可見一斑。節(jié)約鋼材也同樣是結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師的重要職責(zé)。到達(dá)鋼材利用率的最大化用盡量少的材料完成建筑物的各種功能。使用輕質(zhì)、高強的建材,將使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)生革命性的變化。
經(jīng)濟發(fā)達(dá)的國家工程師同樣追求節(jié)約材料。美國《商業(yè)周刊》在1998年曾經(jīng)登載由美國建筑師學(xué)會(AIA)舉辦的最佳建筑設(shè)計競賽,“節(jié)省材料”是該次競賽的主題之一。又如香港中國銀行(貝聿銘設(shè)計)因其結(jié)構(gòu)方案布置得當(dāng),比同樣高度的其他結(jié)構(gòu)大量節(jié)約鋼材,所以若干個雜志上都發(fā)表文章加以表揚??上攵岢?jié)約在結(jié)構(gòu)設(shè)計中多么重要!當(dāng)然這些節(jié)約都是在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)之上的。
2.5嚴(yán)格按照國家規(guī)定的建筑規(guī)范設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)
經(jīng)濟的發(fā)展建筑業(yè)的發(fā)展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也越來越受到重視。國家也出臺了一些相應(yīng)的規(guī)定。為了提高建筑的質(zhì)量,消除安全隱患,規(guī)定也應(yīng)該與時俱進(jìn),及時修改。建筑設(shè)計人員認(rèn)真負(fù)責(zé),在工作中發(fā)現(xiàn)不符合國家規(guī)定的行為及時提出異議以及解決方案,使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更多的為人們考慮周全。
3.總結(jié)
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑的前提基礎(chǔ),是建筑工程的重要組成部分。因此,從業(yè)人員需要扎實的理論知識功底,靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是經(jīng)驗性很強的工作, 善于總結(jié)工作中的經(jīng)驗和教訓(xùn)。嚴(yán)格遵守規(guī)范和規(guī)程也必不可少。只有這樣才能做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,促進(jìn)建筑工程質(zhì)量的不斷提高,建筑更加卓越,更加完美!
參考文獻(xiàn):
[1]孔雅莎.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計雜談[J].建筑結(jié)構(gòu),2006,03
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