时间:2024-04-17 15:57:49
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建筑抗震设计范例,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。
Abstract: The earthquake disaster is a serious threat to human life and safety of the natural disasters, earthquake feature is burst ness, as people continue to accumulate experience for earthquake damage and seismic theory and experimental research is unceasingly thorough, people have a deeper understanding on the buildings under the action of earthquake responses.
Key words: structure; deformation calculation; structure design;
中图分类号:TU352.1+1文献标识码:A 文章编号:
前言
实际工程中抗震设计是一件复杂且非常重要的事情。它主要包括以下内容:建筑设计应注意结构的规则性;选择合理的建筑结构体系;抗侧力结构和构件的延性设计。本文以框架结构为例,对如何加强抗震设计进行探讨。
1结构抗震变形验算
抗震设防三水准的要求是通过两阶段设计来保证的:多遇地震下的承载力验算,建筑主体结构不受损,非结构构件没有过重破坏保证建筑正常使用功能;罕遇地震作用下建筑主体结构遭遇破坏,但不倒塌。
第一阶段设计,变形验算以弹性层间位移角表示。以保证结构及非结构构件不开裂或开裂不明显,保证结构整体抗震性能。
第二阶段的变形验算为罕遇地震下薄弱层弹塑性变形验算,以弹塑性层间位移表示。根据震害经验、实验研究和计算结果分析提出了构件和节点达到极限变形时的层间极限位移角,防止结构薄弱层弹塑性变形过大引起结构倒塌。
现阶段的位移控制和抗震设计还限于单一地震下结构的反应。如何有效考虑在地震高发区及多次地震下累积损伤对结构变形和抗震性能的影响,保证结构整个寿命期内的安全,需要进一步的研究。
2抗震结构设计方案
在地震作用下,结构在真正失效前,有一个较大的塑性变形能力(结构延性),即结构在一个较小的地震下可能达到或者接近屈服状态;而在较大的地震下,结构的若干部位将陆续进入屈服后的非弹性变形状态,并且随着地震力的增大,结构中进入弹塑性变形的部位增多,先进入屈服的部位弹塑性变形也增大。结构通过这种变形耗散较多的地震传来的能量。
我们可以设计低地震力的结构,通过更大的非弹性变形耗散掉更多的地震能量,同时结构非弹性变形越大,刚度降低越严重,阻尼增大,周期增长,结构受到的总地震力降低也越多。这就使得我们在设计过程中,在不降低构件竖向承载力,并且保证结构延性的前提下,可以取用一个小于设防烈度地震反应水准作为设计中取用的地震作用。反过来讲,若采用的设计地震力越低,结构屈服部位在屈服后水平和竖向承载力不降低的前提下需要达到的非弹性变形就越大,也就需要结构有更好的延性性能。
设防烈度地震加速度通过地震力降低系数R或结构性能系数q折减为结构设计加速度,相当于赋予结构一个较小的屈服承载力,结构在竖向承载力不降低的情况下,通过屈服后的非弹性变形来经受更大的地震,实现“大震不倒”的目标。因而,采用低设计地震力的关键在于保证结构及构件在大震下达到所需的延性。总体而言R或q均为设防烈度地震作用与结构截面设计所用的地震作用的比值。 R或q越大,则要求结构达到的延性能力越大,R或q越小,则结构需要达到的延性能力越小。这样均能实现“大震不倒”。
国外一般有如下三种设计方案:(1)较高地震力——较低延性方案;(2)中等地震力——中等延性方案;(3)较低地震力——较高延性方案。高地震力方案主要保证结构的承载力,低地震力方案主要保证结构的延性。实际震害表明,这三种方案,从抗震效果和经济性来看,都能达到设防目标。我国的抗震设计采用的是方案(3)即较低地震力——较高延性方案,即采用明显小于设防烈度的小震地面运动加速度来确定结构的设计地震作用,并将它与其他荷载内力进行组合,进行截面设计,通过钢筋混凝土结构在屈服后的地震反应过程中形成较为有利的耗能机构,使结构主要的耗能部位具有良的屈服后变形能力好来实现“大震不倒”的目标。当然,我们还要看到一点,虽然这三个方案都能保证“大震不倒”,但是在改善结构在中小地震下的性态方面,方案(3)仅仅提高结构的延性水平而结构的屈服水准并没有明显提高,而且是明显不如方案(1)和(2)的。也就是说,在保证“小震不坏,中震可修”方面,方案(1)和(2)是优于方案(3)的。
3抗震结构构造
能力设计法是结构延性设计的主要内容,包括我国规范的内力调整和构造两个方面。其核心思想为:通过“强柱弱梁”措施引导结构形成“梁铰机构”或者“梁柱铰机构”,通过“强剪弱弯”避免结构在达到预计延性能力前发生剪切破坏,通过必要构造措施使可能形成塑性铰的部位具有必要的塑性转动能力和耗能能力。从以上三个方面保证使结构具有必要的延性,框架结构作为常见的结构形式,当然其延性设计也主要是从这三个方面来体现的。
3.1 强柱弱梁
结构动力反应分析表明,结构的变形能力和破坏机制有关。常见有三种典型的耗能机构,“梁铰机构”、“柱铰机构”、“梁柱铰机构”。“梁铰机构” 和“梁柱铰机构”的梁先屈服,可使整个框架有较大的内力重分布和能量消耗能力,极限层间位移大,塑性铰数量多,并且不因个别塑性铰失效而结构整体失效,因而抗震性能好,是框架结构理想的耗能机构。我国规范采用的是允许柱子、剪力墙出铰的梁柱铰方案,采取相对的“强柱弱梁”措施,推迟柱子的出铰时间,但不能完全排除出现薄弱层的柱铰机构的可能性,因而需要限制柱子的轴压比,必要时通过时程分析法判断结构的薄弱层,防止出现柱铰机构。
我们常见的“强柱弱梁”的调整措施就是要人为增大柱子的抗弯能力,诱导在梁端先出现塑性铰,这是考虑到柱中实际弯矩在地震中的可能增大。在结构出现塑性铰之前,结构构件因拉区混凝土开裂和压区混凝土的非弹性性质,钢筋与混凝土之间的粘结退化,使得各构件刚度降低。梁刚度降低较受压的柱子相对严重,结构由最初的剪切型变形向剪弯形变形过渡,柱内的弯矩较梁端的弯矩比例增大;同时结构的周期加长,影响到结构各振型参与系数的大小;地震力系数发生变化,导致部分柱子弯矩增大,由于构造原因及设计中钢筋的人为增大,使得梁的实际屈服强度提高,从而使得梁出现塑性铰时柱内弯矩增大。结构出现塑性铰之后,同样有上述原因的存在,而且结构屈服后的非弹性过程就是地震力进一步增大的过程,柱弯矩随地震力的增大而增大。地震力引起的倾覆力矩改变了柱内的实际轴力。我们规范中的轴压比限值一般能保证柱子在大偏压的范围内,轴力的减小也能导致柱子屈服能力的降低。
3.2 强剪弱弯
“强剪弱弯”是为了保证塑性铰截面在达到预期非弹性变形之前不发生剪切破坏。就常见的结构而言,主要表现在梁端、柱端、剪力墙底部加强区、剪力墙洞口连梁端部、梁柱节点核心区。与非抗震相比,增强措施主要表现在提高作用剪力与调整抗剪承载力两个方面。
3.3 作用剪力
1我国房屋建筑的结构形式
目前,我国房屋建筑的结构形式主要有以下几种:
(1)以砖石为主要建筑材料的砌体结构;
(2) 以钢筋和混凝土为主要建筑材料的钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土框架―剪力墙结构、钢筋混凝土剪力墙结构;
(3)以钢材为主要建筑材料的钢结构以及钢与钢筋混凝土的组合结构。
砌体结构和框架结构多见于多层建筑,钢筋混凝土剪力墙结构多用于高层住宅;框架结构或框架―剪力墙结构多用于公共建筑,砌体结构或钢筋混凝土剪力墙结构则多为住宅。上述各种结构形式的抗震性能(指结构在大震和小震下的表现各不相同)各有千秋,框架―剪力墙结构和钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能较好,而框架结构和砌体结构的抗震性能相对差一些。如何更好地增强房屋建筑结构的抗震性能,特别是在罕遇的强震作用下的防倒塌能力,应是建筑工程抗震研究的重点。
2 房屋建筑结构抗震设计
2.1 建筑结构抗震规范
建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。
2.2 抗震措施
在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
2.3 房屋建筑的抗震设计理念
我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。
三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重现期50年;设防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重现期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重现期1641-2475年,平均约为2000年。
对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。
2.4 房屋建筑结构的抗震设计方法
