建筑抗震设计规程(6篇)
时间:2024-04-10
时间:2024-04-10
【关键词】:混凝土结构;抗震结构;建筑
1.混凝土结构建筑抗震设计中存在的问题
1.1前期准备工作不完善
不论是对于建筑设计而言,还是施工而言,前期的准备工作都是必不可少的,前期准备工作中所包含的相关设计资料收集、施工规范整理、施工材料购买与审核以及设计方案的审核等内容,都对整个混凝土结构建筑的抗震设计起到了非常关键的影响,因此,对于混凝土结构的建筑抗震性能设计来说,前期准备工作的完善与否至关重要。然而,据相关调查部门统计,在我国每年的混凝土结构建筑的抗震性能审核当中,很多混凝土结构建筑的抗震能力不符合国家相关法律法规规定的抗震能力标准,而这其中很大一部分原因就来自于一些建筑设计公司对于设计之初的前期准备工作做的不怎么完善所引起的。比如说,以混凝土结构建筑抗震性能设计前期的现场勘查测量工作为例,由于每一个地方的实际地理情况、地形地貌、自然环境、土壤条件以及水文条件等都是不相同的,但是一些建筑设计人员在对其进行实地考察、勘探测量的时候,没有及时的采用变通的测量方法,对于不同地形地貌的施工场地,采用同一套测量标准来进行实地测量,进而导致一些特殊的细节数据没有被测量勘察到,而后來的建筑设计师在进行混凝土结构建筑的抗震设计时,也没有能够及时得到所有的真实信息,不能够全而的、透彻的了解施工场地的实际条件与情况,最终导致设计出来的混凝土建筑结构抗震性能无法达到实际的标准要求,因此,施工前期的准备工作至关重要。
1.2防震结构设计不规范
防震结构设计是现代混凝土结构建筑的抗震性能设计当中,最为关键也是最为有效地设计实现方法,它其中包括了抗震层、防震缝以及抗震支座三大主要防震结构的设计,这三大抗震结构对于整个混凝土结构的建筑抗震性能起到了关键性的影响,所以至关重要。根据我国相关法律法规规范和标准条文规定,当出现以下两种情况时,抗震层、防震缝以及抗震支座这三大防震结构都必须满足设计规范:第一种,混凝土结构的建筑房屋中平而的所有尺寸大小,都远远超过了我国《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》中的标准规范限度值,并且还没有设计相应的安全强化措施的情况下,混凝土建筑的抗震层、防震缝以及抗震支座的设计就必须都要有。第二种,对应的混凝土结构建筑的各部分不同的功能结构,其刚度和承载压力的负荷能力存在着很大的差距,并且还没有设计相应的安全强化措施的情况下,混凝土建筑的抗震层、防震缝以及抗震支座的设计就必须都要有。
2.建筑抗震结构设计的必要性
在建筑设计,尤其是高层建筑设计中,做好抗震结构设计是非常必要的。在当前经济发展的带动下,我国的城市化进程不断加快,城市规模的扩大和城市人口的增加使得城市的人地矛盾日益凸显。在这样的背景下,高层建筑得到了迅猛发展,并且迅速成为城市建筑发展的主流方向。但是,建筑高度越高,其自身的重量也就越大,对于震动的抵抗能力越差,如果高层建筑的设计还按照普通建筑设计的方法,一旦遭遇地震,必然会导致建筑的损坏或倒塌,引发严重的后果。
3.混凝土结构建筑抗震结构设计的有效措施
在混凝土结构建筑抗震结构设计中,需要满足两个方而的需求,一是刚度需求,设计人员必须明确建筑施工现场的地形地貌、建材特性等,对建筑整体结构的刚度进行合理设计,同时以建筑结构的连接设置为辅助,对其进行一定的调整,提升建筑的抗震性能,二是受力需求,根据地震灾害数据显不,如果混凝土建筑刚度比较柔软,则其在地震作用下,主体结构会出现严重损坏,甚至可能导致崩塌。因此,应该充分考虑建筑结构中连接点和构建的受力需求,采取合理有效的措施,进行相应的减震消灾。
在现有技术条件下,混凝土结构建筑的抗震结构包括抗震层、防震缝和抗震支座等,这里分别对其设计进行简要分析。
抗震层。抗震层一般位于建筑基础的顶部,是最为基本的抗震构造形式,能够最大限度地对地震能量进行隔离,从而保证建筑的使用安全。在实际设计中,为了保证安装和维护的便利性,需要在抗震层
顶部梁底与基础而之间留出0.8m以上的空间。从建筑功能方而分析,为了对抗震层顶部的楼板进行有效利用,可以以地下室或者半地下室的形式,将抗震层设置在地下室柱顶或者墙顶。同时,为了对构件的受力情况进行改善,当水平剪力较大时,可以在柱体中设置相应的减震器,将抗震层的剪力和弯矩分别传递到柱或者墙的上下端。
