時(shí)間:2023-10-13 16:07:07
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【關(guān)鍵詞】房屋,建筑結(jié)構(gòu),抗震設(shè)計(jì),要求
中圖分類號(hào):TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一.前言
由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快,社會(huì)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(jì)也趨于多樣化。我國(guó)作為一個(gè)多震國(guó)家,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注重抗震設(shè)計(jì),良好的抗震設(shè)計(jì)和抗震措施至關(guān)重要??拐鹪O(shè)計(jì)中,要進(jìn)行地基基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)??拐饦?gòu)造措施是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。針對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)要求,進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和抗震措施,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑施工中,應(yīng)熟悉各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震構(gòu)造措施。
二.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)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(chǎng)地上,結(jié)構(gòu)的實(shí)際抗震能力會(huì)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(jì)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在7度區(qū)只有個(gè)別構(gòu)件破壞,8度、9度破壞增多,因此,對(duì)不同設(shè)防烈度和場(chǎng)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(jí)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì),可以對(duì)同一設(shè)防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等級(jí)設(shè)計(jì);對(duì)同一建筑物中結(jié)構(gòu)部分采用不同抗震等級(jí)。
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(shí)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(jì)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(jì)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(jià)雖然抗震性能不如前兩種,但其造價(jià)較低,施工技術(shù)成熟,是目前最為常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)建筑當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,結(jié)合建筑的使用功能,選取合適的結(jié)構(gòu)形式,對(duì)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(chǎng)地類型不同的情況下,抗震措施主要由建筑的不同等級(jí)決定。在確定建筑等級(jí)及場(chǎng)地類型之后,將先進(jìn)的抗震理念和系統(tǒng)的分析計(jì)算納入到抗震措施設(shè)計(jì)中,即可改善建筑抗震設(shè)計(jì),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(chǎng)地選擇、施工質(zhì)量等其他因素。建筑工程場(chǎng)地選擇不當(dāng)?shù)仍斐墒┕べ|(zhì)量下降,這些因素都可能對(duì)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(chǎng)地、加強(qiáng)施工質(zhì)量監(jiān)督,對(duì)于提高建筑抗震性能是十分必要的。
四.建筑抗震設(shè)計(jì)具體分析
抗震設(shè)計(jì)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(jì)要求得以保證,能夠在建筑結(jié)構(gòu)延性問(wèn)題上設(shè)立多道防線,以此才能避免建筑結(jié)構(gòu)脆性過(guò)大造成的構(gòu)造強(qiáng)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(diǎn)把握。
1.周全考慮房屋建筑選址問(wèn)題在房屋工程項(xiàng)目立項(xiàng)之初,就要周全考慮好能夠發(fā)揮抗震成果的選址問(wèn)題,如健全周到考慮好土體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)、地貌等問(wèn)題,并要預(yù)測(cè)分析地震活動(dòng)發(fā)生時(shí)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(shí)地考證時(shí)能夠綜合評(píng)價(jià)。此外,還要避開(kāi)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(wú)可避時(shí)應(yīng)當(dāng)立足實(shí)際采取合理控制措施
2.加強(qiáng)建筑構(gòu)造規(guī)劃研究
由于地震發(fā)生時(shí)建筑結(jié)構(gòu)本身會(huì)發(fā)生應(yīng)力過(guò)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(jì)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(jì),既要保證建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度穩(wěn)定,又能避免建筑脆性過(guò)大而延性過(guò)小的負(fù)面現(xiàn)象發(fā)生。
3.保證地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求當(dāng)房屋項(xiàng)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(píng)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(duì)性的采取防控措施。
4.滿足建筑構(gòu)造體系設(shè)計(jì)要求
抗震性能價(jià)值體現(xiàn)是建筑構(gòu)造體系設(shè)計(jì)中的重要組成部分。因此在構(gòu)造設(shè)計(jì)上就要綜合分析、周全考慮、能夠統(tǒng)籌把握好各項(xiàng)綜合因素。如考慮好抗震防御等級(jí)、抗震強(qiáng)度控制指標(biāo)、項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)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(wèn)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(jì)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(jì),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(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)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(shí)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(diǎn)的穩(wěn)定性,保證其在地震發(fā)生時(shí)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(qiáng)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(jì)抗震關(guān)鍵措施和設(shè)計(jì)方法
1.建筑結(jié)構(gòu)抗震措施要點(diǎn)
(一)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)每個(gè)部分的構(gòu)件,保證每個(gè)部件之間的契合,促使每個(gè)部件或者是若干部件組合起來(lái)可以完成某一特定的設(shè)計(jì)要求,滿足一定的現(xiàn)實(shí)需求,同時(shí),通過(guò)抗震設(shè)計(jì),使得每個(gè)構(gòu)件都可以具有相應(yīng)的承載力,當(dāng)?shù)卣饋?lái)襲,每個(gè)構(gòu)件都可以有著一定的次序先后破會(huì),整體組合構(gòu)件將會(huì)有著更強(qiáng)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(qiáng)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(jì)的基礎(chǔ),因此,在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中,要科學(xué)避開(kāi)山嘴,山包,陡坡,河流等不利因素,要本著堅(jiān)硬,牢固,平坦,開(kāi)闊的選址原則。親身實(shí)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(cè),并取樣論證,科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)分析。力求使得整個(gè)地基牢固可靠,地質(zhì)穩(wěn)定無(wú)滲漏,無(wú)坍塌,無(wú)暗河,無(wú)熔巖,無(wú)火山……從而保證整個(gè)地基不會(huì)因?yàn)槌休d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(jì)。
(三)采用合理的建筑平立面。建筑物的動(dòng)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(jiǎn)單合理,結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則,通過(guò)無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)表明,簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱的建筑結(jié)構(gòu)抗震能力強(qiáng),對(duì)延緩地震烈度范圍延伸,消耗地震的能量,減少地震對(duì)整體結(jié)構(gòu)的破壞,而且,對(duì)稱結(jié)構(gòu)容易準(zhǔn)確計(jì)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(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)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(chǎng)地條件以及建筑材料、施工條件、經(jīng)濟(jì)條件等多種條件的影響,因此房建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要綜合考慮,做到科學(xué)選擇,嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)。
(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(jì)應(yīng)力求避免構(gòu)件的剪切破壞,爭(zhēng)取更多的構(gòu)件實(shí)現(xiàn)彎曲破壞。
六.結(jié)束語(yǔ)