我国的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:高度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法;除1款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱方法;特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
2.5 我国抗震设计思路中的部分不足
与国外规范相比,我国抗震规范在对关系的认识上还存在一定的差距。欧洲和新西兰规范按地震作用降低系数(“中震”的地面运动加速度与“小震”的地面运动加速度之比)来划分延性等级,“小震”取值越高,延性要求越低,“小震”取值越低,延性要求越高。美国UBC规范按同样原则来划分延性等级,但在高烈度区推荐使用高延性等级,在低烈度区推荐使用低延性等级。而目前我国将地震作用降低系数统一取为2.81,而且还把用于结构截面承载能力设计和变形验算的小震赋予一个固定的统计意义。对延性要求则并未按R-μ关系来取对应的,而是按抗震等级来划分,抗震等级实质又主要是由烈度分区来决定的。这就导致同一个R对应了不同的μ,从而制定了不同的抗震措施,这与R-μ关系是不一致的。这种思路造成低烈度区的结构延性要求可能偏低的结果。
3.建筑抗震设防新标准
目前,我国建筑物的抗震设防标准一般设在6度到9度,目前全国绝大部分地区是7度。汶川地震后,我国对《建筑工程抗震设防分类标准》和《建筑抗震设计规范局部修订》进行了修正,新《标准》按照“对学校、医院、体育场馆、博物馆、文化馆、图书馆、影剧院、商场、交通枢纽等人员密集的公共服务设施,应当按照高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计,增强抗震设防能力”的要求,提高了这些建筑的抗震设防类别。对部分地区的设防烈度进行了变更,如将都江堰原来的抗震设防烈度7度提高到了8度,青白江和龙泉驿从以前抗震设防烈度6度提高到7度。笔者建议有关部门基于全国范围的地质勘察资料的基础上,对全国各地区的抗震设防标准进行修正,并逐步提高,而不单仅对汶川、玉树等近期发生地震的地区。
4合理的建筑施工和加固措施
4.1合理设计
设计单位应当按照抗震设防要求和工程建设强制性标准进行抗震设计,并对抗震设计的质量以及出具的施工图设计文件的准确性负责。首先,房建场地的选择应避开地震时可能发生地基失效的松软场地,应选择坚硬场地。其次,综合运用抗震原则,以刚度、承载力和延性为主导目标,多道防线刚柔结合,使结构具有多道支撑和抗水平力的体系,同时保证结构体型简单,结构传力和受力途径直接,整体结构和结构构件共同作用。第三,设计中要力图使从地基传入结构的振动能量为最小,使结构具备足够大的、适当的承载能力、延性和耗能能力,以及以减少地震作用下的位移和扭转的刚度。第四,结构布置要力求使刚度、质量、延性、几何尺寸等规整、对称、均匀,避免突然变化。另外,地震是一场灾难,为最大限度地保护人民以及整个社会的利益,确保我国国民经济持续稳定增长,建筑行业在考虑增强房屋建筑抗震能力的同时,也应高度重视由地震引发的次生灾害(最主要的就是火灾)及地质灾害。因此,房屋设计中有必要增加结构抗火设计,同时基础和地基的设计也应充分考虑到地基变形对房屋安全的影响。
4.2正确施工
中图分类号:TU318 文献标识码:A 文章编号:
一.前言
由于经济发展速度加快,社会需求不断增多,使得建筑的高度不断加高,形态愈加复杂,建筑结构中抗震设计也趋于多样化。我国作为一个多震国家,结构设计中应注重抗震设计,良好的抗震设计和抗震措施至关重要。抗震设计中,要进行地基基础的抗震设计。抗震构造措施是结构设计的重要内容。针对房屋建筑结构中的抗震设计要求,进行结构抗震设计和抗震措施,在结构设计与建筑施工中,应熟悉各种结构设计的抗震构造措施。
二.建筑结构抗震设计的基本要求
地震作用越大,房屋抗震要求越高。不同设防烈度和场地上,结构的实际抗震能力会有差别,结构可能进入弹塑性状态的程度不同。震害表明,未经抗震设计的钢筋混凝土结构,在7度区只有个别构件破坏,8度、9度破坏增多,因此,对不同设防烈度和场地可以有明显差别。结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能,主、次要抗侧力构件的要求可以有区别。如框架结构中的框架与框架――抗震墙结构中的框架应有所不同。房屋越高,地震反应越大,其抗震要求越高。综合考虑地震作用,结构类型和房屋高度等因素划分抗震等级进行抗震设计,可以对同一设防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等级设计;对同一建筑物中结构部分采用不同抗震等级。
三.影响建筑抗震的因素分析
1.建筑抗震取决于所选取建筑结构形式
为实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标,新版《建筑抗震设计规范》中取消了砖混内框架结构,提高了砖混结构建筑的设计要求。目前普遍使用的框架-剪力墙结构、剪力墙结构、框架结构三种结构形式中,框架-剪力墙结构的抗震性能最为突出,剪力墙次之。单纯的框架结构造价虽然抗震性能不如前两种,但其造价较低,施工技术成熟,是目前最为常见的结构形式。根据建筑当地的实际情况,结合建筑的使用功能,选取合适的结构形式,对于建筑抗震意义重大。
2.建筑抗震取决于适宜的抗震措施
在场地类型不同的情况下,抗震措施主要由建筑的不同等级决定。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措施设计中,即可改善建筑抗震设计,提高建筑抗震效果。
3.影响房屋建筑抗震性能的因素
房屋建筑抗震性能取决于场地选择、施工质量等其他因素。建筑工程场地选择不当等造成施工质量下降,这些因素都可能对建筑结构的抗震性能造成重要影响。选择建好的工程场地、加强施工质量监督,对于提高建筑抗震性能是十分必要的。
四.建筑抗震设计具体分析
抗震设计的重要基本要求就是要确保房屋基础构造的延性设计要求得以保证,能够在建筑结构延性问题上设立多道防线,以此才能避免建筑结构脆性过大造成的构造强度失衡、失控的现象发生,从而影响其抗震性能及成果。因此,这就需要做好以下几点把握。
1.周全考虑房屋建筑选址问题在房屋工程项目立项之初,就要周全考虑好能够发挥抗震成果的选址问题,如健全周到考虑好土体结构、地质、地貌等问题,并要预测分析地震活动发生时建筑构造的承受能力,且要记录相关技术资料档案中,待实地考证时能够综合评价。此外,还要避开影响建筑构造抗震效果发挥的不利区域、地段等,当避无可避时应当立足实际采取合理控制措施
2.加强建筑构造规划研究
由于地震发生时建筑结构本身会发生应力过于集中、突破塑性变形弹性极限等的可能,进而形成结构抗震薄弱部分。因此,建筑构造设计应能保证建筑结构延性、安全度、以及选取合适的建筑平面、剖面进行设计,既要保证建筑结构强度稳定,又能避免建筑脆性过大而延性过小的负面现象发生。
3.保证地基与基础设计要求当房屋项目工程的地基土体为粘性土、软土、液化土、以及不均匀沉降土时,应当评估好地基的基础沉降是否在预控范畴之内,是否发生严重不规则沉降现象,从而才能有针对性的采取防控措施。
4.满足建筑构造体系设计要求
抗震性能价值体现是建筑构造体系设计中的重要组成部分。因此在构造设计上就要综合分析、周全考虑、能够统筹把握好各项综合因素。如考虑好抗震防御等级、抗震强度控制指标、项目建设场地、以及基础地基处理、供应材料的质量体系要求、现有技术规模等问题。
5.确保建筑构造的构件要求
(一)房屋建筑工程的结构基础构件设计应当满足相关规程标准、要求,如混凝土的圈梁、构造柱、芯柱、或者配筋砌体等的质量建设体系要求就必须能够保证。
(二)要保证混凝土结构合理设计,在建筑的具体结构构件应能具备尺寸合理、纵向承重钢筋及箍筋的强度达到设计标准,目的是控制剪切破坏先于弯曲破坏发生的可能,以及防止钢筋屈服而引起的构件塑性变形遭受破坏发生。
(三)钢结构建筑施工时能够保证其构件尺寸、规格、数量合理,进而才能避免整体构造抗震成果发挥不利、结构失稳的现象发生。最后,还要周全考虑好建筑构造构件之间的链接、衔接性的体现,控制好构件节点的稳定性,保证其在地震发生时的塑性破坏能够晚于其他结构构件,进而才能增强建筑结构的整体稳定性与安全度。
五.建筑结构设计抗震关键措施和设计方法
1.建筑结构抗震措施要点
(一)房屋建筑结构设计要从建筑的全局出发,全面考虑各种建筑部位的功能,在此基础上,科学设计每个部分的构件,保证每个部件之间的契合,促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求,满足一定的现实需求,同时,通过抗震设计,使得每个构件都可以具有相应的承载力,当地震来袭,每个构件都可以有着一定的次序先后破会,整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性,从而延缓地震破坏的速度,消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。
(二)要严格选择地基选址,地基选址是进行建筑结构设计的基础,因此,在建筑结构抗震设计中,要科学避开山嘴,山包,陡坡,河流等不利因素,要本着坚硬,牢固,平坦,开阔的选址原则。亲身实地,利用先进技术设备,进行地质勘探,山石水土监测,并取样论证,科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠,地质稳定无渗漏,无坍塌,无暗河,无熔岩,无火山……从而保证整个地基不会因为承载而发生小范围的坍塌。影响到整体承载能力和抗震能力设计。
(三)采用合理的建筑平立面。建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理,结构布置符合抗震原则,通过无数次的实验表明,简单、规则、对称的建筑结构抗震能力强,对延缓地震烈度范围延伸,消耗地震的能量,减少地震对整体结构的破坏,而且,对称结构容易准确计算其地震反应。
