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建筑抗震论文

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建筑抗震论文

建筑抗震论文:建筑抗震设计应用下的建筑设计论文

1建筑设计与建筑抗震设计之间的关系

建筑设计作为项目建设的基本参照和框架,需要在施工前就完成。在建筑设计的过程中,需要对环境、地理、气候等因素加以充分考虑,其发挥的指导作用往往是非常重要的。在工程项目建设中,最关键的一步就是建筑设计这项工作。只要能够保障建筑设计的科学合理、安全性过关,那么后面的具体工作就能很好地展开。因此,在建筑设计中融入抗震理念是重要的一环,可以有效地提高建筑项目的抗震性。建筑设计是建筑抗震设计的基础,一定要实现二者的相互协作,如此才能实现的抗震效果;在刚确定项目建设设计方案时,就难以再进行大范围改动,若是在此基础上,未能对建筑物的抗震性能加以考虑,只是通过在具体施工中通过构件设置的加固来提高建筑抗震性,这样并未能将抗震问题很好地解决;若是在建筑设计过程中,对建筑物的抗震性加以充分考虑,做好材料设置和构件安排等方面的准备,这样才能确保建筑物的抗震性也会得到保障。

2建筑设计中要重点关注的几个抗震设计

(1)建筑构件和连接点处的抗震设计。如今人们的生活水平日益提高,随之也对居住质量有了更为严格的要求,就施工的整体质量而言,与之直接相关联的便是建筑构件的合理搭设和对连接点的科学设置。如今新世纪出现了许多新的工艺和材料,这样施工就迎来了更大的挑战。例如说建筑物的外部设计,其中会用到大理石、瓷砖等新材料,室内装饰设计用到的则有吊顶和人工造影等技术。就实际施工而言,一定要对材料质量和施工技术有所保障,才能使建筑物的抗震性得到保障,同时要重点监督和管理其牢固性,以免在地震发生时意外坠落而造成人员的伤害。

(2)建筑物顶部的抗震设计。如今的建筑行业,普遍对顶部过高、过重的问题有所避免。因为顶部产生的压力会导致建筑墙面也形成相应的较大压力,这会使建筑物的抗震性和牢固性在一定程度上有所减弱。在建筑设计过程中,务必要保障建筑物整体有一个合理的重心,与此同时还要花心思用于材料选择,选取的顶部材料要尽量是重量轻、刚度较均匀的,这样建筑结构才能将抗震能力充分发挥出来。

(3)建筑设计中关于设计限制的问题。通常都是在建筑前期确定建筑物的抗震级别,并且这是以建筑物的实际使用情况为依据,所以要在施工过程中严格按照国家规定,要使建筑物的抗震性能有所保障,以免有墙体裂缝或坍塌的现象出现。

3建筑设计过程中要考虑到的抗震设计

根据上述内容,我们了解到建筑抗震设计和建筑设计之间息息相关的联系。为了确保较大程度的抗震性,就一定要在实际施工中紧密结合起二者的联系,同时还要在施工过程中真正融入抗震理念,如此才能使原有的建筑常规从根本上被打破,才能使建筑物抗震现状得到彻底改善,接下来从建筑物的形状、平面和空间三方面设计来具体阐述二者的结合。

(1)形状设计建筑物的形状设计也就是针对建筑进行的“体型”设计,具体包括了各部分施工技术、建筑物平面布局和立体空间等的设计。在建筑行业发展的新时代,很多方面都有所创新就建筑物思维整体外观而言亦是如此。由此有诸多样式的建筑外形出现,所以,在形状设计的过程中,需要对不同外形的不同特点予以充分考虑,不同的建筑外形,也会有不同的建筑特色和实际需求,施工单位应该加以充分考虑。通常情况下,凸凹形状的建筑体型,通常可以使建筑物的抗震性得到大大提升,然而在实际的建筑建设过程中,原有的常规形状的建筑物已无法满足现代化经济发展需求,所以,建筑物整体抗震性的提高,首先需要对建筑的形状进行科学、合理的设计。

(2)建筑物的平面设计在建筑物施工,平面设计是重要的环节,对建筑物日后的使用将起到决定作用。例如,分别作商务和居住用途的建筑物,它们在平面设计上必然存在很大差别,为了使使用需求得到进一步满足,就一定要按照用途,来对平面构造进行科学设计;另外,为了将抗震元素融入到平面设计之中,不仅要对施工材料的坚固性加以重点考虑,还需要对构架安装的合理性、内部各因素的协调性加以综合考量。要想地实现平面设计和抗震设计的结合,就对设计者提出了很高的要求,不但要工作经验丰富,要需要深入地研究审美观念和抗震技术,前提还得不对内部美观产生不利影响,在此基础上再确保抗震性能的较大化。

(3)空间设计对建筑物进行空间设计,是在三维空间内进行的关于建筑物的竖向设计方案。因为日益加快的城市化进程和急剧增加的城市人口,增加了城市的人口压力,所以出现的建筑物楼层愈发高。为了使土地占有面积尽量减少,在现代社会中愈发流行高层建筑,如此就对建筑物的空间设计有了更严格的要求。通常说来,建筑物层数越低,稳定性就越高,受到地震的损害也就会越小;反之稳定性越差,受到地震的伤害也就越大。所以,融合建筑物的空间设计和抗震设计在一起,这样建筑物的整体抗震性才能得到保障。

4结束语

随着科技的发展,尽管已经可以通过先进的技术来预测地震,但人力却还是无法阻止和与之抗衡;为了使地震所带来的人员伤亡和财产损失得到较大限度的破坏,这就需要先设计出科学合理的可行性方案。本文论述了建筑设计与建筑抗震设计的相关内容,表明建筑设计在建筑抗震设计中的重要基础作用,希望本文的论述能够为今后建筑行业的发展提供一些借。

作者:韩娟娟单位:山西中方森特建筑工程设计研究院

建筑抗震论文:建筑抗震设计深度分析探讨论文

论文关键词:建筑设计;抗震;设计

论文摘要:本文从抗震的角度探讨建筑的体型,建筑平面布置和竖向布置、规范中设计限值的控制、屋顶建筑等设计问题。

建筑设计是否考虑抗震要求,从总体上起着直接的控制主导作用。结构设计很难对建筑设计有较大的修改,建筑设计定了,结构设计原则上只能是服从于建筑设计的要求。如果建筑师能在建筑方案、初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求,则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置,建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调,使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到较大的改善和提高;如果建筑师提供的建筑设计没有很好地考虑抗震要求,那就会给结构的抗震设计带来较多困难,使结构的抗震布置和设计受到建筑布置的限制,甚至造成设计的不合理。有时为了提高结构构件的抗震承载力,不得不增大构件的截面或配筋用量,造成不必要的投资浪费。由此可见,建筑设计是否考虑抗震要求,对整个建筑起着很重要的作用。因此,我们在建筑抗震设计过程中特别要注重以下几个问题。

一、建筑体型设计问题

建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明,许多平面形状复杂,如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏,有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中,应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则;在平面形状上,矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型,尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布,避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。

二、建筑平面布置设计问题

建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等,都要在建筑的平面布置图上明确下来。而且,由于建筑使用功能不同,每个楼层的布置有可能差异很大,建筑平面上的墙体,包括外围填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称,墙体与柱子分布的不对称、不协调,使建筑物在地震时产生扭转地震作用,对抗震很不利。有的建筑物,其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧,结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏。这是因为电梯井筒具有极大的抗侧力刚度,吸引了地震作用的主要部分[3]。有的建筑物,在平面布置上一侧的墙体很多,而另一侧的墙体稀少,这就造成平面上刚度分布的很不对称,质量分布也偏心,使结构的受力和变形不协调,导致扭转地震作用效应,带来局部墙面的破坏。有的建筑物,如底层为商场的临街建筑,临街一侧往往不设墙体,而其另一侧则有刚度很大的墙体封闭,两侧在刚度上相差很多,也将在地震时引起扭转地震作用,对抗震不利。还有的建筑平面布置上,经常出现内隔墙不对齐或中断,使刚度发生突变和地震力传递受阻,对抗震也带来不利,客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大,从概念上要解决的一个核心问题是:建筑平面布置设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀,对称协调,避免突变,防止产生扭转效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件,使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体,充分发挥建筑设计在建筑抗震中的作用。

三、建筑竖向布置设计问题

建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑沿高度(楼层)结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层,还是高层建筑或超高建筑,这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是,由于建筑使用功能的不同要求,如底层或下面几层是商场、购物中心,建筑上要求是大柱距、大空间;而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼,低层设柱、墙很少,而上面则是以墙为主,柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅,在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大,形成突变[3]。在刚度最差的楼层形成对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。在实际设计中,在建筑使用功能不同的情况下,很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐,柱子不对齐,墙体不连续,不到底;上层墙多,下层墙少;上层有柱,下层无柱等,使地震力的传递受阻或不通;抗震用的剪力墙设置不能直通到底层、剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。多次大震害表明,建筑物竖向楼层刚度的过大变化,给建筑物造成很多破坏,甚至是整个楼层的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中,有多栋钢筋混凝土高层建筑发生了中间楼层的整体坐落倒塌破坏。因此,尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑物底部,不宜中断或不到底。尽量避免其某楼层刚度过少,尽量避免产生地震时的钮转效应。

四、建筑上应满足的设计限值控制问题

根据大量震害的经验总结,现行《建筑抗震设计规范》(GBJll-89)对房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制提出了规定。这些规定,建筑设计应予遵守:一是房屋的建筑总高度和层数;二是对房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。

五、屋顶建筑的抗震设计问题

在高层和超高层建筑设计中,屋顶建筑是一个重要的设计部分。从近几年对一些高层建筑抗震设计审查结果来看,屋顶建筑存在的主要问题,一是过高,二是过重。这样的屋顶建筑加大了变形,也加大了地震作用。对屋顶建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上,且前者的抗侧力墙与其下楼层的抗侧力墙体上下不连续时,更会带来地震的扭转作用,对建筑物抗震更不利。为此,在屋顶建筑设计中,宜尽量降低其高度。采用高强轻质的建筑材料和刚度分布比较均匀、地震作用沿结构的传递比较通畅,使屋顶重心与其下部建筑物的重心尽可能一致;当屋顶建筑较高时,要使其具有较好的抗震定性,使屋顶建筑的地震作用及其变形较小,而且不发生扭转地震作用。超级秘书网

六、结束语

总的来说,建筑设计是建筑杭震设计的一个重要方面,建筑设计与建筑

抗震设计有着密切关系。它对建筑抗震起着重要的基础作用。一个优良的建筑抗震设计,必须是在建筑设计与结构设计相互配合协作共同考虑抗震的设计基础上完成。为此,要充分重视建筑设计在建筑抗震设计中的重要性,在建筑抗震设计中更好地发挥建筑设计应有的作用。

