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建筑抗震论文实用13篇

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建筑抗震论文

篇1

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,必须保证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。

篇2

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证。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)第一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(第一级鉴定)

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-抗震墙结构适用的最大高度为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最大间距为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%,最大间距为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:第一组;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)根据第一级鉴定结果,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,加固质量难以保证。本工程采用高强灌浆料代替混凝土,保证了混凝土的密实度。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

篇3

由于我国的科技水平不高,不能准确的判断地震的成因,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,从而保证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,保证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,尽可能保证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证其抗震定性,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证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。

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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。第一,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,钢棒为完全弹塑性,隔震结构整体为剪切多质点系模型。

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(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证,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,务必要保证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。为了确保最大程度的抗震性,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。要想完美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最大化。

(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证。

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1.2常规设计和性能设计方法的比较分析

对于常规的抗震设计而言,它的设计目标是小震不坏,中震可修,大震不倒,具体而言就是在小地震的情况下有相关的性能指标,而在大型地震下有一定的位移要求,剩下的就是宏观方面的指标,在建筑的使用功能上,具体的分为了甲乙丙丁四种级别,在这四种级别的建筑当中,对防倒塌的要求不尽相同,其余的基本都是一样的,而针对性能的抗震设计,它是按照使用的功能来划分的,并且在这个领域提出了很多的预期性能目标,其内容不仅涉及了建筑的结构,同时还包括非结构的,还有一些设施的具体指标。而在具体的实施方法上,常规的抗震设计是按照指令性和处方的形式进行规划和设计的,根据不同的建筑结构概念而进行设计,比如小型地震下的弹性设计,在经验方面的内力调整内容,以及对构造的放大处理等,这些都是为了达到预期的宏观设计而落实的具体措施。而针对性能方面的抗震设计,除了满足最基本的要求以外,还要提出一些满足预期具体要求的有利论证来作为依据。这方面的内容主要包括建筑结构的体系,依据比较细致的分析内容,还有对完成抗震指标的具体试验措施等。还要有对这些内容的专业评价等。通过这几个方面的对比分析不难发现,针对于建筑的抗震在性能要求方面的设计方法的提出,成为了当前的发展趋势,而且在目前来看,在对高层建筑的结构设计当中,其可行性是非常好的。如果想要在所有的建筑结构中进行推广,还需要对其进行更深一步的探讨,还有相关设计人员自己的理解与掌握。

2高层结构的抗震性能优化

在地震水准不同的情况下,对高层的建筑结构在性能水准,还有性能目标方面的要求也不同,具体而言,它的抗震结构性能可以分为下面几个标准。第一,高层结构在发生地震之后,最好是完好无损伤,同时在一般的情况下,是不需要进行修理就可以继续使用的,而且建筑还要可以进行正常的安全出入以及使用。第二,如果地震发生后,其结构发生了非常明显的损坏,而且大多数的构件都发生了中等的损坏,从而进入屈服状态,在有比较明显的裂缝下,大部分的构件都有很严重的损坏程度,但是其整体的结构并不会发生倒塌,同时也没有局部倒塌的情况,建筑中的人员会有一定程度的伤害,但是对他们的生命安全却没有太大的威胁。

3结构抗震优化计算及试验要求

3.1建筑结构的模型设计分析

对高层建筑结构,尤其是在性能设计方面的计算要特别严格,不仅要对构件的承载力,还有变形进行计算,还要考虑构件在屈服之后其性能发生的变化。对这些方面的正确计算,对分析建筑的抗震性能,还有结构的实际所受应力情况都能够直观表现出来。但是这些计算都是要在合理的力学模型上来计算,而且结果不能脱离实际,否则没有任何参考价值的,在对结构抗震性能在弹性方面的计算,还有非线性方面的计算中,一定要分析结构的整体模型状况,还有构件以及节点的各种数据参数,必须保证其正确合理。如果建筑结构中拥有水平转换的构件,同时在区分这些问题的时候,还要对楼层的层数和层高进行计算。在涉及到剪力墙的计算方面,一定要关注对非线性的计算和分析,这对计算出模型的相关参数方面至关重要。如果建筑设计中选用了滑动的支座结构,必须对支座两侧的结构,以及它们之间的相互作用关系进行考虑,否则会对整体的计算模型产生严重的影响。