(四)选择合理的结构形式。抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。建筑结构抗震设计中,不同结构的抗震结构体系的承载力受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等多种条件的影响,因此房建结构抗震设计要综合考虑,做到科学选择,严谨设计。
(五)结构良好的延性有助于减小地震作用,吸收与耗散地震能量,避免结构倒塌。因此,结构设计应力求避免构件的剪切破坏,争取更多的构件实现弯曲破坏。
六.结束语
因为涉及到人类生命财产安全的重要问题,建筑物的抗震问题是目前建筑结构设计界讨论比较多的话题之一。因此,我们在对建筑物进行结构设计的时候,必须把房屋建筑结构中的抗震设计要求放到非常重要的位置,并采取适当的措施,尽量避免地震对建筑物的损坏,为保障人民的生命及财产作出应有贡献。
参考文献:
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0 前言
房屋建筑结构效果直接关系到人们的生活质量,已经成为人们关注的焦点。但是,在我国当前的抗震高层建筑结构设计的过程中,抗震设计还存在诸多问题,例如如何对抗震建筑场地进行有效选取、如何对建筑平面结构和立体结构进行处理等。这些问题在很大程度上抑制了抗震质量。除此之外,在抗震设计中各种结构之间的差异也在很大程度上导致抗震设计操作难度加大,我国整体房屋建筑结构抗震设计还有待提高,需要进行全面设计和完善。
1 房屋建筑场地的选取
当发生地震时,房屋建筑结构场地的质量在很大程度上决定着影响的效果。地震可以导致房屋建筑场地周围地表松动,造成地基土开裂或深陷,导致地基下陷、晃动等,造成房屋建筑出现倒塌、坍塌状况。因此在对房屋建筑抗震设计时,设计人员要首先对房屋建筑场地进行有效选取。
在选取的过程中,设计人员要对房屋建筑结构地形和地质进行分析,避开地质松软地区,例如易液化土质地区、软弱场土质地区、土层松动的山坡、山嘴、河岸、边坡等。要对地质的平面分布和立体分布效果进行研究,对土层土质成因、岩性等物理状况进行调查,保证房屋建筑结构场地选取的稳定性、可靠性、安全性。设计人员要对无法避开的劣势房屋建筑结构场地进行强化处理,适当进行抗震加强措施,根据场地具体环境设置抗震操作,强化地基的上部分结构刚度,消除可能存在的地基液化隐患。设计人员要对地基主要受力层范围可能存在的不均匀沉降、软土粘性土层、重型不均匀土层进行桩基加固,对可能存在的滑移、地裂等进行预防。
2 房屋建筑地基基础设计
在进行地基基础设计时,设计人员可以通过对建筑物基础埋置深度进行控制,改善建筑物地基抗震效果。房屋建筑地基埋置深度过浅可以造成建筑物的地震幅度大大上升,导致建筑物的嵌固效果降低,非常容易在地震中出现坍塌现象。一般设计中要尽量将房屋建筑结构地基进行深埋,尽量提高基础槽的回填和夯实效果,保证填土和基础紧密接触。
在进行房屋建筑基础设计的过程中,设计人员还要对建筑地基的外交圈基础圈梁进行控制,尽量减少上述结构的使用。必要情况下,可以使用部分结构构造柱钢筋插入到外交圈基础圈梁中提高圈梁的稳定性,改善地基的抗震质量。在对部分建筑地基圈梁布置时,设计人员可以根据建筑地基稳固性对圈梁进行合理安置,例如当土质较差时可以在地基底部设置外交圈基础圈梁。
3 平面结构及立体结构设计
平面结构和立体结构设计优化可以改善房屋建筑结构的整体分布效果,保证房屋质量中心与刚度中心的重合效果,降低地震对房屋的影响。与此同时,加强平面结构和立体结构设计效果还可以有效提高建筑结构布置的合理性,降低地震的破坏效果。因此在进行房屋建筑结构设计时,设计人员要对房屋的平面结构和立体结构资料进行全面分析,合理制定结构方案和结构规划。
房屋建筑结构平面结构设计和立体结构设计的过程中,设计人员要首先保证设计的简洁性和规整性。其次,设计人员要对建筑结构在地震过程中可能出现的扭转进行分析,对建筑结构的破坏作用进行预期,对建筑结构主体平面和建筑结构立体效果进行研究,根据研究结果对不规则房屋设计进行整改。当发现你建筑结构设计偏离结构钢心时,要及时对远端墙进行抗震检验,防止建筑结构出现顶端过重的现象。最后要对建筑结构可能出现的重心偏移进行检查,对建筑构造刚度和强度均匀性进行验证,采取适当横纵墙对墙体的面积及砂浆强度进行提高。
4 墙体和屋顶的抗震设计
相关资料显示:建筑结构墙体的质量越轻,建筑体在地震中受到的影响越小,结构稳定性越强。通过对墙体和屋顶的抗震进行设计,可以有效减轻建筑物中的破坏程度,对房屋质量和安全性具有非常好的辅助效果。
设计人员要尽量保证房屋建筑结构减轻,要通过对墙体材料和墙体构造进行改变,减轻墙体的总质量,保证墙体能够抵抗地震横波影响。设计人员要对墙体重量材料的特性进行综合分析,材料选取时要保证在不影响建筑结构质量的前提下尽量选取轻质材料,提高建筑物的稳定性和安全性。
设计人员要尽量保证屋盖的轻质效果,要通过对材料材质的选取和减少屋顶附属物实现对屋盖质量的控制。设计人员要对屋顶的重量进行分析,对屋顶结构进行研究,根据屋顶质量要求和屋顶设计要求,适当选取轻质材料屋盖,实现对材料的综合控制。设计人员要对屋顶的厚度进行有效控制,尽量选取牢固性较强、抗震度较高的屋顶材料。
5 防震缝的位置设计
防震缝在房屋建筑结构中一般为独立分割的结构单元,在房屋建筑结构中形成规则的结构布局。该缝隙在设置的过程中上侧结构一般完全分离,与伸缩缝、沉降缝等有效结合在一起,咋很大程度上提高了房屋建筑结构的防震效果。
房屋建筑结构设计的过程中,设计人员要对伸缩缝、沉降缝进行全面分析,合理设置防震缝,保证防震缝的实际效果符合房屋的全高。在设计时要在缝隙两侧合理布置墙体,保证防震缝的连续性和完整性。防震缝一般随着墙体的高度变化而变化,当房屋墙体高度高于15m时,防震缝的高度要控制在5m、4m、2m(适当加宽20mm),当房屋墙体的高度不超过15m时,防震缝的高度要适当加宽70mm。
墙体由于自身的干缩和外界温度的改变非常容易造成防震缝改变,造成防震缝的防震质量大幅降低。因此在对防震缝进行处理的过程中,设计人员要对防震缝设置在房屋中间部分、房屋转折处等,提高防震缝效果。要定期对防震缝进行检查,对出现的问题及时进行处理,提高防震缝的防震效果。
6 纵横墙的分布设计
纵横墙是房屋建筑的主要承重构件,直接影响着房屋建筑结构的抗震效果。纵横墙在地震中非常容易出现坍塌、裂缝、错误现象,导致整体房屋建筑结构出现严重损害。因此在对房屋建筑结构纵横墙进行设计时,设计人员要对纵横墙的比例进行合理配置,尽量在不影响抗震效果的前提下对墙体宽度进行降低。在设计的过程中,设计人员还要保证房屋建筑结构纵横墙的连续性,对房屋建筑宽度和竖向连续性进行强化,降低房屋纵横墙之间的间隔距离。通过对空间距离和空间刚度的控制,可以有效改善建筑结构的整体抗震能力,对建筑结构墙体平面抗震具有非常好的促进作用。
7 非结构构件处理
非结构构件主要是不参与承重的相关构件。在对这些构件进行设计的过程中,设计人员要对布局效果进行分析,对构件的效果进行研究,在保证自身房屋建筑结构的需要下合理安置构件,这对房屋建筑结构可靠性具有非常好的促进效果。设计人员要对构件的变化和构件的处理路线进行明确,对非结构构件和其他构件的关系进行协调,保证房屋建筑结构的一致性,降低地震灾害。
8 总结
地震是一种严重的自然灾害,对人们的生活和生命安全具有非常严重的威胁。为了提高人们的生存质量,设计人员要对房屋建筑结构中的抗震设计进行全面分析。要从房屋建筑结构主体出发,对建筑功能、技术、安全进行处理,提高抗震的效果。随着当前我国电子技术和建筑技术的不断完善和提高,我国的房屋建筑抗震设计必将跨入一个新的台阶。
参考文献:
引言
我国的地理位置处于地震频发的区域,不少省市都位于近断层的地震带上,因地震的发生具有较强的随机性,目前尚无明确的地震预报方法,因此必须注重地震发生之前的防护措施,房屋以及建筑的质量,关系到人民群众的生命安全,必须引起足够的重视。自从汶川地震发生以后,惨痛的教训给广大建筑设计者敲响了警钟,在地壳活动频繁的位置进行建筑设计时,必须考虑到房屋结构的抗震功能。
1、在设计过程中考虑房屋抗震功能的建筑理念
我国的不少地方都位于地震高发区,地震发生时以地震波的形式进行扩散,因地震波具有水平方向及竖直方向的分量,对地面上的建筑物会造成较大的破坏,其中建筑中受力复杂的部位以及突出顶面的部位,更容易受到破坏。根据地震的形成规律和破坏规律,在建筑设计的过程中想要提高房屋的抗震功能,就需要科学地设计房屋的受力结构和建筑平面。
1.1 砌体房屋的抗震设计思路
传统建筑结构以砌体结构为主,以砖石结构为主的砌块砌成砌体,根据有无结构性钢筋分为配筋和无筋两种,因建筑材料成本低廉且可以就近取材,房屋建成后有较强的耐久性和稳定性,是比较常见的建筑方式,根据统计数据表明,砌体结构的房屋在Ⅷ度地震时即会受到严重的破坏,抗震效果较差。
在砌体房屋的抗震设计过程中,要注意建筑的结构中心与质量中心的重合,以保证建筑在地震波的作用下不发生扭转,从而削弱地震波的破坏作用;建筑的附属配件不要突出于建筑之外,以免在地震发生时发生甩落现象。另外砌体结构的房屋要严格控制其高度,控制高度与宽度的比值,尽量降低房屋的建筑重心,以增强其稳定性,避免整体坍塌的现象的发生,砌体房屋的日常维护任务比较艰巨,需要在使用过程中注意维修和加固。
1.2 高层建筑的抗震设计思路
随着我国城市化进程的不断加快,城市建设用地日趋紧张,为了缓解城市居民的居住压力,城市规划的过程中新建筑一般以高层建筑为主。高层建筑因其本身的结构特点,对防风和防震的要求要比普通的中低层建筑高,在设计过程中应该进行整体上的设计,以精密的结构方案和施工布置保证建筑的抗震性能,要注重建筑结构的整体完整性和连续性,使建筑能够在地震中保持其稳定性。