建筑抗震论文:国内民用建筑抗震论文

1民用建筑抗震施工构造分析

根据民用建筑的特点,通过以下要素进行分析,寻求民用建筑抗震设计中的关键部分。

1.1基于整体性的结构设计

民用建筑的功能比较单一,内部通常不涉及负责的功能模块,除了基础的水电煤气网等内容之外,主要提供的是居住环境和活动空间。这与生产性建筑明显不同,生产性建筑如工业车间,其内部构造的材料必须与生产能力相适应,包括地面材料也有特殊的标准。民用建筑在功能结构上侧重整体性,即通过整体性的构造来实现单一功能要求,因此在抗震设计中要尽量规避掉可能出现的不连续缺陷,例如承重墙附近的辅助部分,不能够喧宾夺主而出现裂缝。基于这一要求,抗震设计索要遵循的整体性原则并保持连续性,已经形成了建筑定势思维,甚至在会弱化建筑的风格要求和功能需求,重点突出安全性。否则,建筑结构的抗震设计就无法完成,所谓的整体性也就是一纸空谈。

1.2基于连接性的结构设计

尽管民用建筑的功能较为单一且突出整体性特点,但从建筑学角度考虑,任何一个工程都是由部分结构组成的,并通过相互连接的方式组成整个建筑。例如,楼梯与楼层之间的连接,房间墙壁分隔的连接等等,连接部分直接影响了建筑结构的抗震性能,因此在设计中必须深度考虑,即对连接性进行优化。一般的抗震元素中,良好的连接性需要承重墙的作用,保护机构的预应力也要达标,这是确保性的必然要求。同时,连接性的另外一个优势是体现在震动过程中的,在出现地震灾害的过程中,物理连接性可以转化为抗震连续性,确保建筑的安全。

1.3基于刚度性的结构设计

所谓刚度性,是指建筑材料在受到震动之后产生抵抗弹性变化的能力,始于柔度相对应的一个变量。刚度设计在民用建筑中非常重要,也比较难把握,因为存在的数据信息量过少,无法进行详细的测算。建筑企业在施工过程中,主要从主承受结构的竖向刚度入手,同时将横向延展性作为抗震设计标准中的重点(地震的横波破坏性较大)。简单地说,刚度设计是综合考虑承载力之后实现的。

2影响民用建筑抗震施工构造的要素

民用建筑的抗震施工结构设计并不比其他类型建筑简单,甚至在某些方面表现的更为复杂,这关键是由于环境因素造成的。民用建筑的分布范围广泛,不同的地质环境千差万别,没有统一的施工设计标准。同时,基于受力结构而言,抗震设计中的整体性原则是在施工完成后才可以整体评估的,目前还缺乏更有效的建筑手段。作者通过研究认为,影响民用建筑抗震施工构造的因素主要有以下几种:

2.1设计结构与实际偏移量

在设计过程重要尽量减小控制结构偏移量,这样可以减小地震发生环境下的能量干预。而民用建筑结构中的偏移量,需要实现进行计算,这已经成为当前主要的方法;但存在的不利因素在于,民用建筑抗震施工构造中的偏移量计算方式缺乏有效的数据参考。为了解决这一问题,结构设计中通常会放大偏移量的数据测量范围,从而实现在建筑发生地震的环境下,结构变形的总量不会超出安全范围,尤其是建筑基础部位的位移量;地基发生的偏移量超出安全范围,必然导致建筑的坍塌,这也是地基使用抗震材料和构件较多的原因。

2.2隔震消能技术的应用

民用建筑的规模小,建筑稳定性缺乏实践标准,因此对地基以下的地质选择非常重要。为了应对地基存在的天然抗震缺陷,人们发明了隔震消能技术,并取得了很好的效果。我国对隔震消能技术的研究和应用始于上世纪六十年代,随着时间的推移,已经演化成为民用建筑中主要的抗震手段。隔震消能技术是通过控制结构的刚度来实现的,在承重部分中加入有效的抗震构件,用来抵消发生地震时的能量输入。经过长期的检验发现,使用隔震消能技术的民用建筑可以有效地提升稳定性,在发生地震(或模拟实验)过程中做到“列而不倒”。

2.3建筑材料的选择

建筑材料因素对民用建筑的抗震性影响很直接。我国传统的砖瓦木质建筑结构已经被逐步淘汰掉,响应的,钢筋、水泥、架构等新型的建筑形式开始成为民用建筑的主体。从建筑学的角度来说,要提高抗震性,应该减少材料自身的质量并提升刚度,例如对钢材的选取要求,要做到与建筑规模匹配的原则,将自身质量与承重能力维持在一个平衡点上。同时,建筑材料的选择,也是对建筑成本影响较大的因素。一般来说,建筑材料占建筑成本的50%左右,其次为人工成本。由于民用建筑的主体投资能力并不是很强,在针对抗震重要性不了解的情况下,会导致建筑材料不达标的现象,这是十分危险的。因此,适当出台民用建筑材料的标准型法规,对人民群众的生民财产安全具有重要保护作用。

3结语

尽管民用建筑的要求不如大型高层建筑或者生产性建筑严格,但在追求抗震性方面目的是一致的。因此作者认为,应该在民用建筑设计中普及质量监督体系,从施工前、施工中和施工后三个阶段分别展开。现代建筑结构的设计风格日益多样化,但安全性始终是及时位的,民用建筑容纳了大量的居住人群,良好的抗震性对保护生命财产安全发挥了重要的作用。因此,积极开展相关方面的研究具有重要的现实意义,对我国民用建筑的发展具有巨大的推动作用。

作者:王宏伟 单位:天津中铁建业集团有限公司

建筑抗震论文:建筑结构下建筑抗震论文

1.我国抗震设计中存在的问题

目前,我国建筑抗震技术已经有了一定的提高,但是与国外的技术相比还有很大的差距。建筑工程师还不能把建筑设计和抗震设计很好的结合,建筑抗震设计的发展还比较慢,并且抗震设计也不能与各地区的实际情况很好的结合。我国抗震设计存在的问题主要表现在以下几个方面。

1.1工程师缺乏实际工程经验

由于我国的科技水平不高,不能的判断地震的成因,并且对其预测,造成居民的很大损失,还有在地质地震等方面的研究不够,特别是建筑物的抗震能力方面。这就导致我国建筑设计中抗震设计的发展滞后,而且也没有统一规范的设计理念,因而很难实现建筑设计的抗震目标。

1.2工程师对实际情况的考量不足

目前,很多建筑工程师只是根据数据和固有的一些参数进行施工,缺少对地区的实际情况进行考量。因为不同地区地质的构造截面的实际承载能力不同,所以要结合实际情况进行检测计算。不能根据固定地震降级系数来进行施工,例如,我国建筑抗震设计中的把地震降级系数固定为2.81,容易导致工程师把小级别的抗震应用到建筑抗震设计中,当遭到大级别的地震时,建筑物不具备抗震能力,会造成很大的损失。

2.建筑抗震设计的注意要点

2.1坚持建筑结构设计的对称原则

目前,根据相关的建筑抗震设计规定,建筑工程师要坚持建筑结构的规则,同时要求结构设计师做大简单、规则的设计,从而做到建筑物遇到小级地震不坏、中级地震可以修补、高级地震不会倒的目标。并且要求工程结构设计师遵循竖向形态的建筑规则,通常选择方形和圆形的形状,因为矩形和梯形的形状规则比较均匀。按照此类形状设计的建筑物,在遇到地震时内部构件承受力比较均衡,通常只会出现平移震动,而一些非对称结构的建筑在地面平移时,会出现扭转震动,主要是因为建筑物的质心和刚心不能重合,当发生地震时,建筑物的内部构件会遭到严重的破坏,发生变形。

2.2注重建筑构件与连接点处质量

在建筑工程设计和施工过程中建筑构件的合理配置以及连接点处的质量与建筑施工安全质量存在直接的联系。并且在新型建筑材料问世的同时建筑物的外部设计大都会采用新型建筑材料,例如大理石、瓷砖等。而建筑室内装饰也会使用到吊顶等技术。这些室内以及立面装饰本身存在抗震性能的问题,并且其与建筑主体的牢固连接也是抗震设计的关键。近几年,在一些地震灾害中,发生过很多下“玻璃雨”的事情,主要原因是目前的技术还不能防止地震中玻璃幕墙的变形,因此,在很多地震中,一些高层建筑的玻璃幕墙会遭到很大的破坏。所以,如果在建筑中采用玻璃幕墙,必须提高建筑构件与连接处的质量,从而保障玻璃幕墙在地震时不会变形。并且在遭遇地震时能够与建筑物脱离,将所受到破坏的程度降到最小。此外,在内隔墙、玻璃隔断等构件的设计上也要提高连接点的质量,保障建筑主体连接点的牢固性,从而提高建筑物的抗震性。

2.3关注建筑顶部抗震

建筑屋顶的抗震设计对于高层建筑物有重要的影响。这就要求设计师十分重视建筑顶部的抗震设计,在遭遇地震时,建筑屋顶过高、过重都会加重建筑的变形程度,特别是我国的高层建筑物中普遍存在这样的问题,如果不重视高层建筑屋顶的抗震设计,发生地震时,下层建筑物会受到很大的影响。如建筑的屋顶与下层建筑的重心没有位于同一条直线上,那么建筑屋顶的抗侧力墙也会与下层建筑的抗侧力墙出现分离,当地震出现时则会加剧损坏。因此在高层或超高层建筑设计中应该使用新型高强度轻质的建筑材料,尽可能保障屋顶的重心与下层建筑的重心位于通一条直线。当建筑屋顶的较高时要保障其抗震定性,缓解地震带来的变形作用。此外顶部结构的设计也适当的选用强度高、刚性均匀轻质的结构材料。

2.4建筑竖向布置

建筑竖向布置主要体现在建筑物的高度结构质量以及刚度的设计中,特别是在高层或超高层建筑中建筑的竖向布置对于建筑抗震设计来说更加重要。建筑楼层的使用功能差异导致建筑物楼层分布的质量和刚度均不一致,例如楼层包括游泳池、会议室、健身房等。楼层的功能导致楼层上下之间的刚度差异过大。高层建筑中刚度最差的楼层的抗震性能最为薄弱,在出现地震时即为变形严重的薄弱层。在建筑设计中由于楼层功能不同导致的墙体不连续,柱子不对称等极大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震设计中应该尽量保障竖向的刚度分布靠近,尤其是在结构上刚度转换层更加要着重注意。

2.5建筑设计需要达到的设计限值

在实际的工程操作以及设计时,一定要严格遵循我国相关部门的标准规范要求,例如在8度的防烈度情况下,粘土砖多对地震降级系数固定为2层建筑物的高度不能够高于18m,建筑层数不能大于6层等。一旦超过相关的规定,就会严重影响到建筑物的抗震能力,除此之外,对于建筑物局部的墙体尺度也要控制它的最小值,保与实际情况结合在一起证墙体截面的抗震强度能够满足抗震要求,避免墙体在地震时不会出现开裂或者倒塌等破坏情况的发生。

3.结束语

综上所述,建筑设计在建筑抗震设计中的作用不可忽视。在建筑工程设计中要对建筑设计加以重视,从而促进建筑事业的发展。本文对建筑设计在建筑抗震设计的作用的研究仍存在不足之处,希望相关的学者能有更深一步的研究,相信我国建筑设计中抗震设计会有很大的提高。