因?yàn)樯婕暗饺祟惿?cái)產(chǎn)安全的重要問(wèn)題,建筑物的抗震問(wèn)題是目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)界討論比較多的話題之一。因此,我們?cè)趯?duì)建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候,必須把房屋建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)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(duì)建筑物的損壞,為保障人民的生命及財(cái)產(chǎn)作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。
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【關(guān)鍵詞】房屋建筑 結(jié)構(gòu) 抗震 設(shè)計(jì)
據(jù)統(tǒng)計(jì),每年世界范圍內(nèi)發(fā)生地震的次數(shù)已達(dá)50 萬(wàn)多次,而國(guó)內(nèi)的地震次數(shù)便占了當(dāng)中的 1/3。地震災(zāi)害嚴(yán)重?fù)p害了國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)發(fā)展,并帶來(lái)了嚴(yán)重災(zāi)難。因此在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,需對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能充分考慮。針對(duì)地震災(zāi)害采取有關(guān)預(yù)防措施,盡可能減少地震災(zāi)害對(duì)于房屋建筑的損害,確保人們的生命安全與財(cái)產(chǎn)安全。本文就對(duì)房屋建筑在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)上的若干要求展開(kāi)了研究。
一、合理選擇建筑場(chǎng)地
受地震災(zāi)害影響,地震范圍內(nèi)的建筑物會(huì)被嚴(yán)重破壞。由于地震而引起的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致建筑直接面臨結(jié)構(gòu)破壞,由此可見(jiàn),地質(zhì)條件也屬于房屋建筑受損的一個(gè)重要因素。因此在房屋建筑設(shè)計(jì)中,需對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行合理選擇。一方面,應(yīng)首選地質(zhì)堅(jiān)硬、地勢(shì)開(kāi)闊等有利于抗震的地質(zhì)條件,從而減少地基土在地震期間的沉陷程度,預(yù)防房屋建筑發(fā)生坍塌不良現(xiàn)象。另一方面,盡可能避免山坡邊緣、河岸等地質(zhì)軟不利于抗震的地段,以免在地震期間,在地質(zhì)條件的共同影響下,導(dǎo)致房屋建筑出現(xiàn)倒塌的情況。若實(shí)在無(wú)法避免此類地段,則需要采取相應(yīng)的有效抗震措施。第三,不應(yīng)選擇自然災(zāi)害并發(fā)區(qū)域等危險(xiǎn)地段(如地陷、滑坡以及泥石流等地段)作為房屋建筑的建造地段,以避免地震災(zāi)害并發(fā)其他自然災(zāi)害而導(dǎo)致房屋建筑破損程度加重。最后,建筑場(chǎng)地的土質(zhì)剛度、覆蓋層厚度等也屬于建筑物受到地震損害的一項(xiàng)重要因素。有關(guān)研究指出,建筑地段的土質(zhì)堅(jiān)硬、覆蓋層薄屬于減少地震災(zāi)害對(duì)于房屋建筑損害程度的一項(xiàng)重要原因。因此在選址時(shí),還需要對(duì)土質(zhì)及其覆蓋厚度進(jìn)行考察。
二、房屋建筑的地基設(shè)計(jì)
首先,在建造房屋建筑期間,同一個(gè)房屋建筑不允許建造在性質(zhì)不同的地基上。并且在地基應(yīng)用上,盡量全然應(yīng)用天然地基或是樁基,盡可能避免出現(xiàn)兩種地基各一半的狀況。從而增強(qiáng)房屋建筑的整體剛性,提高房屋建筑的抗震性能。
其次,在埋置房屋建筑的基礎(chǔ)時(shí),需注意其埋置深度的控制。若基礎(chǔ)埋置深度過(guò)淺,將會(huì)減少房屋建筑的嵌固作用,增強(qiáng)房屋建筑在地震期間的振幅,提高震害發(fā)生幾率。因此在設(shè)計(jì)房屋建筑的基礎(chǔ)埋置深度時(shí),應(yīng)盡量增加其埋置深度。并認(rèn)真做好基槽回填工作以及夯實(shí)工作,確?;靥钔量苫A(chǔ)側(cè)面的緊密接觸,提高房屋建筑地基穩(wěn)定性。
最后,房屋建筑是由上部建筑、基礎(chǔ)兩個(gè)部分所構(gòu)成的一個(gè)整體。因此在建筑室外地坪下,不應(yīng)應(yīng)用內(nèi)外交圈基礎(chǔ)圈梁,以免影響上部建筑和基礎(chǔ)的整體性。此外,應(yīng)將上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱鋼筋嵌入基礎(chǔ)圈梁內(nèi),從而加強(qiáng)上部建筑和基礎(chǔ)的連接牢固性。若建筑建造地段的土質(zhì)剛度較弱,則還需設(shè)置圈梁在基底底部。
三、房屋建筑屋頂與墻體的抗震設(shè)計(jì)
在地震期間,房屋建筑的受損程度與建筑質(zhì)量之間呈正比關(guān)系。也就是建筑質(zhì)量越重,建筑的受震害程度則越嚴(yán)重。反之,若建筑質(zhì)量越輕,那么其受震害程度將會(huì)越小。其次,建筑結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定,其在地震災(zāi)害中的安全性也越高。因此,在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)盡可能最小化建筑質(zhì)量,以達(dá)到最小化減小房屋建筑受震害程度的目的。
一方面,減輕房屋建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,從而達(dá)到減輕房屋建筑墻體質(zhì)量的目的。若建筑的墻體質(zhì)量過(guò)重,將會(huì)降低建筑的抗震性能,使得建筑在面臨地震災(zāi)害時(shí),易受破壞。因此,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,需對(duì)減輕墻體重量這一點(diǎn)進(jìn)行考慮。
另一方面,在建筑屋蓋設(shè)計(jì)期間,應(yīng)盡量選擇質(zhì)量較輕的材質(zhì)。并且不要在建筑屋頂設(shè)計(jì)中添加不必要的附屬物,以免增加屋蓋重量,間接增加建筑高度,對(duì)房屋建筑抗震性能產(chǎn)生不良影響。若在屋蓋設(shè)計(jì)期間,個(gè)別物品是必須建造的,則需要通過(guò)設(shè)計(jì)盡可能降低其高度,并增強(qiáng)牢固性。選擇質(zhì)量輕的材料,從而提高建筑的抗震性能。
四、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則性
1. 合理控制房屋建筑高寬度
對(duì)于房屋建筑而言,其受震害程度與建筑本身的高寬比具有一定的關(guān)系。受地震作用影響,房屋建筑的傾斜程度(側(cè)移程度)會(huì)因?yàn)槠浔旧砀邔挶仍酱蠖絿?yán)重。同時(shí),房屋建筑的層數(shù)越多,其在地震災(zāi)害中所面臨的破壞也會(huì)越嚴(yán)重。因此,為了保障房屋建筑對(duì)于地震破壞的抵抗能力。在設(shè)計(jì)期間,需對(duì)其建筑的高度與寬度進(jìn)行合理控制。結(jié)合房屋建筑的實(shí)際情況,在保障房屋建筑的抗震要求的條件下,對(duì)房屋建筑層數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整。
2. 規(guī)則性設(shè)計(jì)房屋建筑結(jié)構(gòu)
在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,均勻分布結(jié)構(gòu)剛度與質(zhì)量、規(guī)則設(shè)計(jì)建筑平面與立體結(jié)構(gòu)等是保障建筑抗震性能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。若房屋建筑具有平面設(shè)計(jì)復(fù)雜,而質(zhì)量、剛度等分布混亂的情況,在面臨地震時(shí),房屋建筑將會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)情況,使房屋建筑受到嚴(yán)重破壞。其次,在建筑整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,房屋若具有規(guī)則性,在地震期間發(fā)生扭轉(zhuǎn)的可能性較大。并且若建筑采用錯(cuò)落立面,將會(huì)因?yàn)楦叨冗^(guò)高而引起鞭梢效應(yīng)。
3. 合理處理房屋建筑的防震縫
若房屋建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則,需處理好建筑的防震縫。設(shè)置防震縫期間,應(yīng)將房屋建筑劃分為相互獨(dú)立且規(guī)則的結(jié)構(gòu)。防震縫兩邊需具備足夠?qū)挾?,徹底分開(kāi)防震縫兩邊的上部建構(gòu)。并順著建筑高度,在防震縫兩側(cè)布置墻體。
4. 合理布置房屋建筑的縱橫墻
墻體屬于房屋建筑的主要承重構(gòu)件,由于房屋建筑的剛度大小主要取決于墻體數(shù)量,若承重墻體上,將會(huì)加大墻體間隔,進(jìn)而降低房屋建筑的剛度以及抗震能力。因此在設(shè)計(jì)期間,需均勻分布房屋建筑的橫墻以及縱墻,從而確保房屋建筑的整體抗震性能。
5. 合理布置構(gòu)造柱以及圈梁
構(gòu)造柱、圈梁等均屬于提高房屋建筑抗震性能的重要組成部分。其中構(gòu)造體有利于增強(qiáng)建筑墻體的抗剪性能,并優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)變形能力,從而使建筑結(jié)構(gòu)在外力作用不大的影響下僅發(fā)生變形,不對(duì)建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此,在布置構(gòu)造柱時(shí),需以《抗震規(guī)范》作為布置依據(jù),在墻體交叉處均設(shè)置構(gòu)造柱,促使墻體材料由脆性演變?yōu)檠有浴A硗?,圈梁有利于緩解地震?duì)于建筑的損害,提高墻體之間的連接牢固性,對(duì)于增強(qiáng)房屋穩(wěn)固性、整體性等可起到明顯的促進(jìn)作用。在一定情況下,還可抑制墻體產(chǎn)生裂縫。
五、 結(jié)語(yǔ)
目前,抗震技術(shù)屬于房屋建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中的一項(xiàng)主要技術(shù),抗震設(shè)計(jì)的好壞將會(huì)直接影響到房屋建筑的抗震性能。因此在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,需根據(jù)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)要求,對(duì)房屋建筑進(jìn)行合理設(shè)計(jì),滿足房屋抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。盡可能提高房屋的抗震能力,減少地震災(zāi)害對(duì)于房屋建筑的損害。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:房屋建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)要求;設(shè)計(jì)方法
中圖分類號(hào):TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的基本原則
在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要遵循一定的原則,講求方法,才能夠確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和可行性。為此,設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要遵循以下原則。
(一)確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有必要的性能
在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程中,一定要保證建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有一定的承載能力、穩(wěn)定性、剛度和延性等性能。結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要遵循強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)底層柱、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的設(shè)計(jì)原則,在設(shè)計(jì)中對(duì)于可能會(huì)造成構(gòu)件相對(duì)薄弱的部位,需要采取從事提高其抗震能力,對(duì)于承受豎向荷載的主要構(gòu)件則最好不作為主要的耗能構(gòu)件。
