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抗震設計論文優選九篇

時間:2023-03-22 17:42:42

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抗震設計論文

第1篇

論文摘要:本文從抗震的角度探討建筑的體型,建筑平面布置和豎向布置、規范中設計限值的控制、屋頂建筑等設計問題。

建筑設計是否考慮抗震要求,從總體上起著直接的控制主導作用。結構設計很難對建筑設計有較大的修改,建筑設計定了,結構設計原則上只能是服從于建筑設計的要求。如果建筑師能在建筑方案、初步設計階段中較好地考慮抗震的要求,則結構工程師就可以對結構構件系統進行合理的布置,建筑結構的質量和剛度分布以及相應產生的地震作用和結構受力與變形比較均勻協調,使建筑結構的抗震性能和抗震承載力得到較大的改善和提高;如果建筑師提供的建筑設計沒有很好地考慮抗震要求,那就會給結構的抗震設計帶來較多困難,使結構的抗震布置和設計受到建筑布置的限制,甚至造成設計的不合理。有時為了提高結構構件的抗震承載力,不得不增大構件的截面或配筋用量,造成不必要的投資浪費。由此可見,建筑

設計是否考慮抗震要求,對整個建筑起著很重要的作用。因此,我們在建筑抗震設計過程別要注重以下幾個問題。

一、建筑體型設計問題

建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設計。震害表明,許多平面形狀復雜,如平面上的外凸和凹進、側翼的過多伸懸、不對稱的側翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡單規則的建筑在地震中未出現較重的破壞,有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜和不規則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結構剛度發生突變的部位更易產生破壞。因此在建筑體型的設計中,應盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規則;在平面形狀上,矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內凹的體型,盡可能少做不對稱的側翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結構的質量和剛度比較均勻地分布,避免產生因體型不對稱導致質量與剛度不對稱的扭轉反應。

二、建筑平面布置設計問題

建筑物的平面布置在建筑設計中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數量和布置等,都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且,由于建筑使用功能不同,每個樓層的布置有可能差異很大,建筑平面上的墻體,包括填充墻、內隔墻、有相應強度和剛度的非承重內隔墻等等布置不對稱,墻體與柱子分布的不對稱、不協調,使建筑物在地震時產生扭轉地震作用,對抗震很不利。有的建筑物,其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側,結果在地震中造成靠電梯一側建筑物的嚴重破壞。這是因為電梯井筒具有極大的抗側力剛度,吸引了地震作用的主要部分[3]。有的建筑物,在平面布置上一側的墻體很多,而另一側的墻體稀少,這就造成平面上剛度分布的很不對稱,質量分布也偏心,使結構的受力和變形不協調,導致扭轉地震作用效應,帶來局部墻面的破壞。有的建筑物,如底層為商場的臨街建筑,臨街一側往往不設墻體,而其另一側則有剛度很大的墻體封閉,兩側在剛度上相差很多,也將在地震時引起扭轉地震作用,對抗震不利。還有的建筑平面布置上,經常出現內隔墻不對齊或中斷,使剛度發生突變和地震力傳遞受阻,對抗震也帶來不利,客易引起結構的局部破壞。建筑平面布置設計對建筑抗震關系很大,從概念上要解決的一個核心問題是:建筑平面布置設計上要盡可能做到使結構的質量和剛度分布均勻,對稱協調,避免突變,防止產生扭轉效應。在建筑平面布置的總體設計上要盡可能為結構抗側力構件的合理布置創造條件,使建筑使用功能要求與建筑結構抗震要求融合成一體,充分發揮建筑設計在建筑抗震中的作用。

三、建筑豎向布置設計問題

建筑的豎向布置設計問題在建筑設計中主要反映在建筑沿高度(樓層)結構的質量和剛度分布設計上。無論是單層或多層,還是高層建筑或超高建筑,這個問題是比較突出的。存在的這個主要問題是,由于建筑使用功能的不同要求,如底層或下面幾層是商場、購物中心,建筑上要求是大柱距、大空間;而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓,低層設柱、墻很少,而上面則是以墻為主,柱很少。有的建筑在布置上還設有面積很大的公用天井大廳,在不同樓層上設有大會議廳、展廳、報告廳等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的質量和剛度的嚴重不均勻、不協調。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質量和剛度相差過大,形成突變[3]。在剛度最差的樓層形成對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設計中必須高度重視的問題。在實際設計中,在建筑使用功能不同的情況下,很可能出現上下相鄰樓層的墻體不對齊,柱子不對齊,墻體不連續,不到底;上層墻多,下層墻少;上層有柱,下層無柱等,使地震力的傳遞受阻或不通;抗震用的剪力墻設置不能直通到底層、剪力墻布置嚴重不對稱或數量太少。所有這些布置都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對稱和對建筑物很不利的扭轉作用。多次大震害表明,建筑物豎向樓層剛度的過大變化,給建筑物造成很多破壞,甚至是整個樓層的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中,有多棟鋼筋混凝土高層建筑發生了中間樓層的整體坐落倒塌破壞。因此,盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑物底部,不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過少,盡量避免產生地震時的鈕轉效應。

四、建筑上應滿足的設計限值控制問題

根據大量震害的經驗總結,現行《建筑抗震設計規范》(GBJll-89)對房屋建筑在建筑設計中應考慮的一些抗震要求的限值控制提出了規定。這些規定,建筑設計應予遵守:一是房屋的建筑總高度和層數;二是對房屋抗震橫墻問題和局部墻體尺寸的限值控制。

五、屋頂建筑的抗震設計問題

在高層和超高層建筑設計中,屋頂建筑是一個重要的設計部分。從近幾年對一些高層建筑抗震設計審查結果來看,屋頂建筑存在的主要問題,一是過高,二是過重。這樣的屋頂建筑加大了變形,也加大了地震作用。對屋頂建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋頂建筑的重心與下部建筑的重心不在一條線上,且前者的抗側力墻與其下樓層的抗側力墻體上下不連續時,更會帶來地震的扭轉作用,對建筑物抗震更不利。為此,在屋頂建筑設計中,宜盡量降低其高度。采用高強輕質的建筑材料和剛度分布比較均勻、地震作用沿結構的傳遞比較通暢,使屋頂重心與其下部建筑物的重心盡可能一致;當屋頂建筑較高時,要使其具有較好的抗震定性,使屋頂建筑的地震作用及其變形較小,而且不發生扭轉地震作用。

六、結束語

總的來說,建筑設計是建筑杭震設計的一個重要方面,建筑設計與建筑

抗震設計有著密切關系。它對建筑抗震起著重要的基礎作用。一個優良的建筑抗震設計,必須是在建筑設計與結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。為此,要充分重視建筑設計在建筑抗震設計中的重要性,在建筑抗震設計中更好地發揮建筑設計應有的作用。

參考文獻:

