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导语:在房屋建筑抗震设计的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
中图分类号:TU318 文献标识码:A
1房屋建筑结构基础设计
1.1房屋建筑场地的选择
当地震来袭时,一定范围内会因地震引起的地质运动导致建筑物严重的破坏,所以,地质条件是抗震设计的重要因素。房屋建筑场地的选择非常重要,因为场地地质条件能够影响建筑在地震中的抗震性能。首先,房屋建筑场地应尽量选择在地质坚硬、地势开阔的地方,这些地方抗震性能较高。另外,建筑场地应避免山坡边缘、河岸等地,因为这些地方地质较软,在地震时易发生房屋坍塌或山体滑坡破坏建筑。如果房屋建筑无法避免此类地段,那么应采取有效的措施进行抗震处理。
1.2房屋建筑地基设计
房屋建筑地基设计是关键,因为地基是房屋建筑的基础,地基是否稳定可靠,关系着整个建筑的安全性,也是抵抗地震破坏的基础。因此在房屋建筑地基设计中需要注意几个问题:首先,在房屋建筑地基建造过程中,同一个房屋建筑必须建立在同一性质的地基上,地基应尽量采用天然地基或桩基,避免两种地基混用现象,这样可以增加房屋建筑的整体刚性,避免因地震力作用使地基出现不平衡现象,提高房屋建筑的抗震性能。其次,房屋建筑地基处理时采用的方法应一致,这样才能保证地基受力均匀。最后,地基设计过程中要注意沉降及承载力问题,将不均匀的沉降基础进行合理调整,尽量减少影响地基沉降的因素使其在承载力或是整体结构上达到规范性的要求。
1.3房屋建筑基础设计
房屋建筑的基础设计与地基设计同等重要,房屋建筑基础应按照有关规定深度进行埋设,尽可能增加其深度,因为基础埋设深度不足会影响建筑物的嵌固程度,增加建筑在发生地震时的振动幅度,导致房屋受损。因此,房屋建筑基础埋设要尽可能加深,在基坑回填时尽量夯实,加强建筑基础的稳定性。除此之外,处理好房屋基础与上部结构设计也非常重要,一般情况下,为了保证建筑结构的整体性,基础室外的地坪下尽量不设置内外交圈的基础圈梁,而是在建筑上部结构与基础之间设置构造柱作为连接的圈梁。如果基础土质刚度和强度不符合要求,应在基础底部设置圈梁,提高房屋基础的强度和刚度。
2房屋结构规则性设计
2.1房屋高度与宽度合理
房屋结构中高度与宽度比例是影响房屋建筑抗震性能的较大因素,通常情况下,房屋高度与宽度比值越大,其建筑结构的抗震性能越差,受地震灾害损害越严重。因为,当房屋建筑的高度与宽度比较大时,地震作用下产生的侧移和倾斜现象越明显,而且,房屋建筑的高度越高,受地震力的破坏程度越大,因此,要想使房屋建筑达到抗震要求,必须控制房屋高度与宽度的比例达到限度要求,在地震多发区,不仅其比例要达到限度要求,房屋建筑的高度也要有一定的限制,建筑过高会产生较大振幅,不利于保证建筑的抗震性能。
2.2建筑结构体系分布均匀
房屋建筑结构体系主要是结构刚度和质量的分布问题,在现有的建筑结构抗震设计中,建筑平面结构和立体结构都规则化处理,这种复杂化的结构特点易造成建筑整体刚度及质量分布不均,在地震发生时导致质量中心与刚度中心难以重合,在地震扭转力的作用下,建筑整体出现扭转现象,严重破坏房屋建筑的结构。所以,在建筑结构体系设计过程中要充分考虑这个因素,设计建筑平面与立面要简洁规整、尽量保证结构质量中心与刚度中心重合,减少地震时扭转力的破坏作用。当设计形体不规整的房屋建筑时要针对偏离结构刚心远端墙段进行抗震验算,避免因建筑立面顶部重、基础轻造成整体的重心发生偏移,最终造成鞭稍效应。建筑体系的强度与刚度要均匀分布,保持建筑结构体系的整体性。
2.3防震缝与纵横墙的合理处理
防震缝与纵横墙的处理也非常关键。首先,防震缝在布置过程中,应将建筑物分成几个单独的、规则的结构单元,防震缝两侧的结构应处于分离状态,合理科学的布置防震缝、伸缩缝以及沉降缝,其中后两个缝隙应以防震缝的要求为基础进行设置和布局。防震缝的设计应以房屋高度为参考,其宽度随房屋高度而变化,在防震缝两侧应布置墙。伸缩缝与防震缝联系紧密,其作用是防止砌体房屋在墙体干缩和温差变化的影响下产生裂缝,所以,伸缩缝一般设置在砌体墙体容易出现裂缝的地方。其次,横纵墙作为房屋建筑在地震中的主要承重构件,在抗地震作用中有着重要地位。地震中由于地震力的作用导致房屋墙体出现倾斜、倒塌现象,对横纵墙进行合理处理可减少此类现象的发生。横纵墙的抗震设计一般采用混凝土多层设计,要注意布置均匀、竖向连续、相同方向的墙体宽度适宜。横纵墙的合理布置可以避免因房屋刚性承重墙体少、间隔大、空间整体稳定性差的现象发生,而且合理布置横墙和纵墙可以在一定程度上可以提高建筑整体的抗弯、抗剪水平,在水平地震发生时作用更大。
3 房屋墙体与屋顶的防震设计
房屋建筑的抗震性能还与建筑的整体质量有关,建筑的质量越轻,其抗震性能越好,受地震灾害破坏程度越小,房屋的安全性也就越高,所以,应尽量减少建筑的整体质量,来减少地震对建筑的破坏程度。在建筑整体设计中,房屋屋顶与墙体设计在不影响建筑整体稳定性的前提下减轻质量。首先,房屋建筑墙体质量减轻能够使建筑围护结构变轻,墙体的质量控制主要通过建筑材料控制,选取一些强度好、质量轻的材料建造墙体,达到减轻质量的目的。其次,屋顶设计中,也要选用一些材质较轻的材料,尽量减少屋顶增加对建筑无用的沉重的附属物,不仅增加建筑物的质量,还增加了建筑物的高度,不利于控制建筑结构高度与宽度比例,影响房屋的抗震性能。如果为了建筑物美观,可设计选用一些较矮的、较牢固的、质量较轻的材料,既不影响建筑的外表美观,又不影响建筑的抗震性能。
结语
综上所述,随着地震灾害的频繁发生,房屋建筑结构抗震设计已成为当今建筑设计的关键。尤其在地震多发区,房屋建筑抗震设计的好坏已经直接影响建筑的整体安全与稳定,因此,加强对房屋建筑抗震设计的研究对保证居民人身安全和财产安全具有重要意义。