(二)盡量多的設(shè)置抗震防線
一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系需要有多個(gè)延性較好的分體系組合而成,并且由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框剪結(jié)構(gòu)就是由延性框架和剪力墻兩個(gè)分體組成,雙肢或者多肢剪力墻體系組成的。由于在一次地震之后將會(huì)伴隨著多次余震的出現(xiàn),如果在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)只有一道防線,那么在建筑遭到第一次破壞之后再遭余震,就會(huì)因?yàn)閾p傷積累導(dǎo)致建筑物坍塌??拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)該有最大可能數(shù)量的內(nèi)部和外部冗余度,在設(shè)計(jì)中需要有意識(shí)的建立起一系列分布的屈服區(qū),這樣能夠使結(jié)構(gòu)吸收和消耗大量的地震能量,從而能夠提高建筑的抗震性能。
(三)恰當(dāng)?shù)奶幚斫ㄖY(jié)構(gòu)的構(gòu)件強(qiáng)弱關(guān)系
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要正確的處理好構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系,在統(tǒng)一樓層內(nèi)使主要耗能構(gòu)件屈服之后,其他抗側(cè)力構(gòu)件則仍然處于彈性階段,這樣能夠使得有效屈服保持較長(zhǎng)的階段,能夠保證建筑結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌的能力。需要注意的是,如果在抗震設(shè)計(jì)中一部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)超強(qiáng),那么就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的其他部位出現(xiàn)相對(duì)薄弱的現(xiàn)象,所以說(shuō)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要恰當(dāng)?shù)奶幚斫Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)弱關(guān)系,對(duì)于不合理的加強(qiáng)的作法或者是在施工中以大代小,改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的這些做法都需要盡量的避免。
二、房屋建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)方法
(一)建筑場(chǎng)地的選擇
當(dāng)前地震的發(fā)生雖然可以預(yù)測(cè),但是還是會(huì)給建筑物造成很大程度的損壞,地震發(fā)生的過(guò)程中,由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,就使得整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,嚴(yán)重的話會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)建筑物倒塌。所以,為了能夠有效地減小地震對(duì)房屋建筑的損壞,我們必須選擇好施工場(chǎng)地。
(1)由于我國(guó)地理?xiàng)l件比較復(fù)雜,最佳的施工場(chǎng)地應(yīng)該選擇在地勢(shì)平坦、開(kāi)闊的地區(qū),這樣能夠減少地震時(shí)的沉降度,提高建筑物的穩(wěn)定性,進(jìn)而減少建筑物的坍塌情況。
(2)有些地區(qū)的地形本身就容易受到地震的破壞,例如,河流、山川附近、地形不均勻地區(qū)等等,如果在這樣的土地上建設(shè)建筑物,一旦發(fā)生地震,就會(huì)直接導(dǎo)致建筑物倒塌。在選擇施工場(chǎng)地的時(shí)候應(yīng)該盡量避開(kāi)這些地區(qū),如果不能避開(kāi),就必須做好抗震措施。
(3)有些危險(xiǎn)地區(qū)能夠直接主觀判斷出來(lái),例如容易發(fā)生泥石流、滑坡等地區(qū),建筑物一定不能在這些地區(qū)建設(shè),如果把房屋建筑在這些地區(qū),一旦發(fā)生地震就會(huì)引發(fā)一些其他的自然災(zāi)害,給人們的生命安全造成更大的危害。此外,建筑場(chǎng)地土地的性能也和建筑物的抗震性有直接關(guān)系。通過(guò)大量的實(shí)踐數(shù)據(jù)顯示,土質(zhì)越堅(jiān)硬,抗震性能就越好。
(二)地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
(1)為了全面的加強(qiáng)房屋建筑整體的剛性,增強(qiáng)建筑整體結(jié)構(gòu)的抗震性。在房屋建造的過(guò)程中,同一個(gè)建筑單元不能夠建設(shè)在不同性質(zhì)的地基上,也不能夠采用不同的方式,要么就全部采用天然地基的方式,要么就全部采用樁基方式,不能一半采用天然地基,一半采用樁基。
(2)房屋建筑物的基礎(chǔ)的埋置要有一定的深度,埋置過(guò)淺就會(huì)使建筑物的嵌固作用減小,從而使建筑物在地震中的振幅增大,極易發(fā)生震害。所以,在對(duì)建筑物的基礎(chǔ)進(jìn)行埋置時(shí),要盡可能的增加埋置的深度,同時(shí)做好基槽的回填和夯實(shí)工作,使回填土與基礎(chǔ)的側(cè)面發(fā)生緊密的接觸,更好地提高地基的穩(wěn)定性。
(3)基礎(chǔ)和上部建筑構(gòu)成了房屋建筑的整體,為了加強(qiáng)兩部分建筑之間的整體性,基礎(chǔ)在室外的地坪下不宜做內(nèi)外交圈的基礎(chǔ)圈梁。同時(shí)為了使上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間的連接更加的牢固,就要把上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造柱鋼筋插入到基礎(chǔ)的圈梁中。當(dāng)?shù)鼗耐临|(zhì)剛度不強(qiáng)時(shí),還應(yīng)該在基底的底部布置圈梁。
(三)建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性
(1)房屋的高度和寬度。不論是房屋建筑的高度還是寬度都不能夠單獨(dú)影響抗震性能,而是高寬比。房屋建筑的抗震性能和高寬比成反比,也就是說(shuō),建筑物的高寬比越大,建筑物的抗震性能越不好,受到地震損害的程度就越高。此外建筑物受到地震損壞的程度還和層高有關(guān)系,層數(shù)越高,損害程度就越大。所以為了減小建筑物受到地震損害的程度,對(duì)建筑物實(shí)行限高政策。此外,在抗震性能設(shè)計(jì)的時(shí)候,還應(yīng)該根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇最佳的高度和寬度。
(2)房屋建筑的結(jié)構(gòu)體系。在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,要盡量的使結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量分布的均勻,而且使建筑的平面和立體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)規(guī)則的感覺(jué)。如果平面設(shè)計(jì)的過(guò)于復(fù)雜,就會(huì)使質(zhì)量和剛度分布的不均勻,在發(fā)生地震時(shí),就會(huì)使建筑物發(fā)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象,加重地震對(duì)房屋的破壞。另一個(gè)影響抗震效果的因素就是結(jié)構(gòu)的整體布置,不規(guī)則的房屋,在地震中更容易發(fā)生扭轉(zhuǎn),而且如果采用的是錯(cuò)落的立面,也會(huì)由于高度過(guò)高而產(chǎn)生“鞭稍效應(yīng)”。
(3)縱橫墻的分布。在房屋建筑物中,最主要的承重構(gòu)件就是墻體,墻體在地震中很容易產(chǎn)生裂縫甚至是倒塌,所以要對(duì)縱橫墻進(jìn)行合理的配置。在對(duì)房屋進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),要使橫墻和縱墻分布均勻,共同承擔(dān)房屋的重量。通常來(lái)說(shuō),墻體的剛度決定建筑物的剛度,如果房屋建筑中承重墻比較少,就會(huì)使得墻體之間的空間變大,建筑物的剛度就很小,抗震能力就會(huì)弱。所以應(yīng)該根據(jù)實(shí)際工程情況來(lái)確定好房屋建筑的墻體,保證建筑物的剛度。
(4)建筑懸挑梁梁高度選用。有一些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員經(jīng)常對(duì)梁饒度計(jì)算這一環(huán)節(jié)進(jìn)行忽略,在對(duì)建筑物進(jìn)行正常使用這一狀態(tài)下,梁高的選用往往都比較小,這也就造成了建筑物梁截面受壓區(qū)應(yīng)力過(guò)高,梁截面受壓區(qū)也就產(chǎn)生了非線性的徐變 。如果我們進(jìn)一步發(fā)展挑梁變形,梁支座的截面上部的受拉區(qū)也就經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些豎向裂縫,這些豎向裂縫的跨度也就比較大。受到了支座附近剪彎作用影響,豎向裂縫也就不斷的向下延伸,進(jìn)而成為了斜裂縫,這時(shí),建筑物的梁也就已經(jīng)接近了毀壞的程度,建筑物裂縫在梁支座位置的斜向延伸,那些靠近上部的縫寬度也就越大。
(四)墻體和屋頂?shù)目拐鹪O(shè)計(jì)要求
房屋建筑的質(zhì)量越輕,其遭受地震破壞的程度也就越小,結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也就越強(qiáng),房屋的安全性也就越高。所以為了減輕房屋建筑在地震中受到的破壞,就要把結(jié)構(gòu)的各部分做得輕一些。房屋建筑的上部建筑主要是墻體和屋蓋。
(1)要使房屋建筑結(jié)構(gòu)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變輕,就要使房屋的墻體變輕。如果墻體的重量過(guò)大,其抗震性能就會(huì)變得很弱,發(fā)生地震時(shí),就會(huì)很容易遭到破壞。所以,應(yīng)該控制墻體重量材料的特性。
(2)在屋蓋的設(shè)計(jì)中,屋蓋要盡可能用材質(zhì)比較輕的材料,并且盡量不要在屋頂增加沉重的附屬物,那樣不僅增加了屋蓋的重量,還增加了房屋的高度,加大了房屋建筑的高寬比,影響房屋的抗震性能。如果是必須建造的,也要盡量做得矮些、牢固些,或者是用重量較輕的材料。
(五)砌體結(jié)構(gòu)中的圈梁和構(gòu)造柱的布置
圈梁對(duì)于減輕震害有著極大的作用,無(wú)論是地基中的圈梁還是墻體中的圈梁。圈梁能夠使墻體之間的連接更加的牢固,有效的增強(qiáng)房屋建筑的整體性和穩(wěn)固性,也可以在一定程度上阻礙墻體裂縫的產(chǎn)生,同時(shí)還能夠阻止建筑地基的不均勻沉降而使結(jié)構(gòu)遭到破壞。構(gòu)造柱的設(shè)置也對(duì)房屋建筑的抗震有很大的作用,構(gòu)造柱的設(shè)置能夠提高墻體的抗剪能力,同時(shí)能夠增加結(jié)構(gòu)的變形能力,使結(jié)構(gòu)在較小外力的作用下只是發(fā)生變形,而不影響結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。在房屋建筑的特性保持不變的同時(shí),構(gòu)造柱的數(shù)量要根據(jù)《抗震規(guī)范》來(lái)進(jìn)行設(shè)置,但是在墻體交叉的地方,都要設(shè)置構(gòu)造柱,這樣就會(huì)使墻體的材料從脆性向著延性發(fā)展。
結(jié)語(yǔ)
地震是人們正常生活的嚴(yán)重安全隱患,建筑設(shè)計(jì)人員必須認(rèn)真研究以往地震災(zāi)害中建筑的破壞原因和狀態(tài),在房屋建筑結(jié)構(gòu)中強(qiáng)化抗震設(shè)計(jì),不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)化設(shè)計(jì),提高建筑的抗震能力,最大程度的降低因地震造成的損失。
參考文獻(xiàn)
[1]盧建平.論房屋建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)要求[J].江西建材,2011,04:57-58.