作者:庄伟 单位:秦皇岛广瑞工程项目管理有限公司

建筑抗震论文:性能化设计建筑抗震论文

1抗震性能化设计目标

基于性能的抗震设计首先需要根据地震水定性能目标,地震动水准可选用规范的多遇地震、设防地震和罕遇地震的地震作用影响较大值,比如当抗震设防烈度为7度,设计地震基本加速度为0.15g时,多遇地震、设防地震和罕遇地震影响系数较大值分别为0.12,0.34,0.72。性能目标依据地震时建筑允许破坏的程度,可不拘泥于计算数值,但不应低于抗震三水准。抗震性能水准根据高规分为5个水准,性能目标1承载力要求较高,延性低,性能目标5承载力要求低,延性要求较高。抗震性能通过承载力和变形双重控制,以抗震承载力为主,层间弹塑性变形为辅,可以采用层间位移变形来反应破坏程度,性能化设计寻求在承载力和变形能力中寻找合理平衡点。下面通过抗震性能化设计的实例讲述设计目标实现过程。

2抗震性能化设计的实例

2.1工程概况

本工程位于内蒙古乌海市乌达区经济开发区内,本单项为内蒙古东源科技有限公司年产72万吨/年电石项目3#配料站,建筑高度23.2m,该地区抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速0.2g,建筑物安全等级为二级,建筑物设防类别为标准设防类别,结构抗震等级为二级,设计使用年限为50年,建筑物场地类别为Ⅱ类,基本风压为0.75kN/m2,地面粗糙度为B类。本工程特殊之处在于全厂物料运输枢纽,连接三条钢栈桥,其中一条栈桥在19.1m层楼面处,10.000m-16.200m为石灰和碳材料仓,共约840m3,料仓的跨高比小于2.5,本结构层具有较大质量,收进约30%的情况下仍是下层质量的1.2倍。

2.2本工程超限情况

本工程超限情况如下:

①扭转不规则,在规定水平力下考虑偶然偏心Y方向较大层间位移与平均层间位移的比值:1.32。

②竖向刚度不规则,局部收进水平尺寸大于相邻下一层的25%。综合判定属于特别不规则结构。

2.3抗震性能目标设定

由于本项目的超限情况和全厂的重要性,除按照规范的要求及目标进行计算和设计外,提出了基于性能的抗震设计。综合考虑抗震设防类别,场地条件和结构的特殊性,震后损失和修复的难易程度,确定结构的性能目标为D级。在多遇地震作用下结构能做到完好无损,不需修理即可继续使用(性能水准1级),在设防烈度地震作用下结构只有中等破坏,修复后可继续使用,(性能水准4),在预估的罕遇地震作用下,结构损坏比较严重,需排险大修,但不倒塌(性能水准5)。具体抗震性能目标。

2.4小震弹性计算结构及分析

小震弹性计算按照正常设计,采用整体建模,考虑偶然偏心,双向地震,扭转耦联,及施工模拟,在抗震规范规定的地震影响系数曲线下,多遇地震标准值作用下楼层较大水平位移与层高之比小于1/550。作用组合的效应设计值按照1.2(DL+0.8LL)+1.3SEhk组合下抗震承载力满足弹性。(本工程重力荷载代表值的可变荷载组合系数0.8)构件配筋无超筋现象,轴压比,梁混凝土的相对受压区高度均能符合我国规范要求。

2.5中震计算结构及分析

按照“中震可修”的原则:和本工程的特点。需要对中震作用下主要抗侧力构件的承载力进行复核,以便确定其能达到设定的性能指标。取其中一个关键构件验算内容及结果如下:由于结构已经进入弹塑性状态,采用pushover推覆分析法,验算在1.0D+0.8L+1.0SEhk工况下的受力情况,其中一个料仓下的框架柱验算正截面结果如表2,其中材料强度取标准值。根据结果显示承载力满足设计要求。在设防地震标准值作用下,楼层较大水平位移与层高之比较大为1/170,也在规范要求3~4倍的[Δue]区间内,地震破坏等级可满足要求。

2.6大震计算结果及分析

按照性能化设计,罕遇地震作用下,按照弹塑性分析和SATWE软件对等效弹性计算,取结果较大值,关键构件的抗震承载力不屈服,允许较多竖向构件(40%)进入屈服阶段,关键构件的验算方法与中震验算方法相同,结果宜满足设计要求。性能水准5允许部分框架梁发生严重破坏,钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应符合式VGE+V*EK燮0.15fckbh0。取其中一个关键构件进行斜截面承载力验算结果,其中材料强度取标准值。在预估的罕遇地震标准值作用下,楼层较大水平位移与层高之比较大为1/63,规范要求小于[Δup],在此范围内,表面结构整体不会倒塌。

2.7工程结论

综上所述,本工程通过性能设计及弹塑性时程分析,计算结果表明本工程各项指标达到预定的抗震性能目标,所选结构体系合理、安全、,能满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计要求。

3结语

本文综合实例总结了复杂工业建筑性能化设计目标选取及实现方法。按照高规的规定可以比较地把握结构在各地震水准下的性态指标,确保不同抗震性能目标下结构的承载能力及延性需求。为其他建筑的抗震设计提供参考和借鉴。

作者:刘琪 单位:新疆化工设计研究院有限责任公司

建筑抗震论文:建筑设计中建筑抗震论文

1建筑设计融入抗震设计后应注意的细节

1.1建筑的平面布局设计

建筑的平面布局在建筑设计中占有很重要的位置,一个建筑拥有良好的平面布局该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对建筑的抗震性能也有着一定的影响。考虑建筑设计在抗震设计中的应用,及时步就是要保障建筑的刚性程度和建筑结构的质量,在布置上要求二者有着相互的对称性,避免结构受力产生严重的变形状况产生。抗震受力墙一定要与抗震结构相互协调,刚度较大的建筑空间楼板还有高强度电梯的安置尽可能的放在建筑的中心位置,防止建筑发生扭转效应。进行平面布局设计时,不能忽略建筑结构中抗侧移结构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会受到任何不利的影响,使建筑的抗震设计能够的发挥出其技术的优良特点。

1.2建筑的纵向布局设计

纵向布局中包含的内容较少,主要包括建筑工程中外沿的高度设计,还有建筑结构的质量以及建筑物整体的刚度布置。无论建筑的使用功能是房屋建筑还是商业建筑,也不论建筑是高层建筑还是多层建筑,在纵向布局中都会涉及到这些问题。设计师再设计时要严格按照相应的设计规范,严格控制建筑物沿与建筑刚度的比值,对于结构中剪力墙的布置,要遵守两点:及时剪力墙的分布要十分均匀,第二点对于剪力墙的构建一定要贯穿整个建筑一直延伸到建筑的底部,一定要避免中间发生断裂的情况。

1.3建筑的整体布局设计

建筑的整体布局设计,主要是指建筑的平面和立体空间上的设计。在建筑的整体布局中,要使建筑平面和建筑空间在形状上,既规则又简洁。建筑的平面形状可以是圆形、矩形、方形等,这样的形状能够提高建筑抗震的水平。在建筑的整体布局设计中,要避免凹凸行的设计,这样的设计对建筑抗震起到了一定的制约作用。严重是还会出现扭转效应。要设计出具有立体美和具有艺术性的建筑,就一定要将建筑艺术和建筑所具备的功能,与建筑抗震设计结构结合到一起。例如:南昌绿地紫峰大厦,该建筑的高位268m,其框架是核心筒结构,对该建筑的抗震设计,在建筑三分之二处,东西里面内凹,其内凹部分的荷载通过结构柱支撑在41层与43层之间的跨悬臂转换墙上。其整体结构设计融入了新年功能化设计的思想,并对建筑结构进行小震下的反谱计算,以及中震弹性复核。

2建筑设计过程中应重视的抗震设计问题

2.1建筑物屋顶抗震设计

屋顶太高或太重,是目前建筑设计最主要的问题。屋顶过高或者过重,会加重地震的作用,导致建筑变形,对建筑物自身的抗震能力有所制约。建筑屋顶的重心和建筑底部的重心不在一条线上,那么就会导致建筑抗侧力不能连续,从而加剧建筑的扭转效应,制约建筑的抗震水平。所以,设计师在进行设计的时候,一定要避免屋顶超高超重的现象,使得整个建筑的结构与刚度均匀的分布下来,让屋顶与建筑的重心保持在同一条线上。如果建筑物的屋顶设计的过高,那么就一定要保障建筑具有良好的抗震稳固性,降低建筑扭转效应。

2.2设计限值控制

相关文件规定,在建筑设计过程中,要考虑抗震要求的限值控制。房屋的建筑高度和楼层的数量。在实际设计当中,有的建筑高度超标,有的建筑层数超标,有的建筑高度没有超标,但是其宽度超标。这些超标,都将会给建筑抗震带来一定的安全隐患,特别是一些高度和宽度超标的建筑,因此,在建筑设计中,只要融合建筑抗震设计,就能够有效的进行限值控制。例如:防裂度为8的时候,粘土砖等对称建筑的总高度要低于18m,建筑的层数一不能超过6层;底层框架为砖房的建筑高度应该保持在16m,层数保持在5层以内;建筑材料为钢筋混泥土框架房屋的时候,其高度要保持在45m以下,而框架的抗震墙高度应该保持在100m以内。

3结论

综上所述,建筑设计与抗震设计相融合是必然的,如何使两种设计相协调也是建筑设计中需要考虑的重要问题。可以说二者是相辅相成的,良好的抗震设计是可以将结构和设计的融合在一起的,也只有通过这样才能保障建筑以建筑的抗震技术为基准点完成相应的建筑设计。抗震设计对于建筑设计有着十分重要的影响,不仅仅可以使得建筑具有良好的稳定性,同时能够将建筑设计的有效应用在抗震设计中的发挥出来。

作者:孙作芹 单位:黑龙江省建设集团建筑设计研究院有限公司

建筑抗震论文:中小学建筑抗震论文

一、解决策略

(一)砖混结构的建筑较多,不利于建筑的稳固

砖混结构是一种较为传统的建筑结构,随着现代建筑技术的发展,砖混结构由于抗震性能较差已经逐渐被框架结构、剪力墙结构和框剪结构等所取代。但是,保定周边的一些学校在建设的过程中,出于各种各样的原因,依然采取了砖混结构,这导致在地震灾害发生时,由于建筑整体的稳定性较差,很容易发生坍塌,造成很大的损坏。同时,一些砖混结构的建筑在使用一定时间之后,容易发生裂缝,导致抗震安全性能降低。要想提升砖混结构建筑的抗震安全性,首先,采用抗震性能较高的钢结构和框架结构来构建学校校舍,保障学校师生的生命和财产安全。这样做虽然能够从根本上改善砖混结构抗震性能较差的弊端,但是所需资金较大,并且推倒再建耗时较长,需要大量的备用教室,难以大规模推广,各学校可以根据自身的情况进行相应的选择。其次,对砖混结构的建筑进行加固,提高砖混结构建筑的抗震性能。在具体的操作过程中,可以通过设置圈梁、加强建筑顶部混凝土的强度来提高中小学砖混建筑的抗震性,保障师生的生命安全。再次,通过增加构造柱的方式提高砖混结构建筑的抗震安全性。在砖混结构的建筑中增加混凝土构造柱是提高砖混结构建筑抗震安全性的重要策略,实践表明,增加了构造柱的砖混结构建筑相对于没有增加构造柱的砖混结构建筑抗震能力大大增强。因此,在进行砖混结构建筑加固的过程中,需要在合适的地方增加构造柱,并与圈梁相结合,从而使建筑物的抗震安全性获得有效地提升。,通过增加砖混结构建筑底层的抗震能力来使整个建筑物的抗震能力获得显著提升。在地震发生时,砖混结构建筑的底层受损较为严重,而底层一旦严重受损,整座建筑就会发生坍塌,因此,我们需要增强砖混结构建筑底层的抗震能力。可以通过增加底层承重墙体的面积来增加对地震的承受性,保障整个建筑的安全,同时还需要增加砂浆强度以减少地震时墙体在承受外力的状况下裂开的程度,从而达到提升抗震能力的目的。