参考文献
对建筑进行抗震设计的主要设计方法
地震对建筑造成的破坏,除了地震波造成的直接破坏之外,地形地貌的改变对建筑的破坏也十分明显,因此对建筑进行抗震设计,需要从建筑方案立项之初就要开始考虑,从建筑场地的选择,到对建筑地形的勘察和地基的设计,以及建筑整体上的设计,都是抗震设计的重点环节。根据房屋建筑抗震设计的理念,对建筑进行抗震设计的主要方法有以下几个方面:
1选择适宜的建筑地点
根据地震对建筑的破坏特点,在建筑工程立项之初的选址上,就要注意建筑的抗震功能,在选址时要规避影响建筑结构抗震效果的地域,如非岩质的柔软沙土地,以及孤立的高耸山丘,河边或者易发生滑坡的丘陵地带等,无法避免在危险地带进行建筑施工时,要加强建筑过程中的抗震设计,但是往往会提高建筑的成本,因此在选址时尽量选择在开阔平坦的中硬度场地,建筑地点适宜可以方便建筑地基的施工,能够提高建筑结构的稳定性。
2建筑的外形要简单规整
随着抗震学术界对抗震研究的深入,抗震理论有了比较大的发展,对于建筑结构的抗震方法也有了较多的设计思路根据。对地震后的建筑进行的统计结果,发现结构简单对称的建筑不容易被地震波所破坏,具有较强的抗震效果,在设计时要综合考虑当地的地质资料,研究出地震波的传导方向,对建筑细节进行处理,采取有效的连接方式,以增强建筑结构的整体稳定性。建筑的外形设计要尽量简单,避免突出于表面的结构,建筑整体上的重心不能与刚度中心有较大偏移。
3注重增强建筑的整体刚性
建筑的受力部分包括纵向和横向的承重部件,要想使建筑在地震过程中保持整体上的稳定性,就要注重建筑整体上的刚性的增强,目前在建筑过程中所采用的钢筋混凝土结构,就能够较好地实现这样的目的,能使建筑具有较好的整体性,以及较强的水平刚度,能够比较均匀地传递载荷。增大建筑的整体刚性,建筑整体上的受力就较为均匀,可以使建筑在面对地震时,能够有效延迟结构的屈服时间,起到教好的抗震效果。
4有效提高建筑结构延性的设计方案
在发生地震之后,采用延性设计的建筑能够有效缓解地震造成的破坏,以局部部件的破坏来减少建筑整体受到的地震冲击,对建筑的抗震贡献和建筑的刚性处于同等重要的地位。在建筑的设计过程中,以塑钢结构来完成柱的建造,使柱子的抗弯折能力远优于梁,是建筑的框架具有较强的耗能能力,通过一定的抗震结构的建设,提高塑性铰的转动能力和耗能效果,从而提高建筑整体式上的延性,减少建筑整体所承受的地震波能量。
5选择具有抗震效果的建筑材料
建筑材料的选择对建筑抗震效果也有一定的影响,随着材料技术的不断进步,具有抗震功能的新材料不断面世,在建筑行业也受到广大设计者的青睐,在建筑时尽量采用框架剪力墙的结构,以钢结构为基础进行建设,在宏观上提高了建筑的刚性和延性,有助于提高建筑结构的稳定性。钢结构相比于目前采用的混凝土结构,遇有更高的强度和韧性,在重量比上也要优于混凝土结构,具有更好的抗震性能。
对建筑设计方案的抗震性能进行检测的方法
在建筑的设计方案确定之后,需要对设计方案进行抗震性能的检测,以考察建筑的抗震性能是否符合所在地以及客户的抗震需求。目前主要采用的检测方法是能力谱法,该方法的检测思想是对建筑方案进行弹塑性的分析,分析结果以函数的形式绘制成曲线,该函数曲线以基底所受到的剪力为自变量,以建筑顶点的位移为结果变量,考察建筑整体对地震效果的缓冲作用,这条曲线就是该设计方案的能力曲线,主要能反应出建筑的稳定性能,根据图谱可以直观地对建筑的抗震性能进行评价,需要通过分析发现在设计结构无法满足预期的抗震要求的情况时,需要根据检测的结果及时对设计方案进行调整。依据能力图谱对建筑方案进行考察时,根据设计需要的建筑抗震性能,在能力谱曲线图中绘制出设计目标所需要的抗震曲线,对比建筑的能力谱进行分析。若方案的能力曲线与目标曲线之间没有交点,则证明该方案不能满足设计目标的抗震需求,方案中的建筑结构需要进行一定的处理,或者需要重新进行建筑方案的设计;若建筑的能力曲线与目标曲线存在交点,要考察交点出的坐标情况,考察设计方案中的建筑对地震等级的响应情况,能够清晰地表现出建筑结构的抗震能力,以及建筑在受到地震的影响时的响应情况,考察建筑中各部件的情况,如塑性铰的分布是否满足需要,刚性结构的整体抗震能力是否达标等。
【关键词】房屋建筑;抗震;设计要点;框架结构
1 前言
近几年地质灾害频发,地震队房屋和人民的生命财产安全造成了很大的影响,因此房屋建设应该遵循更严格的要求。与此同时,中国房地产业的迅猛发展给建筑业的发展带来巨大的机遇和挑战,房地产市场要求建筑功能越来越完善,并具有多样性和复杂性。所以在满足建筑功能的同时设计安全经济合理的结构体系对设计人员也是非常大的挑战,这就要求结构设计人员能够在设计的过程中不断地总结和提高。
2 房屋建筑
2.1 房屋建筑的结构形式
(1)以砖石为主要建筑材料的砌体结构;
(2)以钢筋和混凝土为主要建筑材料的钢筋混凝土结构;
(3)以钢材为主要建筑材料的钢结构以及钢与钢混凝土的组合结构
2.2 房屋建筑结构的抗震设计
2.2.1 建筑结构抗震规范
建筑结构抗震规范是各个国家建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计的法定文件,它反映着各国经济建设水平和各国的抗震实践经验,具有坚定的工程实践基础,建筑工程的安全必须放在首位,不可以有半点的冒险和不实。
2.2.2 抗震措施
在结构的抗震设计中,应该考虑概念设计,结构抗震验算,还要重视历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性等方面的抗震经验总结。目前的抗震设计中,应该从概念设计,抗震验算及结构措施等方面着手,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法来减震,减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好的经济抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。
