房屋抗震设计要求汇总十篇

时间:2023-07-20 16:30:42

序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇房屋抗震设计要求范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。

房屋抗震设计要求

篇(1)

中图分类号:TU2文献标识码: A

一、建筑结构抗震设计中的基本原则

在进行建筑结构抗震设计的过程中需要遵循一定的原则,讲求方法,才能够确保设计方案的科学性和可行性。为此,设计的过程中需要遵循以下原则。

(一)确保结构构件具有必要的性能

在进行抗震设计的过程中,一定要保证建筑结构构件具有一定的承载能力、稳定性、刚度和延性等性能。结构构件需要遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强底层柱、强节点弱构件的设计原则,在设计中对于可能会造成构件相对薄弱的部位,需要采取从事提高其抗震能力,对于承受竖向荷载的主要构件则最好不作为主要的耗能构件。

(二)尽量多的设置抗震防线

一个抗震结构体系需要有多个延性较好的分体系组合而成,并且由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框剪结构就是由延性框架和剪力墙两个分体组成,双肢或者多肢剪力墙体系组成的。由于在一次地震之后将会伴随着多次余震的出现,如果在结构设计时只有一道防线,那么在建筑遭到第一次破坏之后再遭余震,就会因为损伤积累导致建筑物坍塌。抗震结构体系应该有最大可能数量的内部和外部冗余度,在设计中需要有意识的建立起一系列分布的屈服区,这样能够使结构吸收和消耗大量的地震能量,从而能够提高建筑的抗震性能。

(三)恰当的处理建筑结构的构件强弱关系

在设计的过程中需要正确的处理好构件的强弱关系,在统一楼层内使主要耗能构件屈服之后,其他抗侧力构件则仍然处于弹性阶段,这样能够使得有效屈服保持较长的阶段,能够保证建筑结构的延性和抗倒塌的能力。需要注意的是,如果在抗震设计中一部分结构的设计超强,那么就会导致结构的其他部位出现相对薄弱的现象,所以说在设计的过程中需要恰当的处理结构的强弱关系,对于不合理的加强的作法或者是在施工中以大代小,改变抗侧力构件配筋的这些做法都需要尽量的避免。

二、房屋建筑结构中的抗震设计方法

(一)建筑场地的选择

当前地震的发生虽然可以预测,但是还是会给建筑物造成很大程度的损坏,地震发生的过程中,由于地质结构发生变化,就使得整个建筑结构发生改变,严重的话会直接导致整个建筑物倒塌。所以,为了能够有效地减小地震对房屋建筑的损坏,我们必须选择好施工场地。

(1)由于我国地理条件比较复杂,最佳的施工场地应该选择在地势平坦、开阔的地区,这样能够减少地震时的沉降度,提高建筑物的稳定性,进而减少建筑物的坍塌情况。

(2)有些地区的地形本身就容易受到地震的破坏,例如,河流、山川附近、地形不均匀地区等等,如果在这样的土地上建设建筑物,一旦发生地震,就会直接导致建筑物倒塌。在选择施工场地的时候应该尽量避开这些地区,如果不能避开,就必须做好抗震措施。

(3)有些危险地区能够直接主观判断出来,例如容易发生泥石流、滑坡等地区,建筑物一定不能在这些地区建设,如果把房屋建筑在这些地区,一旦发生地震就会引发一些其他的自然灾害,给人们的生命安全造成更大的危害。此外,建筑场地土地的性能也和建筑物的抗震性有直接关系。通过大量的实践数据显示,土质越坚硬,抗震性能就越好。

(二)地基和基础设计

(1)为了全面的加强房屋建筑整体的刚性,增强建筑整体结构的抗震性。在房屋建造的过程中,同一个建筑单元不能够建设在不同性质的地基上,也不能够采用不同的方式,要么就全部采用天然地基的方式,要么就全部采用桩基方式,不能一半采用天然地基,一半采用桩基。

(2)房屋建筑物的基础的埋置要有一定的深度,埋置过浅就会使建筑物的嵌固作用减小,从而使建筑物在地震中的振幅增大,极易发生震害。所以,在对建筑物的基础进行埋置时,要尽可能的增加埋置的深度,同时做好基槽的回填和夯实工作,使回填土与基础的侧面发生紧密的接触,更好地提高地基的稳定性。

(3)基础和上部建筑构成了房屋建筑的整体,为了加强两部分建筑之间的整体性,基础在室外的地坪下不宜做内外交圈的基础圈梁。同时为了使上部结构与基础之间的连接更加的牢固,就要把上部结构的构造柱钢筋插入到基础的圈梁中。当地基的土质刚度不强时,还应该在基底的底部布置圈梁。

(三)建筑设计和建筑结构的规则性

(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)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”。

(3)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。

(4)建筑悬挑梁梁高度选用。有一些建筑结构设计人员经常对梁饶度计算这一环节进行忽略,在对建筑物进行正常使用这一状态下,梁高的选用往往都比较小,这也就造成了建筑物梁截面受压区应力过高,梁截面受压区也就产生了非线性的徐变 。如果我们进一步发展挑梁变形,梁支座的截面上部的受拉区也就经常会出现一些竖向裂缝,这些竖向裂缝的跨度也就比较大。受到了支座附近剪弯作用影响,竖向裂缝也就不断的向下延伸,进而成为了斜裂缝,这时,建筑物的梁也就已经接近了毁坏的程度,建筑物裂缝在梁支座位置的斜向延伸,那些靠近上部的缝宽度也就越大。

(四)墙体和屋顶的抗震设计要求

房屋建筑的质量越轻,其遭受地震破坏的程度也就越小,结构的稳定性也就越强,房屋的安全性也就越高。所以为了减轻房屋建筑在地震中受到的破坏,就要把结构的各部分做得轻一些。房屋建筑的上部建筑主要是墙体和屋盖。

(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。

(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。

(五)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。

结语

地震是人们正常生活的严重安全隐患,建筑设计人员必须认真研究以往地震灾害中建筑的破坏原因和状态,在房屋建筑结构中强化抗震设计,不断的总结经验和优化设计,提高建筑的抗震能力,最大程度的降低因地震造成的损失。

参考文献

篇(2)

中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:

一、前言

房建结构抗震设计,关乎民生,关乎经济发展,社会稳定,对房屋建筑实施结构设计,主要涉及对建筑高度,承载力,总体结构,各个部件的性能规划等一系列的因素,要求通过对各个构件和整体规划的基础上,既实现满足居民生活生产保障安全的需要,又具有值得欣赏的美学价值。增强房建结构的抗震设计,必须综合考虑地基,房屋的结构体系选择,综合布局等多方面建设因素,是一项及其专业,严谨,复杂的高技术工作。

二、建筑抗震的主要影响因素

1、抗震设计标准

目前,国内在不同地区设定的基本设防烈度,主要是根据该地区以及具体建筑在一段时间内遭受地震以及地震强度的概率而定的。如果是一般建筑,则执行基本烈度设防,如果是重要的建筑物,则相应地提高设防烈度,但是,随着设防烈度的提高,建筑的造价会相应增加。

2、建筑结构形式

为了有效地保证建筑物“小震不坏,中震可修,大震不倒”,在最新的设计规范中,砖混内框架结构被严格取缔了。目前,主要采用的是框架结构、剪力墙结构等。框架结构空间布置灵活,相对造价低,但是其在水平地震力作用下,容易发生剪切变形,因此,框架结构适用的高度相对较低。剪力墙结构平面布置没有框架灵活,但其平面内自身刚度大,强度高,整体性能好,在水平荷载作用下变形小,抗震性能较强,适用于高度较高的高层建筑。

3、抗震措施

抗震措施主要是根据建筑的重要性决定的。在确定建筑等级及场地类型之后,将先进的抗震理念和系统的分析计算纳入到抗震设计中,即可改善建筑抗震性能,提高建筑抗震效果。

三、框架结构抗震设计的基本要求

有抗震性要求的框架结构,应设计成延性框架,遵守“强柱弱梁” 、“强剪弱弯”、强节点、强构件等设计原则,柱截面不宜过小,应满足结构侧移变形及轴压比的要求。在进行框架结构抗震设计的时候,需要确定框架结构的抗震等级,根据不同的等级进行设计,主要是为保证框架结构具有较好的延性,并且能满足合理、经济的设计要求。构件设计时应满足各自的基本要求:①框架结构在进行梁端抗震设计时,既要允许塑性铰在梁上出现又不要发生梁剪切破坏,同时还要防止由于梁筋屈服渗入节点而影响节点核心区的性能,使梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力,梁筋屈服后,塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力。②框架柱在设计时,应该遵循强柱弱梁,使柱尽量不要出现塑性铰,在弯曲破坏之前不发生剪切破坏,使柱有足够的抗剪能力,同时控制柱的剪切比不要太大。③框架节点在地震破坏时,主要是节点核心区剪切破坏和钢筋锚固破坏,因此在设计时,要采取“强节点弱构件”的设计概念,保证在多遇地震时,节点应在弹性范围内工作;在罕遇地震时,节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递。