[1]《建筑抗震設計規范》(CBJll-89),中國建筑工業出版社,2005。

[2]包世華、方鄂華,《高層建筑結構設計》,清華大學出版社,2003。

第2篇

論文摘要:本文從抗震的角度探討建筑的體型,建筑平面布置和豎向布置、規范中設計限值的控制、屋頂建筑等設計問題。

建筑設計是否考慮抗震要求,從總體上起著直接的控制主導作用。結構設計很難對建筑設計有較大的修改,建筑設計定了,結構設計原則上只能是服從于建筑設計的要求。如果建筑師能在建筑方案、初步設計階段中較好地考慮抗震的要求,則結構工程師就可以對結構構件系統進行合理的布置,建筑結構的質量和剛度分布以及相應產生的地震作用和結構受力與變形比較均勻協調,使建筑結構的抗震性能和抗震承載力得到較大的改善和提高;如果建筑師提供的建筑設計沒有很好地考慮抗震要求,那就會給結構的抗震設計帶來較多困難,使結構的抗震布置和設計受到建筑布置的限制,甚至造成設計的不合理。有時為了提高結構構件的抗震承載力,不得不增大構件的截面或配筋用量,造成不必要的投資浪費。由此可見,建筑設計是否考慮抗震要求,對整個建筑起著很重要的作用。因此,我們在建筑抗震設計過程別要注重以下幾個問題。

一、建筑體型設計問題

建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設計。震害表明,許多平面形狀復雜,如平面上的外凸和凹進、側翼的過多伸懸、不對稱的側翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡單規則的建筑在地震中未出現較重的破壞,有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜和不規則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結構剛度發生突變的部位更易產生破壞。因此在建筑體型的設計中,應盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規則;在平面形狀上,矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內凹的體型,盡可能少做不對稱的側翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結構的質量和剛度比較均勻地分布,避免產生因體型不對稱導致質量與剛度不對稱的扭轉反應。

二、建筑平面布置設計問題

建筑物的平面布置在建筑設計中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數量和布置等,都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且,由于建筑使用功能不同,每個樓層的布置有可能差異很大,建筑平面上的墻體,包括填充墻、內隔墻、有相應強度和剛度的非承重內隔墻等等布置不對稱,墻體與柱子分布的不對稱、不協調,使建筑物在地震時產生扭轉地震作用,對抗震很不利。有的建筑物,其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側,結果在地震中造成靠電梯一側建筑物的嚴重破壞。這是因為電梯井筒具有極大的抗側力剛度,吸引了地震作用的主要部分[3]。有的建筑物,在平面布置上一側的墻體很多,而另一側的墻體稀少,這就造成平面上剛度分布的很不對稱,質量分布也偏心,使結構的受力和變形不協調,導致扭轉地震作用效應,帶來局部墻面的破壞。有的建筑物,如底層為商場的臨街建筑,臨街一側往往不設墻體,而其另一側則有剛度很大的墻體封閉,兩側在剛度上相差很多,也將在地震時引起扭轉地震作用,對抗震不利。還有的建筑平面布置上,經常出現內隔墻不對齊或中斷,使剛度發生突變和地震力傳遞受阻,對抗震也帶來不利,客易引起結構的局部破壞。建筑平面布置設計對建筑抗震關系很大,從概念上要解決的一個核心問題是:建筑平面布置設計上要盡可能做到使結構的質量和剛度分布均勻,對稱協調,避免突變,防止產生扭轉效應。在建筑平面布置的總體設計上要盡可能為結構抗側力構件的合理布置創造條件,使建筑使用功能要求與建筑結構抗震要求融合成一體,充分發揮建筑設計在建筑抗震中的作用。

三、建筑豎向布置設計問題

建筑的豎向布置設計問題在建筑設計中主要反映在建筑沿高度(樓層)結構的質量和剛度分布設計上。無論是單層或多層,還是高層建筑或超高建筑,這個問題是比較突出的。存在的這個主要問題是,由于建筑使用功能的不同要求,如底層或下面幾層是商場、購物中心,建筑上要求是大柱距、大空間;而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓,低層設柱、墻很少,而上面則是以墻為主,柱很少。有的建筑在布置上還設有面積很大的公用天井大廳,在不同樓層上設有大會議廳、展廳、報告廳等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的質量和剛度的嚴重不均勻、不協調。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質量和剛度相差過大,形成突變[3]。在剛度最差的樓層形成對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設計中必須高度重視的問題。在實際設計中,在建筑使用功能不同的情況下,很可能出現上下相鄰樓層的墻體不對齊,柱子不對齊,墻體不連續,不到底;上層墻多,下層墻少;上層有柱,下層無柱等,使地震力的傳遞受阻或不通;抗震用的剪力墻設置不能直通到底層、剪力墻布置嚴重不對稱或數量太少。所有這些布置都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對稱和對建筑物很不利的扭轉作用。多次大震害表明,建筑物豎向樓層剛度的過大變化,給建筑物造成很多破壞,甚至是整個樓層的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中,有多棟鋼筋混凝土高層建筑發生了中間樓層的整體坐落倒塌破壞。因此,盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑物底部,不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過少,盡量避免產生地震時的鈕轉效應。

四、建筑上應滿足的設計限值控制問題

根據大量震害的經驗總結,現行《建筑抗震設計規范》(GBJll-89)對房屋建筑在建筑設計中應考慮的一些抗震要求的限值控制提出了規定。這些規定,建筑設計應予遵守:一是房屋的建筑總高度和層數;二是對房屋抗震橫墻問題和局部墻體尺寸的限值控制。

五、屋頂建筑的抗震設計問題

在高層和超高層建筑設計中,屋頂建筑是一個重要的設計部分。從近幾年對一些高層建筑抗震設計審查結果來看,屋頂建筑存在的主要問題,一是過高,二是過重。這樣的屋頂建筑加大了變形,也加大了地震作用。對屋頂建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋頂建筑的重心與下部建筑的重心不在一條線上,且前者的抗側力墻與其下樓層的抗側力墻體上下不連續時,更會帶來地震的扭轉作用,對建筑物抗震更不利。為此,在屋頂建筑設計中,宜盡量降低其高度。采用高強輕質的建筑材料和剛度分布比較均勻、地震作用沿結構的傳遞比較通暢,使屋頂重心與其下部建筑物的重心盡可能一致;當屋頂建筑較高時,要使其具有較好的抗震定性,使屋頂建筑的地震作用及其變形較小,而且不發生扭轉地震作用。超級秘書網

六、結束語

總的來說,建筑設計是建筑杭震設計的一個重要方面,建筑設計與建筑

抗震設計有著密切關系。它對建筑抗震起著重要的基礎作用。一個優良的建筑抗震設計,必須是在建筑設計與結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。為此,要充分重視建筑設計在建筑抗震設計中的重要性,在建筑抗震設計中更好地發揮建筑設計應有的作用。

參考文獻:

