淺談建筑結構抗震設計概念范文
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篇1
關鍵詞:建筑設計;概念設計;抗震
近十年來,高層建筑大量涌現(xiàn),其結構一般都是不規(guī)則的,有些是特別不規(guī)則的,從而使結構設計遇到了許多難點,結構工程師發(fā)揮了創(chuàng)造才能,盡可能地解決結構設計中的難題和技術關鍵,從而陸續(xù)產生了能適應建筑師創(chuàng)新意識的多種復雜高層建筑結構體系。高層建筑連體結構是一種新型結構形式,通過在不同建筑塔樓間設置連接體使其成為共同的使用空間。同時,由于連體建筑的獨特外形能夠帶來強烈的視覺效果,使建筑型體更具特色。
1.我國現(xiàn)行規(guī)范對抗震設計的要求
地震作用是一種隨機的不可復制的自然運動,是其大小和方向都無法確定的一種偶然荷載。根據(jù)我國《抗規(guī)》規(guī)定,建筑物的抗震設計按“三水準二階段”進行,即體現(xiàn)“小震不壞,中震可修,大震不倒”的原則,一般情況下遭遇第一水準烈度時,建筑處于正常使用狀態(tài),從結構抗震設計計算的角度,可以視為彈性體系,用彈性反應譜進行彈性階段分析;當遭遇第二水準烈度時,結構進入非彈性工作階段,但非彈性變形或結構體系的損壞控制在可修復的范圍,此階段的設計主要由構造來體現(xiàn);遭遇第三水準烈度時,結構有較大的非彈性變形,但變形控制在規(guī)定的范圍內,以免倒塌。二階段的設計即是按小震作用效應和其他荷載效應的基本組合驗算結構構件的承載能力以及在小震作用下驗算結構的彈性變形,一般采用的是彈性反應譜分析方法,以滿足第一水準抗震設防目標的要求;第二階段是在大震作用下驗算結構的彈性塑性變形,以滿足第三水準抗震設防目標的要求。對于第二水準抗震設防目標的要求,《抗規(guī)》是以抗震措施來加以保證的。
2.選擇有利的抗震場地
通過比較震害普查繪制的等震線圖可以發(fā)現(xiàn),在正常的烈度區(qū)內,常存在著小塊的高一度或低一度的烈度異常區(qū)。同一次地震的同一烈度區(qū)內,位于不同小區(qū)的房屋,盡管建筑形式、結構類別、施工質量等情況基本相同,但震害程度卻出現(xiàn)較大差異,究其原因,主要是地形和場地條件不同造成的。國內多次大地震的調查也表明,局部地形條件是影響建筑物破壞程度的一個重要因素。位于開闊平坦地帶的堅硬場地土或密實均勻的中硬場地土是對建筑抗震有利的地段。對建筑抗震不利的地段,一般是可能發(fā)生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段。就地形而言,一般是條狀突出的山嘴,孤立的山包和山梁的頂部,高差較大的臺地邊緣,非巖質的陡坡,河岸和邊坡的邊緣。就場地土質而言,一般是軟弱土、易液化土,故河道、斷層破碎帶或半挖半填地基等。一般情況下,遇到不利地段時宜采取避開的方案,實在無法避開時,應盡量使建筑物場地選擇建在基巖或薄土層上,或具有較大“平均剪切波速”的堅硬場地土上,以減少輸入建筑物的地震能量,從根本上減輕地震對建筑物的破壞作用。
3.科學布局建筑平面和立面
建筑平面和立面的規(guī)整性是結構設計中的一個十分基礎、重要的內容。建筑平面、立面在抗震設計中宜盡可能簡潔、規(guī)則,結構質量中心與剛度中心相一致。對于結構平面布置不規(guī)則的房屋質心與剛度中心往往不容易重合,在地震作用下會產生扭轉效應,大大加劇地震的破壞力度。建筑立面設計時應避免采用帶有突然變化的階梯形立面,并盡可能降低房屋的重心,突出屋面建筑部分的高度不應過高,以免地震時發(fā)生鞭梢效應。建筑的層數(shù)越多,高度越高,它的地震破壞程度越大,因為樓蓋重量占房屋總重的一半左右,總高度相同,多一層樓蓋就意味著增加半層樓的向地震作用,同時加大對底部的傾覆力矩,所以控制磚砌體房屋的總高度及總層數(shù)對減少地震時帶來的震害有很大作用,減輕自重、減少層數(shù)、降低層高是削弱地影響的有效途徑之一。
4.合理地進行結構的選型與布置
在結構選型方面應根據(jù)建筑的重要性、設防烈度、房屋高度、場地、地基、基礎、材料和施工等因素,經濟技術、經濟條件比較綜合確定。常見的結構類型按照抗震性能優(yōu)劣依次是:鋼結構,型鋼混凝土結構,混凝土-鋼混合結構,現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構,預應力混凝土結構,裝配式鋼筋混凝土結構,配筋砌體結構,砌體結構等。結構布置要遵循平面布置力求對稱。豎向布置力求均勻的一般原則。在采用純框架結構的高層建筑中應盡量避免將樓梯踏步斜梁和平臺梁直接與框架柱相連,這樣會使該柱變成短柱,地震時容易發(fā)生剪切破壞。
5.非結構部件處理
在地震作用下,建筑中的內隔墻、樓梯踏步板、框架填充墻、建筑墻板等部件也會或多或少地參與工作,可能改變整個結構或某些構件的剛度、承載力和傳力路線,產生出乎意料的抗震效果,或造成未估計到的局部震害。妥善處理這些非結構部件,可減輕震害,提高建筑的抗震可靠度。
6.優(yōu)化準則及其保證措施
考慮地震作用時必須充分領會和靈活運用抗震概念設計的優(yōu)化準則和采取相應的構造措施。優(yōu)化準則“強節(jié)弱桿”--防止節(jié)點破壞先于構件“;強柱弱梁”--防止桿系發(fā)生樓層傾移破壞機制,要求柱的抗彎能力高于梁的抗彎能力“;強剪弱彎”--防止構件剪力破壞,要求桿件的受剪承載力高于受彎承載力“;強壓弱拉”--對桿件截面而言,為避免桿件在彎曲時發(fā)生受壓區(qū)混凝土破裂的脆性破壞,使受拉區(qū)鋼筋承載力低于受壓區(qū)混凝土受壓承載力。保證措施保證措施有兩個方面:一是調整或限制構件的荷載效應,二是強制規(guī)定必要的構造措施。這兩個方面在高層建筑混凝土結構技術規(guī)程(JGJ3-2002)有詳細的規(guī)定,有的則是以強制性條文提出嚴格要求。如:高層建筑混凝土結構技術規(guī)程(JGJ3-2002)中第6.3.2條的第1點限制梁端截面混凝土受壓區(qū)高度與有效高度之比,就是保證梁的變形能力,而它又決定于梁端塑性轉動量,而塑性轉動量又與截面混凝土受壓區(qū)的相對高度密切相關;試驗研究結果表明要使鋼筋混凝土梁的位移延性系數(shù)達到3--4,混凝土受壓區(qū)相對高度必須控制在0.25--0.35??傊?,高層建筑混凝土結構技術規(guī)程(JGJ3-2002)中許多條文以及強制性條文都是與這“四強四弱”密切相關,因此,必須在充分理解規(guī)范、規(guī)程中的具體條文的基礎上加以運用相應的構造措施。
篇2
【關鍵詞】抗震設計, 概念設計 ,抗震計算, 構造措施
【 abstract 】 in China earthquake occurred frequently in recent years. The earthquake is one kind has not forecast, destroyed the characteristics such as natural phenomenon, so as far as possible in the engineering of the reduction of earthquake damage is very important. Building structure seismic design includes concept design, calculation of design and construction measures three aspects of content.
