发布时间:2023-03-01 16:25:00
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的抗震理念论文样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
关键词:建筑结构,抗震思路,发展历程
一. 抗震设计思路发展历程
随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展,结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。
最初,在未考虑结构弹性动力特征,也无详细的地震作用记录统计资料的条件下,经验性的取一个地震水平作用(0.1倍自重)用于结构设计。博士论文,发展历程。到了60年代,随着地面运动记录的不断丰富,人们通过单自由度体系的弹性反应谱,第一次从宏观上看到地震对弹性结构引起的反应随结构周期和阻尼比变化的总体趋势,揭示了结构在地震地面运动的随机激励下的强迫振动动力特征。但同时也发现一个无法解释的矛盾,当时规范所取的设计用地面运动加速度明显小于按弹性反应谱得出的作用于结构上的地面运动加速度,这些结构大多数却并未出现严重损坏和倒塌。后来随着对结构非线性性能的不断研究,人们发现设计结构时取的地震作用只是赋予结构一个基本屈服承载力,当发生更大地震时,结构的部位进入屈服后非弹性变形状态,并靠其屈服后的非弹性变形能力来经受地震作用。由此,也逐渐形成了使结构在一定水平的地震作用下进入屈服,并达到屈服后非弹性变形状态来耗散能量的现代抗震设计理论。
由以上可以看出,结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性,从基于经验到基于非线性理论,从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服,并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变。
二. 现代抗震设计思路
现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的,其核心主要指在不同滞回规律和地面运动特征下,结构的屈服水准与自振周期以及最大非弹性动力反应间的关系。
60年代开始,研究者在滞回曲线为理想弹塑性及弹性刚度始终不变的前提下,通过对不同周期,不同屈服水准的非弹性单自由度体系做动力分析,得到了有关弹塑性反应下最大位移的规律:对T大于1.0秒的体系适用“等位移法则”,即非弹性反应下的最大位移等于同一地面运动输入下的弹性反应最大位移。对于T在0.12-0.5秒之间的结构,适用“等能量法则”即非弹性反应下的弹塑性变形能等于同一地震地面运动输入下的弹性变形能。当“等能量原则”适用时,随着R的增大,位移延性需求的增长速度比“等位移原则”下按与R相同的比例增长更快。由以上规律我们可以看出,如果以结构弹性反应为准,把结构用来做承载能力设计的地震作用取的越低,即R越大,则结构在与弹性反应时相同的地震作用下达到的非弹性位移就越大,位移延性需求就越高。这意味着结构必须具有更高的塑性变形能力。 规律初步揭示出不同弹性周期的结构,当其弹塑性屈服水准取值大小不同时,在同一地面运动输入下屈服水准与所达到的最大非弹性位移之间的关系。也揭示出了延性能力和塑性耗能能力是屈服水准不高的结构在较大地震引起的非弹性动力反应中不致发生严重损坏和倒塌的主要原因。让人们认识到延性在抗震设计中的重要性。
之所以存在上诉的规律,我们应该注意到钢筋混凝土结构的一些相关特性。首先,通过人为措施可以使结构具有一定的延性,即结构在外部作用下,可以发生足够的非线性变形,而又维持承载力的属性。这样就可以保证结构在进入较大非线性变形时,不会出现因强度急剧下降而导致的严重破坏和倒塌,从而使结构在非线性变形状态下耗能成为可能。其次,作为非线弹性材料的钢筋混凝土结构,在一定的外力作用下,结构将从弹性进入非弹性状态。在非弹性变形过程中,外力做功全部变为热能,并传入空气中耗散掉。我们可以进一步以单质点体系的无阻尼振动来分析,在弹性范围振动时,惯性力与弹性恢复力总处于动态平衡状态,体系能量在动能、势能间不停转换,但总量保持不变。如果某次振动过大,体系进入屈服后状态,则体系在平衡位置的动能将在最大位移处转化为弹性势能和塑性变形能两部分,其中,塑性变性能将耗散掉,从而减小了体系总的能量。
三. 保证结构延性能力的抗震措施
合理选择了结构的屈服水准和延性要求后,就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性能力,从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标。系统的抗震措施包括以下几个方面内容:
1.“强柱弱梁”:人为增大柱相对于梁的抗弯能力,使钢筋混凝土框架在大震下,梁端塑性铰出现较早,在达到最大非线性位移时塑性转动较大;而柱端塑性铰出现较晚,在达到最大非线性位移时塑性转动较小,甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。
2.“强剪弱弯”:剪切破坏基本上没有延性,一旦某部位发生剪切破坏,该部位就将彻底退出结构抗震能力,对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值,使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。
3.抗震构造措施:通过抗震构造措施来保证形成塑性铰的部位具有足够的塑性变形能力和塑性耗能能力,同时保证结构的整体性。博士论文,发展历程。
抗震设计中我们为了避免没有延性的剪切破坏的发生,采取了“强剪弱弯”的措施来处理构件受弯能力与受剪能力的关系问题。值得注意的是,与非抗震抗剪破坏相比,地震作用下的剪切破坏是不同的。以梁构件为例,在较大地震作用下,梁端形成交叉斜裂缝区,该区混凝土受斜裂缝分割,形成若干个菱形块体,而且破碎会随着延性增长而加剧。由于交叉斜裂缝与塑性铰区基本重合,垂直和斜裂缝宽度都会随延性而增大。抗震下根据梁端的受力特征,正剪力总是大于负剪力,正剪力作用下的剪压区一般位于梁下部,但由于地震的往复作用,梁底的混凝土保护层可能已经剥落,从而削弱了混凝土剪压区的抗剪能力;交叉斜裂缝宽度比非抗震情况大,以及斜裂缝反复开闭,混凝土破碎更严重,从而使斜裂缝界面中的骨料咬合效应退化;混凝土保护层剥落和裂缝的加宽又会使纵筋的销栓作用有一定退化。博士论文,发展历程。可见,地震作用下,混凝土抗剪能力严重退化,但是试验发现箍筋的抗剪能力仍可以维持。当地震作用越来越小时,梁端可能不出现双向斜裂缝,而出现单向斜裂缝,裂缝宽度发育也从大于非抗震情况到接近非抗震情况,抗剪环境越来越有利。博士论文,发展历程。此外,抗震抗剪要求结构构件应在大震下预计达到的非弹性变形状态之前不发生剪切破坏。因为框架剪切破坏总是发生在梁端塑性铰区,这就不仅要求在梁端形成塑性铰前不发生剪切破坏,而且抗剪能力还要维持到塑性铰的塑性转动达到大震所要求的程度,这就需要更多的箍筋。博士论文,发展历程。同时,在梁端塑性变形过程中作用剪力并没有明显增大,也进一步说明这里增加的箍筋不是用来增大抗剪强度,而是为了提高构件在发生剪切破坏时所达的延性。博士论文,发展历程。