防震缝。防震缝是指为了防止地震对于建筑的破坏,在适当位置设置的缝隙,可以将建筑分为若干形体简单、结构刚度均匀的独立部分。简单来讲,防震缝是为了减轻或者防止相邻结构单元在地震作用下相互碰撞而预先设置的间隙。通过设置防震缝,可以对复杂的建筑结构进行分割,形成相对规则的结构单元,从而减少建筑的扭转、改善结构抗震性能。
4.混凝土建筑抗震结构设计的优化
4.1结构尺寸的优化
在结构几何形状和材料都规定好的条件下,计算出满足各种条件下的最优构件截面,其实就是对结构构件尺寸进行设计,使其造价最低化。
4.2结构体系的优化
结构体系的优化先从结构概念设计开始,使结构平面布置满足对称、规则,立面和竖向规则,侧向刚度均匀变化。与此同时,通过定量的分析和计算对关系到体系整体性能的设计参数进行优化。
4.3结构功能的优化
建筑的使用功能如何对结构和造价的影响较大,取决于工程建设完成后使用者对本项目有着怎样的使用功能要求,在能够满足用户整体功能要求的条件下对结构功能方面进行设计优化。
5.结语
第二条在抗震设防区从事房屋建筑工程抗震设防的有关活动,实施对房屋建筑工程抗震设防的监督管理,适用本规定。
第三条房屋建筑工程的抗震设防,坚持预防为主的方针。
第四条国务院建设主管部门负责全国房屋建筑工程抗震设防的监督管理工作。
县级以上地方人民政府建设主管部门负责本行政区域内房屋建筑工程抗震设防的监督管理工作。
第五条国家鼓励采用先进的科学技术进行房屋建筑工程的抗震设防。
制定、修订工程建设标准时,应当及时将先进适用的抗震新技术、新材料和新结构体系纳入标准、规范,在房屋建筑工程中推广使用。
第六条新建、扩建、改建的房屋建筑工程,应当按照国家有关规定和工程建设强制性标准进行抗震设防。
任何单位和个人不得降低抗震设防标准。
第七条建设单位、勘察单位、设计单位、施工单位、工程监理单位,应当遵守有关房屋建筑工程抗震设防的法律、法规和工程建设强制性标准的规定,保证房屋建筑工程的抗震设防质量,依法承担相应责任。
第八条城市房屋建筑工程的选址,应当符合城市总体规划中城市抗震防灾专业规划的要求;村庄、集镇建设的工程选址,应当符合村庄与集镇防灾专项规划和村庄与集镇建设规划中有关抗震防灾的要求。
第九条采用可能影响房屋建筑工程抗震安全,又没有国家技术标准的新技术、新材料的,应当按照有关规定申请核准。申请时,应当说明是否适用于抗震设防区以及适用的抗震设防烈度范围。
第十条《建筑工程抗震设防分类标准》中甲类和乙类建筑工程的初步设计文件应当有抗震设防专项内容。
超限高层建筑工程应当在初步设计阶段进行抗震设防专项审查。
新建、扩建、改建房屋建筑工程的抗震设计应当作为施工图审查的重要内容。
第十一条产权人和使用人不得擅自变动或者破坏房屋建筑抗震构件、隔震装置、减震部件或者地震反应观测系统等抗震设施。
第十二条已建成的下列房屋建筑工程,未采取抗震设防措施且未列入近期拆除改造计划的,应当委托具有相应设计资质的单位按现行抗震鉴定标准进行抗震鉴定:
(一)《建筑工程抗震设防分类标准》中甲类和乙类建筑工程;
(二)有重大文物价值和纪念意义的房屋建筑工程;
(三)地震重点监视防御区的房屋建筑工程。
鼓励其他未采取抗震设防措施且未列入近期拆除改造计划的房屋建筑工程产权人,委托具有相应设计资质的单位按现行抗震鉴定标准进行抗震鉴定。
经鉴定需加固的房屋建筑工程,应当在县级以上地方人民政府建设主管部门确定的限期内采取必要的抗震加固措施;未加固前应当限制使用。
第十三条从事抗震鉴定的单位,应当遵守有关房屋建筑工程抗震设防的法律、法规和工程建设强制性标准的规定,保证房屋建筑工程的抗震鉴定质量,依法承担相应责任。
第十四条对经鉴定需抗震加固的房屋建筑工程,产权人应当委托具有相应资质的设计、施工单位进行抗震加固设计与施工,并按国家规定办理相关手续。
抗震加固应当与城市近期建设规划、产权人的房屋维修计划相结合。经鉴定需抗震加固的房屋建筑工程在进行装修改造时,应当同时进行抗震加固。
有重大文物价值和纪念意义的房屋建筑工程的抗震加固,应当注意保持其原有风貌。
第十五条房屋建筑工程的抗震鉴定、抗震加固费用,由产权人承担。
第十六条已按工程建设标准进行抗震设计或抗震加固的房屋建筑工程在合理使用年限内,因各种人为因素使房屋建筑工程抗震能力受损的,或者因改变原设计使用性质,导致荷载增加或需提高抗震设防类别的,产权人应当委托有相应资质的单位进行抗震验算、修复或加固。需要进行工程检测的,应由委托具有相应资质的单位进行检测。
第十七条破坏性地震发生后,当地人民政府建设主管部门应当组织对受损房屋建筑工程抗震性能的应急评估,并提出恢复重建方案。