3.2结构抗震试验的设计要求

在进行高层建筑结构抗震方面的设计时候,在某些方面没有设计理念,缺乏一些相关的依据时,进行相关的模型试验很有必要。比如说选用的混凝土要有很高的含钢率,用这种材料来建设梁柱和剪力墙,在对拥有型钢的异形截面构件,或者是一些新型的构件进行使用的时候,对这些构件必须要进行相关的模型试验。在使用杆件比较多的铸铁点,还有多级的转换层,以及让楼梁侧面的楼板发生开洞,使楼梁本身和梁柱的节点地方不和楼板产生直接有相连接的关系时,对这些新设计结构的部件必须进行模型试验。

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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方向最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最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,楼层最大水平位移与层高之比最大为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,楼层最大水平位移与层高之比最大为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、可靠,能满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计要求。

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1.2块材

块材和砂浆组成砌体结构,按照材料分,包括砖结构、石结构和其它材料的砌块结构。砌体结构在我国应用很广泛,这是因为它可以就地取材,有较好的保温隔热性能。较钢筋混凝土结构节约水泥和钢材,砌筑时不需模板及特殊的技术设备,可节约木材。砌体结构的缺点是自重大、体积大,砌筑工作繁重。由于砖、石、砌块和砂浆间黏结力较弱,因此无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度都很低。由于其组成的基本材料和连接方式,决定了它的脆性性质,从而使其遭受地震时破坏较重,抗震性能很差,因此对多层砌体结构抗震设计需要采用构造柱、圈梁及其它拉结等构造措施,以提高其延性和抗倒塌能力。此外,砖砌体所用黏土砖用量很大,占用农田土地过多,因此把实心砖改成空心砖,特别发展高孔洞率、高强度、大块的空心砖以节约材料,以及利用工业废料,如粉煤灰、煤渣或者混凝土制成空心砖块代替红砖等都是今后砌体结构的方向。

1.3混凝土

混凝土为主制作的结构称为混凝土结构,包括素混凝结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。混凝土材料也是脆性材料的典型。在2008年汶川地震中,震中地区钢筋混凝土房屋破坏严重,特别是2000年以前的混凝土结构建筑,几乎全部倒塌,这些建筑结构破坏有一个共同特征,都是在发生变形处混凝土溃碎,完全丧失了承载强度,钢筋外露,混凝土材料的力学性能完全丧失殆尽,这主要是当时设计和施工原因。2000年后的混凝土结构由于采用了新的抗震标准设计以及施工水平的提高,大多结构没有出现倒塌。从这点来看混凝土材料虽然时脆性的,但通过合理的设计和施工是完全能够满足结构的抗震需求的。

1.4钢材

使用钢材作为建筑结构称为钢结构,钢结构具有以下优点:强度高、强重比大;塑性、韧性好;材质均匀,符合力学假定,安全可靠度高;工厂化生产,工业化程度高,施工速度快。同时,钢结构也具有耐热不耐火、易锈蚀、耐腐性差等缺点。钢结构广泛应用在重型结构及大跨度建筑结构,多层、高层及超高层建筑结构,随着我国钢铁产量的日益增加以及我国用钢政策的调整,钢结构将会更加广泛地应用在各个领域。由于是钢结构建筑具有良好的延展性,属于延性材料,所以可以很好地衰减地震能量,有效地减少地震作用对建筑的破坏。钢结构在进行建筑抗震设计时,应该特别注意强度、稳定以及刚度上满足承载力和正常使用要求后,还要从延性和耗能上提高钢结构的抗震性能,减小地震破坏力,保证大震不倒的设计思想。

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1.2没有处理好建筑设计与抗震设计之间的关系

建筑设计是在建筑施工之前就需要完成的工作,设计图纸就像一张标注明确的地图,它会指导人们应该去哪里,如何去哪里。因此建筑设计是十分重要的,一张表美的建筑图纸就相当于工程量完成了三分之一,将抗震理念融入到这张图纸中也是对抗震设计提出了更高层次的要求。但是由于目前的技术有限,建筑师还不能很好的将抗震设计融人到建筑设计中去,不能使两者更好的协作,发挥很好的作用。因此说不能协调建筑设计与抗震设计的关系是抗震设计常见的最根本问题。