四、框架结构构件抗震设计的构造措施

1、框架梁的截面抗震设计尺寸,宜符合下列各项要求:截面宽度不宜小于 200mm;截面高宽比不宜大于 4;净跨与截面高度之比不宜小于4。在计算出梁控制截面处考虑地震作用的组合弯矩后,可按一般钢筋混土受弯构件进行正截面受弯承载力计算。梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于 2.5%,且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比,一级不应大于 0.25,二、三级不应大于 0.35。梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值,除按计算确定外,一级不应小于 0.5,二、三级不应小于 0.3。梁端剪力设计值应根据强剪弱弯的原则,按的要求加以调整,对一、二、三级抗震等级分别采取1.3、1.2、和1.1梁端剪力增大系数。

2、框架柱的截面抗震设计尺寸,宜符合下列各项要求:截面的宽度和高度均不宜小于 300mm;圆柱直径不宜小于 350mm。剪跨比宜大于 2。截面长边与短边的边长比不宜大于3。柱轴压比不宜超过下表的规定;建造于Ⅳ类场地且较高的高层建筑,柱轴压比限值应适当减小。柱的钢筋配置,应符合柱纵向钢筋的最小总配筋率,中柱和边柱的一、二、三、四抗震等级分别是1.0、0.8、0.7、0.6,角柱、框支柱的一、二、三、四抗震等级分别是1.2、1.0、0.9、0.8。同时每一侧配筋率不应小 0.2%;对建造于Ⅳ类场地且较高的高层建筑,数值应增加 0.1。 当采用HRB400 级热轧钢筋时应允许减少 0.1,混凝土强度等级高于 C60 应增加 0.1。

3、框架节点核芯区箍筋的最大间距和最小直径宜按规范中的柱箍筋加密区的箍筋最大间距和最小直径,一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于 0.12、0.10 和 0.08 且体积配箍率分别不宜小于 0.6%、0.5% 和 0.4%。柱剪跨比不大于 2 的框架节点核芯区配箍特征值不宜小于核芯区上、下柱端的较大配箍特征值。

五、基于剪力墙结构建筑体形的抗震优化设计

高层建筑结构的设计,除了要合理选择结构抗侧力体系外,要特别重视建筑体形和结构总体布置。建筑体形是指建筑的平面和立面;结构总体布置是指结构构件的平面布置和竖向布置。建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能具有决定性的作用。

1、震害及抗震概念设计

结构抗震设计有许多不确定因素(地震特性、结构扭转等),进行精确的抗震计算是非常困难的。结构的抗震设计除了进行细致的计算外,要特别注重结构概念设计。概念设计是指在结构设计中,结构工程师运用“概念”进行分析,做出判断,并采取相应措施。根据概念设计,抗震房屋的建筑体形和结构总体布置应符合如下原则:采用规则结构,不采用严重不规则结构;明确的计算简图和合理的传力路径;具有必要的刚度和承载力,具备良好的弹塑性变形能力和消耗地震能量的能力;部分结构或构件破坏不应导致整体结构倒塌,增加超静定结构的次数。满足抗震设计原则:即:“强节弱杆”、“强竖弱平”、“强剪弱弯”;置多道抗震防线,形成两道或多道的抗震防线,增强结构抗倒塌能力。

2、建筑平面和结构平面布置

高层建筑的外形分为板式和塔式两大类:板式建筑平面两个方向的尺寸相差较大,塔式建筑平面两个方向的尺寸接近。多数高层建筑为塔式。对抗风有利的建筑平面形状是简单规则的凸平面,如圆形,正多边形、椭圆形等平面,以减小风压,有较多凹凸的复杂平面,对抗风不利,如V形、Y形等。对抗震有利的建筑平面形状是简单、规则、对称、长宽比不大的平面。

六、结束语

综上所述,建筑结构设计中的抗震设计十分重要,加上我国今年来地震较多,加强房屋抗震设计对于居民的安全具有很大作用,应该不断的加强研究。

参考文献:

[1] 张立军 房屋建筑结构设计体系选型及抗震没计 [期刊论文] 《科技与生活》 -2011年14期

[2]孟虎 房建工程砖混结构的抗震设计与前瞻性研究 [期刊论文] 《科技与企业》 -2011年9期

[3]万忠伦 成都驿园高层住宅结构抗震设计 [期刊论文] 《铁道建筑》 PKU -2008年12期

篇(3)

引言

数据统计结果显示,我国每年发生地震的次数接近全球地震总次数的三分之一,而全球每年发生的地震次数则高达惊人的50万次,与此同时,我国每年发生的五级以上地震次数也高达20多次。近些年来,汶川、玉树、于田地区接连发生的大地震给人们的生命财产造成了严重的损失,引起了人们对于房屋建筑抗震性能的重视。在房屋建筑的设计时,更多的考虑到结构抗震的设计,可以在一定程度上减少地震对房屋建筑造成的破坏,从而在更大程度上保障人们的生命财产安全,减少不必要的损失。

1 建筑场地的选择要求

地震会导致地质结构发生不同程度的变化,从而对震区范围内的建筑结构造成不同程度的破坏,轻则受损,重则直接坍塌。而在房屋建设过程中,按照要求合理地选择建筑场地,能有效减轻由于地震造成的房屋建筑损坏情况。

首先,鉴于我国复杂的地理条件,房屋建筑的施工场地要选择地势平坦开阔、土地质地坚硬的地方,减少房屋建筑在地震过程中由于地质条件原因而可能发生的沉降、坍塌现象,提高房屋建筑的稳定性和安全性。其次,房屋建筑场地选择时要避免山体周边、河岸湖畔等容易遭受地震灾害的地区,降低地震灾害带来的危险。此外,房屋建筑场地还需要避开可能发生并发自然灾害的地区,防止在地震灾害发生的同时,泥石流、地陷、滑坡等自然灾害同时发生,对房屋建筑造成更加严重的损害,并增加救援工作难度。

2 房屋建筑的地基、屋顶及墙体的抗震设计要求

2.1 地基的抗震设计要求

根据要求合理的对房屋建筑的地基进行设计,对于提高房屋建筑的抗震性能,增强房屋建筑的刚性有重要意义。在房屋建筑的地基设计时,要严格按照以下几点要求:首先,一个房屋建筑的必须建筑在同一性质的地基上,并且尽量全部选择天然地基或桩基,防止由于地基性质不同,导致房屋损害;其次,对房屋建筑的深度要进行严格控制,房屋建筑的基础埋置深度尽量足够深,从而对房屋起到很好的固定作用,并能减小地震期间房屋的振幅,提高房屋建筑的安全稳定性。同时还要做好基槽的回填工作,夯实基础,保障安全;最后,房屋的上层建筑和地基内的基础建筑是一个整体的部分,在上层建筑的圈梁和构造柱钢筋的设计上要充分考虑到二者的统一性和完整性,加强二者之间的联系,从而提高整个建筑的稳定巩固程度。

2.2 屋顶、墙体的抗震设计要求

在房屋建筑屋顶和墙体的抗震设计中,首先要考虑到的就是质量问题,这是因为房屋建筑在地震期间的受损程度与房屋建筑的质量呈正相关,换句话说,要想减轻房屋建筑的受损程度,提高房屋建筑的抗震性能,就要相应的减轻房屋建筑的质量。因此,在房屋建筑屋顶和墙体的设计中,要注意减轻这些构造的质量,具体的方法是采用质量较轻的材质、免去不必要的附属物、减少不必要的高度等,防止这些不合理的设计对房屋建筑的抗震性能造成不利的影响。同时,减轻房屋建筑质量以后,房屋建筑的稳定性也得到了相应的提升,在面对地震灾害的时候,房屋建筑的安全性也得到提升。