第十八条震后经应急评估需进行抗震鉴定的房屋建筑工程,应当按照抗震鉴定标准进行鉴定。经鉴定需修复或者抗震加固的,应当按照工程建设强制性标准进行修复或者抗震加固。需易地重建的,应当按照国家有关法律、法规的规定进行规划和建设。
第十九条当发生地震的实际烈度大于现行地震动参数区划图对应的地震基本烈度时,震后修复或者建设的房屋建筑工程,应当以国家地震部门审定、的地震动参数复核结果,作为抗震设防的依据。
第二十条县级以上地方人民政府建设主管部门应当加强对房屋建筑工程抗震设防质量的监督管理,并对本行政区域内房屋建筑工程执行抗震设防的法律、法规和工程建设强制性标准情况,定期进行监督检查。
县级以上地方人民政府建设主管部门应当对村镇建设抗震设防进行指导和监督。
第二十一条县级以上地方人民政府建设主管部门应当对农民自建低层住宅抗震设防进行技术指导和技术服务,鼓励和指导其采取经济、合理、可靠的抗震措施。
地震重点监视防御区县级以上地方人民政府建设主管部门应当通过拍摄科普教育宣传片、发送农房抗震图集、建设抗震样板房、技术培训等多种方式,积极指导农民自建低层住宅进行抗震设防。
第二十二条县级以上地方人民政府建设主管部门有权组织抗震设防检查,并采取下列措施:
(一)要求被检查的单位提供有关房屋建筑工程抗震的文件和资料;
(二)发现有影响房屋建筑工程抗震设防质量的问题时,责令改正。
第二十三条地震发生后,县级以上地方人民政府建设主管部门应当组织专家,对破坏程度超出工程建设强制性标准允许范围的房屋建筑工程的破坏原因进行调查,并依法追究有关责任人的责任。
国务院建设主管部门应当根据地震调查情况,及时组织力量开展房屋建筑工程抗震科学研究,并对相关工程建设标准进行修订。
第二十四条任何单位和个人对房屋建筑工程的抗震设防质量问题都有权检举和投诉。
第二十五条违反本规定,擅自使用没有国家技术标准又未经审定通过的新技术、新材料,或者将不适用于抗震设防区的新技术、新材料用于抗震设防区,或者超出经审定的抗震烈度范围的,由县级以上地方人民政府建设主管部门责令限期改正,并处以1万元以上3万元以下罚款。
第二十六条违反本规定,擅自变动或者破坏房屋建筑抗震构件、隔震装置、减震部件或者地震反应观测系统等抗震设施的,由县级以上地方人民政府建设主管部门责令限期改正,并对个人处以1000元以下罚款,对单位处以1万元以上3万元以下罚款。
第二十七条违反本规定,未对抗震能力受损、荷载增加或者需提高抗震设防类别的房屋建筑工程,进行抗震验算、修复和加固的,由县级以上地方人民政府建设主管部门责令限期改正,逾期不改的,处以1万元以下罚款。
第二十八条违反本规定,经鉴定需抗震加固的房屋建筑工程在进行装修改造时未进行抗震加固的,由县级以上地方人民政府建设主管部门责令限期改正,逾期不改的,处以1万元以下罚款。
关键词:建筑结构;结构设计;抗震设计
地震是一种破坏力巨大的自然灾害,往往因为其具有的随机性和复杂性,对建筑结构产生极大的破坏作用。当前依然不能够准确的预测地震位置和烈度,因此为了保证建筑结构安全性,需要提高建筑结构的整体抗震能力。通过合理的抗震结构设计是提高建筑抗震能力的有效技术措施。
1、建筑结构抗震设计的重要作用
在地壳运动过程中,若发生急剧变化会形成地震,其属于一种强烈的自然现象。从相关统计数据来看,全球每年发生地震次数超过百万次,其中大部分地震都发生在地层深处,其对表层人类活动造成的影响不大。但是,其一旦发生在浅层,尤其是遇到特大、特级地震时,会对地表人员活动产生十分严重的危害。例如,我国2008年发生的“汶川地震”产生了灾难性的毁坏。而在地震过程中对人员造成破坏的主要原因是建筑物的倒塌,因此在建筑结构设计过程中通过合理的技术措施提高建筑的抗震能力,能够显著降低人员生命财产的损失。
2、建筑结构抗震设计过程中需要关注的几个重要问题
2.1建筑结构体系的合理选择
建筑结构体系选择是建筑结构设计的首要内容,同时也是建筑结构设计最为主要的内容之一,其直接影响到建筑的整体安全性。在选择建筑结构体系的过程中,需要关注的问题主要包括这样几个方面:①建筑结构体系必须具有精确的力学简图,并形成合理的地震振动力传播途径。在建筑房屋内部结构的设计过程中要在建筑主梁上增加适当多的载荷,并设计尽量短的传播路径使得竖向荷载能够向主受力部位迅速传递、耗散。在布置竖向构件的过程中,竖向构件应该确保足够的均向压应力;②应该保证建筑结构体系的合理强度。合理的强度是建筑整体支撑性能的一个有效保证,这样才能够避免在建筑局部位置出现致命的薄弱位置。在建筑框架结构设计的过程中,需要保证建筑的节点状态不被破坏,并尽可能的分散柱端部和梁的塑性变形。