1.3缺乏实践

为了提高建筑的抗震性,一些建筑师盲目的从国外引进先进的经验和技术,并没有结合我国建筑构造的自身特点加以创新改造,而是为了讲究工作效率,赶进度,生搬硬套地将这些所谓的先进前沿技术强加于一些本不符合的建筑物上,没有起到应有的抗震作用反而在一定程度上弄巧成拙,破坏了建筑本身的美感,更严重的还会使建筑物在地震时产生扭转建筑物的作用,对人们的生命财产造成更大程度上的伤害。因此建筑师这种急于求成缺乏实践精神的建造理念,不会对建筑物的抗震性能起到很好的作用。

1.4建筑设计问题

对于一些建筑的设计本身就存在不合理的问题,因此我们从以下几个方面进行探究:第一,建筑体型的设计,目前人们越来越追求建筑美感,因此将部分建筑的外立面都涉及成凹凸不平或者一些没有规则的不光滑表面,如果发生地震对这种建筑物的破坏是最大的,表面平滑的建筑则相对可以减少地震对他的破坏,尽可能的做到建筑物与钢架结构相对比较匀称。第二,平面设计,对于一些建筑物人们会使用一些柱子、内墙进行装饰。但是在确定柱子的数量与距离上就需要好好的下功夫去研究,比如人民大会堂的柱子多少根,每根之间的间隔距离是多少这都是很有讲究的,不对称性、不协调性对抗震起到了负面的作用。第三,竖向布置问题,越来越多的大型商场随着人们物质生活的需要而产生,并且大型商场是人们比较容易聚集的地方,如果没有很好的抗震性能则技术衾浼会对人们的生命财产造成很大的威胁。很多商场现在都是高层建筑,下层一般柱子相对较多、墙体较少,但是高层一般柱子较少、墙体较多,如果柱子与墙体分布不合理,这在地震中会起到特别不好的作用,也会加大对人们的伤害。下层柱子与上层柱子应该互相对齐,在空间上起到很好的支撑作用,对稳定整个商场的空间结构都起到了不可估量的作用。

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2强化工业与民用建筑结构抗震设计的有效措施

(1)选择合适的抗震结构形式。目前,我国工业与民用建筑的结构形式相对较多,主要包括钢筋混凝土结构、砖混结构、钢结结构等形式,各种建筑结构形式的抗震性能存在一定的差异。因此,为了提高工业与民用建筑的抗震性能,应该根据建筑现场的具体状况,选择具有较强承载能力、变形能力、柔性以及抗争能力的抗震结构形式,防止工业与民用建筑在地震作用下受到破坏。

(2)选择合适的建筑场地。全面的熟悉和了解我国相关的抗震减灾法,尤其是对于可能发生自然灾害的地区的工业与民用建筑工程来说,更应该重视工业与民用建筑的抗震性能,通过评价工业与民用建筑的抗震性能符合国家的相关标准之后,设置相应的抗震标准。通常状况下,抗震设防主要分为甲、乙、丙、丁四种,对于容易发生地震灾害的工业与民用建筑,在选择建筑场地时,应该选择能够降低或者消除地震影响的地理位置,尽量避免在容易影响工业与民用建筑工程安全的区域建造工业与民用建筑,特别是软弱地基,在地震的作用下很容易出现液化现象,降低工业与民用建筑地基的抗震能力,导致工业与民用建筑出现倾斜甚至倒塌的问题。

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2)建筑结构的体系选择。高层建筑结构设计中,就优先采用具有多道防线的结构体系。例如:框架—剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构。这三种结构可以作为地震区高层建筑的首选体系。当建筑物高度不高且层数不多时,可采用框架结构。但当建筑物位于地震区,且高度均较高时,应避免采用框架结构、板柱剪力墙结构。因为,地震具有强破性且持续时间很长,往复次数较多,能够对建筑物造成累积破坏。单一的结构体系在遭遇地震时,一旦发生破坏,很容易造成房屋倒塌,危及人们的生命及财产的安全。当结构体系具有多道防线时,当遭遇地震时,第一道防线遭破坏后,后续的防线仍然能抵抗地震的冲击力,可以最低限度的防止建筑物的倒塌,给人们以充分的时间进行逃生,保证人民的生命安全。因此,高层建筑结构抗震设计中的多道防线是进行抗震设计时所必须设置的。