關(guān)鍵詞:房屋 建筑 結(jié)構(gòu) 抗震 設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):TS958文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
針對(duì)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和建筑類型, 在設(shè)計(jì)中要考慮地區(qū)和建筑結(jié)構(gòu)條件, 雙重的進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì), 在建筑物本身的材料、 地理位置、 結(jié)構(gòu)層、 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行抗震設(shè)計(jì), 采取有效的抗震措施, 降低建筑物在地震作用下的不穩(wěn)定性, 提高建筑物的整體穩(wěn)定性。
1 房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)概述
目前在我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時(shí),需要做到“小震不壞,中震可修,大震不倒”。這是對(duì)于抗震設(shè)計(jì)的具體要求。即在發(fā)生的地震烈度低于建筑的抗震設(shè)防烈度時(shí),建筑建筑處于彈性工作狀態(tài),即其在地震中不會(huì)受到損壞,仍可以正常進(jìn)行使用;而對(duì)發(fā)生的地震烈度與建筑的抗震烈度相當(dāng)時(shí),則此時(shí)建筑結(jié)構(gòu)處于非彈性階段,建筑物可能受到損壞,但經(jīng)一般性的修理即可繼續(xù)使用,即建筑物在地震破壞下經(jīng)修理后仍可以繼續(xù)進(jìn)行使用,即建筑結(jié)構(gòu)處于可修復(fù)的范圍;而當(dāng)發(fā)生較大震級(jí)的地震時(shí),其烈度高于建筑物設(shè)防的烈度,在這種情況下,建筑物處于非彈性變開(kāi)中,但要求建筑結(jié)構(gòu)防震設(shè)計(jì)不致于倒塌或危及生命安全,在非彈性變形下人員可以從建筑物內(nèi)進(jìn)行逃離。
2 房屋結(jié)構(gòu)抗震性能所存在的問(wèn)題
地震所造成的損害主要來(lái)源于地震發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的地震波,地震波具有較強(qiáng)的穿透力,可以在非常短的時(shí)間內(nèi),通過(guò)土壤、巖層和低級(jí),使建筑物發(fā)生外部的裂變和擠壓,當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的力量超過(guò)了建筑物的承受能力,就會(huì)發(fā)生建筑物的變形、損壞甚至倒塌。
現(xiàn)階段,房屋的抗震技術(shù)主要采用等效斜撐的方法,該方法具有一定的有效性,但是由于其精確度較低,所以在實(shí)際的應(yīng)用的過(guò)程中具有一定的局限性。對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震的剛度,按照相關(guān)理論有些學(xué)者企圖從非線有限元的角度進(jìn)行模型的填充,但是實(shí)施過(guò)程過(guò)于復(fù)雜,實(shí)際效應(yīng)并不高。在抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程中,我們應(yīng)該對(duì)其有理論上的把握。影響建筑物抗震能力主要在于建筑物的剛度,所謂的規(guī)定,與在按空框架分析的基礎(chǔ)上乘以小于 1 的周期修正系數(shù)體現(xiàn)填充墻對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度貢獻(xiàn),而不去計(jì)算填充墻的剛度。周期修正系數(shù)與地震作用下混凝土結(jié)構(gòu)的反應(yīng)密切相關(guān)。所以在抗震設(shè)計(jì)中對(duì)于周期修正系數(shù)的確定是確定框架填充墻結(jié)構(gòu)是否合理的一個(gè)重要的因素。如果我們沒(méi)有進(jìn)行精確的計(jì)算,那么將直接導(dǎo)致在建筑施工和使用過(guò)程中穩(wěn)定性和抗震性的不精確。另外,對(duì)于結(jié)構(gòu)周期修正系數(shù)的合理性,現(xiàn)階段也存在一定的疑問(wèn),并沒(méi)有十分肯定的理論依據(jù)和學(xué)界認(rèn)可。
3房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法
第一,以房屋建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)造為依據(jù)。傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)方案的確定主要依據(jù)房屋的基本機(jī)構(gòu),以鋼筋混凝土框架為主要特點(diǎn)的房屋為例,則主要考慮鋼筋混凝土的構(gòu)件尺寸、最小配筋率等等方面。近些年來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,我國(guó)的抗震技術(shù)有了一定水平的提高,抗震設(shè)計(jì)規(guī)范也得到了一定程度的完善,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)從整體到局部的設(shè)計(jì)都形成了一套完整的抗震措施,對(duì)于大部分建筑,只要按照規(guī)范進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),就能保證建筑結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能。
第二,以房屋建筑規(guī)劃和場(chǎng)地為依據(jù)。為了提高房屋的抗震水平很多開(kāi)發(fā)商在建筑的前期對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行較為科學(xué)準(zhǔn)確的測(cè)定和選擇??拐饘訉?duì)于建筑物未來(lái)的穩(wěn)定性具有十分重要的作用。同時(shí)在建設(shè)的過(guò)程中,房屋的外部情況與其他建筑物之間物理空間關(guān)系也應(yīng)該進(jìn)行綜合的考慮,例如鄰棟樓之間的距離、建筑物的外觀等等都十分重要。同時(shí)在設(shè)計(jì)的前期,應(yīng)該考慮到建筑物上部位移的特點(diǎn)、位移的性能等等方面。我們知道建筑物的使用周期較長(zhǎng),所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,在建筑能夠移動(dòng)的范圍內(nèi)不能有其他物體成為障礙物。所設(shè)計(jì)的入出口等等要保證在出現(xiàn)地震時(shí)的絕對(duì)安全。
第三,以房屋建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)為依據(jù)??拐鹪O(shè)計(jì)的最終目標(biāo)就是為了保證在發(fā)生地震的時(shí)候能夠保證建筑物的安全性。因此,在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,應(yīng)該根據(jù)建筑物所在區(qū)域的抗震設(shè)防烈度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能的設(shè)計(jì),保證結(jié)構(gòu)在地震力作用下的小震不壞,中震可修,大震不倒。同時(shí),對(duì)于沒(méi)有進(jìn)行地震作用設(shè)計(jì)的建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,也應(yīng)該滿足相應(yīng)的構(gòu)造措施,使房屋發(fā)生故障時(shí),可能造成的損害程度在可控的范圍內(nèi)。同時(shí),大風(fēng)對(duì)于建筑的影響也很大,所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案確定的過(guò)程中,應(yīng)該考慮到大風(fēng)對(duì)于建筑物水平震動(dòng)所能帶來(lái)的影響,從而保證建筑物的抗震性。
4 提高房屋筑工程杭震設(shè)計(jì)質(zhì)量的有效措施
第一,選擇恰當(dāng)?shù)慕ㄖ?chǎng)地。在進(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)方案前,對(duì)于重大工程來(lái)說(shuō),應(yīng)該綜合考量建筑地址的地理特性,對(duì)其進(jìn)行較為科學(xué)詳細(xì)和準(zhǔn)確的地震安全性評(píng)估。形成評(píng)估結(jié)果后,在設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程中,應(yīng)該嚴(yán)格按照評(píng)估的結(jié)果,設(shè)計(jì)較為科學(xué)的防震標(biāo)準(zhǔn)要求,然后進(jìn)行相關(guān)施工。所以擬定進(jìn)行建筑的前期,應(yīng)該選擇地震發(fā)生頻率較低、發(fā)生地震后能夠有效降低地震影響的地方進(jìn)行選址,盡量避免那些本身就容易給建筑物帶來(lái)不良影響的地方。
第二,選擇科學(xué)、合理的結(jié)構(gòu)形式。近些年,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,建筑施工的材料和建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也開(kāi)始呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)?,F(xiàn)階段主要使用的結(jié)構(gòu)包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)以及鋼混結(jié)構(gòu)。在實(shí)際選擇中,由于地域不同和設(shè)防烈度等不同因素的影響也會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的選擇產(chǎn)生一定的影響。所以在設(shè)計(jì)抗震方案的過(guò)程中,應(yīng)該選擇科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于以上幾種結(jié)構(gòu)形式而言,鋼筋混凝土具有一定的優(yōu)越性,它具有較強(qiáng)的柔韌性,在承受高壓的條件下變形能力較強(qiáng),是現(xiàn)階段使用較為廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式。但是實(shí)際操作的過(guò)程中,也應(yīng)該結(jié)合建筑的時(shí)期情況進(jìn)行綜合的考量。我們知道隨著房屋層數(shù)的不斷增加,在發(fā)生地震的時(shí)候所能造成的水平位移也不斷增大。建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生一定的變化,所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,應(yīng)該給予較多的考量和關(guān)注。