高层建筑各建筑部件之间的连接是否可靠,对建筑的承载力和稳定性起到至关重要的作用,在地震发生时,可靠的连接方式可以使地震波沿其传导方向进行传导,适应地震中的延展性的要求;在进行设计时,要注重建筑结构纵向和横向的结构刚度,使房屋在建筑基础牢固的基础上实现整体的稳定性,使建筑在地震发生之后地基沉降的情况下,能够保持建筑的形状。要实现结构部件之间的可靠连接以及整体的刚性,需要从设计过程中就有足够的重视,对建筑进行完整而精确的力学分析。
2、对建筑进行抗震设计的主要设计方法
地震对建筑造成的破坏,除了地震波造成的直接破坏之外,地形地貌的改变对建筑的破坏也十分明显,因此对建筑进行抗震设计,需要从建筑方案立项之初就要开始考虑,从建筑场地的选择,到对建筑地形的勘察和地基的设计,以及建筑整体上的设计,都是抗震设计的重点环节。根据房屋建筑抗震设计的理念,对建筑进行抗震设计的主要方法有以下几个方面:
2.1 选择适宜的建筑地点
根据地震对建筑的破坏特点,在建筑工程立项之初的选址上,就要注意建筑的抗震功能,在选址时要规避影响建筑结构抗震效果的地域,如非岩质的柔软沙土地,以及孤立的高耸山丘,河边或者易发生滑坡的丘陵地带等,无法避免在危险地带进行建筑施工时,要加强建筑过程中的抗震设计,但是往往会提高建筑的成本,因此在选址时尽量选择在开阔平坦的中硬度场地,建筑地点适宜可以方便建筑地基的施工,能够提高建筑结构的稳定性。
2.2 建筑的外形要简单规整
随着抗震学术界对抗震研究的深入,抗震理论有了比较大的发展,对于建筑结构的抗震方法也有了较多的设计思路根据。对地震后的建筑进行的统计结果,发现结构简单对称的建筑不容易被地震波所破坏,具有较强的抗震效果,在设计时要综合考虑当地的地质资料,研究出地震波的传导方向,对建筑细节进行处理,采取有效的连接方式,以增强建筑结构的整体稳定性。建筑的外形设计要尽量简单,避免突出于表面的结构,建筑整体上的重心不能与刚度中心有较大偏移。
2.3 注重增强建筑的整体刚性
建筑的受力部分包括纵向和横向的承重部件,要想使建筑在地震过程中保持整体上的稳定性,就要注重建筑整体上的刚性的增强,目前在建筑过程中所采用的钢筋混凝土结构,就能够较好地实现这样的目的,能使建筑具有较好的整体性,以及较强的水平刚度,能够比较均匀地传递载荷。增大建筑的整体刚性,建筑整体上的受力就较为均匀,可以使建筑在面对地震时,能够有效延迟结构的屈服时间,起到教好的抗震效果。
2.4 有效提高建筑结构延性的设计方案
在发生地震之后,采用延性设计的建筑能够有效缓解地震造成的破坏,以局部部件的破坏来减少建筑整体受到的地震冲击,对建筑的抗震贡献和建筑的刚性处于同等重要的地位。在建筑的设计过程中,以塑钢结构来完成柱的建造,使柱子的抗弯折能力远优于梁,是建筑的框架具有较强的耗能能力,通过一定的抗震结构的建设,提高塑性铰的转动能力和耗能效果,从而提高建筑整体式上的延性,减少建筑整体所承受的地震波能量。
2.5 选择具有抗震效果的建筑材料
建筑材料的选择对建筑抗震效果也有一定的影响,随着材料技术的不断进步,具有抗震功能的新材料不断面世,在建筑行业也受到广大设计者的青睐,在建筑时尽量采用框架剪力墙的结构,以钢结构为基础进行建设,在宏观上提高了建筑的刚性和延性,有助于提高建筑结构的稳定性。钢结构相比于目前采用的混凝土结构,遇有更高的强度和韧性,在重量比上也要优于混凝土结构,具有更好的抗震性能。
3、对建筑设计方案的抗震性能进行检测的方法
在建筑的设计方案确定之后,需要对设计方案进行抗震性能的检测,以考察建筑的抗震性能是否符合所在地以及客户的抗震需求。目前主要采用的检测方法是能力谱法,该方法的检测思想是对建筑方案进行弹塑性的分析,分析结果以函数的形式绘制成曲线,该函数曲线以基底所受到的剪力为自变量,以建筑顶点的位移为结果变量,考察建筑整体对地震效果的缓冲作用,这条曲线就是该设计方案的能力曲线,主要能反应出建筑的稳定性能,根据图谱可以直观地对建筑的抗震性能进行评价,需要通过分析发现在设计结构无法满足预期的抗震要求的情况时,需要根据检测的结果及时对设计方案进行调整。
Abstract: With the development of the construction industry and the people's living standards improve, the safety requirements for buildings are also gradually increased. China, as a large earthquake in the country due to the distribution of a large earthquake zone, and many cities in the earthquake zone, which requires us during the building construction to give full consideration when designing earthquake-resistant houses. The following pair of housing construction in seismic design are discussed, aimed at strengthening the seismic design.Keywords: buildings; seismic design; analysis
中图分类号:TU8 文献标识码:文章编号:
引言
地震是地壳构造急剧运动的一种表现形式,一种破坏性的自然现
象,大地震往往对人类社会造成难以抵御的冲击,给经济建设和人民生命财产带来严重危害。在人口稠密、工业发达的城市,地震破坏尤为强烈。大地震会给人类社会造成巨大的损失,如何避免和减轻地震灾害,是当前社会和经济发展中必须首先考虑的问题之一,尤其对城市震害的预防及其对策更具有特别重要意义。以下对砖混结构房屋和高程建筑抗震设计要点进行综述。
1对建筑物进行抗震设防的标准
对于建筑物来说,设置抗震性的标准基本上可以概括为“小震不坏,大震不倒,修而可用。”在我国,一般以7度为抗震设防的始点。地震会直观的破坏建筑物的结构,且地基不同,受影响的情况也会不同。在一般情况下,岩石或半岩石及密实的地基是较好的地基,而土质松软及粘性土都不是好的地基选择。在建筑物进行选址时,要避免在断层或其交界地带上进行建设,而多选择地势较平坦和开阔的地方。
2对于两种不同建筑的抗震设计分析
2.1砖混结构
第一是要适当的对砖房使用范围进行控制,同时采取适当的抗震措施。值得注意的是,在地震区的房屋在体型上要求简单规整,且在平立面最好不要有突出的部位,使得质量及刚度可以分布匀称。
第二是对砖墙的强度及整体性要有高要求。在这种条件下,就要求房屋的纵横墙间距及房间平面的尺寸不太大,对于门窗孔的位置安排要适当,才不会破坏对于纵横墙的拉结结构。对于各种设备及管道的设置,埋设墙内不是最好的选择。在施工过程中,要对砖墙的砌筑质量有个整体把握,尽量严格做到横平竖直和砂浆饱满,还要注意不要使用较低标号的砂浆及砖。我们有时候会在砖墙内加钢筋混凝土的框格就是为了提高砖墙的延展性,加强抗震。
第三是对于楼盖的整体性和水平刚度要予以重视。如果房屋使用预制的钢筋混凝土做板时,最好在板的端部预留钢筋,使得建筑可以相互拉结。最好还可以再在板上铺设直径为4mm的钢筋网,而且现浇一定程度的混凝土,使得房屋成为装配的整体式结构,进而保证楼盖的水平梁功能,可以使横向水平的地震力能够有效传布到各纵横墙上,与此同时也稳定了纵横墙。在楼盖的建筑过程中,最好让其的受力形式为连续的梁板结构。
第四是对于楼盖及砖墙间和砖墙与砖墙的联结要加强,在此时,最常采用的是纵墙(或横墙)进行承重的方案。需要注意的是此方案不适用于对纵横墙间进行拉结且底层是内框架多层的砖混结构的房屋。如果条件允许的话,最好在每层楼盖的水平处进行现浇钢筋混凝土的圈梁且要其与砖墙进行拉结。在纵横墙的交接处的砌筑上,最好做到同时砌筑,对于砖墙连接处,要防止少放及错放抗震的钢筋。
第五是对于圈梁在多层的砖房中的重要的抗震作用要重视。在圈梁的制作工程中,要注意采用现浇的钢筋混凝土,把纵横墙进行圈结和封闭,防止不利拉结。
第六是在悬挑结构及突出的构建的抗震处理要多加注意。在做挑出墙面的雨棚、阳台和挑檐板等一集突出无眠的小屋及女儿墙时,要注意挑出及突出部分要适宜。在这些构件的建筑中,除了保证它本身的强度外,也要注意其与主体的联结。
2.2高层建筑
随着不断加快的城市化进程,城市的建筑用地逐渐变得紧张,而为了缓解这种压力,现在的建筑一般以高层为主。由于高层本身的特点,在防风及抗震方面的要求比中低层的建筑要高。在对高层建筑的设计中,整体设计的理念是至关重要的,从而才能保证建筑整体性及连续性,起到好的抗震作用。在高层建筑中,各建筑部件间连接要可靠,才能对建筑物的承载能力及稳定性起作用。当地震来临时,使地震波沿可以传导的方向来传才会符合延展性的要求。要使得建筑物实现整体的刚性,就要做到以下几个方面:
第一:在高层中要采用钢筋混凝土的框架结构、框架与剪力墙结合的结构及剪力墙结构,才能保证较好的抗震作用。其中,剪力墙的采用对于建筑物的刚度有很大的影响,能有效减轻地震对建筑物的破害,所以在建筑物的高度较高时,最好采用剪力墙结构。
第二:对于在地震区的高层建筑物,最好不要采用砖石来构造,因为在地震等级超过八度时对建筑物的破坏很严重。且对于用内框架的建筑物,在地震度在十度时会造成房屋的全部倒塌,对居民的生命安全是有很大威胁的。因此,对于处在地震区上的建筑不要进行砖石结构及内框架结构的设计。