3)结构薄弱层。当建筑结构的侧向刚度分布不均匀、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变时,容易产生薄弱层。薄弱层在地震中是最先遭受破坏的部位。因此,对有明显薄弱层的结构,应采用相应的抗震构造措施来提高其抗震能力。结构构件的实际承载能力是判断薄弱层部位的基础,有意识、有目的地控制薄弱层部位,让它有足够的变形能力,而且不使薄弱层发生转移是提高结构抗震性能的重要手段。

2高层建筑抗震设计常见问题

1)高层建筑结构的地基问题。高层建筑结构在设计阶段,应有完善的岩土工程勘察报告,为结构工程提供基本的设计依据。建筑结构场地应选择在有较稳定的基岩、开阔、平坦、土层坚硬或较密实的有利地段,不应建造在容易发生滑坡、地陷、崩塌和泥石流等不利地段及抗震的危险地段,有利地段的建造对建筑物的抗震是十分有利的。有时由于建设单位工期要求,在确定方案后设计人员就直接进入了施工图设计阶段,从而忽略了岩土工程勘察资料和场地的选择,从而给后续工作带来不必要的麻烦。

2)高层建筑结构平面布置问题。高层建筑为了追求外立面效果的美观而设计成平面不规则、不对称且有较大凹进或较大开洞的结构,这种结构对抗震十分不利。因此,在建筑方案正式确定前,结构工程师就应对建筑平面布置、体型方面的内容提出自己的见解,及时和建筑师进行沟通,尽量选用平面、竖向规则对称、质量和刚度、承载力均匀的平面布置,这对抗震十分有利。

3)高层建筑结构的高度问题。如今的高层建筑结构的高度越来越高,甚至出现了很多超高层的高层建筑,这就对结构工程师的专业知识提出了更高的要求。不同的高度对应不同的结构体系,规范上有明确规定。一旦结构超过了规范规定的限制高度,就应通过专门的审查、论证进行更严格的计算分析和研究。

4)高层建筑抗震设防等级的选取问题。抗震等级是结构抗震设计的重要依据,抗震等级选取不当将给建筑物的安全带来许多隐患,对工程造价也会带来不必要的浪费。抗震等级根据房屋的场地类别、抗震设防烈度、建筑高度、结构类型等因素综合评定。每个结构工程师应当熟练掌握结构的抗震概念设计和规范知识,做到该提高的应当提高其抗震等级,该降低则应适当降低。

5)计算软件的合理应用。高层建筑结构抗震设计时,应该应用正规的结构设计软件进行设计,软件中的各个参数指标能够正确反映建筑物的特征。结构工程师能正确分析结构软件所计算的结果,并做出正确的判断。但有时计算机设计会给结构工程师带来一种错觉,有的结构工程师往往过分依赖计算结果,而减少了结构的概念学习。一旦选择了错误的计算参数,就会导致结构设计出现问题,对结构的安全和经济方面造成影响。因此,结构工程师应加强自身的业务学习和抗震概念设计的理解,做到熟练掌握相关的结构概念设计,并且根据自身的专业知识配合计算结果选择最佳的结构设计方案。

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1、建筑结构抗震设计的基本原则

1.1结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能

(1)结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。(2)对可能造成结构的相对薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。(3)承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

1.2设置多道抗震防线

(1)一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架—剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成,双肢或多肢剪力墙体系组成。(2)强烈地震之后往往伴随多次余震,如只有一道防线,则在第一次破坏后再遭余震,将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度,有意识地建立一系列分布的屈服区,主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,提高结构抗震性能,避免大震时倒塌。(3)适当处理结构构件的强弱关系,同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后,其他抗侧力构件仍处于弹性阶段,使“有效屈服”保持较长阶段,保证结构的延性和抗倒塌能力。

