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建筑抗震論文:建筑抗震設計應用下的建筑設計論文
1建筑設計與建筑抗震設計之間的關系
建筑設計作為項目建設的基本參照和框架,需要在施工前就完成。在建筑設計的過程中,需要對環境、地理、氣候等因素加以充分考慮,其發揮的指導作用往往是非常重要的。在工程項目建設中,最關鍵的一步就是建筑設計這項工作。只要能夠保障建筑設計的科學合理、安全性過關,那么后面的具體工作就能很好地展開。因此,在建筑設計中融入抗震理念是重要的一環,可以有效地提高建筑項目的抗震性。建筑設計是建筑抗震設計的基礎,一定要實現二者的相互協作,如此才能實現的抗震效果;在剛確定項目建設設計方案時,就難以再進行大范圍改動,若是在此基礎上,未能對建筑物的抗震性能加以考慮,只是通過在具體施工中通過構件設置的加固來提高建筑抗震性,這樣并未能將抗震問題很好地解決;若是在建筑設計過程中,對建筑物的抗震性加以充分考慮,做好材料設置和構件安排等方面的準備,這樣才能確保建筑物的抗震性也會得到保障。
2建筑設計中要重點關注的幾個抗震設計
(1)建筑構件和連接點處的抗震設計。如今人們的生活水平日益提高,隨之也對居住質量有了更為嚴格的要求,就施工的整體質量而言,與之直接相關聯的便是建筑構件的合理搭設和對連接點的科學設置。如今新世紀出現了許多新的工藝和材料,這樣施工就迎來了更大的挑戰。例如說建筑物的外部設計,其中會用到大理石、瓷磚等新材料,室內裝飾設計用到的則有吊頂和人工造影等技術。就實際施工而言,一定要對材料質量和施工技術有所保障,才能使建筑物的抗震性得到保障,同時要重點監督和管理其牢固性,以免在地震發生時意外墜落而造成人員的傷害。
(2)建筑物頂部的抗震設計。如今的建筑行業,普遍對頂部過高、過重的問題有所避免。因為頂部產生的壓力會導致建筑墻面也形成相應的較大壓力,這會使建筑物的抗震性和牢固性在一定程度上有所減弱。在建筑設計過程中,務必要保障建筑物整體有一個合理的重心,與此同時還要花心思用于材料選擇,選取的頂部材料要盡量是重量輕、剛度較均勻的,這樣建筑結構才能將抗震能力充分發揮出來。
(3)建筑設計中關于設計限制的問題。通常都是在建筑前期確定建筑物的抗震級別,并且這是以建筑物的實際使用情況為依據,所以要在施工過程中嚴格按照國家規定,要使建筑物的抗震性能有所保障,以免有墻體裂縫或坍塌的現象出現。
3建筑設計過程中要考慮到的抗震設計
根據上述內容,我們了解到建筑抗震設計和建筑設計之間息息相關的聯系。為了確保較大程度的抗震性,就一定要在實際施工中緊密結合起二者的聯系,同時還要在施工過程中真正融入抗震理念,如此才能使原有的建筑常規從根本上被打破,才能使建筑物抗震現狀得到徹底改善,接下來從建筑物的形狀、平面和空間三方面設計來具體闡述二者的結合。
(1)形狀設計建筑物的形狀設計也就是針對建筑進行的“體型”設計,具體包括了各部分施工技術、建筑物平面布局和立體空間等的設計。在建筑行業發展的新時代,很多方面都有所創新就建筑物思維整體外觀而言亦是如此。由此有諸多樣式的建筑外形出現,所以,在形狀設計的過程中,需要對不同外形的不同特點予以充分考慮,不同的建筑外形,也會有不同的建筑特色和實際需求,施工單位應該加以充分考慮。通常情況下,凸凹形狀的建筑體型,通??梢允菇ㄖ锏目拐鹦缘玫酱蟠筇嵘欢趯嶋H的建筑建設過程中,原有的常規形狀的建筑物已無法滿足現代化經濟發展需求,所以,建筑物整體抗震性的提高,首先需要對建筑的形狀進行科學、合理的設計。
(2)建筑物的平面設計在建筑物施工,平面設計是重要的環節,對建筑物日后的使用將起到決定作用。例如,分別作商務和居住用途的建筑物,它們在平面設計上必然存在很大差別,為了使使用需求得到進一步滿足,就一定要按照用途,來對平面構造進行科學設計;另外,為了將抗震元素融入到平面設計之中,不僅要對施工材料的堅固性加以重點考慮,還需要對構架安裝的合理性、內部各因素的協調性加以綜合考量。要想地實現平面設計和抗震設計的結合,就對設計者提出了很高的要求,不但要工作經驗豐富,要需要深入地研究審美觀念和抗震技術,前提還得不對內部美觀產生不利影響,在此基礎上再確保抗震性能的較大化。
(3)空間設計對建筑物進行空間設計,是在三維空間內進行的關于建筑物的豎向設計方案。因為日益加快的城市化進程和急劇增加的城市人口,增加了城市的人口壓力,所以出現的建筑物樓層愈發高。為了使土地占有面積盡量減少,在現代社會中愈發流行高層建筑,如此就對建筑物的空間設計有了更嚴格的要求。通常說來,建筑物層數越低,穩定性就越高,受到地震的損害也就會越小;反之穩定性越差,受到地震的傷害也就越大。所以,融合建筑物的空間設計和抗震設計在一起,這樣建筑物的整體抗震性才能得到保障。
4結束語
隨著科技的發展,盡管已經可以通過先進的技術來預測地震,但人力卻還是無法阻止和與之抗衡;為了使地震所帶來的人員傷亡和財產損失得到較大限度的破壞,這就需要先設計出科學合理的可行性方案。本文論述了建筑設計與建筑抗震設計的相關內容,表明建筑設計在建筑抗震設計中的重要基礎作用,希望本文的論述能夠為今后建筑行業的發展提供一些借。
作者:韓娟娟單位:山西中方森特建筑工程設計研究院
建筑抗震論文:建筑抗震設計深度分析探討論文
論文關鍵詞:建筑設計;抗震;設計
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中特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,包括外圍填充墻、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。
建筑抗震論文:國內民用建筑抗震論文
1民用建筑抗震施工構造分析
根據民用建筑的特點,通過以下要素進行分析,尋求民用建筑抗震設計中的關鍵部分。
1.1基于整體性的結構設計
民用建筑的功能比較單一,內部通常不涉及負責的功能模塊,除了基礎的水電煤氣網等內容之外,主要提供的是居住環境和活動空間。這與生產性建筑明顯不同,生產性建筑如工業車間,其內部構造的材料必須與生產能力相適應,包括地面材料也有特殊的標準。民用建筑在功能結構上側重整體性,即通過整體性的構造來實現單一功能要求,因此在抗震設計中要盡量規避掉可能出現的不連續缺陷,例如承重墻附近的輔助部分,不能夠喧賓奪主而出現裂縫?;谶@一要求,抗震設計索要遵循的整體性原則并保持連續性,已經形成了建筑定勢思維,甚至在會弱化建筑的風格要求和功能需求,重點突出安全性。否則,建筑結構的抗震設計就無法完成,所謂的整體性也就是一紙空談。
1.2基于連接性的結構設計
盡管民用建筑的功能較為單一且突出整體性特點,但從建筑學角度考慮,任何一個工程都是由部分結構組成的,并通過相互連接的方式組成整個建筑。例如,樓梯與樓層之間的連接,房間墻壁分隔的連接等等,連接部分直接影響了建筑結構的抗震性能,因此在設計中必須深度考慮,即對連接性進行優化。一般的抗震元素中,良好的連接性需要承重墻的作用,保護機構的預應力也要達標,這是確保性的必然要求。同時,連接性的另外一個優勢是體現在震動過程中的,在出現地震災害的過程中,物理連接性可以轉化為抗震連續性,確保建筑的安全。
1.3基于剛度性的結構設計
所謂剛度性,是指建筑材料在受到震動之后產生抵抗彈性變化的能力,始于柔度相對應的一個變量。剛度設計在民用建筑中非常重要,也比較難把握,因為存在的數據信息量過少,無法進行詳細的測算。建筑企業在施工過程中,主要從主承受結構的豎向剛度入手,同時將橫向延展性作為抗震設計標準中的重點(地震的橫波破壞性較大)。簡單地說,剛度設計是綜合考慮承載力之后實現的。
2影響民用建筑抗震施工構造的要素
民用建筑的抗震施工結構設計并不比其他類型建筑簡單,甚至在某些方面表現的更為復雜,這關鍵是由于環境因素造成的。民用建筑的分布范圍廣泛,不同的地質環境千差萬別,沒有統一的施工設計標準。同時,基于受力結構而言,抗震設計中的整體性原則是在施工完成后才可以整體評估的,目前還缺乏更有效的建筑手段。作者通過研究認為,影響民用建筑抗震施工構造的因素主要有以下幾種:
2.1設計結構與實際偏移量
在設計過程重要盡量減小控制結構偏移量,這樣可以減小地震發生環境下的能量干預。而民用建筑結構中的偏移量,需要實現進行計算,這已經成為當前主要的方法;但存在的不利因素在于,民用建筑抗震施工構造中的偏移量計算方式缺乏有效的數據參考。為了解決這一問題,結構設計中通常會放大偏移量的數據測量范圍,從而實現在建筑發生地震的環境下,結構變形的總量不會超出安全范圍,尤其是建筑基礎部位的位移量;地基發生的偏移量超出安全范圍,必然導致建筑的坍塌,這也是地基使用抗震材料和構件較多的原因。
2.2隔震消能技術的應用
民用建筑的規模小,建筑穩定性缺乏實踐標準,因此對地基以下的地質選擇非常重要。為了應對地基存在的天然抗震缺陷,人們發明了隔震消能技術,并取得了很好的效果。我國對隔震消能技術的研究和應用始于上世紀六十年代,隨著時間的推移,已經演化成為民用建筑中主要的抗震手段。隔震消能技術是通過控制結構的剛度來實現的,在承重部分中加入有效的抗震構件,用來抵消發生地震時的能量輸入。經過長期的檢驗發現,使用隔震消能技術的民用建筑可以有效地提升穩定性,在發生地震(或模擬實驗)過程中做到“列而不倒”。