2.2.3 抗震设计理念
通过两阶段设计实现建筑抗震的三个水准设防要求,步骤如下:
第一阶段:
(1)采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件界面设计,来满足第一水准的要求。
(2)采用同一地震参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;与此同时采用相应的抗震构造措施,满足第二水准的变形要求。
第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值,同时采用必要的抗震建造措施,满足防坍塌的要求。
2.3 抗震设计应注意的问题
中国地震活动频度大,强度大,分布广是一个震灾严重的国家。我国大部分地区都发生过较强破坏性地震,给人民的生命和财产造成了非常大的损失。抗震设计是结构设计人员的重大课题,做好抗震设计,提高建筑物的抗震能力才能减少地震灾害。
结构的抗震设计不能够完全依赖计算设计,应该重视概念设计。概念设计是根据震害经验建立的抗震的基本设计原则思想。其目标是避免出现会导致结构过早破坏的敏感薄弱部位。大量的工程设计中发现框架上部配筋一般比较大,因为要考虑梁翼缘作用和梁裂缝宽度验算后增加了较多梁纵向钢筋,从而增大了梁端的承载力,相对减少了柱端承载力,可能会形成“强梁弱柱”,所以要严格控制梁端裂缝验算宽度刚好满足规范要求。
3 房屋建筑抗震的结构要求
3.1 墙体砌筑的抗震要求
3.1.1 墙体拉结筋的施工要求
拉结筋是墙体与框架结构联系的纽带,比较常用的设置方法有预留法和后植法,这两种方法都还存在一定的局限,在不同程度上存在施工隐患。在施工中适合采用框架结构中预埋短筋,墙体砌筑时进行焊接延长的方法,墙体拉结筋的焊接应保证焊接质量和搭接长度的要求。对拉结筋的间距,规格,尺寸等,应进行检查及时发现问题及时纠正。
3.1.2 墙体砌筑材料的施工要求
砌体工程施工前应做好排砖工作,砖的组砌方式直接影响到墙体的整体高度。在墙体砌筑中应使用实心砖铺底,高度为三皮砖,可以较好的控制标高、轴线提高整体的强度。不同砌筑块之间应合理考虑组砌方式,以保证墙体的整体砌筑质量。
3.1.3 墙体砌筑砂浆的施工要求
墙体砌筑砂浆是保证墙体整体牢固性的关键组成部分。墙体砌筑施工过程中,应及时调整砂浆的用水量,并对其他材料严格按照配比单进行计量。墙体砌筑时,应对砂浆饱满度和灰缝宽度进行检查,必须保证水平缝砂浆的饱满度。
3.2 框架结构的抗震要求
框架结构是以框架梁、柱为主要承重构件,后砌填充墙的房屋建筑结构形式。框架结构的抗震薄弱环节主要在梁柱节点机钢筋的施工质量方面。框架结构纵向抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25,且不能用强度等级较高的钢筋代替原设计中的钢筋。钢筋接头宜采用焊接,并不宜设置在梁端、柱端的箍筋加密区内,同一构件内接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋纵截面面积的一半以下。
4 合理的建筑施工和加固措施
4.1 合理设计
设计单位应该按照抗震设防的要求和工程建设强制性标准进行抗震设计,同时对抗震设计的质量以及出具的施工图设计文件的准确性负责。
(1)房建场地的选择十分重要,要避开地震时可能发生地基失效的松软场地,以该选择坚硬的场地。
(2)以刚度,承载力和延性为主导目标,使结构具有多道支撑和抗水平力体系,与此同时保证整体结构体型简单,整体结构和结构构件共同作用
(3)设计中要使地基传入结构的振动能量最小,结构具备更大的适当的承载能力,延性和耗能能力,减少地震作用下的位移和扭转的刚度。
地震是一场灾难,为最大限度地保护人民以及整个社会的利益,建筑行业在考虑增强房屋建筑抗震能力的同时也应该高度重视由地震引发的次生灾害及地质灾害。房屋设计中有必要增加结构的防火设计,基础和地基设计也应该考虑地基变形对房屋变形的影响。
4.2 正确施工
高质量的施工才能保证抗震的作用,必须把好抗震设计和施工两道关才能有效地提高建设工程的抗震性能。建设单位和施工单位也应该选用符合施工条件和相关规定的材料,构配件和设备。施工单位应该按照图纸进行施工,并对施工质量负责。工程监理单位应当按照施工标准进行监督,并对施工质量承担监理责任。
4.3 房屋加固
对房屋建筑进行加固改造也是增强房屋建筑抗震性能的有效措施。对于土石墙房屋加固,则可根据实际情况采取加固墙体、加强墙体连接、减轻屋盖重力等措施;对于多层砌体结构的加固,则可采取增设抗震墙,外加柱加固构造柱等方法;对于多层钢筋混凝土结构的加固,则可采取单向框架宜加固为双向框架同时设置抗震墙,抗震支撑等抗侧力构件的方法。近些年来对房屋建筑的抗震加固,除了传统的增设钢筋混凝土构造柱以及扩大受力构件截面等方法之外,还开发应用了高强钢绞线等材料,使我国的建筑结构加固技术达到先进的水平。
5 结束语
结构的抗震设计不仅要按现行设计规范对结构进行必要的计算,满足承载力和变形的要求还要采取正确的构造措施,提高结构的延性,防止结构倒塌。要有合理满足抗震要求的建筑布置,还要有清楚的抗震设计概念,重视框架结构的构造要求,确保安全。
参考文献:
[1]曲哲,叶列平."破坏-安全"结构抗震理念及其应用[J].震灾防御技术,2009(3).
[2]董勇峰.混凝土建筑结构抗震延性设计论析[J].城市建设理论研究(电子版),2011(17).