3 房屋建筑结构的抗震设计要求

3.1 房屋建筑结构的高度

除了房屋建筑的质量,房屋建筑结构本身的高宽比也与其在地震中的受害程度有着密不可分的关系,这主要会影响到房屋建筑在地震中的倾斜程度,高宽比越大,相应的倾斜程度也愈发严重。尤其是在当下城镇化大建设时期,部分城市在房屋建设时盲目地追求高层建筑,更需要引起重视。毫无疑问,房屋建筑的层数越多,高度越高,那么在地震中遭受的破坏也必然更加严重。因此,我们再进行房屋建筑结构的高度设计时,需要对建筑的高度进行合理有效地的控制,尤其是在地质结构活动比较频繁的地区,更加严加限制房屋的高度,从而保障房屋建筑达到抗震要求。

3.2 房屋建筑结构的规则性

对房屋建筑结构进行规则性设计,确保房屋建筑的刚度、质量均匀分布,是提升房屋建筑抗震性能的重要方法。这是由于不规则的、复杂的平面或立体结构设计,以及混乱的房屋建筑的质量和刚度分布,有可能使房屋建筑在地震发生时期发生结构扭转,从而对房屋建筑造成严重的破坏。尤其是高层建筑,不规则的设计还可能会引发鞭梢效应,破坏性更加显著。

3.3 房屋建筑结构的防震缝和纵横墙的布置

房屋建筑设计还需要合理设置建筑的防震缝,尤其是在建筑结构不规则的时候,更需要处理好防震缝的设置。设计房屋建筑的防震缝,需要将建筑划分成为规则且相对独立的结构,并保留足够的宽度以保障两边建筑的彻底分开,然后再按照建筑高度布置墙体。

作为房屋建筑的主要承重构造,墙体的数量和刚度是决定房屋建筑抗震能力的关键。具体来说,如果房屋建筑中的纵横墙体较少,那么墙体之间的间距自然就增大,承重的压力一旦超过限额,那么在地震灾害过程中就很容易发生倒塌,然后引起连锁反应,造成房屋建筑的坍塌。因此在房屋建筑设计过程中,要合理、均匀的分布纵横墙体,并保证一定的数量,共同承受房屋上层建筑的质量,保证房屋建筑的刚度。

3.4 房屋建筑结构的圈梁和构造柱的布置

无论是地基中圈梁,还是房屋建筑中的圈梁,都可以在地震灾害发生时发挥巨大的作用,从而减轻地震对房屋建筑造成的损害。这是由于圈梁是连接墙体的关键,可以保障墙体的牢固性,同时增强房屋建筑结构的完整性,阻碍墙体在地震时形成裂缝,减轻由于地基不规则沉降所造成的结构性破坏。

同样,构造柱的使用也能显著提高房屋建筑的抗震性能,这是由于在墙体交叉的地方设置构造柱可以提高墙体的抗剪能力,增强墙体的变形抗压能力,保障墙体在较小的外力作用下,只会发生小部分范围内的变形,但是却不会破坏建筑的整体稳定性。

结束语

汶川地震、玉树地震的阴霾还尚未散去,人们的生命财产在地震灾害中遭受到了惨痛的损失,这也在很大程度上提升了人们对于房屋建筑抗震性能的重视程度。地震这类的自然灾害虽然是不可避免的,但是我们却可以通过提高房屋建筑的抗震能力,尽量在损失减少到最小。通过在房屋建筑过程中合理的选址、设计,配合优质的材料和精良的施工,就可以明显提升建筑的抗震性能,从而挽救更多的生命和财产。

参考文献

[1]王成立,谭宁希.房屋建筑结构抗震设计要求分析[J].城市建筑,2014,2:41.

[2]张志文.房屋建筑结构抗震设计常见问题分析与解决措施[J].科技资讯,2013,14:52.

篇(4)

地震,作为破坏力极强的自然灾害,其突发性及不可预测性十分突出,为保障人们的生命财产安全,需要确保房屋建筑具备良好的抗震能力。在房屋建筑结构设计中,需要充分重视抗震设计,明确抗震设计过程中应遵循的基础性原则,探究建筑结构抗震设计中可以应用的基本方法,确保房屋建筑具备良好的抗震能力,保障建筑功能实现及使用安全。结合某住宅建筑为例,探究抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用。

一、工程概况

某小区住宅二期五栋住宅工程,其建筑总高度为95.20m,地下设计为2层,地上建筑为31层,建筑面积为11261.5O。建筑主体采取框架剪力墙结构。该住宅建筑为丙类建筑,在建筑结构抗震设计中,其抗震设防烈度为7度,地震基本加速度值为0.15g,其结构抗震等级具体如下表所示:

表1:某住宅建筑结构抗震等级参数表

为了确保建筑结构抗的震能力,对其抗震设计原则及方法进行探究。

二、房屋建筑结构设计中抗震设计需要遵循的基础性原则

为保障房屋建筑结构抗震设计质量,保证抗震设计方案的可操作性与可行性,要求在抗震设计中遵循以下基础性原则:

(一)确保建筑结构构件其性能符合设计要求

在进行房屋建筑结构设计时,需要确保建筑结构构件的刚度、承载能力、延性、稳定性等属性参数可以满足抗震的基本要求。结构构件设计时,需要依据墙柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的基本设计原则。在结构构件设计过程中,可能存在着构件薄弱问题,为此,需要采取措施提高其抗震能力,例如调整地震力系数。

(二)确保建筑结构设置抗震防线数量

抗震结构体系是由若干具备一定延性的分体系构成,通过应用具备延性的结构构件进行分体系连接,从而实现抗震结构体系构建。如在该建筑工程中,其建筑为框剪结构,框剪结构是由延性框架与剪力墙两大分体部分构成,由多肢剪力墙体系组成。在出现地震后,多会伴随发生多次余震,如在建筑结构中仅仅设计有一道抗震防线,则该住宅建筑在经过第一次地震破坏影响后,还需要承受余震带来的损害,通过损伤积累,最终引起建筑物承载力不足,抗震能力丧失最终倒塌。

(三)确保房屋建筑结构构件强弱关系处理的科学性

在房屋建筑结构抗震设计中,需要针对构件强弱关系进行科学化处理。在楼层内其耗能构件出现屈服后,剩余抗测力构件则仍处于弹性阶段,这种处理方式,能够确保有效屈服保持较长阶段,提高建筑结构抗倒塌能力与延性能力。如抗震设计中存在着部分构件超强,则会导致其他构件相对薄弱,为此,应科学处理构件强弱关系,保障建筑结构抗震性能。

该住宅建筑在进行抗震设计时,综合考虑住宅建筑区域条件,考虑建筑工程实现,遵循抗震设计基础性原则,保障了住宅建筑抗震设计效果。

三、房屋建筑结构设计中的抗震设计基本方法探究

当前,房屋建筑结构设计中的抗震设计基本方法主要包括概念设计方法、结构消能减震及隔振设计方法、抗震构造设置等。

(一)概念设计方法

建筑抗震概念设计其基础设计思想与设计原则来源于对地震灾害的认知与建筑工程经验,在其设计思想与原则的指导下,进行房屋建筑总体结构设计,并在此基础上进行细部构造设计。然而地震其突发性十分强,且地震震动存在着随机性,这种实际的存在,导致无法准确预测建筑工程所可能会遭受的破坏力度及相关参数值,为此,在抗震设计过程中,不能单纯依赖于相关计算的结果,还需要综合考虑区域实际,结合抗震设计相关理论知识与工程经验进行综合性设计。

采取概念设计方法进行抗震设计,第一步需要做好建筑选址工作,在确定建筑地址阶段,需要规避抗震危险地段,选择出对于开展抗震具备积极因素的地基与场地。通过调查找出工程施工区域地震活动状况,地质勘察获得工程地质状况,抗震设计人员需要综合考虑多种因素,尽量选择在开阔且地基密实均匀或坚硬的持力层地段。建筑施工应避免在软弱土、液化土、边坡边缘、土层状态不均匀等地段进行施工。第二步,需要确保平面布置的合理性。建筑整体结构设计与建筑布局直接决定了建筑物动力性能。如建筑布局更合理,更简单,其结构设计满足抗震原则,则可以更好保障建筑物具备良好抗震性能。一般在进行房屋建筑平面布置时,多体现出对称性,确保建筑刚度与质量变化具备一定均匀性,避免出现楼层错层等问题。

(二)结构消能减震及隔振设计方法

结构消能减震及隔振设计方法属于一种主动的抗震对策。该方法在房屋建筑体系中设置有隔震层,通过隔震层对地震能量进行阻隔,或在建筑抗测力结构中,设置消能器,通过消能器降低地震能量。这种设计理念,主张通过应用橡胶隔震支座或阻尼器,设置于房屋建筑底部,从而延长构件振动周期,提高阻尼,消减地震能量,保障建筑安全性。、