2.3建筑材料的選擇
建筑材料因素對民用建筑的抗震性影響很直接。我國傳統的磚瓦木質建筑結構已經被逐步淘汰掉,響應的,鋼筋、水泥、架構等新型的建筑形式開始成為民用建筑的主體。從建筑學的角度來說,要提高抗震性,應該減少材料自身的質量并提升剛度,例如對鋼材的選取要求,要做到與建筑規模匹配的原則,將自身質量與承重能力維持在一個平衡點上。同時,建筑材料的選擇,也是對建筑成本影響較大的因素。一般來說,建筑材料占建筑成本的50%左右,其次為人工成本。由于民用建筑的主體投資能力并不是很強,在針對抗震重要性不了解的情況下,會導致建筑材料不達標的現象,這是十分危險的。因此,適當出臺民用建筑材料的標準型法規,對人民群眾的生民財產安全具有重要保護作用。
3結語
盡管民用建筑的要求不如大型高層建筑或者生產性建筑嚴格,但在追求抗震性方面目的是一致的。因此作者認為,應該在民用建筑設計中普及質量監督體系,從施工前、施工中和施工后三個階段分別展開?,F代建筑結構的設計風格日益多樣化,但安全性始終是及時位的,民用建筑容納了大量的居住人群,良好的抗震性對保護生命財產安全發揮了重要的作用。因此,積極開展相關方面的研究具有重要的現實意義,對我國民用建筑的發展具有巨大的推動作用。
作者:王宏偉 單位:天津中鐵建業集團有限公司
建筑抗震論文:建筑結構下建筑抗震論文
1.我國抗震設計中存在的問題
目前,我國建筑抗震技術已經有了一定的提高,但是與國外的技術相比還有很大的差距。建筑工程師還不能把建筑設計和抗震設計很好的結合,建筑抗震設計的發展還比較慢,并且抗震設計也不能與各地區的實際情況很好的結合。我國抗震設計存在的問題主要表現在以下幾個方面。
1.1工程師缺乏實際工程經驗
由于我國的科技水平不高,不能的判斷地震的成因,并且對其預測,造成居民的很大損失,還有在地質地震等方面的研究不夠,特別是建筑物的抗震能力方面。這就導致我國建筑設計中抗震設計的發展滯后,而且也沒有統一規范的設計理念,因而很難實現建筑設計的抗震目標。
1.2工程師對實際情況的考量不足
目前,很多建筑工程師只是根據數據和固有的一些參數進行施工,缺少對地區的實際情況進行考量。因為不同地區地質的構造截面的實際承載能力不同,所以要結合實際情況進行檢測計算。不能根據固定地震降級系數來進行施工,例如,我國建筑抗震設計中的把地震降級系數固定為2.81,容易導致工程師把小級別的抗震應用到建筑抗震設計中,當遭到大級別的地震時,建筑物不具備抗震能力,會造成很大的損失。
2.建筑抗震設計的注意要點
2.1堅持建筑結構設計的對稱原則
目前,根據相關的建筑抗震設計規定,建筑工程師要堅持建筑結構的規則,同時要求結構設計師做大簡單、規則的設計,從而做到建筑物遇到小級地震不壞、中級地震可以修補、高級地震不會倒的目標。并且要求工程結構設計師遵循豎向形態的建筑規則,通常選擇方形和圓形的形狀,因為矩形和梯形的形狀規則比較均勻。按照此類形狀設計的建筑物,在遇到地震時內部構件承受力比較均衡,通常只會出現平移震動,而一些非對稱結構的建筑在地面平移時,會出現扭轉震動,主要是因為建筑物的質心和剛心不能重合,當發生地震時,建筑物的內部構件會遭到嚴重的破壞,發生變形。
2.2注重建筑構件與連接點處質量
在建筑工程設計和施工過程中建筑構件的合理配置以及連接點處的質量與建筑施工安全質量存在直接的聯系。并且在新型建筑材料問世的同時建筑物的外部設計大都會采用新型建筑材料,例如大理石、瓷磚等。而建筑室內裝飾也會使用到吊頂等技術。這些室內以及立面裝飾本身存在抗震性能的問題,并且其與建筑主體的牢固連接也是抗震設計的關鍵。近幾年,在一些地震災害中,發生過很多下“玻璃雨”的事情,主要原因是目前的技術還不能防止地震中玻璃幕墻的變形,因此,在很多地震中,一些高層建筑的玻璃幕墻會遭到很大的破壞。所以,如果在建筑中采用玻璃幕墻,必須提高建筑構件與連接處的質量,從而保障玻璃幕墻在地震時不會變形。并且在遭遇地震時能夠與建筑物脫離,將所受到破壞的程度降到最小。此外,在內隔墻、玻璃隔斷等構件的設計上也要提高連接點的質量,保障建筑主體連接點的牢固性,從而提高建筑物的抗震性。
2.3關注建筑頂部抗震
建筑屋頂的抗震設計對于高層建筑物有重要的影響。這就要求設計師十分重視建筑頂部的抗震設計,在遭遇地震時,建筑屋頂過高、過重都會加重建筑的變形程度,特別是我國的高層建筑物中普遍存在這樣的問題,如果不重視高層建筑屋頂的抗震設計,發生地震時,下層建筑物會受到很大的影響。如建筑的屋頂與下層建筑的重心沒有位于同一條直線上,那么建筑屋頂的抗側力墻也會與下層建筑的抗側力墻出現分離,當地震出現時則會加劇損壞。因此在高層或超高層建筑設計中應該使用新型高強度輕質的建筑材料,盡可能保障屋頂的重心與下層建筑的重心位于通一條直線。當建筑屋頂的較高時要保障其抗震定性,緩解地震帶來的變形作用。此外頂部結構的設計也適當的選用強度高、剛性均勻輕質的結構材料。
2.4建筑豎向布置
建筑豎向布置主要體現在建筑物的高度結構質量以及剛度的設計中,特別是在高層或超高層建筑中建筑的豎向布置對于建筑抗震設計來說更加重要。建筑樓層的使用功能差異導致建筑物樓層分布的質量和剛度均不一致,例如樓層包括游泳池、會議室、健身房等。樓層的功能導致樓層上下之間的剛度差異過大。高層建筑中剛度最差的樓層的抗震性能最為薄弱,在出現地震時即為變形嚴重的薄弱層。在建筑設計中由于樓層功能不同導致的墻體不連續,柱子不對稱等極大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震設計中應該盡量保障豎向的剛度分布靠近,尤其是在結構上剛度轉換層更加要著重注意。
2.5建筑設計需要達到的設計限值
在實際的工程操作以及設計時,一定要嚴格遵循我國相關部門的標準規范要求,例如在8度的防烈度情況下,粘土磚多對地震降級系數固定為2層建筑物的高度不能夠高于18m,建筑層數不能大于6層等。一旦超過相關的規定,就會嚴重影響到建筑物的抗震能力,除此之外,對于建筑物局部的墻體尺度也要控制它的最小值,保與實際情況結合在一起證墻體截面的抗震強度能夠滿足抗震要求,避免墻體在地震時不會出現開裂或者倒塌等破壞情況的發生。
3.結束語
綜上所述,建筑設計在建筑抗震設計中的作用不可忽視。在建筑工程設計中要對建筑設計加以重視,從而促進建筑事業的發展。本文對建筑設計在建筑抗震設計的作用的研究仍存在不足之處,希望相關的學者能有更深一步的研究,相信我國建筑設計中抗震設計會有很大的提高。
作者:莊偉 單位:秦皇島廣瑞工程項目管理有限公司
建筑抗震論文:性能化設計建筑抗震論文
1抗震性能化設計目標
基于性能的抗震設計首先需要根據地震水定性能目標,地震動水準可選用規范的多遇地震、設防地震和罕遇地震的地震作用影響較大值,比如當抗震設防烈度為7度,設計地震基本加速度為0.15g時,多遇地震、設防地震和罕遇地震影響系數較大值分別為0.12,0.34,0.72。性能目標依據地震時建筑允許破壞的程度,可不拘泥于計算數值,但不應低于抗震三水準??拐鹦阅芩疁矢鶕咭幏譃?個水準,性能目標1承載力要求較高,延性低,性能目標5承載力要求低,延性要求較高??拐鹦阅芡ㄟ^承載力和變形雙重控制,以抗震承載力為主,層間彈塑性變形為輔,可以采用層間位移變形來反應破壞程度,性能化設計尋求在承載力和變形能力中尋找合理平衡點。下面通過抗震性能化設計的實例講述設計目標實現過程。
2抗震性能化設計的實例
2.1工程概況
本工程位于內蒙古烏海市烏達區經濟開發區內,本單項為內蒙古東源科技有限公司年產72萬噸/年電石項目3#配料站,建筑高度23.2m,該地區抗震設防烈度為8度,設計基本地震加速0.2g,建筑物安全等級為二級,建筑物設防類別為標準設防類別,結構抗震等級為二級,設計使用年限為50年,建筑物場地類別為Ⅱ類,基本風壓為0.75kN/m2,地面粗糙度為B類。本工程特殊之處在于全廠物料運輸樞紐,連接三條鋼棧橋,其中一條棧橋在19.1m層樓面處,10.000m-16.200m為石灰和碳材料倉,共約840m3,料倉的跨高比小于2.5,本結構層具有較大質量,收進約30%的情況下仍是下層質量的1.2倍。
2.2本工程超限情況
本工程超限情況如下:
①扭轉不規則,在規定水平力下考慮偶然偏心Y方向較大層間位移與平均層間位移的比值:1.32。
②豎向剛度不規則,局部收進水平尺寸大于相鄰下一層的25%。綜合判定屬于特別不規則結構。
2.3抗震性能目標設定
由于本項目的超限情況和全廠的重要性,除按照規范的要求及目標進行計算和設計外,提出了基于性能的抗震設計。綜合考慮抗震設防類別,場地條件和結構的特殊性,震后損失和修復的難易程度,確定結構的性能目標為D級。在多遇地震作用下結構能做到完好無損,不需修理即可繼續使用(性能水準1級),在設防烈度地震作用下結構只有中等破壞,修復后可繼續使用,(性能水準4),在預估的罕遇地震作用下,結構損壞比較嚴重,需排險大修,但不倒塌(性能水準5)。具體抗震性能目標。
2.4小震彈性計算結構及分析
小震彈性計算按照正常設計,采用整體建模,考慮偶然偏心,雙向地震,扭轉耦聯,及施工模擬,在抗震規范規定的地震影響系數曲線下,多遇地震標準值作用下樓層較大水平位移與層高之比小于1/550。作用組合的效應設計值按照1.2(DL+0.8LL)+1.3SEhk組合下抗震承載力滿足彈性。(本工程重力荷載代表值的可變荷載組合系數0.8)構件配筋無超筋現象,軸壓比,梁混凝土的相對受壓區高度均能符合我國規范要求。