1.1地基是建筑物整体稳固性的基础,为了保证建筑物的抗震性能,我们必须加强房屋建筑结构的刚性,也就是说不同单位的建筑物必须建立在同一性质的地基上,如果采取了不同的地基,就会导致抗震性能下降,影响建筑物的稳定性。所以必须是全部使用天然地基或者是桩基地基。
1.2房屋建筑的基础埋置深度必须达到规定标准,因为如果埋置太浅的话,就会减小建筑物的稳固性,一旦发生地震,建筑物的振幅就会增大,进而出现房屋倒塌。因此,在建筑物基础埋置的时候,特别是高层建筑物,应该增加埋置的深度,做好回填工作,保证回填土和基础埋置两侧紧密接触,保证建筑物的安全。
1.3简单来说,建筑物可以分为两个部分,一个是基础部分,一个是上部建筑,为了能够保证两部分的衔接稳固性,针对基础工程中应该在室外做好基础圈梁,然后把上部结构中的钢筋加入到基础工程中的圈梁,使得上下两部分衔接的更加牢固,也能够使建筑物的抗震性得到提高,此外还可以在基础工程中底部增加圈梁。
2建筑设计和建筑结构的规则性
2.1房屋的高度和宽度不论是房屋建筑的高度还是宽度都不能够单独影响抗震性能,而是高宽比。房屋建筑的抗震性能和高宽比成反比,也就是说,建筑物的高宽比越大,建筑物的抗震性能越不好,受到地震损害的程度就越高。此外建筑物受到地震损坏的程度还和层高有关系,层数越高,损害程度就越大。所以为了减小建筑物受到地震损害的程度,对建筑物实行限高政策。此外,在抗震性能设计的时候,还应该根据工程的实际情况选择最佳的高度和宽度。
2.2房屋建筑的结构体系在对房屋建筑结构的设计中,要尽量的使结构的刚度和质量分布的均匀,而且使建筑的平面和立体结构呈现规则的感觉。如果平面设计的过于复杂,就会使质量和刚度分布的不均匀,在发生地震时,就会使建筑物发生严重的扭转现象,加重地震对房屋的破坏。另一个影响抗震效果的因素就是结构的整体布置,不规则的房屋,在地震中更容易发生扭转,而且如果采用的是错落的立面,也会由于高度过高而产生“鞭稍效应”。
2.3防震缝的合理处理对于结构不规则的房屋建筑,要在适当的位置设置防震缝。在布置防震缝时,要把房屋建筑分隔成规则并且相互独立的单元结构,而且防震缝两边要有足够的宽度,防震缝两侧的上部结构应该完全的分开,防震缝要沿着房屋的高度设置并且两侧都应该布置墙体。
2.4纵横墙的分布在房屋建筑物中,最主要的承重构件就是墙体,墙体在地震中很容易产生裂缝甚至是倒塌,所以要对纵横墙进行合理的配置。在对房屋进行设计时,要使横墙和纵墙分布均匀,共同承担房屋的重量。通常来说,墙体的刚度决定建筑物的刚度,如果房屋建筑中承重墙比较少,就会使得墙体之间的空间变大,建筑物的刚度就很小,抗震能力就会弱。所以应该根据实际工程情况来确定好房屋建筑的墙体,保证建筑物的刚度。
3墙体和屋顶的抗震设计要求
3.1要使房屋建筑结构的围护结构变轻,就要使房屋的墙体变轻。如果墙体的重量过大,其抗震性能就会变得很弱,发生地震时,就会很容易遭到破坏。所以,应该控制墙体重量材料的特性。
3.2在屋盖的设计中,屋盖要尽可能用材质比较轻的材料,并且尽量不要在屋顶增加沉重的附属物,那样不仅增加了屋盖的重量,还增加了房屋的高度,加大了房屋建筑的高宽比,影响房屋的抗震性能。如果是必须建造的,也要尽量做得矮些、牢固些,或者是用重量较轻的材料。
4砌体结构中的圈梁和构造柱的布置
圈梁对于减轻震害有着极大的作用,无论是地基中的圈梁还是墙体中的圈梁。圈梁能够使墙体之间的连接更加的牢固,有效的增强房屋建筑的整体性和稳固性,也可以在一定程度上阻碍墙体裂缝的产生,同时还能够阻止建筑地基的不均匀沉降而使结构遭到破坏。构造柱的设置也对房屋建筑的抗震有很大的作用,构造柱的设置能够提高墙体的抗剪能力,同时能够增加结构的变形能力,使结构在较小外力的作用下只是发生变形,而不影响结构的整体稳定。在房屋建筑的特性保持不变的同时,构造柱的数量要根据《抗震规范》来进行设置,但是在墙体交叉的地方,都要设置构造柱,这样就会使墙体的材料从脆性向着延性发展。
5结束语
【关键词】房屋建筑结构设计;地震;结构破坏特点;抗震设计
1.地震对房屋建筑结构破坏的特点
抗震设计作为房屋建筑结构设计的重要内容,直接影响居民生命及财产安全。因此,在房屋建筑结构设计中,必须根据实际情况,将抗震设计放在重要位置,依据“抗”和“放”相结合的原则,严格遵守规范要求,采取科学有效的抗震措施,将地震对建筑物的破坏降至最小化。
1.1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;
1.2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。
1.3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。
1.4构件形式方面。在框架结构中,通常柱的破坏程度重于梁、板;钢筋混凝土多肢剪力墙的窗下墙通常会出现斜向或交叉裂缝;配置螺旋箍筋的混凝土柱,当层间位移角达到较大数值时,核心混凝土仍保持完好,柱仍具有较大的抵抗能力;
2.房屋建筑结构设计中的抗震设计
2.1选择高质量的建筑结构材料。实践表明建筑结构抗震性能,除了会受到建筑结构体系、抗震防线及建筑施工方案等因素的影响之外在多数情况下还对房屋建筑的施工材料产生极大地影响。通常,建筑材料强度、建筑材料刚度对房屋建筑结构的抗震性能会产生很大的影响,而且还会受到来自建筑材料连续性及建筑材料均衡性的影响。所以在选取建筑结构材料过程中,一定要对房屋建筑施工材料的延伸性和刚度进行仔细、认真考查,并且同时最大限度与建筑结构体系相符合建筑施工材料能得到确保。此外对于建筑施工材料的经济性能池要予以足够的重视,以便能最充分的发挥建筑施工材料的经济性能从而达到房屋建筑物的整体性能与单个性能的最佳配合。