第三,提高抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量。地震的破壞力很大,一旦發(fā)生地震,建筑本身的抗震的能力與人們的生命財(cái)產(chǎn)關(guān)系密切。我國(guó)對(duì)于建筑的抗震能力的關(guān)注較晚,現(xiàn)階段的發(fā)展水平也不是很高。如果建筑的設(shè)計(jì)防范不夠合理,不僅會(huì)加大建筑工程的成本,同時(shí)對(duì)于建筑的質(zhì)量而言也并不會(huì)有很大的提高。所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,應(yīng)該遵循合理科學(xué)的觀點(diǎn),提高建筑結(jié)構(gòu)自身的可靠性和安全性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,對(duì)于建筑的內(nèi)部細(xì)節(jié)能夠給予較多的關(guān)注,提高抗震能力。
第四,建筑的體型要簡(jiǎn)單,平立面布置宜規(guī)則
當(dāng)建筑物其體型較為簡(jiǎn)單和規(guī)則時(shí),在設(shè)計(jì)時(shí)能夠更好地明確其受力性能,而且對(duì)于其在地震發(fā)生時(shí)的實(shí)際反應(yīng)及其內(nèi)力也能夠進(jìn)行準(zhǔn)確地分析,而且結(jié)構(gòu)內(nèi)部具體的構(gòu)造也易于處理,這樣的結(jié)構(gòu)即使在地震作用下其受到的損害也較小。而相對(duì)于體型及平面不規(guī)則的建筑物,由于立面上高低錯(cuò)落,這樣就會(huì)形成剛度和強(qiáng)度上的突變,極易使應(yīng)力或是變形集中出現(xiàn),導(dǎo)致薄弱環(huán)節(jié)產(chǎn)生,在地震作用下其薄弱處會(huì)首先發(fā)生變形損壞,產(chǎn)生較大的危害。
5 總結(jié)
綜上所述,房屋建筑的抗震設(shè)計(jì)是判斷整個(gè)建筑質(zhì)量的重要依據(jù),也是保證人們安全生活的重要保障,甚至可以在一定程度上,對(duì)于整個(gè)社會(huì)的穩(wěn)定都具有一定的影響。所以在抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程中,首先我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到抗震意識(shí)應(yīng)該成為建筑設(shè)計(jì)的重要理念之一,并且在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,對(duì)于該理念進(jìn)行嚴(yán)格的執(zhí)行和操控。本文論述了傳統(tǒng)房屋抗震的方法,并且在實(shí)際實(shí)踐中提出了自己的建議,旨在希望可以提高建筑自身的安全性,使建筑行業(yè)朝著更加健康安全穩(wěn)定的方向發(fā)展。
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[關(guān)鍵詞] 房屋建筑 結(jié)構(gòu) 抗震 設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
據(jù)統(tǒng)計(jì),每年世界范圍內(nèi)發(fā)生地震的次數(shù)已達(dá)50 萬(wàn)多次,而國(guó)內(nèi)的地震次數(shù)便占了當(dāng)中的 1/3。地震災(zāi)害嚴(yán)重?fù)p害了國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)發(fā)展,并帶來(lái)了嚴(yán)重災(zāi)難。因此在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,需對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能充分考慮。針對(duì)地震災(zāi)害采取有關(guān)預(yù)防措施,盡可能減少地震災(zāi)害對(duì)于房屋建筑的損害,確保人們的生命安全與財(cái)產(chǎn)安全。本文就對(duì)房屋建筑在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)上的若干要求展開(kāi)了研究。
一、 合理選擇建筑場(chǎng)地
受地震災(zāi)害影響,地震范圍內(nèi)的建筑物會(huì)被嚴(yán)重破壞。由于地震而引起的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致建筑直接面臨結(jié)構(gòu)破壞,由此可見(jiàn),地質(zhì)條件也屬于房屋建筑受損的一個(gè)重要因素。因此在房屋建筑設(shè)計(jì)中,需對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行合理選擇。一方面,應(yīng)首選地質(zhì)堅(jiān)硬、地勢(shì)開(kāi)闊等有利于抗震的地質(zhì)條件,從而減少地基土在地震期間的沉陷程度,預(yù)防房屋建筑發(fā)生坍塌不良現(xiàn)象。另一方面,盡可能避免山坡邊緣、河岸等地質(zhì)軟不利于抗震的地段,以免在地震期間,在地質(zhì)條件的共同影響下,導(dǎo)致房屋建筑出現(xiàn)倒塌的情況。若實(shí)在無(wú)法避免此類地段,則需要采取相應(yīng)的有效抗震措施。第三,不應(yīng)選擇自然災(zāi)害并發(fā)區(qū)域等危險(xiǎn)地段(如地陷、滑坡以及泥石流等地段)作為房屋建筑的建造地段,以避免地震災(zāi)害并發(fā)其他自然災(zāi)害而導(dǎo)致房屋建筑破損程度加重。最后,建筑場(chǎng)地的土質(zhì)剛度、覆蓋層厚度等也屬于建筑物受到地震損害的一項(xiàng)重要因素。有關(guān)研究指出,建筑地段的土質(zhì)堅(jiān)硬、覆蓋層薄屬于減少地震災(zāi)害對(duì)于房屋建筑損害程度的一項(xiàng)重要原因。因此在選址時(shí),還需要對(duì)土質(zhì)及其覆蓋厚度進(jìn)行考察。
二、 房屋建筑的地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
首先,在建造房屋建筑期間,同一個(gè)房屋建筑結(jié)構(gòu)單元不允許建造在性質(zhì)不同的地基上。并且在地基選擇和處理上,盡量全部應(yīng)用天然地基或是樁基,盡可能避免出現(xiàn)兩種地基各一半的狀況。從而可以避免不利因素,保證房屋建筑的抗震性能。
其次,在埋置房屋建筑的基礎(chǔ)時(shí),需注意其埋置深度的控制。若基礎(chǔ)埋置深度過(guò)淺,將會(huì)減少房屋建筑的嵌固作用,增大房屋建筑在地震期間的振幅,提高震害發(fā)生幾率。因此在設(shè)計(jì)房屋建筑的基礎(chǔ)埋置深度時(shí),應(yīng)盡量增加其埋置深度。并認(rèn)真做好基槽回填工作以及夯實(shí)工作,確?;靥钔梁突A(chǔ)的側(cè)面緊密接觸,提高房屋建筑基礎(chǔ)部分的穩(wěn)定性。
另外,對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)的房屋建筑是由上部建筑、基礎(chǔ)兩個(gè)部分所構(gòu)成的一個(gè)整體。因此在建筑室外地坪下,不應(yīng)應(yīng)用內(nèi)外交圈基礎(chǔ)圈梁,以免影響上部建筑和基礎(chǔ)的整體性。此外,應(yīng)將上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱鋼筋嵌入基礎(chǔ)圈梁內(nèi),從而加強(qiáng)上部建筑和基礎(chǔ)的連接牢固性。若建筑建造地段的土質(zhì)剛度較弱,則還需設(shè)置圈梁在基底底部。
三、 房屋建筑屋頂與墻體的抗震設(shè)計(jì)
在地震期間,房屋建筑的受損程度與建筑質(zhì)量之間呈正比關(guān)系。也就是建筑質(zhì)量越重,建筑的受震害程度則越嚴(yán)重。反之,若建筑質(zhì)量越輕,那么其受震害程度將會(huì)越小。其次,建筑結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定,其在地震災(zāi)害中的安全性也越高。因此,在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)盡可能最小化建筑質(zhì)量,以達(dá)到最小化減小房屋建筑受震害程度的目的。一方面,減輕房屋建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,從而達(dá)到減輕房屋建筑墻體質(zhì)量的目的。若建筑的墻體質(zhì)量過(guò)重,將會(huì)降低建筑的抗震性能,使得建筑在面臨地震災(zāi)害時(shí),易受破壞。因此,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,需對(duì)減輕墻體重量這一點(diǎn)進(jìn)行考慮。另一方面,在建筑屋蓋設(shè)計(jì)期間,應(yīng)盡量選擇質(zhì)量較輕的材質(zhì)。并且不要在建筑屋頂設(shè)計(jì)中添加不必要的附屬物,以免增加屋蓋重量,間接增加建
筑高度,對(duì)房屋建筑抗震性能產(chǎn)生不良影響。若在屋蓋設(shè)計(jì)期間,個(gè)別突出形狀是必須建造的,則需要通過(guò)設(shè)計(jì)盡可能降低其高度,并增強(qiáng)牢固性。選擇質(zhì)量輕的材料,從而提高建筑的抗震性能。
房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則性
1. 合理控制房屋建筑高寬比
對(duì)于房屋建筑而言,其受震害程度與建筑本身的高寬比具有一定的關(guān)系。受地震作用影響,房屋建筑的傾斜程度(側(cè)移程度)會(huì)因?yàn)槠浔旧砀邔挶仍酱蠖絿?yán)重。同時(shí),房屋建筑的層數(shù)越多,其在地震災(zāi)害中所面臨的破壞也會(huì)越嚴(yán)重。因此,為了保障房屋建筑對(duì)于地震破壞的抵抗能力。在設(shè)計(jì)期間,需對(duì)其建筑的高度與寬度進(jìn)行合理控制。結(jié)合房屋建筑的實(shí)際情況,在保障房屋建筑的抗震要求的條件下,對(duì)房屋建筑層數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整。
2. 規(guī)則性設(shè)計(jì)房屋建筑結(jié)構(gòu)