[1]《建筑抗震設計規范》(CBJll-89),中國建筑工業出版社,2005。

[2]包世華、方鄂華,《高層建筑結構設計》,清華大學出版社,2003。

第3篇

關鍵詞:抗震設計,基于性能的抗震理論,性能水平,評價指標,基于位移的抗震設計

1結構的抗震設計局限

由于地震和地面運動有很大的不確定性,導致結構在其使用期限內可能遭遇預期強度等級的地震,也有可能遭遇遠遠大于預期強度等級的地震,這就使結構工程師很難準確了解結構的抗震需求。當前,多數國家對結構抗震設計原則為:對于一般的工程結構,設計時以本區域內多遇地震作為結構彈性階段承載力和變形驗算依據,以保證結構在小震作用的結構正常使用功能;同時以大震作為結構在極限狀態下的驗算依據,以滿足在結構在強震下不至于倒塌危及生命安全。雖然這種設計方法較為簡單,設計結果較為經濟,但也在某種局限了結構的抗震設計。首先,僅僅以正常使用狀態和極限狀態作為設計階段,并不能保證結構在除此兩狀態之外的處于其它狀態時的損傷程度和功能完整性,這就要求我們對結構的其它狀態的性能水平進行更深入的研究。其次,這種設計僅僅要求結構滿足基本的抗震設防目標,局限了業主對結構抗震方面提出更高的設防要求,安全度已與目前的經濟和社會發展不符,故我們有必要對結構的設防目標進入更進一步的研究。因此,對結構采用多級性能水平和多級抗震設防目標的基于性能的抗震設計具有重要的理論意義和實用價值。

2結構的地震反應分析了方法

自1899年日本學者大森房吉首次提出用于結構抗震設計的靜力法以來,結構的地震反應分析方法經歷了從靜力法到動力的反應譜法和動力時程分析法這三個階段的演變過程,在動力階段中又可分為彈性與非彈性(非線性)兩個階段。根據所考慮的地震動特點,結構地震反應分析方法可以分為確定性方法和隨機振動方法。確定性方法利用地震記錄或由其他方法確定的地震波進行結構的地震反應計算,隨機振動方法則把地震視為隨機過程,把具有統計性質的地震動作用在結構上來求出結構的反應。到目前為止,國內外的抗震設計規范絕大多數都采用確定性方法,因此本文也僅考慮確定性方法。

由大森房吉提出的彈性靜力法理論假設結構各個部分與地震動具有相同的振動,因此,地震力等于地面運動加速度與結構總質量的乘積;在大森房吉之后,佐野利器于1916年提出震度法,認為以結構10%的總重量作為水平地震力來考慮地震作用。該法把結構的動力反應特性這一重要因素忽略了,具有很大的局限性,只有當結構可近似地視為剛體時,該方法才適用。

由于缺乏對地震動特性的認識和結構振動分析理論的了解,基于動力學的地震反應分析理論一直未能得到發展;直到1930年之后,人們逐漸認識到地震動特性對確立合理的抗震設計方法的重要性,從1931年起,美國開始進行地震觀測臺網的布置,并在1940年ImperialValley地震中成功地收集到了包括El-Centro地震記錄在內的大量地震記錄資料,為抗震動力學方法的發展提供了寶貴的資料。1943年,M.A.Biot提出了反應譜的概念,并給出了世界上第一條彈性反應譜曲線。G.W.Housner于1948年提出基于加速度反應譜曲線的彈性反應譜曲線,1956年N.M.Newmark率先將該法應用于實際工程設計,并在實際地震中得到了驗證,自1958年第一屆世界地震工程會議之后,反應譜法被許多國家所接受,并逐漸被采納應用到結構抗震設計規范中。我國1959年的抗震規范草案就采用了反應譜理論并在以后的各次規范修訂中不斷完善和發展。在彈性反應譜的概念提出不久之后,就提出了非線性反應譜的概念,試圖將這一簡單的概念應用于非線性地震反應分析中,目前,除新西蘭抗震規范采用非線性反應譜以外,非線性反應譜基本沒有直接得到應用。

動力時程分析方法是將地震動記錄或人工地震波作用在結構上,直接對結構運動方程進行積分,求得結構任意時刻地震反應的分析方法,根據是否考慮結構的非線,該法義可分為線性動力時程分析和非線性動力時程分析兩種。該方法是借助于強震臺網收集到的地震記錄和模擬電子計算機,于20世紀50年代末由美國的G.W.Housner提出的:日本于20世紀60年代初,在武藤清教授的領導下,也開始了這項研究工作。隨著計算機的發展,該方法在國外于20世紀60、70年代得到了迅速的發展。我國于20世紀70年代末和80年代初在這方面開展了大量的研究工作。隨著計算手段的不斷發展和對結構地震反應認識的不斷深入,該方法越來越受到重視,特別是對體系復雜結構的非線性地震反應,動力時程分析方法還是理論上唯一可行的分析方法,目前很多國家都將此方法列為規范采用的分析方法之一。

3對性能的抗震設計的不同定義

“基于性能”一詞源于英文Performance-based。基于性能的抗震設計(PBSD)理論是20世紀90年代由美國科學家和工程師首先提出的,最早應用于橋梁抗震設計中?;谛阅芸拐鹪O計的基本思想是使被設計的建筑物在使用期間滿足各種預定功能或性能目標要求。這一思想影響了美國、日本和歐洲地震工程界。各國同行表現出了極大的興趣,紛紛展開多方面的研究。

SFAOCVision2000對PBSD的定義是“性能設計應該是選擇一定的設計準則,恰當的結構形式、合理的規劃和結構比例。保證建筑物的結構與非結構構件的細部構造設計,控制建造質量和長期維護水平,使得建筑物在遭受一定水準地震作用下,結構的損傷或破壞不超過某一特定的極限狀態”。

ATC-40對PBSD的定義為“基于性能的抗震設計是指結構的設計準則由一系列可以實現的結構性能目標來表示,主要針對鋼筋混凝土結構并且建議采用基于能力譜的設計原理”。顯然,ATC-40建議使用能力譜方法對鋼筋混凝土結構進行抗震設計。

FFMA273和FFMA274對PBSD的定義為基于不同設防水準地震作用,達到不同的性能目標。在分析和設計中采用彈性靜力和彈塑性時程分析來實現一系列的性能水準,并且建議采用建筑物頂點位移來定義結構和非結構構件的性能水準,不同的結構形式采用不同的性能水準。而且FFMA273利用隨機地震動概念提出了許多種性能目標.,適合于多級性能水準結構的分析與設計方法從線性靜力延伸到彈塑性時程分析。

1995年的Kobe地震后,日本啟動了“建筑結構現代工程開發”研究項目,對性能設計涉及的內容進行了概述;1996年,日本建筑標準法按照基于性能的要求進行了修訂;1998年,日本的建筑標準法加入了能力譜方法。

