時間:2022-10-04 17:12:50
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇建筑抗震論文,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
該斷裂大致沿合肥市長江路呈東西走向縱貫市區(qū),為隱伏斷裂,在五里墩南斷面向南陡傾,為張性斷裂。該斷裂在新第三紀至第四紀初曾強烈活動,大蜀山橄欖玄武巖噴溢可能與其有關(guān)。但晚更新世以來沒明顯的活動,對小震活動的控制作用不明顯。
2合肥地區(qū)地震歷史學(xué)習(xí)分析
2.1合肥地區(qū)歷史地震記錄據(jù)史料記載
公元288年至今,區(qū)域內(nèi)沒有發(fā)生過7級以上強震。
2.21970年以來地震記錄資料
2.3對地震記錄資料的分析
合肥地區(qū)據(jù)史料記載,自公元288年至今區(qū)域內(nèi)沒有發(fā)生過7級以上強震;1673年3月~1962年8月史料中,1673年合肥南部發(fā)生的5級地震,位置在橋頭集-東關(guān)斷裂、大蜀山-長臨河斷裂與烏云山-合肥斷裂的交匯部位,據(jù)專家推斷該三條斷裂為活動斷裂,且合肥地區(qū)具備發(fā)生5.5級~6級地震構(gòu)造。此外,鄰區(qū)地震也影響合肥,如1668年山東郯城-莒縣間發(fā)生的8.5級地震,造成合肥大約7度的破壞;1917年霍山6.25級地震和1954年在合肥六安間發(fā)生的5.5級地震均造成大約6度的破壞。據(jù)有關(guān)部門從1973年至1994年發(fā)生的MS≥1級地震震中分布與斷裂關(guān)系研究發(fā)現(xiàn):合肥地區(qū)小震活動主要集中于區(qū)域東部,形成一個小震叢集區(qū)和兩個密集帶:
①一個小震叢集區(qū)位于池河-西山驛和烏云山-合肥斷裂之間,反映區(qū)域東部地殼活動性明顯強于西部;
②巢湖內(nèi)的姥山-中廟一線存在著一個近東西向展布的小震密集帶,線狀特征明顯;
③元瞳-梁園-石塘一帶小震呈密集帶,暗示有北西向隱伏線性構(gòu)造的存在。
3合肥地區(qū)地震評價和抗震烈度區(qū)劃現(xiàn)狀
合肥市是距離郯廬斷裂帶最近的省會城市,經(jīng)權(quán)威部門研究認為:
①郯廬斷裂安徽段為中強震低頻地段;
②合肥地區(qū)未來的地震危險性主要來自華北地震區(qū)的長江下游-黃海地震帶和郯廬地震帶;
③未來可能發(fā)生在安徽六安-霍山地震區(qū)、渦陽—鳳臺地震區(qū)和江蘇溧陽地震區(qū)的強震,會對合肥地區(qū)有較大潛在地震影響;
④綜合各方面情況,合肥區(qū)域發(fā)生6級以上地震或受到大于7度地震影響的概率極低。國務(wù)院把合肥列為全國13個地震重點監(jiān)視防御城市之一,2010年抗震規(guī)范規(guī)定合肥市四區(qū)(蜀山、瑤海、廬陽、包河)及四縣(長豐、肥東、肥西、廬江),建筑抗震設(shè)防基本烈度為7度、第一組、地震加速度為0.10g;巢湖市列為建筑抗震設(shè)防基本烈度為6度、第二組、地震加速度為0.05g。
4合肥地區(qū)工程抗震淺析
4.1合肥地區(qū)抗震措施一般不需要考慮“避讓斷裂帶”的要求
根據(jù)2010年抗震規(guī)范第4.1.7條規(guī)定“抗震設(shè)防小于8度區(qū)域,建筑抗震不用考慮避讓斷裂帶”的要求,原因是通過國內(nèi)外大量地震資料在小于8度地震區(qū),地面一般不發(fā)生斷裂錯動。合肥市四區(qū)、四縣、一市抗震設(shè)防基本烈度皆小于8度。
4.2合肥地區(qū)建設(shè)工程時地貌單元勘察要求
合肥地區(qū)要注意在河、湖岸邊漫灘及一級階地等地貌單元上建設(shè)工程時,應(yīng)該注意場地土(砂土和粉土)的液化問題。在這些地貌單元勘察時必須進行有關(guān)技術(shù)測試,如對砂土要進行標準貫入試驗,對粉土要進行顆粒分析試驗和標準貫入試驗,并進行有關(guān)液化土評價和場地液化指數(shù)的綜合計算,進而提供設(shè)計對地基基礎(chǔ)的技術(shù)措施依據(jù),施工中嚴格按照勘察設(shè)計要求進行,使建筑滿足抗震規(guī)范要求。必須注意:本次規(guī)范修訂依據(jù)國家標準《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》(GB50223—2008),修訂中總結(jié)汶川大地震的經(jīng)巖土工程與基礎(chǔ)處理336驗教訓(xùn)考慮到我國經(jīng)濟已有較大發(fā)展,把“未成年的學(xué)校、醫(yī)院、體育場館、博物館、文化館、圖書館、影劇院、大商場、交通樞紐等人員密集的公共服務(wù)設(shè)施”劃為重點設(shè)防類,其地基基礎(chǔ)抗震設(shè)防措施比基本烈度提高一度的要求進行設(shè)計。