2.2抗震场地的合理选择
建筑物抗震审计工作的另一项重要内容是合理选择抗震场地,这是由场地抗震能力所决定的。在抗震设计过程中,要合理避开不利于提升建筑抗震能力的地段。因为地震能够对地表产生极大的破坏,因此要避开那些均匀度不足、软土地基甚至是液化地基进行建筑施工。若场地无法避免上述问题,则应该采取相应的抗震措施,使其整体抗震能力得到增强。对于可能存在滑坡、地裂的场地,应该采取对应的稳定措施;若需要在软土地基或者不均匀地层中进行工程建设,则应该对地基进行加固处理。
2.3确保建筑平面的规则性
在建筑结构设计过程中要将地震概念设计应用到建筑平面布置过程中,避免在设计过程中使用明显不规则的设计方案。设计过程中,可以使用楼板计算模型对不规范的楼板布局进行设计。对于立面不规则和平面不规则结构的结构模型,则可以使用空间结构计算模型进行设计。在实际的设计工作中,可以对结构规则性进行划分:①保证建筑主体的抗压能力,确保建筑抗侧力结构不发生变形,同时使得建筑的整体受力分布均匀;②建筑主体结构的平面抗侧力结构的合理布局,同侧建筑的强度应该在建筑主体抗侧力结构的布置过程中保持足够的均匀度;③对于围护结构,在建筑主体抗侧力结构的布置过程中要确保刚度的统一性,确保抗扭刚度得到保证。
3、建筑结构设计中抗震设计的相关技术
3.1基于能量的建筑结构抗震设计
基于能量的建筑结构抗震设计是从地震能量的角度分析地震产生的地面运动对建筑结构产生的作用来进行设计的一种方法。其具有设计目标明确的特点,而且能够将地震的强度、频谱和持续时间对建筑结构产生的破坏引入到建筑结构的设计中来。同时,从能量输入、能量耗散两个角度分析建筑结构在地震过程中的变形特征,为结构设计提供可靠的依据。
由于地震能量分析具有对应的复杂性,因此该方法当前还存在一些不成熟的地方,需要在实际的工程设计中根据实际的工程项目情况进行对应的修正。例如,建筑抗震设计过程中能量的概念以及破坏模型,其对于地震能量的耗散以及性能等提出了对应的要求。该种方法能够对建筑结构在地震作用下产生的滞回变形进行分析,同时对基于能量的抗震结构设计产生积极影响。因此,基于能量的建筑结构抗震设计是未来建筑抗震设计的发展方向之一。
3.2基于损伤的建筑结构抗震设计
近年来的抗震结构设计研究表明,由于地震的往复性、持续时间短等特点,导致建筑结构在地震作用下的损伤程度不但与结构的变形相关,而且还与建筑结构的低周疲劳效应导致的累积损伤相关。因此,在建筑结构设计过程中,结构变形和累积损伤效应等参数能够更好的对建筑结构的非弹性性能进行精确描述。其中,计算损伤指数是将建筑结构的累积滞回能耗作为基础,而建筑结构能量分析是计算累积滞回能耗的重点,所以在建筑结构设计过程中可以采取基于损伤的结构设计方法。在设计过程中,通过合理选择地震损伤模型中的损伤指数,计算结构损伤指数,并对损伤结果进行验算。
3.3基于性能的建筑结构抗震设计
基于性能的建筑结构抗震设计就是通过设计标准的合理选择,保证结构形式的合理性、规划方式的科学性,从而能够使得建筑物的结构以及非结构细部构造形式得到基本保证。通过对建造质量进行控制,并采取长期稳定的维护方式,使得建筑结构能够在对应水平的地震作用下,其对应的结构破坏处于对应的范围中。在具体的实现过程中,可以对混凝土结构使用基于性能的设计原理,使得在地震能量作用下能够通过牺牲部分非关键构件而保证建筑结构的整体性能。
4、国际先进抗震设计理念
日本是地震多发国家,其在建筑的结构抗震设计过程中积累了大量的先进技术。例如,日本东京通过建造弹性建筑,并通过了6.6级地震的考验,具有良好的抗震减灾效果。该种建筑是在对应的弹性隔离体上进行建造,所采用的隔离体主要包括分层橡胶、硬钢板组和阻尼器,建筑整体结构没有与地面直接相接触,达到抗震、减震的目的。其中,阻尼器使用螺旋钢板构成,能够有效的减缓地震产生的能量作用在建筑结构上的载荷。
在日本鹿岛,技术人员发明了一种防震营造方法,通过使用弹簧将地基的基础部分与建筑物相分离,使得建筑的主体建造于能够吸收地震能、减缓地震冲击的中介结构上。不论地基发生怎样的振动,传递至建筑物的振动能量都衰减至总能量的1/10。
参考文献:
[1]赵丽.谈建筑结构中的抗震设计[J].城市建设理论研究(电子版),2014(22).