我國一些學者也對PBSD進行了定義:“基于性能的結構抗震設計是指根據建筑物的重要性和用途確定其性能目標;根據不同的性能目標提出不同的抗震設防標準,使設計的建筑在未來地震中具備預期的功能。”

PBSD已成為近幾年美國、日本、新西蘭等國家在抗震方面的主要研究課題。美國學者認為,基于性能的抗震設計方法應該編成指南或規定,而不是規范提供給設計人員和業主,從現行的以保障生命安全為宗旨的抗震設計規范向基于性能的抗震設計規范的選擇性設計規定的轉變應該是“演進”而不是“革命”,其基本思想還可以通過每三年一次的規范修訂融入現行規范中去。美國國際規范委員會(ICC)1997年5月出版國際建筑規范2000(InternationalBuildingCode.IBC)草案已強調了與性能要求有關的內容。近年來,基于性能的抗震設計思想及研究成果已經納入美國大學本科生和研究生的結構抗震設計課程教學工作中,主要內容即以Vision2000為基礎。日本也在多方資助下于1995年開始了為期3a的“新建筑結構體系開發”研究項目,成立了由國內著名學者參加的新建筑構造體系綜合委員會。該委員會下設性能評價、目標水準和社會機構3個分委員會。為推進和協調這一項目的進程,還建立了“新構造體系促進會議”,討論、規劃和協調各方而的工作。英國等歐洲國家和智利等拉美國家也對PBSD開展了研究。1996年在中美抗震規范學術討論會上也對PBSD進行了交流,提出了把PBSD引入到結構優化設計領域的概念。有學者建議,中國21世紀的抗震設計應順應國際發展的趨勢,發展適合于中國國情的PBSD。

4目前國內外地震工程界學界對PBSD開展的研究工作

(1)多級性能水準的確定與統一。生命安全水準、結構損傷水準和確保使用功能水準為當前規范普遍接受的3級性能水準。生命安全水準要求建筑在罕遇地震作用下不倒塌;結構損傷水準要求建筑損傷控制在可修復的范圍內;確保使用功能水準要求結構不產生影響建筑直接使用的變形等。PBSD要求細化這3級性能水準并建立相應的結構設計準則。

(2)多級地震設防水準的確定與統一:當前規范普遍采用3級性能水準所對應的最高設防水準。在建筑使用期內遭遇一次地震危險的水準和可能遭受多次地震危險的水準3級地震設防水準。PBSD同樣要求細化這3級地震設防水準。

(3)可行的結構設計與分析方法:PT3SD要求建立適合于在多級水準地震作用下實現多級性能水準的結構設計與分析方法。

(4)結構安全性評估方法的完善:當前由靜力推覆分析方法和能力譜分析方法結合形成的靜力彈塑性方法被普遍用來評估罕遇地震作用下建筑的抗震性能。

基于性能的抗震研究是一個非常龐大和復雜的問題,就目前的發展水平,還存在以下問題需要進一步研究解決。

在結構性能方面,雖然提出了不同性能水平,但只是對結構和非結構性能的破壞程度的描述,對結構“不壞、可修、不倒”定義模糊,未給出明確的量化指標,是本文主要研究問題之一,有待進一步研究。

在結構多級性能目標方面,如何進一步考慮建筑場地特征和近震的影響,以及設防水平與震后重建時間、費用之間的定量關系。

對于高層建筑或沿高度側向剛度有變化的建筑,采用何種目標側移曲線,側向力分布模式是否考慮高階振型的影響,都需要作進一步深入的研究。

如何針對復雜的混合塑性鉸分布破壞機制建立位移延性和曲率延性的轉化關系,從而獲得結構曲率延性需求,有待進一步研究。

參考文獻

[1]SEAOCVision2000Committee.Performance-BasedSeismicEngineeringofBuilding[R].ReportPreparedbyAssociationofCalifornia,Sacramento,California,USA.1995.

第4篇

1.1合理的選址在建筑結構抗震水平設計中,合理的選址是最基本的先決條件。為了保證選址的正確、合理性,我國政府部門已經出臺了《中華人民共和國減災抗震法》等法律條文,其中明確規定“對于有可能發生的重大建設性工程以及次生災害進行嚴格的地震安全指標評價,按照地震安全評價結果,明確相關建筑物的抗震設防要求,并對其進行分別設防”。建筑結構的設防標準根據其實際質量可分為四個標準,其中:甲類:地震時間或大型建筑工程可能發生的次生建筑類災害;乙類:地震中不能中斷使用功能,且必須要逐步恢復的建筑類型;丙類:除甲、乙兩類建筑外的其他普通建筑類型;丁類:抗震級別相對較低的建筑。根據對相關法規的分析,在進行建筑物結構設計時,必須要選擇對建筑有利的場地,避免在不利地段建設大型民用建筑,以防止地震破壞隱患的出現。對于一些軟基地段,也必須要進行充分的處理,才能夠進行合適的建筑設計。另外對于地震可能引起的次生災害問題,也必須要予以正確的處理,進一步保證選址的正確性。

1.2科學的設計當地震發生時,不同的建筑結構所受到的地震影響是不同的,為了最大限度降低地震災害的影響,建筑設計人員在抗震設計環節中,要根據當地地段的實際情況來進行建筑結構的選擇。目前,我國常用的鵝建筑結構可以分為“鋼筋混凝土結構”、“砌體結構”、“鋼混結構”和“鋼結構”四種類型。通過對四種結構的比較分析得出,鋼筋混凝土結構的抗震能力相對較強,因為其自身具有較好的柔韌性,所以當建筑物因地震災害而出現應力變形時,鋼筋混凝土結構能夠依靠自身良好的承載力對其進行一定程度的控制,這是其它三種結構所不具備的優勢。近年來,高層建筑建設的增多,大大增大了其在地震災害影響下的水平位移和抗側移剛度,這在無形之中就加大了地震災害的影響,為了避免地震災害影響程度的增大,在設計和審核高層建筑抗震設計時,必須要考慮結構的側移度。

1.3堅實的質量地震作為破壞性超強的自然災害,想要最大限度降低其對建筑的破壞,保證建筑設計堅實的質量是最基本的防護措施。相比較而言,我國建筑設計水平發展較為緩慢,在地震設計方面也存在不夠合理的情況,這使得很多建筑結構都出現了地震安全隱患,過大的自身重量也加大了地震危害。為了保證建筑結構抗震水平,必須要在建筑抗震設計環節中科學的運用抗震理論,根據相關設計原則,利用有效措施來提高建筑結構的可靠性與安全性。