2.2选择合适的建筑结构体系。要确保建筑物各部分能维持整体性协调,最为重要的就是要选择适合的建筑结构体系,因此在进行建筑结构抗震概念设计过程中,一定要让所设计的建筑物的结构体系同时满足这两大条件:第一稳定;第二合适。对于一个科学合理的建筑结构体系而言启不仅可以有效满足变形的要求,同时还可以有效抵抗冲击力的要求。建筑物要具备一定的刚度这样才能对自身的荷载起到一定的承受作用从而有效避免变形的出现此外在发生地震时才有可能对巨大的地震力起到有效缓冲作用而达到有效避免局部受损的良好效果。因此在选择房屋建筑物结构体系时,既要注意建筑物传力途径的明确性,同时又要注意受力计算的明确性尽可能在建筑结构体系中不使用转换层这样在发生地震时可以有效避免房屋建筑物倾斜或局部受损等现象的出现。
2.3提高抗震设计等级。近几年一些地震灾害频频出现,给我国造成了巨大的经济损失。研究表明,以地震灾害分析50年为一个分析周期,而小震的重现世间为50年,小震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为62%;中型地震的重现世间为475年,中震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为10%;大型地震的重现世间为2000年,大震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为2%。因此,一些建筑结构设计专家指出,我国地震多发地带应该及时提高建筑结构的抗震等级,严格控制建筑结构的抗震设计,确保建筑结构的抗震稳定性。
2.4轴压比和短柱设计。在建筑结构抗震设计中,为了提高结构的抗震性,需要减小柱的轴压比,增大柱的截面尺寸。减小柱轴压比的主要目的是为了使柱子处于大偏心受压状态,避免纵向受力钢筋未达到受拉屈服而混凝土却被压碎的情况发生。由于柱的刚性强度比较高,使得整体结构的延性就差,当发生地震灾害时,结构吸收地震能量和耗散能量就少,使得结构很容易发生破坏。所以在高层结构设计时,通常采用强柱弱梁设计方法,且梁具有很好的延性,可以发生适量的变形,就会减少柱子进入屈服强度的可能性,且在设计时可以适当增大轴压比。此外,许多高层建筑底层的柱子长细比小于4,但不能依据长细比小于4则判断是短柱。因为短柱的确定因素是柱的剪跨比,只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。
2.5建筑形体及构件布置的规则性。平而不规则的主要类型有:扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续,具体可以体现到对结构分析软件的计算结果的分析判断,如扭转不规则,体现在:位移比不宜大于1.2且不应大于1.5,周期比对于A级高度建筑不应大于0.90竖向刚度不规则的主要类型有:侧向刚度不规则、抗侧力构件不连续、楼层承载力突变等,如侧向刚度不规则就要求本层的侧向刚度不小于相邻上一层的70。及其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80。等。如设计结果不满足,设计人员应对模型重新进行分析,调整梁柱布置及截而,尽量做到使结构规则。如确实满足不了,则应对薄弱部位进行重点加强。如平而规则而竖向不规则的建筑,刚度小的楼层的地震剪力,规范要求乘以不小于1.15的增大系数。
2.6混凝土建筑构造上必须保证延性。经历过一些地震灾害的影响之后,钢筋混凝土建筑想要有效保证其建筑抗震能力,在进行抗震设计的时候就必须保证建筑物在地震环境中有足够承载能力!由于地震的影响,建筑物结构就会进入塑形阶段,非常容易产生变形!针对上述钢筋混凝土的结构特点,为了能够更好地进行抗震,处于地震多发带的钢筋混凝土建筑结构,一定要按照延性框架结构进行设计!在建筑物设计过程中,必须要首先保证建筑物薄弱区域的承受能力以及强度方面的质量,只有这样才能够有效保证整个建筑物的强度!另外,增加建筑结构的延展性也能够有效提高建筑物的抗变形能力,将地震的破坏性降到最低,有效提高建筑物的抗震能力。
2.7重点部位的设防。对于房屋建筑中容易出问题的环节,重要的环节可以人为的对其加强,此外破坏后容易引起大面积倒塌的构件,也应作加强处理等等。
3.结束语
由于地震灾害的爆发具有不确定性、随机性,因此在抗震设计中,需要在工程结构设计的开始阶段正确掌握地震灾害的能量输入、建筑结构的类型、结构体系、刚度分布等主要方面,这样可以从根本上消除房屋建筑结构中抗震较薄弱的环节。
参考文献:
[1]陈军.关于房屋建筑结构抗震设计探讨[J].江西建材,2014,18
【关键词】建筑方案设计 抗震 作用
引言
抗震结构体系是抗震设计应考虑的最关键问题,对安全和经济起决定性的作用,是综合的系统决策。建筑方案设计是设计人员在认真阅读和研究设计任务书后对建筑物所进行的总体的设计,从总体上起着直接的控制主导作用。结构设计很难对建筑设计有较大的修改,建筑设计定了,结构设计原则上只能是服从于建筑设计的要求。而建筑物的抗震主要就是与建筑物的结构的设计有关,建筑物方案设计的好坏直接就导致了结构设计的难易程度,由此可见建筑物的设计是一个有机的整体,所以在确定建筑物的设计方案是就必须要考虑到建筑物的抗震性能,而且建筑物的方案设计在建筑物的抗震中发挥着很重要的作用。
1、建筑设计在抗震设计当中存在的问题
在高层建筑设计中,除了考虑垂直荷载和水平荷载外,还要考虑地展力。往往由水平地震力产生的内力,成为设计控制的主要阏素。高层建筑的结构体系有多种,当地震烈度低于8度时,只要建筑物体型合理。垂直刚度均匀,九层以下的高层建筑,仍可采用钢筋混凝土框架结构。然而,由于高层建筑结构体系自身的柔性较大。加上设计师在建筑设计时因商业要求,无法建筑结构上进行合理的设计,从而引起建筑结构设计不合理,造成这类建筑抗震性能先天不足,加上临街一面底层抗震墙设簧减少,引起底层的侧移刚度比纵横墙较多的第二层要小,这种结构的建筑物其地震倾覆力矩主要由钢筋砼框架柱承担,使得底层钢筋砼框架柱的承载能力大为降低,当地震时,因为。下柔上刚,从而危及整座建筑的安全。如何才能克服这些闲难就是建筑设计者所面临问题.