2.5中震計算結構及分析
按照“中震可修”的原則:和本工程的特點。需要對中震作用下主要抗側力構件的承載力進行復核,以便確定其能達到設定的性能指標。取其中一個關鍵構件驗算內容及結果如下:由于結構已經進入彈塑性狀態,采用pushover推覆分析法,驗算在1.0D+0.8L+1.0SEhk工況下的受力情況,其中一個料倉下的框架柱驗算正截面結果如表2,其中材料強度取標準值。根據結果顯示承載力滿足設計要求。在設防地震標準值作用下,樓層較大水平位移與層高之比較大為1/170,也在規范要求3~4倍的[Δue]區間內,地震破壞等級可滿足要求。
2.6大震計算結果及分析
按照性能化設計,罕遇地震作用下,按照彈塑性分析和SATWE軟件對等效彈性計算,取結果較大值,關鍵構件的抗震承載力不屈服,允許較多豎向構件(40%)進入屈服階段,關鍵構件的驗算方法與中震驗算方法相同,結果宜滿足設計要求。性能水準5允許部分框架梁發生嚴重破壞,鋼筋混凝土豎向構件的受剪截面應符合式VGE+V*EK燮0.15fckbh0。取其中一個關鍵構件進行斜截面承載力驗算結果,其中材料強度取標準值。在預估的罕遇地震標準值作用下,樓層較大水平位移與層高之比較大為1/63,規范要求小于[Δup],在此范圍內,表面結構整體不會倒塌。
2.7工程結論
綜上所述,本工程通過性能設計及彈塑性時程分析,計算結果表明本工程各項指標達到預定的抗震性能目標,所選結構體系合理、安全、,能滿足“小震不壞,中震可修,大震不倒”的設計要求。
3結語
本文綜合實例總結了復雜工業建筑性能化設計目標選取及實現方法。按照高規的規定可以比較地把握結構在各地震水準下的性態指標,確保不同抗震性能目標下結構的承載能力及延性需求。為其他建筑的抗震設計提供參考和借鑒。
作者:劉琪 單位:新疆化工設計研究院有限責任公司
建筑抗震論文:建筑設計中建筑抗震論文
1建筑設計融入抗震設計后應注意的細節
1.1建筑的平面布局設計
建筑的平面布局在建筑設計中占有很重要的位置,一個建筑擁有良好的平面布局該建筑的使用功能也必然很好,而且平面布局布置的是否合理對建筑的抗震性能也有著一定的影響。考慮建筑設計在抗震設計中的應用,及時步就是要保障建筑的剛性程度和建筑結構的質量,在布置上要求二者有著相互的對稱性,避免結構受力產生嚴重的變形狀況產生??拐鹗芰σ欢ㄒc抗震結構相互協調,剛度較大的建筑空間樓板還有高強度電梯的安置盡可能的放在建筑的中心位置,防止建筑發生扭轉效應。進行平面布局設計時,不能忽略建筑結構中抗側移結構布局需要注意的因素,保障建筑的使用功能和建筑的抗震性能都不會受到任何不利的影響,使建筑的抗震設計能夠的發揮出其技術的優良特點。
1.2建筑的縱向布局設計
縱向布局中包含的內容較少,主要包括建筑工程中外沿的高度設計,還有建筑結構的質量以及建筑物整體的剛度布置。無論建筑的使用功能是房屋建筑還是商業建筑,也不論建筑是高層建筑還是多層建筑,在縱向布局中都會涉及到這些問題。設計師再設計時要嚴格按照相應的設計規范,嚴格控制建筑物沿與建筑剛度的比值,對于結構中剪力墻的布置,要遵守兩點:及時剪力墻的分布要十分均勻,第二點對于剪力墻的構建一定要貫穿整個建筑一直延伸到建筑的底部,一定要避免中間發生斷裂的情況。
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,在建筑三分之二處,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,那么就一定要保障建筑具有良好的抗震穩固性,降低建筑扭轉效應。
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。
3結論
綜上所述,建筑設計與抗震設計相融合是必然的,如何使兩種設計相協調也是建筑設計中需要考慮的重要問題。可以說二者是相輔相成的,良好的抗震設計是可以將結構和設計的融合在一起的,也只有通過這樣才能保障建筑以建筑的抗震技術為基準點完成相應的建筑設計??拐鹪O計對于建筑設計有著十分重要的影響,不僅僅可以使得建筑具有良好的穩定性,同時能夠將建筑設計的有效應用在抗震設計中的發揮出來。
作者:孫作芹 單位:黑龍江省建設集團建筑設計研究院有限公司
建筑抗震論文:中小學建筑抗震論文
一、解決策略
(一)磚混結構的建筑較多,不利于建筑的穩固
磚混結構是一種較為傳統的建筑結構,隨著現代建筑技術的發展,磚混結構由于抗震性能較差已經逐漸被框架結構、剪力墻結構和框剪結構等所取代。但是,保定周邊的一些學校在建設的過程中,出于各種各樣的原因,依然采取了磚混結構,這導致在地震災害發生時,由于建筑整體的穩定性較差,很容易發生坍塌,造成很大的損壞。同時,一些磚混結構的建筑在使用一定時間之后,容易發生裂縫,導致抗震安全性能降低。要想提升磚混結構建筑的抗震安全性,首先,采用抗震性能較高的鋼結構和框架結構來構建學校校舍,保障學校師生的生命和財產安全。這樣做雖然能夠從根本上改善磚混結構抗震性能較差的弊端,但是所需資金較大,并且推倒再建耗時較長,需要大量的備用教室,難以大規模推廣,各學??梢愿鶕陨淼那闆r進行相應的選擇。其次,對磚混結構的建筑進行加固,提高磚混結構建筑的抗震性能。在具體的操作過程中,可以通過設置圈梁、加強建筑頂部混凝土的強度來提高中小學磚混建筑的抗震性,保障師生的生命安全。再次,通過增加構造柱的方式提高磚混結構建筑的抗震安全性。在磚混結構的建筑中增加混凝土構造柱是提高磚混結構建筑抗震安全性的重要策略,實踐表明,增加了構造柱的磚混結構建筑相對于沒有增加構造柱的磚混結構建筑抗震能力大大增強。因此,在進行磚混結構建筑加固的過程中,需要在合適的地方增加構造柱,并與圈梁相結合,從而使建筑物的抗震安全性獲得有效地提升。,通過增加磚混結構建筑底層的抗震能力來使整個建筑物的抗震能力獲得顯著提升。在地震發生時,磚混結構建筑的底層受損較為嚴重,而底層一旦嚴重受損,整座建筑就會發生坍塌,因此,我們需要增強磚混結構建筑底層的抗震能力??梢酝ㄟ^增加底層承重墻體的面積來增加對地震的承受性,保障整個建筑的安全,同時還需要增加砂漿強度以減少地震時墻體在承受外力的狀況下裂開的程度,從而達到提升抗震能力的目的。
(二)樓梯間的設置存在問題
樓梯間是發生地震時師生逃生的生命通道,但是,通過我們調查發現,保定地區的很多樓梯間的設置都存在問題,很多樓梯間都設置在建筑的端部,導致地震災害發生樓梯間應力非常集中,建筑難以整體扭轉,樓梯間承重較重極易坍塌等,阻礙了師生的逃生。[2]其次,樓梯間沒有進行科學地加固。地震發生時一旦樓梯坍塌,逃生通道被堵。與樓梯間設置中存在的問題相對應,要想解決樓梯間設置中存在的問題,首先需要合理規劃樓梯間的位置,將樓梯間設置于建筑中間,盡量避免設置于樓梯端部和拐角處,以平衡地震發生時建筑的整體受力,保障樓梯間的正常使用。其次,在具體的加固過程,一定要深刻認識到樓梯間的重要性和存在的短板,對樓梯間進行科學的加固,提高樓梯間的抗震性能。
(三)一些建筑建造和使用的時間較長,抗震性能較差
通過我們對保定周邊的學校進行調查發現,一些中小學校的建筑建造和使用的時間較長,抗震性能較差,存在很大的安全隱患。首先,一些較老的建筑在建設初期,由于科技水平達不到等原因,所以本身抗震性能較差,難以抵御高震級地震的沖擊。其次,一些建筑使用時間較長,加上在使用的過程中不注意合理及時的維修,導致抗震性能不斷降低,甚至成為了危房,影響中小學師生的生命安全。我們要想解決建筑使用時間較長帶來的抗震安全性下降的問題,首先需要對這些老舊建筑進行評估,可以繼續使用的我們通過合理的加固改造,提高其抗震性能繼續使用。其次,在使用過程中,提高警惕定期檢查,出現問題要及時維修,絕不能讓小問題任其發展成為大問題。,對一些改造價值不大的危房,為保障安全學校應該爭取早日進行重建,及時消除隱患。
二、隔震技術的應用
隔震技術是指在建筑物上部結構與基礎之間設置隔震層,阻止地震能量向上傳遞,從而達到減弱地震危害、提升建筑抗震性能的目的。我國在很久之前就開始了隔震技術的應用,主要是應用煮過的糯米和石灰來達到隔震的效果,在現代,隔震技術已經發展成熟并得到推廣,我們一般使用橡膠支座作為隔震層,在建筑、橋梁各個領域的應用證明了隔震支座對提高建筑抗震性能效果非常顯著。我們在中小學建筑的改造過程中,可以在適當的位置加放消能減震裝置來很快的消耗地震傳來的能量,減小地震造成的危害;在新建建筑中可以在基礎上放入隔震層,使得建筑由剛性抗震轉為柔性抗震,有效提升建筑的抗震性能。
三、結語
我們通過對中小學建筑的現狀進行了調查,找出其中存在的各種問題,并且根據存在的問題提出相應的解決措施,促進中小學建筑抗震性能的提高。我們相信,中小學建筑在得到相關部門的重視并且進行合理的加固改造之后,建筑的抗震安全性能夠獲得大幅提升,中小學建筑的壽命和師生的生命財產安全得以保障。
作者:彭利華 單位:河北軟件職業技術學院
建筑抗震論文:性能化工業建筑抗震論文
1抗震性能化設計的實例
1.1工程概況