(二)楼梯间的设置存在问题

楼梯间是发生地震时师生逃生的生命通道,但是,通过我们调查发现,保定地区的很多楼梯间的设置都存在问题,很多楼梯间都设置在建筑的端部,导致地震灾害发生楼梯间应力非常集中,建筑难以整体扭转,楼梯间承重较重极易坍塌等,阻碍了师生的逃生。[2]其次,楼梯间没有进行科学地加固。地震发生时一旦楼梯坍塌,逃生通道被堵。与楼梯间设置中存在的问题相对应,要想解决楼梯间设置中存在的问题,首先需要合理规划楼梯间的位置,将楼梯间设置于建筑中间,尽量避免设置于楼梯端部和拐角处,以平衡地震发生时建筑的整体受力,保障楼梯间的正常使用。其次,在具体的加固过程,一定要深刻认识到楼梯间的重要性和存在的短板,对楼梯间进行科学的加固,提高楼梯间的抗震性能。

(三)一些建筑建造和使用的时间较长,抗震性能较差

通过我们对保定周边的学校进行调查发现,一些中小学校的建筑建造和使用的时间较长,抗震性能较差,存在很大的安全隐患。首先,一些较老的建筑在建设初期,由于科技水平达不到等原因,所以本身抗震性能较差,难以抵御高震级地震的冲击。其次,一些建筑使用时间较长,加上在使用的过程中不注意合理及时的维修,导致抗震性能不断降低,甚至成为了危房,影响中小学师生的生命安全。我们要想解决建筑使用时间较长带来的抗震安全性下降的问题,首先需要对这些老旧建筑进行评估,可以继续使用的我们通过合理的加固改造,提高其抗震性能继续使用。其次,在使用过程中,提高警惕定期检查,出现问题要及时维修,绝不能让小问题任其发展成为大问题。,对一些改造价值不大的危房,为保障安全学校应该争取早日进行重建,及时消除隐患。

二、隔震技术的应用

隔震技术是指在建筑物上部结构与基础之间设置隔震层,阻止地震能量向上传递,从而达到减弱地震危害、提升建筑抗震性能的目的。我国在很久之前就开始了隔震技术的应用,主要是应用煮过的糯米和石灰来达到隔震的效果,在现代,隔震技术已经发展成熟并得到推广,我们一般使用橡胶支座作为隔震层,在建筑、桥梁各个领域的应用证明了隔震支座对提高建筑抗震性能效果非常显著。我们在中小学建筑的改造过程中,可以在适当的位置加放消能减震装置来很快的消耗地震传来的能量,减小地震造成的危害;在新建建筑中可以在基础上放入隔震层,使得建筑由刚性抗震转为柔性抗震,有效提升建筑的抗震性能。

三、结语

我们通过对中小学建筑的现状进行了调查,找出其中存在的各种问题,并且根据存在的问题提出相应的解决措施,促进中小学建筑抗震性能的提高。我们相信,中小学建筑在得到相关部门的重视并且进行合理的加固改造之后,建筑的抗震安全性能够获得大幅提升,中小学建筑的寿命和师生的生命财产安全得以保障。

作者:彭利华 单位:河北软件职业技术学院

建筑抗震论文:性能化工业建筑抗震论文

1抗震性能化设计的实例

1.1工程概况

本工程位于内蒙古乌海市乌达区经济开发区内,本单项为内蒙古东源科技有限公司年产72万吨/年电石项目3#配料站,工业建筑高度23.2m,该地区抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速0.2g,建筑物安全等级为二级,工业建筑物设防类别为标准设防类别,结构抗震等级为二级,设计使用年限为50年,建筑物场地类别为Ⅱ类,基本风压为0.75kN/m2,地面粗糙度为B类。本工程特殊之处在于全厂物料运输枢纽,连接三条钢栈桥,其中一条栈桥在19.1m层楼面处,10.000m-16.200m为石灰和碳材料仓,共约840m3,料仓的跨高比小于2.5,本结构层具有较大质量,收进约30%的情况下仍是下层质量的1.2倍。

1.2本工程超限情况

本工程超限情况如下:

①扭转不规则,在规定水平力下考虑偶然偏心Y方向较大层间位移与平均层间位移的比值:1.32。

②竖向刚度不规则,局部收进水平尺寸大于相邻下一层的25%。综合判定属于特别不规则结构。

1.3抗震性能目标设定

由于本项目的超限情况和全厂的重要性,除按照规范的要求及目标进行计算和设计外,提出了基于性能的抗震设计。综合考虑抗震设防类别,场地条件和结构的特殊性,震后损失和修复的难易程度,确定结构的性能目标为D级。在多遇地震作用下结构能做到完好无损,不需修理即可继续使用(性能水准1级),在设防烈度地震作用下结构只有中等破坏,修复后可继续使用,(性能水准4),在预估的罕遇地震作用下,结构损坏比较严重,需排险大修,但不倒塌(性能水准5)。

1.4小震弹性计算结构及分析

小震弹性计算按照正常设计,采用整体建模,考虑偶然偏心,双向地震,扭转耦联,及施工模拟,在抗震规范规定的地震影响系数曲线下,多遇地震标准值作用下楼层较大水平位移与层高之比小于1/550。作用组合的效应设计值按照1.2(DL+0.8LL)+1.3SEhk组合下抗震承载力满足弹性。(本工程重力荷载代表值的可变荷载组合系数0.8)构件配筋无超筋现象,轴压比,梁混凝土的相对受压区高度均能符合我国规范要求。

1.5中震计算结构及分析

按照“中震可修”的原则:和本工程的特点。需要对中震作用下主要抗侧力构件的承载力进行复核,以便确定其能达到设定的性能指标。取其中一个关键构件验算内容及结果如下:由于结构已经进入弹塑性状态,采用pushover推覆分析法,验算在1.0D+0.8L+1.0SEhk工况下的受力情况,其中一个料仓下的框架柱验算正截面结果,其中材料强度取标准值。根据结果显示承载力满足设计要求。在设防地震标准值作用下,楼层较大水平位移与层高之比较大为1/170,也在规范要求3~4倍的[Δue]区间内,地震破坏等级可满足要求。

1.6大震计算结果及分析

按照性能化设计,罕遇地震作用下,按照弹塑性分析和SATWE软件对等效弹性计算,取结果较大值,关键构件的抗震承载力不屈服,允许较多竖向构件(40%)进入屈服阶段,关键构件的验算方法与中震验算方法相同,结果宜满足设计要求。性能水准5允许部分框架梁发生严重破坏,钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应符合式VGE+V*EK燮0.15fckbh0。取其中一个关键构件进行斜截面承载力验算结果,其中材料强度取标准值。在预估的罕遇地震标准值作用下,楼层较大水平位移与层高之比较大为1/63,规范要求小于[Δup],在此范围内,表面结构整体不会倒塌。

1.7工程结论

综上所述,本工程通过性能设计及弹塑性时程分析,计算结果表明本工程各项指标达到预定的抗震性能目标,所选结构体系合理、安全、,能满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计要求。

2结语

本文综合实例总结了复杂工业建筑性能化设计目标选取及实现方法。按照高规的规定可以比较地把握结构在各地震水准下的性态指标,确保不同抗震性能目标下结构的承载能力及延性需求。为其他建筑的抗震设计提供参考和借鉴。

作者:刘琪 单位:新疆化工设计研究院有限责任公司

建筑抗震论文:设计高层混凝土住宅建筑抗震论文

1高层混凝土住宅建筑抗震结构设计要求

关于高层混凝土住宅建筑抗震结构设计,应该持续改进高层混凝土住宅结构的延展性,达到合理的刚度和强度要求,提升高层混凝土住宅建筑抗震结构的抗震能力。

2高层混凝土建筑抗震结构设计对策

2.1场地和地基的选择

关于高层建筑的抗震效果,地基的情况和场地状况较会产生直接的作用,也称为建筑抗震设计的基础。如何选择地基和场地,一定要详细清楚当地的地震活动状况,仔细勘查地质情况,并获取多方位的数据资料,从而可以有效的进行综合评价和研究,正确的评判当地的抗震设计等级。采用一切办法去规避不利于抗震设计的地方,如果不能规避的场地,我们要做针对性的处理。在选择高层建筑地基时,的是较高密实度的基土和岩石,将有利于提升建筑地基的抗震能力,切勿采用哪些不适合抗震的软性地基土。务必要采用合理的措施对达不到地震需求的地基进行改善和加固,从而让它满足抗震要求。

2.2建筑结构的规则性

为了实现性的建筑,达到合理分布承载的力量需要,在设计建筑结构时,务必要达到建筑结构的规则性需要,尽量让抗侧力结构可以简单明了。对于建筑结构平面布置图,多选用比较规整的图形,主要是由于规则的图形能够确保建筑遇到何种情况时都能实现均匀分布的承载力。应该尽量规避一些复杂多变的建筑结构平面,那是由于不规则的图形便于引起建筑结构的钢心和质心间的错乱不堪。如果遭遇地震,钢心距离就会变大,刚性达不到要求,从而使得建筑物出现倒塌的结果。

2.3建筑结构材料的选取

高层建筑在遭遇地震时安全性能很大程度上都由于建筑结构材料来决定。现实中,高层建筑抗震结构设计的本质问题就是整合相应构件的延性,同时要做调和工作,最终目标是确保遭遇地震时建筑能够稳定安全。而对于钢筋来说,应该选择那些具备较好韧性的材料。关于垂直方向受力的钢筋,以HRB335级、HRB400级的热轧钢筋为准,箍筋则是采用热轧钢筋,型号为HPB235、HRB335、HRB40级。在选用建筑结构材料时,务必要充分了解材料抗震的要求。同时,还要考虑其中的造价和成本控制问题。所以说,选用建筑结构材料应该寻求抗震新性能和建筑成本平衡点,只有两者的协调统一,才能确保用最少的材料实现好的抗震能力。

2.4隔震和消能减震设计

某些高层建筑需要非常严格的抗震要求,要满足一般的抗震效果,还必须实现消能、隔振的效果。所以,要达到上述目标,及时,正确选择地基和场地,那些较高密实度的地基,这样可以避免发生轻地震时其能量对建筑产生的损害,减少共振发生几率。建筑物不同,其隔振系数也是不一样的。所以说,在设计建筑结构的过程中,务必要根据实际情况来详细研究,选取适宜的隔震支座,还要综合分析风力产生的负荷作用。那些具有消能、隔振要求的建筑构件,延性好的材料是比较适合的,强度能够满足要求,能够确保建筑物受地震时减弱破坏。