2實現建筑結構抗震水平設計的措施

2.1基礎性防震措施應用基礎性防震措施根據建筑的結構的不同位置有著不同的措施:(1)地基隔震。地基隔震是在建筑地基與土層之間設置緩沖層,以便在地震發生時減小建筑與土層之間的震動碰撞,實現對震能的有效吸收和反射作用,減小地震對建筑物的破壞。目前,我國最常使用的地基隔層為瀝青原料隔震層。(2)基礎隔震?;A隔震是整個建筑結構抗震設計中的關鍵,想要降低地震對建筑物的破壞,就必須要做好基礎隔震措施。在對建筑基礎采取抗震措施時,為了減小地震對上部結構的破壞,需要在建筑物的上部結構和基礎位置接觸處設置隔震層,防止地震力由地基處向上部結構傳播,降低地震對建筑上部結構的破壞?;A抗震裝置一般采用混合隔震裝置、基底滑移隔震裝置和夾層橡膠隔震裝置等。(3)間層隔震。間層隔震是為了吸收地震的沖擊余力而設置的,間層隔震的有效設置能夠對震力進行再次削減,以達到降低地震對建筑的破壞作用。間層隔震一般都安裝在原始結構層上,其實我國最早使用的的抗震措施,具有施工操作簡單的優勢。(4)懸掛隔震。懸掛隔震是通過懸掛的方式,將建筑物全部或部分結構脫離地面,從而在地震出現時,降低地面震動與建筑物之間的震力作用。目前,此種抗震措施多用于大型鋼結構建筑當中,收到了較為不錯的抗震效果。

2.2機敏減震支撐體系機敏減震支撐體系是集成現代科技技術的防震系統,其利用活塞運動的原理,對建筑結構進行設計。在地震災害發生時,保證建筑結構中的內、外鋼能夠通過不斷的滑動來消減地震的破壞力,減輕震力破壞和消耗地震作用力的傳導。目前,這項技術還在不斷的研究和完善當中,相信其很快就能夠實現有效的應用,為建筑抗震設計水平的提升做出貢獻。

2.3效能減震技術應用效能減震是實現對地震所產生動能的消耗,來減輕地震能的傳導大小,從而降低其對建筑物的破壞程度。目前,在此技術方面一般采用消能器和阻尼器,兩種器械都能夠實現地震能量的有效消耗和吸收,減小震力對建筑主體的破壞,以達到對建筑主體結構安全、穩性定的保護。目前,效能減震技術在我國建筑防震設計中得到了有效的應用,其在新建筑的防震設計和舊建筑的抗震加固方面,都起到了良好的效果。

3總結

第5篇

(一)支座破壞,是指上部結構所產生的地震慣性力通過支座構件傳遞到下部結構,當傳遞的荷載強度超出支座構件的設計強度值時,支座發生破壞的現象。對于橋梁的下部結構,支座的破壞消解了大部分的地震力,避免了地震力傳遞至墩臺結構,避免了橋梁下部主體結構的損害程度,但同時支座的破壞可能會引起落梁等進一步的橋梁震害,

(二)落梁破壞,是指橋梁的梁板構件在地震時發生的水平位移超出梁板端部的支撐長度時發生梁體掉落的現象。落梁現象發生地震時在橋墩之間相對位移過大、支座喪失約束能力、梁的有效支撐長度不足、梁間碰撞劇烈等情況下。

二、橋梁抗震設計的基本原則

要達到合理抗震的設計目標要求,橋梁設計工程師需要深入的了解影響結構對地震反應的基本因素,并擁有豐富的工程經驗,在符合現行規范的前提之下充分發揮主觀的創造能力?;谀壳暗墓こ汤碚撝R和歷次橋梁地震災害的經驗教訓,橋梁工程的抗震設計要遵循一些基本的設計原則。

(一)工程建設場地的選擇橋梁工程的建設場地盡量選擇地質情況穩定的地方,盡量選擇土質堅硬的區域,避免地震時可能發生的松軟場地的地基失效現象。

(二)結構體系的整體性和規則性橋梁結構較好整體性可以有效的防止橋梁構件在地震發生時的掉落,并能是結構發揮良好的空間作用,因此盡量采用連續的橋梁上部結構以保證橋梁的整體性。除此之外,橋梁結構的布置還要做到尺寸、剛度和質量的均勻、規整及對稱,避免突然的變化引起地震力的集中。

(三)結構及構件的強度和延性的提高地震時橋梁結構的破壞源自于地震引起的橋梁結構的震動,在橋梁抗震的設計中除了要盡量減少地震力從地基傳遞至橋梁結構,還要使橋梁結構本身具備足夠的強度和延性,來抵抗非預期破壞的發生。在現有技術條件下,在盡量不增加結構自身重力和不改變結構剛度的前提之下,提高橋梁結構的強度與延性兩種方式是提高橋梁結構抗震能力的有效途徑。結構的剛度、強度與延性是保證結構整體抗震能力的三個主要參數要素,剛度可以有效的控制結構變形,而延性可以有效的控制強度與剛度在反復地震力作用下的衰退現象。

(四)能力設計的原則能力設計思想強調強度安全度差異,即在不同構件,如延性構件和能力保護構件,和不同破壞模式,如延性破壞和脆性破壞模式之間建立各自不同的強度和安全度。通過強度與安全度的差異化,確保橋梁結構在地震的作用下以延性形式進行反應,避免發生脆性的破壞模式。類似于建筑抗震設計中的強柱弱梁,強剪弱彎和強節點弱構件的抗震設計思想

(五)設置多道抗震防線采用冗余設計的思想,盡量使橋梁結構具備多道抵抗地震力的防護體系,以便在第一道抗震防線發生破壞后,有備用的第二道防線用于支撐橋梁結構的抗震需求,避免發生嚴重的橋梁損壞。例如在同時設置抗震錨栓與抗震擋塊,可以有效的防止地震時落梁的發生。

三、橋梁抗震設計的幾個方法

(一)橋梁抗震的概念設計抗震概念設計是指根據以往地震災害和工程抗震的經驗等獲得的基本抗震設計原則和設計思想,用以提出正確地橋梁結構總體方案、材料的選擇和細部的構造等,從而達到合理抗震的設計目的。合理抗震設計即要求設計出來的結構,在強度、剛度和延性等指標上擁有最佳的指標組合,使結構實現經濟性和抗震設防的雙重目標。橋梁抗震概念設計的主要任務是選擇合適的抗震結構體系,一般是根據橋梁結構抗震設計的規范要求進行。對于采用延性抗震概念設計的橋梁,還包括延性類型選擇和塑性耗能機制選擇。橋梁抗震的概念設計十分重要,其為抗震設計的數值計算創造了有利條件,使計算分析結果能更好的反映地震時結構反應的真實情況。

(二)地震響應分析方法的改變隨著人們對地震動力和結構動力不斷了解,抗震設計的理論和地震響應的分析設計方法也發展出多種方法。從地震動的振幅、頻譜和持時三要素來看,抗震設計的動力理論不但考慮了地震動的持時,而且還考慮了地震動中反應譜不能概括的其他特性,較之靜力理論和反應譜理論有著更全面的優點。