中图分类号:U452.2+8文献标识码:A文章编号:
新规范抗震概念设计要点
1背景材料
七十年代以来,人们在总结大地震灾害经验中发现,对结构抗震设计来说,“概念设计”比“计算设计”更为重要。1990年1月开始施行的《建筑抗震设计规范》GBJ11-89(以下简称89抗震规范)中列出了工程设计中必须遵守的规定,来保证“概念设计”在实际工程中的实现。概念设计在实际工程设计中提高结构抗震能力方面发挥了重要作用。
概念设计就是以工程概念为依据从有利于提高结构抗震力的概念上,用符合工程客观规律和本质的方法,对所设计的对象作宏观的控制。1990年以来,结构工程师将概念设计应用于实际工程中取得了很好的效果。同时随着建筑业的发展,建筑的体型、功能的日新月异的变化与要求,我们发现89抗震规范中规定的概念设计内容不够全面。《建筑抗震设计规范》于2002年和2010年两次更新,对概念设计的要求作了更全面、更符合实际的规定,尤其是增加了“不规则建筑结构的概念设计”,使得概念设计在工程中的应用更具体更明确地落到实处,切实提高了结构的抗震能力。“概念设计”愈来愈受到国内外工程界的普遍重视。
2概念设计的主要内容
为了保证结构具有足够的抗震可靠性而对建筑工程结构做的概念设计主要考虑了以下因素:场地条件和场地土的稳定性建筑物的平、立面布置及其外形尺寸抗震结构体系的选取、抗侧力构件的布置以及结构质量的分布非结构构件与主体结构的关系及其两者之间的锚拉材料与施工质量等。
下面按照新抗震规范的精髓归纳为以下几点:
1.选择对建筑抗震有利的场地,宜避开对建筑抗震不利的地段,不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。对于不利地段,结构工程师应提出避开要求,当无法避开时,应采取有效措施,这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因,诸如地基土的不均匀沉陷、地震引起的地表错动与地裂。
2.建筑的平立面布置应符合概念设计的要求,不应采用严重不规则的方案。不规则的建筑,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。借鉴国际的通行做法,参考外国规范,使我们的设计更加完善合理。
3.结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求。采用哪一种结构材料,什么样的结构体系,经技术经济条件比较综合确定。同时力求结构的延性好、强度与重力比值大、匀质性好、正交各向同性,尽量降低房屋重心,充分发挥材料的强度,并提出了结构两个主轴方向的动力特性(周期和振型)相近的抗震概念。
4.尽可能设置多道抗震防线。地震有一定的持续时间,而且可能多次往复作用,根据地震后倒塌的建筑物的分析,我们知道地震的往复作用使结构遭到严重破坏,而最后倒塌则是结构因破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理构件的强弱关系,使其形成多道防线,是增加结构抗震能力的重要措施。例如单一的框架结构,框架就成为唯一的抗侧力构件,那么采用“强柱弱梁”型延性框架,在水平地震作用下,梁的屈服先于柱的屈服,就可以做到利用梁的变形消耗地震能量,使框架柱退居到第二道防线的位置。
5.具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧移刚度,往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物在遭受强烈地震时,具有很强的抗倒塌能力,最理想的是使结构中的所有构件及构件中的所有杆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作的延性是比较经济有效的办法。例如上刚下柔的框支墙结构,应重点提高转换层以下的各层的构件延性。对于框架和框架筒体,应优先提高柱的延性。在工程设计中另一种提高结构延性的办法是结构承载力无明显降低的前提下,控制构件的破坏形态,减小受压构件的轴压比(同时还应注意适当降低剪压比),提高柱的延性。
6.确保结构的整体性。各构件之间的连接必须可靠,符合下列要求:
1)构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力,当构件屈服、刚度退化时,节点应保持承载力和刚度不变。
2)予埋件的锚固承载力不应低于连接件的承载力。
3)装配式的连接应保证结构的整体性,各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空间协同工作。
4)结构应具有连续性,注重施工质量,避免施工不当使结构的连续性遭到削弱甚至破坏。
7.规范与设计新抗震规范已将设计中常出现的问题做出了具体规定。
(1).体形复杂的建筑不一概提倡设防震缝。