2.5抗侧力体形的优化

在一般性构造的高楼中,刚超过柔,那些刚性结构方案的高楼,主体结构遭遇的损害少,如果发生地震时其结构变形也不大,围护墙、隔墙等非结构部件也会破坏较少,受到较好的保护。结构的超静定次数也会增强,遭遇地震时的塑性铰变大,耗费较多的地震能量。结构也会在强地震情况下更加具有承受力,而不至于倾倒。改观结构屈服机制,并确保结构出现损害时依据整体屈服机制工作,并不依靠楼层屈服机制。设计结构的原则是强压弱拉、强剪弱弯、强柱弱梁和强节弱杆。设计结构理应选择轴力小的水平杆件,成为关键的耗能杆件,尽量的产生弯曲耗能,确保实现构件的较强的耗能能力和不小的延性。

2.6常用的加固设计

要想能够较好的提升建筑结构的抗震能力,加固措施务必要结合建筑结构现实状况进行,选用加固方法务必要综合如下因素分析:如果结构设计出现误差和缺陷,就要结合现实问题来加固和增加构件,也可以采用较高抗震能力的构件作为替代品。如要提高整体刚度和承载力,可通过设置套箍、增大原截面和增加构件的方法来实现。多数建筑结构整体性连接不满足抗震的规范要求,应该有目的地调整结构,可以降低损害,分散地震力。为避免发生地震时引起破坏,应该对于那些同建筑结构无关紧要的构件进行加固处理。

3结语

依据现在抗震设计要求,高层建筑抗震结构设计应该提升设备和结构的关系,设计者要结合建筑工程抗震概念的相关知识,并融合自己的实践经验来正确判断,找到经济效果好、结构安全的平衡点,寻求方便易做的三步、二步设防的科学抗震设计方法,从而适应科技和经济的快速进步,达到人们的需要。

作者:李翠伟 单位:江西省赣州市华城建筑设计有限责任公司

建筑抗震论文:民用建筑抗震论文

1民用建筑隔震结构的设计

由于建筑结构的复杂性,需要制定较为科学的隔震方案。一般来说,建筑结构的扭转效应非常重要。在考虑隔震装置的放置位置时要充分考虑到钢心和质心等相关要素,要严格保障二者的重合。为了减少扭转作用,需要将阻尼器放置在建筑物的周围,支座的位置较为灵活,对于标高也没有特殊的限制。如果遇到上下结构的强度不同的情况,就需要将支座放置在不同的标高位置,这样才能有效地增强隔震效果。需要注意的是,在隔震器的周围要预留一定的移动空间,因此,抗震的构造就具有较大的难度。但是每种隔震结构的型号不同,因此需要做到具体问题具体分析,根据实际情况来设置。

2橡胶隔震支座的性能

对于民用建筑的隔震装置来说,必须具备以下几种性能,否则其隔震效果就不是很明显。及时,隔震装置要承受多方的压力,不仅是建筑结构的上部,同时还有水平的应力以及竖向的负载。在承重这些压力之后不能发生较大的形变。第二,为了有效地减少建筑结构的自震性,必须要求隔震装置具有一定的刚度,减少层间剪力。第三,通常情况下建筑结构会发生位移现象,安装隔震装置要充分考虑到这一点。装置需要在减少建筑结构位移的前提下,降低振动的频率,进而达到隔震的效果。第四,需要对建筑隔震装置的支座加强重视,要尽量延长其使用寿命,通常情况下是50年左右。同时面对突发状况,支座也要具有一定的承受力。叠层橡胶支座的水平性能参数主要包括:水平极限变形能力和水平刚度。对于带有铅芯的支座还包括:等效粘滞阻尼比和屈服后水平刚度。国内外的大量试验表明,在保持恒定设计压应力时,出现水平剪切破坏时剪应变将超过400%,而剪应变小于350%时,叠层橡胶支座不会出现破坏。所以,《规范》规定:叠层橡胶支座在竖向平均压应力限值下的极限水平变位,应大于其橡胶层总厚度的3倍和有效直径的0.55倍两者中的较大值。叠层橡胶支座的水平刚度与支座的形状和橡胶的硬度有关,橡胶越硬,支座的水平刚度越大;支座越细长,水平刚度越小。设计人员应通过试验得到的“滞回曲线”确定支座的刚度。普通橡胶支座的滞回曲线所含的面积很小,说明其几乎不能消耗能量。铅芯橡胶支座的滞回曲线可等效为双线性模型。滞回环的丰满程度反映了屈服后的刚度大小,滞回环的面积大小反映了等效粘滞阻尼比的大小。

3隔震建筑的设计

3.1隔震装置设计

隔震装置是由普通叠层橡胶垫和特殊钢棒构成的阻尼器组成。建筑中各柱与基础间放入了14个叠层橡胶垫,隔震层平面内均匀布置了96个钢棒阻尼器。阻尼器是利用特殊钢棒进入弹塑性阶段后的耗能特性产生的阻尼。特殊钢棒贯穿钢板,在接触部位插入内藏滚珠轴承的转动支座,使其可以在水平方向有较大位移,并在垂直方向上容易滑动。上部的两块钢板与上部结构的底层楼板、下部的两块钢板与基础分别用螺栓固定。钢棒的布置以8根为一个单位,在对称位置每边六处共使用了96根。

3.2防护措施

3.2.1设计用地震波。设计用的地震波,其中人工地震波的做法是,家丁震级为8级,震中距为50km,输入水平各种波相同,弹性分析时,输入速度为25cm/s,弹塑性分析时为50cm/s。

3.2.2隔震装置。隔震装置在输入地震波计算时,分别取大震时固有周期的目标值为3s,等效粘性阻尼比的目标值为10%。

3.2.3上部结构的截面计算。采用基于长期应力和一次设计用剪力的地震应力,对上部结构的杆件进行容许应力设计。此时,以一次设计用剪力超过输入25cm/s的地震反应剪力。输入波为50cm/s时,以上部结构基本上不屈服为目标来进行设计。

3.2.4地震反应分析。隔振装置采用双线型恢复力模型:即标准叠合橡胶垫为弹性,钢棒为弹塑性,隔震结构整体为剪切多质点系模型。

4结论

本文主要通过对民用建筑抗震施工构造进行介绍,其中主要阐述了橡胶支座隔震结构的特点,以及其稳定的性能,并且对这种技术的应用情况进行简要介绍,同时提出了一些防护措施。在具体的建筑施工的过程中应该得以有效地应用,才能增强建筑的抗震性和结构的稳定性。

作者:罗皓 单位:天津市市政工程设计研究院

建筑抗震论文:抗震鉴定建筑抗震论文

1工程实例概况

原建筑竣工于1984年,按7度(0.15g)抗震设防,结构抗震设防类别为丙类。依据《建筑工程抗震设防分类标准》第4.0.3条规定,改造后的结构抗震设防类别为乙类。鉴于医院实际需求及《建筑抗震鉴定标准》第1.0.6条规定,该病房楼进行改造设计前需对原结构进行抗震鉴定,并确定其后续使用年限为40a。

2建筑现状调查

抗震鉴定前应进行建筑现状调查,包括搜集勘察、施工及竣工验收的相关原始资料;当资料不全时,应根据鉴定的需要进行补充实测。调查建筑现状与原始资料相符程度、施工质量和维护状况。

2.1原始资料调查

该住院楼岩土工程勘察报告、竣工图纸、竣工验收资料等原始资料均较齐全。

2.2外观质量检查

钢筋混凝土结构主要检查结构构件的裂缝及劣化程度等。经检查个别框架柱及剪力墙表面存在蜂窝、麻面现象;少数框架梁存在梁底钢筋锈蚀现象;个别屋面板板底存在碱蚀、露筋现象。结构构件未发现明显开裂、较大变形等严重结构性损坏现象。

2.3材料性能检测

建筑结构的材料性能是结构安全的基本保障。本工程混凝土强度采用超声-回弹综合法对混凝土抗压强度进行现场取样检测,检测混凝土强度摘录如表1所示。现场采用钢筋探测仪对部分梁、板、柱、剪力墙的钢筋配置、分布及混凝土保护层厚度进行检测,检测结果基本符合原图纸设计要求。

3抗震鉴定

3.1抗震鉴定原则

本工程属于B类建筑,应进行两级鉴定。

(1)及时级鉴定对现有房屋的宏观控制和构造鉴定为主进行综合评价;

(2)第二级鉴定:对现有房屋进行抗震验算为主结合构造影响进行综合评价。(1)和(2)同时满足的建筑评定为满足抗震要求,可不进行加固处理;(1)满足而主要抗侧力构件的抗震承载力不低于规定的95%、次要抗侧力构件的抗震承载力不低于规定的90%,可不进行加固处理;(1)不满足而抗震承载力较高时,可通过构造影响系数进行综合抗震能力的评定;(1)和(2)均不满足要求时,应采取加固或其他相应措施。

3.2抗震等级确定

本工程使用功能为病房楼,根据《建筑工程抗震设防分类标准》第4.0.3条,二三级医院的门诊、医技、住院用房,抗震设防类别应划分为重点设防类(乙类)。依据现行《建筑抗震设计规范》第6.1.2条规定,本楼框架抗震等级为二级、剪力墙抗震等级为一级。依据现行《建筑抗震鉴定标准》第6.3.1条规定,框架抗震等级为三级、剪力墙抗震等级为二级。改造工程的抗震设防目标及抗震设防水准,按照安全、经济、合理的要求,结合其后续使用年限40年相协调,确定框架抗震等级为三级、剪力墙抗震等级为二级。

3.3场地、地基和基础

查阅原地勘报告,本楼建造于对抗震有利的地段,场地类别为II类,其地基主要受力范围内不存在软弱土、饱和砂土和饱和粉土或严重不均匀土层。依据《建筑抗震鉴定标准》第4.1条、4.2条规定,可不进行场地对建筑影响的抗震鉴定,同时也可不进行地基基础的抗震鉴定。

3.4抗震措施鉴定(及时级鉴定)

3.4.1结构高度

本工程结构总高26.90m,满足《建筑抗震鉴定标准》第6.1.1条,7度框架-抗震墙结构适用的较大高度为120m的要求。

3.4.2房屋的结构体系

本工程为双向多跨框架-抗震墙结构,结构布置及框架梁、柱、剪力墙截面满足《建筑抗震鉴定标准》第6.3.2条房屋结构体系要求。本工程建筑平面形状为矩形,平面没有局部突出,立面没有局部缩进,均满足《建筑抗震鉴定标准》第6.2.1条房屋结构体系要求。楼层刚度大于其相邻上层刚度的70%,且连续3层总的刚度降低小于50%,满足《建筑抗震鉴定标准》第6.2.1条房屋结构体系要求。首层个别框架柱轴压比为0.98,不满足《建筑抗震鉴定标准》第6.2.1条框架-抗震墙柱(抗震等级三级)轴压比≤0.95的要求。