(三)抗震构造设置

抗震构造措施属于房屋建筑结构设计的重要内容。房屋构造设置是否合理,直接影响着建筑结构抗震性能。不同房屋建筑,其建筑主体结构类型存在着较大差异,其构造措施不同。针对砖混结构工程,应依据楼板标高进行水平圈梁设置,尽量加强内墙与外墙之间的连接,提高房屋建筑整体性。圈梁属于边缘构件,可以有效提升层盖水平刚度,降低不均匀沉降对建筑的影响。

在该住宅建筑结构设计中,采取多种抗震设计方法,综合考虑建筑实际,保证建筑地基稳定性,合理设置建筑布局,应用结构消能减震及隔振设计,降低地震对建筑结构所带来的影响,通过设置抗震构造,如砌体结构圈梁钢梁构造,示意图如下:

图1:砌体结构圈梁钢梁构造参数图

采取综合抗震措施,确保了该住宅建筑抗震设计方案的合理性与可行性,实践证明,其抗震性能良好,有效保障了建筑运行安全性。

四、结语

高层建筑逐渐成为城市建筑的主体,为确保高层建筑应用性能及安全性,需要在建筑结构设计中重视并确保抗震设计的可靠性。本文结合工程实例,对抗震设计中应遵循的基础性原则进行探究,从概念设计方法、结构消能减震及隔振设计方法、抗震构造设置三个方面分析抗震设计方法,实践证明,采取有效的抗震设计,可以有效保障建筑安全性,有助于实现其综合效益。

参考文献

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引 言:

我国建筑行业近几年内发展迅速,对建筑形式的要求也越来越多,对建筑质量的要求也越来越高。建筑设计是建筑抗震设计的基础。在进行建筑设计的过程中,我们应该将抗震设计和建筑设计有机的结合起来,从而保证建筑设计的整体性和稳定性,提高建筑的抗震性能。

一、抗震设计的内容和要求

影响到建筑的抗震性能的因素很多,因此在进行抗震设计中,我们应尽可能的选择有利的地段避开不利地段,采用相应的措施进行抗震设计。尽量选择形式对称、规则、刚度分布均匀的建筑结构。

在结构体系和结构材料的选择和确定时,要符合抗震结构的要求,选择结构延性好、强度和重力比值大、均匀性好、正交各向同性好的建筑设计。

在抗震设计中设置多道防线。地震作用具有一定的持续的时间,并且有可能会多次的反复的发作。我们、、通过对地震后倒塌的建筑物进行分析,我们不难看出地震的反复作用会使建筑物破坏严重,甚至造成建筑物倒塌。产生这样的原因主要是因为建筑物的结构发生了破坏,从而丧失了承载荷载和重力的能力。因此在进行抗震设计的过程中,我们应对建筑物的构件的强弱关系进行一定的处理,形成多道防线,以此来提高建筑物的抗震能力。

二、建筑设计在抗震设计中需要考虑的问题

(一)建筑的外形问题

建筑的外形有两个方面,主要是立体空间形状和平面形状两种。在进行建筑的体型的设计中,我们应该尽量选择空间和平面的形状都比较规则和简洁的,如矩形、方形和圆形等,减少建筑外形向外凸和向内凹的现象,减少不对称现象的产生。对建筑内存在的较长的侧翼和不对称的侧翼进行一定的限制。在外形的布置上我们应尽量保证建筑结构的刚度和质量的分布比较均匀,减少受到外形不对称而引起的刚度和质量不对称的问题,降低建筑在地震时产生扭转反应的几率。虽然在建筑设计中,为了满足人们对美和艺术的要求,建筑物的体型越来越复杂,但是在进行建筑设计中,一定要确保将建筑的使用功能和建筑的抗震设计相结合,保证建筑的安全性。

(二)建筑平面布置的问题

在进行建筑的平面布置的设计中,我们应注意考虑到建筑的抗震设计,在平面布置中尽量做到布置的刚度和质量分布均匀,提高其对称性,减少发生突变和扭转效应的产生。在进行剪力墙的布置过程中应尽量和结构的抗震性能相结合,保证墙体布置的对称性。在进行电梯井的布置过程中,尽量将电梯井居中布置,防止偏心扭转地震效应的发生。建筑平面的总体布置应为结构的抗侧力构件的布置提供条件,保证建筑的抗震设计和建筑的使用功能有机的结合,充分保证建筑的抗震设计在建筑设计中起到的作用。

(三)建筑的竖向布置问题

建筑物的竖向布置主要是指建筑物沿高度上的刚度和质量的分布形式。在建筑设计的过程中,我们应该尽可能的保证建筑物的竖向刚度的分布比较均匀,重视剪力墙的均匀布置,确保剪力墙的竖向布置能贯穿到建筑物的底部。在进行建筑物的竖向布置中应提高底层的设计刚度,保证建筑的整体稳定性。

三、建筑设计中应予以重视的抗震问题

(一)非结构构件的设计问题

建筑的室内装饰和建筑外立面的装饰都会影响到建筑的抗震性能。比如在立面上粘贴的大量的瓷砖、玻璃幕墙或者外挂花岗岩、大理石等材料,室内装饰中的房屋中的吊顶和顶灯等。这些装饰本身是否具有一定的抗震性能对建筑整体的抗震性能的影响很大。因此,在进行建筑的室内和外立面的装饰的过程中,应考虑到建筑的抗震性能,结合建筑的抗震设计进行施工,从而保证建筑物的整体稳定性和抗震性能。

(二)满足设计限值的控制

我国的《建筑设计抗震规范》中对房的抗震设计中的要求的限值做出了一系列规定。《建筑设计抗震规范》中对房屋的层数和建筑高度进行了一定的规定,因此荷载进行房屋的抗震设计中,应该按照相应的限值进行设计。其次规定中也说明了房屋的局部墙体的尺寸的限值和横墙间距的限值。如在抗震设防烈度是八度的地区,多层的砌体房屋的抗震的横墙间距就不应该超过15m。底层框架结构的多层砖房的抗震设计中横墙的间距不应大于18m。在抗震过程中,如果横墙的间距过大,就会消弱楼盖的刚度。产生水平地震后,水平方向的力就无法马上传递,从而增大纵墙的变形,降低建筑物的承载能力。因此规范中对房屋横墙的间距做了最大限值的控制。如果房屋的一些承重或者非承重的外墙的尽端墙或者是高处屋外的女儿墙没有按照相应的规范进行设计也会造成墙体开裂的现象,严重的会引起墙体的倒塌,因此在抗震设计中应按照相应的局部限值进行设计。

(三)房顶的抗震设计

屋顶的建筑一般都具有较高和过重的问题,这样的形式在抗震过程中是不利的。如果屋顶建筑的重心和底层建筑的重心不在同一个直线上。屋顶的抗侧力和底层的抗侧力无法连续,就会提高地震的扭转作用,从而影响到建筑的整体稳定性。因此在进行房屋建筑的设计过程中,我们应尽量减少屋顶的高度和重量,采用一些强度高质量轻的建筑材料作为房屋建筑的屋顶材料,同时为了减少鞭梢效应的产生,在进行屋顶设计的过程中,应尽量减少一些突出的建筑物的设置,争取让建筑物的屋顶的质量和结构刚度的分布都比较均匀,这样有利于地震作用沿着建筑物的结构顺畅的结构,减少地震对建筑的影响。另外,在进行设计中应尽量保持建筑物的中心和底层的中心一致,提高建筑的整体性。

结束语:

建筑设计在建筑抗震设计中的作用很大,是建筑抗震设计的一项重要组成部分,对建筑抗震作用的发挥有着不可忽略的意义。一个优秀的建筑抗震设计一定是建筑设计和建筑抗震设计相结合的设计,既保证建筑物的造型美观、结构适用等要求,还能保证建筑物的抗震要求。因此在抗震设计中考虑到建筑设计的相关规定对房屋的设计具有重要的意义。

参考文献:

[1] 裘民川. 建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用[J].工程抗震.2013,06,20.

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【 abstract 】 masonry structure in China as a traditional form of construction, is still in our country in each kind of building occupies very important position, the seismic design of brick masonry structure progress is always concern for structural engineer. Combined with the new standard aseismatic design, this paper introduces the design of masonry structure and the main existing problems; According to the seismic fortification goal, puts forward the masonry structure seismic design should pay attention some advice. For the engineering personnel in the use of the standard aseismatic design new reference.