本工程位于內蒙古烏海市烏達區經濟開發區內,本單項為內蒙古東源科技有限公司年產72萬噸/年電石項目3#配料站,工業建筑高度23.2m,該地區抗震設防烈度為8度,設計基本地震加速0.2g,建筑物安全等級為二級,工業建筑物設防類別為標準設防類別,結構抗震等級為二級,設計使用年限為50年,建筑物場地類別為Ⅱ類,基本風壓為0.75kN/m2,地面粗糙度為B類。本工程特殊之處在于全廠物料運輸樞紐,連接三條鋼棧橋,其中一條棧橋在19.1m層樓面處,10.000m-16.200m為石灰和碳材料倉,共約840m3,料倉的跨高比小于2.5,本結構層具有較大質量,收進約30%的情況下仍是下層質量的1.2倍。
1.2本工程超限情況
本工程超限情況如下:
①扭轉不規則,在規定水平力下考慮偶然偏心Y方向較大層間位移與平均層間位移的比值:1.32。
②豎向剛度不規則,局部收進水平尺寸大于相鄰下一層的25%。綜合判定屬于特別不規則結構。
1.3抗震性能目標設定
由于本項目的超限情況和全廠的重要性,除按照規范的要求及目標進行計算和設計外,提出了基于性能的抗震設計。綜合考慮抗震設防類別,場地條件和結構的特殊性,震后損失和修復的難易程度,確定結構的性能目標為D級。在多遇地震作用下結構能做到完好無損,不需修理即可繼續使用(性能水準1級),在設防烈度地震作用下結構只有中等破壞,修復后可繼續使用,(性能水準4),在預估的罕遇地震作用下,結構損壞比較嚴重,需排險大修,但不倒塌(性能水準5)。
1.4小震彈性計算結構及分析
小震彈性計算按照正常設計,采用整體建模,考慮偶然偏心,雙向地震,扭轉耦聯,及施工模擬,在抗震規范規定的地震影響系數曲線下,多遇地震標準值作用下樓層較大水平位移與層高之比小于1/550。作用組合的效應設計值按照1.2(DL+0.8LL)+1.3SEhk組合下抗震承載力滿足彈性。(本工程重力荷載代表值的可變荷載組合系數0.8)構件配筋無超筋現象,軸壓比,梁混凝土的相對受壓區高度均能符合我國規范要求。
1.5中震計算結構及分析
按照“中震可修”的原則:和本工程的特點。需要對中震作用下主要抗側力構件的承載力進行復核,以便確定其能達到設定的性能指標。取其中一個關鍵構件驗算內容及結果如下:由于結構已經進入彈塑性狀態,采用pushover推覆分析法,驗算在1.0D+0.8L+1.0SEhk工況下的受力情況,其中一個料倉下的框架柱驗算正截面結果,其中材料強度取標準值。根據結果顯示承載力滿足設計要求。在設防地震標準值作用下,樓層較大水平位移與層高之比較大為1/170,也在規范要求3~4倍的[Δue]區間內,地震破壞等級可滿足要求。
1.6大震計算結果及分析
按照性能化設計,罕遇地震作用下,按照彈塑性分析和SATWE軟件對等效彈性計算,取結果較大值,關鍵構件的抗震承載力不屈服,允許較多豎向構件(40%)進入屈服階段,關鍵構件的驗算方法與中震驗算方法相同,結果宜滿足設計要求。性能水準5允許部分框架梁發生嚴重破壞,鋼筋混凝土豎向構件的受剪截面應符合式VGE+V*EK燮0.15fckbh0。取其中一個關鍵構件進行斜截面承載力驗算結果,其中材料強度取標準值。在預估的罕遇地震標準值作用下,樓層較大水平位移與層高之比較大為1/63,規范要求小于[Δup],在此范圍內,表面結構整體不會倒塌。
1.7工程結論
綜上所述,本工程通過性能設計及彈塑性時程分析,計算結果表明本工程各項指標達到預定的抗震性能目標,所選結構體系合理、安全、,能滿足“小震不壞,中震可修,大震不倒”的設計要求。
2結語
本文綜合實例總結了復雜工業建筑性能化設計目標選取及實現方法。按照高規的規定可以比較地把握結構在各地震水準下的性態指標,確保不同抗震性能目標下結構的承載能力及延性需求。為其他建筑的抗震設計提供參考和借鑒。
作者:劉琪 單位:新疆化工設計研究院有限責任公司
建筑抗震論文:設計高層混凝土住宅建筑抗震論文
1高層混凝土住宅建筑抗震結構設計要求
關于高層混凝土住宅建筑抗震結構設計,應該持續改進高層混凝土住宅結構的延展性,達到合理的剛度和強度要求,提升高層混凝土住宅建筑抗震結構的抗震能力。
2高層混凝土建筑抗震結構設計對策
2.1場地和地基的選擇
關于高層建筑的抗震效果,地基的情況和場地狀況較會產生直接的作用,也稱為建筑抗震設計的基礎。如何選擇地基和場地,一定要詳細清楚當地的地震活動狀況,仔細勘查地質情況,并獲取多方位的數據資料,從而可以有效的進行綜合評價和研究,正確的評判當地的抗震設計等級。采用一切辦法去規避不利于抗震設計的地方,如果不能規避的場地,我們要做針對性的處理。在選擇高層建筑地基時,的是較高密實度的基土和巖石,將有利于提升建筑地基的抗震能力,切勿采用哪些不適合抗震的軟性地基土。務必要采用合理的措施對達不到地震需求的地基進行改善和加固,從而讓它滿足抗震要求。
2.2建筑結構的規則性
為了實現性的建筑,達到合理分布承載的力量需要,在設計建筑結構時,務必要達到建筑結構的規則性需要,盡量讓抗側力結構可以簡單明了。對于建筑結構平面布置圖,多選用比較規整的圖形,主要是由于規則的圖形能夠確保建筑遇到何種情況時都能實現均勻分布的承載力。應該盡量規避一些復雜多變的建筑結構平面,那是由于不規則的圖形便于引起建筑結構的鋼心和質心間的錯亂不堪。如果遭遇地震,鋼心距離就會變大,剛性達不到要求,從而使得建筑物出現倒塌的結果。
2.3建筑結構材料的選取
高層建筑在遭遇地震時安全性能很大程度上都由于建筑結構材料來決定?,F實中,高層建筑抗震結構設計的本質問題就是整合相應構件的延性,同時要做調和工作,最終目標是確保遭遇地震時建筑能夠穩定安全。而對于鋼筋來說,應該選擇那些具備較好韌性的材料。關于垂直方向受力的鋼筋,以HRB335級、HRB400級的熱軋鋼筋為準,箍筋則是采用熱軋鋼筋,型號為HPB235、HRB335、HRB40級。在選用建筑結構材料時,務必要充分了解材料抗震的要求。同時,還要考慮其中的造價和成本控制問題。所以說,選用建筑結構材料應該尋求抗震新性能和建筑成本平衡點,只有兩者的協調統一,才能確保用最少的材料實現好的抗震能力。
2.4隔震和消能減震設計
某些高層建筑需要非常嚴格的抗震要求,要滿足一般的抗震效果,還必須實現消能、隔振的效果。所以,要達到上述目標,及時,正確選擇地基和場地,那些較高密實度的地基,這樣可以避免發生輕地震時其能量對建筑產生的損害,減少共振發生幾率。建筑物不同,其隔振系數也是不一樣的。所以說,在設計建筑結構的過程中,務必要根據實際情況來詳細研究,選取適宜的隔震支座,還要綜合分析風力產生的負荷作用。那些具有消能、隔振要求的建筑構件,延性好的材料是比較適合的,強度能夠滿足要求,能夠確保建筑物受地震時減弱破壞。
2.5抗側力體形的優化
在一般性構造的高樓中,剛超過柔,那些剛性結構方案的高樓,主體結構遭遇的損害少,如果發生地震時其結構變形也不大,圍護墻、隔墻等非結構部件也會破壞較少,受到較好的保護。結構的超靜定次數也會增強,遭遇地震時的塑性鉸變大,耗費較多的地震能量。結構也會在強地震情況下更加具有承受力,而不至于傾倒。改觀結構屈服機制,并確保結構出現損害時依據整體屈服機制工作,并不依靠樓層屈服機制。設計結構的原則是強壓弱拉、強剪弱彎、強柱弱梁和強節弱桿。設計結構理應選擇軸力小的水平桿件,成為關鍵的耗能桿件,盡量的產生彎曲耗能,確保實現構件的較強的耗能能力和不小的延性。
2.6常用的加固設計
要想能夠較好的提升建筑結構的抗震能力,加固措施務必要結合建筑結構現實狀況進行,選用加固方法務必要綜合如下因素分析:如果結構設計出現誤差和缺陷,就要結合現實問題來加固和增加構件,也可以采用較高抗震能力的構件作為替代品。如要提高整體剛度和承載力,可通過設置套箍、增大原截面和增加構件的方法來實現。多數建筑結構整體性連接不滿足抗震的規范要求,應該有目的地調整結構,可以降低損害,分散地震力。為避免發生地震時引起破壞,應該對于那些同建筑結構無關緊要的構件進行加固處理。
3結語
依據現在抗震設計要求,高層建筑抗震結構設計應該提升設備和結構的關系,設計者要結合建筑工程抗震概念的相關知識,并融合自己的實踐經驗來正確判斷,找到經濟效果好、結構安全的平衡點,尋求方便易做的三步、二步設防的科學抗震設計方法,從而適應科技和經濟的快速進步,達到人們的需要。
作者:李翠偉 單位:江西省贛州市華城建筑設計有限責任公司
建筑抗震論文:民用建筑抗震論文
1民用建筑隔震結構的設計
由于建筑結構的復雜性,需要制定較為科學的隔震方案。一般來說,建筑結構的扭轉效應非常重要。在考慮隔震裝置的放置位置時要充分考慮到鋼心和質心等相關要素,要嚴格保障二者的重合。為了減少扭轉作用,需要將阻尼器放置在建筑物的周圍,支座的位置較為靈活,對于標高也沒有特殊的限制。如果遇到上下結構的強度不同的情況,就需要將支座放置在不同的標高位置,這樣才能有效地增強隔震效果。需要注意的是,在隔震器的周圍要預留一定的移動空間,因此,抗震的構造就具有較大的難度。但是每種隔震結構的型號不同,因此需要做到具體問題具體分析,根據實際情況來設置。
2橡膠隔震支座的性能