(2).对规则结构与不规则结构做出了定量的划分。并用强制性条文对建筑师的建筑设计方案提出了限制。如第3.4.1条规定,“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方案”。
(3).予应力混凝土的抗侧力构件,应配有足够的非予应力钢筋。
(4)非结构构件与其结构主体的连接,应进行抗震设计,如幕墙、附属机械、电气设备系统支座和连接等需符合地震时对使用功能的要求。
(5).投资方愿意通过增加投资来提高安全要求的抗震建筑,采用隔震和消能减震设计。
(6).结构材料的选用应减少材料的脆性,优先采用延性、韧性和可焊性较好的钢筋和规定强度等级范围内的混凝土。
通过执行新抗震规范中的各项规定,来保证抗震概念设计的完成通过遵循抗震概念设计的原则,使建筑物具有可靠的抗震性能。概念设计决定建筑物的抗震性能,如果概念设计不适宜于抗震,那么不管多“精密”的计算也无济于事。当然,在做好概念设计的基础上也要认真计算做好定量分忻。新抗震规范对于各构件在抗震计算中的作用及各项参数的选取作了详尽的规定,并且提出了在建筑物内设置地震反应观测系统的要求,这标志我国建筑工程抗震科学的发展进步。
8.小结
钢筋混凝土结构是常用的结构形式,目前城市中正在建设和拟建的多层、高层建筑物大都是钢筋混凝土结构,地震是一种自然现象,为避免它给人类带来大的灾难,要求结构工程师根据新抗震规范运用好抗震概念设计。做到:
1.结构功能与外部条件一致
2.充分发展先进的设计理念
3.发挥结构的功能并取得与经济的协调
4.更好地解决构造处理
【关键词】高层住宅楼;高宽比;超限结构;抗震设计
1前言
近年来,随着城市建设的大力开发,为了提高土地的利用率,高层住宅楼中高宽比超限结构也越来越多,这不仅给设计计算分析带来了难度,而且加大了抗震研究的难度,需要根据具体情况具体计算分析和设计,提出合适必要的抗震加强措施。对于结构工程而言,给出结构在不同强度地震作用下的反应值,使研究和设计人员注重对结构地震作用下地震反应分析。在超限高层建筑的结构抗震设计中,有助于提高高层建筑工程抗震设计的可靠性,促进高层建筑技术发展。设计者需要根据具体工程实际的超限情况,必要时还要进行模型试验,业主也需要提供相应的资助,以期保证结构的抗震安全性能。高层建筑工程抗震设防专项审查实践表明,有的工程在抗震审查中由专家组的专家提出某些基于性能的设计要求。
2高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计的重要性和意义
城市化进程让人们的生活质量水平不断提高,而住宅楼是人们生活赖以生存的空间,住宅楼的安全是保证人们生活质量的基本保障。目前流行的高层住宅楼在安全问题上是一项挑战,特别是抗震设计方面的威胁,给设计者和施工者带来了更加严厉的要求。超高层建筑工程是一种建立在现代化技术下的建筑接哦股,在人们对空间的成分利用的前提下应运而生的,反映了人们对充满现代感和时代感的城市生活的追求。超限高层建筑工程自身的结构特点比较复杂,超出了我国对建筑工程的规定,因而其抗震设计是超高建筑工程的重大难题。建筑物的抗震安全性和人民的生命财产安全密不可分,必须认识到超限高层建筑工程抗震设计的重要性。高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计只管重要,不仅是人民生命财产安全的重要保证,同时也是社会发展的需要所在。
3高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计研究
3.1高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念
与一般的超高层结构、高宽比超限高层结构一样,高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念也是经济与性能的抗震设计。基于性能的抗震设计,是为了能够根据建筑物的重要性和用途,由不同的性能目标提出的一种抗震设计理念。设计分为不同的抗震设防标准,这是因为在建筑物整个生命期内,可能遭遇发生的地震是不同程度的。为了进一步改善结构抗震性能,相继提出一些新规范及旧规范的修改计划。基于性能的抗震设计,要求结构在不同水平地震作用下具有明确的性能水平,目标性能水平的确定要综合考虑来优化确定。基于性能的抗震设计思想,对于具体的工程结构,设计人员提出几种抗震性能目标及对应的造价,由设计人员根据所选定的性态目标进行抗震设计,使结构满足预期的抗震性能目标。
3.2高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计基本原则
从世界范围来看,抗震的主要原则是“小震不坏,中震可修,大震不倒”。在实践过程中,大部分建筑物符合了抗震规范设计,但是在中小地震过程中,可能造成建筑物的某些结构正常使用功能的丧失。高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念是基于性能的抗震设计理念,如何把这种理念合理并且简单实用地应用到实际中,主要遵循两个基本原则。第一,传统基于力的设计原则,即首先进行基于地震作用的强度设计,然后进行变形验算,采用可靠度理论和优化思想来确定。第二,直接基于位移的抗震设计原则,即采用结构位移作为结构性能指标,这种方法采用结构对应最大位移进行变形设计,与结构实际情况更为符合。