(三)多階段設計方法伴隨著地震產生機理、地震的動特性及地震作用下各類結構破壞機理、動力特性和構件能力研究的不斷深入,加上不同的結構在不同概率的地震作用預期下的性能目標的各不相同,促使著結構設計在設計原則、設防水準等多個方面進行著不斷的改變和進步。橋梁工程的抗震設計也由原來的單一設防水準的一階段設計,改進為雙水準或三水準的兩階段和三階段設計方式,甚至是基于結構性能的多水準設防、多性能目標準則設計方式。

四、結語

第6篇

(1)剛性抗震設計。剛性抗震設計是傳統的結構抗震設計方式,即通過強化設計結構強度,提高建筑抵抗地震破壞能力;通過強化塑性設計,提高建筑的延性以及抗倒塌能力;通過強化結構剛性設計,提高建筑的抗變形能力的抗震設計方式。目前,世界范圍內采用最廣泛的抗震設計方式為剛性抗震設計方式,其抗震設計以混凝土的結構為主,主要通過增加抗側力構件的截面,例如柱、梁等,提高混凝土標號以及增加配筋量等措施來提高建筑物自身的延性以及剛性,以此實現抗震的效果。剛性鋼針設計的優點在于該種抗震設計理念經過長期的應用和發展,形成了一套相對成熟和完整的理論,不僅技術非常成熟,還有豐富的實踐經驗。同樣,其缺點在于增大工業和民用建筑剛度的同時,由于建筑結構自身剛度無論多大,抵抗能力都相對有限,當遇到強烈的地震作用時并不能有效保證建筑不受損害,同時增加了地震加速度,導致建筑受到的地震效應更強,抵抗地震損害的能力相對有限。

(2)局部抗震設計。局部抗震設計主要包括以下幾個方面:其一,在詳細的分析了地震的破壞機理之后,發現地震縱波的傳播速度比地震橫波快,地震縱波在建筑結構的主體部位以及連接構件之間形成了一個相對容易被破壞的環節,當地震橫波抵達后會直接作用在工業與民用建筑結構主體,導致工業與民用建筑出現倒塌的問題,通過對工業與民用建筑發生的地震資料進行分析,工業與民用建筑的后砌墻結構和樓板很容易出現損壞與坍塌的問題,因此,應該充分的考慮建筑主體結構與連接構件之間的質量,科學的設計截面形式以及接觸面積,同時深入探討和設計后砌墻和模板之間的連接狀況,有效的提高工業與民用建筑結構設計的抗震能力;其二,科學的選擇建設場地,工業與民用建筑場地對建筑的抗震性能具有直接的關系,全面的分析工業與民用建筑場地的巖土工程、工程地質遺跡地形地貌等環境條件,確定最為合理、科學的場地條件,盡可能的降低建筑上部結構對建筑接觸的影響,以此降低在地震作用下對建筑結構的損壞程度,因此,在選擇建筑場地時,應該盡可能的避免選擇軟弱粘土區、采空區、非巖質陡坡區等,如果需要在軟土地基中上建筑工業與民用建筑,應該采取合理的地基處理基礎有效的提高地基的整體性與剛性,以此保證工業與民用建筑在地震作用下具備較強的抗震能力;其三,提高施工質量,根據近幾年較大地震的相關資料顯示,影響工業與民用建筑抗震能力的原因與施工質量具有直接的關系,因此,為了保證人們的生命和財產安全,工業與民用建筑的抗震設計人員以及施工人員,應該以國家、社會以及人們的生命財產安全為出發點進行抗震設計和施工,以此保證工業與民用建筑具備足夠的抗爭能力。

2強化工業與民用建筑結構抗震設計的有效措施

(1)選擇合適的抗震結構形式。目前,我國工業與民用建筑的結構形式相對較多,主要包括鋼筋混凝土結構、磚混結構、鋼結結構等形式,各種建筑結構形式的抗震性能存在一定的差異。因此,為了提高工業與民用建筑的抗震性能,應該根據建筑現場的具體狀況,選擇具有較強承載能力、變形能力、柔性以及抗爭能力的抗震結構形式,防止工業與民用建筑在地震作用下受到破壞。

(2)選擇合適的建筑場地。全面的熟悉和了解我國相關的抗震減災法,尤其是對于可能發生自然災害的地區的工業與民用建筑工程來說,更應該重視工業與民用建筑的抗震性能,通過評價工業與民用建筑的抗震性能符合國家的相關標準之后,設置相應的抗震標準。通常狀況下,抗震設防主要分為甲、乙、丙、丁四種,對于容易發生地震災害的工業與民用建筑,在選擇建筑場地時,應該選擇能夠降低或者消除地震影響的地理位置,盡量避免在容易影響工業與民用建筑工程安全的區域建造工業與民用建筑,特別是軟弱地基,在地震的作用下很容易出現液化現象,降低工業與民用建筑地基的抗震能力,導致工業與民用建筑出現傾斜甚至倒塌的問題。

3結束語

第7篇

我國現行的結構抗震設計,主要是以承載力為基礎的設計,即用線彈性方法計算結構在小震作用下的內力、位移;用組合的內力驗算構件截面,使結構具有一定的承載力;位移限值主要是使用階段的要求,也是為了保護非結構構件;結構的延性和耗能能力是通過構造措施獲得的。結構的計算分析方法基本上可以分為彈性方法和彈塑性方法。當前在建筑結構抗震設計和研究中廣泛地采用底部剪力法和振型分解反應譜法等。這些方法沒有考慮結構屈服之后的內力重分布。實際上結構在強震作用下往往處于非線性工作狀態,彈性分析理論和設計方法不能精確地反映強震作用下結構的工作特性,讓結構在強震作用下處在彈性工作狀態下工作將造成材料的巨大浪費,是不經濟的。隨著人們認識的提高,結構的地震反應分析設計方法經過了兩個文獻的轉變:(1)靜力分析方法到動力分析方法的轉變:(2)從線性分析方法到非線性分析方法的轉變。其中動力分析方法就經過了從振型分解反應譜法到時程分析法、從線性分析到非線性分析、從確定性分析到非確定性分析的三個大的轉變。作為一種簡化實用近似方法,目前的推覆分析方法(Push—overAnalysis)受到眾多學者的重視。它屬于彈塑性靜力分析,是進行結構在側向力單調加載下的彈塑性分析。具體做法是在結構分析模型上施加按某種方式(研究中常用的有倒三角形、拋物線和均勻分布等側向力分布方式)模擬地震水平慣性力作用的側向力并逐步單調加大,使結構從彈性階段開始,經歷開裂、屈服直至達到預定的破壞狀態甚至倒塌。這樣可了解結構的內力、變形特性和能量耗散及其相互關系,塑性鉸出現的順序和位置,薄弱環節及可能的破壞機制。這種方法彌補了傳統靜力線性分析方法如底部剪力法、振型分解法等的不足并克服了動力時程分析方法過程中,計算工作量大的問題,僅用于近似評估結構抵御地震的能力。但是,傳統的推覆分析方法基本上只適用于第一振型影響為主的多層規則結構,對于高層建筑或不規則的建筑,高階振型的影響不容忽視,并且對于非對稱結構,還必須考慮正、反側反推覆的不同所帶來的影響。此外推覆分析方法無法得知結構在特定強度地震作用下的結構反應和破壞情況,這限制了它在抗震性能設計中的使用。