3.4.3混凝土强度等级

本工程混凝土强度实测结果,满足《建筑抗震鉴定标准》第6.3.3条梁、柱、墙实际达到的混凝土强度等级不应低于C20要求。

3.4.4框架梁的配筋及构造

本工程框架梁纵向受拉钢筋的配筋率不大于2.5%;梁端截面的底面和顶面配筋量的比值不小于0.3;梁端箍筋实际加密区的长度大于梁截面高度的1.5倍,箍筋最小直径为8mm,满足要求。

3.4.5框架柱的配筋及构造

本工程框架柱实际纵向钢筋的总配筋率,框架中柱、边柱和角柱均大于1.0%,满足要求。柱箍筋加密区的箍筋间距为100mm,箍筋直径为φ8mm和φ10mm,满足要求。柱加密区箍筋肢距不大于200mm,且每隔1根纵向钢筋在2个方向均有箍筋约束,满足要求。

3.4.6框架节点核心区构造

本工程框架节点核心区内箍筋较大间距为100mm,最小直径为φ12mm,柱体积配箍率为1.6%~2.1%,满足《建筑抗震鉴定标准》第6.3.6条要求。

3.4.7抗震墙的配筋及构造

本工程抗震墙墙板竖向、横向分布钢筋的配筋率约为0.628%,均大于0.25%,较大间距为150mm,最小直径φ12mm,满足要求。抗震墙边缘构件的配筋,纵向钢筋配筋率为1.2%~2.0%,箍筋直径均为φ10mm,间距均为100mm,满足《建筑抗震鉴定标准》第6.3.7条要求。

3.4.8填充墙

本工程砌体填充墙在平面和竖向布置均匀对称,满足要求。砌体填充墙沿框架柱每隔500mm有2根φ6mm拉筋,拉筋伸入填充墙内长度700mm,满足三四级框架不应小于墙长的1/5且不小于700mm的要求。墙长度大于5m时,墙顶部与梁设有拉结措施,满足《建筑抗震鉴定标准》第6.3.9条要求。

3.5抗震承载力验算(第二级鉴定)

第二级鉴定是以抗震验算为主,结合构造影响进行综合评价。第二级鉴定可采用楼层综合抗震能力指数法与《建筑抗震设计规范》规定方法进行抗震计算分析。本工程采用中国建筑科学研究院编制的《PKPM混凝土结构鉴定加固》软件进行抗震承载力计算。在建立计算模型和选择计算方法时采取了如下处理。

1)在PKPM软件计算中,依据原设计施工图、本次改造建筑图,并结合现场调查结果,确定结构布置及荷载分布,建立计算空间计算模型

2)抗震计算的有关参数抗震设防烈度:7度;设计基本地震加速:0.15g;设计地震分组:及时组;设计特征周期值:0.30s;建筑场地类别:II类;地面粗糙类别:C类;框架抗震等级:三级;剪力墙抗震等级:二级。

3)梁柱节点重合部分,梁端简化为刚域。

4)考虑填充墙对于结构总体刚度的影响,计算时取周期折减系数为0.75。

5)根据及时级鉴定结果,体系影响系数取0.95。经计算首层个别框架柱抗剪不满足要求,首层、2层部分框架梁、板承载力不满足要求,3层、5层改造为设备机房位置楼板承载力不满足要求。

3.6抗震鉴定结论

1)个别框架柱轴压比不满足要求;

2)个别框架柱抗剪不满足要求;

3)部分框架梁承载力不满足要求;

4)部分楼板承载力不满足要求。

4抗震加固设计

4.1框架柱加固

轴压比不足的框架柱采用加大截面法进行加固处理。该方法是在框架柱构件表面凿毛和清洁处理后用钢筋混凝土围套,围套内的纵向受力钢筋由计算确定,并与原框架柱内纵向受力钢筋共同工作。采用加大截面法不仅提高框架柱的承载力,并且在一定程度上提高了结构的刚度。加大截面的尺寸一般在100mm左右,采用混凝土加大截面,浇筑时很难振捣密实,加固质量难以保障。本工程采用高强灌浆料代替混凝土,保障了混凝土的密实度。抗剪承载力不足的框架柱采用横向粘贴碳纤维的方法进行加固处理。框架柱粘贴环向碳纤维箍,缠绕3圈且搭接长度应超过200mm。碳纤维箍外侧抹厚度不小于25mm的高强度水泥砂浆,以满足防火及防护要求。框架柱顶部及底部设置4mm厚钢板封闭箍进行附加锚固。

4.2混凝土梁加固

混凝土梁采用型钢加固法。此方法适用于不允许增大构件截面尺寸,而又需要大幅度地提高承载力的混凝土结构加固。型钢加固法是在混凝土构件四周包以型钢,型钢与被加固梁之间用聚合物砂浆或结构胶等方法黏结。型钢表面抹厚度不小于25mm的高强度水泥砂浆(应加钢丝网防裂)作防护层,具体做法

4.3楼板加固

楼板采用粘贴碳纤维加固法。碳纤维复合材加固混凝土结构,主要是利用纤维抗拉的高强度、高弹性模量、高应变性能及利用改性环氧树脂类胶结材料,使碳纤维与混凝土结构产生良好的黏结性,加固补强原结构受拉纵向钢筋和受剪、抗扭箍筋的不足,从而提高结构抗弯、抗剪、抗扭承载力。该方法用高性能黏结剂将碳纤维布黏贴在楼板表面(纤维粘贴方向应平行于构件的主受力方向),使两者共同工作,提高楼板的抗弯承载力。为提高碳纤维布黏结加固耐久性,碳纤维表面采用压结钢片加射钉进行附加锚固,压结钢片长度宜为碳纤维布宽+60mm,射钉应不打穿碳纤维布。

5结语

1)抗震鉴定应根据结构形式、后续使用年限等因素,结合现场实测数据,采用逐级鉴定的方法,进行抗震性能分析。

2)抗震加固应综合分析建筑整体情况、现场检测结果、抗震鉴定结果,并结合建筑物的现状等,选择经济、合理、施工方便的加固方案。

作者:狄玉辉 康凯 何小燕 单位:中国中元国际工程有限公司

建筑抗震论文:建筑结构建筑抗震论文

1建筑结构的抗震设计

建筑的抗震设计对于国家财产的保护,人民生命安全都有着极其重要的意义,当地震来临时,建筑抗震设计不仅仅能够保护人们的生命安全,还保护了国家财产,为国家经济建设做出了贡献。所以建筑抗震设计是建筑设计中极其重要的内容。但是,由于地震等灾害的发生具有不确定性,随时性,破坏性等的特点。房屋的抗震结构设计对于房屋的建筑结构有及其重要的作用。建筑结构的抗震设计是属于结构设计中的概念设计,能够在概念设计中清晰的表达。为了更好的做好建筑结构的抗震设计,在设计之前需要的掌控灾害能量的较大输入,结构体系,建筑结构的类型,刚度分布等相关问题。这样就可以从根本上消除房屋建筑结构抗震结构中的薄弱环节。

2建筑结构抗震设计的要点

地震的影响范围一般情况下都很大,一定区域内的建筑物都会受到一定的破坏。所以建筑物场所的选择对于结构的抗震设计及其总要。在选择建筑场地时要注意以下几个方面:地质结构坚硬、避开有较大坡度的山脚,周围地势开阔和避免地震多发地带。在结构的抗震结构设计中对于建筑物的高度有一定的规定和标准。因此建筑物的高度要严格按照国家标准设计。在一些地震多发地区,不仅仅要设计合理科学,还要注重建筑材料的性能。通常情况下,不同高度的建筑对于建筑材料也有一定的要求。一般都采用不同规格的钢筋混凝土结构。同时,为了提高结构的抗震性,在建筑结构抗震设计中,需要减小柱的轴压比,增大柱的截面尺寸。从抗震设计的科学角度来讲,减小柱轴压比主要是为了使柱子处于大偏心受压状态,从而避免这样的情况发生比如:纵向受力钢筋未达到受拉屈服但混凝土却被压碎。在建筑的抗震设计时,很多专家认为应该会提高建筑物抗震设计的等级。这主要是考虑到我国是地震多发国家。大型地震容易出现重现。或是50年,或是200年。建筑的抗震设计还存在一些其他的问题,比如在选择结构体系选型时,尽量可以采取承载能力高、延展性好和充足耗能性能的体系,主要是为了在地震发生时,建筑结构能够有足够的抗倒塌能力。同时在结构的刚性和强度方面要水平方向和竖直方向均匀分布。防止出现局部结构出现问题导致整体结构的倒塌。

3抗震设计对结构抗连续倒塌的影响

3.1地震作用及倒塌机制地震

可以造成建筑倒塌是地震造成一切破坏的主要形式,是为结构在外部作用力下的倒塌。连续性的倒塌是因为内部内力发生重新分布而造成的。在地震作用下,构建的受力和质量分布有关系,构建受力分布在整个结构之中。整个结构的非弹性形变能够很好的减轻地震队构建的破坏。建筑结构的倒塌开始于结构中大部分梁柱节点的损坏。近而造成其他部件和结构的倒塌和破坏,这也叫做建筑结构的连续性倒塌。

3.2抗震设计与抗连续倒塌设计的关系

抗连续倒塌设计的主要目的在于防止建筑结构倒塌的连续性,连锁性的发生。抗震设计的标准是比较小的地震,建筑没有出现任何的结构的问题。较大的地震建筑结构不会倒塌。一般中等地震造成的破坏仍旧可以重新的进行结构的维修。抗震设计和抗连续性设计都有一个共同点就是都特别的注重结构的整体性和连续性。在地震作用性,建筑结构造成结构一定的破坏,抗倒塌能力的作用主要是在梁抵抗内力重分布上。然而结构的抗震设计能够使梁中纵向受力钢筋增加,也提高了结构的抗倒塌能力。建筑结构的抗震设计和抗连续倒塌设计存在很多的相同点,同时也有不同和相互的影响。

3.3抗震设计对结构抗连续倒塌的影响

目前,抗震设计对抗倒塌能力的影响有两种不同的观点:一种认为抗震设计通常是可以取代抗连续倒塌设计的,主要在于抗震设计的结构有整体牢固性的特点,使得结构的抗连续倒塌性能提高。另一种观点认为,抗震设计和抗连续性的倒塌设计有着不同的出发点和目的,存在较大的差别。对于每一种设计都应该充分的考虑,不能够想当然的认为抗震设计可以取代抗连续倒塌设计。因为结构抗震设计中的一点点的构造的方法可能增加了。虽然一些构造措施可增加建筑抵抗倒塌的能力,但是毕竟这样的一点点增加对于整个建筑抵抗连续倒塌能力是微乎其微的。于述强等人通过科学的方法对于抗震设计对于结构抗连续倒塌性的影响。主要采取的方法是建立模型进行分析。采用拆除构件法通进行实验的主要方法,这也是美国使用比较科学的方法。分别拆除了角柱,外围中柱,拆除内柱等,然后分析了模型的抗连续性倒塌能力。通过模型实验分析得到了科学的理论。一是地震作用存在较多的偶然因素在里面,但是有不同于偶然作用,存在较大的差别,所以抗震设计并不能够取代抗连续倒塌设计。二是虽然抗震设计不能够期待连续性倒塌设计,但是研究表明抗震设计对于抗连续倒塌能力有着极其重要的意义。在较小级别的抗震结构设计中对于结构抗连续倒塌能力没有一个明显的提高,但是当建筑的抗震级别高于8度时,抗震设计结构抗连续倒塌能力得到增强。