對于民用建筑的隔震裝置來說,必須具備以下幾種性能,否則其隔震效果就不是很明顯。及時,隔震裝置要承受多方的壓力,不僅是建筑結構的上部,同時還有水平的應力以及豎向的負載。在承重這些壓力之后不能發生較大的形變。第二,為了有效地減少建筑結構的自震性,必須要求隔震裝置具有一定的剛度,減少層間剪力。第三,通常情況下建筑結構會發生位移現象,安裝隔震裝置要充分考慮到這一點。裝置需要在減少建筑結構位移的前提下,降低振動的頻率,進而達到隔震的效果。第四,需要對建筑隔震裝置的支座加強重視,要盡量延長其使用壽命,通常情況下是50年左右。同時面對突發狀況,支座也要具有一定的承受力。疊層橡膠支座的水平性能參數主要包括:水平極限變形能力和水平剛度。對于帶有鉛芯的支座還包括:等效粘滯阻尼比和屈服后水平剛度。國內外的大量試驗表明,在保持恒定設計壓應力時,出現水平剪切破壞時剪應變將超過400%,而剪應變小于350%時,疊層橡膠支座不會出現破壞。所以,《規范》規定:疊層橡膠支座在豎向平均壓應力限值下的極限水平變位,應大于其橡膠層總厚度的3倍和有效直徑的0.55倍兩者中的較大值。疊層橡膠支座的水平剛度與支座的形狀和橡膠的硬度有關,橡膠越硬,支座的水平剛度越大;支座越細長,水平剛度越小。設計人員應通過試驗得到的“滯回曲線”確定支座的剛度。普通橡膠支座的滯回曲線所含的面積很小,說明其幾乎不能消耗能量。鉛芯橡膠支座的滯回曲線可等效為雙線性模型。滯回環的豐滿程度反映了屈服后的剛度大小,滯回環的面積大小反映了等效粘滯阻尼比的大小。
3隔震建筑的設計
3.1隔震裝置設計
隔震裝置是由普通疊層橡膠墊和特殊鋼棒構成的阻尼器組成。建筑中各柱與基礎間放入了14個疊層橡膠墊,隔震層平面內均勻布置了96個鋼棒阻尼器。阻尼器是利用特殊鋼棒進入彈塑性階段后的耗能特性產生的阻尼。特殊鋼棒貫穿鋼板,在接觸部位插入內藏滾珠軸承的轉動支座,使其可以在水平方向有較大位移,并在垂直方向上容易滑動。上部的兩塊鋼板與上部結構的底層樓板、下部的兩塊鋼板與基礎分別用螺栓固定。鋼棒的布置以8根為一個單位,在對稱位置每邊六處共使用了96根。
3.2防護措施
3.2.1設計用地震波。設計用的地震波,其中人工地震波的做法是,家丁震級為8級,震中距為50km,輸入水平各種波相同,彈性分析時,輸入速度為25cm/s,彈塑性分析時為50cm/s。
3.2.2隔震裝置。隔震裝置在輸入地震波計算時,分別取大震時固有周期的目標值為3s,等效粘性阻尼比的目標值為10%。
3.2.3上部結構的截面計算。采用基于長期應力和一次設計用剪力的地震應力,對上部結構的桿件進行容許應力設計。此時,以一次設計用剪力超過輸入25cm/s的地震反應剪力。輸入波為50cm/s時,以上部結構基本上不屈服為目標來進行設計。
3.2.4地震反應分析。隔振裝置采用雙線型恢復力模型:即標準疊合橡膠墊為彈性,鋼棒為彈塑性,隔震結構整體為剪切多質點系模型。
4結論
本文主要通過對民用建筑抗震施工構造進行介紹,其中主要闡述了橡膠支座隔震結構的特點,以及其穩定的性能,并且對這種技術的應用情況進行簡要介紹,同時提出了一些防護措施。在具體的建筑施工的過程中應該得以有效地應用,才能增強建筑的抗震性和結構的穩定性。
作者:羅皓 單位:天津市市政工程設計研究院
建筑抗震論文:抗震鑒定建筑抗震論文
1工程實例概況
原建筑竣工于1984年,按7度(0.15g)抗震設防,結構抗震設防類別為丙類。依據《建筑工程抗震設防分類標準》第4.0.3條規定,改造后的結構抗震設防類別為乙類。鑒于醫院實際需求及《建筑抗震鑒定標準》第1.0.6條規定,該病房樓進行改造設計前需對原結構進行抗震鑒定,并確定其后續使用年限為40a。
2建筑現狀調查
抗震鑒定前應進行建筑現狀調查,包括搜集勘察、施工及竣工驗收的相關原始資料;當資料不全時,應根據鑒定的需要進行補充實測。調查建筑現狀與原始資料相符程度、施工質量和維護狀況。
2.1原始資料調查
該住院樓巖土工程勘察報告、竣工圖紙、竣工驗收資料等原始資料均較齊全。
2.2外觀質量檢查
鋼筋混凝土結構主要檢查結構構件的裂縫及劣化程度等。經檢查個別框架柱及剪力墻表面存在蜂窩、麻面現象;少數框架梁存在梁底鋼筋銹蝕現象;個別屋面板板底存在堿蝕、露筋現象。結構構件未發現明顯開裂、較大變形等嚴重結構性損壞現象。
2.3材料性能檢測
建筑結構的材料性能是結構安全的基本保障。本工程混凝土強度采用超聲-回彈綜合法對混凝土抗壓強度進行現場取樣檢測,檢測混凝土強度摘錄如表1所示。現場采用鋼筋探測儀對部分梁、板、柱、剪力墻的鋼筋配置、分布及混凝土保護層厚度進行檢測,檢測結果基本符合原圖紙設計要求。
3抗震鑒定
3.1抗震鑒定原則
本工程屬于B類建筑,應進行兩級鑒定。
(1)及時級鑒定對現有房屋的宏觀控制和構造鑒定為主進行綜合評價;
(2)第二級鑒定:對現有房屋進行抗震驗算為主結合構造影響進行綜合評價。(1)和(2)同時滿足的建筑評定為滿足抗震要求,可不進行加固處理;(1)滿足而主要抗側力構件的抗震承載力不低于規定的95%、次要抗側力構件的抗震承載力不低于規定的90%,可不進行加固處理;(1)不滿足而抗震承載力較高時,可通過構造影響系數進行綜合抗震能力的評定;(1)和(2)均不滿足要求時,應采取加固或其他相應措施。
3.2抗震等級確定
本工程使用功能為病房樓,根據《建筑工程抗震設防分類標準》第4.0.3條,二三級醫院的門診、醫技、住院用房,抗震設防類別應劃分為重點設防類(乙類)。依據現行《建筑抗震設計規范》第6.1.2條規定,本樓框架抗震等級為二級、剪力墻抗震等級為一級。依據現行《建筑抗震鑒定標準》第6.3.1條規定,框架抗震等級為三級、剪力墻抗震等級為二級。改造工程的抗震設防目標及抗震設防水準,按照安全、經濟、合理的要求,結合其后續使用年限40年相協調,確定框架抗震等級為三級、剪力墻抗震等級為二級。
3.3場地、地基和基礎
查閱原地勘報告,本樓建造于對抗震有利的地段,場地類別為II類,其地基主要受力范圍內不存在軟弱土、飽和砂土和飽和粉土或嚴重不均勻土層。依據《建筑抗震鑒定標準》第4.1條、4.2條規定,可不進行場地對建筑影響的抗震鑒定,同時也可不進行地基基礎的抗震鑒定。
3.4抗震措施鑒定(及時級鑒定)
3.4.1結構高度
本工程結構總高26.90m,滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.1.1條,7度框架-抗震墻結構適用的較大高度為120m的要求。
3.4.2房屋的結構體系
本工程為雙向多跨框架-抗震墻結構,結構布置及框架梁、柱、剪力墻截面滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.2條房屋結構體系要求。本工程建筑平面形狀為矩形,平面沒有局部突出,立面沒有局部縮進,均滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.2.1條房屋結構體系要求。樓層剛度大于其相鄰上層剛度的70%,且連續3層總的剛度降低小于50%,滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.2.1條房屋結構體系要求。首層個別框架柱軸壓比為0.98,不滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.2.1條框架-抗震墻柱(抗震等級三級)軸壓比≤0.95的要求。
3.4.3混凝土強度等級
本工程混凝土強度實測結果,滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.3條梁、柱、墻實際達到的混凝土強度等級不應低于C20要求。
3.4.4框架梁的配筋及構造
本工程框架梁縱向受拉鋼筋的配筋率不大于2.5%;梁端截面的底面和頂面配筋量的比值不小于0.3;梁端箍筋實際加密區的長度大于梁截面高度的1.5倍,箍筋最小直徑為8mm,滿足要求。
3.4.5框架柱的配筋及構造
本工程框架柱實際縱向鋼筋的總配筋率,框架中柱、邊柱和角柱均大于1.0%,滿足要求。柱箍筋加密區的箍筋間距為100mm,箍筋直徑為φ8mm和φ10mm,滿足要求。柱加密區箍筋肢距不大于200mm,且每隔1根縱向鋼筋在2個方向均有箍筋約束,滿足要求。
3.4.6框架節點核心區構造
本工程框架節點核心區內箍筋較大間距為100mm,最小直徑為φ12mm,柱體積配箍率為1.6%~2.1%,滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.6條要求。
3.4.7抗震墻的配筋及構造
本工程抗震墻墻板豎向、橫向分布鋼筋的配筋率約為0.628%,均大于0.25%,較大間距為150mm,最小直徑φ12mm,滿足要求。抗震墻邊緣構件的配筋,縱向鋼筋配筋率為1.2%~2.0%,箍筋直徑均為φ10mm,間距均為100mm,滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.7條要求。
3.4.8填充墻
本工程砌體填充墻在平面和豎向布置均勻對稱,滿足要求。砌體填充墻沿框架柱每隔500mm有2根φ6mm拉筋,拉筋伸入填充墻內長度700mm,滿足三四級框架不應小于墻長的1/5且不小于700mm的要求。墻長度大于5m時,墻頂部與梁設有拉結措施,滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.9條要求。
3.5抗震承載力驗算(第二級鑒定)