3.3高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计要点
针对宽度和高度比超限的住宅楼的设计,其要点是一般连体板主要用来计算建筑物的连体部位和周边,同时还要考虑地震的竖向作用。对在超限高层住宅楼工程中,主要依据就是结构的抗震概念设计,防止出现过大的扭转,对于抗震薄弱部位的保护措施能够加强并得以保证,逐步改善建筑的抗震性能。综合考虑其建设过程中可能出现的各种不利因素和影响,基本要求就是要对框架结构进行超限的程度控制,以满足提高结构的延性的要求。高宽比必须要有一点或者一点以上符合规程、规范的相关规定,要对结构抗震进行计算分析,要求在超限高层建筑的设计中注意对抗震计算的控制,结构动力特性测试和抗震实验也必须进行过操作。
3.4高层住宅楼高宽比超限结构抗震措施
对于高层住宅楼高宽比超限结构来说,抗震设计措施首先是要注意底部剪力墙的厚度的加强,在连梁配筋的时候,采用交叉暗撑这种形式来加强其稳定性。在梁式转换层的设计上,同样也要注意剪力墙的厚度的加强,能够使转换层的侧向刚度符合规定的要求。超限高层建筑工程的抗震设计需要通过对已建成的工程进行分析和总结,抗震实验的验证等方面来实现。在加强构建的强度和刚度,对于每一项的超限,都需要要有相应的解决措施和方法来保证其抗震安全和受力的合理。对结构在地震作用下的内力和变形进行计算分析,应多取一些振型,振型数的取值多少应根据振型有效质量来确定,应验算结构整体的抗倾覆稳定性;并控制这些构件的轴压比,通过调整桩的布置,满足有关规范、规程的要求。
4总结
综上所述,高层住宅楼高宽比超限结构的出现,顺应了国家城市化的进程,也是城市土地资源紧缺情况的必要措施,高层住宅楼抗震设计和研究具有重要意义,抗震设计和研究过程中应该注意和避免一些问题,这对提高我国高层建筑领域的技能和水平,都有着重要的意义和作用。总之,高层住宅楼发展前景广阔,对其高宽比超限结构的抗震设计要求也将更加严格。
参考文献:
[1]牛发民.超限高层建筑结构抗震设计[J].中华建设,2012,(10).
[2]方娇.某超限高层基于性能的抗震设计研究[D].合肥工业大学,2012.
[3]姜文辉,李智.超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J].广东土木与建筑,2008(01).
[4]罗建秀.高宽比超限高层建筑结构设计[J].甘肃科技,2008(16).
关键词:建筑设计;建筑抗震
中图分类号:TU2文献标识码:A
我国是地震灾害最严重的地区之一,而对于建筑抗震设计,直到今天也还存在着一种认识上的误区,似乎建筑抗震只是结构工程师的事,与建筑师关系不大。因而,长期来只有对结构设计的抗震设计规范和规定,却没有一本专门谈建筑设计的抗震设计规范或规定。在建筑抗震的实践观察中我们发现,一个地震区的工业建设项目(建筑物),如果没有良好的建筑总体布置方案,单靠结构抗震计算和抗构造措施,在较强烈地震作用下,仍是难以取得建筑抗震的较好效果,甚至对建筑物的震害程度都起不到一定的减缓作用。而《建筑抗震设计规范(GBJ1189)》的新修订内容中对建筑师建筑设计应遵守的有关规定,届此,建筑方案的防震设计功能在建筑物的安全方面也有了较大的推进。
一、建筑的抗震设计类别
1.甲类建筑。是属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑,造成的经济和社会影响损失都较大,还会出现水灾、火灾、爆炸、剧毒或强腐蚀性物质大量泄漏和其他严重次生灾害,都可能随着该类建筑物在遭受地震灾害后出现的一系列衍生反应。
2.乙类建筑。是属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑,震后都会带来重大的经济损失和社会影响,一般指的是城市的重要生命线工程和人流密集的多层的大型公共建筑等。
3.丙类建筑。是属于除甲、乙、丁类建筑以外的建筑,介于两者之间的建筑物类型。
4.丁类建筑。是属于抗震次要建筑一般对社会影响和地震所造成的经济损失相对不大,储存物品价值低、人员活动少、无次生灾害的单层仓库等。
二、建筑结构抗震设计中的常见问题
1.关于建筑体型问题
建筑体型包括建筑的平面形状和立体的空间形状的设计。在一些地震灾害的案例中,都呈现出了不同程度的平面形状复杂的现象,唐山地震和海城地震就是最为典型的代表,而现实的例子则是,无论在单层建筑还是多层建筑中,那些结构设计上平面形状简单单一的,经常具有很好的防震作用,表现方面就是在地震灾害中建筑物的损伤较小,所以,在建筑体型的设计中,应尽可能的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形,尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼,在体型的分布上,也要注意建筑结构质量与刚度的分配问题,尤其在当今比较流行的高层建筑物中,千万不能只为了追求外表的美观设计而忽略了其防震功能的设计应用。