對抗震基本烈度為6度區(qū)的巢湖市,建筑抗震乙類(重點設(shè)防類,如中小學(xué)、幼兒園等)及甲類建筑,嚴格注意勘察時應(yīng)對場地在7度地震力作用下有液化的土層進行技術(shù)測試與液化評價,進而在設(shè)計時考慮要按照“比基本烈度提高一度(7度)設(shè)防”的要求采取措施處理,以達到抗震規(guī)范規(guī)定的抗震要求。
4.3對重要的、體型復(fù)雜的高層建筑應(yīng)該進行地基動參數(shù)檢測、地震力衰減和時程分析
在地震過程中,土的剪切模量和阻尼比隨剪應(yīng)變的加大而呈現(xiàn)出明顯的非線性變化。在有限的范圍內(nèi)剪切模量G與剪切模量Gmax的比值隨剪應(yīng)變γ的變化曲線僅與土類有關(guān),故土的非線性動力特性可以用G/Gmax~r曲線描述。而Gmax由原位剪切波速測試出的S波速Vs由下式算出:Gmax=ρVS2。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)要求,地震作用計算擬采用彈性時程分析法進行多遇地震下的補充計算。通過對場地原位剪切波速測試和人工模擬的加速度時程曲線,計算各層土層地震動力反應(yīng),給出地表加速度時程,再進行有關(guān)加速度時程合成。通過地震危險性分析給出了場地基巖地震動時程的動力學(xué)特性:峰值加速度及加速度反應(yīng)譜。人工合成地震動就是計算滿足這些特性的加速度時程,其方法是不斷調(diào)整初時時程Ra(t)的幅值譜,使Ra(t)的動力特性(包括加速度反應(yīng)譜及峰值加速度)均滿足危險性分析的要求。地震動時程的強度包線采用如下形式:(t/c1)2×Agmaxt≤c1Agmaxc1≤t≤c2exp(-c3(t-c2)Agmaxt>c2f(t)={其中:c1、c2、c3是確定包絡(luò)線的3個參數(shù);Agmax是最大加速度;t是從地震初至開始的時間。對合肥周圍地區(qū),在考察每個潛源的最大震級和潛源內(nèi)發(fā)生最大震級地震對場地影響兩個方面的因素后,多遇地震各參數(shù):c1=17.76,c2=26.52,c3=0.12。為反映地震全過程,對多遇地震時程長度為20.48s,采樣步長0.02s,相應(yīng)的采樣點數(shù)分別為1024。
4.4建設(shè)工程勘察、設(shè)計、施工必須嚴格按照國家抗震設(shè)防分類
標準(2008)和2010抗震規(guī)范執(zhí)行新規(guī)范繼續(xù)保持著“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)防方針。所有建筑只要嚴格按規(guī)范設(shè)計和施工,可以在遇到高于區(qū)基本烈度1度的地震下沒有倒塌的危險,從而實現(xiàn)生命安全的目標。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”,其對應(yīng)的50年“超越概率63%、10%和2%~3%的地震”,對應(yīng)的“重現(xiàn)期分別為50年一遇、約500年一遇和約2000年一遇的地震”。
4.5對既有建筑抗震的現(xiàn)狀分析與抗震措施的建議
4.5.1既有建筑抗震的現(xiàn)狀
根據(jù)筆者參加的安徽省住建廳與安徽建筑工業(yè)學(xué)院2009年對“安徽省城市重要市政基礎(chǔ)設(shè)施和公共建筑的抗震性能調(diào)查”研究,既有建筑物抗震隱患主要存在如下幾種情況。
①抗震設(shè)計標準的變化引起建筑物抗震性能不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求,如原抗震設(shè)防分類標準為丙類而現(xiàn)行規(guī)范定為乙類建筑,如教育建筑、醫(yī)療建筑、大型公用建筑等,因為現(xiàn)在新規(guī)范要求要比基本抗震烈度提高1度設(shè)計,所以現(xiàn)在不能滿足新規(guī)范要求抗震。
②7度區(qū)1978年前建造使用的建筑和6度區(qū)1989年前建造使用的建筑,由于之前沒有進行抗震設(shè)計建造,因此其安全性較低,達不到現(xiàn)行抗震要求。