在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,均勻分布結(jié)構(gòu)剛度與質(zhì)量、規(guī)則設(shè)計(jì)建筑平面與豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置等是保障建筑抗震性能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。若房屋建筑具有平面設(shè)計(jì)復(fù)雜,而質(zhì)量、剛度等分布不規(guī)則的情況,在面臨地震時(shí),房屋建筑將會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)情況,水平體系構(gòu)件應(yīng)力突變導(dǎo)致房屋建筑主要受力構(gòu)件受到嚴(yán)重破壞。其次,在建筑豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)中,抗側(cè)力體系的剛度和承載力有明顯的突變,在地震期間發(fā)生嚴(yán)重震害的可能性較大。并且若建筑采用復(fù)雜的建筑體型,也會(huì)導(dǎo)致在地震中發(fā)生嚴(yán)重破壞;其中頂部局部突起將會(huì)因?yàn)楦叨冗^(guò)高而引起鞭梢效應(yīng)。
3. 合理處理房屋建筑的防震縫
若房屋建筑結(jié)構(gòu)平面或者豎向不規(guī)則,需處理好建筑的防震縫。設(shè)置防震縫期間,可將房屋建筑劃分為相互獨(dú)立且規(guī)則的結(jié)構(gòu)。防震縫兩邊結(jié)構(gòu)單元之間設(shè)置足夠?qū)挾鹊目p,徹底分開(kāi)防震縫兩邊的上部建構(gòu)。防震縫寬順著建筑高度的增加而放大,同時(shí)可以在防震縫兩側(cè)布置垂直相交的抗撞墻體。
4. 合理布置砌體結(jié)構(gòu)房屋建筑的縱橫墻
墻體屬于砌體結(jié)構(gòu)房屋建筑的主要承重構(gòu)件,由于房屋建筑的剛度大小主要取決于墻體數(shù)量,若承重墻體布置時(shí)隨意加大墻體間距和不均勻布置,將會(huì)降低房屋建筑的剛度以及抗震能力。因此在設(shè)計(jì)期間,需均勻分布房屋建筑的橫墻以及縱墻,從而確保房屋建筑的整體抗震性能。
5. 合理布置砌體結(jié)構(gòu)房屋建筑的構(gòu)造柱以及圈梁
構(gòu)造柱、圈梁等均屬于提高砌體結(jié)構(gòu)房屋建筑抗震性能的重要組成部分。其中構(gòu)造柱有利于增強(qiáng)建筑墻體的抗剪性能,并改善建筑結(jié)構(gòu)變形能力,提高建筑物的整體剛度從而使建筑結(jié)構(gòu)在外力作用下僅發(fā)生局部變形,不對(duì)建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此,在布置構(gòu)造柱時(shí),需以《抗震規(guī)范》作為布置依據(jù),在墻體交叉處均設(shè)置構(gòu)造柱,促使墻體材料由脆性演變?yōu)檠有浴A硗?,圈梁也可以提高墻體之間的連接牢固性,對(duì)于增強(qiáng)房屋穩(wěn)固性、整體性等可起到明顯的促進(jìn)作用。在一定情況下,還可抑制墻體產(chǎn)生裂縫。
五、 結(jié)語(yǔ)
目前,抗震技術(shù)屬于房屋建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中的一項(xiàng)主要技術(shù),抗震設(shè)計(jì)的好壞將會(huì)直接影響到房屋建筑的抗震性能。因此在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,需根據(jù)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)要求,對(duì)房屋建筑進(jìn)行合理設(shè)計(jì),滿足房屋抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。盡可能提高房屋的抗震能力,減少地震災(zāi)害對(duì)于房屋建筑的損害。本文只從基本概念做出闡述,實(shí)際設(shè)計(jì)還要運(yùn)用靜力和動(dòng)力的數(shù)值計(jì)算手段,用數(shù)值計(jì)算結(jié)果來(lái)量化宏觀指標(biāo),幫助工程師合理設(shè)計(jì)。
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【關(guān)鍵詞】房建結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀,要求
中圖分類號(hào):S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一、前言
房建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì),關(guān)乎民生,關(guān)乎經(jīng)濟(jì)發(fā)展,社會(huì)穩(wěn)定,對(duì)房屋建筑實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要涉及對(duì)建筑高度,承載力,總體結(jié)構(gòu),各個(gè)部件的性能規(guī)劃等一系列的因素,要求通過(guò)對(duì)各個(gè)構(gòu)件和整體規(guī)劃的基礎(chǔ)上,既實(shí)現(xiàn)滿足居民生活生產(chǎn)保障安全的需要,又具有值得欣賞的美學(xué)價(jià)值。增強(qiáng)房建結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),必須綜合考慮地基,房屋的結(jié)構(gòu)體系選擇,綜合布局等多方面建設(shè)因素,是一項(xiàng)及其專業(yè),嚴(yán)謹(jǐn),復(fù)雜的高技術(shù)工作。
二、建筑抗震的主要影響因素
1、抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
目前,國(guó)內(nèi)在不同地區(qū)設(shè)定的基本設(shè)防烈度,主要是根據(jù)該地區(qū)以及具體建筑在一段時(shí)間內(nèi)遭受地震以及地震強(qiáng)度的概率而定的。如果是一般建筑,則執(zhí)行基本烈度設(shè)防,如果是重要的建筑物,則相應(yīng)地提高設(shè)防烈度,但是,隨著設(shè)防烈度的提高,建筑的造價(jià)會(huì)相應(yīng)增加。
2、建筑結(jié)構(gòu)形式
為了有效地保證建筑物“小震不壞,中震可修,大震不倒”,在最新的設(shè)計(jì)規(guī)范中,磚混內(nèi)框架結(jié)構(gòu)被嚴(yán)格取締了。目前,主要采用的是框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等??蚣芙Y(jié)構(gòu)空間布置靈活,相對(duì)造價(jià)低,但是其在水平地震力作用下,容易發(fā)生剪切變形,因此,框架結(jié)構(gòu)適用的高度相對(duì)較低。剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置沒(méi)有框架靈活,但其平面內(nèi)自身剛度大,強(qiáng)度高,整體性能好,在水平荷載作用下變形小,抗震性能較強(qiáng),適用于高度較高的高層建筑。
3、抗震措施
抗震措施主要是根據(jù)建筑的重要性決定的。在確定建筑等級(jí)及場(chǎng)地類型之后,將先進(jìn)的抗震理念和系統(tǒng)的分析計(jì)算納入到抗震設(shè)計(jì)中,即可改善建筑抗震性能,提高建筑抗震效果。
三、框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本要求
有抗震性要求的框架結(jié)構(gòu),應(yīng)設(shè)計(jì)成延性框架,遵守“強(qiáng)柱弱梁” 、“強(qiáng)剪弱彎”、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)構(gòu)件等設(shè)計(jì)原則,柱截面不宜過(guò)小,應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)側(cè)移變形及軸壓比的要求。在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候,需要確定框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí),根據(jù)不同的等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì),主要是為保證框架結(jié)構(gòu)具有較好的延性,并且能滿足合理、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)要求。構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足各自的基本要求:①框架結(jié)構(gòu)在進(jìn)行梁端抗震設(shè)計(jì)時(shí),既要允許塑性鉸在梁上出現(xiàn)又不要發(fā)生梁剪切破壞,同時(shí)還要防止由于梁筋屈服滲入節(jié)點(diǎn)而影響節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的性能,使梁形成塑性鉸后仍有足夠的受剪承載力,梁筋屈服后,塑性鉸區(qū)段應(yīng)有較好的延性和耗能能力。②框架柱在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該遵循強(qiáng)柱弱梁,使柱盡量不要出現(xiàn)塑性鉸,在彎曲破壞之前不發(fā)生剪切破壞,使柱有足夠的抗剪能力,同時(shí)控制柱的剪切比不要太大。③框架節(jié)點(diǎn)在地震破壞時(shí),主要是節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切破壞和鋼筋錨固破壞,因此在設(shè)計(jì)時(shí),要采取“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)概念,保證在多遇地震時(shí),節(jié)點(diǎn)應(yīng)在彈性范圍內(nèi)工作;在罕遇地震時(shí),節(jié)點(diǎn)承載力的降低不得危及豎向荷載的傳遞。
四、框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震設(shè)計(jì)的構(gòu)造措施
1、框架梁的截面抗震設(shè)計(jì)尺寸,宜符合下列各項(xiàng)要求:截面寬度不宜小于 200mm;截面高寬比不宜大于 4;凈跨與截面高度之比不宜小于4。在計(jì)算出梁控制截面處考慮地震作用的組合彎矩后,可按一般鋼筋混土受彎構(gòu)件進(jìn)行正截面受彎承載力計(jì)算。梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應(yīng)大于 2.5%,且計(jì)入受壓鋼筋的梁端混凝土受壓區(qū)高度和有效高度之比,一級(jí)不應(yīng)大于 0.25,二、三級(jí)不應(yīng)大于 0.35。梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋配筋量的比值,除按計(jì)算確定外,一級(jí)不應(yīng)小于 0.5,二、三級(jí)不應(yīng)小于 0.3。梁端剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)根據(jù)強(qiáng)剪弱彎的原則,按的要求加以調(diào)整,對(duì)一、二、三級(jí)抗震等級(jí)分別采取1.3、1.2、和1.1梁端剪力增大系數(shù)。
2、框架柱的截面抗震設(shè)計(jì)尺寸,宜符合下列各項(xiàng)要求:截面的寬度和高度均不宜小于 300mm;圓柱直徑不宜小于 350mm。剪跨比宜大于 2。截面長(zhǎng)邊與短邊的邊長(zhǎng)比不宜大于3。柱軸壓比不宜超過(guò)下表的規(guī)定;建造于Ⅳ類場(chǎng)地且較高的高層建筑,柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)減小。柱的鋼筋配置,應(yīng)符合柱縱向鋼筋的最小總配筋率,中柱和邊柱的一、二、三、四抗震等級(jí)分別是1.0、0.8、0.7、0.6,角柱、框支柱的一、二、三、四抗震等級(jí)分別是1.2、1.0、0.9、0.8。同時(shí)每一側(cè)配筋率不應(yīng)小 0.2%;對(duì)建造于Ⅳ類場(chǎng)地且較高的高層建筑,數(shù)值應(yīng)增加 0.1。 當(dāng)采用HRB400 級(jí)熱軋鋼筋時(shí)應(yīng)允許減少 0.1,混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于 C60 應(yīng)增加 0.1。
3、框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)箍筋的最大間距和最小直徑宜按規(guī)范中的柱箍筋加密區(qū)的箍筋最大間距和最小直徑,一、二、三級(jí)框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)配箍特征值分別不宜小于 0.12、0.10 和 0.08 且體積配箍率分別不宜小于 0.6%、0.5% 和 0.4%。柱剪跨比不大于 2 的框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)配箍特征值不宜小于核芯區(qū)上、下柱端的較大配箍特征值。
五、基于剪力墻結(jié)構(gòu)建筑體形的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)
高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),除了要合理選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系外,要特別重視建筑體形和結(jié)構(gòu)總體布置。建筑體形是指建筑的平面和立面;結(jié)構(gòu)總體布置是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面布置和豎向布置。建筑體形和結(jié)構(gòu)總體布置對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能具有決定性的作用。
1、震害及抗震概念設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)有許多不確定因素(地震特性、結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)等),進(jìn)行精確的抗震計(jì)算是非常困難的。結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)除了進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算外,要特別注重結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)工程師運(yùn)用“概念”進(jìn)行分析,做出判斷,并采取相應(yīng)措施。根據(jù)概念設(shè)計(jì),抗震房屋的建筑體形和結(jié)構(gòu)總體布置應(yīng)符合如下原則:采用規(guī)則結(jié)構(gòu),不采用嚴(yán)重不規(guī)則結(jié)構(gòu);明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的傳力路徑;具有必要的剛度和承載力,具備良好的彈塑性變形能力和消耗地震能量的能力;部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞不應(yīng)導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)倒塌,增加超靜定結(jié)構(gòu)的次數(shù)。滿足抗震設(shè)計(jì)原則:即:“強(qiáng)節(jié)弱桿”、“強(qiáng)豎弱平”、“強(qiáng)剪弱彎”;置多道抗震防線,形成兩道或多道的抗震防線,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗倒塌能力。
2、建筑平面和結(jié)構(gòu)平面布置
高層建筑的外形分為板式和塔式兩大類:板式建筑平面兩個(gè)方向的尺寸相差較大,塔式建筑平面兩個(gè)方向的尺寸接近。多數(shù)高層建筑為塔式。對(duì)抗風(fēng)有利的建筑平面形狀是簡(jiǎn)單規(guī)則的凸平面,如圓形,正多邊形、橢圓形等平面,以減小風(fēng)壓,有較多凹凸的復(fù)雜平面,對(duì)抗風(fēng)不利,如V形、Y形等。對(duì)抗震有利的建筑平面形狀是簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱、長(zhǎng)寬比不大的平面。
六、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)十分重要,加上我國(guó)今年來(lái)地震較多,加強(qiáng)房屋抗震設(shè)計(jì)對(duì)于居民的安全具有很大作用,應(yīng)該不斷的加強(qiáng)研究。
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關(guān)鍵詞:框架;剪力墻;抗震;設(shè)計(jì)要求
中圖分類號(hào):S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
框架—剪力墻結(jié)構(gòu)具有剛度比較大、抗震效果好、建筑用料省、工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),它被廣泛地應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中??蚣堋袅Y(jié)構(gòu)是將框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)相結(jié)合的一種建筑結(jié)構(gòu),它能夠?qū)⒖蚣芙Y(jié)構(gòu)的功能同剪力墻結(jié)構(gòu)的功能結(jié)合起來(lái),從而達(dá)到增強(qiáng)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)抗震能力的目的。由于地震作用形式的多樣性以及框架—剪力墻結(jié)構(gòu)本身的復(fù)雜性,框架—剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用中仍然存在很多問(wèn)題。要想解決好該問(wèn)題,必須要對(duì)框架—剪力墻建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行進(jìn)一步的完善。
一、分析在地震作用下框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布以及變形情況
框架—剪力墻結(jié)構(gòu)是一種具有良好抗震性能的結(jié)構(gòu),它能夠?qū)⒖蚣芘c剪力墻這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)融合在一起,具有更強(qiáng)的抗側(cè)向力、更好的延展性。在強(qiáng)度比較大的地震的作用下,框架—剪力墻結(jié)構(gòu)由彈性階段轉(zhuǎn)為彈塑性階段,與彈性階段相比,這一時(shí)期的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布以及變形情況都有了很大的不同。經(jīng)過(guò)相關(guān)研究人員的理論分析以及試驗(yàn)論證,剛度特征值以及樓層與樓層之間發(fā)生位移時(shí)的位移角度是了解與闡述彈塑性階段的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布以及變形情況的兩個(gè)關(guān)鍵性能參數(shù)。
二、框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)協(xié)同原理
框架—剪力墻結(jié)構(gòu)是將框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)相結(jié)合的一種建筑結(jié)構(gòu),它能夠?qū)⒖蚣芙Y(jié)構(gòu)的抗側(cè)力功能同剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力功能結(jié)合起來(lái),從而達(dá)到增強(qiáng)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)抗震能力的目的。其中,框架結(jié)構(gòu)采用剪切型,剪力墻結(jié)構(gòu)采用彎曲型。單獨(dú)的剪力墻結(jié)構(gòu)的受力情況與豎直方向擺放的懸臂梁的受力狀況是相似的,當(dāng)它受到因地震作用而產(chǎn)生的側(cè)向力時(shí),其結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生變形現(xiàn)象,受力曲線呈現(xiàn)彎曲型。單獨(dú)剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)是上部結(jié)構(gòu)的層間位移角度大于下部結(jié)構(gòu)的層間位移角度,呈現(xiàn)從上而下依次減小的趨勢(shì)。單獨(dú)的框架結(jié)構(gòu)在受到因地震作用而產(chǎn)生的側(cè)向力時(shí),其結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變形現(xiàn)象,但其受力曲線呈現(xiàn)剪切型。單獨(dú)框架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)是上部結(jié)構(gòu)的層間位移角度小于下部結(jié)構(gòu)的層間位移角度,呈現(xiàn)從上而下依次增大的趨勢(shì)。這兩種結(jié)構(gòu)的功能相互補(bǔ)充,將這兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)具有更強(qiáng)的抗側(cè)向力能力。