1.3对可能出现的薄弱部位,采取措施提高其抗震能力

(1)构件在强烈地震下不存在强度安全储备,构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。(2)要使楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化,一旦楼层(部位)的比值有突变时,会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。(3)要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。(4)在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位),使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移,这是提高结构总体抗震性能的有效手段。

1.4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。按结构材料分类,目前主要应用的结构体系有砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土结构等;按结构形式分类,目前常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、简体结构等。结构体系的确定受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等诸多因素影响,是一个综合的技术经济问题,需进行周密考虑确定。

2、建筑抗震设计中存在的问题

2.1缺乏前期勘察资料

缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料,有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计,有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料,设计缺少了必要的依据。结构的平面布置中外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大,同一结构单元内,结构平面形状和刚度不均匀不对称,平面长度过长等。

2.2部分建筑物高度过高

按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定,在一定设防烈度和一定结构型式下,钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。在这个高度,抗震能力还是比较稳妥的,但是目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下,超高限建筑物的变形破坏性会发生很大的变化,建筑物的抗震能力下降,很多影响因素也发生变化,结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。

2.3地基的选取不合理

由于城市人口的增多和相对空间的缩小,不少建筑商忽略了这一问题,哪里商业空间大就在哪里建。建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地,远离河岸,不应垮在两类土壤上,避开不利地形、不采用震陷土作天然地基,避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。

2.4材料的选用不科学,结构体系不合理

在地震多发区,采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。由于我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主,变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大,靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移,不仅增大了钢结构的负担,而且效果不大,有时不得不加大混凝土的刚度或设置伸臂结构,形成加强层才能满足规范侧移限值。

2.5抗震设防烈度较低

许多专家提出,现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要,建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高。我国现行抗震设防标准是比较低的,中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为lO%的地震烈度,较低的抗震设防烈度放松了建筑的抗震要求。

2.6平面布局的刚度不均

抗震设计要求建筑的平、立面布置宜规正、对称,建筑的质量分布和刚度变化宜均匀,否则应考虑其不利影响。但有的平面设计存在严重的不对称:一边进深大,一边进深小;一边设计大开间,一边为小房间;一边墙落地承重,一边又为柱承重。这些都对抗震极为不利。

3、建筑结构抗震设计的措施

3.1建筑选址要正确。

避免抗震危险地段,选择对抗震有利的场地、地基和基础在进行设计时,应根据工程需要,掌握地震活动情况和工程地质的有关资料,作出综合评价,宜选择坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等有利地段;避开软弱土、液化土、河岸和边坡边缘,平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层等不利地段;同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上,也不宜部分采用天然地基,部分用桩基,当地基有软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时,宜加强基础的整体性和刚度。

3.2合理的确定平立面布置。

建筑物的动力性能基本上取决于它的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,从而确保房屋具有良好的抗震性能。建筑物的平、立面布置宜规则、对称,质量和刚度变化均匀,避免楼层错层。对体形复杂的建筑物合理设置变形缝,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施,严格控制建筑物的高度和高宽比。

3.3 结构选型和结构布置要合理。

结构选型根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,经技术、经济条件比较综合确定。单从抗震角度考虑,作为一种好的结构形式,应具备下列性能:延性系数高;匀质性好;正交各向同性;构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性,并能发挥材料的全部强度。结构布置遵循的原则是平面布置力求对称,使构件分配的力均匀;竖向布置力求均匀,尽可能使其竖向刚度、强度变化均匀,避免出现薄弱层,并应尽可能降低房屋的重心。

3.4刚度、承载力和延性要匹配。

当结构具有较高的抗力时,其总体延性的要求可有所降低;反之,较低的抗力需要较高的延性要求相配合。地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关,具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧刚度,往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物具有很强的抗倒塌能力,最理想的是使结构中的所有构件都具有较高的延性,然而实际工程中很难做到。有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性是比较经济有效的办法。

4、结束语

抗震设计问题是一个非常复杂的过程,涉及面非常广泛,需要在设计过程中考虑全面。在以后的设计过程中,还有许多方面需要我们进一步的探讨和研究,我们也期待有更多新型抗震技术应用于建筑中来,减轻地震带来的危害。