2、在建筑设计中考虑抗震问题的作用
2.1体型设计中避免质量和刚度分布不均
建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明,许多平面形状复杂,如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏,有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中,应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则:在平面形状上,矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型,尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布,避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。
2.2平面布置设计中避免不对称结构的产生
建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。
2.2.1柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等,都要在建筑的平面布置图上明确下来。而且,由于建筑使用功能不同,每个楼层的布置有可能差异很大,建筑平面上的墙体,包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称,墙体与柱子分布的不对称、不协调,使建筑物在地震时产生扭转地震作用,对抗震很不利。
2.2.2有的建筑物,其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧,结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏。这是因为电梯井筒具有极大的抗侧力刚度,吸引了地震作用的主要部分。有的建筑物,在平面布置上一侧的墙体很多,而另一侧的墙体稀少,这就造成平面上刚度分布的很不对称,质量分布也偏心,使结构的受力和变形不协调,导致扭转地震作用效应,带来局部墙面的破坏。有的建筑物,如底层为商场的临街建筑,临街一侧往往不设墙体,而其另一侧则有刚度很大的墙体封闭,两侧在刚度上相差很多,也将在地震时引起扭转地震作用,对抗震不利。
2.2.3还有的建筑平面布置上,经常出现内隔墙不对齐或中断,使刚度发生突变和地震力传递受阻,对抗震也带来不利,客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大,从概念上要解决的一个核心问题是:建筑平面布置设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀,对称协调,避免突变,防止产生扭转效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件,使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体,充分发挥建筑设计在建筑抗震中的作用。
2.3竖向布置设计中可结构的不协调
建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑沿高度(楼层)结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层,还是高层建筑或超高建筑,这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是,由于建筑使用功能的不同要求,如底层或下面几层是商场、购物中心,建筑上要求是大柱距、大空间:而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼,低层设柱、墙很少,而上面则是以墙为主,柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅,在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大,形成突变。在刚度最差的楼层形成对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。在实际设计中,在建筑使用功能不同的情况下,很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐,柱子不对齐,墙体不连续,不到底:上层墙多,下层墙少:上层有柱,下层无柱等,使地震力的传递受阻或不通;抗震用的剪力墙设置不能直通到底层、剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。多次大震害表明,建筑物竖向楼层刚度的过大变化,给建筑物造成很多破坏,甚至是整个楼层的倒塌。尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑物底部,不宜中断或不到底。尽量避免其某楼层刚度过少,尽量避免产生地震时的钮转效应。
2.4屋顶的设计避免不连续性
在高层和超高层建筑设计中,屋顶建筑是一个重要的设计部分。从近几年对一些高层建筑抗震设计审查结果来看,屋顶建筑存在的主要问题,一是过高,二是过重。这样的屋顶建筑加大了变形,也加大了地震作用。对屋顶建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上,且前者的抗侧力墙与其下楼层的抗侧力墙体上下不连续时,更会带来地震的扭转作用,对建筑物抗震更不利。为此,在屋顶建筑设计中,宜尽量降低其高度。采用高强轻质的建筑材料和刚度分布比较均匀、地震作用沿结构的传递比较通畅,使屋顶重心与其下部建筑物的重心尽可能一致:当屋顶建筑较高时,要使其具有较好的抗震定性,使屋顶建筑的地震作用及其变形较小,而且不发生扭转地震作用。
3、结束语
总的来说,建筑方案设计是建筑杭震设计的一个重要方面,建筑方案设计与建筑抗震设计有着密切关系。它对建筑抗震起着重要的基础作用。一个优良的建筑抗震设计,必须是在建筑设计与结构设计相互配合协作共同考虑抗震的设计基础上完成。为此,要充分重视建筑设计在建筑抗震设计中的重要性,在建筑抗震设计中更好地发挥建筑设计应有的作用。人类到目前为止无法准确预报地震,但是我们可以通过切实可行的抗震计算和构造构造措施来减轻地震灾害对建筑结构的破坏,保证人民群众的生命财产安全。随着我国经济建设的发展和科技的进步,抗震设计规范也需与时俱进,进行及时的修改和完善,如何保证建筑大震不倒,如何衡量大震下结构抗震性能是一项艰巨而迫切的任务。以人为本,生命至上,建筑安全更是重中之重。这就要求建筑设计的抗震理念也要不断发展,比如具备更高安全效益的隔震和消能减震设计方法和技术就应该得到更广泛的工程应用。
参考文献
【l】邢双军。建筑构造(应用基本辩规划教材)浙江大学出版.2008.1.
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[1]沈世钊.大跨度空间结构的发展-回顾与展望.土木工程学报,1998.
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关键词:抗震设计;结构设计;底部框架