延性对抗震来说是极其重要的一个性质,我们要想通过抗震措施来保证结构的延性,那么就必须清楚影响延性的因素。对于梁柱等构件,延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点:混凝土极限压应变,破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。如受拉钢筋配筋率越大,混凝土受压区高度就越大,延性越差;受压钢筋越多,混凝土受压区高度越小,延性越好;混凝土强度越高,受压区高度越低,延性越好(但如果混凝土强度过高可能会减小混凝土极限压应变从而降低延性);对柱子这类偏压构件,轴压力的存在会增大混凝土受压区高度,减小延性;箍筋可以提高混凝土极限压应变,从而提高延性,但对于高强度混凝土,受压时,其横向变形系数较一般混凝土明显偏小,箍筋的约束作用不能充分发挥,所以对于高强度混凝土,不适于用加箍筋的方法来改善其延性。
办公楼设计开题报告 课题目的、意义及相关研究动态:
目的:
意义:毕业设计是对我们大学四年来所学知识的一次全面的,彻底的,综合的考查,也是对我们在学期间的最后一次大练兵。通过这次设计,熟悉建筑设计和结构设计的全过程,熟悉相关设计规范、手册、标准图集以及工程实践中常用的方法。
毕业设计对于培养我初步的科学研究能力,提高综合运用所学知识份分析问题、解决问题的能力有着重要的意义。同时积极、独立完成毕业设计也是为今后的实际工作做出必要的准备。
相关研究动态:办公楼建筑的发展趋势:围绕着绿色生态和节能的主题,建筑形态会更加多样化,功能构成会更加丰富,更加强调人性化和令人身心愉悦的空间环境创造。政府行政办公楼与其他办公楼一样,设计时应充分考虑适应性、灵活性、高效性和人性化的设计理念,以充分展示建筑功能与建筑形象的亲和力与开放性,做到人及建筑与环境的和谐共处、永续发展,创造亲切宜人的建筑形象和舒适自然的办公环境。随着社会的发展,生态主义、智能化、人性化、个性化、现代化、功能复合化办公建筑的设计理念将是今后现代办公楼的发展趋势。
课题的主要内容(观点)、创新之处:
课题项目:邵阳市财政局办公楼设计,主体采用框架结构,房屋总层数5-6层,底层层高4.5m,其它各层层高3.6m,总建筑面积约为50002m
主要内容:根据建筑物的使用要求、地理位置、朝向、体型等因素的要求,完成建筑总平面图设计、建筑方案、结构方案等的确定。
创新之处:
研究方法、设计方案或论文撰写提纲:
研究方法:建筑物所在地区-邵阳市地震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g;设计地震分组按第一组地区考虑可以;拟建场地类型为中软场地土,场地平坦,Ⅱ类建筑场地,建筑等级为Ⅱ级,耐火等级为二级;结构形式为框架结构,基础采用柱下独立基础。
1、建筑抗震采用7度设防,建筑结构安全等级为二级,横向水平地震作用计算采用D值法。
3、荷载作用下采用迭代法计算,活荷载作用下也采用迭代法计算,恒载和活载共同作用采用组合法计算。
设计方案或论文撰写提纲:本设计采用的是钢筋混凝土框架结构,地震烈度为7级 ,属三级框架丙类建筑。在设计中,遵循先建筑、后结构、再基础的设计过程。建筑设计以建筑设计方案为基础,综合考虑建筑的使用要求、建筑物重要性等级、地质条件、抗震设防要求、施工条件及材料供应情况等方面的条件,参照有关设计规范、资料的规定或建议,并通过调查研究,参考以往相近工程的经验。按照适用、安全、经济、美观的设计原则,对建筑物的平面布置、结构构造等项目进行设计,包括建筑平面选择平面柱网布置、平面交通组织及平面功能设计;然后考虑建筑分类、总平面布局、防火分区及安全疏散,进行防火设计;最后设计楼梯间。
力求做到建筑功能与建筑形象的亲和力与开放性,创造亲切宜人的建筑形象和舒适自然的办公环境。设计出符合现代建筑风格的建筑设计方案,绘出建筑施工图。按照设计的建筑方案和结构设计的弹塑性理论进行结构计算,通过手算和机算的结果,绘出结构施工图。
【关键词】抗震 概念设计 整体稳定性
中图分类号:S611 文献标识码: A
建筑物结构的概念设计一般来说有建筑方面的概念设计和结构方面的概念设计,它们之间相互影响、相互协调、相互结合。结构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,对所设计的对象做宏观的控制,目的就是在初步设计前为所这几的工程项目设计一个概念性的总体方案和宏观的控制。近年来,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。2010年 1月实施的 GB50 0 1 1 - 2 0 10《建筑抗震设计规范》 (以下简称新抗震规范 )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。
地震具有随机性、不确定性和复杂性,要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数,目前是很难做到的。而建筑物本身又是一个庞大复杂的系统,在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。且在结构分析方面,由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素,也存在着不确定性。因此,结构工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决。应立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念,从“概念设计”的角度着眼于结构的总体地震反应,按照结构的破坏过程,灵活运用抗震设计准则,全面合理地解决结构设计中的基本问题,既注意总体布置上的大原则,又顾及到关键部位的细节构造,从根本上提高结构的抗震能力。
一、概念设计的主要内容
1.选择有利场地。造成建筑物震害的原因是多方面的,场地条件是其中之一。由于场地因素引起的震害往往特别严重,而且有些情况仅仅依靠工程措施来弥补是很困难的。因此,选择工程场址时,应进行详细勘察,搞清地形、地质情况,挑选对建筑抗震有利的地段,尽可能避开对建筑抗震不利的地段,任何情况下均不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。
2.对建筑抗震有利的地段,一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均匀中硬场地土。建造于这类场地上的建筑一般不会发生由于地基失效导致的震害,从而可从根本上减轻地震对建筑物的影响。对建筑抗震不利的地段,就地形而言,一般是指条状突出的山嘴、孤立的山包和山梁的顶部、高差较大的台地边缘、非岩质的陡坡、河岸和边坡的边缘;就场地土质而言,一般是指软弱土、易液化土、故河道、断层破碎带、暗埋塘浜沟谷或半挖半填地基等,以及在平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的地段。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,就能从根本上保证房屋具有良好的抗震性能。
经验表明,简单、规则、对称的建筑抗震能力强,在地震时不易破坏;反之,如果房屋体形不规则,平面上凸出凹进,立面上高低错落,在地震时容易产生震害。而且,简单、规则、对称结构容易准确计算其地震反应,可以保证地震作用具有明确直接的传递途径,容易采取抗震构造措施和进行细部处理。
3.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。抗震规范对建筑结构体系主要有以下规定:①结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;②结构体系宜具有多道抗震防线,应避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力;③结构体系应具有必要的抗震承载力,良好的变形能力和耗能能力;④结构体系宜具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中,对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力;⑤结构在两个主轴方向的动力特性宜相近,在结构布置时,应遵循平面布置对称、立面布置均匀的原则,以避免质心和刚心不重合而造成扭转振动和产生薄弱层。
4.提高结构的延性。结构的延性可定义为结构在承载力无明显降低的前提下发生非弹性变形的能力。结构的延性反映了结构的变形能力,是防止在地震作用下倒塌的关键因素之一。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。而结构延性和耗能的大小,取决于构件的破坏形态及其塑化过程,弯曲构件的延性远远大于剪切构件,构件弯曲屈服直至破坏所消耗的地震输入能量,也远远高于构件剪切破坏所消耗的能量。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。始终遵循“强柱弱梁,强煎弱弯、强节点、弱锚固”原则。构件的破坏和退出工作,使整个结构从一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系,致使结构的周期发生变化,以避免地震卓越周期长时间持续作用引起的共振效应。
5.确保结构的整体性。结构是由许多构件连接组合而成的一个整体,并通过各个构件的协调工作来有效地抵抗地震作用。若结构在地震作用下丧失了整体性,则结构各构件的抗震能力不能充分发挥,这样容易使结构成为机动体而倒塌。因此,结构的整体性是保证结构各个部分在地震作用下协调工作的重要条件,确保结构的整体性是抗震概念设计的重要内容。为了充分发挥各构件的抗震能力,确保结构的整体性,在设计的过程中应遵循以下原则:①结构应具有连续性。结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一。②保证构件间的可靠连接。提高建筑物的抗震性能,保证各个构件充分发挥承载力,关键的是加强构件间的连接,使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求。③增强房屋的竖向刚度。在设计时,应使结构沿纵、横2个方向具有足够的整体竖向刚度,并使房屋基础具有较强的整体性,以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。
6、计算结果的校核。一般来说,在结构设计中,我们通常计算软件来进行结构分析,这就需要设计人员对自己简化的结构模型要进行合理性的分析,是否和实际受力模型一致,而最初的概念设计就显得尤为重要,只有这样,在进行准确分析判断之后,方可用于实际工程
7、抗震构造措施。可以说,合理的抗震概念设计会简化抗震计算过程,而构造措施则是对概念设计的补充。“强柱弱梁”“强剪弱弯”都是抗震概念概念设计的精髓。所以无论是什么结构类型,规范中都明确了在不同的抗震等级中,所应满足的构造措施,这些都是一个结构是否安全的有力保障。
二、抗震概念与设计计算的具体规定
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。
三、对自己将来工作的要求
了解未来抗震新思路. 如前所述,目前为减轻灾害所采取的措施都偏重于提高结构自身的承载能力和变形能力,从而耗散地震能量避免建筑的倒塌。这种做法可以说一种比较被动的的办法,存在着造价高、构造复杂,施工难度大等特点。既然破坏能力来自于地面,通过基础向上部结构传递,那么若在基础和上部结构之间增加一个“能量耗散层”以阻隔或减少地震能量向上传递,就能大大减轻地震队建筑物的损坏程度。我国的地震实例也印证了是可行的,1996年邢台地震,大量民屋倒塌,但其中几栋土坯房几乎没有被破坏,经过考察,原因在于基础墙体里铺设厚约30mm的芦苇杆防潮层,起到了减震效果。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 ;5. 利用定量的计算进行抗震分忻 ;6.用概念来判断计算的合理性。客观事物是多种多样的,而且都是在不断地变化,因此对不同的客观事物有不同的概 念,随着事物认识的不断发展,概念也在不断的发展变化,做好工程结构概念设计,有着很重要的意义。
结语:汶川大地震,玉树大地震以及近年来全国各地频发的一系列地震,对建筑物的抗震敲响了警钟,建筑抗震必须再次引起我们的高度重视。本文对建筑抗震的概念设计进行了研究分析。对建筑抗震概念设计的重要性进行了阐述并提出了一系列相应的措施。在提高结构整体的抗震性能分析时,又融入了新的抗震设计思路,为工程设计人员在今后的工程设计中提供了一些思路,仅同行参考。
参考文献:
【1】孙柏锋 隔震结构设计方法研究 昆明理工大学硕士学位论文 2007
【2】GB50011-2010 建筑抗震设计规范
【3】李卫红 加强建筑抗震设计的重要性
关键词:建筑工程;建筑结构设计;抗震设计;抗震研究
近年来,我国经济不断发展,人民生活水平不断提高,但是地震灾害却不断发生,地震灾害不断威胁着我国人民的生命财产安全。众所周知,地震灾害的后果十分严重,然而,以现有的技术很难对其进行控制或者提前预测,因此,对地震灾害进行根本性的防治是无法做到的,但是,在建筑结构设计中加入抗震设计,大幅度提高建筑的抗震能力,从而确保建筑在遭受地震灾害时有一定的稳定性,进而减少地震灾害发生带来的危险。
一、在建筑结构设计中加入抗震设计的意义
毫无疑问,地震灾害是众多自然灾害中破坏了最强的灾害之一,对人们生命财产的安全有着极大的威胁,不仅如此,地震灾害对建筑工程有着极强的破坏力,也因此,怎样提高建筑物的抗震能力是是从事建筑工程设计的相关工作人员重点想要解决的问题,在我国历史上,出现过许多次破坏力极强的地震,例如,唐山大地震,汶川地震。而我国经济不断发展,城市化发展迅速,建筑需求不断增加,人口激增,高层建筑的需求量不断扩大,建筑人群比较集中,所以,建筑人群集中的区域如果发生了地震,相应的损失是无法估量的。众所周知,地震这一自然灾害,以现有的技术手段无法提前预测并实施有效的防护措施,因此,在建筑结构设计中加入抗震设计,提高建筑物的抗震能力是比较有效的防护手段,因此在建筑结构设计中加入抗震设计是十分重要的。
二、建筑结构设计中的抗震设计需要达到的相关要求
首先,需要明确得是,我国对于建筑结构设计中的抗震设计是有着十分明确的要求的,因此,在实际建筑结构设计过程中需要遵循相应的设计准则,以相关设计准则为标准严格施工,在实际建筑结构设计过程中,相关设计师们要善于总结以往的设计经验,再根据当前的建筑设计实际需求,完成建筑结构设计,从而使建筑结构设计科学合理。其次,在选择防震措施时一定要选择多级防震。以往的建筑物通常选择得是三级防震措施,即需要建筑物做到小震没有损坏,中震可以修理,大震不会倒塌,然而,根据相关实际状况来看,建筑结构的防震措施必须选择多级防震,从而最大程度地提升建筑物的抗震性能,只有这样,在地震发生时,才可以尽可能地减少建筑物摇晃倒塌带来的危害,减少人民群众的经济损失。最后,在实际建筑结构设计过程中,需要将概念设计理论与性能设计理念有效结合起来,在对建筑施工地点进行严谨科学地考察后,综合多方面具体状况进行全面的分析,从而设计出科学的建筑设计方案。
三、建筑结构设计抗震设计重点
(一)确保建筑物连接处的质量
在进行建筑结构设计工作时,不仅需要设计师们对建筑构件实施科学配置,还要确保建筑物连接处的质量问题,确保建筑构件之间的连接十分牢固,从而最大限度地降低因为建筑构件之间连接不牢固降低抗震性能情况的出现。如今,许多建筑物外壁都会使用一定的装饰物品,相应的装饰材料一般为大理石,瓷砖等,不仅如此,在对建筑物进行装修时很有可能会使用新的装修技术,而这些装饰会依附于建筑结构而存在,从某种程度上来说,这些装饰物的存在对建筑结构设计的抗震性能会产生一定的影响,这些装饰物很有可能会降低建筑物的抗震能力,从而在地震来临时增加建筑物遭到破坏倒塌时带来的危害,比如,在地震发生时出现的玻璃雨,玻璃雨的出现通常是因为地震发生时,强大的破坏力使建筑物的玻璃幕墙产生变形,随后在地震的破坏力作用下破碎。因此,在建筑结构设計中需要确保建筑构件连接处的质量,进而避免出现玻璃幕墙因为地震破坏力变形破碎从而带来危险。不仅如此,在进行玻璃隔断,内隔墙等工作时必须确保连接处的质量,让建筑物主体连接更加稳固,从而确保建筑物的抗震性能。
(二)重视抗震措施的作用
设计师们在进行抗震设计时可以综合运用基础性防震措施来提高建筑物的防震性能,然而在实际运用过程中,需要根据建筑物的实际状况进行科学选择。比如,基础隔震技术,这种技术在使用过程中,必须将隔震层放置于建筑项目的上部和基础位置连接处,这样放置能够有效地降低建筑结构上部受到地震能的影响,从而减少地震能从地基传递到上层的可能性。目前,比较常用的抗震装置包括夹层橡胶隔层,混合隔震装置等。而间层隔震技术一般可以用来吸收地震产生的冲击余力,最大程度地削弱地震的冲击力量,从而保护建筑物不受地震冲击力的较大影响,通常情况下,间层隔震使用于原始结构层。
(三)注意建筑结构的空间设计
在进行建筑结构设计抗震设计工作过程中,需要注意空间设计工作,即既要做好平面设计工作,也需要完成立体空间设计工作,从而确保建筑物的抗震效果达到最大,与此同时,在进行空间设计时需要确保设计方案科学合理。首先,需要确保方案设计的均衡性。在进行建筑设计工作的过程中,需要考虑地震发生时产生的多方面的作用力,确保设计方案的均衡性能够有效地削减地震的冲击力。其次,在不影响建筑物使用功能的同时简化建筑结构,从而确保结构稳定性不会受到建筑结构的影响。最后,设计师们需要重视结构的整体性。
四、总结
随着我国经济的发展,人民生活水平不断提高,而经济的发展,城市化进程的发展使得建筑需求越来越大,高层建筑的需求量越来越大,在这样的情况下,考虑建筑结构设计中的抗震设计是十分重要且有必要的。本论文从建筑结构设计中抗震设计的重要性开始谈起,简述了抗震设计的相关要求,提出了几项抗震设计重点,希望对抗震设计有一定的帮助。
参考文献:
[1]刘明魁.建筑结构设计中的抗震设计研究[J].建筑工程技术与设计,2017(23):1543-1543.
[2]陈潇.建筑结构设计中的抗震设计研究[J].建筑·建材·装饰,2017(7):121,142.
论文关键词:钢筋混凝土;地基与基础设计;概念设计;问题;
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
随着高层建筑在我国的迅速发展,建筑高度不断增加,建筑类型与功能也愈来愈复杂,结构体系更加多样化,高层建筑结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的重点和难点, 如何做好高层结构设计,笔者认为应从以下几个方面考虑:
一、概念设计
结构概念设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。选择对抗震有利的结构方案和布置,采取减少扭转和加强抗扭刚度的措施,设计延性结构和延性结构构件,分析结构薄弱部位,并采取相应的措施,避免薄弱层过早破坏,防止局部破坏引起连锁效应,避免设计静定结构,采取二道防线措施等每个设计步骤中都贯穿了结构概念设计内容。强调结构概念设计的重要性,是要求建筑师和结构师在建筑设计中应特别重视规范、规程中有关结构概念设计的各条规定,设计中不能陷入只凭计算的误区。以下一些问题值得探讨:
1.在结构体系上,应重视结构的选型和平、立面布置的规则性,择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。结构应具有明确的计算简图和合理的传递地震力途径,结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。
2.一般工程都仅进行小震下的弹性设计,而用概念设计和构造措施保证“中震可修,大震不倒”,但没有验算和证实,那么建筑物是否真能做到“中震可修,大震不倒”,无人知晓。对抗震设防烈度较高地区的特别重要建筑和超限建筑,审查专家往往会提出更具体的设计指标:(1)中震或大震不屈服设计;(2)中震或大震弹性设计;要求设计单位确保实现“三水准”的设计目标。
3.建筑物是应当有个性的,不应当千面一物。基于性能的抗震设计理念的特点是,使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡,允许按照业主的要求选择不同层次的抗震性能目标作为设计者的设计依据。例如业主可以提出更高的抗震设防要求,按中(大)震不屈服设计或中(大)震弹性设计,保证重要的建筑物在大地震作用下不影响正常使用功能,而不仅仅是不坏不倒。
4.水平地震作用是双向的,结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用,应使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力;结构刚度选择时,虽可考虑场地特征,选择结构刚度以减少地震作用效应,但是也要注意控制结构变形的增大,过大的变形将会因P-Δ效应过大而导致结构破坏;结构除需要满足水平方向刚度和抗震能力外,还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转震动的能力。
5.在一个独立的结构单元内,应避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位;避免在凹角和端部设置楼、电梯间;减少地震作用下的扭转效应。竖向体型尽量避免外挑,内收也不宜过多、过急,结构刚度、承载力沿房屋高度方向不宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱的部位。应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载力。根据具体情况,结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。高层建筑的结构单元应采取加强连接的方法。
二、结构选型问题
对于高层结构而言,在工程设计的结构选型阶段,结构工程师应该注意以下几点:
1、结构的规则性问题
新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动,新规范在这方面增添了相当多的限制条件,例如:平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等,而且,新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此,结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意,以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
2、结构的超高问题
在抗震规范与高规中,对结构的总高度都有严格的限制,尤其是新规范中针对以前的超高问题,除了将原来的限制高度设定为A 级高度的建筑外,增加了 B 级高度的建筑,因此,必须对结构的该项控制因素严格注意,一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度,其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中,出现过由于结构类型的变更而忽略该问题,导致施工图审查时未予通过,必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况,对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
3、嵌固端的设置问题
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此,在这个问题上,结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面,如:嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题,而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
4、短肢剪力墙的设置问题
在新规范中,对墙肢截面高厚比为5~8的墙定义为短肢剪力墙,且根据实验数据和实际经验,对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制,因此,在高层建筑设计中,结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙,以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。
三、地基与基础设计问题
地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面,不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行,同时,也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素,因此,在这一阶段,所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。由于我国占地面积较广,地质条件相当复杂,作为国家标准,仅仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定,因此,作为建立在国家标准之下的地方标准。地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确,所以,在进行地基基础设计时,一定要对地方规范进行深入地学习,以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。
四、结构计算与分析问题
在结构计算与分析阶段,如何准确,高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理,是决定工程设计质量好坏的关键。由于新规范的推出对结构整体计算和分析部分相当多的内容进行了调整和改进,因此,结构工程师也应该相当地对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。
1、结构整体计算的软件选择。目前比较通用的计算软件有:SATWE、TAT、TBSA 或 ETABS、SAP 等,但是,由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异,因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以,在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件,并从不同软件相差较大的计算结果中,判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的,哪个又是意义不大的,这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则,如果选择了不合适的计算软件,不但会浪费大量的时间和精力,而且有可能使结构有不安全的隐患存在。
2、是否需要地震力放大,考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。振型数目是否足够。在新规范中增加一个振型参与系数的概念,并明确提出了该参数的限值。由于在旧规范设计中,并未提出振型参与系数的概念,或即使有该概念,该参数的限值也未必一定符合新规范的要求,因此,在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断,并决定是否要调整振型数目的取值。多塔之间各地震周期的互相干扰,是否需要分开计算。
3、非结构构件的计算与设计。在高层建筑中,往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分内容,尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时,由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大,因此,必须严格按照新规范中增加的非结构构件的计算处理措施进行设计。
关键字:住宅;框架结构;高层剪力墙结构;混合结构
Abstract: It is now residential, shopping malls, teaching buildings, industrial plants, whether the function of simple or complicated, contains the foundation, wall, column, beam, plate, and other building components. They are composed of the framework of a house, form the overall structure, in order to bear all kinds of force. So the whole structure is the building structure, the following analyses the structural frame structure, shear wall structure of high-rise building, hybrid structure.
Key words: residential; frame structure; high-rise shear wall structure; hybrid structure
中图分类号:TU973+.14文献标识码:A 文章编号:
建筑物具有安全性、适用性、和耐久性等内在的特质,也具有使用性和美观等外在特质,前者取决于结构后者取决于建筑,从严格意义上结构是建筑赖以存在的基础,在一定意义上结构支撑着建筑,现在从事建筑设计的设计师都认识到结构对建筑的重要性,这主要因为建筑物首先要先满足来自各种力的作用,所以要根据建筑类型来确定合理的建筑结构。当然还有美观对结构是不容否认的,当把结构当成建筑表现的一个完整部分时,就能建造出较好的并令人满意的建筑物,所以合理的确定建筑材料和结构类型,即可满足美学又可以带来经济上的效益。
一、框架结构
框架结构就是由柱、梁组成来承受水平荷载和垂直荷载的建筑构件。其中墙体是起维护与隔离作用,它是框架上的荷载,是非承重构件。而在布置建筑平面上框架结构就比别的结构显得比较灵活,框架结构不仅可以提供较大的使用空间,还能满足各种建筑功能的要求、而梁柱在框架结构连接中一般采用刚性连接,为超静定高次结构。为了利于结构受力,其中框架柱宜上、下对中,梁应该对直、拉通,梁柱轴线应该在同一竖向平面内。这样,不但保证了有效高度和承载力,还可以将另一方面的结构有效地连成整体,改善结构的抗震性能。下面通过框架结构的抗震、物理及使用性能这三个方面简单的对框架结构进行分析:
①抗震性能方面:从抗震性能方面砖混结构的抗震性能与框架结构是不能相比的,框架结构有较好的延性和整体性其使用寿命长,且空间内可以自由分隔开间,所以娱乐建筑及商业建筑均可采用此结构。
②物理性能方面:框架结构是由钢筋混凝土梁、柱承重,而砖混结构的墙体是起着承重作用的,其承重构件的材料都是砖、砂浆及混凝土构成,可见其抗压、抗拉的物理性能都是不能与其相比的。
③使用性能:框架结构是一个开间比较大的建筑结构,在框架内可以根据自己的理念对空间进行规划,其隔离墙不像砖混结构一样受承重作用它可以任意拆除,而且在装修内部时它的间隔墙体可以随意拆卸,其空间运用都比较灵活,还增加了空间使用面积。通过使用来看框架结构远比砖混结构的性能高出很多。
高层剪力墙结构
现在随着人们生活水平的提高和对活动空间,尤其是高层楼房的平面和空间要求越来越高,其中原来普通框架结构的使用空间有着严格的限定与分隔,所以在这方面人们对使用空间的需求也不能得到很好地满足,于是在原有框架结构空间优点的基础上与剪力墙结构的优点进行有效结合,现在逐步发展形成了能适应人们新住宅观念的高层住宅结构型式。剪力墙结构就是用钢筋和混凝土所构成的构件来代替框架结构和砌筑结构中的中的墙、梁、板、柱等承受荷载构件。所以其构件不仅能有效控制结构水平与竖向的荷载力,还能在抗震性能中显现出框架结构不能相比的优越性。剪力墙结构支撑着现在在城市的高层房屋建设,通过剪力墙结构被大量的运用可以看出剪力墙结构在城市的建设发展中起着不可小觑的作用。其中现在的“异形柱框架结构”和“短肢剪力墙结构” 受到了工程师的肯定。更主要的是得到了业主的欢迎,这就是因为它在城市高层房屋建设过程中很大程度上克服了普通框架及砌筑等一些结构的缺点。在另一个方面我们也知道当楼层越高时,它的风荷载与自重对它的水平方向的推动和竖向荷载就越来越大。风的横向水平推动力与竖向自重的荷载没有约束,可以说高层建筑物是不能实现的。而一般建筑物下面有约束力就够了但是对于高层建筑来说,剪力墙结构就改变了下面只有约束力的性能,它把建筑物连接成一个有效的整体,利用剪力墙的特性,在通过设计人员计算对构建进行材料上的配置,使其不仅能承受住当地对建筑物的横向的荷载还能使其承受住自身的荷载。而剪力墙自身的竖向荷载不仅仅承重竖向的力,还承担着水平方向的力这种力还包括地震力。通过下面5条说明对剪力墙进行简单描述:
①建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担,这种墙体既承担水平构件传来的竖向荷载同时承担风力或地震作用传来的水平力,剪力墙即由此而得名。
②剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙,因此墙体的布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。
③剪力墙结构有很好的承载能力,而且有很好的整体性和空间作用。比框架结构有更好的抗侧力能力,因此可建造较高的建筑物。
④剪力墙结构的优点是在水平荷载作用下侧移小抗震性能好尤其在如今城市人口多可以利用高层建筑来缓解人们对住宅空间的需求,其缺点是 剪力墙的间距有一定限制建筑平面布置不灵活不适合要求大空间的公共建筑另外结构自重也较大。一般只适用住宅、公寓和旅馆。
⑤剪力墙结构的楼盖,结构一般采用平板可以不设梁所以空间利用比较好,可节约层高。
三、混合结构
混合结构是各种构件组成共同承担竖向及水平荷载的结构,可组成框架、框架剪力墙、筒中筒、巨型结构等体系。下面从材料、延性、设计原则等三个方面对混合结构进行剖析。
1、混合结构是由不同材料组成的结构,这种结构体系是按受力特点进行划分的,这种类型的结构可以组成各种结构体系,但是各种类型的结构体系,其抗震性能有很大差异。因此,在考虑混合结构的设计原则、要求方法时,应充分注意到这些,不能把所有的混合结构混为一体。
2、从下面三种角度对混合结构的延性进行考虑
①外框架可以形成的筒中筒结构,这样能至少分担一半的水平力所以抗侧力较强、延性较好。
②框架抗侧力很弱的框架剪力墙体系,其中框架部分侧向刚度很小,主要由剪力墙承担水平力,实际上相当于剪力墙结构。
③能够起到二道防线的的框架剪力墙体系范围内框架抗侧力作用较强。
3、混合结构的设计原则
①应该使主要抗侧力构件在提供侧向刚度的同时尽量减轻自重,提高延性,框架部分尽量提高地震力的分担率。
②混合结构应对薄弱部位的验算进行加强,首先对带边框剪力墙采用。应加强抗震构造措施的非双重抗侧力结构体系混凝土剪力墙的混合结构。
③充分考虑钢及混凝土构件的变形差异对节点连接、制造、安装的影响。
结束语:
现在建筑行业发展这么迅速,而结构设计是个系统、全面的工作,需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。如果不合理、不科学、不适用的结构设计必然会造成经济预算的增加,严重者还会制约建筑行业的发展。所以只有我们充分对建筑结构设计的重视,施行科学促进产业结构资源优化的有效配置,才能使建筑企业在高效、低成本的建设中始终强劲。作为结构设计人员,应该对当前房屋建筑结构设计中常见问题的加以认识与研究,来不断提高自身的结构设计水平,使设计的作品比现阶段的其它建筑具有更高的水准,来设计出更合理更经济的建筑结构形式。
参考文献:
1、建筑结构科技论文主体部分基本构成―《编辑学报》2011年S1期
关键词:高层建筑;混凝土;抗震结构;设计
中图分类号:S611文献标识码: A
引言
地震影响因素十分复杂,是一种不能预见的外部作用,目前的计算方法依旧处于半经验半理论的方法,在实际工作当中,想要对于建筑的抗震性进行精确的计算有很大的难度,因此,建筑设计师在进行高层建筑时,应重返考虑高层建筑的抗震问题,采取相应的安全防患措施,做到真正的防患于未然。
1、高层建筑混凝土结构的特征
混凝土结构建筑的楼层在10层或10层以上,或者建筑高度超过28m,定义为高层建筑。从定义中可看出高层建筑的特点体现在层数和高度上,而高层建筑更本质的特点是水平荷载设计起到关键作用。在高层建筑中研究建筑的抗侧力能力是抗震设计的重点,地震荷载和风荷载主要作用于建筑的水平力,其中地震荷载起控制的作用。破坏时间短,无规律的作用强度大,水平方向上的振动加以扭转振动是地震力对建筑的破坏特点。在设计过程完全应用弹性理论来设计以提高建筑的抗震性能是不可行的。因为会增加抗侧构件的数量,使结构的自重增加,导致在地震中,由于建筑自身的惯性力过大,使抗震性能降低。
2、建筑抗震级别
我国房屋建筑工程可以分为以下四个抗震设防类别
2.1、特殊设防类
指使用上有特殊设施,涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果,需要进行特殊设防的建筑。简称甲类。
2.2、重点设防类
指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑,以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果,需要提高设防标准的建筑。简称乙类。
2.3、标准设防类
指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑。简称丙类。
2.4、适度设防类
指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害,允许在一定条件下适度降低要求的建筑。简称丁类。
3、高层混凝土建筑抗震结构设计原则
3.1、结构布置
平面布置是指在建筑设计的平面图上,将柱和墙的位置以及对楼盖具有的传力作用进行合理的设置。依据建筑的抗震性能来看,最关键的是尽量将建筑结构平面的刚度中心与质量中心相靠近或相重合,以降低地震力对建筑的破坏力。为了减轻建筑自身的重量,在设计时应以结构的平面规则、对称为宜。结构的刚度在竖向上应保持均匀,可尽量较为规则的设计竖向结构,少做平面上的变化。在安全规定内设计结构的高度和宽度,并且需限制两者的比值,以使结构有较好的整体刚度和稳定性。
3.2、防震缝设置
建筑平面结构复杂时,可通过使用防震缝,将复杂面划分为简单且规则的平面,但是在高层建筑中,不宜使用防震缝。如果无法避免设缝,那么应根据不同的结构,按照需要较宽的规定来设置宽度。建筑的高度不超过15m,其防震宽度宜采用70mm;高度大于15m,应根据不同的度数相应的增加高度和防震缝宽度。
4、高层建筑混凝土抗震结构设计分析
4.1、选择场地地基
选择场地地基首先要依据实际工程需求,同时还要考虑地震活动情况。分析天然地基时的抗震承载力要按照不同的场地来进行,此外,根据不同场地来分析地震所导致的危害度。如果有必要,可使用规范的地基来进行处理。可根据地震强度、场地土的厚度、断裂的地质历史来明确避让距离,从而对场地范围内的地震断裂的确定有利。一定要保证避开对不利的建筑地段来进行场地地基的选择,如果依法避开,可以运用合适的抗震措施来进行。
4.2、增加抗弯结构宽度
增加抗弯结构体系的有效宽度,在高层建筑钢筋混凝土结构抗震设计中能提高建筑的抗倾覆力矩,并且侧移三次方的比例能得到减小,利用结构力学中的弯矩平衡法进行计算可更好的理解这一设计方式。在实际的建筑工程的设计中,竖向构件在结构体系中的良好连接是必须要做到的。在框架结构设计中,设计构件应遵循强压弱拉、强柱弱梁、强节点弱杆件和强剪弱弯的原则。在实际当中,为实现框架与剪力墙的协同一致需控制各层楼板的变形量。剪力墙的主要受力是弯曲变形,结构的主要受力是剪切变形,将两者进行有效协调变位,能实现框架抗震。
4.3、设计构件布置方式
结构设计中的抗力构件的布置应发挥最有效的作用,以提高结构的整体协调力,例如斜撑、水平撑及桁架体系等。在实际的设计中,不宜忽略其在结构中的作用,应根据具体受力状态,发挥杆件的抗拉和抗压能力。交叉撑或斜撑是最有效抗衡抗侧力的钢骨混凝土构件,其构件可完全适应受拉或受压的状态,且可充分是钢材抗拉能力和混凝土构件的抗压能力得到发挥的同时,又可在水平方向上增大架构的抗侧移刚度,以增强高层建筑缓凝土结构抗震作用。
4.4、高层混凝土建筑各层结构参数设置
通过在模拟地震中对设施的分析,我们能够根据得到的数据对各层的参数进行设置。例如高层混凝土结构建筑中的墙体承载能力等方面。在预处理阶段,应在充分了解羡慕的地形条件、质量检测等多个方面的基础上,建立设计的框架,应用设计理念做出说明,完成高层混凝土结构建筑的设计工作。在高层混凝土结构设计工作中,最好能够建立设计信息库,便于工程师用查找案例并总结的方法来展开工作。在研究结构综合受理情况时,应选出相应的模型,并以此对建筑结构的合理性进行判断。要对计算机运算结构展开研究,为以后的计算机运算提供一句。高层混凝土建筑要处理包括站东周期、扭转角度等多种参数,因此,对于高结构的设计应经过反复推敲,确保其具有良好的抗震能力。
4.5、重视结构的规则性
在进行高层混凝土结构建筑设计时,应重视高层结构的规则性,对于严重不规则的设计方案买,不能进入选择的行列。合理的布置能够对结构的抗震起到有效的提升,在设计中应提倡平、立面的对称。经过对震害的研究我们呢可以发现,对称建筑在地震中受到的伤害最低,对于采取抗争措施和处理都较为便利。
4.6、增加承受荷载的构件截面
在实际结构的设计中对承受地震力的构件应增大构件的最大部分截面,主要表现为在底部中应用加强层。通常情况下在剪力墙底部的加强层,其高度应设计与底部两层的较大值,或1/8的墙肢总高度相接近。高度大于150m的剪力墙,墙肢总高度的1/10是其底部加强部位的高度。为保证结构的延性需要对截面的尺寸进行限制,以防止产生脆性破坏,尤其对于抗震结构的截面限制条件更为严格,将x设为混凝土受压区域梁端截面构建的高度,考虑钢筋的受力情况,计算结果应符合以下条件;一级,x≤0.25h0;二、三级,x≤0.35h0,H0表示为截面的有效高度。
4.7、发挥楼盖的水平隔板作用
在建筑结构设计中将竖向的受力构件,也设计为是受弯构件,主要抗倾覆构件能在压力作用下,保持整体结构的稳定性。同时能减少增加的构件数量,减轻结构自重,降低工程造价。在高层建筑中,实际楼盖发挥的隔板作用应符合计算假定:假定全部楼层采用刚性楼板。这主要因为结构楼板的刚度足够,楼板有一定的厚度并配有钢筋,且在平面内的开洞进行了限制。如果假定不符合,在地震力的作用下楼板会成为薄弱层,结构会在层高处竖向构件发生破坏,导致结构整体发生垮塌。
4.8、对结构体系要合理的选择
抗震设计要考虑的关键问题就是抗震结构体系,建筑是否安全和经济取决于结构方案是否合理。
4.8.1、在对建筑结构体系进行合理选择时,要考虑到地震作用有合理的传递途径以及计算简图要十分明确,除此以外,受力以及传力路线等都要符合抗震分析。
4.8.2、在选择建筑结构体系时,要考虑到赘余度功能和内力重分配功能,这两个功能是进行抗震概念设计时的重要原则。
4.9、结构构件的延性要得到提高
对各个构件延性水平的提高是抗震概念设计在建筑结构设计中应用的关键问题。抗震措施主要有:采用竖向和水平向的混凝土构件,从而对砌体结构加强约束。这样一来,配筋砌体在地震中产生裂缝后也不会倒塌,让建筑物在地震中不会完全丧失重力荷载的承载能力。
5、结语
对于高层建筑来说,抗震设计是非常重要的,一个优良的建筑抗震设计,必须是在建筑设计和结构设计相互配合协作共同考虑抗震的设计基础上完成。随着社会经济的发展,很多新型的结构、新的技术不断出现,设计人员要不断利用这些新结构和新技术进行抗震结构设计,从而为人们的生命财产安全做好保障。
参考文献
[1]陈天华.高层混凝土建筑抗震结构设计探析[J].中国科技信息,2011,16:42.
[2]柏芸.试论高层混凝土建筑抗震结构设计[J].门窗,2013,06:201-202.
在抗震防灾和加固改造技术上的创新,同时提出几点建议,以进一步推动和提高我国城市桥梁的建设的总体水平。
关键词:桥梁建设技术创新应用
中图分类号:O434文献标识码: A
0引言
近些年来,我国的桥梁以空前的规模飞速发展着,无论是建设数量还是施工速度都在赶超发达国家,呈现出桥梁建设新的。然而传统的设计思想,技术工艺,材料设备经常会导致桥梁建设出现美中不足、设计创新不足和施工质量不足等问题,因此,近30年来,我国的桥梁工程技术人员不断摸索前进,在对一大批复杂立交桥梁、城市跨线桥梁、轻轨铁路高架桥梁等各类大、中型桥梁工程的实践中,众多创新技术被发掘出来。
1设计理念和设计思想上的创新
桥梁是生命线工程,桥梁结构的合理性、安全性、耐久性一直是桥梁设计中的核心问题。传统的桥梁设计理念较多地考虑结构的强度,而较少考虑结构的耐久性,重视强度极限而不重视使用极限,这种设计导致的结果是:桥梁在正常使用期内适用性差,出现桥面铺装开裂、构件疲劳、变形过大、钢结构腐蚀等,专家预测在不久的将来会出现大量桥梁抢修、加固甚至改建的局面。近年来在桥梁科技界、工程界频繁出现了一系列新名词、新概念,例如设计基准期、结构寿命期、健康监测、二类稳定、安全评价等,就充分反映出桥梁工程师对桥梁设计的理念转变。工程师们要从“全寿命期”的概念出发,进行灾害分析,分析对各部件在静、动荷载作用下的易损性,确定结构中重要传力构件与次要传力构件、可更换部件与不可更换部件、可加固部件与不可加固部件、可控制部件与不可控制部件,即确定结构的可检性、可换性、可修性、可控性、可持续性,结合这些因素,在桥梁的结构设计中把握整体方案、抓住主体结构、细化局部构造,桥梁工程师要真正考虑到100年设计基准期对桥梁结构的要求,从简单的强度设计转换为对桥梁结构的“全寿命期”设计。
2.城市桥梁结构设计的创新
近年来在桥梁结构设计上采用了一些创新技术,如预弯复合梁技术、体外预应力技术,点支承异型板结构以及混合结构等在城市桥梁中的应用。
2.1预弯梁复合技术的应用
预弯复合梁是在横向卸去预弯钢梁上的预加力,利用所释放出来的预加弯矩对一期混凝土施加预应力。由于其本身成微弯反拱,外荷载作用下挠曲变形将大为减少,同时钢梁的存在也较大地增强了刚度和耐久性。预弯组合梁常为简支结构,具有该类结构的优点,采用预 制拼装的施工方式,更适合在不宜中断交通及不便架设支架整体现浇的桥位处使用。
预弯组合梁高度较小,结构外观轻巧、美观,与各种结构配合使用,便于线性顺接协调处理,同时桥梁结构的长度及桥梁面积减小,有利于减少造价,使桥梁结构更加经济合理。
2.2点支承异型无梁板桥的应用
由于城市道路线形及客观环境的要求,桥梁平面形状变得越来越不规划,且由于多层立交的选用,为降低高度,对桥梁扁薄轻巧提出了进一步的要求,而“异型无梁板桥”结构则顺应了这种需求,在我国得到了广泛的运用。“异型无梁板桥”建筑上称“无梁楼盖”,其确切的定义是:“上部结构为任意不规划平面形状的体板,下部墩柱为任意位置且直接支承在板体上的桥梁”。过去也曾称“点支承异型板桥”。因城市立交线形复杂,由此构成的桥梁平面、除弯、坡、斜外,还有“叉口型”、“T字型”、“十字型”、“O 字型”等,墩柱也以满足桥下各向交通净空而设置,故其适应性好,结构较薄。还具有外型美观、结构合理、施工方便等优点。
3.新技术、新材料、新工艺上的应用
为降低资源、能源的消耗并提高结构安全水准,城市桥梁建设越来越多的采用了高性能材料如高性能混凝土、智能混凝土和高性能钢管混凝土在的应用等。高性能材料拥有高强、轻质和耐腐蚀等综合品质( 如高强混凝土、轻质混凝土、纤维增强混凝土、HRB400级钢筋、碳纤维材料及新型钢结构防腐材料等) 。实现了“协作体系、组合结构、复合材料”新技术的突破及新型结构的组合,强调桥梁建设需结合功能的要求与环境协调、文物保护的关系,达到人文景观与环境景观的完美结合。
4.采用新的施工技术,以提高生产效率、节省材料、减少施工对现有交通的影响
大量采用简支梁整体架设和阶段拼装( 包括逐孔拼装和悬臂拼装;逐孔拼装是指先简支后连续梁;臂拼装是指将悬臂梁合拢转化为连续梁) 的方式架设城市桥梁,有力地推动了新型架桥机设备,包括架运一体机设备的技术进步;采用可移动支架、模板现场浇注的施工方式;“标准化设计,工场化生产,装配化施工”的预制拼装工法得到应用;基于IT技术,GPS和GIS技术的大型城市桥梁基础施工技术和施工监控的集成技术等得以快速发展。如,采用大型群桩基础施工技术的苏通大桥、采用大型地下连续墙及冻结基础施工技术的江阴大桥以及九江长江大桥的大型沉井基础等
5.在抗震防灾和加固改造技术上的创新
城市桥梁作为城市生命线工程最重要的组成部分,其防灾减灾技术越来越受到人们的重视,并取得很大的进展,如相关的抗震设计理论和设防标准、规范得到修编和修订; 城市桥梁抗风设计理论及凤振控制理论取得了长足的进展,例如:由上海同济大学等研究的三维桥梁颤振分析的全模态方法,数值风洞及其在桥梁抗风研究的应用,桥梁主梁断面的颤振导数和气动导纳的识别方法及斜拉索风雨激振激理及其制振方法等最新科研成果。
在桥梁加固方面,我国于20世纪末开始进行碳纤维加固技术的试验研究和应用。2000年北京市四环路上立交桥梁的盖梁上成功运用碳纤维加固技术,加固的碳纤维面积近400m2,该加固方案与传统施工方案相比直接为工程节约2000多万元,并具有施工周期短、无施工机械设备、对交通影响小等优点。这次近400m2 的碳纤维布在盖梁补强中的成功运用,表明该项技术在桥梁工程建设中具有广阔的应用前景。对加固后的桥梁进行了6年的跟踪监测,并取得了大量的实测数据,为今后碳纤维加固技术在桥梁工程中的广泛应用积累了宝贵的经验。
6.相关建议
为进一步推动和提高我国城市桥梁的建设的总体水平,特提出如下建议:
1)不断了解国外城市大跨径桥梁的发展动态,取其精华、去其糟粕,在积极探索大跨径城市桥梁建设的基础上,力争在短期内取得新的突破。
2)重视我国在城市大跨径桥梁基础工程与国外的差距,深人研究深水水下作业施工技术;积极研究基础工程的其它形式;大力推进城市桥梁工厂化预制阶段和整体化安装工艺的进程。
3)加大轻质高性能、耐久材料的研究和推广力度,将玻璃纤维和碳纤维增强材料从最初的加固补强材料向最终代替传统的钢材和混凝土的方向发展,积极推广铝合金钢材料在 城市桥梁上的应用,以适应城市桥梁的建设需要。
4)更加重视城市桥梁作为城市生命线工程的特殊作用,加强城市桥梁安全度和耐久性的研究,认真执行相关设计规范和施工技术规程,强化城市桥梁的耐久性设计。
参考文献
[1]穆祥纯城市桥梁结构安全度和耐久性问题的研究[A].第十六届全国桥梁学术会议论文集[C].上海:同济大学出版社,2004