地震動能量是刻畫地震強弱的綜合指標,它綜合體現了地面最大加速度和地震持時兩個反映地面運動特性的重要因素。結構地震反應的能量分析方法是一種能較好地反映結構在地震地面運動作用下的非線性性質及地震動三要素(幅值、頻譜特性和持時)對結構抗震性能影響的方法。地震時,結構處于能量場中,地面與結構之間有連續的能量輸入、轉化與耗散。研究這種能量的輸入與耗散,以估計結構的抗震能力,是結構抗震能量分析方法所關心的問題。結構在地震(反復交變荷載)作用下,每經過一個循環,加載時先是結構吸收或存儲能量,卸載時釋放能量,但兩者不相等。兩者之差為結構或構件在一個循環中的“耗散能量”(耗能),亦即一個滯回環內所含的面積。能量等于力與變形的乘積。一個結構(構件)所耗散的地震能量多,不僅因為它承擔了較大的地震作用,還因為它產生了較大的變形。從這個意義上來看,耗能構件是用它自身某種程度破壞所作的犧牲,來維持整個結構的安全。所以,每次大的地震作用之后,人們看到那些沒有其它途徑耗散所吸收的地震作用的能量的結構,只有通過結構自身的破壞來釋放所有的多余能量。因此,結構的抗震設計應當注意保證結構剛度、強度和變形能力的協調與統一,如結構的延性設計就是在傳統的單一強度概念條件下進行的彈性抗震設計的基礎上,充分考慮結構和構件的塑性變形能力,在設防烈度下允許結構出現可能修復的損壞,當地震作用超過設防烈度時,利用結構的彈塑性變形來存儲和消耗巨大的地震能量,保證結構裂而不倒。

能量法在近半個世紀的研究中發現較快,但由于地震本身的復雜性能量與結構反應之間的關系仍需我們進行進一步的探索。

第8篇

1.1建筑的平面布局設計建筑設計的中心設計部分就是建筑平面布局,平面布局的好壞對建筑功能和使用的要求有一定的影響,并且平面布局還與抗震設計有著必要的聯系,所以,想要將建筑設計融入到建筑抗震設計中,首先要保證建筑的剛度和結構質量分布勻稱,具有對稱性,避免建筑出現扭轉的現象。在建筑的墻體設計上,一定要保持對稱性和均勻性,抗震墻的布局,一定要與抗震結構相結合,剛度較大的樓層語電梯都要布置在中心位置,以免發生建筑扭轉效應。在進行平面布局的時候,要為結構抗側力構建的合理布局制造出有利的條件,從而使得建筑的使用功能與建筑的抗震結構需求相結合,使建筑抗震設計發揮出最大的效果。

1.2建筑的縱向布局設計建筑的縱向布局主要是建筑物巖的高度、建筑結構的質量以及建筑物的剛度分布。不管是在工業建筑還是民用建筑,不論建筑的層數是多還是少,都會存在這樣的問題。在進行建筑設計的時候,盡可能的將建筑物沿與建筑的剛度設計成相近的系數,剪力墻的布局不僅要布局均勻,還要使其能沿著建筑縱向一直貫穿到建筑的底部,不要中途中斷或者是不到達建筑的底部。在設計過程中,一定要避免樓層之間剛度不均勻的現象,同時還要避免在地震中,建筑出現扭轉的現象。

1.3建筑的整體布局設計建筑的整體布局設計,主要是指建筑的平面和立體空間上的設計。在建筑的整體布局中,要使建筑平面和建筑空間在形狀上,既規則又簡潔。建筑的平面形狀可以是圓形、矩形、方形等,這樣的形狀能夠提高建筑抗震的水平。在建筑的整體布局設計中,要避免凹凸行的設計,這樣的設計對建筑抗震起到了一定的制約作用。嚴重是還會出現扭轉效應。要設計出具有立體美和具有藝術性的建筑,就一定要將建筑藝術和建筑所具備的功能,與建筑抗震設計結構結合到一起。例如:南昌綠地紫峰大廈,該建筑的高位268m,其框架是核心筒結構,對該建筑的抗震設計,在建筑三分之二出,東西里面內凹,其內凹部分的荷載通過結構柱支撐在41層與43層之間的跨懸臂轉換墻上。其整體結構設計融入了新年功能化設計的思想,并對建筑結構進行小震下的反譜計算,以及中震彈性復核。

2建筑設計過程中應重視的抗震設計問題

2.1建筑物屋頂抗震設計屋頂太高或太重,是目前建筑設計最主要的問題。屋頂過高或者過重,會加重地震的作用,導致建筑變形,對建筑物自身的抗震能力有所制約。建筑屋頂的重心和建筑底部的重心不在一條線上,那么就會導致建筑抗側力不能連續,從而加劇建筑的扭轉效應,制約建筑的抗震水平。所以,設計師在進行設計的時候,一定要避免屋頂超高超重的現象,使得整個建筑的結構與剛度均勻的分布下來,讓屋頂與建筑的重心保持在同一條線上。如果建筑物的屋頂設計的過高,那么就一定要保證建筑具有良好的抗震穩固性,降低建筑扭轉效應。3

2.2設計限值控制相關文件規定,在建筑設計過程中,要考慮抗震要求的限值控制。房屋的建筑高度和樓層的數量。在實際設計當中,有的建筑高度超標,有的建筑層數超標,有的建筑高度沒有超標,但是其寬度超標。這些超標,都將會給建筑抗震帶來一定的安全隱患,特別是一些高度和寬度超標的建筑,因此,在建筑設計中,只要完全融合建筑抗震設計,就能夠有效的進行限值控制。例如:防裂度為8的時候,粘土磚等對稱建筑的總高度要低于18m,建筑的層數一不能超過6層;底層框架為磚房的建筑高度應該保持在16m,層數保持在5層以內;建筑材料為鋼筋混泥土框架房屋的時候,其高度要保持在45m以下,而框架的抗震墻高度應該保持在100m以內。除了在設計過程中要考慮抗震要求的限值控制之外,還要考慮房屋抗震橫墻之間的間距以及局部墻體尺寸的限值控制??拐饓ο拗悼刂疲褪潜苊鈾M墻的間距超過了原有的額定值,從而導致建筑平面的剛度下降,遇到水平地震力時,影響了建筑水平地震力的傳遞,因此,導致了建筑縱墻發生形變,制約了建筑抗震的承載力度,致使建筑倒塌。對局部墻體尺寸的限值控制,是因為這些局部墻體能夠增強建筑抗震強度,如果局部墻體尺寸的限值小于規定的值,那么就不能夠滿足建筑抗震設計的要求,就會出現墻面裂開或者是倒塌的現象。因此,在設計過程中要注意建筑設計限值控制。