【 key words 】 masonry seismic design parameters post mortar

中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:

砌体结构由于选材方便、施工简单、工期短、造价低等特点,多年来砌体房屋是我国建筑市场中使用最广范的一种建筑形式;其中民用住宅建筑中约占90% 以上。砌体结构多采用砌块和混合砂浆砌筑,通过内外墙体的咬砌达到具有一定整体连接性的目的。在地震设防地区,多层砌体房屋由于组成的基本材料和连接方式决定了其脆性性质,变形能力小,抗拉和抗剪能力均低,在强烈地震作用下,砌体结构易于发生脆性的剪切破坏,从而导致房屋的破坏和倒塌;因此改善砌体结构延性,提高房屋的抗震性能具有极其重要意义。根据现行建筑抗震设计规范、砌体结构设计规范,结合自身设计的实践经验,我总结了一些目前在砌体结构房屋抗震设计上存在的主要问题和解决的方法。

1目前多层砌体房屋抗震设计中存在的主要问题

(1) 城市住宅砌体房屋建设中,房屋超高或超层时有发生,尤其是底层为“家带店”的砖房,高度经常超过限值。

(2) 在“综合楼”砌体房屋中,底层或顶层有采用“混杂”结构体系的,即为满足部分大空间需要,在底层或顶层局部采用钢筋砼内框架结构。有的仅将构造柱和圈梁局部加大,当作框架结构。

(3) 住宅砌体房屋中,为追求大客厅,布置大开间和大门洞,有的大门洞间墙宽仅有240mm,并将阳台作成大悬挑(悬挑长度大于2m)延扩客厅面积;部分“局部尺寸”不满足要求时,有的不采取加强措施,有的采用增大截面及配筋的构造柱替代砖墙肢;住宅房屋中限于场地或“造型”,布置成复杂平面,或纵、横墙沿平面布置多数不能对齐,或墙体沿竖向布置上下不连续等等。

2多层砌体结构抗震设计意见

我国建筑抗震设防的目标是三个水准。多层砌体结构可通过一阶段设计达到下列要求:满足抗震承载力要求,房屋可“小震不裂”;满足结构体系、平立面布置和抗震措施等要求,房屋可符合“中震可修”;满足房屋高度和层数及构造柱和圈梁等要求,房屋可做到“大震不倒”。

确保多层砌体结构抗震设计质量,主要有以下三个方面的内容。

2.1 抗震概念设计

2.1.1 房屋的高度和层数

历次震害证明,砌体房屋的层数越多,高度越高,它的地震破坏程度越大,所以控制砖砌体房屋的总高度及总层数对减少地震时带来的震害有很大的作用。现行建筑抗震设计规范(GB50011—2010)对多层砌体房屋的总高度和总层数有了强制性规定:多层砌体房屋的总高度及层数应满足抗震规范(GB50011-2010)表7.1.2中的限值。

在设计中房屋总高度及总层数应同时满足上标的限值,因为楼盖重量占房屋总重的一半左右,房屋总高度相同,多一层楼盖就意味着增加半层楼的側向地震作用,同时加大对底部的倾覆力矩。在中、强地震作用下,因倾覆力矩过大,使得底部墙体产生过大的压力或剪刀而被破坏,故此减轻自重、减少层数、降低层高是削弱地震影响的有效途径之一。

2.1.2 结构体系

应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。同一结构单元中应采用相同的结构类型,不应采用砌体结构与底框砌体结构或内框架砌体结构或框架结构等“混杂”的结构类型。墙体布置应满足地震作用有合理的传递途径。纵横向应具有合理的刚度和强度分布,应避免因局部削弱或突变造成薄弱部位,产生应力集中或塑性变形集中;对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。

2.1.3 科学布局建筑平面和立面

建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案,即使不可避免时,也应尽量在适当部位设置防震缝,将体型复杂,平面特别不规则的建筑布局分割成几个相对规则的独立单元。在实际工程设计中,应尽可能兼顾建筑造型,又满足使用功能要求的前提下,将平面布置、立面外观造型设计得较为规整、简洁、美观大方,结构质量中心与刚度中心相一致;同时又能有效地提高工程的抗震性能。

2.2 抗震计算

抗震计算是抗震设计的重要组成部分,是保证满足抗震承载力的基础。多层砌体结构的抗震计算,可采用底部剪力法。对平面不规则和竖向不规则的多层砌体结构,宜采用考虑地震扭转影响的分析程序。目前,多层砌体结构的抗震设计中,不作抗震验算是较普遍的现象,这样就必然存在不安全和浪费的问题。笔者曾经对7度区若干幢规则的7层住宅砖房抗震计算分析显示,底层所用混合砂浆的强度等级不能低于M10。

2.3 抗震措施

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中图分类号:TU973+.31 文献标识码:A文章编号:

一、引言

在城市建筑的高速发展中,更多高层复杂建筑形式随着科学技术和建筑材料的发展应用而不断的进步,底层框墙砌体房屋结构广泛应用于中小城市,带有底层框架剪力墙的多层房屋功能安排灵活,施工简单,底层可作为下层商铺、车库等,上层作为办公室住宿楼等小格局的生活经济类住房,这种建筑适应城市建设发展的要求,且较纯框架结构经济,特别受到房屋开发商的青睐,在相对落后和不发达地区尤为适用。然而在2008年的汶川地震中,这种底部框架-抗震墙砌体房屋的震害不仅表现在底框的倒塌和倾斜,还有作为逃生通道的楼梯震害比较严重。

二、底层框砌体的楼梯破坏形式

在汶川大地震中,框架结构、框剪结构和砖混结构中钢筋混凝土现浇楼梯出现大量破坏,尤以框架结构中楼梯破坏最为严重,楼梯构包括楼板、平台板、梯住、梯梁。框架结构楼梯结构的主要震害现象有:

2.1梯板作为斜撑构件,分配较多的地震力,地震作用下的破坏比较严重,梯段板破坏主要表现为水平裂缝处混凝土压碎,梯段板弯曲下挠,甚至断裂,

2.2支撑梯板的梯住在地震作用下可能承受较大拉力,大震中梯柱大量出现梯柱柱头破损,混凝土酥碎,甚至拉断。

2.3梯梁剪力和扭矩随着地震作用增大而增大,梯梁在破坏主要是跨中出现剪扭破坏,主要是在构件两端和跨中出现明显破坏,钢筋暴露,混凝土保护层剥落。

三、楼梯的抗震设计

抗震设计主要通过三方面体现: 概念设计、抗震计算设计及抗震构造设计。这些研究主要围绕震害特征分析、抗震性能及抗震能力的评价、上下部侧移刚度比的合理取值、薄弱层的控制、地震剪力在各构件之间的分配、过渡层的处理、改善构件的抗震性能和提高房屋整体抗震能力的措施等方面开展,同时也涉及到建筑方案和结构形式的选择、过渡层楼板的设计、底部抗震墙数量的确定等方面,内容非常广泛。

3.1概念设计(Conceptual Design)是考虑了地震及其影响的不确定性,依据历次震害总结出来的规律性,正确地处理全局方案、材料使用和细部构造等,着眼于结构总体地震反应,灵活运用抗震设计思想,综合解决抗震设计基本问题。楼梯系统使结构抗侧刚度增大,自振周期减小,从而使作用于整个建筑上的水平地震力增大。

3.2抗震计算设计(Seismic Design)的目的是用定量方法估计地震反应,以保证结构有足够的刚度和承载能力。我国建筑抗震设计规范要求:高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下,按反应谱理论计算地震作用,用弹性方法计算内力和位移。并将地震作用和其它荷载效应进行组合,用极限状态方法设计构件,保证必要的强度可靠度;对于重要建筑或抗侧能力较弱的结构,要用直接动力时程分析方法补充计算,并进行大震作用下结构薄弱层(的弹塑性变形验算。