第三:在建筑平面布置及抗侧力结构平面布置上最好满足规则及对称的要求,且建筑物平面的形状要具良好的整体性。对于纵墙横墙沿平面方向的布置绝对不能比对齐墙体的布置少。对于楼梯间来说,尽量不要在房屋的两端及拐角处安置。对于建筑的立面及竖向剖面的设计上力求规则,使得结构侧向刚度可以均匀发生变化,在墙体的沿竖向布置要做到上下连续,可以有效避免刚度突变。在竖向抗侧力的结构截面及材料强度等级上的设计要遵循自下而上、逐渐减小,才能避免这些构件承载力的突变。
第四:为了保证抗震强度,还要加强对薄弱环节的控制。对于在钢筋混凝土工程中框架结构中边柱及角柱要加强,这就要求我们要考虑扭转产生的影响。在框架柱的顶部位置和梁、柱的交接点区域内,要加强箍筋的作用,进而保证建筑物的延展性,同时也能防止在混凝土变得酥裂之后钢筋变得屈曲造成破坏。对原准备采用剪力墙结构体系的地方要相对加强强度,主要有:内外墙、纵横墙、楼板和墙体连接处,而且还包括位于顶层端的开间纵墙、山墙及电梯间等,在这些部位上的墙体配筋要适量大,不要配单排的配筋。
第五:对于楼、电梯间抗震的能力要尽量提高,才能保证人员可以安全疏散。在高层建筑中,地震在楼、电梯间的破害很是普遍。为了确保地震中的垂直交通不会中断,要采用钢筋混凝土做的筒状的楼,而楼梯本身最好使用现浇式楼梯,才能保证足够的安全度,若采用的是预制楼梯,对于构件间的联结上要注意加强。
第六:在填充墙方面,要注意在取材方面,采用强度高且自重轻的材料,要与框架紧密联结,使得填充墙可以与主体结构一块抗震。另外,可以采用变形强度较大的材料来做填充墙,亦或在构造上进行在主体框架和填充墙间设置些柔性的接头来进行处理,使得主体结构在变形的过程中不会对填充墙造成影响。
在的建筑物的设计方案明确之后,对建筑物进行抗震性能测试也是很有必要的。现在经常使用的方法是能力谱法,即对建筑物的弹塑性进行分析,通过绘制的曲线对比分析,得出建筑物在抗震方面所存在的不足之处,在源头上加强对建筑物抗震能力的控制。
3结语
近些年来,地质灾害频繁发生,使得建筑设计者与抗震方面的专家合作密切。现在建筑设计已经是建筑的抗震设计非常重要的一个方面,两者有着很密切的关系。建筑设计对于建筑的抗震有重要的基础性作用,因此,要高度重视建筑设计对于抗震设计的重要性。在建筑的设计者对建筑进行设计规划时,对于建筑的抗震性要给与充分考虑,从选址到定型,要进行详尽的力学分析,采取一些结构上的方法来更好地解决建筑在地震中的变形问题,且要善于采用新的抗震材料及工艺,不断对建筑物的抗震能力进行提高。
参考文献
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所有土木工程在建造伊始都会考虑建筑的抗震性,而钢结构由于质地均匀、重量小、强度高、延展性良好等优点,被广泛作为抗震建筑材料使用。当发生地震时,钢结构由于上述优点,可以很好地保护民用建筑不会受到较大的破坏。钢结构还可以减轻民用建筑的整体重量,而由于有良好的延展性,不会在地震发生时有较大的变形。但是需要注意,如果钢结构建筑的设计不合理,那么极有可能在发生地震时出现建筑失稳情况,而不合理的结构使得钢的延展性得不到良好的发挥,导致钢结构发生断裂或变形,其造成的伤害不亚于普通建筑。因此,合理设计钢结构民用房屋意义重大。
1 民用建筑房屋的抗震基本要求
实践表明,地震发生时房屋受力很复杂,上世纪七十年代,人们根据实际经验和实验形成了基本的房屋设计原则和思想,对建筑整体和细节都做出了相关规定,这就是“建筑抗震概念设计”思想,指出了抗震设计在施工中的重要性。2012年5月12日发生的汶川地震之所以会有如此大面积的建筑被破坏,除了地震强度大以外,不合理的设计也是主要原因之一。因此,在以后的抗震施工中应做好以下工作:
1.1 地基选择。民用建筑在建设时不会进行地质勘测,直接在原址或凭经验寻找新址建设房屋,并没有一手勘测资料,因此也不会发现地下是否存在软弱下卧层。而建筑加固的位置多数是凭施工人员经验进行的,竣工后横有可能发生沉降而导致墙体开裂。
1.2 平面设计。建筑整体尽可能设计成对称的、规则的形状,不应出现大面积凸起或凹陷等不合理设计;楼梯设置也应尽可能保持对称。
1.3 选择经济合理的结构形式。在同一栋建筑中应采取一种建筑体系,保持建筑强度均匀。汶川地震中有一栋建筑由于一部分采用了砖墙落承重结构重,另一部分采用了钢筋混凝土承重结构,导致该建筑横向受力与纵向受力不均匀而无法抵抗地震的破坏。
1.4 多道设防。最少设置两道抗震防线,最大限度的减小地震造成的破坏,做到“轻震不坏、中震可修、强震不倒”。
2 钢结构民用房屋适用的结构类型和最大高度
2.1 钢结构民用房屋适用的结构类型。抗震建筑的结构设计是设计人员设计中最重要的内容,它影响到工程的安全性和经济型,需要综合考虑多方因素。目前我国民用建筑主要的抗震体系有以下几种:
2.1.1 多层砌体房屋。砌体建筑是我国民用建筑的主体,由于造价低,我国农村全部都是砌体房屋,而城镇也占了90%以上,是我国民用建筑的典型代表。此类建筑一般不高(最高7层)。民用建筑多层砌体建筑中房屋众多,因此内墙也很多,因此此类建筑抗侧力性良好。但由于砌体材料刚性大、不易变形、受力后很容易开裂,地震发生时,受力较大、结构脆弱的部位(如楼梯)很容易出现裂缝甚至坍塌。
2.1.2 多层内框架房屋。属于多层砌体房屋的改良,即建筑的外墙仍为砌体建筑,而立柱、主梁采用钢筋混凝土制成,此类建筑多用于面积大、空旷的大厅或民用厂房、仓库或公共建筑等。
2.1.3 底层框架砖房。即前二者的结合,此类建筑的1~2层一般用来作商铺,因此空间较大,属于内框架建筑,而高层用于居住,属于砌体建筑。由于上下建筑材料不同,因此整体强度不均匀,因此在抗震设计时需要严加注意。
2.1.4 框架结构。此类结构多见于高层民用建筑,内部结构设计灵活,可建设较大的房间。但由于房间数减少因此内墙也相应减少,侧向刚度会受到影响,相关规定对高度也做出了限制。
2.1.5 框架――抗震墙结构。即在框架结构中适当的加入了横向或纵向的抗震墙,增强抗震性。在地震发生时,侧向位移会明显小于框架结构,因此可以建造的更高。
2.1.6 抗震墙结构。即框架结构中全部采用抗震墙,此类建筑抗震性得到大大提升,一般用于城镇高层建筑,如小区、旅馆等。
2.2 钢结构民用房屋适用的最大高度。通过近几年对钢结构房屋在地震中的表现调查与实验研究,钢结构民用房屋建设高度与建筑类型、设防烈度与场地等因素有直接关系,不宜过高。
2 房屋最大高宽比限制
建筑高宽比是影响抗震性的一个主要因素。所谓高宽比,就是指建筑总高度与宽度的最小值的比值,比值越大,建筑的变形能力就会增加,更容易发生倾倒。《建筑抗震设计规范》中对钢结构民用建筑房屋的高宽比做出了如下规定:
3 防震缝设置
如果钢结构民用建筑房屋横向与纵向布置都遵循了标准的设计原则,则不必设置防震缝;如果建筑中又不合乎规定的横向或纵向布置时,则应适当的设置防震缝。防震缝的设计应参考建筑的设防烈度、建筑类型等设置足够的宽度,保证防震缝两侧建筑完全分开。设计时应符合以下规定:(1)框架结构的防震缝宽度:建筑高度小于15米时,防震缝宽度应大于等于105毫米;建筑高于15米时,对应6、7、8、9度的设防烈度,每增加5、4、3、2米,防震缝宽度增加20毫米。(2)框架――抗震墙结构:防震缝宽度为框架结构数值的70%。(3)框架――剪力板结构:与框架――抗震墙结构相同。(4)筒式结构和大型框架结构:防震缝宽度为框架结构数值的50%。
4 结构体系的选用和布置
正常情况下,当钢结构民用建筑房屋小于1 2层时,可以采用框架、支撑等结构;大于12层时,应采用钢结构。设防烈度在8、9度时,小于12层的建筑可使用偏心支撑、设置防震缝、在墙体内设置钢板;大于12层时,应采用钢框架――筒体结构,特殊情况下可设置延伸臂加强结构强度。
使用框架――支撑结构时,框架的设置应对称。对于小于12层的建筑,应采用中心支撑方式,条件允许的情况下可采用偏心支撑。大于12层的建筑,12层内应采用偏心支撑,高出12层,应采用中心支撑。中心支撑有多种支撑方式,常用的有人字型、交叉型、K型支撑等,其中最不适合刚性结构的是K型支撑,设计时应多加注意。
5 楼盖的设置
钢结构民用建筑房屋的楼盖应使用非组合楼板,对于小于12层的建筑可视情况使用组合楼板(如钢筋混凝土预制板),大于12层的建筑应使用装配式楼板或者用其他材料制成的轻型楼盖。
6 地下室的设置
对于钢结构民用建筑房屋的地下室,应采用框架――支撑结构,其中支撑结构应竖向紧密布置,直到地下室底部;框架则至少设置到地下一层。对于大于12层的建筑,地下室的深度应符合如下规定:(1)天然基。地下室基础埋深度应大于建筑高度的1/15;(2)桩基。桩承台埋深度大于建筑总高度的1/20。
参考文献
Abstract: the multi-layered brick structure is the main form of the structure of the multilayer residence, is the people's living of the main places, the seismic performance is directly related to the people in the future the possibility of earthquake disasters and property safety of life. In this paper, the structure of the brick in the aseismic design makes an analysis of the problems, and put forward the corresponding brickconcrete building seismic design of the measures.