3結束語

第9篇

關鍵詞:混凝土結構;超限抗震

1基本情況

廣州琶洲香格里拉酒店項目位于廣州市海珠區,廣州國際會議展覽中心東側,在建的黃洲大橋西側,北臨珠江,南靠新港東路,長約240米,寬約200米。整個項目包括一座37層的酒店(塔樓高32層,裙樓5層)和宴會大廳,以及2層地下車庫。

2抗震設防標準

(1)抗震設防烈度:7度。

(2)本工程屬丙類建筑,按本地區設防烈度采取抗震措施。

3基本數據

(1)場地類別:Ⅱ類。

(2)土層等效剪切波速為168.4m/s-173.8m/s,場地覆蓋層厚度約13.5m-17.4m,砂土液化等級綜合評定為嚴重,屬于抗震不利地段。

(3)持力層名稱:微風化巖層,埋深約10.90m-23.70m,地基承載力特征值fak=4500KPa,巖石天然濕度下單軸抗壓強度的標準值fr=13.5Mpa。

(4)樁型為沖孔/鉆孔灌注樁,樁端埋深約15-20m。

4建筑結構布置和選型

(1)主樓高度(±0.00以上)140.7m,地面以上結構層為38層,其中出屋面一層,高度為4.7m。

(2)裙房高度(±0.00以上)29.0m,地面以上結構層為4層。

(3)塔樓主體部分、裙樓和宴會廳之間設兩道110mm寬抗震縫分開。建筑物總高度為136.0m,總平面尺寸為195m×122m。其中塔樓部分(轉換層以上)平面尺寸為72米×18米,長寬比L/B=4<[6],高寬比H/B=6.0<[7];裙樓部分平面尺寸110m×45m,長寬比L/B=2.4,高寬比H/B=0.5;宴會大廳平面尺寸65m×53m,長寬比L/B=1.2,高寬比H/B=0.3。

(4)塔樓質心有微小的向上偏心(以底端為原點)。

(5)結構形式簡單、平面形狀規則、布置均勻;結構層第5層為轉換層,豎向構件布置不連續。

(6)本工程為現澆鋼筋混凝土結構,樓蓋整體性好。

(7)結構類型:框架—剪力墻結構,屬于復雜類型。

(8)抗震等級:本工程塔樓的框架和核心筒為一級抗震。由于地下室頂板作為上部結構的嵌固部位,地下一層的抗震等級與上部結構相同。其余部分裙樓及其地下一層與主樓相連,一級抗震。

(9)結構概況:

整個大樓的設計采用框架—剪力墻結構形式,分為兩級結構,轉換層以下布置了21根巨型框支柱,剪力墻及承重柱均落地直至基礎,由剪力墻、的框架柱和框架梁形成第一級結構,承受水平力和豎向荷載,而樓面及次梁作為第二級結構,只承受豎向荷載并傳遞到第一級結構上。5結構分析主要結果

(1)計算軟件:PKPM系列結構分析軟件SATWE模塊(2002規范版本)中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部編制。

(2)樓層自由度為3(剛性樓板)。

(3)周期調整系數:0.8。

(4)主樓結構總重:2291152.81KN(SATWE)。

(5)基底地震總剪力:32581KN(X向)36421KN(Y向)(SATWE)。

(6)扭轉位移比:1.3。

(7)轉換層的上下剛度比:0.6027。

(8)最大軸壓比:n=0.85。

(9)最大層位移角為1/941,在17層(SATWE)。

(10)時程分析采用人工模擬的加速度時程曲線,選用了兩組實測波和一組場地人工波進行彈性動力時程分析。彈性階段的時程分析,構件內力,側向位移小于采用振型分解反應譜法的構件內力和側向位移。

6計算結果小結(與規范要求對比):

(1)在風荷載及地震作用下各構件的強度和變形均滿足有關規范的要求。

(2)墻、柱的軸壓比均符合《建筑抗震設計規范》和《高規》的要求,轉換層以上柱子軸壓比小于[0.85],框支柱軸壓比小于[0.6]。

(3)按彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比Δμ/h=1/941滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2002)第4.6.3條要求的1/800。

(4)塔樓滿足(JGJ3-2002)關于復雜高層建筑結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比最大值為0.729,不大于0.85的規定。

(5)塔樓滿足(GB50011-2001)第3.4.2條關于復雜高層建筑各樓層的最大層間位移不應大于該樓層兩端層間位移平均值的1.4倍的規定。

(6)除轉換層外,塔樓各層均滿足(GB50011-2001)第3.4.2條關于各樓層的側向剛度不小于相鄰上一層的70%,并不小于其上相鄰三層側向剛度平均值的80%的規定。

(7)塔樓滿足(JGJ3-2002)第E.0.2條關于轉換層上部結構與下部結構的等效側向剛度不應大于1.3的規定。

(8)除轉換層外,塔樓各層均滿足(JGJ3-2002)第4.4.3條關于樓層層間受剪承載力不宜小于相鄰上一層的80%的規定。

(9)塔樓滿足(JGJ3-2002)第5.4.4條關于結構穩定性的規定。

(10)塔樓滿足(JGJ3-2002)第3.3.13條關于各樓層對應于地震作用標準值的樓層水平地震剪力系數不小于表3.3.13的規定。

(11)塔樓滿足(JGJ3-2002)第3.3.5條關于按時程曲線計算所得的結構底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的規定。

(12)結構薄弱層彈塑性層間位移符合《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)第5.5.5條關于彈塑性層間位移角(1/164)小于1/100的規定。

7其它需要說明的問題

本工程在三種超限條件(高度、高寬比、體型規則性)中,高度超限13.3%,高寬比滿足規范及規程的有關要求,結構平面形狀規則,豎向不規則。

主要超限抗震措施包括:

(1)為避免大樓整體結構之間形狀的不規則,引起不利于抗震的情況,在主樓和裙樓之間設置110mm寬抗震縫兩道,縫的兩側設置雙柱,地下室、基礎不用設縫。

(2)轉換層位于第5層,框架柱和剪力墻的抗震等級根據《高規》表4.8.2和表4.8.3規定提高一級,為特一級。

(3)首層、設備夾層、避難層、屋面層樓板加強,板厚為180mm,中央核心筒板厚加強為150mm,配筋相應加強,設雙向雙層鋼筋網。

(4)薄弱層的地震剪力乘以1.15的增大系數,按照《建筑抗震設計規范》進行彈塑性變形分析和驗算,并采取有效的抗震構造措施。

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