4结束语

建筑结构的抗震设计直接关系着人们在地震中能否粗生存,能否保全生命财产安全。根据地震的作用,建筑抗震设计有很多的标准和设计要点。同时,结构的抗震设计对于结构抗连续倒塌有一定的影响。虽然建筑的抗震设计和抗连续倒塌设计存在一定的相同点。但是不能够被取代,只是高度的结构抗震设计会提高建筑抗连续倒塌性能。充分证明建筑抗震设计对于建筑结构是有影响的。

作者:张培培 单位:江苏中城设计研究院有限公司

建筑抗震论文:合肥区建筑抗震论文

1合肥区域地质构造背景学习分析

该断裂大致沿合肥市长江路呈东西走向纵贯市区,为隐伏断裂,在五里墩南断面向南陡倾,为张性断裂。该断裂在新第三纪至第四纪初曾强烈活动,大蜀山橄榄玄武岩喷溢可能与其有关。但晚更新世以来没明显的活动,对小震活动的控制作用不明显。

2合肥地区地震历史学习分析

2.1合肥地区历史地震记录据史料记载

公元288年至今,区域内没有发生过7级以上强震。

2.21970年以来地震记录资料

2.3对地震记录资料的分析

合肥地区据史料记载,自公元288年至今区域内没有发生过7级以上强震;1673年3月~1962年8月史料中,1673年合肥南部发生的5级地震,位置在桥头集-东关断裂、大蜀山-长临河断裂与乌云山-合肥断裂的交汇部位,据专家推断该三条断裂为活动断裂,且合肥地区具备发生5.5级~6级地震构造。此外,邻区地震也影响合肥,如1668年山东郯城-莒县间发生的8.5级地震,造成合肥大约7度的破坏;1917年霍山6.25级地震和1954年在合肥六安间发生的5.5级地震均造成大约6度的破坏。据有关部门从1973年至1994年发生的MS≥1级地震震中分布与断裂关系研究发现:合肥地区小震活动主要集中于区域东部,形成一个小震丛集区和两个密集带:

①一个小震丛集区位于池河-西山驿和乌云山-合肥断裂之间,反映区域东部地壳活动性明显强于西部;

②巢湖内的姥山-中庙一线存在着一个近东西向展布的小震密集带,线状特征明显;

③元瞳-梁园-石塘一带小震呈密集带,暗示有北西向隐伏线性构造的存在。

3合肥地区地震评价和抗震烈度区划现状

合肥市是距离郯庐断裂带最近的省会城市,经部门研究认为:

①郯庐断裂安徽段为中强震低频地段;

②合肥地区未来的地震危险性主要来自华北地震区的长江下游-黄海地震带和郯庐地震带;

③未来可能发生在安徽六安-霍山地震区、涡阳—凤台地震区和江苏溧阳地震区的强震,会对合肥地区有较大潜在地震影响;

④综合各方面情况,合肥区域发生6级以上地震或受到大于7度地震影响的概率极低。国务院把合肥列为全国13个地震重点监视防御城市之一,2010年抗震规范规定合肥市四区(蜀山、瑶海、庐阳、包河)及四县(长丰、肥东、肥西、庐江),建筑抗震设防基本烈度为7度、及时组、地震加速度为0.10g;巢湖市列为建筑抗震设防基本烈度为6度、第二组、地震加速度为0.05g。

4合肥地区工程抗震浅析

4.1合肥地区抗震措施一般不需要考虑“避让断裂带”的要求

根据2010年抗震规范第4.1.7条规定“抗震设防小于8度区域,建筑抗震不用考虑避让断裂带”的要求,原因是通过国内外大量地震资料在小于8度地震区,地面一般不发生断裂错动。合肥市四区、四县、一市抗震设防基本烈度皆小于8度。

4.2合肥地区建设工程时地貌单元勘察要求

合肥地区要注意在河、湖岸边漫滩及一级阶地等地貌单元上建设工程时,应该注意场地土(砂土和粉土)的液化问题。在这些地貌单元勘察时必须进行有关技术测试,如对砂土要进行标准贯入试验,对粉土要进行颗粒分析试验和标准贯入试验,并进行有关液化土评价和场地液化指数的综合计算,进而提供设计对地基基础的技术措施依据,施工中严格按照勘察设计要求进行,使建筑满足抗震规范要求。必须注意:本次规范修订依据国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223—2008),修订中总结汶川大地震的经岩土工程与基础处理336验教训考虑到我国经济已有较大发展,把“未成年的学校、医院、体育场馆、博物馆、文化馆、图书馆、影剧院、大商场、交通枢纽等人员密集的公共服务设施”划为重点设防类,其地基基础抗震设防措施比基本烈度提高一度的要求进行设计。对抗震基本烈度为6度区的巢湖市,建筑抗震乙类(重点设防类,如中小学、幼儿园等)及甲类建筑,严格注意勘察时应对场地在7度地震力作用下有液化的土层进行技术测试与液化评价,进而在设计时考虑要按照“比基本烈度提高一度(7度)设防”的要求采取措施处理,以达到抗震规范规定的抗震要求。

4.3对重要的、体型复杂的高层建筑应该进行地基动参数检测、地震力衰减和时程分析

在地震过程中,土的剪切模量和阻尼比随剪应变的加大而呈现出明显的非线性变化。在有限的范围内剪切模量G与剪切模量Gmax的比值随剪应变γ的变化曲线仅与土类有关,故土的非线性动力特性可以用G/Gmax~r曲线描述。而Gmax由原位剪切波速测试出的S波速Vs由下式算出:Gmax=ρVS2。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)要求,地震作用计算拟采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算。通过对场地原位剪切波速测试和人工模拟的加速度时程曲线,计算各层土层地震动力反应,给出地表加速度时程,再进行有关加速度时程合成。通过地震危险性分析给出了场地基岩地震动时程的动力学特性:峰值加速度及加速度反应谱。人工合成地震动就是计算满足这些特性的加速度时程,其方法是不断调整初时时程Ra(t)的幅值谱,使Ra(t)的动力特性(包括加速度反应谱及峰值加速度)均满足危险性分析的要求。地震动时程的强度包线采用如下形式:(t/c1)2×Agmaxt≤c1Agmaxc1≤t≤c2exp(-c3(t-c2)Agmaxt>c2f(t)={其中:c1、c2、c3是确定包络线的3个参数;Agmax是较大加速度;t是从地震初至开始的时间。对合肥周围地区,在考察每个潜源的较大震级和潜源内发生较大震级地震对场地影响两个方面的因素后,多遇地震各参数:c1=17.76,c2=26.52,c3=0.12。为反映地震全过程,对多遇地震时程长度为20.48s,采样步长0.02s,相应的采样点数分别为1024。

4.4建设工程勘察、设计、施工必须严格按照国家抗震设防分类

标准(2008)和2010抗震规范执行新规范继续保持着“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防方针。所有建筑只要严格按规范设计和施工,可以在遇到高于区基本烈度1度的地震下没有倒塌的危险,从而实现生命安全的目标。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”,其对应的50年“超越概率63%、10%和2%~3%的地震”,对应的“重现期分别为50年一遇、约500年一遇和约2000年一遇的地震”。

4.5对既有建筑抗震的现状分析与抗震措施的建议

4.5.1既有建筑抗震的现状

根据笔者参加的安徽省住建厅与安徽建筑工业学院2009年对“安徽省城市重要市政基础设施和公共建筑的抗震性能调查”研究,既有建筑物抗震隐患主要存在如下几种情况。

①抗震设计标准的变化引起建筑物抗震性能不满足现行规范要求,如原抗震设防分类标准为丙类而现行规范定为乙类建筑,如教育建筑、医疗建筑、大型公用建筑等,因为现在新规范要求要比基本抗震烈度提高1度设计,所以现在不能满足新规范要求抗震。

②7度区1978年前建造使用的建筑和6度区1989年前建造使用的建筑,由于之前没有进行抗震设计建造,因此其安全性较低,达不到现行抗震要求。

③对于1978年前建造的建筑虽然进行了一些抗震加固,但其整体性差,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,但根据对部分建筑(如合肥市西苑新村某楼,6层,二层)现场检测其承重墙砌体砂浆标号很低,已很多达不到M25,不能抵抗基本烈度7度时的地震力作用。

⑤其他问题诸如:部分建筑结构体型不规则和设计缺陷,引起的建筑结构抗震能力薄弱;部分建筑由于施工质量较差和建筑材料性能指标不合格导致结构抗震性能不满足设计要求;有些建筑未经技术鉴定或设计许可,擅自加层或改变使用功能而导致结构抗震性能存在隐患;个别建筑建造在没有处理的坑道上、液化场地上、可能造成的滑坡上等等。

4.5.2对既有建筑的抗震措施的建议

对重要公共建筑设施应该积极进行鉴定、加固。对过去设计符合老规范没有达到新规范标准的如未成年的学校、医院、体育场馆、博物馆、文化馆、图书馆、影剧院、大商场、交通枢纽等人员密集的公共服务设施,应该重点实施加固改造。对民房、危房应积极宣传,鼓励自行委托鉴定、加固或拆除。

5结语

工程抗震始终是围绕着人类的建设工程进行,实践证明,行之有效的抗震措施,可提高工程的综合抗御地震破坏的能力。只有强化工程抗震和防灾意识,科学地研究具体地点和地震特点,才能有效地提高工程抗震和防灾能力,人类才能在有限的资金下较大程度地战胜地震灾害,从而造福社会、造福人类。

作者:吴君虎 单位:安徽建筑大学勘测设计研究院

建筑抗震论文:村镇建筑抗震论文

1新疆村镇房屋抗震研究现状

1.1新疆地震活动的分布及主要特点新疆地震活动的主要特点是地震发生的频率高、强度大,在历史上发生过强烈地震,如富蕴县的8.1级大地震,昭苏县的8.0级大地震,1985年乌恰县的7.4级大地震,使整个县城严重损坏,易地重新建城。1997年的伽师县6.9级地震,2003年的巴楚—伽师县6.8级地震,2008年的于田—策勒县7.0级大地震都造成了人员伤亡和经济损失。2008乌恰发生的6.8级地震,2011年尼勒克县、巩留县交界处发生的6.0级地震,2012和田地区洛浦县发生的6.0级地震,阿图什市发生的5.2级地震,新源县、和静县交界处发生的6.6级地震,和田地区于田县发生的6.2级地震,若羌县发生的5.5级地震,2013年阿图什市发生的5.2级地震均造成了人员伤亡,并给震区人民造成了巨大的财产损失。2008年国家确定5个重点防御区中有2个在新疆,全疆87个县市设防烈度都在6度以上,7度以上的县市占84%,8度以上的县市占34%。