Keywords: brick structure; Housing construction; Seismic design
中图分类号:TU973+.31文献标识码:A文章编号:
多层砖混结构是当前多层住宅的主要结构形式,是人民生活居住的主要场所,其抗震性能好坏直接关系到广大人民在未来可能发生的地震灾害中的生命、 财产安全。建筑师为了追求更好的建筑效果和更合理的使用功能,在多层砖混结构房屋的设计中追求丰富建筑造型、灵活平面布置、 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, 从而导致房屋的破坏和倒塌。可见,提高抗震设防地区建设工程的抗震设计质量,是非常重要的。
一、砖混结构建筑物抗震设计方面的存在问题
1、平面不规则。 对于结构平面布置不规则的砖混结构 ,建筑物质心与刚度中心往往不易重合, 在地震作用下会产生扭转效应, 大大加剧地震的破坏力度;平面布局凹凸不齐 ,局部突出的尺寸太大, 外墙拐角过多, 地震时产生应力集中现象, 结构易受破坏;平面刚度不均匀。建筑设计要求虚实对比, 使窗间墙宽窄不一, 使窗间墙刚度分布不均, 地震时变形不协调 ,宽墙段因刚度大而容易受剪破坏 ,窄墙段则易发生弯曲破坏 ,致使薄弱部位提前破坏 引起结构整体破坏。
2、竖向刚度不均匀。 由于建筑使用功能的需要, 局部设置大空间房屋 ,造成竖向墙体不连续, 产生刚度突变和出现薄弱层 。转换承重梁过多, 传力复杂, 对抗震极为不利; 建筑立面设计过分追求立面效果, 出现 “头重脚轻” 造成房屋重心过高。 有些建筑物采用错落的立面, 突出屋面建筑部分的高度过高 ,地震时发生鞭梢效应而造成结构竖向强度和刚度的不均匀 。外墙窗尺寸越来越大 ,而窗间墙尺寸则越来越小 ,有的开间甚至取消整门外墙 ,在外墙上设带形通窗 、玻璃幕墙 ,使外纵墙几乎完全丧失抗震能力。地震时变形不协调 ,薄弱部门提前破坏引起结构整体破坏。
3、局部大悬挑。砖混结构建筑物由于其结构特性使立面造型相对而言比较呆板或单一, 因而设计人员喜欢用大悬挑结构来创造新颖的空间体量构图, 超出规范规定, 并且附属构件复杂且过多。 为突出立面效果 ,屋顶女儿墙设置过高, 超出现行建筑抗震设计规范中相应的规定。
4、砖混结构建筑物设计中构造柱设置过多, 抗震砖墙不足 。资料表明, 砖墙增设构造柱后能提高砖混结构建筑物体侧向挤出塌落的约束作用 ,设置钢筋混凝土构造柱能使砌体的抗剪承载力显著提高 ,提高砌体的变形能力 ,是有效的抗倒塌措施。 但构造柱对墙体的抗裂效果不明显 ,一些砖混结构在墙体数量少, 抗震不足时, 往往以增加构造柱来弥补, 造成构造柱两侧的砖砌体长度不足 ,致使构造柱不能有效地与砖砌体协同工作 ,形成了“ 头重脚轻”的结构体系 ,对抗震极为不利。
5、钢筋混凝土圈梁设置偏多、 断面偏大 ,而结构构件的连结不足 ,在砖混结构建筑物中合理设置沿楼板标高的水平圈梁 ,可加强内外墙的连接, 增强房屋的整体性 ,防止房屋倾覆破坏。 但是, 若墙体本身的抗震强度差, 即抗震砖墙数量不足或结构布置不合理 ,而仅靠增设圈梁 ,加大其截面尺寸或提高配筋面积来提高结构抗侧力是不能满足抗震要求的。
二、提高砖混结构建筑物抗震设计质量的措施
1、对建筑平面和立面进行科学布局。建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中一个十分基础 、重要的内容。 抗震设计中, 建筑平面 、立面宜尽可能简洁、 规则, 结构质量中心与刚度中心相一致。 对于结构平面布置不规整的房屋质心与刚度中心往往不容易重合, 在地震作用下会产生扭转效应, 大大加剧地震的破坏力; 对体型不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。 建筑立面应避免头重脚轻, 房屋重心尽可能降低, 避免采用错落的立面 ,突出屋面建筑部分的高度不应过高 ,以免地震时发生“鞭梢效应”, 同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。
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 ,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, 应尽可能在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 ,同时又能有效地提高工程的抗震性能。
2、合理布置纵墙和横墙
多层砖混房屋的主要承重构件是纵、 横墙体,在地震中主要由于承重纵、 横墙在地震力作用下产生裂缝,严重者会出现倾斜、 错动 、倒塌等现象,进而使房屋造到破坏;所以合理布置纵 、横墙对提高房屋抗震性能起到很大的作用。多层砖混房屋应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系,纵 、横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续,同时一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。 房屋的空间整体刚度和整体稳定性决定着房屋抗震能力的高低,多层砖混房屋一般采用纵墙或横墙承重,由于非承重方向的约束墙体少,间距大,因而房屋该方向刚度较弱,空间刚度和整体性均较差,拉震能力低;在高烈度地区,墙体由于平面外的失稳而先行破坏,进而引起整个房屋倒塌 而在两个方向适当布置纵横 、墙混合承重的房屋,由于其限制了纵 横墙的侧向变形,增强了空间刚度和整体性,对承受纵 、横两个方向的水平地震作用及抗弯、 抗剪都非常有利 。墙体布置时,应尽量采用纵墙贯通的平面布置,当纵墙不能贯通布置时,可在纵横墙交接处采取加强措施,也可在纵、 横墙交接处增设钢筋混凝土构造柱,并适当加强构造配筋;必要时还可以每隔一定高度放置水平拉结构筋,以加强房屋整体性,防止纵 、横墙交接处被拉开。
3、增强砌体房屋的刚度和整体性
房屋是纵、 横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系,其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。 刚性楼盖是各抗侧力构件按各自侧移刚度分配地震作用的保证。 现浇钢筋混凝土楼板及屋盖具有整体性好、 水平刚度大的优点, 是较理想的抗震构件, 不但可消除滑移 、散落问题, 增加房屋的整体性, 增大楼板的刚度, 而且对平面上墙体对齐的要求也可予以适当放宽 ,因作为以剪切变形为主的砌体结构, 层间变形是可控制的 。较强的楼板及屋盖水平刚度使荷载传递具有良好的条件,平面上当上下墙体不对齐时 ,现浇楼板及屋盖能起到一定的传递水平力的作用, 同时楼板、 屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束 。因此, 采用现浇楼板 、屋盖是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法,在适当的部位增设构造柱, 并配置些构造钢筋, 也能达到增强结构整体性的作用 ;另外设置配筋圈梁可限制散落问题, 增强空间刚度, 提高结构整体稳定性 ,从而提高房屋的抗震性能。
4、设置房屋圈梁和构造柱。多次震害调查表明,圈梁是多层砖房的一种经济有效的措施,可提高房屋的抗震能力,减轻震害 。在多层砖混房屋中设置沿楼板标高的水平圈梁,可加强内外墙的连接,增强房屋的整体性。 由于圈梁的约束作用使楼盖与纵 、横墙构成整体的箱形结构,能有效地约束预制板的散落,使砖墙出平面倒塌的可能性大大降低,以充分发挥各片墙体的抗震能力。 圈梁作为边缘构件,对装配式楼 、屋盖在水平面内进行约束,可提高楼盖,屋盖的水平刚度,同时能保证楼盖起一整体横隔板的作用 圈梁与构造柱一起对墙体在竖向平面内进行约束,限制墙体裂缝的开展,且不沿伸超出两道圈梁之间的墙体,并减小裂缝与水平面的夹角,保证墙体的整体性和变形能力,提高墙体的抗剪能力 。设置圈梁还可以减轻地震时地基不均匀沉陷与地表裂缝对房屋的影响,特别是屋盖和基础顶面处的圈梁具有提高房屋的竖向刚度和抗御不均匀沉陷的能力 。现浇钢筋混凝土圈梁的设置应符合现行建筑抗震设计规范的要求 现浇钢筋混凝土圈梁应闭合,遇有洞口应上下搭接,圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底。
多次实验表明,砖墙增设构造柱后能提高砖混房屋的延性,发挥防止砖砌体侧向挤出塌落的约束作用;设置钢筋混凝土构造柱能使砌体的抗剪承载力提高10-30% ,提高砌体的变形能力,是有效的抗倒塌措施。 另外,在多层砖混房屋中合理地设置构造柱,能起到增强房屋整体性的作用,还可以利用其塑性变形和滑移摩擦来消耗地震能量,从而大大提高抗震能力。
Abstract
In recent years, with with China building industry of rapid development, also prompted has China housing building in design aspects of requirements increasingly improve, in housing structure design aspects also increasingly complicates; on structures seismic concept design by up of role,, although just building of a based sex function, but in whole building structure design in the is up with extremely key of role, for whole building of construction quality produced with great of effects. Based on this, the housing below the application of seismic conceptual design in architecture, analysis and discussion.