底层框架上层砖房结构房屋由钢筋混凝土框架-抗震墙和上部砌体结构两种承重和抗侧力体系构成,底部刚度小于上部,是一种上刚下柔结构。柔性底层结构的运用源于 Mantel 提出的柔性底层概念[1]。在计算框架砌体稳定性能中,需要控制底层框架抗震墙房屋纵横两个方向的第二层与底层侧向刚度比k

k1=K2/ K1= ∑ Kmw2

∑Kcf+∑Kcw+∑Kmw

K2、K1——房屋的二层和底层的侧移刚度

Kmw2——二层的一片构造框架约束砌体的侧移刚度

Kcf ——底层一榀钢筋混凝土框架的侧移刚度

Kcw ——底层一片钢筋混凝土抗震墙的侧移刚度

Kmw ——底层一片嵌砌于框架的砌体抗震墙的侧移刚度

根据《建筑抗震设计规范》的规定根据不同设防烈度的地震作用强弱和既安全又经济的抗震设防原则,底层框架抗震墙砖房第二层与底层的侧移刚度比值在6度时不应大于3.0,在7度时不应大于2.5,在8度时不应大于2.0,在9度时不应大于1.5;且均不应小于1.0。

楼梯参与整体作用时,斜向支撑会加大整体的侧移刚度,由于在弹性阶段,楼梯的抗侧刚度大于框架本身的,当地震作用时,前几个较大加速度脉冲释放的能量,由第一道防线构件吸收,达到超过弹性阶段后,楼梯将先于主体破坏,刚度衰减速度快于框架主体,此时框架会逐渐承受更多的地震力,框架才渐渐地变为抗震主力构件。

3.3抗震设计的另一个重要方面是抗震构造设计(Seismic Structures Design),设计时采用构造措施保证结构延性,以满足设防烈度下的要求。同时,也要通过构造措施,实现在罕遇地震作用下避免倒塌的目标。

1)根据《建筑抗震设计规范》规范条文 7.1.7 条明确规定:多层砌体房屋,楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。原因在于楼梯间的墙体缺少各层楼板的侧向支撑,有时还因为楼梯踏步削弱楼梯间的墙体,尤其是楼梯间的顶层,墙体有一层半的高度,震害加重,因此,建筑布置时尽量不设置在尽端,或对尽端开间采取特殊措施。

2)楼梯间应符合下列要求: 1.宜采用现浇钢筋混凝土楼梯。2. 对于框架结构,梯间的布置不应导致结构平面特别不规则; 楼梯构件与主体结构整浇时,应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响,应进行楼梯构件的抗震承载力验算; 宜采取构造措施,减少楼梯构件对主体结构刚度的影响。3. 楼梯间两侧填充墙与柱之间应加强拉结”。

3)“5. 12”汶川大地震后,重新修订后的《建筑抗震设计规范》GB50011 -2010就提出了建筑抗震设计“在利用计算机进行结构抗震分析计算中应考虑楼梯构件影响”的新要求。

四、结论:

楼梯作为重要的建筑结构构件,要重视楼梯部分的抗震设计,采取有效的抗与放的措施,在设计过程中应该重视楼梯参与整体结构的影响,考虑斜向支撑对整体的刚度影响,通过计算机模拟底框砌体整体结构在震害受力下的弹塑性分析。随着计算机软件PKPM,sap2000等结构分析软件的应用的发展,通过结构模拟,更加准确的分析了楼梯参与下结构整体刚度、楼梯间角柱的影响,梯柱、梯梁、梯板和平台板的受力特点。楼梯能否作为整体的一道抗震防线还需结构师和相关专家继续研究讨论。

参考文献

[1]M·图尔苏穆拉托夫.[苏]柔性底层房屋的抗震性能.刘世富译.[M]自贡市科技情报研究所,1980

[2]贾强,孙剑平 《汶川大地震底框结构建筑物震害调查》 [N]. 山东建筑大学学报 2008

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0引言

2008年5月12日下午,四川省汶川县漩口和卧龙发生8级特别重大地震,造成当地通讯全部中断,都江堰市区主街道两边部分房屋出现大面积裂缝,有的房屋顶层屋檐被震垮,高挂在空中;彭州市磁峰镇、向峨镇,什邡市红白镇、蓥华镇房屋全部倒塌。国内外历次地震的经验告诉我们,砖房在历次地震中的震害是最严重的,砖房之所以地震破坏比例如此大,主要原因是砖砌体是一种脆性结构,其抗拉和抗剪能力均低,在强烈地震作用下,砖结构易于发生脆性的剪切破坏,从而导致房屋的破坏和倒塌。如果在多层砖房的设计中再过度追求大开间、大门洞、大悬挑,甚至通窗效果等,必将大大削弱房屋的抗震能力。因此,抓好抗震设防地区建设工程的抗震设计,是减轻未来地震灾害损失最积极、最有效和最根本的措施。下面笔者结合多年的工作实践,谈谈多层砖房抗震设计看法。

1目前多层砖房抗震设计中存在的主要问题

1.1住宅砖房中为追求大客厅,布置大开间和大门洞,有的大门洞间墙宽仅有240mm,并将阳台作成大悬挑(悬挑长度大于2m)延扩客厅面积;部分“局部尺寸”不满足要求时,有的不采取加强措施,有的采用增大截面及配筋的构造柱替代砖墙肢;住宅砖房中限于场地或“造型”,布置成复杂平面,或纵、横墙沿平面布置多数不能对齐,或墙体沿竖向布置上下不连续等等。

1.2在“综合楼”砖房中,底层或顶层有采用“混杂”结构体系的,即为满足部分大空间需要,在底层或顶层局部采用钢筋砼内框架结构。有的仅将构造柱和圈梁局部加大,当作框架结构。

1.3多层砖房抗震设计中,所采取的抗震措施区别较大。构造柱和圈梁的设置:多数设计富余较大,部分设计设置不足(含大洞口两侧未设构造柱);抗震连接措施:多数设计不完整或未交待清楚,有的设计还采用“一本图集打天下”的作法,不管具体作法和适用与否,全包在“图集”身上。

1.4多层砖房抗震设计中,未作抗震承载力计算的占多数,加之缺乏工程经验,使相近的多层砖房采用的砌体强度等级相距甚远。

1.5城市住宅砖房建设中,房屋超高或超层时有发生,尤其是底层为“家带店”的砖房,高度超过限值1m以上。

2多层砖房抗震设计的方法

我国建筑抗震设防的目标是三个水准。多层砖房可通过一阶段设计达到下列要求:满足抗震承载力要求,房屋“小震不裂”;满足结构体系、平立面布置和抗震措施等要求,房屋“中震可修”;满足房屋高度和层数及构造柱和圈梁等要求,房屋“大震不倒”。

为确保多层砖房抗震设计质量,我认为主要应该重视以下三个方面的内容。

2.1抗震概念设计

2.1.1房屋的结构体系

应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。同一结构单元中应采用相同的结构类型,不应采用砖房与底框砖房或内框架砖房或框架结构等“混杂”的结构类型。墙体布置应满足地震作用有合理的传递途径。纵横向应具有合理的刚度和强度分布,应避免因局部削弱或突变造成薄弱部位,产生应力集中或塑性变形集中;对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。

2.1.2房屋的平、立面布置

建筑的平面布置和抗侧力结构的平面布置宜规则、对称,平面形状应具有良好的整体作用。纵、横墙沿平面布置不能对齐的墙体较少,楼梯间不宜设在房屋的尽端和转角处;建筑的立面和竖向剖面力求规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,墙体沿竖向布置上下应连续,避免刚度突变;竖向抗侧力结构的截面和材料强度等级自下而上宜逐渐减小,避免抗侧力构件的承载力突变。8度和9度时,当房屋的立面高差较大、错层较大和质量及刚度截然不同时,宜采用防震缝将结构分割成平面和体形规则的独立单元。房屋的顶层不宜设置大会议室、舞厅等空旷大房间,房屋的底层不宜设铺面等通敞开大门洞。当确需设置时,应采取弥补薄弱部位的加强型措施或进行专门研究。

2.2抗震计算

抗震计算是抗震设计的重要组成部分,是保证满足抗震承载力的基础。多层砖房的抗震计算,可采用底部剪力法。对平面不规则和竖向不规则的多层砖房,宜采用考虑地震扭转影响的分析程序。目前,多层砖房的抗震设计中,不作抗震验算是较普遍的现象,这样就必然存在一是不安全二是浪费的问题。

2.3抗震措施

2.3.1构件间的连接措施

多层砖房各构件间的抗震构造连接是多层砖房抗震的关键。抗震构造连接的部位较多,重要部位的连接措施有下列几项。

(1)墙与墙的连接

7度时层高超过3.6m或长度大于7.2m的大房间,以及8度和9度时,外墙转角及内外墙交接处,当未设构造柱时,应沿墙高每隔500mm设2φ6拉结钢筋,每边伸入墙内不小于1m。