1 引言
随着人们生活水平的提高,对房屋的需求越来越高,城市地域的有限性致使房屋不得不建的很高很高,人们把目光转移到了安全方面。因此,底部框架的抗震墙房屋的结构设计在整个建筑设计中变得尤其的关键,因为这种结构设计比多层钢筋抗震设计的造价低、施工更为方便。所以在我国广泛采用这种建筑形式。
2 底部框架-抗震墙房屋的结构特点
由于建筑功能的不同,建筑底部需要较大开间的商业用房,上部的砌体墙体无法直接落地,因此底部就必须选择另外的结构形式,采用框架能满足承载能力的要求,但不能保证侧向刚度的要求,因此就必须设置适当的抗震墙,从而就形成了底部框架-抗震墙砌体结构的结构类型。
底部框架-抗震墙砌体房屋的结构主要特点如下:
(1)底部框架-抗震墙的材料一般为钢筋混凝土,相对于上部砌体具有较好的“延性”,而上部是由砂浆和砌块结合砌筑而成的砌体材料,虽然砌体材料具有很好的抗压性,但是受剪抗拉性差,属于“脆性”材料。
(2)底部和上部的结构形式截然不同,底部由框架和抗震墙构成,而上部由砌体的抗震墙开间相对较小。上部砌体数量多、抗震墙开间小的结构,弥补了在材料方面上部砌体比钢筋混凝土弹性模量小的不足,但可能导致竖向刚度存在突变。大量的震害表明,底部的框架-抗震墙的抗震性能直接影响到房屋的抗震性能。这种结构类型在地震时的破坏都是由底部引起的。显而易见,水平方向的地震力的作用使底部成为“变形集中层”的薄弱环节。
3 底部空间-抗震墙房屋结构设计的基本要求
《建筑抗震设计规范》对抗震房屋做出了很多要求,主要包括:
3.1 结构体系布置的合理性
上部的砌体墙体与底部的框架或抗震墙应对齐;底部应设置纵、横两个方向的框架,防止一方向为框架,另一方向为连续梁的结构。目的是抵抗两个方向的地震力。
3.2 建筑平面、立体面的布置要尽量的规则、对称
为了避免在水平地震力的作用下发生扭转破坏,要求底部框架-抗震墙砖砌房屋的建筑体型应尽可能的匀称、对称;抗震墙布置也要均匀分散并相互联系着。
3.3 严格限制建筑的高度和层数,且高宽要适当
《建筑抗震设计规范》对底部框架-抗震墙房屋的总高度、层数和高宽比均有严格的规定,对不同的地震烈度有不同的要求。
3.4 抗震墙的最大间距限制
抗震墙的间距可分为上部和底部。上部单层砖房的横墙间距和多层砖房的要求基本一致;底部要求其具有一定的变形和耗能能力。为了避免上下部分的抗震能力相差过大,规范规定底部框架-抗震墙的最大间距:Ⅵ度小于21m,Ⅶ度小于18m,Ⅷ度小于15m。
3.5 上下刚度比要求
底部框架-抗震墙和上部砌体的侧向刚度应接近,上下侧向刚度比:Ⅵ、Ⅶ度时不应大于2.0,Ⅷ度时不应大于1.5,且均不应小于1.0。
4 抗震结构的设计
抗震结构的设计很多,这里主要介绍底部抗震墙和框架的设计。
4.1 底部抗震墙的设计
底部框架-抗震墙房屋结构中的抗震墙作为抗震的第一道防线,主要起着承担竖向荷载、水平地震的作用。所以,在设计抗震墙的时候,《建筑抗震设计规范》规定抗震墙必须承担底部的100%的水平地震剪力,而框架当成安全储备来使用,不考虑框架承担地震剪力。底部框架-抗震墙房屋设计首先要满足最大横墙间距的限制,也就是设防区中Ⅵ、Ⅶ度和Ⅷ度的最大横墙间距应分别设计为21m、18m 和15m。底部抗震墙不仅要符合抗震横墙最大间距的要求,而且还要满足沿房屋两个主轴方向都必须布置抗震墙。所以,要求在布置上两个主轴方向的抗震墙成直角的形状,目的是为了充分发挥其抗震的作用。抗震墙的设计与上部砌体结构要具有一定的协调性。设计抗震墙时必须做到上、下部的侧移刚度均匀变化的原则,而不允许各层间有突变。因此,不应理解为底部的抗震墙设置越多越好或越强越好,而应当使上下协调,相互匹配。
例如,某Ⅶ度区底部的二层框架的抗震墙工程,负一层是地下室,楼层高度为3.6m;第一层是商业,层高3.9m;上托5 层是砖混住宅,层高2.8m。第一次PMCAD 主菜单8 试算可以不加入剪力墙,检索图形文件ZH2,了解到本层的地震剪力标准值V2=3423.7kN(见图1)。根据抗震规范第7.2.4 条第2 款规定取增大系数为1.4,根据抗震规范第6.2.8 条规定Ⅶ度区底部二层抗震墙需乘以1.4 的增大系数,地震剪力设计值Vw=1.3×1.4×1.4×3423.7kN=8723.6kN,《混凝土结构设计规范》计算公式(11.7.3-2)中γRE=0.85,βc=1.0,C35 混凝土fc=16.7N/mm2,可得出剪力墙横断面面积bh0=2.90m2,假定横墙墙厚b=0.25m,计算得出横向剪力墙的总长度为11.6m,剪力墙的总长度至少要达到11.6m。将横向剪力墙平均分成4 小段,每段为3.1m,按照平均、均衡、周围、分散的原则布置在横向框架内,一般将底层框架抗震墙房屋的剪力墙的高度和宽度比设计在1.5~3 之间,而底部两层框架抗震墙房屋剪力墙的高度和宽度比设计在2~4 之间会比较合乎实际;同时还要满足抗震规范第7.1.5 条对剪力墙横墙最大间距要求。假定纵向墙厚b=0.2m,计算得出横向剪力墙的总长度为14.5m,纵向剪力墙的总长度至少要达到这个值。前后的外纵墙作为商业门面混凝土墙垛要短,一般将前后外纵墙为布置2 段2.1m 长的剪力墙,中轴利用楼梯间布置3 段2.4m 长剪力墙,再次进入PMCAD 主菜单8 试算。
4.2 底部框架的设计
一般用底部剪力法来计算底部框架-抗震墙房屋的抗震指数。对底部的双向地震剪力,包含底部为一层和两层的框架-抗震墙房屋设计值时,结合结构且根据侧向刚度的比值大小乘以范围为1.2~1.5 之间的增大系数。底部框架是抗震设计中的第二道防线,不仅承担竖向荷载,而且还要承担总地震剪力的20%。底部框架的设计按烈度不同来确定抗震等级。例如Ⅵ、Ⅶ和Ⅷ度区分别选择三、二和一级。确定底部框架的地震作用效应以及设计底部框架柱的地震剪力值,都按各个抗侧力构件的有效侧向刚度比例分配。抗测力构件的有效侧向刚度的数值对框架可不折减,而对混凝土墙、砌体抗震墙可分别乘以0.3 和0.2 的折减系数。计算底部框架柱的轴力,需考虑地震作用下产生的倾覆力矩引起的附加轴力。此时可将上部砌体房屋视为一个刚体,底部各轴线承受的地震倾覆力矩根据底部抗震墙和框架之间的侧向刚度比例分配来确定。底层框架砖房的底层双向地震剪力设计值由该方向的抗震墙决定,并根据各抗震墙的侧移刚度比例分配。抗倾覆验算作用于二层或三层以上楼层,其水平地震作用会对底部会引起倾覆力矩,使底部抗震墙产生附加弯矩而造成框架柱产生附加轴力。底部抗震墙和框架柱各自承担的倾覆力矩可按它们各自平面内的侧移刚度比例分配。
5 结论
本文介绍底部抗震墙和框架的结构,得出以下结论:
(1)底部框架-抗震墙房屋虽然是由两种不同材料和不同结构组成的混合房屋,如何把抗震墙设计得恰到好处,控制好刚度比,使其在一个合理的范围内,是该类房屋设计的关键。
关键词:高层建筑;抗震设计;问题;策略
一、引言
随着城市建设的日益推进,城市建筑行业也是芝麻开花———节节高,城市中到处是高楼林立。再加上近年来人口数量呈递增模式,城市人口越来越密集。为了更进一步为人类提供较大的建筑空间,高层建筑近年来比比皆是,建筑层数也居“高”不下。人民对于高层建筑的安全系数也颇为敏感,尤其是在多地震的城市,人们更是谈“震”色变,这就对我国高层建筑的抗震设计提出了更高的要求和巨大的挑战。可见高层建筑的抗震设计问题是高层建筑中最重要的话题。下面笔者就该问题进行分析和探讨,以引起高层建筑业的高度重视,把这些问题扼杀在萌芽状态,努力为人民创建更美好、幸福的家园。