2.关于平面和竖向布置设计问题
建筑的平面设计是影响和满足建筑物的使用功能和要求的基本保障,主要包括柱子的距离、通道和楼梯的位置、内墙的布置、空间活动面积的设计、电梯井的布置、房间的数量和布置等等,只有做到各个方面的协调对称,才能有效的降低建筑物在地震灾害中可能造成的损害。竖向布置方面主要体现在上下楼间的不协调对称问题上,导致建筑物的扭转功能失效,而可能引发一系列的灾害。现实的建筑问题是,表面看来都很美,但很多的城市建筑物中,都普遍存在结构设计方面的平面布置和竖向布置不合理的情况,也给地震灾害能带来的危害带来隐患。
3.关于屋顶建筑的设计问题
在近年来的高层建筑物结构设计的调查中发现,屋顶建筑的过高和重量过重现象都较为明显,长期重压之后会引发屋顶结构的变形,并给地震发生时带来更大的潜在危险。而且很多屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上,这也加大了整个建筑物承重墙扭曲发生的可能性,只有保证了这两方面的协调,才能有效的增强建筑结构设计的防震功能。
4.关于设计限值控制问题
根据大量震害的经验总结,现行《建筑抗震设计规范》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。
5.不规则结构出现问题
在现实的结构设计和施工中,除了设计者本身的问题外,还会增加业主、建筑师要求等外在因素,他们对使用功能更为关注,因而也就不可避免的会出现不规则结构问题,如何做到既保证建筑师、业主要求的同时,又能满足现实的安全防震功能需要,对设计者来着是巨大的挑战。
三、建筑结构抗震设计的意义
1.能做好地震发生前的防御工作
建筑结构抗震设计理念,就是赌地震发生前而做出的良好的地震灾害防御工作,主要包括两个方面,一是工程性的防御措施,另一种是非工程性的防御措施。而前者对于减轻地震等可能发生的自然灾害有着非常重大的决定性影响,也是在地震发生前有效做出预防措施的最积极有效的途径,能起到事半功倍的效果。。
2.能有效的减轻地震灾害的发生
工程防御措施在建筑结构抗震设计中的应用,主要是通过工程的抗震设防和抗震加固来防御建筑物在地震灾害来临时免遭破坏的一种方法,让建筑物通过好的结构设计在地震中将损失降到最小,能有效减少地震带来的建筑物坍塌和裂缝等损失,及因此而造成的人员损伤。
3.对建筑物防震结构设计的法规制定提供依据
在一项调查中发现:在对世界上130余次伤亡较大地震灾害进行的分类统计表明,由于建筑物、构筑物破坏、倒塌造成的人员伤亡比例达到了95%以上,可见建筑物结构设计的防震功能在地震防御系统中的重要作用及突出矛盾。目前,相关的法规已经就新建、扩建、改建建设工程的抗震设防提出了硬性的标准要求,达到抗震设防要求。
3.1对一般工业与民用建筑建设工程
该类工程在结构设计和施工中,须严格按照国家颁布的《中国地震动参数区划图》规定的抗震设防要求,进行抗震设防。
3.2建设中的工程
该类工程在结构设计中的抗震设计,须严格按照抗震设防要求和抗震设计规范要求进行,施工时也应该严格按照抗震设计的要求标准进行现场施工的标准化作业。
3.3已建成的工程及其他
对于已经建成的重大建设工程、以及可能发生严重次生灾害的建设工程,或者具有重大文物价值和纪念意义的工程,及建设在地震重点监视防御区的工程项目,如果还没有及时采取抗震设防措施的,应参照相关的国家有关规定,积极对其现有的抗震性能加以鉴定,对危险系数较高的应及时采取必要的抗震加固补强措施。
3.4重大建设工程、可能发生严重次生灾害的建设工程、核电站和核设施等建设工程
该类工程在结构设计和施工中须严格进行地震安全性评价,之后再根据国家和各建筑物项目地区省级地震行政主管部门审定,得出地震安全性评价结果对抗震设防要求进行进一步确认,最后再进行抗震设防。
四、结束语
总之,建筑结构防震设计在建筑工程安全中具有重要的意义和影响,只有充分认识到建筑结构设计在抗震中的重要性,才能将建筑结构设计与防震功能很好的结合起来,让建筑结构设计在防震功能中发挥更好的作用。但由于目前高层建筑的增多,建筑结构的防震设计工作难度也在增加,建筑设计人员还需结合建筑项目当地的客观自然地质等条件和建筑物的具体要求进行结构设计上的变化调整,才能达到抗震标准,满足结构的创意设计要求。,只有将防震功能和结构设计进行完美的结合,才能成为一件成功的建筑艺术品。
参考文献:
【1】陆雪松;;建筑设计在建筑抗震设计中的探讨[J];中国新技术新产品;2011年14期
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