(2)构造柱与砖墙连接

构造柱与砖墙连接处应砌成马牙槎,并沿墙高每隔500mm设2φ6拉结钢筋,每边伸入墙内不小于1m。

(3)构造柱与楼、屋盖连接

当为装配式楼、屋盖时,构造柱应与每层圈梁连接(多层砖房宜每层设圈梁);当为现浇楼、屋盖时,在楼、屋盖处设240mm×120mm拉梁(配4φ10纵筋)与构造柱连接。

(4)构造柱底端连接

构造柱可不单独设基础(承重构造柱除外),但应伸入室外地面下500mm,或锚入室外地面下不小于300mm的地圈梁。

(5)后砌体的连接

后砌的非承重砌体隔墙,应沿墙高每隔500mm设2φ6拉结钢筋与承重墙连接,每边伸入墙内不小于0.5m。8度和9度时,长度大于5.1m的后砌墙顶,应与楼、屋面板或梁连接。

(6)栏板的连接

砖砌栏板应配水平钢筋,且压顶卧梁应与砼立柱相连,压顶卧梁宜锚入房屋的主体构造柱。

(7)屋顶间的连接

突出屋面的楼梯间等,构造柱应从下一层伸到屋顶间顶部,并与顶部圈梁连接。屋顶间的构造柱与砖墙以及砖墙与砖墙的连接,可按上述抗震措施采取。

2.3.2构造柱和圈梁的设置

对横墙较多的多层砖房,应按有关规定的要求设置构造柱;对横墙较少或横墙很少的多层砖房,应根据房屋增加一层或二层后的层数, 按有关规定的要求设置构造柱。

对横墙承重或纵横墙共同承重的装配式钢筋砼楼、屋盖或木楼、屋盖的多层砖房,应按有关规定的要求设置圈梁;对于隔开间或每开间设置构造柱的多层砖房,应沿设有构造柱的横墙及内、外纵墙在每层楼盖和屋盖处均设置闭合的圈梁。

值得注意的是,圈梁的截面和配筋不宜过大,通常按有关规定要求的数值或提高一个等级采用就可以了,不宜无限提高。同理,圈梁的作用也是有限的。

2.3.3悬臂构件的连接

(1) 悬挑构件

悬臂阳台挑梁的最大外挑长度不宜大于1.8m,不应大于2m。

不应采用墙中悬挑式踏步或竖肋插入墙体的楼梯。

(2) 女儿墙的稳定措施

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中图分类号:TU352.1+1 文献标识码:A 文章编号:

一、引言

底框结构是我国现阶段经济条件下所特有的一种结构, 从抗震上来说, 它是一种不合理的结构形式, 但由于我国当今的经济发展水平有限, 这种结构目前还无法完全摒弃, 因此在我国内地,尤其是广大西北部地区的临街建筑中仍广泛采用。由于底部框架抗震墙砖房是由钢筋混凝土框架抗震墙和上部砖房两种承重体系和抗侧力体系构成, 而由于这两种抗侧力体系在抗震性能等方面的差异, 使得这类结构的结构选型与抗震设计比较复杂。临街建筑采用这类结构, 底部临街一侧由于使用及美观的要求, 常不设置抗震墙或所设置的抗震墙的数量较少, 而另一侧所设置的抗震墙的数量则较多, 造成结构的质心与刚度中心不一致, 地震时易引起较为严重的扭转效应, 加剧了地震的破坏作用。

二、底框结构的抗震能力分析

底部框架—抗震墙砌体房屋是由底层或底部两层为框架抗震墙、上部为多层砌体房屋构成的。这类房屋的底部框架—抗震墙结构部分具有一定的抗侧力刚度和一定的承载能力、变形能力及耗能能力; 上部多层砌体房屋具有较大的抗侧移刚度和一定的承载能力, 但变形和耗能能力相对较差, 上面几层砌体结构, 由于开间小、横墙多, 不仅重量大, 侧移刚度也大, 而底层框架侧移刚度比上层小得多。这种结构的整体抗震能力取决于底部和上部各自的抗震能力, 又取决于底部和上部结构的抗侧力刚度和抗震能力的相互大小程度, 也就是说不能存在特别薄弱的楼层, 凡震害比较严重的部位, 均是由于抗震设计考虑不周而出现的相对薄弱的楼层。因此, 尽量避免薄弱楼层是底部框架􀀁 抗震墙砌体房屋抗震设计中的一个相当重要的概念。震害调查表明底框抗震砌体房屋的倒塌是由薄弱层开始的, 从分析研究可以看出, 底层抗震墙布置不足的底框抗震砌体房屋, 底层是薄弱层; 而当底层抗震墙设置过多时, 则第二层为薄弱层。

底部框架结构与上部砖混结构的刚度相比是底框抗震墙结构设计的最关键问题。若底部框架结构的刚度相对于上部砖混结构的刚度比较大, 整个结构形成下刚上柔的结构体系能较好地抵抗地震作用, 是比较理想的结构体系; 但下部刚度太大意味着下部框架结构中的抗震墙数量较多或者柱子的截面较大, 这样既影响了建筑空间的利用又增加了工程的造价。

底部框架结构的薄弱层与抗震墙数量的多少有很大的关系。合理的抗震墙数量应该是底部框架—抗震墙砖房结构的层间位移反应较为均匀, 同时避免底层过强使得薄弱楼层转移到抗震性能较差的上部砖房部分; 应该使房屋的薄弱部位出现在变形和耗能能力都较好的底部框剪层, 又可避免框剪层变形过分集中, 从而提高结构的整体抗震能力。而抗震墙的数量的确定与很多因素有关, 如层刚度比、抗震墙设置的间距、框剪层与相邻砖砌体层的弹塑性位移的比值、抗震墙的布置形式等。

三、底框结构的抗震设计

1、底部框墙的结构体系

底框抗震墙受力比较复杂,而底层的破坏将严重影响整个房屋的安全,因此对底层的抗震结构要求更高。1)底框结构底层应设置为纵横向的双框架体系。2)底框结构的底层应设置为框架抗震墙体系。在6、7度时可采用嵌砌于框架之间的粘土砖墙或混凝土小砌块墙。

2、抗震构造措施

在6度设防区,抗震构造措施大为重要,《建筑抗震设计规范》中对梁柱、节点都相应提出了不同的要求。但最终都贯彻了框架梁强柱弱梁,强剪弱弯的设计原则。

3、建筑体型和平、立面布置

合理的建筑布置在抗震设计中是非常重要的。规则的建筑由于其地震反应与计算分析较为符合,也较易采取构造措施,因此抗震性能较好,为此设计规范中提出了规则建筑的概念。同时,规范也明确规定了房屋的总高度与层数,高宽比等一系列对建筑物的要求。

4、底部框结构墙与二层砖混楼层抗侧移刚度比

在地震作用下,底层框墙的弹性层间位移可减少在强烈地震作用下的弹塑性变形的集中,使房屋整体抗震能力较高。因此,规范提出了二层砖混楼层与底部框墙的抗震侧移刚度比宜在1.2—1.8之间。而在6度时,不应大小3.0。

5、底部框墙的抗震横墙间距

底层框架抗震墙要承受上面几层通过底层楼盖传达递的地震作用,因此底框抗震墙应具有一定的承载能力和较好的变形、耗能能力。而上部砖混部分的变形能力相对较差。因此,《建筑抗震设计规范》强调了第二层与底层的抗侧移刚度不应小于1.0。具体在6度设防区域,抗震横墙的最大间距为25m。

总之,由于地震作用以及底层框架结构的复杂性,使底框抗震设计显得尤为重要,而从某种意义上说,建筑结构抗震的概念设计比计算设计更为重要。

四、实例分析

本文按照我国《》建筑抗震设计规范》所提出的“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”的三水准抗震性能, 通过应用由中国建筑科学研究院开发研制的PKPM 结构系列软件对某地区一商住综合楼进行了结构抗震性能分析。此商住综合楼为底部框架结构, 共6 层,底部1 层, 2 层为混凝土框架, 3 层~ 6 层为砖混结构。图1 为底层平面示意图, 柱截面尺寸为550 mm x 550 mm, 梁截面尺寸横向为300 mmx 600 mm, 纵向尺寸为300 mm x 600 mm, 底部两层抗震墙厚为250 mm, 混凝土强度等级为C30, 3 层以上砌体层砖强度等级为MU10, 砂浆强度等级为M7. 5, 层刚度比为1. 57。采用PKPM 结构分析程序输入E-l centro 地震波对结构进行弹性动力时程分析, 图2~ 图5 为计算分析结果。

由图2~ 图5 的计算分析结果可以看出:

1) 楼层位移和楼层力基本呈倒三角形分布, 且楼层位移和层间位移都很小, 底部的层间位移角最大为1/ 1 457, 结构仍处于弹性状态, 基本可以保证“小震不倒”的性能要求; 2) 当底部框架为两层时, 薄弱层往往在第二层框架。

五、结语

1) 只要经过合理的设计, 底框结构能够满足抗震设防要求;

2) 在本文算例中, 把薄弱层控制在第二层框架, 这说明当底部框架为两层时, 薄弱层往往在第二层框架; 底框结构的薄弱层一般为框剪层, 所以控制好框剪层的受力和变形对于底框结构的设计是极其重要的。

3)在底框—砖混结构的抗震设计中, 既要避害趋利对结构布置进行优选, 严格遵守规范强制性条文, 还要加强构造设防并严格施工, 这一广受欢迎的结构型式就能取得实用、经济、安全的效果。设计人员要转变设计思路,提高设计部门及设计人员的业务素质,尽快走出“不设防”的误区。要在严格执行《抗规》的前提下,在合理的平面布置上多做文章,同时设计单位可安排专人严把抗震设计关。

参考文献:

[1] GB50010-2002 混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002

[2] GB50011-2001 建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2001

[3] GB50003-2001 砌体结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002

篇(10)

前言

众所周知,地震是大自然中最具破坏力的自然灾害之一,地震的发生给人类的生命和财产带来巨大的破坏,会造成难以估计的经济损失及人员伤亡。自古以来,人类在与地震灾害斗争的过程中,不断地总结经验和教训。建筑物是人类生产和生活的主要场所,因此建筑物的抗震设计一直以来是抗震研究的中最重要的部分。现代建筑物的抗震结构设计研究已经成为建筑设计领域必须进行的过程,通过建筑的抗震设计来保障建筑物在地震发生时有较好的可靠性和安全性,从而把人类的生命和财产损失降到最低。因此,建筑物的结构抗震设计是建筑物抗震的重要措施,我们对建筑物的抗震设计方法进行研究具有非常实用的价值。

近年来,随着现代建筑设计理念的发展和对建筑结构抗震设计的不断总结,学者们在建筑结构设计方面,对现代建筑物的抗震设计理念有了较深的理解。建筑的抗震设计应该在结构上要求有一定的延性,这样在地震发生时能够保证建筑物在结构上有充足合理的弹性余量,从而防止建筑物倒塌。究其原因,就是建筑物的结构延展性能够让建筑物在地震发生时出现一些的非线性的结构变形,这样

能够确保建筑物的承载能力不会出现明显的下降而出现倒塌,并且具有一定延展性的建筑结构可以吸收地震发生时,地面对建筑物施加的能量,从而最大限度的减小地震对建筑物的破坏。

一、房屋建筑中抗震设计的重要性分析

(1)充分保护生命财产安全。房屋建筑的使用对象一般来说都是为人们的生活提供一个固定的场所,它最实用的功能就是解决人们衣食住行中住的问题,如何评判一个好的房屋建筑首先就是其实用性,其次就是美观程度。在如今的时代大背景下,人们对自然灾害的防护意识并不高,在建筑行业中,有些建造商利欲熏心,为了获得更高的利益在建筑过程中偷工减料,导致房屋的抗震性能不高。另一方面就是长期以来,人们对抗震意识的匮乏导致抗震设计技术不能得到进步和发展,因为人们没有这方面的需求,在技术方面也很难取得长远的突破。

(2)促进建筑结构设计理念的创新和进步。众所周知,2008 年的四川汶川地震给当地人们带来的巨大的损失,不管从物质上还是从精神上,这种国家的创伤使我们永久的铭记,在汶川大地震发生的时候除了震级较大的原因导致损失十分严重之外,还有另一方面的原因需要引起人们的重视,那就是在地震之前,在房屋建筑设计中对抗震设计的考虑较少,大多数的房屋都是这样,没有先进的设计理念,房屋的抗震性能较差。在汶川地震以后,房屋的抗震设计得到了有关部门的重视,人们开始着力研究如何使房屋的抗震性能变得更好。

(3)是取得正向社会效应的重要因素。在当今的时代背景下,社会的正向效应是促进社会发展和进步的重要因素。从某个方面来讲,发挥抗震设计在房屋建筑中的作用对构建社会主义和谐社会具有重要意义。在灾害发生时,良好的抗震性能能够减少人民群众的生命财产的损失,有利于维护社会秩序。对社会主义现代化的建社具有正面的社会效应。所以说,抗震设计的作用不仅仅是作用在静态的房屋建筑,对整个社会的发展和稳定也有着至关重要的作用。

二、抗震设计在房屋建筑设计中的应用

1.提高房屋的抗震性能

(1)在房屋建设之前,应该充分考虑地基的稳定性,只有选择了稳定的不易变形的地基,才能从根本上保障房屋的稳定性,避免因为地基的形变造成建筑抗震性能的下降。

(2)在如今的房屋建设中,以单元式的房屋建设最为常见,在这样的建筑中,同一房屋的建设要选择在性质相同的地基上,这样才能更好地将地基的潜力融入到房屋建设中,更加有效的发挥房屋的抗震作用。

(3)最大程度的减轻地基的压力。在房屋的建设中,应该从根本上减轻房屋的重量减轻对房屋地基的压力,只有这样才能缓解当地震发生时,地震的力量对地基巨大的冲击力,从而将伤害降到最小。

2.降低地震对房屋的影响

随着新的设计理念不断的创新和发展,如今隔震层的抗震设计已经被建筑界所认可,所谓的隔震层就是在地基和建筑主体之间增加一个隔震层,这样当地震发生时隔震层会将地震的冲力降到最低,使地震力收到较大的阻力,有效减少了地震对房屋主体的冲击。如果隔震层设计合理,能够最大限度的减少房屋内物品的损失,减少地震的作用力,降低地震对房屋的影响。

3.保障建筑的刚度

在建筑的设计中,选择材料是整个建筑过程中至关重要的一个环节,对钢筋和混凝土的选择是保障建筑物刚度的一个重要因素,钢筋混凝土作为抵抗外力的一个重要因素,应该严格按照国家的抗震规范进行选择和使用,现如今,人们常常在利益的驱使下,使用质量较差的钢筋混凝土,或者在建筑过程中偷工减料,这样是对整个建筑工作的不负责任,也是对社会对人民群众的不负责任的表现。

三、抗震设计在房屋建筑设计中应该注意的问题

(1)建筑的布局设计。如果想把抗震设计很好的融入到房屋建筑设计中,首先应该考虑的问题就是整个建筑的平面布局问题,在建筑过程开始之前应该选择质地一样的地基作为基础,其次,在建筑的过程中应该注意布局的对称性和稳定性,如果地基左右前后受力不均,这样很容易导致地基发生形变,当地震发生时,受力较强的部分就会承受不住地震的冲力,导致房屋的坍塌等一系列损失的发生。

(2)建筑物屋顶的设计。由于我国人多地少,如今开发商在建设房屋时大多都采用建设高层楼房的方式,节约土地,楼层过高就会导致地基受力过大,这个问题是当前建筑设计中最值得关注的一个问题,因此,不管是在建设高层居民楼或者工业建筑的时候,应该注意将屋顶的重心和建筑底部的重心设计在一条线上,注意承重强和剪重强的有效配合。只有这样的设计才会使得建筑抗侧力能够连续起来,使得房屋的抗震水平不再受到制约。

(3)房屋抗震横墙的设计。在房屋的抗争设计中,充分考虑抗震横墙之间的间距以及墙体之间的距离限制也是抗震设计中的一个较为重要的因素,只有把这些限值充分考虑到房屋的建筑设计中才不会影响建筑水平地震力的传递,增加建筑抗震的承载力度,满足建筑设计的抗震要求,不会出现墙面裂开或者坍塌的现象发生。

结语

总而言之,对于房屋建筑而言,设计人员和建筑人员应当更加注重抗震性能和稳定性能的突出,明确安全性的设计原则,采用先进的抗震方式,以此来保障房屋建筑良好的抗震性,实现现代房屋建筑结构的安全性和舒适性。只有做好这方面的工作才能促进社会的发展和进步,对维护社会秩序和保障社会稳定做出应有的贡献。

参考文献:

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