二、高层建筑抗震设计中存在的现实问题
1、违“高”现象仍然成为高层建筑中的隐患
为了更进一步保障人们的生命和财产安全,有效突出高层建筑的安全性,我国有关法律和文件对建筑物的高度已经做出了明确、具体的规定,各个建筑单位对此也非常清楚,但很多房地产商为了获取更大的利润,在侥幸心理的驱使下,想方设法钻空子,冒天下之大不韪,其高层建筑远远超过了国家规定、限制的高度范围,以至于遇到地震灾害,这些高层建筑不能有效抗震,刹那间,给人民,给国家带来不可挽救的巨大损失。这种违“高”现象是普遍存在的,但它给人们带来的危害是潜在的,可见在人民的生命和财产面前,我们应做到“防患于未然”,不能存在任何侥幸心理。
2、抗震材料选用问题
我国是地震灾害多发国家,虽然在高层建筑中国家对抗震材料的规定很明确,但与一些发达国家所选用的高层建筑抗震材料相比,质量还远远不够。例如对我国地震多发城市,国家规定应采用钢架结构,以进一步提高建筑的稳定性和安全效果,但是一些地震高发区的高层建筑开发商却置若罔闻,仍采用钢筋混凝土的普通结构,这种结构稳定性差,安全防护性源源比不上钢架结构。这无疑就造成了高层建筑抗震的隐患,大大减弱了高层建筑的防震、抗震能力。3、抗震设计人才后备不足现阶段,我国抗震设计领域的专业人才后备不足,大多抗震设计人才大都是学习国外技术,引进国外的成功经验,国内抗震设计人员技术不够精湛,缺乏一定的自主创新能力,尽管一些高校都已经开设了抗震设计专业课程,但是空学理论,缺乏实际,理论和实际不能很好地结合,再加上目前抗震课程不全面等原因,致使我国建筑抗震设计领域的人才比较缺乏。目前我国一些精湛的高层建筑还得借鉴外国先进经验进行施工。此外,我国抗震设计的抗震能力较差,抗震级别和高层建筑不成比例,很难达到相应的级别。基于此,我国高层建筑相关部门应针对我国高层建筑情况制定出更加与之符合的方针政策,以切实提高我国高层建筑抗震设计的要求度。
三、我国高层建筑抗震设计应采取的具体策略
1、采用位移的结构抗震方法进行设计
一旦地震来临,高层建筑会因地震的强烈作用出现变形,本身防震不强的建筑结构在地震面前也会显得那么无力,更何况我们所采取的是不够先进的防震结构和措施呢?因此,不管是在建筑施工中还是在建筑后期防震设计中都应细致考虑到弹性变形结构的运用。例如位移变形结构设计,它是通过纵地基层的位移来减少地震产生的位移。
2、运用高延性结构来进行消震和隔震
高延性结构除了能有效减少地震对房屋建筑的冲击和伤害,还能起到一定的隔震效果。所以在我国当前的建筑防震设计以及后期施工时,一些施工单位都有意识的加强了结构的韧性,以提高高层建筑的刚度和抗震性,降低地震带来的不良后果。众所周知,地震过程是一种能量的释放,在这个过程中,如果能充分使用高延性结构进行设计和施工,就会达到消震和隔震的目的,有效减少地震带来的危害和灾难,且适宜的韧性能够降低房屋倒塌的几率。故此,在对高层建筑进行设计和规划时,一定要采用先进的抗震技术来增加房屋的抗震能力,减少地震能量对房屋建筑的冲击和破坏,比如阻尼器的设计原理就是如此,除此之外,它还具有一定的监测作用,其效果得到好评和推广。
3、尽量建立多层地震防线
多层地震防线,顾名思义,它能够提高高层建筑的抗地震性能,实现高层业主对房屋安全的愿望。建立多层地震防线,最重要的是在高层建筑遭遇地震等自然灾害的冲击时,就可以预防建筑物的倒塌。相反,如果只有一层地震放线,其防震效果会很差,也就是难以减弱地震的破坏程度。因此高层建筑在进行抗震设计时。可以采用多方面的框架结构,最常见的是抗震剪力墙设计,其抗震效果良好,被别人成为抗震的首要防线,且能发挥出很重要的作用。可见,为了保障高层建筑的墙体抗震能力能切实阻止地震的损害,避免墙体出现裂痕或者倒塌,就应当使用和建立有效的防震结构,这样就可以实现多层防线的有效结合,形成客观的合力。并且一旦发生地震,每一层的剪力墙所承受的负重力是防震设计预期最大剪力墙的两倍,效果非常可观。综上所述,在时代的快速发展前景下,高层建筑已经成为现代城市的标志,对其进行科学的抗震设计,会很好地提高高层建筑的抗震能力,这也是时展的必须和重要趋势。高层建筑的相关人员要加强专业技术的学习,潜心研究,努力提高自己的研发能力,使新型的抗震材料,一流的抗震设计手段纳入现实的高层建筑抗震设计中,真正为人民创设安全、舒服的工作和居住环境,为城市的发展增添最美丽的一抹色彩。
参考文献
1注意建筑竖向布置
在建筑高度结构上刚度和质量分布问题,就是我们要探讨的建筑竖向布置,主要运用在单层或者多层建筑,因为每层的使用的功能都不一样,所以很容易在上下楼层之间出现刚度和质量的分布不均匀,容易形成扭转效应,比如说,底层或者下面几层是用来做商场,那么通常都是大柱距,大空间,上层如果是公寓的话,通常墙体设计较多,柱少,有的楼层还会设有大空间的会议厅、展厅、报告厅等等,这样就形成了建筑竖向上的刚度质量严重分布不均匀,特别明显的表现出来的是,相邻两楼层的刚度质量分布如果相差过大,就很容易引起刚度突变,形成扭转效应,特别是有的楼层刚度太差,对抗震性影响很大,会出现刚度突变,结构变形等严重问题,成为整个建筑的薄弱层,影响整体,需要特别注意。在实际当中,很多建筑都出现了上下层墙体不对齐,柱子不对齐,上层有柱子,下层没柱子,墙体不连续,不到底,上层墙体多,下层墙体少等现象,这些都会影响地震力的传递。还有剪力墙对于抗震很重要,最好能把剪力墙设计的到底,如果中断,或者剪力墙分布严重不均匀,或者设计的太少,都不利于抗震,会给整个建筑造成地震作用分布不均匀,甚至造成扭转地震效应。一定要重视竖向布置,很多案例都告诉我们,建筑物的竖向刚度相差过大,会造成严重的后果,对建筑物造成很大的损坏,甚至整层塌陷。在1995年的日本阪神大地震中,有很多栋钢筋混凝土高层建筑,发生了中间楼层的整体坐落,倒塌破坏。告诫我们,尽可能的把剪力墙设计的贯通建筑到底部,不要中断,要分布均匀,把每层的刚度设计好,避免造成扭转地震效应。
2注意抗震要求的限值控制
房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制。调查总结了近年来国内外大地震(包括汶川地震)的经验教训,采纳了地震工程的新科研成果,考虑了我国的经济条件和工程实践,并在全国范围内广泛征求了有关设计、勘察、科研、教学单位及抗震管理部门的意见,经反复讨论、修改、充实和试设计,最后经审查定稿《建筑抗震设计规范》(GBJll-89),很明确的规定:建筑设计必须遵守以下两点,(1)房屋的建筑总高度和层数;(2)对房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。
3注意屋顶建筑
屋顶建筑是高层和超高层建筑设计中重要的部分,从以往的高层建筑抗震审查数据显示,楼层过高,过重成为最受瞩目的问题,屋顶建筑容易增大变形,不利于避震。而且也影响到下层建筑的抗震性能。在设计屋顶建筑时,注意要把它的重心设计与下层建筑要在一条线上,如屋顶建筑的抗侧力墙和下层的扛侧力墙要设计成不连续的,防止扭转地震效应。在设计时,尽量采用重量轻的材质做屋顶建筑,材质要求刚度大,刚度分布均匀,而且利于地震力的传递,要与下层建筑的重心在一条线上,减轻刚度突发和变形,尽量不要把屋顶建筑设计的太高,提高它的抗震性,减少自身的刚度突发和变形,使整体建筑对地震力传递通畅,避免扭转地震效应。
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