中图分类号:TU3文献标识码: A
一、建筑结构抗震概念设计的基本概念
所谓的概念设计是指可以有效解决建筑、结构及材料等方面问题的总体方案设计或者策划,在建筑结构抗震设计中引入概念设计的主要目的是为了使建筑物达到预定的抗震性能。而“概念”本身则是指设计师本身在抗震概念设计中所运用的专业知识、力学知识、设计经验以及研究成果等。建筑结构抗震设计要想达到良好的抗震效果,需要立足于抗震基本理论以及实际抗震设计施工经验,从概念设计的角度出发,按照建筑结构的破坏过程灵活进行抗震设计,从根本上提高建筑结构的抗震能力。
二、建筑概念设计在建筑结构抗艇设计中的必要性
概念设计是建筑结构抗震设计中的重要组成部分,概念设计与计算设计相比而言可以说是建筑抗震设计的基础,概念设计中包含了建筑工程中的多个方面,总结了建筑结构抗震设计经验,贯穿于建筑结构抗震设计的始终,具有指导建筑结构抗震设计的功能,其在建筑结构抗震设计中的必要性主要体现在两方面,一方面概念设计弥补了建筑计算设计中的不足,在建筑结构抗震设计中仅靠计算设计无法满足建筑结构抗震设计要求,概念设计很好的解决了这一问题,概念色设计中将多年抗震设计经验融入到抗震设计中,并通过对建筑结构的全面考量,实现对建筑施工场地、建筑结构、尺寸、外形、材料等方面的优化设计。
三、抗震概念的设计原则
(一)对地基进行合理的设计
建筑物的基础结构是地基,它的作用是保证建筑物的稳定性。对地基进行设计时,要结合施工场地的实际来设计,对施工现场的水文环境、地质条件以及建筑工程的地基荷载力、结构类型等因素进行分析,从而将建筑结构的抗震作用发挥出来。
(二)对建筑的平面、立面结构进行优化
建筑抗震概念设计中,建筑立面结构和平面结构的设计十分重要,因此要对平面、立面结构进行优化,在优化时要注意以下几点:
(1)因为地震的发生会影响到建筑物,所以对建筑物的各个结构受力体系要十分明确。
(2)在对建筑结构进行设计时,要保证其对称性且均匀的进行高度变化,以免出现楼层错层的情况。在实际设计时,建筑结构可能会受到地理环境的影响,使得建筑的结构设计得不规则,当这样的情况出现时,设计者必须对地震产生的作用进行仔细的研究、分析、计算,然后对建筑物各个部位的扭转反应和应力进行估算,最后根据计算结构做好防震工作。
(三)构件之间的连接要可靠
建筑结构若是想拥有良好的抗震性能就必须保证建筑中各个构件之间的稳定和牢固。因此,在对构件进行安装时,要注意以下几点:
(1)构件本身的承载能力和它连接的构件承载力必须是相同的。
(2)预埋件的锚固承载能力和与它相连接的构件承载能力是一样的。
(3)每个构件之间的连接要可靠牢固,并且每个构件都要具备一定的变形能力和刚度。
(四)尽可能多地设置防线
因为地震有一定的持续时间,且可能会反复作用,所以对构件的强弱关系要适当的进行处理,使之形成多道防线,从而增强建筑结构的抗震能力。第一道防线指的是全部结构,部分结构有可能会屈服,所以需要具有良好的延性,适当选择少负担或者不负担重力荷载的填充墙或者竖向支撑,也可以选择轴压相对较小的框架柱作为第一道防线。第二道防线必须要具备一定的承载力和抗侧刚度,其组成是部分结构。在第一道防线中,有些结构受到损害后,第二道防线就可以形成独立结构,从而抵抗已经降低的地震强度。
因为地震是反复作用的,如果只有一道防线,那么破坏就会集中在一部分构件中,而这些构件因为积累了损伤就会倒塌,因此要对容易毁坏的结构根据第二道防线的结构对其抗震进行验算。第二道防线也需要具备延性。
四、结构抗震概念设计在房屋建筑中的应用
(一)地基基础与建筑场地的合理选择
在建筑结构抗震设计之前需要对建筑场地进行选址,在工程选址过程中应尽可能选在抗震性能相对较好的建筑场地,尽量避免抗震性能较低的场地,若无法避免,那么应做好相应的预防措施,以免遭受地震居民受到危害。而对于建筑地基基础的选择,要保证建筑地基基础选择的科学性,首先应对建筑所在地的地质状况进行全面勘察,应尽可能选择土质坚实的场地,这样对建筑结构防震抗震有一定的帮助。若地质条件不允许,则应结合当地建筑结构场地实际情况,因地制宜选择建筑地基结构,一般情况下建筑地基结构可分为刚性结构与柔性结构两种,对于建筑场地相对较为坚硬的土质,应选择柔性结构,反之则应该选择刚性结构,以此来降低地震灾害给建筑物以及人们带来的危害。
(二)选择科学合理的建筑施工方案
在实施建筑方案初步设计过程中,作为一名建筑师,一定要结合自身所掌握的相应理论知识及自身所拥有的经验来进行方案的选择,一定要确保所选择的方案既科学合理、又经济实惠,尽可能确保不必运用诸如计算机等工具来完成纯粹的数据筛选。就建筑物的平面而言,一定要让所确定的方案满足对称性较强这个条件,实践表明,具备这种对称较强的平面布置,由于能够很好地把质量与难度之间的偏差缩小下来,这样不仅能够有效保障建筑物竖向各部分的受力均匀一致,而且还能有效确保建筑物竖向各部分之间具有较强的整体性这个特征,从而有效杜绝建筑物产生扭转的这种问题。在现阶段各种建筑平面中,存在着一种“细腰建筑”。这是一种比较不规则的建筑平面; 在多数情况下,虽然这种建筑具有相当好的外形,但如果把这类建筑应用于高层建筑之中,一旦当地发生地震,则这类建筑物在其细腰部分就非常容易遭到破坏,从而对整个建筑物带来极为严重的后果。所以,在进行建筑设计过程中,一定要尽可能应用具有良好抗震效果的形体设计,尽可能减少或杜绝以下这些形体的出现: (1)外涂形体;(2)内凹形体;(3)不对称形体。
(三)选择适合的建筑结构体系
要确保建筑物各部分能维持整体性协调,最为重要的就是要选择适合的建筑结构体系,因此,在进行建筑结构抗震概念设计过程中,一定要让所设计的建筑物的结构体系同时满足这两大条件:第一,稳定;第二,合适。对于一个科学合理的建筑结构体系而言,它不仅可以有效满足变形的要求,同时还可以有效抵抗冲击力的要求,故建筑物要具备一定的刚度,这样才能对自身的荷载起到一定的承受作用,从而有效避免变形的出现,此外,在发生地震时才有可能对巨大的地震力起到有效缓冲作用而达到有效避免局部受损的良好效果。因此,在选择房屋建筑物结构体系时,既要注意建筑物传力途径的明确性,同时又要注意受力计算的明确性,尽可能在建筑结构体系中不使用转换层,这样在发生地震时可以有效避免房屋建筑物倾斜或局部受损等现象的出现。
(四)进行科学抗震防线的有效布置
在进行选择结构抗震体系过程中,有关那些单一的抗震防线一定尽量不要去使用。就单一的抗震防线而言,多数情况下只有一道,在地震一再反复发生这种情况之下,若抗震防线遭到损坏,就一定会使得房屋建筑物发生崩塌,从而带来极为严重的后果。如果能够使所设置的抗震防线多于一个,那么在房屋建筑物中的各个构件,库可以通过一定的强弱结合,促使整个建筑物结构在抗震性能方面,得到了极大的增强。
(五)选择高质量的建筑结构材料
实践表明,建筑结构抗震性能,除了会受到建筑施工方案、建筑结构体系及抗震防线等因素的影响之外,在多数情况下,还极大地受影响于房屋建筑的施工材料。通常,房屋建筑结构的抗震性能不仅会受到来自建筑材料强度、建筑材料刚度的影响,还会受到来自建筑材料连续性及建筑材料均衡性的影响。所以,在选取建筑结构材料过程中,一定要认真、仔细考查房屋建筑施工材料的刚度和延伸性最大限度确保建筑施工材料能与建筑结构体系相符合。此外,对于建筑施工材料的经济性能,也要予以足够的重视,以便能把建筑施工材料的经济性能进行最充分的发挥,从而达到房屋建筑物的单个性能与整体性能的最佳配合。
(六)做好房屋建筑物中较为薄弱部位的处理
实践表明,要使建筑构件相互之间能够配合协调,结构的整体性必须足够的良好;这就需要建筑各个部位,不管是其强度、还是其延伸性,都必须达到所规定的要求。所以,在进行结构概念设计过程中,对于建筑较为薄弱的那些环节,一定要予以特别的重视并进行相应的处理,结合所存在问题的具体情况,制定出有效措施来加强巩固这些建筑的关键部位。在设计房屋建筑物结构整体时,对于强柱弱梁、强剪弱弯都要予以足够的重视,此外,对于各个房屋建筑构件与梁、柱及节点之间的相互关系,也要予以充分的分析,尤其是关于房屋建筑物构件节点的承载力一定要比其连接构件的承载力大这一点,更要引起设计师的足够重视,只有满足这个条件,才能确保房屋建筑物构件节点的承载力不因其不断加深的老化而使构件节点的刚度和承载力出现改变。若房屋建筑物是属于砌体结构,则可应用设置构造柱、圈梁等方法来进一步加强房屋建筑物的整体性和延伸性。
结语
综上所述,概念设计是建筑抗震设计的重要组成部分,在抗震设计中融入概念设计会使整个抗震设计更具有说服力,可以为建筑抗震施工提供正确性引导,对建筑施工的顺利进行具有重要意义,是提升建筑整体结构抗震性能的关键因素。
参考文献
[7]田志勇.砖混结构房屋的抗震概念设计[J].山西建筑.2006(13)
Abstract: the 2008-magnitude earthquake us a unprecedented economic property damage, resulting in huge casualties, to let people bring about great psychological trauma and pain. Especially the extent of the collapsed houses is to give the modern architectural design seismic fortification brings deep reflection and alert. In modern architecture and how to improve the ability of building shockproof, try to reduce the building collapsed in the quake degree, maximum limit reduced by the earthquake caused casualties and property losses of modern architecture is economic shockproof design concerned hot and key. Based on the earthquake of wenchuan building damage deep, building collapsed levels of big, bring people property losses of the heavy, to do a modern building aseismic design, ensure buildings to withstand seismic fortification demand.