【 key words 】 aseismic design, concept design, earthquake-resistant calculation, structural measures
中圖分類號:TU591文獻標識碼: A 文章編號:
近些年建筑結構抗震相關理論研究得到了不斷的發(fā)展,結構抗震設計思路也發(fā)生了較大的改變。發(fā)展的過程有:從彈性到非線性,從基于經驗到基于非線性理論,從單純保證結構承載能力的“抗”到允許結構屈服,而且給結構賦予了一定的非彈性變形性能力的“耗”的一系列轉變?,F(xiàn)在的結構抗震設計包含概念設計、抗震計算及構造措施三個層次的內容。
一、抗震概念設計
(1)概念設計的含義
概念設計一般是指不經過數(shù)值計算,尤其是在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中,根據(jù)整體結構體系和分體系之間的力學關系、震害、結構破壞機理、試驗現(xiàn)象與工程經驗所獲得的基本設計原則及設計思想,從整體上確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。概念性近似估算方法有其自身的優(yōu)勢:可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較、選擇,便于進行手算。根據(jù)上述方法得到的方案概念清晰、定性正確,具有較好的經濟可靠性能,可以減少后期設計階段一些不必要的繁瑣運算。
(2)概念設計的重要性
概念設計比抗震計算更具有決定性,因為還沒有掌握地震和地面運動的不確定性與復雜性及對結構的復雜影響。而且,當前結構地震計算理論還不能充分反映地震時結構反應與破壞的復雜過程。
所以僅依據(jù)抗震計算結果做出的抗震設計有時是片面的,甚至是不安全的。
(3)概念設計的應用與發(fā)展
概念設計思想的運用可以拓寬結構設計的思路。傳統(tǒng)的抗震結構計算理論的研究和結構設計似乎只關注如何提高結構抗力,這會造成混凝土的等級越用越高,配筋量越來越大,造價越來越高。往往結構工程師只注意到不超過最大配筋率,所以使得肥梁、胖柱、深基礎到處可見。以抗震設計為例,計算結構的剛度一般是按照初定的尺寸、混凝土的等級,再根據(jù)結構剛度算出地震力,然后計算配筋量。可是總所周知,結構剛度越大,地震作用效應越大,配筋越多,剛度越大,地震力就會越強。所以為抵御地震而配的鋼筋,增加了結構的剛度,但是卻增強了地震作用的效應,因此要考慮降低作用效應。在當前的抗震設計中一個很好的例子是隔震消能。隔震消能是在基礎和主體之間設柔性隔震層;增設消能支撐;有的是在建筑物頂部裝一個“反擺”, 地震時反擺的位移方向和建筑物頂部的位移正好相反,加大了建筑物的振動阻尼,降低加速度,使建筑物的位移減少,從而降低地震作用效應。合理設計可以使地震作用效降低到60%,提高了屋內物品的安全性。國內外正全面地對這一研究進行深入的開展。日本已經將該研究成果廣泛應用于實際工程中,并且取得了良好的適用和經濟效果。
很多結構工程師已經接受了概念設計的思想,而且它在結構設計中發(fā)揮的作用將會越來越大。隨著社會經濟的發(fā)展和人們生活水平的提高,建筑結構設計也相應提出了更高的設計要求。目前要做的是使建筑結構設計更加安全、適用、經濟、可靠。
二、抗震計算
結構抗震計算可分為兩部分,即地震作用計算和結構抗震變形驗算。
(1)地震作用計算
通常情況下,要允許在建筑結構的兩個主軸方向分別計算水平地震作用而且要進行抗震驗算, 該方向抗側力構件承擔各個方向的水平地震作用。如果結構有斜交抗側力構件,當其相交角度大于15°的時候, 要分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用。如果結構的質量與剛度分布明顯不對稱,要將雙向水平地震作用下的扭轉影響計入。對于其他的情況,允許采用調整地震作用效應的方法計入扭轉影響。對于8度、9度時的大跨度結構、長懸臂結構以及9度時的高層建筑要計算它們的豎向地震作用。結構抗震計算的基本方法是底部剪力法和振型分解反應譜法,時程分析法作為補充計算方法。對特別不規(guī)則、特別重要的以及較高的高層建筑才要求采用時程分析法。
抗震計算方法的采用要符合以下的要求:
①可以采用底部剪力法等簡化方法的結構有:高度不超過40m,以剪切變形為主而且質量與剛度沿高度分布比較均勻的結構以及近似于單質點體系的結構。②要采用時程分析法進行補充計算的結構有:甲類建筑與烈度、不規(guī)則的建筑、場地內限定高度范圍的高層建筑,可取多條時程曲線計算結果的平均值和振型分解反應譜法計算結果的較大值。
(2)結構抗震變形驗算
多遇地震下的抗震變形驗算:
要進行多遇地震下的抗震變形驗算的各類結構的樓層內最大彈性層間位移要符合下式要求:
Ue≤[Qe]h
罕遇地震下的抗震變形驗算:
要進行彈塑性變形驗算的結構有以下幾種:7~9度時樓層屈服強度系數(shù)不大于0.5的鋼筋混凝土框架結構;8度III、Ⅳ類場地與9度時,高大的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架; 采用隔震與消能減震設計的結構;高度不小于150m的鋼結構;甲類建筑與9度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結構及鋼結構。
要進行彈塑性變形驗算的結構有: 7度III、Ⅳ類場地與8度時乙類建筑中的鋼結構和鋼筋混凝土結構; 板柱、抗震墻結構與底部框架磚房;高度小于150m的高層鋼結構;屬于豎向不規(guī)則并且類型烈度、場地內限定高度范圍的高層建筑結構。
三、抗震構造措施
(1)混凝土結構
主要從以下幾方面考慮混凝土結構的抗震:控制承重柱軸壓比;最小配筋率的要求;限制鋼筋砼構件截面的高寬比;在填充結構中設置拉結筋,對于較長的填充墻要設置構造柱、芯柱、角柱、短柱箍筋進行全高加密,剪力墻底部要設置加強區(qū)等。
(2)磚混結構
磚混結構可以采用的措施:加設圈梁,圈梁可以增強房屋的整體性,提高房屋的抗震能力;加設構造柱,構造柱可以和圈梁一起形成封閉骨架,從而提高砌體結構的抗震能力,通常將圈梁增設在外墻轉角,內外墻交接處與樓梯間的四角處;加設墻體加固,一般采用把磚砌體的粉刷抹灰去掉,在砌體外側抹高標號水泥砂漿或布置鋼筋網灰砂漿,以此來提高砌體的水平承載力。
四、結語
建筑結構的抗震設計是一個完整、系統(tǒng)的概念, 抗震設計從概念設計到建筑的構造措施貫穿了整個過程。同時建筑物的抗震設計是衡量建筑結構設計是否符合要求的重要指標。因此準確、合理的運用不同的抗震設計方法對工程項目是至關重要的。
參考文獻
[1]郝婷.淺談結構抗震設計思想的發(fā)展[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊.2011(3).
篇3
關鍵詞:工民建結構設計;抗震設計;分析
中圖分類號:TB482文獻標識碼: A
引言
對于工民建工程整個施工過程來說,抗震設計是一個科學、復雜的過程,從地理位置的選擇到工民建筑的施工,抗震設計貫穿了整個過程。而且工民建筑的抗震設計是衡量整個建筑質量是否符合標準的重要參數(shù)。總之,工民建筑的抗震設計與工民建筑的質量息息相關,要針對不同的工民建筑風格采用不同的抗震設計,尋找最適合建筑的抗震設計方法。
一、抗震設計時應注意地震破壞的特點
1、地基方面
在具有較厚軟弱沖積土層場地,高層建筑的破壞率顯著增高;地基土液化導致地基不均勻沉降,從而引起上部結構損壞或整體傾斜;建造在危險地段的房屋建筑,因地基破壞導致房屋損壞;當建筑結構的基本周期與場地自振周期相近時,因共振效應破壞程度將加重。
2、結構體系方面
采用“填墻框架”的房屋結構,鋼筋混凝土框架結構平面內柱上端易發(fā)生剪切破壞,外墻框架柱在窗洞處因受窗卜墻的約束而發(fā)生短柱型剪切型破壞:采用框架一抗震墻體系的房屋結構,破壞程度較輕;采用“底框結構”體系的房屋,剛度柔弱的底層破壞程度十分嚴重:采用“填墻框架”體系的房屋,當?shù)讓訛槌ㄩ_式框架間未砌磚墻,底層同樣遭到嚴重破壞。
3、剛度分布方面
矩形平面布置的建筑結構,電梯井等抗側力構件的布置當存在偏心時,因發(fā)生扭轉振動而使震害加重;采用三角形、L形等小對稱平面的建筑結構,同樣在地震作用因發(fā)生扭轉振動而使震害加重。
4、構件形式方面
在框架結構中,通常柱的破壞程度重于梁、板;鋼筋混凝土多肢剪力墻的窗下墻通常會出現(xiàn)斜向或交叉裂縫;配置螺旋箍筋的混凝土柱,當層間位移角達到較大數(shù)值時,核心混凝土仍保持完好,柱仍具有較大的抵抗能力。
二、工民建結構抗震設計方法
1、構減輕結構自重
研究表明,地震效應與建筑物的質量成正比,高層建筑高度較大,其重心也較高,在地震作用下,傾覆力矩也隨質量的增加而增大,這就會對結構物帶來極大危險。因此,在進行設計和建造時,要盡可能采用強度大、質量輕的建筑材料,減輕建筑物的質量。
2、提高短柱延性
在建筑結構中,要盡量提高短柱的承載力,并采取有效措施提高短柱的延性,這樣就可以大幅度增強其抗震性能,確保建筑結構的安全。
3、選擇合理的建筑材料
在設計階段,要進行抗震分析和計算,在選擇建筑材料時,要對其參數(shù)進行可靠度分析,也要充分考慮材料參數(shù)的變異性,而且盡可能選擇自振頻率不同的材料,避免在地震作用時結構物局部或者整體發(fā)生共振,造成嚴重破壞。
4、設置多道抗震防線
這樣可以避免在地震作用下,由于局部損壞而造成整個工民建結構的損壞,例如框架一抗震墻結構系統(tǒng),抗震墻可以抵抗較大的側壓力,是第一道防線,當在地震作用下抗震墻發(fā)生破壞時,框架結構就起到抗震的第二道防線。多道抗震防線可以極大的消耗地震能量,延緩或者減輕地震作用對高層建筑的損壞。
5、加強建筑物內部的薄弱部分
在工民建中,由于層數(shù)較多,建筑面積較大,難免存在一些受力比較大而比較薄弱部分,在建設過程中,要及時對薄弱部分進行加強,采取有效措施增強其強度和剛度,這樣就可以極大提高其承載力,避免在地震作用下過早的屈服產生較大變形,導致建筑結構局部損壞或者整個結構的損壞。
三、抗震設計在工民建結構設計中的應用
工民建的結構設計在整個工民建施工中造價比重較大,工民建的結構設計中心理念在于“實用和安全”,抗震設計在工民建結構設計中的應用基于這一中心理念而產生。由于地震的不確定性和破壞性特點,因此在工民建結構設計中應用抗震設計體現(xiàn)了設計的安全概念以及對自然災害的預防措施。
1、提高工民建結構的抗震力
出于對工民建結構抗震功能的保證,在工民建結構設計中要特別注意做到以下幾點:
1.1在工民建結構設計中要考慮地基的穩(wěn)定性因素,挑選對抗震有益的地基,防止地基變形影響抗震功能。
1.2同一工民建結構單元要設計在性質一樣的地基上,要把地基最大潛力融入工民建的結構設計,有利于發(fā)揮地基的抗震功能。
1.3工民建結構設計盡量做到規(guī)則、對稱,以降低地震作用導致的建筑物變形度以及避免地震作用力集中導致建筑物扭曲的狀況發(fā)生。
1.4工民建的整體結構設計中要多加幾道抵抗防線,以提高工民建結構的抗震力,同時工民建筑結構受力設計要明確,防止存在建筑結構局部薄弱。
1.5最大程度的減少工民建結構自身重量,從而減小建筑對地基的壓力,達到緩解地震沖擊作用對建筑體的影響力。
2、降低地震作用對工民建筑的影響
現(xiàn)最被工程界認可的一個辦法是在工民建基礎與建筑的主體部分之間加設一個隔震層,有的設計師在建筑物的頂端部分加設一個“反擺”。此反擺的作用是能夠在地震時使建筑物的位移方向相反,由于建筑物在地震時受到震動使得阻尼作用加大,降低了加速度,降低地震的作用。根據(jù)試驗得知,如果對“反擺”設置合理,那么對降低地震作用的概率可達65%,也能最大限度地減少建筑物內的物品受損程度。這一方式在國內外正被廣泛地研究,并應用到了實際的工程建筑中,不負眾望地取得了較好的成效。
3、保證建筑的剛度
在工民建結構的設計過程中,合理地設計和確定建筑物的剛度非常重要。因此首先要考慮到的是采用大量的鋼筋混凝土。主要是在已有的鋼筋混凝土之上使用“鋼結構”對其進行進一步加層加固。加固分為兩種情況:第一,如果所需要進行加層的建筑結構的體系是鋼結構,而國家規(guī)定:上部是鋼結構、下部是鋼筋混凝土兩種不同的體系結構是不符合抗震規(guī)范的。因為上下兩部分結構的剛度以及阻尼比不一樣,是屬于不合理的設計。第二,假設屋蓋的部分是采用鋼結構,而鋼筋混凝土仍然是作為整個建筑結構的抗側力的主要體系,則必須根據(jù)相關的規(guī)定進行抗震設計。
需要注意的是工民建結構剛度一旦過硬,那么在地震時工民建結構所需承受的地震作用就大,則后果嚴重,并且會對建筑材料造成大量的浪費;而如若建筑結構剛度過柔,那么在地震時建筑結構會過大的變形,影響到建筑的本身的強度以及正常使用功能。
4、設防標準
我國明確規(guī)定,建筑的使用價值被區(qū)分成4個類別:甲乙丙丁。甲類和乙類建筑:當抗震設防的烈度是6度一8度時,應該符合本地的抗震設防再高1度;丙類建筑:丙類建筑的抗震措施以及抗震作用都應該要符合本地的抗震設防要求;丁類建筑:在通常情況之下,地震措施可以相對于本地抗震設防的要求適度降低,但地震作用必須符合本地的抗震設防要求。
結束語
近年來頻發(fā)的地震災害已經導致了太大的生命財產損失,加強工民建結構的抗震能力變得越來越重要。傳統(tǒng)的工民建結構設計過于信賴計算設計的結果,忽略了建筑結構的實際情況,沒能充分發(fā)揮計算設計在建筑抗震設計中的作用。而抗震概念設計的出現(xiàn),將建筑結構設計引向了人性化方向,并且拓寬了工民建結構設計的思路,為工民建抗震設計提供了新的視角,并在實際應用中發(fā)揮了良好作用。
參考文獻
[1]馬彎.淺談房屋結構抗震設計[J],2013.(6):183
[2]李鳴.淺談建筑結構抗震設計[J],科技致富向導,2013.(6):330
篇4
關鍵詞 :建筑結構 抗震 設計
1.引言
隨著城市化進程的加快和人類生活水平的提高,在現(xiàn)代的結構設計中的重要環(huán)節(jié)就是對建筑的抗震結構的設計。對建筑物的抗震結構設計直接能影響到其抗震能力,也是在沒辦法預測地震的情況下保護建筑受到損害的有效方式。針對這種情況,下面主要對建筑物抗震的結構體系和結構參數(shù)進行討論。
2.抗震概念設計
建筑工程的抗震概念設計,換種說法就是根據(jù)基本的建筑設計原則和思路對具體的建筑工程進行工程布局并對細節(jié)的構造進行確定的過程,其設計的原則和思路是在長期的工作經驗中形成的。在對抗震設計時對抗震的計算是不可或缺的,抗震計算的基礎是概念設計。概念設計之所以在與抗震計算的比較中起著更重要作用的原因有三個,首先就是地面和地震的運動具有極大的不確定性,其次就是我們還沒有對地震時地面運動的復雜性有很確切的掌握,最后就是地震時的結構反應負責程度并沒有在結構設計概念中充分的體現(xiàn)出來。所以,簡簡單單的靠著計算的結果就完成對建筑的抗震設計是不全面的,甚至是很危險的。抗震概念設計的基本原則是要注意抗震場地的科學選擇,選擇合適的結構抗震體系,選擇合理的結構材料。
3.建筑結構抗震設計的措施
3.1 材料的選擇
建筑結構抗震設計一般因地區(qū)而異,抗震建筑材料的選擇一般要基于此地區(qū)的地震歷史記錄。由一個地區(qū)的地震歷史記錄可以得出科學的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)可以反映此地區(qū)建筑的抗震要求。建筑結構受材料的剛度和塑性的影響,一般來說,滿足了基本的設計思路之后,質地輕的材料,抗震性能比較低。在東北,為了使建筑物達到一定的抗震效果,鋼筋混凝土則是選擇比較多的材料。伸縮縫的設計達到了很好的抗震效果,它一般為大型建筑物的抗震措施,主要是提高基礎的穩(wěn)定性。
3.2 隔震措施
一般情況下是根據(jù)建筑物的地理環(huán)境和建筑尺寸來抗振,隔震措施也是一種有效的抗震設計。隔震措施一般包括地基隔震、基礎隔震、間層隔震和懸掛隔震四種。隔震措施的設置減弱了地震對建筑物的沖擊,它們一般設置在建筑物比較關鍵的位置。
第一,地基隔震措施:瀝青原料的隔震層是我國現(xiàn)行比較常見的隔震層。地基隔震層是緩沖層,因其位于建筑物的基礎底部與土層相接觸的位置,所以它能在地震時很好地吸收和反射作用力,從而減少地震對建筑物的損害??萍荚诎l(fā)展,相信隔震層的設計也會越來越完善。
第二,基礎隔震措施:基礎抗震一般包括混合隔震、基底滑移隔震和夾層橡膠隔震?;A隔震的作用機理主要是防止地震由地基處向上蔓延,所以多層建筑一般都會采用基礎隔震措施。一個建筑物的建設最重要的就是基礎結構設計,上層建筑取決于基礎,所以要很重視基礎結構的設計。
第三,間層隔震措施:間層隔震設計的實施簡單易操作,所以在早期建筑里間層隔震是比較常見的。間層隔震可以吸收地震沖擊余力,減弱地震力的作用。
第四,懸掛隔震措施:這是應用于大型鋼結構建筑中的抗震措施,而且抗震效果很好。懸掛隔震的作用機理是通過建筑物的懸掛來達到隔震的效果。懸掛結構分為主體和子體,地震時,主體承受大部分的地震力來減少地震對子體的損害,需要介質傳導的震力從而不能夠傳導,地震對上層建筑物的主體結構的損害就能有效的降低。懸掛隔震的隔震效果明顯,也在逐步被投入使用中。在多次的實踐和探索之后,懸掛隔震的設計思想將更加完善,建筑物的安全將得到有效的提高。
3.3 合理的建筑結構參數(shù)設計
(1)建筑結構靠的是延展性來抵抗地震作用對墻體的非彈性形變。所以在地震發(fā)生時,建筑結構的延性和建筑的結構有著同樣的重要性。為了讓鋼筋混凝土結構能在地震發(fā)生時能夠表現(xiàn)出良好的延性,就有必要在對其參數(shù)設計時將塑形變形重點集中在具有很好的延展能力的構件重,或者集中在容易保證良好延展性的構件中。建筑的參數(shù)設計是對地震作用下的房屋構件的響應計算,其中包含歲各墻柱梁板的承載力和變形等計算。
(2)在進行開市計算工作之前,要根據(jù)高層建筑的實際工況,確定合適的計算模型,特殊情況下能根據(jù)概念設計做相應的簡化處理和計算。計算軟件條件在輸入時要嚴格的按照相關的規(guī)范和標準的規(guī)定進行,根據(jù)實際施工情況可以做特殊的處理。在對結構復雜的結構進行變形和內力分析時,要采取兩種以上不同的力學模型,目前常用的理論有兩種,分別是主拉應力和剪摩理論。主拉應力理論主要用于磚砌體,剪摩理論主要用在砌塊結構上。
3.4 通過效能減震設計來抗震
效能減震一般是通過效能器和阻尼器來達到抗震的效果,且效果顯著。消能器能夠消耗地震的能量,阻尼器能夠吸收地震的能量,從而使建筑主體結構的安全性得到保障。效能減震的應用范圍廣,在新舊建筑中都可以應用。
傳統(tǒng)的抗震結構體系是通過改變結構的剛度來達到抗震的效果。但該體系也有不足之處。第一:這種設計的結果是建筑斷裂,但并不倒塌,所以它不適合用于有紀念價值的建筑、造價比較高的建筑和核電發(fā)電站等。第二:建筑物的斷裂是非彈性形變,非彈性形變是不可恢復性形變,經過地震的建筑物發(fā)生非彈性形變,震后建筑物的修復將成為一大難題,若建筑物形變比較嚴重將不可能被修復,只能摒棄原建筑用更多的資金建新的建筑。隨著時代的進步,高層建筑物越來越多,建筑物的抗震要求也越來越高,傳統(tǒng)的抗震結構體系的缺陷表現(xiàn)出來,不能使建筑物達到一定的抗震標準。新型的效能減震設計,能夠使建筑物的抗震水平達到標準,其應用范圍廣,抗震效果顯著。
3.5 通過防止共振的抗震設計
兩個物體的自振周期接近時容易發(fā)生共振現(xiàn)象,地震時,建筑物和場地發(fā)生共振,建筑物將很容易倒塌。所以要提高建筑物的抗震性能就要防止共振的產生。建筑物的自振周期受結構的層數(shù)、結構類別和結構體系的影響,要避免建筑物和場地發(fā)生共振,就要使其的自振周期有所差異。所以要對這些影響因素做一些調整,來防止共振現(xiàn)象的出現(xiàn)。
參考文獻:
[1]李軍鵬,耿俊景.淺談建筑結構抗震的概念設計.《城市建設理論研究(電子版) 》.2013年18期
篇5
關鍵詞:建筑結構設計抗震設計
Abstract: this paper introduces the structural seismic the meaning and the form of seismic building, and summarizes the structural seismic design of the basic countermeasures.
Keywords: building structural design seismic design
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
有這樣的說法,地震本身不會殺人,而建筑會殺人。 2008年汶川大地震中房屋建筑的震害情況,與唐山震害的情況有類似之處,特別是砌體結構房屋,若主體承重結構強度不足、預制板與豎向承重結構連接構造措施不當,房屋就會被震垮。 2010年海地地震中房屋的抗震性能較差,幾乎全部被摧毀。 我們可以發(fā)現(xiàn)智利地震中傷亡人數(shù)相對很少,相關專家認為原因有兩個:一是居民住房多為低矮的住房且具有較高的抗震設防;二是嚴格的建筑設計、施工管理。 智利雖是個發(fā)展中國家,但智利人深知自己的國家是地震多發(fā)地,所以房屋的抗震性能普遍較高??上攵?,在地震多發(fā)地帶,建筑抗震設計是多么的重要。
一、建筑結構抗震的涵義
地震具有隨機性、 不確定性和復雜性,要準確預測建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù),目前是很難做到的。 而建筑物本身又是一個龐大復雜的系統(tǒng),在遭受地震作用后其破壞機理和破壞過程十分復雜。 且在結構分析方面,由于未能準確考慮結構的空間作用、 非彈性性質、 材料時效、阻尼變化等多種因素,也存在著不確定性。
因此,結構工程抗震問題不能完全依賴“ 計算設計” 解決。 應立足于工程抗震基本理論及長期工程抗震經驗總結的工程抗震基本概念,從 “概念設計” 的角度著眼于結構的總體地震反應,按照結構的破壞過程,靈活運用抗震設計準則,全面合理地解決結構設計中的基本問題,既注意總體布置上的大原則,又顧及到關鍵部位的細節(jié)構造,從根本上提高結構的抗震能力。
建筑抗震概念設計是根據(jù)地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想,進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程。概念設計涉及到從方案、 結構布置到計算簡圖的選取,從截面配筋到構件的配筋構造都存在概念設計的內容。 強調結構設計的重要性,旨在要求建筑師和結構師在建筑設計中應特別重視規(guī)范、 規(guī)程中有關結構概念設計的各條規(guī)定,設計過程中不能陷于只憑 “結構軟件計算”的誤區(qū)。 若結構嚴重不規(guī)則、 整體性差,則按目前的結構設計及計算技術水平,很難保證結構的抗震、 抗風性能,尤其是抗震性能。
二、抗震建筑的形式
1、基礎抗震
在建筑物最下層的基礎部位設隔震層和隔震裝置, 是最基本的抗震結構形式, 也是在工程中應用最多的抗震形式。采用基礎隔震設計時應注意:在建筑物周邊, 隔震層部分要比基礎大一圈, 因此場地要寬裕;隔震層的周圍設擋土墻, 其上部有墻外狹道等, 因此要確保地震時不因上部結構的移動而帶來其它問題;方便檢查和更換抗震裝置;為使設備管線適應抗震層的位移和變形, 常采用柔性連接或球型接點但要考慮安放裝置及檢修的空間;隔震建筑物與其它建筑物之問的聯(lián)系通道要適應相對變形, 確保暢通無阻。
2、 中間層抗震
在基礎以上的中間樓層設置隔震層, 下部結構同普通建筑物一樣直接與地基接觸, 因此它不存在基礎抗震建筑的底部體積和墻體數(shù)量問題, 但隔震層以下的樓層需要做抗震處理。在市區(qū)場地不太寬裕時, 可把抗震層設計在地面以上, 在空中變形有利于節(jié)約用地, 同時也能有效減少地基的挖土量。采用中間層抗震, 設計上應注意:為適應隔震層的移動變形, 該部分的建筑外墻應設水平縫, 要考慮防水、隔音、防火等,也要注意立面的協(xié)調美觀;解決樓梯、電梯井、機器升降、設備管線等貫穿隔震層的問題, 并考慮防火區(qū)問的劃分;便于檢查、更換抗震裝置及耐火材料等。
3、 人工抗震地基
在多棟建筑物的人工地基下方設置抗震層, 可一次性、大范圍解決多棟建筑物的抗震問題, 在集合住宅下方設置作為人工地基的共同管溝可提高整個城市空間的耐震性。全國首棟抗震樓采用人工抗震地基,設計上應注意:人工地基作為基本建設項目屬共同財產, 為各建筑物共同使用, 應先明確所有權問題;人工地基上的建筑物不一定一次建成, 應考慮部分竣工或增建改建等情況;人工地基設計時的標準掌握,建筑物的分攤份額及付款等法律上的問題, 還有防火規(guī)范等, 都應慎重考慮。
4、 抗震改造
由于建筑物下方增設隔震層, 改變了支撐系統(tǒng), 使得基礎工程量大大增加。與新建建筑物相比, 既有建筑物的改造受到更多的條件限制:有要求邊營業(yè)邊施工的可能;要保持內外裝修的連續(xù)性、一致性。采用抗震改造時, 設計上應注意:全面了解、把握建筑物現(xiàn)狀, 原有設計圖紙, 現(xiàn)場調查場地及建筑物耐震情況;確定建筑物在形態(tài)、材料等方面繼續(xù)保留原樣的程度和范圍, 在此基礎上確定耐震加固及抗震層的位置等;考慮臨時支撐或提升建筑物所需的空間和工作面;改造施工時采取措施, 避免建筑物因不均勻沉降而受到破壞;明確設計標準, 設定樓地面的強度, 滿足既有建筑物的承載力、變形能力、使用功能;考慮相應水平位移的對策, 還要注意外觀的連續(xù)性和親和感, 特別注意樓地面、墻等處伸縮連接的位置;增設中間抗震層時, 應考慮貫穿抗震層電梯井與設備管線等的移動變形的改裝和層高變更等豎向設計的問題。
三、建筑結構抗震設計的基本對策
1、選擇的建筑場地和地基有利于抗震
(1)場地選擇
在不同工程地質條件的場地上, 地震對建筑物的破壞程度是截然不同的。因此,進行建筑場地選擇時,設計者必須綜合評價工程地質的有關資料和地震活動情況,并結合工程的實際需要。首先,建筑宜避開對建筑抗震不利的地段,選擇對建筑抗震有利的地段,例如平坦、開闊的堅硬場地土。其次,當沒有辦法避開時, 適當?shù)目拐鸺訌姶胧徊捎谩?/p>
(2)地基處理
基礎設計時應注意:a.當?shù)鼗行陆钔?、液化土、軟弱黏性土時,基礎的剛性、整體性應得到加強;b.天然地基與樁基不宜混用在同一結構單元上;c.性質差異較大的地基上不宜設置同一結構單元;d.地圈梁應設置在墻下, 以加強上部結構與基礎的整體性,以抵抗不均勻沉降。
2、優(yōu)化平立面布置
(1)建筑布置的平立面應規(guī)則,體型要簡單
當建筑物體型規(guī)則、簡單時,其受力性能明確,在設計過程中就容易分析在地震作用下結構的內力和實際反應,且易于處理結構細部的構造,因此這類結構在遭遇地震后受到的損害相對較輕。反之,建筑體型復雜、不規(guī)則時,強度和剛度就容易發(fā)生突變,引起應力變形或集中,形成結構上的薄弱環(huán)節(jié),從而造成較大的危害。
(2)力求建筑平、立面質量分布和剛度對稱
建筑的質量分布和剛度不對稱,在地震作用下就會發(fā)生十分明顯的扭轉振動。因此, 建筑中的獨立單元及整個建筑應力求質量、剛度對稱,使其剛心與質心偏心很小甚至完全重合。
(3)建筑的剛度變化和質量須均勻
建筑沿豎向分布的剛度和質量常常是不均勻的。比如, 樓層錯層的存在或在層高范圍內框架的填充墻設置不連續(xù),短柱就在框架上形成。地震時就易對建筑造成損害。所以設計時必須采取必要的構造措施,對建筑結構中沿豎向分布不連續(xù)的質量和剛度加以限制。
3、選擇合理的抗震結構體系
(1)應有多道抗震防線
多道抗震防線,是指在地震作用下,一個抗震結構體系中的一部分延性好的構件最大限度發(fā)揮其耗散、吸收地震能量的作用, 首先達到屈服,起到第一道抗震防線的作用,其它構件則在其后依次屈服, 從而形成第二、第三或更多道抗震防線。這樣可以避免整個建筑結構體系因部分構件或結構破壞而喪失抗震能力。所以,結構設計須考慮設置多道抗震防線。
(2)應具備良好的耗能、變形能力和必要的強度
一個沒有足夠延性, 只有較高的抗側力強度的抗震結構體系,在地震時很容易遭到破壞。但如果其抗側力強度不高, 而有較大的延性,在地震作用不大的情況下,建筑結構就不會受到破壞,但會產生較大的變形。如果抗震墻設置在框架中,就可增加其抗剪強度;如果混凝土邊緣約束構件加在砌體結構上,能提高其變形能力,這樣就增大了兩種結構形式的抗震潛力。
(3)結構剛度和強度分布須合理
如結構剛度和強度分布不合理,會產生塑性變形集中或過大的應力,結構就會突變或其局部受到削弱而形成薄弱部位。對結構上可能出現(xiàn)的薄弱部位,應采取相應措施提高其抗震能力。在強烈地震作用下,強度安全儲備在結構上并不存在,而判斷結構薄弱層的基礎就在于構件的實際強度分布。
4、設計合理的建筑結構參數(shù)
計算分析,就是進行建筑各構件的地震響應和地震作用計算,以及墻柱梁板變形及承載力計算,計算結果應滿足抗震設計標準。把正確的計算模型建立在建筑結構的實際工作狀況基礎上,并根據(jù)概念設計做適當?shù)暮喕幚怼⒂嬎?。罕遇地震作用下的復雜結構進行變形、內力分析時, 應采用的力學模型不少于兩個,且各不相同。應認真分析判斷計算機的計算結果,確認其合理、有效后,才能用于工程設計。結構的位移、剪重比、自振周期、周期比等是結構計算控制的主要計算結果。
參考文獻:
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篇6
【關鍵詞】建筑結構;抗震設計;設計問題;抗震能力
1 引言
2008年5月我國汶川地震、2009年4月意大利拉奎拉地震、2009年9月印尼蘇門答臘島地震、2010年1月海地震震、2010年2月智利地震、2010年4月我國玉樹地震、2011年日本宮城地震,僅短短三年時間間,地震即造成逾40萬人死亡,上百萬人受傷,數(shù)百萬人流離失所,直接經濟損失高達近萬億美元,給我國以及全世界人民帶來沉重的影響,建筑結構抗震問題為全球所廣泛關注。我國地處喜馬拉雅-地中海地震帶與太平洋地震帶交界處,震區(qū)分布廣、地震頻率高、地震強度大,是世界上地震災害較為嚴重的國家,如果建筑結構抗震能力不足,一旦發(fā)生地震將會造成巨大的影響。本文以提高建筑結構抗震能力,保護人民生命財產安全為目的,對建筑結構抗震設計中需要注意的問題進行了探討。
2 地震原理和震害房屋破壞機理分析
地震是由于地殼快速釋放能量過程中造成振動,產生地震波的一種自然現(xiàn)象,其震級根據(jù)地震時釋放的能量多少來劃分,烈度則指地面和建筑物受地震破壞的程度。同樣的地震,不同地區(qū)的地震烈度并不一樣,離震源近則破壞大烈度就高,離震源遠則破壞小烈度低。地震破壞是由地震波引起地面強烈震動造成地面房屋建筑物等崩塌所帶來的損害,地震波的傳播方式有縱波、橫波和面波三種,縱波是推進波,由地殼中按每秒約6千米的速度傳播,最先到達震中使地面上下震動,破壞性不強;橫波是剪切波,以每秒約4千米的速度在地殼中傳播,第二個到達震中,使地面前后左右擺動,破壞性較強;縱波和橫波在地面相遇產生混合波以每秒約3千米速度傳播,波長和振幅較大,是造成房屋建筑破壞的主要因素。
由于房屋都有一定剛度以抵抗外力作用引起的形變,地震波引起地面振動,引起房屋建筑振動,而房屋建筑通常是按靜力設計的,很少考慮動力影響,當振動強度超過房屋建筑自身形變能力時,就會造成破壞。通常的破壞形式有地基基礎影響的破壞、縱波導致的破壞、橫波導致的破壞、旋轉地震力導致的破壞。其中,縱波破壞、橫波破壞和旋轉地震力破壞通常在離震中較近的區(qū)域交織作用,給房屋建筑以毀滅性的影響。
3 建筑物抗震設防類別
根據(jù)我國《建筑抗震設防類別標準》規(guī)定,將建筑根據(jù)使用功能的重要性劃分為甲、乙、丙、丁四個抗震設防類別。甲類建筑是在地震破壞后對社會有嚴重影響,對國家經濟有巨大損失或有特殊要求的建筑,這類建筑抗震設防標準要高于本地區(qū)抗震設防烈度要求,按地震安全性評估結果確定;乙類建筑是主要功能不能中斷或需盡快恢復,地震破壞會造成重大社會影響和國民經濟重大損失的建筑,抗震設防標準比地區(qū)抗震設防烈度高一度;丙類建筑是地震破壞后有一般影響以及不屬于甲、乙、丁類的建筑,抗震設防標準按地區(qū)抗震設防烈度的要求進行;丁類建筑是地震破壞或倒塌后不影響甲、乙、丙類建筑,且社會影響、經濟損失輕微的建筑,通常指儲存物品價值低、人員活動少的單層倉庫建筑,抗震設防標準可以比地區(qū)抗震設防烈度適當降低,但不能低于6度。
4 抗震設計場地問題
分析汶川地震我們可以看出,其地震破壞最大的映秀鎮(zhèn)位于龍門山構造帶內,屬地震危險地段,在地震時極有可能發(fā)生滑坡、崩塌、地裂、泥石流、地表錯位等次生地質災害,可見抗震設計時場地問題的重要性。實際上,在抗震規(guī)范中即有規(guī)定,除了按國家有關標準的規(guī)定進行場地地質勘察外,還應當根據(jù)需要對場地劃分為對建筑物有利、不利和危險的等級,并進行場地類別和巖土地質穩(wěn)定性評價。在規(guī)范中要求,應當選擇有利地段,避開不利地段,當建筑物實在無法避開不利地段時,應當采取適當?shù)拇胧?,杜絕在危險地段建筑甲、乙、丙類建筑。當必須在不利地段構建建筑物時,規(guī)范中規(guī)定“應詳細查明地質、地貌、地形條件,并依據(jù)具體情況采取適當抗震措施。
實際上,場地類別是決定抗震設計的主要依據(jù),在對地場類別判定時,通常是以地層平均剪切波速和場地搜蓋層厚度綜合評定的,平均剪切波速取地面下15米且不深于場地搜蓋層范圍內的土層剪切波速,按土層厚度取加權平均值。但在具體應用中,由于場地覆蓋層底部土層剪切波速較大,依據(jù)加權平均值判定的場地類別通常將Ⅲ類判為Ⅱ類;依據(jù)地面15米各土層剪切波速平均值簡均會造成計算出的土層剪切波速平均值產生誤差,這種計算和檢測上的誤差,極容易將場地類別判斷錯誤,給建筑結構抗震設計形成安全隱患。
5 結構概念設計和計算問題
由于地震是一種隨機運動,其作用機理極為復雜且不確定,很難準確把握和預測,使得在結構分析是難以充分考慮結構的空間作用、材料性能、連接構造、阻尼變化等因素,單獨依靠計算很難使建筑結構滿足抗震需求,因此目前國內外工程界普遍重視建筑總體抗震能力的概念設計,通過在設計時把握房屋體形、剛度分布、結構體系、構造延性、能量耗散等,從根本上消除建筑的抗震薄弱環(huán)節(jié)。但是,在設計時,設計人員通常采用單向地震作用計算,對復雜空間框架采用強行分片計算的方法,這種計算方法存在著不合理性。此外,計算參數(shù)的選用不合理現(xiàn)象也較常見,比如場地類別選擇錯誤、計算周期未折減、梁剛度放大、未考慮塔樓結構鞭梢效應等。
6 結束語
建筑結構抗震能力直接決定了地震災害發(fā)生時所造成的損失大小,因此在進行設計時必須注意抗震問題,在具體設計工作中,設計人員應當嚴格按照相關規(guī)范進行,從地震破壞機理、建筑場地類別、抗震設計計算方法、抗震設計計算參數(shù)的選擇等方面入手,獲取科學有效的數(shù)據(jù)為房屋體形、剛度分布、結構體系、構造延性、能量耗散等提供依據(jù),提高建筑物抗震能力,保障人民群眾生命財產安全,減小地震給國家經濟帶來的損失。
參考文獻
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篇7
【關鍵詞】工民建結構;抗震性能;框架結構;剪力墻結構
中圖分類號: TU973+.31文獻標識碼:A 文章編號:
一、前言
地震對所有人來說都意味著是一場浩劫,而地震中的建筑物則成了大海中的孤舟,是否能夠抵擋地震的破壞力成了建筑的主要考量標準。本文針對工民建結構的建設做出了分析和判斷,從理論和實際對工民建結構抗震現(xiàn)狀做出了研究和闡述。
二、地震對建筑結構的影響
地震對于建筑結構有著非常惡劣的影響,它以波狀的形式從震中迅速的向四周擴散,通過巖石以及地基,使建筑物的上下部結構出現(xiàn)不規(guī)則的震動和變形。當?shù)卣鸢l(fā)生的時候, 建筑結構的內部會產生很大的應力和變形,當這種應力和變形超出了材料構件的各項極限值,還會出現(xiàn)不同程度的破壞現(xiàn)象,譬如說混凝土的裂縫以及鋼筋的斷裂,最終導致建筑結構的整體倒塌。因此,現(xiàn)代建筑特別是工民建結構,必須要做好結構抗震,防止建筑物在地震中發(fā)生變形扭曲甚至是坍塌?,F(xiàn)代社會建筑物特別是工民建項目越來越趨向于高層,對于抗震的要求也會越來高,因此,加強對工民建結構抗震的研究及探索,在當下有著非常重要的現(xiàn)實意義。
三、工民建結構的抗震現(xiàn)狀分析
工民建結構的建設質量尤其是抗震性能不僅和施工企業(yè)的經濟效益有著直接關系,還和國家的發(fā)展利益以及人民群眾的生命財產安全有著很大的關聯(lián),因此必須要對工民建結構的抗震性能做出一定的要求。在對工民建結構的抗震研究過程中,概念設計的提出,為工民建結構的設計提供了一種全新的思路,而結構抗震模式的設計思想在當下房屋結構的抗震設計過程中應用范圍越來越廣泛,也得到了越來越多人的重視。因此,通過對填充墻作用下的建筑框架結構進行很好的分析和研究,提出更好的、更符合實際的設計概念,并在這種概念的引導下,從整體上來提高工民建結構的抗震級別和性能,從而提高工民建結構的安全性,保護人民群眾的生命財產安全,有著非常積極的意義。
在工民建結構的抗震設計應用過程中,等效斜撐的模型應用得比較普遍,但是它的精確度卻不夠高,等效的寬度也很難確定,在不同的受力影響下會呈現(xiàn)出不同的等效狀態(tài)。從另一個角度來講,填充墻存在一定的剛度效應會減小建筑結構的自振周期,從而使整個結構在振動過程中的水平作用力增大,也會是建筑結構變得更加脆弱。另外,工民建結構框架的周期折減系數(shù)在地震中是否合理,還沒有一個明晰準確的認證結果。我們可以明確的是,填充墻作為同時具有剛度貢獻和強度貢獻的結構,對建筑框架的周期、受力以及振動模式都會產生很大的影響,但是卻要通過科學合理的周期折減系數(shù)來考慮填充墻作用的框架結構是否合理,從近年來我國工民建筑物在地震中的表現(xiàn)來看,這一點不容樂觀。
四、結構抗震1、填充墻作用下的框架結構的抗震性能不足 填充墻剛度效應的存在使得結構自振周期減小,從而使作用與整個建筑上的水平地震作用增大。其剛度的影響,抗震規(guī)范規(guī)定,在按空框架分析的基礎上乘以小于 1 的周期修正系數(shù)體現(xiàn)填充墻對結構的剛度貢獻,而不去計算填充墻的剛度。周期修正系數(shù)的取值將直接影響地震作用下鋼筋混凝土框架的反應。所以合理地確定周期修正系數(shù)是框架填充墻結構抗震計算分析中一個較重要的問題規(guī)范只是規(guī)定了在一個范圍內變化的周期修正系數(shù)。 2、結構地震所響應的分析方法 (一)、靜力法:靜力法把結構看成是剛接于地面的剛體。這樣根據(jù)地面最大水平加速度計算出結構所受的最大慣性力,并以此作為等效靜力進行結構的地震響應分析。由于靜力法是19世紀末20世紀初提出來的,當時,人們對地面運動的頻譜特性還是不太了解,分析設計的房屋多為低層建筑,采用靜力法進行結構抗震設計還是可以接受的。但隨著地震學及地震工程領域的研究發(fā)展以及越來越多的工程結構抗震設計的需要,靜力法已不能滿足要求,因此就逐漸被考慮結構彈性性質、阻尼性質及相應動力特性的反應譜法代替了。 (二)、反應譜法:反應譜法基于線性假定,分析時只取少數(shù)幾個低階振型就可以取得較為滿意的結果,其計算量較小,且將時變動力問題轉化為擬靜力問題,易于為工程師所接受。反應譜法的實施過程包括以下三步:1.根據(jù)強震記錄統(tǒng)計用于抗震設計的地震動反應譜。2.將結構進行振型分解求得各振型的最大反應值。3.用適當?shù)姆椒▽⒏髡裥头磻畲笾到Y合起來得到結構大響應值。隨著技術的發(fā)展,各種復雜結構的出現(xiàn),反應譜法也逐漸暴露出其局限性,主要表現(xiàn)為反應譜法原則上只適用于線性體系的抗震設計。 (三)、時程分析法:作為反應譜法的補充,時程分析法從 20 世紀70 年代開始成為一種為各國規(guī)范普遍采用的動力分析方法。時程分析法將地震時地面運動產生的位移、速度和加速度作用在結構物上,利用數(shù)學上的逐步積分法求出結構在地震作用下從靜止到振動直至振動終止整個過程的地震響應(位移 內力 變形等),時程分析法實質上是求解運動微分方程的一種逐步積分法。我國抗震設計規(guī)范規(guī)定對于那些特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和達到一定高度范圍的高層建筑以及采用新的結構形式或新的建筑材料的建筑結構,應采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算。
五、概念設計的理解和應用
結構抗震設計的目的是使結構自強度、剛度、延性以及節(jié)能等方面取得最佳以滿足“小震不壞,中震可修,大振不倒”的要求。為了保證結構具有可靠地抗震性能,在目前我國經濟科技發(fā)展的基礎與現(xiàn)狀上,概念設計應充分考慮以下因素:場地條件和場地土的穩(wěn)定性,建立結構計算模型,抗震結構體系的選取,材料效用,風作用、溫度作用以及結構的空間作用等。
1、現(xiàn)行抗震計算模型的理解和應用。新抗震規(guī)范規(guī)定:一般情況下,應允許在建筑結構的2個主軸方向分別計算水平地震作用并進行抗震驗算,個方向的水平地震作用應由該方向抗側力構建承擔。而實際結構難以實現(xiàn)強柱弱梁的主要原因則是計算模型問題。它不能真實反映結構的空間作用。所以,應用概念設計的原理,再聯(lián)系大量震害和試驗研究成果表明構件的最不利受力狀態(tài)隨著構件和地震作用方向而變化。
2、結構薄弱部位抗震構造措施的理解和應用。結構薄弱部位的處理,如建筑平面外墻轉角處的轉角窗,限制了角部結構豎向抗側力構件的設置,如果采用概念設計,解決這一問題的方法是豎向構件間應設厚板、暗梁等可靠拉結。再如,由于節(jié)點部位的中藥性,所以引入抗裂性的概念,以此來比較梁、柱節(jié)點偏心所引起的節(jié)點性能的變化。
3、建筑結構抗震設計的前景和展望。如今,結構抗震體系已經從之前的以“硬抗”理念為主的抗震體系,逐漸發(fā)展呈以“柔抗”年年為主的減震控制系統(tǒng),在未來的工民建中結構抗震的思路將向著減輕危害的方向發(fā)展。
六、結束語
結構抗震模式的設計思想在我國的抗震設計中得到了越來越廣泛的應用,其發(fā)展也得到了越來越多人的重視。概念設計理念從宏觀角度色劑建筑抗震結構,在一些方面解決了之前設計思路對抗震結構思考的缺陷,開辟了工民建結構抗震設計的心路。這種設計理念從在某些方面彌補了以往設計思路的不足,為今后的工民建結構抗震設計開辟了新的道路。
【參考文獻】
[1]王險峰 淺談建筑新規(guī)范的抗震概念設計[J] 山西建筑 2005年
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關鍵詞:建筑結構設計;質量;問題;途徑
中圖分類號:TU2 文獻標識碼:A 文章編號:
引言
建筑結構的設計質量就是在保證建筑工程質量基礎的前提下,重視了建筑結構的設計工作,也就是為建筑工程的整體質量打下了牢固的基礎。
一、建筑結構設計的整體概述
1、建筑結構的類型
現(xiàn)階段,我們在劃分建筑結構的類型時主要還是依據(jù)建筑的層數(shù)、用途、結構的形式以及結構材料等來劃分的:根據(jù)層數(shù)的不同,我們將建筑結構分為單層建筑、多層建筑以及高層建筑等;根據(jù)使用用途的不同,我們將建筑結構分為民用建筑以及工業(yè)用建筑兩種;根據(jù)建筑結構形式的不同,我們將其分為筒體結構、框架結構以及剪力墻結構等;根據(jù)建筑結構材料的不同,我們將建筑結構分為磚混結構、木結構以及鋼結構等。
2、建筑結構設計的具體內容
2.1 建筑結構設計的基本程序
對建筑物進行整體設計時,包含很多方面的設計內容,如暖通設計、結構設計、電氣設計以及給水和排水設計等。雖然有如此多的設計內容,但我們在設計每一項內容時都要遵循最基本的可靠性、安全性、實用性、經濟性以及美觀性等設計原則。建筑物要想真正發(fā)揮自身的使用功能,就必須要具備建筑結構,而結構設計工作則是建筑設計的重要的組成部分。
2.2 建筑結構設計的基本要求
要想充分的保證建筑結構的可靠性以及安全性,設計時就要滿足以下要求:首先是抗震設計,在進行建筑結構設計工作時,應充分的考慮到建筑自身所處位置的高度、烈度以及具體結構類型的差異,選擇最適合的抗震等級;其次就是要重視相關計算,各種結構構件都應進行正常的使用驗算以及承載極限狀態(tài)的計算工作,比如說一些承受動力荷載的結構構件就應進行疲勞強度的驗算工作。
二、建筑結構設計中的常見問題
1、屋面梁配筋數(shù)量不足
有些設計師在進行結構建模的過程中,為了圖方便或是追趕設計的進度,屋面梁直接照搬了下層梁的尺寸,這樣設計就是認為屋面梁的荷載較小,同時配筋的數(shù)量也不多,但是在以后的施工過程或是使用時一旦出現(xiàn)混凝土收縮、溫度突然變化或是受力不均勻時,屋面梁都會因為配筋數(shù)量的不足而出現(xiàn)裂縫寬度過大的問題。
忽視縱向框架的設計
進行框架結構設計時,設計人員忽視了縱向框架的設計,只注意了橫向框架的設計?,F(xiàn)階段,在我國最新的建筑結構抗震設計規(guī)范中要求了水平地震的作用應按照兩個主軸的方向進行計算的,那么該方向的抗側力構件就應承擔各方面地震的作用力。
3、樓板變形程度的計算存在問題
很多設計在進行結構布置時沒有采取足夠的措施或是設計人員在設計時缺乏基本的結構概念,都采用基本樓層變形的計算程序。這些程序的編程在數(shù)學上力學模型上是絕對成立的,但是在實際中應用到計算樓板的變形程度卻并不是準確無誤的。如果一個計算程序的前提就存在一定的瑕疵的,那么利用這個程序計算出的結構肯定也是存在問題的。這樣所進行的結構設計肯定是存在結構的安全系數(shù)不足以及結構的某些構件或是部位安全儲備太大等諸多的問題。
三、提高建筑結構設計質量的有效途徑和方法
1、提高工程師的水平并發(fā)揮工程師的主導作用
設計工作是由工程師去完成, 也就是說, 設計工作中, 工程師是主導者。優(yōu)秀的作品應蘊含工程師的才智和能力。工程師要善于發(fā)揮主導作用,從設計過程中表現(xiàn)出規(guī)劃與執(zhí)行能力。每位設計師水平不同,即便在整個設計過程中,做到有效地掌控,但只能體現(xiàn)設計能力,無法展現(xiàn)出管理規(guī)劃上的能力。練好基本功,才能進一步提高自我附加值。多方面學習提升基本功。包括刻苦學習基礎理論、鉆研有關技術、認真積累和吸收經臉、學習先進推新創(chuàng)斷、進行科研學習調查等。多種學習方法中,勤奮是唯一途徑。另外,掌握有效的工作方法,也能提高設計能力。
2、強調概念設計
概念是一種反映事物本質屬性的思維形式, 它反映客觀事物的一般的、本質的特征, 是人們在實踐基礎上經過感性認識上升到理性認識而形成的。通過建筑工程的基本概念作為基礎,進行建筑立體化的概念設計。方案設計與制作要根據(jù)理論上的客觀規(guī)律和方法論的指引,在整體上對設計品進行概括性的操作。制作方案的過程就是從整體到分支進行架構型設計和管理。工程師要負責設計工作的整體事項。在每個不同的設計項目里,工程師首先進行對通用型工程結構和指定型工程結構做概念上的區(qū)分工作,再綜合考慮到現(xiàn)有工程所具備的外部因素后,設計出符合結構設計體系、構造布局需求的方案。在前期的可行性設計研究階段中,設計出的方案須符合理論的要求,即在理論要求層面上能夠運作,這樣才能保障設計出的方案有可行性。在后期執(zhí)行的具體事項中,根據(jù)實際情況的特殊性或具體變化需求,在不影響整體設計理念的前提下,再作階段性的適應調整工作。
3、做好抗震設計
中國是一個地震頻發(fā)的國度,建筑設計的首要工作是防震性設計。發(fā)生災難時,建筑抗震性能達到最低人員傷亡的抵抗作用。在提升建筑設計能力中,最重要的一環(huán)是提高抗震性的設計能力。關于防震原則,我國目前建筑結構的抗震設防原則是“小震不壞、中震可修、大震不倒”。根據(jù)這些原則, 我國頒布了《建筑抗震設計規(guī)范》,并作為其他設計規(guī)范在設計抗震處理的原則、計算法則、結構規(guī)劃等方面的指引。我國的建筑物的抗震設防悉數(shù)如果按照該指引進行設計,理論上是可以符合我國的建筑抗震需求,但由于部分設計人員在抗震知識方面的空白,造成了行業(yè)中抗震設計沒有遵從設計原則出發(fā),僅停留在書面計算上的數(shù)據(jù)。因此,我國的建筑抗震設計一直未能取得如意的進展。雖然通過抗震計算公式,能夠得出符合建筑防震性的需求,但實際的抗震系數(shù)卻不能百分百保證實際建筑體的抗震功能。抗震的原則和計算方程式是一對近乎定量的關系,抵抗震動的原則是屬于概念型范疇,而計算方程式屬于計算型范疇。概念設計是抗震性的本質,若本質上無法起到抵擋震動功效,那計算出的公式也不能發(fā)揮功效。在進行抗震設計前,先做好概念設計的工作,在結合認真、精密的計算方程工作。
4、合理的運用結構設計軟件
現(xiàn)階段,我國對于運用各類計算機結構設計軟件已經是很普遍的了,人們早已擺脫了傳統(tǒng)的復雜的手工計算方法,同樣的設計師們對于計算機軟件也是越來越依賴了,但是我們在進行結構設計時,不應完全的信賴計算機的計算結果,對于任何結構都要進行人工的判斷和分析,確定其是準確無誤的,才可以應用到工程設計中。這就要做好以下幾個方面的工作:首先設計師應充分了解所運用的軟件的技術條件和適用范圍;其次就是應保證計算程序與結構設計圖是相吻合的;然后就是所使用的計算數(shù)據(jù)都應是有據(jù)可循的,計算參數(shù)也必須是準確的;最后就是計算出的與結構有關的一些內容都應滿足有關規(guī)定,如剛度比、配筋以及構件的抗裂性能等。
結束語
綜上所述,建筑結構設計工作是一項復雜的系統(tǒng)工程,涉及到因素多且廣,所以在對建筑結構進行設計時,我們必須從各個角度和各個方面對建筑結構進行分析和計算,從而找到提高建筑結構設計質量的最有效的方法和途徑,只有這樣,才能真正的保證建筑工程項目的整體質量,才能繼續(xù)促進我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展。
參考文獻
[1]劉偉源.淺談如何有效提高建筑結構設計質量[J].建筑知識,2012.
篇9
關鍵詞:抗震設計高層建筑性能設計
Abstract: now China construction industry's rapid development, China's construction industry standards and industry standards have been continuously improved and updated in reform. Contemporary, put forward higher requirements of people on the use of building function. Now, in this paper is that the problem of design for high-rise building seismic elaboration, and proposed some standardized measures.
Keywords: Design of aseismic design of high-rise building performance
中圖分類號:TU97 文獻標識碼:A文章編號:
高層建筑抗震設計的特點
1、水平荷載是地震荷載中的最重要因素
水瓶荷載會造成建筑物產生不平衡,并且會在建筑的結構之中產生很大的軸力,這些都會和建筑物高度的兩次方成一個正比的關系。所以,隨著建筑高度的慢慢增加,水平的荷載就會完全不同。對一些高度不是很高的建筑物來說,,向荷載一般都是不會變的。但是如果隨著建筑物的剛度和質量等等動力 特點的不同,水平地震荷載和風荷載的轉變一般都是較大的。
2、建筑結構的延伸審計必須要得到重視
一般而言,高層建筑結構的剛度會隨著高度的增加而減少,顯得越來越柔,在地震荷載的作用下會導致變形嚴重。所以,就必須要要求建筑結構一定要有強大的變形能力,這樣才能就算結構產生塑性變形也不會有危險。一定要在建筑結構的延伸設計上采取實用的措施,才使得建筑結構的延性穩(wěn)定。
高層建筑抗震設計一般遇到的問題
在高層建筑的抗震設計中,抗震問題的研究的就是遇到的最根本的問題。在這些問題中,最主要的問題就是中短柱的問題?,F(xiàn)在,我就抗震設計中一般都會遇到的幾個問題作一個簡單的介紹。
1、缺乏充足資料數(shù)據(jù)
在巖石的探察中,由于缺乏充足的資料數(shù)據(jù)。很多時候,有些工程在擴初設計的階段都還沒有能夠得到準確的巖土工程的探察數(shù)據(jù),在這個時候就已經直接的進入的施工設計的階段。沒有巖土工程的探察數(shù)據(jù)和相關資料,設計就缺少了一些必要的數(shù)據(jù)。
2、平衡面布置不規(guī)整
對于結構平衡面的布置。例如不規(guī)則的外形,不對稱的外形和凹凸的變化很大,還有結構平面的形狀和剛度在同一結構的單元里面顯得不均勻而且不對稱。
3、抗震構造柱布置不完善
例如,在外墻的轉角處,大廳的四個角的構造柱設置不成對和甚至沒有設置構造柱,有些以構造柱來代替磚墻去承山重力,在山墻和縱墻的交接點沒有設計抗震構造柱,或者設置的抗震構造柱太多等等。
4、豎向布置結構不當
對于高層建筑,豎向體型過大而產生外挑和內收的情況,便要進行調整。立面收進部分的尺寸的比值一般是B1/B不滿足》=0.75的要求。
高層建筑抗震設計的規(guī)范化措施
選擇合正確的高層建筑結構體系
正確的高層建筑結構體系可以有效的實現(xiàn)建筑物的安全,并且經濟劃算。首先,我們在進行高層建筑的時候,一定要把抗震的概念融合在自己的設計中,一定要對建筑物的外形尺寸有一個全面的考慮,每一個因素都要考慮清楚。例如抗側力的構件布置,承載力的分布和質量分布等等這些常見的因素。我提倡平立面的簡單對稱,對于構建規(guī)則的布置,我們要采取相對應的抗震結構措施,并且對細部要進行一些處理。要確??箓攘w系的剛度的承載力可以實現(xiàn)上下變化的自動性和均勻性。其次,還要對建筑的承載力和彈性等等這些方面有一些嚴謹?shù)挠嬎?,不可出錯,要建立一個完整精細的抗震結構圖的框架。最后,要對結構的剛度,承載力和穩(wěn)定性采取一些必要的輔助的措施。如下圖所示為高層建筑抗震設計規(guī)范表:
圖一
圖二
選擇抗震性能比較好的材料
一般來說,抗震功能比較好的高層建筑都是和所選擇的材料有莫大的關系。好的建筑材料在面對地震的襲擊的時候,承載能力和延展的能力一般都高于材料一般的建筑。這就要求我們,在進行高層建筑的時候,要嚴格根據(jù)建筑工程所需要的條件,去選擇抗震性能比較好的材料。一般比較好的材料是鋼結構的材料?,F(xiàn)在,我國鋼材市場的產量還是很充裕的,所以要盡可能的采用多一些鋼結構材料去建設高層建筑。根據(jù)數(shù)據(jù)研究表明,在相同的地基下建造高層建筑,采用鋼材料的建筑物可以把承重柱的重量減少百分之65左右,為此可以大大的降低建筑體的重心,在地震時的傾覆力矩也會大大的得到減少,從而提高高層建筑的穩(wěn)定性。
要構造多種不同的抗震技術措施
首先,可以改變結構的特性,采取軟墊防震和擺動防震等方式去減少地震的能量輸入:其次,還可以采用鋼管材料的混凝土柱,利用他們良好的塑性去提高混凝土的延性。鋼材料和混凝土的結合,抗壓強度可以明顯的提高還可以使得極限壓得到應變;最后,在高層建筑的建設中,要使建筑結構體系保持一個比較大的內部空間,對于結構構件的強弱關系,要進行適當?shù)奶幚砗驼{節(jié)。除此之外,還要建立一系列的區(qū)服區(qū),建立區(qū)服區(qū),可以把有效區(qū)服的階段大大的延長,從而達到吸收和耗散地震的能量的功能。
結語
高層建筑防震設計是一種復雜的結構體系,本文以實際的工程作為背景,對高層建筑抗震設計體系作了一個深刻的研究,詳細的研究了在施工過程中要注意的問題和要選擇的材料。在跨度比較大的時候,可以選擇鋼析架,減輕結構的自重和方便施工。
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篇10
關鍵詞:建筑;結構設計;概念設計;結構措施;應用
中圖分類號:TS958文獻標識碼: A
Abstract: The conceptual design of building structures and structural measures as an important factor in the design, structural design for the building has a very important role and influence. This article will be in the building for structural design and structural measures in the conceptual design of building structures design analysis, based on their specific application in building structure design studies were discussed.
Keywords: architecture; structural design; conceptual design; structural measures; Application
引言
建筑設計的好壞直接關系到人們的生命財產安全,所以提高建筑設計的合理性是非常重要的。結構設計的科學合理運用,能夠有效提高建筑工程的安全性和可靠性。從結構設計的相關依據(jù)和原則等進行分析,主要闡述概念設計的應用情況。
一、建筑結構設計闡述
在建筑結構設計中,由于現(xiàn)行的結構設計與理論還存在一定的差異,尤其是在結構設計不可計算性方面,因此,注重概念設計是非常有必要的(所謂結構設計,是指建筑與其他設備等各種結構元素所表達出來的結構語言的過程,在結構設計中,主要包括結構方案、建筑結構計算、施工圖紙設計等三個階段:
第一,結構方案,其主要任務是根據(jù)各項參考指標來確定出建筑的結構形式,如地質勘查、現(xiàn)場施工類別及建筑高度、層數(shù)等,并根據(jù)建筑的結構形式來布置結構承載體系和受力構件等,在結構方案設計階段中,其遵循結構設計的經濟性、合理性,采用的方法主要是根據(jù)不同結構形式的適用范圍來確定的,最終確定最佳的結構方案;
第二,結構計算階段,其主要任務通過選擇科學、適用的計算方法來進行各項參數(shù)的計算,如荷載、構件受力大小等;
第三,施工圖紙設計環(huán)節(jié),確定構建布置、配筋數(shù)量及構件構造措施,在整個設計過程中,應嚴格按照相關標準要求進行設計,尤其是設計人員,不僅要充分、全面地了解相關規(guī)范要求,還需要全面掌握整個施工工程的施工工藝和流程,以保證建筑結構設計適用于建筑施工中。
二、概念設計在建筑結構設計中的重要性
在建筑結構的設計過程中,概念設計所發(fā)揮的作用是十分關鍵的,其能夠為結構設計師帶來豐富的靈感,給設計工作增添新的活力,同時也保證了結構設計的質量。
(一)概念設計有效的彌補了計算機設計中的不足和缺陷
采用計算機進行建筑結構設計時,其對于結構設計方案的設計工作是會產生一定限制的,并且是無法完成方案的初步設計工作的。進行結構設計時,計算機的應用是最為廣泛的,然而在設計人員使用計算機時,他們往往都會認為應用計算機程序進行設計工作是最為簡單的,所以,他們對計算機設計軟件也產生了很大的依賴性,忽視了對結構概念的學習,無形中也降低了他們自身的設計能力。很多設計師也還沒有意識到計算機設計其實是把雙刃劍,如果能夠選擇合適的軟件,就可以提高設計的效率,而如果選擇的不合適的軟件,那么就會導致設計中存在一些隱患和問題,隨著時間的推移,這些問題就會凸現(xiàn)出來。此時,就需要較好的應用概念設計了,設計師應深入的學習和理解結構概念,全面的掌握相關內容,從而選擇最為科學合理的結構方案;
(二)概念設計能夠促進結構設計更加的完善
設計師必須清楚的掌握結構概念,這樣他們才能具備清晰的設計思路和先進的設計理念,還能夠有效防止概念混亂和定性錯誤等問題的出現(xiàn)。而當出現(xiàn)了技術問題時,如果能夠較好的理解概念設計,那么就能夠快速的找到出現(xiàn)技術問題的原因,從而制定出有效的解決措施。在最新制定的《建筑結構設計統(tǒng)一標準》中,根據(jù)概念設計這一理論,就制定了更加先進的結構極限狀態(tài)的設計準則,大大的提升了結構設計方案的科學性和合理性。可見,在建筑結構設計中如果能夠較好的應用概念設計,便可以促進結構設計更加的完善和可靠。
三、如何在結構設計中運用概念設計
(一)建筑場地的合理性選擇
建筑場地的選擇影響著結構概念設計的結果,所以說對結構設計來說非常重要。建筑場地的選擇要符合施工的條件,同時滿足采光、水電、噪音等多方面的考慮。最重要的一點,就是應該考慮建筑場地的抗震能力。選擇的地點必須是抗震效果比較好的地點,以免發(fā)生危險的情況。一般在工程的初步設計之前就要進行建筑場地的科學選址和勘察,如果施工場地確實不允許,又必須在此進行建設,那么就應該做好科學有效的手段來降低危險系數(shù)。
(二)結構剛度科學化選取
建筑結構在剛度的選擇上至關重要,而且在建筑結構概念設計中也必須遵守剛度的要求。結構剛度可科學化選擇,是保證工程質量的有效措施,還能夠對地震等災害起到危險性降低的作用。與此同時,結構剛度的科學化選取還能擴人空間的占有率,使建筑平而的利用率等都能得到合理的利用。
(三)抗震設計中的概念設計
地震是一種常見的自然災害,具有突發(fā)性和嚴重破壞性的特點,一旦發(fā)生,將危及人們的生命財產安全。地震學的研究表明,現(xiàn)在尚不能準確檢測到地震發(fā)生的時間、地點及強度。由于在地震時建筑結構受力的復雜性與不確定性,再加上計算軟件的機械性與局限性,抗震設計中的計算數(shù)據(jù)可能與實際情況大相徑庭。所以,在日常的結構設計中,其計算結果僅能作為參考,而不能保證結構的安全可靠性,存在很大的安全隱患。在這種情況下,為了保證建筑結構的抗震性能只能借助于結構抗震的概念設計??拐鸶拍钤O計是根據(jù)結構地震破壞形態(tài)以及以往的工程經驗而逐步形成的基本設計原則和設計思想,從宏觀的角度強化抗震結構,通過對建筑選址、基礎設計、結構選型、構件連接等環(huán)節(jié)的綜合考慮,科學分析軟件計算結果,創(chuàng)造有利的抗震條件,從而有效控制結構的薄弱環(huán)節(jié),達到抗震的效果??傊?,就結構抗震設計來說,結構概念設計的重要性遠遠大于數(shù)值計算。
為使建筑具有良好的抗震性能,在伉震概念設計中應該注意以下問題。
一是場地和地基的選擇。地基是否牢靠直接關系到建筑結構的抗震能力。地基分為天然地基和人工地基,在地質條件較好、具有較強的承載力時使用天然地基,可以擁有較好的抗震效果,否則采用人工地基。
二是結構構件傳遞地震力的合理性。應選擇合理的結構體系,使結構受力明確、傳力簡潔,避免結構體系受力復雜,同時設置多道抗震防線,以保障建筑結構的抗震性能。
三是建筑的外觀設計,要求建筑外形簡單、對稱,要求建筑結構規(guī)則,確保建筑結構的質量和剛度沿結構分布的均勻性和對稱性。
四是建筑結構的整體性。結構構件之間的連接要可靠,以保證連接部位具有一定的強度和變形能力,使結構具有穩(wěn)定的抗震性;對于非結構構件,在利用其對整體結構有利影響的同時,避免由于不合理的設置而引起的不利作用。同時,還要注意結構的空間整體性,以保證結構的整體穩(wěn)定性。
五是剛柔相濟的原則。要求在結構抗震設計中統(tǒng)籌考慮結構的剛度和韌性,剛柔相濟,在滿足變形要求的同時,提高結構抗震性能。
(四)選擇合適的基礎方案
對于一件建筑設計作品來說,方案的敲定對最終成品的影響非常之大。建筑基礎選型設計不僅關系到住戶的生活體驗感受,更會影響到住戶的人身安全。在許多建筑工程中,一些建筑的結構與所處的地基條件非常不協(xié)調,有些建筑上部體積非常大,但是基座僅有幾根柱子作為支撐,這樣的建筑不僅在美學上不具有美學效應,而且連基本的安全保障都不能提供。此,建筑設計人員和施工人員在進行建造之前,就應該調查分析好各方面的環(huán)境因素,調查地質條件,結合實踐工作經驗,依據(jù)經濟適用性,美觀性,安全性等性能方面認真設計選定最終的設計,正確掌控建造大局。
(五)科學處理建筑主體結構與非承重結構構件的關系
建筑主體結構與非承重結構構件有著密切關系,如何科學處理建筑主體結構與非承重結構構件的關系是現(xiàn)今建筑概念設計中尤為關注的話題??茖W處理兩者之間的關系尤為必要,因為保證建筑主體結構與非承重結構構件的關系,可以有效降低用戶在地震災害中的損害,具有一定的防震減震效果。在地震災害中對于己經破壞的非承重結構構件應及時更改設計,避免其影響整個建筑主體結構的安全性能。在建筑抗震概念設計中要充分考慮兩方面因素,一方面需要考慮非承重結構構件遭受地震災害后可能對建筑主體結構造成的影響。
結束語
建筑概念設計是展現(xiàn)先進設計思想的關鍵,設計中經驗豐富的設計人員都善于運用概念設計,將設計理念和創(chuàng)新思維統(tǒng)一到結構設計中,結合自身積累的經驗,統(tǒng)籌整體來解決工作中遇到的各種不確定因素及問題,以實現(xiàn)整個建筑結構的合理設計。人類的思維對于建筑設計創(chuàng)新方法來說是極其重要的一方面,對于新作品的產生來說,新想法的產生往往更加關鍵。目前我國社會對建筑設計創(chuàng)新提出了更多更高的要求有助于人們對建筑設計創(chuàng)新的認識從感性階段上升到理性階段。
參考文獻:
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