1.2新疆村镇建筑抗震研究进展新疆地域辽阔,村镇建筑的建筑风格、结构形式、建造材料及建造方式等因所处的地理环境、气候条件、历史传统、生活习惯、民族习俗等不同而有较大差别。根据调查,新疆地区的建造材料主要利用当地材料采用传统的建造方法,常见的结构形式有石木结构、木构架-生土墙结构、木板夹心结构、砖木结构、砖混结构、木结构和木构架土坯围护墙等。新疆对现有建筑的抗震设计标准都是参照国家现行标准来控制的,还没有根据新疆村镇建筑所处区域的特点来单独研究并制定抗震设防要求。例如,砖混结构房屋按照国家现行多层砌体设计规范进行设计、施工;砖木结构房屋墙体抗震构造措施按普通砖混结构进行设置;对于木板夹芯结构与木构架-土坯墙结构只是给出了防止房屋倾倒的建议;对单层石木结构仅是给了简单的抗震建议措施。目前,有个别学者针对新疆村镇建筑的特点进行了抗震研究。曾广群等阐述了新疆村镇建筑的抗震性能及目前主要存在的问题,并提出了相应的解决和改进措施。阿肯江•托呼提等通过对历次大地震中新疆村镇土坯房屋的震害特点研究,提出了木柱、梁-土坯组合墙结构体系,以简便易行的手段提高新疆土坯房屋结构的抗震能力。王瑾采用理论分析和试验相结合的方法对石木结构进行抗震性能研究。陈汉清对木柱梁-土坯组合墙体进行数值模拟及抗震性能分析。陈嘉对生土结构材料的物理性质及力学性能进行了试验研究。赵成对改性土坯砌体进行了试验研究。夏多田分析了新疆村镇建筑的抗震性能,提出了未来村镇建筑抗震技术发展的趋势。

2新疆村镇房屋节能研究现状

就新疆村镇建筑建造现状节能而言,村镇建房节地、节材、资源的重复利用及房屋保温隔热意识非常淡薄。

2.1村镇房屋使用土地资源状况砌体结构材料主要以粘土砖为主,而粘土砖的生产原料又主要来自于耕地。随着建设的迅速发展,建筑材料需求量急剧增加,加剧了对粘土资源的破坏性使用,造成大量土地毁坏,生态环境遭到破坏。

2.2村镇房屋使用建筑材料状况农村居民文化水平不高,节能与环保意识欠缺。有些地区,农村居民在住宅建设中,房屋高度不仅有攀比现象,还普遍认为层高越高夏天会越凉爽。其实,增加层高不仅使建筑材料用量增加,而且加大了建筑物采暖与制冷的能耗。现有极少一部分经济条件较好的地方,在政策鼓励下,建造时选用轻质高性能的材料,并且尽量使材料循环使用。

2.3村镇建筑保温状况村镇建筑围护结构的热工性能差,围护结构是建筑物构成的主体,据统计通过外围护结构的热损失约占建筑物总耗热量的70%~80%。绝大部分农村住宅墙体均无保温层,且窗户、屋顶等密封性差。近些年,随着农村经济水平的提高、农民收入的增长,农民在建造新房时片面地追求面积大、外观美,但只是改变了瓦材、墙体、窗户等面层材料,而忽视了保温隔热材料的重要性。有极个别的学者认识到新疆地区村镇建筑节能的重要性,对其村镇建筑节能进行了研究。原甲在对新疆不同寒区村镇住宅建设现状进行调研的基础上,提出住宅节能设计的方法与思路。冯伟刚研究了棉秆植物纤维砌块用来替代粘土砖,既充分利用新疆当地充足的棉秆资源,又同时使村镇建筑抗震性能和保温性能得到极大的提高。姜曙光等通过对新疆暴风雪灾害的调研,分析了村镇建筑砖木结构、砖混结构和轻型钢结构的房屋受损特点,提出了建筑修复加固的原则和方法,以及在修复加固的同时兼顾对既有建筑保温节能的改造方案。

3绿色建筑展望

新疆地域辽阔,村镇区域地理位置复杂,各地区灾害分布不均,经济发展水平相差很大,缺乏具有针对性、切实可行的新型抗震节能绿色建筑结构体系的研究。随着村镇经济结构的变化和居住生活水平的提高,村镇建筑应将逐步由“粗放型”向“细致化”转变,由“面积型需求”向“舒适型需求”转变。为此,需加大研究力度,针对各个地区的特点,把村镇建筑建成绿色建筑,把村镇建筑的抗震、节地、节材、资源的重复利用及房屋保温隔热有机结合起来,在各要素间寻找到平衡点,精心构思、设计、精选材料、合理构造,同时严格控制建设成本,研究出抗震、节能、经济、适用并且村镇居民能接受的绿色建筑,这也是新农村建设、村镇防震减灾和节能减排以及国家对绿色建筑的战略需求。新疆村镇绿色建筑面临着抗震与节能的迫切要求,从设计、施工技术、质量验收和管理等方面,将村镇绿色建筑的抗震与节能有机结合,使绿色建筑抗震与节能实现协调统一,进行抗震节能综合研究设计。新疆村镇绿色建筑应从以下几个方面来考虑抗震与节能结构体系的研究与设计:

1)考虑抗震问题时,必须保障采取的抗震措施造价低,适应性强,村镇居民能接受,易于推广。

2)研究的结构体系,应易于就地取材,并充分利用秸秆,建筑垃圾等生态绿色环保建材,遵循经济、实用、生态、环保、抗震、节能的原则。

3)所研究的村镇建筑抗震与节能结构体系在保障结构的抗震安全性的同时,还需综合考虑建筑墙体、屋面及门窗的保温需求。同时,建筑墙体、屋面及门窗的保温措施不仅使房屋达到预期的保温效果,同时还应兼顾提高抗震效果。

4)在抗震与节能结构体系的研究与设计的同时,做到多学科的统筹兼顾,并考虑抗风、防火方面的要求。

作者:李建华 乔箭 陈文婧 单位:新疆农业大学水利与土木工程学院 新疆乌鲁木齐市水磨沟区林业园林管理局

建筑抗震论文:超限设计建筑抗震论文

1超限高层建筑抗震设计中的问题

1.1材料对超限高层建筑抗震设计的影响

质量是建筑的核心,而建筑的抗震性能是体现建筑质量的主要因素,对建筑质量的影响极大,然而,在当今超限高层建筑抗震设计中,却由于由于多种原因造成抗震设计的质量出现了严重的问题,材料对其造成的影响只是其中一个重点要素。材料的影响主要现在材料的质量、材料的不匹配等问题,在超限高层建筑工程设计中,有很多工作人员为某一己之私而在施工中用一些质量不达标的材料,严重影响的建筑的抗震性能;另外,还有些工作人员在设计中会将一些其他的建筑抗震设计方案引入到该建筑物中,而由于建筑物的高度以及整体结构都有所不同,导致出现“张冠李戴”的现象,与实际的建筑缺乏匹配度,导致超限高层建筑抗震设计受到了一定的影响,使建筑的安全性降低达不到超限高层建筑抗震的标准。

1.2平面结构设计对超限高层建筑物抗震设计的影响

超限高层建筑物的平面结构设计是与建筑物外形有着直接的联系,当然也与建筑物抗震设计有着密切的关系,同时超限高层建筑的平面设计与施工难度有着直接的联系,然而,在当今超限高层建筑平面设计中却存在一定的问题,平面结构设计引起的施工难度过大,而导致的超限高层建筑抗震的施工也受到了一定的阻碍,即使能顺利施工也会因为结构设计的不合理对超限高层建筑抗震性能造成一定的影响,在后期的使用中依旧存在重大的安全隐患[3]。另外,如果平面结构设计的不合理,会造成无法的确定超限高层建筑抗震的均衡点的位置,尤其是超限高层建筑设计中需要考虑的因素较多,可能会在平面结构设计中会漏掉某些细节的设计,一些结构细节出现问题也会导致超限高层建筑整体的抗震性安全性受到一定的影响。

1.3受力体系对超限高层建筑抗震设计带来的影响

受力体系是建筑抗震设计中需要考虑的重要因素,而且每个建筑的受力体系也各不相同,这与设计者的经验没有太大的联系,因此,在设计的过程中不能光凭经验来完成设计,而且,确实有这种情况发生,觉得自己有着多年的设计经验,就没有详细的对建筑受力体系进行分析,通过以前的经验直接按部就班的放到设计里,最终导致建筑的受力体系与抗震设计发生了矛盾,造成超限高层建筑抗震的性能降低,使得建筑整体缺乏安全性和稳定性。

2超限高层建筑抗震设计优化

2.1做好超限高层建筑设计的前期工作

由及时部分得知,建筑材料对超限高层建筑设计抗震设计的影响及其的严重,因此在设计前要做好前期的准备工作,主要对设计中涉及到的材料质量、数量、规格等做好相应的规划设计,通过对材料的了解再进行相应的设计,尤其是材料的性能参数一定要做好详细的分析,因为有很多材料类型差不多,但是,还是有着细节上的差别。另外,还应对超限高层建筑地点的地质地貌、周边环境等进行详细的分析,这些因素对超限高层建筑抗震设计也有着一定的影响。因此,要做好前期的材料搜集、整理的工作,要确保相关数据材料收集的性和性。通过做好前期的准备工作,不管是在超限高层建筑的整体设计还是对建筑的抗震设计需要将这些数据作为设计的基础,进而确保设计过程中避免出现一些误差。

2.2对超限高层建筑物平面结构设计的优化

超限高层建筑的设计要比平常的多层、高层的设计特点复杂的多,而且对超限高层建筑抗震设计的本身要求也特别高,因此,在这种情况下超限高层建筑抗震设计中,应的考虑各种因素,将其作为优化方案的因素。另外,在对超限高层建筑抗震设计的过程中,设计者要根据实际情况,再结合多种有关设计因素,如,抗震指数、施工方式等,设计出多种超限高层建筑抗震设计方案,然后再通过多种方案的相互比较,选择出化的方案,通过这种优化方式,能更好的做好超限高层建筑的抗震设计,而且,以这种设计优化方式,一旦发现方案中存在设计问题或安全隐患能及时的比较出来,并及时的改正,对建筑抗震性能具有很大的保障。

2.3明确超限高层建筑抗震设计中的受力体系

随着社会不断的发展,人们不仅对建筑的质量要求提高了,同时也对建筑物的外观有着一定的要求,美观、大气、上档次是建筑外观现出来的典型特点,但是有很多建筑物只考虑到外观设计,却忽略了建筑的受力体系,对建筑物的抗震性能带来直接的影响,如果这种现象出现在超限高层建筑的设计中,势必会为建筑物带来更大的安全隐患,因此,在对超限高层建筑物抗震设计中一定要明确建筑物的受力体系。建筑的外观要求是要满足的,而在达到这个要求的同时,还需要设计者充分考虑到超限高层的抗震设计,要尽量以后者为主,毕竟后者是关乎到建筑物使用的安全性。可以通过力学的知识来寻找超限高层建筑抗震设计受力体系中的平衡点,以此来实现超限高层建筑的抗震要求。

3结语

该文主要针对于超限高层建筑抗震设计中的问题进行了具体的分析,通过本文的探讨,我们了解到,在进行超限高层建筑抗震设计的过程中,设计人员应及时的发现问题,并且采取有效的措施解决问题,才能够进一步提高建筑的抗震性能,促进建筑的良好使用。

作者:蒋宝锋 单位:东营市建筑设计研究院