Keywords: wenchuan earthquake; Building design; Seismic fortification; Court; Seismic line; Well-balanced shape
中图分类号:TU973+.31文献标识码:A 文章编号:
一、在建筑物场地的选择上,要注意因地制宜,科学合理的选择坚硬的场地土,避开不利于抗震设计的地段
建筑物建设时所选择的场地是否合理科学,是否足够坚固稳定很大程度上决定了整个建筑物的抗震性能。建筑物地基和场地土的选择是建筑物施工的基础,是第一个环节,如果建筑物的地基不够牢固稳定,上层建筑更是无法保持稳定,在遇到地震的时候,则很容易发生倒塌破坏,从而大大加大了建筑物的破坏程度,增大了地震带来的人员伤亡与财产损失程度。在场地土的选择上要趋利避害,因地制宜,要且保证建筑物所选择的场地时适合于建筑物建筑,并且能够对抗震起到良好帮助和作用的场地。一方面,要切实避开那些不利房屋建筑,不利于抗震设计的地段,诸如海岸边或者沙质土壤的场地、河边软泥地区、采矿区软弱的场地土上、地缘边坡或者边缘、山嘴有突起的情况、高耸并且孤立的山丘、低洼凹陷的洼地或者盆地、非岩质的陡坡、以及场地平面岩石成因复发不明确、地表不均匀的场地等等。另一方面要尽量选择有利于建筑物地基稳定的场地,诸如岩性坚硬并且开阔平坦的场地、例如场地土密实均匀并且较为宽阔的场地等等。总之,在建筑物建址的选择上,要加强地质地貌的勘探力度,采用先进的技术对地形地貌和地质岩石性质做好科学的分析,从而科学合理的选择场地,确保场地是适合建筑物建立,并且能够有效的降低地震带来的震感,转移地震的能量的有利地段。此外,在建筑物场地的选择上,还必须综合考虑到由于场地利用带来的生态破坏和环境保护方面的问题。并且还必须坚持成本控制的原则,选择能够降低施工难度,节约成本的场地进行建筑物施工。
二、对建筑我设置多道防震防线,保证建筑物的体型匀称规整,避免部分构建损害而影响建筑物的综合抗震性能
建筑物的抗震防线主要是指在建筑物中设置的专门用于降低地震带来的灾害,防止建筑物受到二次地震的有线防线。随着城市化进程的发展,为了切实合理高效的利用城市土地,提高提地资源的利用率,现代建筑多是高层建筑,在高层建筑中必须切实设置多道有效的抗震防线,才能够避免因为一次地震而导致整体建筑物抗震性能的丧失,才能够有效的避免因为局部的建筑物构件或者局部结构的损害而导致整体建筑物的倒塌的现象。总之对建筑物设置多道有效的抗震防线,能够使稳定建筑物在受到一次地震之后还能够切实承受住二次地震带来的危害,尽最大可能的降低地震中房屋的倒塌和人员的伤亡。设置多道防线,必须从以下一些方面做好工作:首先,切实构建科学合理的建筑物抗震设计体系,并且在每一道防线都设置延性强的抗震分体系,构成整体抗震能力强的由若干个延性较好的分体系组成的抗震体系。把抗震延性强的构建和结构结合起来,协同工作,能够切实提高建筑物的抗震性能。其次,在抗震防线设置和抗震结构体系的建设过程中,应该尽可能的提高建筑物结构体系的内部和外部的冗余度数,确保内外部的冗余度数都达最大的量,能够有效的弱化地震的内部能量。同时要构建分布合理的屈服区,加强建筑物耗能构件的延性,保证耗能构件强度和刚度的适当性,切实提高建筑物本身吸收和消散地震内部能量的能力,从而提高建筑物的抗震能力。再次,加强对每一个构件部分和结构的强弱关系的统筹协调,在主要的耗能构件屈服之后,确保其他抗测力的构件和结构能够弹性的处理,从而保持建筑物构件长期的有效屈服作用,从而提高建筑物结构体系的延性和抗震性能。例如漩口小学设计中的抗滑桩与重力式挡墙的设计,有效的增强了建筑物的防震能力。此外,在建筑物的体型和结构设计上,加强建筑物设计体型的匀称规整性设计,保证建筑的结构的合理性。
三、切实增强短柱的抗震能力,切实保证建筑物使用的钢筋水泥等材料有足够的刚性和强度
现代建筑为了节省空间,充分发挥土地资源的利用率,促使建筑物多向上空间发展,使建筑物的高度越来越高。随着现代建筑物的高度的增加,层数的增多,这就造成了建筑物所承担的轴力和重力也越来越大。短柱是高层建筑中最主要的支撑物体,切实加强短柱的抗震性能是切实提高建筑我抗震性能的重要手段与关键措施。如果短柱的延性差,抗震性能不好,则很容易使建筑物因为剪力破坏而导致建筑物倒塌或者结构破坏而倒塌等现象。混泥土短柱是目前使用最为频繁的建筑物短柱材料,因混泥土短柱的轴压比增大,导致了塑性变形能力的降低,从而也就降低了短柱的抗震性能。也就是说要增加短柱的抗震性能,必须切实增强混泥土短柱的延性。首先,在短柱的材料选择上,可以使用一些延性比较强的短柱材料作为混泥土短柱的替代品。例如钢管混泥土短柱就是很好的一例。由于钢管混泥土把混泥土填入到钢管内的套箍混泥土,加强了对钢管内部混泥土的侧向约束力,使钢管混泥土短柱里面的混泥土处于全面受压的状态,提高了混泥土短柱的抗压强度和极限压变,从而切实提高了混泥土短柱的延性,增强了抗震性能。其次,增强建筑物的短柱的剪力比,切实增强短柱的受压承载能力,提升短柱的抗震性能。最后,可是适当的采用分柱体。短柱容易在地震作用下折断或者剪坏,降低其抗弯承受力,从而限制了其抗震性能的发挥,这样就可以合理的运用分柱体的办法来解决。现代建筑多采用钢筋水泥混泥土材料,钢筋、水泥混泥土的强度与刚度直接关系到建筑物的防震能力大小,因此,要切实选用合格的钢筋、水泥和混泥土,确保这些材料有足够的刚性和强度,切实从材料使用上增强建筑物的抗震能力。
四、结论
我国处于环太平洋地震带上,地震比较频发,因此地震是我国比较常见,同时也是损害最为严重的自然灾害之一。地震灾害不想台风或者其他风暴那样可以提前预知发生时间,发生地点和影响程度,地震灾害具有预测困难,突发性强,损害程度特别低等特点,因此,在地震来临之前没办法做好预防措施,只有在平时的建筑物设计时切实加强防震设计,从建筑物根源上降低地震带来的危害性,才能够有效的减少地震带来的生命财产损害。
参考文献: