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【摘 要】本文首先分析了地震作用下建筑结构的破坏特点,然后就建筑结构抗震设计的主要措施进行了探讨。本文在此提出了自己的观点和见解,可供同行参考。
【关键词】建筑;结构;抗震设计;措施
随着社会的发展,人们的生活水平也日益提高了,在城市的建设中建筑大量涌现,同时,近几年,自然灾害不断发生,为了保证建筑物的稳定性能,使建筑物在任何情况下都能完善的保持良好状态。因此,就要加强建筑物的抗震设计,保障人们的人身安全,给人们创造一个舒适安全的居住环境。
一、地震作用下建筑结构的破坏特点
1、地基方面
在具有较厚软弱冲积土层场地,高层建筑的破坏率显著增高;地基土液化导致地基不均匀沉降,从而引起上部结构损坏或整体倾斜;建造在不利或危险地段的房屋建筑,因地基破坏导致房屋损坏;当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时,因共振效应破坏程度将加重。
2、结构体系方面
采用“填墙框架”的房屋结构,钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏,外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏;采用框架一抗震墙体系的房屋结构,破坏程度较轻;采用“底框结构”体系的房屋,刚度柔弱的底层破坏程度十分严重;采用“填墙框架”体系的房屋,当底层为敞开式框架间未砌砖墙,底层同样遭到严重破坏。
3、刚度分布方面
矩形平面布置的建筑结构,电梯井等抗侧力构件的布置当存在偏心时,因发生扭转振动而使震害加重;采用三角形、L形等不对称平面的建筑结构,同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。
二、建筑结构抗震设计的主要措施
1、场地和地基的选择
建筑的场地以及地基的选择对于高层建筑的抗震能力具有直接的影响,是建筑抗震设计的基础。在进行建筑场地以及地基的选择时,应该充分的了解当地的地震活动情况,对当地的地质情况进行科学的勘察,在收集丰富资料的基础之上对场地进行综合的分析和评价,评估当地的抗震设计等级。对于一些不利于抗震设计的场地应该尽可能的进行规避,而实在无法规避的应该有针对性的做好相应的处理措施。在高层建筑地基选择过程当中应该尽可能的选择岩石或者是其它具有较高密实度的基土,从而提高建筑地基的抗震能力,尽可能的避开不利于抗震的软性地基土。对于一些达不到抗震要求的地基应该采取相应的措施进行加固和改造,使其能够符合相应的标准
2、建筑主体结构设计的合理性
建筑物自身的结构设计是直接影响到建筑物的抗震性能。从工程实践结果表明,对于复杂的平面布置,建筑物会出现质心与刚心不重合,在地震作用下结构将会产生较大的扭转效应,从而加剧地震的破坏作用。
对于结构设计人员来说,所设计的结构应当遵循形状规则和简单、结构对称,而且结构应当满足竖向均匀性原则,从而可以有利于降低扭转力、非结构构件能保持稳定的工作状态、降低材料的耗用。
结构抗震设计中,要求结构平面布置尽可能地使结构的刚心和质心相一致。在建筑立面上应尽可能的降低结构重心,避免头重脚轻,出现结构薄弱连接、刚度突变,受鞭梢效应,致使在地震时发生倾倒
3、设置多道抗震防线
当第一道防线的构件被强烈的地震作用破坏之后,后备的第二道甚至第三道防线可以继续抗击后续的地震冲击,避免使建筑物倒塌。高层建筑的结构形式需采用具有联肢,多肢和壁式框架的框架剪力墙。剪力墙框架简体,筒中筒等多道抗震防线结构体系。
必须强调的是其设计不能陷入只凭计算的误区,若结构严重不规则,整体性差,单纯按照目前的结构设计理论水平,是很难确保结构的抗震,抗风性能,特别其是抗震性能。所以,要求建筑师和结构工程师一起把好初步设计的这一环节。
4、建筑结构材料的选取
建筑结构材料的好坏决定着建筑在地震发生时的安全性。事实上,高层建筑抗震结构设计的实质就是将各个建筑构件的延性整合起来,并对其进行相应的协调与把握,其目的就使建筑在面对地震时能够安全稳定。在选择建筑钢筋时,一定要尽量选择那些具有较高韧性的材料。
对于在垂直方向受力的钢筋,要采用热轧钢筋,以HRB400级和HRB335级为标准,对于箍筋,则是以HRB335、HRB400和HPB300级热轧钢筋为佳。在选取建筑结构材料过程中,一定要时时考虑材料抗震方面的性能,当然,在建筑过程中,建筑成本、造价控制也是建筑企业必须要考虑的问题,因此,在对建筑结构材料选取的过程中,一定要找到建筑成本与抗震新性能之间的点,兼顾二者,以期实现以最少的材料获取最佳的抗震效果。
5、隔震和消能减震设计
有些高层建筑对于抗震的要求较为严格,除了要实现一般的抗震效果外,还有保证隔振、消能等方面的需求。
因此,为了达到这些效果,首先,从场地与地基的角度来看,应该选择具有较高密实度的地基,因为高密实度的地基,可以减轻地震发生时所产生的能量给建筑造成的破坏,降低共振发生几率。
对于不同建筑,其所要求的隔振系数有所不同,因此,在进行建筑结构设计时,一定要具体问题具体分析,选择相应的隔震支座,并且,也要考虑因风力所给建筑带来的负荷。对于隔振、消能方面的建筑构件的选择上,尽量采用延性好的材料,使建筑受地震能力带来的破坏降低。
6、抗侧力体形的优化
对一般性构造的高楼,刚比柔好,采用刚性结构方案的高楼,不仅主体结构破坏轻,而且由于地震时的结构变形小,隔墙,围护墙等非结构部件将得到保护,破坏也会减轻。
提高结构的超静定次数,在地震时能够出现的塑性铰就多,能耗散的地震能量也就越多,結构就愈能经受住较强地震而不倒塌。改善结构屈服机制,使结构破坏十按照整体屈服机制进行,而不是楼层屈服机制。设计结构时遵循强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯,强压弱拉的原则。在进行结构设计时,应该选定构件中轴力小的水平杆件,作为主要耗能杆件,并尽可能使其发生弯曲耗能。从而使整个构件具备较大的延性和耗能能力
7、常用的加固设计
为了有效的提高建筑结构的抗震能力,应该根据建筑结构的实际情况采取相应的加固措施,在进行加固方法选择的时候应该具体考虑以下几个方面的因素:第一,对于一些机构设计存在缺陷的情况,应该根据实际情况增加构件进行加固,或者是采取具有较高抗震能力的构件代替原有构件。对于需要提高承载力或结构整体刚度的情况,可以增设构件,扩大原截面,设置套箍等方法;很多建筑结构整体性连接达不到抗震的标准,可以有针对性的对结构进行相应的调整,这样可以分散地震力,减少破坏。建筑中的一些与建筑结构不相关的构件,在地震时有可能倒塌而造成危害,应该适当进行加固。
三、抗震建筑领域的未来发展方向
近年来随着地震事故的频繁发生,抗震建筑领域得到了国家乃至社会各界人士的强烈关注,同时也得到了众多研究资金支持和政策上的扶助。但由于性质复杂的地震结构输入,建筑学中沿袭的抗震理论还存在着许多弊端,这为抗震工作的进展带来许多问题和难度。在抗震事业的未来发展中,抗震建筑材料将会作为一种特殊材质被开发研制,其在地震中的作用也将获得前所未有的重视。
建筑构件结构抗震研究对象将由零化整,以便获得更高质量的真实度。抗震结构为确保真实,“以柔克刚”的减震控制体系将被大规模运用,之前传统的硬性抗震将逐步被取代。未来的建筑抗震机构设计将面临着更大的挑战和更为深远的发展。
综上所述,建筑结构的抗震能力是关系到人们生命财产的重要问题。由此,设计人员在设计建筑结构时,要将建筑物的抗震能力放在重要的位置进行考虑。此外,在施工过程中,施工单位也要根据具体的施工规范或图集,保证构造上满足抗震及设计要求,尽量提高建筑物的抗震能力,从而为保障人们的生命财产安全做出应有的贡献。
参考文献:
[1]李淑彦.建筑结构抗震设计的要点及方法[J].门窗.2012(08)
[2]章明.高层建筑结构抗震设计的方法研究[J].江西建材.2012(02)
[3]崔烨,孙晓红.高层建筑结构抗震设计与分析[J].科技资讯.2011(17)
[4]陈育新.当前形势下的建筑结构抗震设计探讨[J].四川建材,2010,(04)
【关键词】建筑;结构;抗震设计;措施
随着社会的发展,人们的生活水平也日益提高了,在城市的建设中建筑大量涌现,同时,近几年,自然灾害不断发生,为了保证建筑物的稳定性能,使建筑物在任何情况下都能完善的保持良好状态。因此,就要加强建筑物的抗震设计,保障人们的人身安全,给人们创造一个舒适安全的居住环境。
一、地震作用下建筑结构的破坏特点
1、地基方面
在具有较厚软弱冲积土层场地,高层建筑的破坏率显著增高;地基土液化导致地基不均匀沉降,从而引起上部结构损坏或整体倾斜;建造在不利或危险地段的房屋建筑,因地基破坏导致房屋损坏;当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时,因共振效应破坏程度将加重。
2、结构体系方面
采用“填墙框架”的房屋结构,钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏,外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏;采用框架一抗震墙体系的房屋结构,破坏程度较轻;采用“底框结构”体系的房屋,刚度柔弱的底层破坏程度十分严重;采用“填墙框架”体系的房屋,当底层为敞开式框架间未砌砖墙,底层同样遭到严重破坏。
3、刚度分布方面
矩形平面布置的建筑结构,电梯井等抗侧力构件的布置当存在偏心时,因发生扭转振动而使震害加重;采用三角形、L形等不对称平面的建筑结构,同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。
二、建筑结构抗震设计的主要措施
1、场地和地基的选择
建筑的场地以及地基的选择对于高层建筑的抗震能力具有直接的影响,是建筑抗震设计的基础。在进行建筑场地以及地基的选择时,应该充分的了解当地的地震活动情况,对当地的地质情况进行科学的勘察,在收集丰富资料的基础之上对场地进行综合的分析和评价,评估当地的抗震设计等级。对于一些不利于抗震设计的场地应该尽可能的进行规避,而实在无法规避的应该有针对性的做好相应的处理措施。在高层建筑地基选择过程当中应该尽可能的选择岩石或者是其它具有较高密实度的基土,从而提高建筑地基的抗震能力,尽可能的避开不利于抗震的软性地基土。对于一些达不到抗震要求的地基应该采取相应的措施进行加固和改造,使其能够符合相应的标准
2、建筑主体结构设计的合理性
建筑物自身的结构设计是直接影响到建筑物的抗震性能。从工程实践结果表明,对于复杂的平面布置,建筑物会出现质心与刚心不重合,在地震作用下结构将会产生较大的扭转效应,从而加剧地震的破坏作用。
对于结构设计人员来说,所设计的结构应当遵循形状规则和简单、结构对称,而且结构应当满足竖向均匀性原则,从而可以有利于降低扭转力、非结构构件能保持稳定的工作状态、降低材料的耗用。
结构抗震设计中,要求结构平面布置尽可能地使结构的刚心和质心相一致。在建筑立面上应尽可能的降低结构重心,避免头重脚轻,出现结构薄弱连接、刚度突变,受鞭梢效应,致使在地震时发生倾倒
3、设置多道抗震防线
当第一道防线的构件被强烈的地震作用破坏之后,后备的第二道甚至第三道防线可以继续抗击后续的地震冲击,避免使建筑物倒塌。高层建筑的结构形式需采用具有联肢,多肢和壁式框架的框架剪力墙。剪力墙框架简体,筒中筒等多道抗震防线结构体系。
必须强调的是其设计不能陷入只凭计算的误区,若结构严重不规则,整体性差,单纯按照目前的结构设计理论水平,是很难确保结构的抗震,抗风性能,特别其是抗震性能。所以,要求建筑师和结构工程师一起把好初步设计的这一环节。
4、建筑结构材料的选取
建筑结构材料的好坏决定着建筑在地震发生时的安全性。事实上,高层建筑抗震结构设计的实质就是将各个建筑构件的延性整合起来,并对其进行相应的协调与把握,其目的就使建筑在面对地震时能够安全稳定。在选择建筑钢筋时,一定要尽量选择那些具有较高韧性的材料。
对于在垂直方向受力的钢筋,要采用热轧钢筋,以HRB400级和HRB335级为标准,对于箍筋,则是以HRB335、HRB400和HPB300级热轧钢筋为佳。在选取建筑结构材料过程中,一定要时时考虑材料抗震方面的性能,当然,在建筑过程中,建筑成本、造价控制也是建筑企业必须要考虑的问题,因此,在对建筑结构材料选取的过程中,一定要找到建筑成本与抗震新性能之间的点,兼顾二者,以期实现以最少的材料获取最佳的抗震效果。
5、隔震和消能减震设计
有些高层建筑对于抗震的要求较为严格,除了要实现一般的抗震效果外,还有保证隔振、消能等方面的需求。
因此,为了达到这些效果,首先,从场地与地基的角度来看,应该选择具有较高密实度的地基,因为高密实度的地基,可以减轻地震发生时所产生的能量给建筑造成的破坏,降低共振发生几率。
对于不同建筑,其所要求的隔振系数有所不同,因此,在进行建筑结构设计时,一定要具体问题具体分析,选择相应的隔震支座,并且,也要考虑因风力所给建筑带来的负荷。对于隔振、消能方面的建筑构件的选择上,尽量采用延性好的材料,使建筑受地震能力带来的破坏降低。
6、抗侧力体形的优化
对一般性构造的高楼,刚比柔好,采用刚性结构方案的高楼,不仅主体结构破坏轻,而且由于地震时的结构变形小,隔墙,围护墙等非结构部件将得到保护,破坏也会减轻。
提高结构的超静定次数,在地震时能够出现的塑性铰就多,能耗散的地震能量也就越多,結构就愈能经受住较强地震而不倒塌。改善结构屈服机制,使结构破坏十按照整体屈服机制进行,而不是楼层屈服机制。设计结构时遵循强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯,强压弱拉的原则。在进行结构设计时,应该选定构件中轴力小的水平杆件,作为主要耗能杆件,并尽可能使其发生弯曲耗能。从而使整个构件具备较大的延性和耗能能力
7、常用的加固设计
为了有效的提高建筑结构的抗震能力,应该根据建筑结构的实际情况采取相应的加固措施,在进行加固方法选择的时候应该具体考虑以下几个方面的因素:第一,对于一些机构设计存在缺陷的情况,应该根据实际情况增加构件进行加固,或者是采取具有较高抗震能力的构件代替原有构件。对于需要提高承载力或结构整体刚度的情况,可以增设构件,扩大原截面,设置套箍等方法;很多建筑结构整体性连接达不到抗震的标准,可以有针对性的对结构进行相应的调整,这样可以分散地震力,减少破坏。建筑中的一些与建筑结构不相关的构件,在地震时有可能倒塌而造成危害,应该适当进行加固。
三、抗震建筑领域的未来发展方向
近年来随着地震事故的频繁发生,抗震建筑领域得到了国家乃至社会各界人士的强烈关注,同时也得到了众多研究资金支持和政策上的扶助。但由于性质复杂的地震结构输入,建筑学中沿袭的抗震理论还存在着许多弊端,这为抗震工作的进展带来许多问题和难度。在抗震事业的未来发展中,抗震建筑材料将会作为一种特殊材质被开发研制,其在地震中的作用也将获得前所未有的重视。
建筑构件结构抗震研究对象将由零化整,以便获得更高质量的真实度。抗震结构为确保真实,“以柔克刚”的减震控制体系将被大规模运用,之前传统的硬性抗震将逐步被取代。未来的建筑抗震机构设计将面临着更大的挑战和更为深远的发展。
综上所述,建筑结构的抗震能力是关系到人们生命财产的重要问题。由此,设计人员在设计建筑结构时,要将建筑物的抗震能力放在重要的位置进行考虑。此外,在施工过程中,施工单位也要根据具体的施工规范或图集,保证构造上满足抗震及设计要求,尽量提高建筑物的抗震能力,从而为保障人们的生命财产安全做出应有的贡献。
参考文献:
[1]李淑彦.建筑结构抗震设计的要点及方法[J].门窗.2012(08)
[2]章明.高层建筑结构抗震设计的方法研究[J].江西建材.2012(02)
[3]崔烨,孙晓红.高层建筑结构抗震设计与分析[J].科技资讯.2011(17)
[4]陈育新.当前形势下的建筑结构抗震设计探讨[J].四川建材,2010,(04)