第二級鑒定是以抗震驗算為主,結合構造影響進行綜合評價。第二級鑒定可采用樓層綜合抗震能力指數法與《建筑抗震設計規范》規定方法進行抗震計算分析。本工程采用中國建筑科學研究院編制的《PKPM混凝土結構鑒定加固》軟件進行抗震承載力計算。在建立計算模型和選擇計算方法時采取了如下處理。
1)在PKPM軟件計算中,依據原設計施工圖、本次改造建筑圖,并結合現場調查結果,確定結構布置及荷載分布,建立計算空間計算模型
2)抗震計算的有關參數抗震設防烈度:7度;設計基本地震加速:0.15g;設計地震分組:及時組;設計特征周期值:0.30s;建筑場地類別:II類;地面粗糙類別:C類;框架抗震等級:三級;剪力墻抗震等級:二級。
3)梁柱節點重合部分,梁端簡化為剛域。
4)考慮填充墻對于結構總體剛度的影響,計算時取周期折減系數為0.75。
5)根據及時級鑒定結果,體系影響系數取0.95。經計算首層個別框架柱抗剪不滿足要求,首層、2層部分框架梁、板承載力不滿足要求,3層、5層改造為設備機房位置樓板承載力不滿足要求。
3.6抗震鑒定結論
1)個別框架柱軸壓比不滿足要求;
2)個別框架柱抗剪不滿足要求;
3)部分框架梁承載力不滿足要求;
4)部分樓板承載力不滿足要求。
4抗震加固設計
4.1框架柱加固
軸壓比不足的框架柱采用加大截面法進行加固處理。該方法是在框架柱構件表面鑿毛和清潔處理后用鋼筋混凝土圍套,圍套內的縱向受力鋼筋由計算確定,并與原框架柱內縱向受力鋼筋共同工作。采用加大截面法不僅提高框架柱的承載力,并且在一定程度上提高了結構的剛度。加大截面的尺寸一般在100mm左右,采用混凝土加大截面,澆筑時很難振搗密實,加固質量難以保障。本工程采用高強灌漿料代替混凝土,保障了混凝土的密實度??辜舫休d力不足的框架柱采用橫向粘貼碳纖維的方法進行加固處理??蚣苤迟N環向碳纖維箍,纏繞3圈且搭接長度應超過200mm。碳纖維箍外側抹厚度不小于25mm的高強度水泥砂漿,以滿足防火及防護要求??蚣苤敳考暗撞吭O置4mm厚鋼板封閉箍進行附加錨固。
4.2混凝土梁加固
混凝土梁采用型鋼加固法。此方法適用于不允許增大構件截面尺寸,而又需要大幅度地提高承載力的混凝土結構加固。型鋼加固法是在混凝土構件四周包以型鋼,型鋼與被加固梁之間用聚合物砂漿或結構膠等方法黏結。型鋼表面抹厚度不小于25mm的高強度水泥砂漿(應加鋼絲網防裂)作防護層,具體做法
4.3樓板加固
樓板采用粘貼碳纖維加固法。碳纖維復合材加固混凝土結構,主要是利用纖維抗拉的高強度、高彈性模量、高應變性能及利用改性環氧樹脂類膠結材料,使碳纖維與混凝土結構產生良好的黏結性,加固補強原結構受拉縱向鋼筋和受剪、抗扭箍筋的不足,從而提高結構抗彎、抗剪、抗扭承載力。該方法用高性能黏結劑將碳纖維布黏貼在樓板表面(纖維粘貼方向應平行于構件的主受力方向),使兩者共同工作,提高樓板的抗彎承載力。為提高碳纖維布黏結加固耐久性,碳纖維表面采用壓結鋼片加射釘進行附加錨固,壓結鋼片長度宜為碳纖維布寬+60mm,射釘應不打穿碳纖維布。
5結語
1)抗震鑒定應根據結構形式、后續使用年限等因素,結合現場實測數據,采用逐級鑒定的方法,進行抗震性能分析。
2)抗震加固應綜合分析建筑整體情況、現場檢測結果、抗震鑒定結果,并結合建筑物的現狀等,選擇經濟、合理、施工方便的加固方案。
作者:狄玉輝 康凱 何小燕 單位:中國中元國際工程有限公司
建筑抗震論文:建筑結構建筑抗震論文
1建筑結構的抗震設計
建筑的抗震設計對于國家財產的保護,人民生命安全都有著極其重要的意義,當地震來臨時,建筑抗震設計不僅僅能夠保護人們的生命安全,還保護了國家財產,為國家經濟建設做出了貢獻。所以建筑抗震設計是建筑設計中極其重要的內容。但是,由于地震等災害的發生具有不確定性,隨時性,破壞性等的特點。房屋的抗震結構設計對于房屋的建筑結構有及其重要的作用。建筑結構的抗震設計是屬于結構設計中的概念設計,能夠在概念設計中清晰的表達。為了更好的做好建筑結構的抗震設計,在設計之前需要的掌控災害能量的較大輸入,結構體系,建筑結構的類型,剛度分布等相關問題。這樣就可以從根本上消除房屋建筑結構抗震結構中的薄弱環節。
2建筑結構抗震設計的要點
地震的影響范圍一般情況下都很大,一定區域內的建筑物都會受到一定的破壞。所以建筑物場所的選擇對于結構的抗震設計及其總要。在選擇建筑場地時要注意以下幾個方面:地質結構堅硬、避開有較大坡度的山腳,周圍地勢開闊和避免地震多發地帶。在結構的抗震結構設計中對于建筑物的高度有一定的規定和標準。因此建筑物的高度要嚴格按照國家標準設計。在一些地震多發地區,不僅僅要設計合理科學,還要注重建筑材料的性能。通常情況下,不同高度的建筑對于建筑材料也有一定的要求。一般都采用不同規格的鋼筋混凝土結構。同時,為了提高結構的抗震性,在建筑結構抗震設計中,需要減小柱的軸壓比,增大柱的截面尺寸。從抗震設計的科學角度來講,減小柱軸壓比主要是為了使柱子處于大偏心受壓狀態,從而避免這樣的情況發生比如:縱向受力鋼筋未達到受拉屈服但混凝土卻被壓碎。在建筑的抗震設計時,很多專家認為應該會提高建筑物抗震設計的等級。這主要是考慮到我國是地震多發國家。大型地震容易出現重現?;蚴?0年,或是200年。建筑的抗震設計還存在一些其他的問題,比如在選擇結構體系選型時,盡量可以采取承載能力高、延展性好和充足耗能性能的體系,主要是為了在地震發生時,建筑結構能夠有足夠的抗倒塌能力。同時在結構的剛性和強度方面要水平方向和豎直方向均勻分布。防止出現局部結構出現問題導致整體結構的倒塌。
3抗震設計對結構抗連續倒塌的影響
3.1地震作用及倒塌機制地震
可以造成建筑倒塌是地震造成一切破壞的主要形式,是為結構在外部作用力下的倒塌。連續性的倒塌是因為內部內力發生重新分布而造成的。在地震作用下,構建的受力和質量分布有關系,構建受力分布在整個結構之中。整個結構的非彈性形變能夠很好的減輕地震隊構建的破壞。建筑結構的倒塌開始于結構中大部分梁柱節點的損壞。近而造成其他部件和結構的倒塌和破壞,這也叫做建筑結構的連續性倒塌。
3.2抗震設計與抗連續倒塌設計的關系
抗連續倒塌設計的主要目的在于防止建筑結構倒塌的連續性,連鎖性的發生。抗震設計的標準是比較小的地震,建筑沒有出現任何的結構的問題。較大的地震建筑結構不會倒塌。一般中等地震造成的破壞仍舊可以重新的進行結構的維修??拐鹪O計和抗連續性設計都有一個共同點就是都特別的注重結構的整體性和連續性。在地震作用性,建筑結構造成結構一定的破壞,抗倒塌能力的作用主要是在梁抵抗內力重分布上。然而結構的抗震設計能夠使梁中縱向受力鋼筋增加,也提高了結構的抗倒塌能力。建筑結構的抗震設計和抗連續倒塌設計存在很多的相同點,同時也有不同和相互的影響。
3.3抗震設計對結構抗連續倒塌的影響
目前,抗震設計對抗倒塌能力的影響有兩種不同的觀點:一種認為抗震設計通常是可以取代抗連續倒塌設計的,主要在于抗震設計的結構有整體牢固性的特點,使得結構的抗連續倒塌性能提高。另一種觀點認為,抗震設計和抗連續性的倒塌設計有著不同的出發點和目的,存在較大的差別。對于每一種設計都應該充分的考慮,不能夠想當然的認為抗震設計可以取代抗連續倒塌設計。因為結構抗震設計中的一點點的構造的方法可能增加了。雖然一些構造措施可增加建筑抵抗倒塌的能力,但是畢竟這樣的一點點增加對于整個建筑抵抗連續倒塌能力是微乎其微的。于述強等人通過科學的方法對于抗震設計對于結構抗連續倒塌性的影響。主要采取的方法是建立模型進行分析。采用拆除構件法通進行實驗的主要方法,這也是美國使用比較科學的方法。分別拆除了角柱,外圍中柱,拆除內柱等,然后分析了模型的抗連續性倒塌能力。通過模型實驗分析得到了科學的理論。一是地震作用存在較多的偶然因素在里面,但是有不同于偶然作用,存在較大的差別,所以抗震設計并不能夠取代抗連續倒塌設計。二是雖然抗震設計不能夠期待連續性倒塌設計,但是研究表明抗震設計對于抗連續倒塌能力有著極其重要的意義。在較小級別的抗震結構設計中對于結構抗連續倒塌能力沒有一個明顯的提高,但是當建筑的抗震級別高于8度時,抗震設計結構抗連續倒塌能力得到增強。
4結束語
建筑結構的抗震設計直接關系著人們在地震中能否粗生存,能否保全生命財產安全。根據地震的作用,建筑抗震設計有很多的標準和設計要點。同時,結構的抗震設計對于結構抗連續倒塌有一定的影響。雖然建筑的抗震設計和抗連續倒塌設計存在一定的相同點。但是不能夠被取代,只是高度的結構抗震設計會提高建筑抗連續倒塌性能。充分證明建筑抗震設計對于建筑結構是有影響的。
作者:張培培 單位:江蘇中城設計研究院有限公司
建筑抗震論文:合肥區建筑抗震論文
1合肥區域地質構造背景學習分析
該斷裂大致沿合肥市長江路呈東西走向縱貫市區,為隱伏斷裂,在五里墩南斷面向南陡傾,為張性斷裂。該斷裂在新第三紀至第四紀初曾強烈活動,大蜀山橄欖玄武巖噴溢可能與其有關。但晚更新世以來沒明顯的活動,對小震活動的控制作用不明顯。
2合肥地區地震歷史學習分析
2.1合肥地區歷史地震記錄據史料記載
公元288年至今,區域內沒有發生過7級以上強震。
2.21970年以來地震記錄資料
2.3對地震記錄資料的分析
合肥地區據史料記載,自公元288年至今區域內沒有發生過7級以上強震;1673年3月~1962年8月史料中,1673年合肥南部發生的5級地震,位置在橋頭集-東關斷裂、大蜀山-長臨河斷裂與烏云山-合肥斷裂的交匯部位,據專家推斷該三條斷裂為活動斷裂,且合肥地區具備發生5.5級~6級地震構造。此外,鄰區地震也影響合肥,如1668年山東郯城-莒縣間發生的8.5級地震,造成合肥大約7度的破壞;1917年霍山6.25級地震和1954年在合肥六安間發生的5.5級地震均造成大約6度的破壞。據有關部門從1973年至1994年發生的MS≥1級地震震中分布與斷裂關系研究發現:合肥地區小震活動主要集中于區域東部,形成一個小震叢集區和兩個密集帶:
①一個小震叢集區位于池河-西山驛和烏云山-合肥斷裂之間,反映區域東部地殼活動性明顯強于西部;
②巢湖內的姥山-中廟一線存在著一個近東西向展布的小震密集帶,線狀特征明顯;
③元瞳-梁園-石塘一帶小震呈密集帶,暗示有北西向隱伏線性構造的存在。
3合肥地區地震評價和抗震烈度區劃現狀
合肥市是距離郯廬斷裂帶最近的省會城市,經部門研究認為:
①郯廬斷裂安徽段為中強震低頻地段;
②合肥地區未來的地震危險性主要來自華北地震區的長江下游-黃海地震帶和郯廬地震帶;
③未來可能發生在安徽六安-霍山地震區、渦陽—鳳臺地震區和江蘇溧陽地震區的強震,會對合肥地區有較大潛在地震影響;
④綜合各方面情況,合肥區域發生6級以上地震或受到大于7度地震影響的概率極低。國務院把合肥列為全國13個地震重點監視防御城市之一,2010年抗震規范規定合肥市四區(蜀山、瑤海、廬陽、包河)及四縣(長豐、肥東、肥西、廬江),建筑抗震設防基本烈度為7度、及時組、地震加速度為0.10g;巢湖市列為建筑抗震設防基本烈度為6度、第二組、地震加速度為0.05g。
4合肥地區工程抗震淺析
4.1合肥地區抗震措施一般不需要考慮“避讓斷裂帶”的要求
根據2010年抗震規范第4.1.7條規定“抗震設防小于8度區域,建筑抗震不用考慮避讓斷裂帶”的要求,原因是通過國內外大量地震資料在小于8度地震區,地面一般不發生斷裂錯動。合肥市四區、四縣、一市抗震設防基本烈度皆小于8度。
4.2合肥地區建設工程時地貌單元勘察要求
合肥地區要注意在河、湖岸邊漫灘及一級階地等地貌單元上建設工程時,應該注意場地土(砂土和粉土)的液化問題。在這些地貌單元勘察時必須進行有關技術測試,如對砂土要進行標準貫入試驗,對粉土要進行顆粒分析試驗和標準貫入試驗,并進行有關液化土評價和場地液化指數的綜合計算,進而提供設計對地基基礎的技術措施依據,施工中嚴格按照勘察設計要求進行,使建筑滿足抗震規范要求。必須注意:本次規范修訂依據國家標準《建筑工程抗震設防分類標準》(GB50223—2008),修訂中總結汶川大地震的經巖土工程與基礎處理336驗教訓考慮到我國經濟已有較大發展,把“未成年的學校、醫院、體育場館、博物館、文化館、圖書館、影劇院、大商場、交通樞紐等人員密集的公共服務設施”劃為重點設防類,其地基基礎抗震設防措施比基本烈度提高一度的要求進行設計。對抗震基本烈度為6度區的巢湖市,建筑抗震乙類(重點設防類,如中小學、幼兒園等)及甲類建筑,嚴格注意勘察時應對場地在7度地震力作用下有液化的土層進行技術測試與液化評價,進而在設計時考慮要按照“比基本烈度提高一度(7度)設防”的要求采取措施處理,以達到抗震規范規定的抗震要求。
4.3對重要的、體型復雜的高層建筑應該進行地基動參數檢測、地震力衰減和時程分析
在地震過程中,土的剪切模量和阻尼比隨剪應變的加大而呈現出明顯的非線性變化。在有限的范圍內剪切模量G與剪切模量Gmax的比值隨剪應變γ的變化曲線僅與土類有關,故土的非線性動力特性可以用G/Gmax~r曲線描述。而Gmax由原位剪切波速測試出的S波速Vs由下式算出:Gmax=ρVS2。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2002)要求,地震作用計算擬采用彈性時程分析法進行多遇地震下的補充計算。通過對場地原位剪切波速測試和人工模擬的加速度時程曲線,計算各層土層地震動力反應,給出地表加速度時程,再進行有關加速度時程合成。通過地震危險性分析給出了場地基巖地震動時程的動力學特性:峰值加速度及加速度反應譜。人工合成地震動就是計算滿足這些特性的加速度時程,其方法是不斷調整初時時程Ra(t)的幅值譜,使Ra(t)的動力特性(包括加速度反應譜及峰值加速度)均滿足危險性分析的要求。地震動時程的強度包線采用如下形式:(t/c1)2×Agmaxt≤c1Agmaxc1≤t≤c2exp(-c3(t-c2)Agmaxt>c2f(t)={其中:c1、c2、c3是確定包絡線的3個參數;Agmax是較大加速度;t是從地震初至開始的時間。對合肥周圍地區,在考察每個潛源的較大震級和潛源內發生較大震級地震對場地影響兩個方面的因素后,多遇地震各參數:c1=17.76,c2=26.52,c3=0.12。為反映地震全過程,對多遇地震時程長度為20.48s,采樣步長0.02s,相應的采樣點數分別為1024。
4.4建設工程勘察、設計、施工必須嚴格按照國家抗震設防分類
標準(2008)和2010抗震規范執行新規范繼續保持著“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設防方針。所有建筑只要嚴格按規范設計和施工,可以在遇到高于區基本烈度1度的地震下沒有倒塌的危險,從而實現生命安全的目標。其中:所指的“小震即多遇地震、中震即基本烈度地震、大震即罕遇地震”,其對應的50年“超越概率63%、10%和2%~3%的地震”,對應的“重現期分別為50年一遇、約500年一遇和約2000年一遇的地震”。
4.5對既有建筑抗震的現狀分析與抗震措施的建議
4.5.1既有建筑抗震的現狀
根據筆者參加的安徽省住建廳與安徽建筑工業學院2009年對“安徽省城市重要市政基礎設施和公共建筑的抗震性能調查”研究,既有建筑物抗震隱患主要存在如下幾種情況。
①抗震設計標準的變化引起建筑物抗震性能不滿足現行規范要求,如原抗震設防分類標準為丙類而現行規范定為乙類建筑,如教育建筑、醫療建筑、大型公用建筑等,因為現在新規范要求要比基本抗震烈度提高1度設計,所以現在不能滿足新規范要求抗震。
②7度區1978年前建造使用的建筑和6度區1989年前建造使用的建筑,由于之前沒有進行抗震設計建造,因此其安全性較低,達不到現行抗震要求。
③對于1978年前建造的建筑雖然進行了一些抗震加固,但其整體性差,很多建筑根本不能抵抗基本烈度的地震作用。
④1978年以后建造的抗震房屋,但根據對部分建筑(如合肥市西苑新村某樓,6層,二層)現場檢測其承重墻砌體砂漿標號很低,已很多達不到M25,不能抵抗基本烈度7度時的地震力作用。
⑤其他問題諸如:部分建筑結構體型不規則和設計缺陷,引起的建筑結構抗震能力薄弱;部分建筑由于施工質量較差和建筑材料性能指標不合格導致結構抗震性能不滿足設計要求;有些建筑未經技術鑒定或設計許可,擅自加層或改變使用功能而導致結構抗震性能存在隱患;個別建筑建造在沒有處理的坑道上、液化場地上、可能造成的滑坡上等等。
4.5.2對既有建筑的抗震措施的建議
對重要公共建筑設施應該積極進行鑒定、加固。對過去設計符合老規范沒有達到新規范標準的如未成年的學校、醫院、體育場館、博物館、文化館、圖書館、影劇院、大商場、交通樞紐等人員密集的公共服務設施,應該重點實施加固改造。對民房、危房應積極宣傳,鼓勵自行委托鑒定、加固或拆除。
5結語
工程抗震始終是圍繞著人類的建設工程進行,實踐證明,行之有效的抗震措施,可提高工程的綜合抗御地震破壞的能力。只有強化工程抗震和防災意識,科學地研究具體地點和地震特點,才能有效地提高工程抗震和防災能力,人類才能在有限的資金下較大程度地戰勝地震災害,從而造福社會、造福人類。
作者:吳君虎 單位:安徽建筑大學勘測設計研究院
建筑抗震論文:村鎮建筑抗震論文
1新疆村鎮房屋抗震研究現狀
1.1新疆地震活動的分布及主要特點新疆地震活動的主要特點是地震發生的頻率高、強度大,在歷史上發生過強烈地震,如富蘊縣的8.1級大地震,昭蘇縣的8.0級大地震,1985年烏恰縣的7.4級大地震,使整個縣城嚴重損壞,易地重新建城。1997年的伽師縣6.9級地震,2003年的巴楚—伽師縣6.8級地震,2008年的于田—策勒縣7.0級大地震都造成了人員傷亡和經濟損失。2008烏恰發生的6.8級地震,2011年尼勒克縣、鞏留縣交界處發生的6.0級地震,2012和田地區洛浦縣發生的6.0級地震,阿圖什市發生的5.2級地震,新源縣、和靜縣交界處發生的6.6級地震,和田地區于田縣發生的6.2級地震,若羌縣發生的5.5級地震,2013年阿圖什市發生的5.2級地震均造成了人員傷亡,并給震區人民造成了巨大的財產損失。2008年國家確定5個重點防御區中有2個在新疆,全疆87個縣市設防烈度都在6度以上,7度以上的縣市占84%,8度以上的縣市占34%。
1.2新疆村鎮建筑抗震研究進展新疆地域遼闊,村鎮建筑的建筑風格、結構形式、建造材料及建造方式等因所處的地理環境、氣候條件、歷史傳統、生活習慣、民族習俗等不同而有較大差別。根據調查,新疆地區的建造材料主要利用當地材料采用傳統的建造方法,常見的結構形式有石木結構、木構架-生土墻結構、木板夾心結構、磚木結構、磚混結構、木結構和木構架土坯圍護墻等。新疆對現有建筑的抗震設計標準都是參照國家現行標準來控制的,還沒有根據新疆村鎮建筑所處區域的特點來單獨研究并制定抗震設防要求。例如,磚混結構房屋按照國家現行多層砌體設計規范進行設計、施工;磚木結構房屋墻體抗震構造措施按普通磚混結構進行設置;對于木板夾芯結構與木構架-土坯墻結構只是給出了防止房屋傾倒的建議;對單層石木結構僅是給了簡單的抗震建議措施。目前,有個別學者針對新疆村鎮建筑的特點進行了抗震研究。曾廣群等闡述了新疆村鎮建筑的抗震性能及目前主要存在的問題,并提出了相應的解決和改進措施。阿肯江?托呼提等通過對歷次大地震中新疆村鎮土坯房屋的震害特點研究,提出了木柱、梁-土坯組合墻結構體系,以簡便易行的手段提高新疆土坯房屋結構的抗震能力。王瑾采用理論分析和試驗相結合的方法對石木結構進行抗震性能研究。陳漢清對木柱梁-土坯組合墻體進行數值模擬及抗震性能分析。陳嘉對生土結構材料的物理性質及力學性能進行了試驗研究。趙成對改性土坯砌體進行了試驗研究。夏多田分析了新疆村鎮建筑的抗震性能,提出了未來村鎮建筑抗震技術發展的趨勢。
2新疆村鎮房屋節能研究現狀
就新疆村鎮建筑建造現狀節能而言,村鎮建房節地、節材、資源的重復利用及房屋保溫隔熱意識非常淡薄。
2.1村鎮房屋使用土地資源狀況砌體結構材料主要以粘土磚為主,而粘土磚的生產原料又主要來自于耕地。隨著建設的迅速發展,建筑材料需求量急劇增加,加劇了對粘土資源的破壞性使用,造成大量土地毀壞,生態環境遭到破壞。
2.2村鎮房屋使用建筑材料狀況農村居民文化水平不高,節能與環保意識欠缺。有些地區,農村居民在住宅建設中,房屋高度不僅有攀比現象,還普遍認為層高越高夏天會越涼爽。其實,增加層高不僅使建筑材料用量增加,而且加大了建筑物采暖與制冷的能耗。現有極少一部分經濟條件較好的地方,在政策鼓勵下,建造時選用輕質高性能的材料,并且盡量使材料循環使用。
2.3村鎮建筑保溫狀況村鎮建筑圍護結構的熱工性能差,圍護結構是建筑物構成的主體,據統計通過外圍護結構的熱損失約占建筑物總耗熱量的70%~80%。絕大部分農村住宅墻體均無保溫層,且窗戶、屋頂等密封性差。近些年,隨著農村經濟水平的提高、農民收入的增長,農民在建造新房時片面地追求面積大、外觀美,但只是改變了瓦材、墻體、窗戶等面層材料,而忽視了保溫隔熱材料的重要性。有極個別的學者認識到新疆地區村鎮建筑節能的重要性,對其村鎮建筑節能進行了研究。原甲在對新疆不同寒區村鎮住宅建設現狀進行調研的基礎上,提出住宅節能設計的方法與思路。馮偉剛研究了棉稈植物纖維砌塊用來替代粘土磚,既充分利用新疆當地充足的棉稈資源,又同時使村鎮建筑抗震性能和保溫性能得到極大的提高。姜曙光等通過對新疆暴風雪災害的調研,分析了村鎮建筑磚木結構、磚混結構和輕型鋼結構的房屋受損特點,提出了建筑修復加固的原則和方法,以及在修復加固的同時兼顧對既有建筑保溫節能的改造方案。
3綠色建筑展望
新疆地域遼闊,村鎮區域地理位置復雜,各地區災害分布不均,經濟發展水平相差很大,缺乏具有針對性、切實可行的新型抗震節能綠色建筑結構體系的研究。隨著村鎮經濟結構的變化和居住生活水平的提高,村鎮建筑應將逐步由“粗放型”向“細致化”轉變,由“面積型需求”向“舒適型需求”轉變。為此,需加大研究力度,針對各個地區的特點,把村鎮建筑建成綠色建筑,把村鎮建筑的抗震、節地、節材、資源的重復利用及房屋保溫隔熱有機結合起來,在各要素間尋找到平衡點,精心構思、設計、精選材料、合理構造,同時嚴格控制建設成本,研究出抗震、節能、經濟、適用并且村鎮居民能接受的綠色建筑,這也是新農村建設、村鎮防震減災和節能減排以及國家對綠色建筑的戰略需求。新疆村鎮綠色建筑面臨著抗震與節能的迫切要求,從設計、施工技術、質量驗收和管理等方面,將村鎮綠色建筑的抗震與節能有機結合,使綠色建筑抗震與節能實現協調統一,進行抗震節能綜合研究設計。新疆村鎮綠色建筑應從以下幾個方面來考慮抗震與節能結構體系的研究與設計:
1)考慮抗震問題時,必須保障采取的抗震措施造價低,適應性強,村鎮居民能接受,易于推廣。
2)研究的結構體系,應易于就地取材,并充分利用秸稈,建筑垃圾等生態綠色環保建材,遵循經濟、實用、生態、環保、抗震、節能的原則。
3)所研究的村鎮建筑抗震與節能結構體系在保障結構的抗震安全性的同時,還需綜合考慮建筑墻體、屋面及門窗的保溫需求。同時,建筑墻體、屋面及門窗的保溫措施不僅使房屋達到預期的保溫效果,同時還應兼顧提高抗震效果。
4)在抗震與節能結構體系的研究與設計的同時,做到多學科的統籌兼顧,并考慮抗風、防火方面的要求。
作者:李建華 喬箭 陳文婧 單位:新疆農業大學水利與土木工程學院 新疆烏魯木齊市水磨溝區林業園林管理局
建筑抗震論文:超限設計建筑抗震論文
1超限高層建筑抗震設計中的問題
1.1材料對超限高層建筑抗震設計的影響
質量是建筑的核心,而建筑的抗震性能是體現建筑質量的主要因素,對建筑質量的影響極大,然而,在當今超限高層建筑抗震設計中,卻由于由于多種原因造成抗震設計的質量出現了嚴重的問題,材料對其造成的影響只是其中一個重點要素。材料的影響主要現在材料的質量、材料的不匹配等問題,在超限高層建筑工程設計中,有很多工作人員為某一己之私而在施工中用一些質量不達標的材料,嚴重影響的建筑的抗震性能;另外,還有些工作人員在設計中會將一些其他的建筑抗震設計方案引入到該建筑物中,而由于建筑物的高度以及整體結構都有所不同,導致出現“張冠李戴”的現象,與實際的建筑缺乏匹配度,導致超限高層建筑抗震設計受到了一定的影響,使建筑的安全性降低達不到超限高層建筑抗震的標準。
1.2平面結構設計對超限高層建筑物抗震設計的影響
超限高層建筑物的平面結構設計是與建筑物外形有著直接的聯系,當然也與建筑物抗震設計有著密切的關系,同時超限高層建筑的平面設計與施工難度有著直接的聯系,然而,在當今超限高層建筑平面設計中卻存在一定的問題,平面結構設計引起的施工難度過大,而導致的超限高層建筑抗震的施工也受到了一定的阻礙,即使能順利施工也會因為結構設計的不合理對超限高層建筑抗震性能造成一定的影響,在后期的使用中依舊存在重大的安全隱患[3]。另外,如果平面結構設計的不合理,會造成無法的確定超限高層建筑抗震的均衡點的位置,尤其是超限高層建筑設計中需要考慮的因素較多,可能會在平面結構設計中會漏掉某些細節的設計,一些結構細節出現問題也會導致超限高層建筑整體的抗震性安全性受到一定的影響。
1.3受力體系對超限高層建筑抗震設計帶來的影響
受力體系是建筑抗震設計中需要考慮的重要因素,而且每個建筑的受力體系也各不相同,這與設計者的經驗沒有太大的聯系,因此,在設計的過程中不能光憑經驗來完成設計,而且,確實有這種情況發生,覺得自己有著多年的設計經驗,就沒有詳細的對建筑受力體系進行分析,通過以前的經驗直接按部就班的放到設計里,最終導致建筑的受力體系與抗震設計發生了矛盾,造成超限高層建筑抗震的性能降低,使得建筑整體缺乏安全性和穩定性。
2超限高層建筑抗震設計優化
2.1做好超限高層建筑設計的前期工作
由及時部分得知,建筑材料對超限高層建筑設計抗震設計的影響及其的嚴重,因此在設計前要做好前期的準備工作,主要對設計中涉及到的材料質量、數量、規格等做好相應的規劃設計,通過對材料的了解再進行相應的設計,尤其是材料的性能參數一定要做好詳細的分析,因為有很多材料類型差不多,但是,還是有著細節上的差別。另外,還應對超限高層建筑地點的地質地貌、周邊環境等進行詳細的分析,這些因素對超限高層建筑抗震設計也有著一定的影響。因此,要做好前期的材料搜集、整理的工作,要確保相關數據材料收集的性和性。通過做好前期的準備工作,不管是在超限高層建筑的整體設計還是對建筑的抗震設計需要將這些數據作為設計的基礎,進而確保設計過程中避免出現一些誤差。
2.2對超限高層建筑物平面結構設計的優化
超限高層建筑的設計要比平常的多層、高層的設計特點復雜的多,而且對超限高層建筑抗震設計的本身要求也特別高,因此,在這種情況下超限高層建筑抗震設計中,應的考慮各種因素,將其作為優化方案的因素。另外,在對超限高層建筑抗震設計的過程中,設計者要根據實際情況,再結合多種有關設計因素,如,抗震指數、施工方式等,設計出多種超限高層建筑抗震設計方案,然后再通過多種方案的相互比較,選擇出化的方案,通過這種優化方式,能更好的做好超限高層建筑的抗震設計,而且,以這種設計優化方式,一旦發現方案中存在設計問題或安全隱患能及時的比較出來,并及時的改正,對建筑抗震性能具有很大的保障。
2.3明確超限高層建筑抗震設計中的受力體系
隨著社會不斷的發展,人們不僅對建筑的質量要求提高了,同時也對建筑物的外觀有著一定的要求,美觀、大氣、上檔次是建筑外觀現出來的典型特點,但是有很多建筑物只考慮到外觀設計,卻忽略了建筑的受力體系,對建筑物的抗震性能帶來直接的影響,如果這種現象出現在超限高層建筑的設計中,勢必會為建筑物帶來更大的安全隱患,因此,在對超限高層建筑物抗震設計中一定要明確建筑物的受力體系。建筑的外觀要求是要滿足的,而在達到這個要求的同時,還需要設計者充分考慮到超限高層的抗震設計,要盡量以后者為主,畢竟后者是關乎到建筑物使用的安全性??梢酝ㄟ^力學的知識來尋找超限高層建筑抗震設計受力體系中的平衡點,以此來實現超限高層建筑的抗震要求。
3結語
該文主要針對于超限高層建筑抗震設計中的問題進行了具體的分析,通過本文的探討,我們了解到,在進行超限高層建筑抗震設計的過程中,設計人員應及時的發現問題,并且采取有效的措施解決問題,才能夠進一步提高建筑的抗震性能,促進建筑的良好使用。
作者:蔣寶鋒 單位:東營市建筑設計研究院