三、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法
1.從性能角度出發(fā)進(jìn)行框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。
從性能角度出發(fā)進(jìn)行框架—剪力墻的抗震設(shè)計(jì),就是在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí),要以“投資—效益”為基礎(chǔ),來(lái)對(duì)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行分析,將框架—剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行有關(guān)抗震性能的分類,將其劃分為不同的種類,并與我國(guó)相關(guān)法律法規(guī)要求的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)實(shí)中業(yè)主對(duì)于設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的要求相適應(yīng)。在應(yīng)業(yè)主的要求對(duì)框架—剪力墻進(jìn)行抗震性能的設(shè)計(jì)時(shí),選擇符合現(xiàn)實(shí)需求的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)確定框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí),并進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。綜上所述,與傳統(tǒng)的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法相比,從性能角度出發(fā)進(jìn)行的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法,業(yè)主更具有選擇的自主性,可以提出自己的要求,由相關(guān)設(shè)計(jì)人員對(duì)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。從性能角度出發(fā)進(jìn)行框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)由單級(jí)向多級(jí)的轉(zhuǎn)變,更具有個(gè)性、多樣性以及創(chuàng)新性,能夠更好地促進(jìn)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展、更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化以及更好地發(fā)揮框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能,這是建筑行業(yè)的一個(gè)進(jìn)步。傳統(tǒng)的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法與從性能角度出發(fā)進(jìn)行的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法是共性與個(gè)性之間的關(guān)系。框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程主要包括以下三方面的內(nèi)容:明確設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、確定框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法。這一具有明顯個(gè)性的抗震設(shè)計(jì)方法的出現(xiàn),必將會(huì)顛覆原有的傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方法。
當(dāng)前,建筑行業(yè)通常都采取傳統(tǒng)的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法,主要包括底部剪力法以及振型分解反應(yīng)譜法,這兩種方法都應(yīng)用了反應(yīng)譜理論,都將承載力這一參數(shù)作為具有決定性意義的控制參數(shù)。傳統(tǒng)意義上的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法在對(duì)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能的設(shè)計(jì)時(shí),首先必須要進(jìn)行加速度反應(yīng)譜的設(shè)計(jì),并以此為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行框架—剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能的設(shè)計(jì)。進(jìn)行加速度反應(yīng)譜的設(shè)計(jì)是當(dāng)前建筑行業(yè)內(nèi)最為主要也是最為基本的對(duì)抗震性能進(jìn)行計(jì)算的方法。以承載力這個(gè)參數(shù)作為具有決定性的控制參數(shù)來(lái)對(duì)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能的設(shè)計(jì)具有一定的缺點(diǎn),它不能夠準(zhǔn)確描述當(dāng)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)處于彈塑性工作階段時(shí)能否具有正常的工作狀態(tài),也不能控制框架—剪力墻結(jié)構(gòu)在承受地震作用力狀態(tài)下的損害程度,是一種極其被動(dòng)的抗震設(shè)計(jì)方法。從能量平衡角度出發(fā)的極限設(shè)計(jì)方法、從延性角度出發(fā)的設(shè)計(jì)方法,以及從損傷角度的設(shè)計(jì)方法,分別以能量參數(shù)、延性參數(shù)以及損傷參數(shù)作為具有決定性質(zhì)的控制參數(shù),這三種抗震設(shè)計(jì)方法能夠克服以承載力這一參數(shù)為主要控制參數(shù)的抗震設(shè)計(jì)方法的缺點(diǎn),但同時(shí)它們也存在自己的缺點(diǎn)。在采用這三種方法進(jìn)行框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程不能夠明確掌握設(shè)計(jì)參數(shù),不利于保證設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)人員的思路的一致性。綜上所述,在進(jìn)行框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)時(shí),最好采取變形參數(shù)來(lái)作為主要的控制參數(shù),一方面可以使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠明確掌握設(shè)計(jì)參數(shù),保證實(shí)際設(shè)計(jì)方案與其本身的思路相符合,另一方面,可以對(duì)具有非結(jié)構(gòu)性質(zhì)的構(gòu)件進(jìn)行性能水平的控制。經(jīng)過(guò)對(duì)以往地震災(zāi)害的綜合分析,相關(guān)研究人員發(fā)現(xiàn),框架—剪力墻結(jié)構(gòu)之所以會(huì)出現(xiàn)損壞、倒塌的現(xiàn)象,主要是因?yàn)榭蚣堋袅Y(jié)構(gòu)所承受的作用力大小已經(jīng)超過(guò)了其塑性變形的極限,從而使框架—剪力墻結(jié)構(gòu)變形程度過(guò)大。通過(guò)綜合分析,并經(jīng)過(guò)相應(yīng)的理論驗(yàn)證之后,從變形角度出發(fā)進(jìn)行框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能的設(shè)計(jì)是目前最具實(shí)用性的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。
從位移角度出發(fā)進(jìn)行框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)。
從位移角度出發(fā)進(jìn)行框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)方法將框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能分為三大類:使用狀態(tài)良好的抗震性能、能夠抱證人身財(cái)產(chǎn)安全的抗震性能以及能夠防止框架—剪力墻結(jié)構(gòu)倒塌的抗震性能,同時(shí)用層與層之間的位移角度將這三種抗震性能具體化。首先,將呈現(xiàn)水平分布規(guī)律并以倒三角形式發(fā)生作用的側(cè)移曲線來(lái)作為初始的側(cè)移模式。對(duì)于具有使用狀態(tài)良好的抗震性能的框架—剪力墻結(jié)構(gòu),在其側(cè)移曲線上,首先找出其反彎點(diǎn),并找出反彎點(diǎn)在實(shí)際情況中所代表的樓層,然后確定樓層間的位移角度,當(dāng)位移角度達(dá)到相應(yīng)的數(shù)值時(shí),將這時(shí)的側(cè)移曲線作為目標(biāo),并依據(jù)此時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出等效參數(shù)以及基底剪力和水平方面的地震作用力。對(duì)于能夠保證人身財(cái)產(chǎn)安全的抗震性能以及能夠防止框架—剪力墻結(jié)構(gòu)倒塌的抗震性能,主要是以Pushover曲線以及需求曲線之間的關(guān)系,來(lái)調(diào)整框架—剪力墻結(jié)構(gòu),使框架—剪力墻具有能夠保證人身財(cái)產(chǎn)安全的抗震性能或者是能夠防止框架—剪力墻結(jié)構(gòu)倒塌的抗震性能。
結(jié)語(yǔ):
框架—剪力墻結(jié)構(gòu)是一種將框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)、具有很強(qiáng)抗震能力的建筑結(jié)構(gòu)?;诳蚣堋袅Y(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震性能的設(shè)計(jì)方法,是多年來(lái)世界各國(guó)共同關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題,必須要重視并加強(qiáng)對(duì)于房屋框架—剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)方法的進(jìn)一步研究與完善。
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