③對于1978年前建造的建筑雖然進行了一些抗震加固,但其整體性差,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,但根據(jù)對部分建筑(如合肥市西苑新村某樓,6層,二層)現(xiàn)場檢測其承重墻砌體砂漿標號很低,已很多達不到M25,不能抵抗基本烈度7度時的地震力作用。
⑤其他問題諸如:部分建筑結(jié)構(gòu)體型不規(guī)則和設(shè)計缺陷,引起的建筑結(jié)構(gòu)抗震能力薄弱;部分建筑由于施工質(zhì)量較差和建筑材料性能指標不合格導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗震性能不滿足設(shè)計要求;有些建筑未經(jīng)技術(shù)鑒定或設(shè)計許可,擅自加層或改變使用功能而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗震性能存在隱患;個別建筑建造在沒有處理的坑道上、液化場地上、可能造成的滑坡上等等。
4.5.2對既有建筑的抗震措施的建議
對重要公共建筑設(shè)施應(yīng)該積極進行鑒定、加固。對過去設(shè)計符合老規(guī)范沒有達到新規(guī)范標準的如未成年的學(xué)校、醫(yī)院、體育場館、博物館、文化館、圖書館、影劇院、大商場、交通樞紐等人員密集的公共服務(wù)設(shè)施,應(yīng)該重點實施加固改造。對民房、危房應(yīng)積極宣傳,鼓勵自行委托鑒定、加固或拆除。
5結(jié)語
關(guān)于高層混凝土住宅建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計,應(yīng)該持續(xù)改進高層混凝土住宅結(jié)構(gòu)的延展性,達到合理的剛度和強度要求,提升高層混凝土住宅建筑抗震結(jié)構(gòu)的抗震能力。
2高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計對策
2.1場地和地基的選擇
關(guān)于高層建筑的抗震效果,地基的情況和場地狀況較會產(chǎn)生直接的作用,也稱為建筑抗震設(shè)計的基礎(chǔ)。如何選擇地基和場地,一定要詳細清楚當(dāng)?shù)氐牡卣鸹顒訝顩r,仔細勘查地質(zhì)情況,并獲取全方位的數(shù)據(jù)資料,從而可以有效的進行綜合評價和研究,正確的評判當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)計等級。采用一切辦法去規(guī)避不利于抗震設(shè)計的地方,如果不能規(guī)避的場地,我們要做針對性的處理。在選擇高層建筑地基時,首選的是較高密實度的基土和巖石,將有利于提升建筑地基的抗震能力,切勿采用哪些不適合抗震的軟性地基土。務(wù)必要采用合理的措施對達不到地震需求的地基進行改善和加固,從而讓它滿足抗震要求。
2.2建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性
為了實現(xiàn)可靠性的建筑,達到合理分布承載的力量需要,在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時,務(wù)必要達到建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性需要,盡量讓抗側(cè)力結(jié)構(gòu)可以簡單明了。對于建筑結(jié)構(gòu)平面布置圖,多選用比較規(guī)整的圖形,主要是由于規(guī)則的圖形能夠確保建筑遇到何種情況時都能實現(xiàn)均勻分布的承載力。應(yīng)該盡量規(guī)避一些復(fù)雜多變的建筑結(jié)構(gòu)平面,那是由于不規(guī)則的圖形便于引起建筑結(jié)構(gòu)的鋼心和質(zhì)心間的錯亂不堪。如果遭遇地震,鋼心距離就會變大,剛性達不到要求,從而使得建筑物出現(xiàn)倒塌的結(jié)果。
2.3建筑結(jié)構(gòu)材料的選取