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2.1选择建筑场地建筑设计之前,先进行建筑结构选址时,要对将要施工的现场环境进行全面的勘测,熟悉掌握当地水文地质的具体情况,对已有材料进行分析对比,从而选择出合适的场地。选址要有利于抗震,计算好建筑的高度和负荷,尽量选择硬度大、地域宽广平坦的地区来建造高层大建筑。在选择地基时,要注意避开斜坡崎岖地段,以避免滑坡、泥石流等自然灾害。还要选择地质均匀的建筑场地作为地基,以避免地震时出现地面裂开,沉降不均匀的现象,因而导致建筑物倾斜。

.2建筑结构规则建筑物的结构规则很重要,往往一些结构简单的建筑在地震中毁坏程度最低,因为结构简单规则的建筑受力较为均匀,在震中不易发生倾斜,稳固性较好。据有关人士表示,在保证建筑的长宽为2比1时,能够产生最大的抗震效果,此外,对称结构的抗震性能更好,能够减少毁坏发生的几率。建筑的竖直结构不规则也很容易导致建筑底层的承受力倾斜,竖向规则的建筑可以在地震中保持相对平衡。

2.3增强建筑材料的延展性钢和木材是代表性的建筑材料,具备一定的延展性能。我国传统的木结构建筑有着良好的抗震性,在几次地震中,我国的文物木质建筑虽然因为年代久也有损坏,但相对浮躁的现代建筑受地震的影响就晓得多了。在钢制的钢梁结构中,延伸性能比较好,能够有很大程度的变化幅度,吸收作用力。对于建筑整体来说,增强建筑材料的延展性可以很好的提高建筑的强度,即使在地震中发生一次稍微偏移,地震中的能量被延展性材料吸收,短时间内可恢复到其原本位置,这样就可以避免建筑在地震中局部受力过大发生崩裂。

2.4减轻建筑的质量对于高层建筑,建筑质量越大,其中心离地面也越高,摆动周期也会变大,建筑顶点的位移也很大,建筑的危险性也就明显变大。因此,对于特定环境下的高层建筑,要综合各方面因素,对其进行高度限制。在进行建筑设计时应该对建筑的重心进行合理设计,保持高层的建筑质量轻,低层的质量重,能够减轻建筑的倾斜力矩的产生。所以建筑材料最好选择质量轻强度大质量好的材料。

2.5选好建筑材料建筑过程中应该注意建筑材料的选择,对建筑部位的承载能力进行分析,对材料参数的误差进行合理的分析。抗震计算时应考虑各种材料的刚度、质量、延展性、承载力等,另外还要选择不同振动频率的材料,避免在地震中建筑材料共振,破坏力加倍。

2.6采用现浇板工艺现浇板是指在施工现场就搭好模板,然后安装好钢筋,再浇筑混凝土,最后拆除模板。现浇楼板不仅在增强房屋的整体性和抗震性能上占有优势,而且具有很大的承载力,刚度和强度都相对较高。同时在隔声,隔热,保温以及防水等方面与普通的预制空心板相比,也有相当好的效果。

2.7加强建筑薄弱部分可以对建筑薄弱部分加双重保护,使建筑重要部位第一层材料毁坏时还有第二层材料替补,延缓地震对建筑的破坏,使高层建筑中的居民有更多时间逃生,加强建筑的安全性。对建筑中受力较大,承载力薄弱的底层结构等部位来进行加固处理,采取有效措施增强建筑的强度和刚度。提高短柱的延展性和承载力,采用“强柱弱梁”的框架,在地震中可以利用梁的形变吸能来消耗地震的能量,这样可以有效避免框架坍塌。

2.8抗震防线的设计为避免建筑物的局部毁坏影响整体的结构,有必要进行抗震系统的设置。比如说抗震墙能够成为框架受损后的第二框架,抗震墙能有效的减缓建筑倒塌时间,减轻地震震波对建筑的毁坏,然而只有一道防线是不够的,需要多设置几道抗震防线才能加强建筑的抗震效果。此外设计木质楼梯也能起到一个预防目的,木质材料延性大,有诸多优点,可作为重要逃生通道,给被困地震中的人增加生还的机会。在人流量大的建筑群里,还需要建筑特殊通道,便于人员疏散。