高層建筑在遭遇地震時安全性能很大程度上都由于建筑結(jié)構(gòu)材料來決定。現(xiàn)實中,高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的本質(zhì)問題就是整合相應(yīng)構(gòu)件的延性,同時要做調(diào)和工作,最終目標是確保遭遇地震時建筑能夠穩(wěn)定安全。而對于鋼筋來說,應(yīng)該選擇那些具備較好韌性的材料。關(guān)于垂直方向受力的鋼筋,以HRB335級、HRB400級的熱軋鋼筋為準,箍筋則是采用熱軋鋼筋,型號為HPB235、HRB335、HRB40級。在選用建筑結(jié)構(gòu)材料時,務(wù)必要充分了解材料抗震的要求。同時,還要考慮其中的造價和成本控制問題。所以說,選用建筑結(jié)構(gòu)材料應(yīng)該尋求抗震新性能和建筑成本平衡點,只有兩者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,才能確保用最少的材料實現(xiàn)最好的抗震能力。
2.4隔震和消能減震設(shè)計
某些高層建筑需要非常嚴格的抗震要求,要滿足一般的抗震效果,還必須實現(xiàn)消能、隔振的效果。所以,要達到上述目標,第一,正確選擇地基和場地,首選那些較高密實度的地基,這樣可以避免發(fā)生輕地震時其能量對建筑產(chǎn)生的損害,減少共振發(fā)生幾率。建筑物不同,其隔振系數(shù)也是不一樣的。所以說,在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的過程中,務(wù)必要根據(jù)實際情況來詳細研究,選取適宜的隔震支座,還要綜合分析風(fēng)力產(chǎn)生的負荷作用。那些具有消能、隔振要求的建筑構(gòu)件,延性好的材料是比較適合的,強度能夠滿足要求,能夠確保建筑物受地震時減弱破壞。
2.5抗側(cè)力體形的優(yōu)化
在一般性構(gòu)造的高樓中,剛超過柔,那些剛性結(jié)構(gòu)方案的高樓,主體結(jié)構(gòu)遭遇的損害少,如果發(fā)生地震時其結(jié)構(gòu)變形也不大,圍護墻、隔墻等非結(jié)構(gòu)部件也會破壞較少,受到較好的保護。結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)也會增強,遭遇地震時的塑性鉸變大,耗費較多的地震能量。結(jié)構(gòu)也會在強地震情況下更加具有承受力,而不至于傾倒。改觀結(jié)構(gòu)屈服機制,并確保結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損害時依據(jù)整體屈服機制工作,并不依靠樓層屈服機制。設(shè)計結(jié)構(gòu)的原則是強壓弱拉、強剪弱彎、強柱弱梁和強節(jié)弱桿。設(shè)計結(jié)構(gòu)理應(yīng)選擇軸力小的水平桿件,成為關(guān)鍵的耗能桿件,盡量的產(chǎn)生彎曲耗能,確保實現(xiàn)構(gòu)件的較強的耗能能力和不小的延性。
2.6常用的加固設(shè)計
要想能夠較好的提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力,加固措施務(wù)必要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)實狀況進行,選用加固方法務(wù)必要綜合如下因素全面分析:如果結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)誤差和缺陷,就要結(jié)合現(xiàn)實問題來加固和增加構(gòu)件,也可以采用較高抗震能力的構(gòu)件作為替代品。如要提高整體剛度和承載力,可通過設(shè)置套箍、增大原截面和增加構(gòu)件的方法來實現(xiàn)。多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)整體性連接不滿足抗震的規(guī)范要求,應(yīng)該有目的地調(diào)整結(jié)構(gòu),可以降低損害,分散地震力。為避免發(fā)生地震時引起破壞,應(yīng)該對于那些同建筑結(jié)構(gòu)無關(guān)緊要的構(gòu)件進行加固處理。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞:建筑方案設(shè)計;抗震;作用分析
中圖分類號: TU2文獻標識碼: A
1、建筑方案設(shè)計在建筑抗震設(shè)計中的幾個主要設(shè)計問題分析
1.1 建筑體型設(shè)計問題
建筑體型包括建筑的平面形狀和立體的空間形狀的設(shè)計。震害表明,許多平面形狀復(fù)雜,例如平面上的外凸和凹進、側(cè)翼的過多伸懸、不對稱的側(cè)翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。海城地震和唐山地震中有不少這樣的震例。而平面形狀簡單規(guī)則的建筑(包括單
層和多層建筑)在地震中都未出現(xiàn)較重的破壞;有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復(fù)雜ss和不規(guī)則,例如相鄰單元的高差過大、出屋面建筑部分的高度過高、有的建筑裝飾懸伸過大過高,這些沿高度形狀上的變化,在地震時都會造成震害,特別是在建筑結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變的部位更易產(chǎn)生破壞。在歷次地震中工業(yè)與民用建筑都有此類震例。
所以,在建筑體型的設(shè)計中,應(yīng)盡可能的使平面和空間的形狀簡潔、規(guī)則;在平面形狀上,矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說,都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體形,盡可能少做不對稱的側(cè)翼和過長的伸翼,在體型布置上盡可能使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度
比較均勻地分布,避免產(chǎn)生因體形不對稱導(dǎo)致質(zhì)量與剛度不對稱而引起建筑物在地震時發(fā)生對抗震極不利的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。在建筑方案設(shè)計中,特別是高層建筑的建筑方案設(shè)計中,為了建筑立面美觀和藝術(shù)上創(chuàng)意,復(fù)雜的建筑體型是難以避免的,但是,在設(shè)計時一定要把建筑藝術(shù)、建筑使用功能同結(jié)構(gòu)抗震安全很好的地結(jié)合起來。
1.2 建筑平面布置設(shè)計問題
建筑物的平面布置在建筑方案設(shè)計中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離,內(nèi)墻的布置,空間活動面積的大小,通道和樓梯的位置,電梯井的布置,房間的數(shù)量和布置等等,都要在建筑的平面布置圖上明確下來;而且,由于建筑使用功能
的不同,每個樓層的布置有可能差異很大。因此,這就帶來一個建筑平面布置的多樣化如何同時考慮結(jié)構(gòu)抗震要求的問題。一個比較突出的問題是,建筑平面上的墻體(包括填充墻、內(nèi)隔墻、有相應(yīng)強度和剛度的非承重內(nèi)隔墻)布置不對稱;墻體與柱的分布不對稱,不
協(xié)調(diào);造成建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量與剛度在平面上分布的不對稱,不協(xié)調(diào);使建筑物在地震時產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震作用,對抗震很不利。根據(jù)抗震設(shè)計審查結(jié)果統(tǒng)計,有的城市在建筑平面布置上不合理的達17%,在墻體設(shè)置上不符合抗震要求的達24%。
1.3 地展力問題
在高層建筑方案設(shè)計中,除了考慮垂直荷載和水平荷載外,還要考慮地展力。往往由水平地震力產(chǎn)生的內(nèi)力,成為設(shè)計控制的主要因素。高層建筑的結(jié)構(gòu)體系有多種,當(dāng)?shù)卣鹆叶鹊陀?度時,只要建筑物體型合理。垂直剛度均勻,九層以下的高層建筑,仍可采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。然而,由于高層建筑結(jié)構(gòu)體系自身的柔性較大。加上設(shè)計師在建筑方案設(shè)計時因商業(yè)要求,無法建筑結(jié)構(gòu)上進行合理的設(shè)計,從而引起建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,造成這類建筑抗震性能先天不足,加上臨街一面底層抗震墻設(shè)簧減少,引起底層的側(cè)移剛度比縱橫墻較多的第二層要小,這種結(jié)構(gòu)的建筑物其地震傾覆力矩主要由鋼筋砼框架柱承擔(dān),使得底層鋼筋砼框架柱的承載能力大為降低,當(dāng)?shù)卣饡r,因為下柔上剛,從而危及整座建筑的安全。如何才能克服這些閑難就是建筑方案設(shè)計者所面臨問題。
1.4 缺乏理論指導(dǎo)和經(jīng)驗
建筑抗震設(shè)計中缺乏科學(xué)規(guī)范的理論指導(dǎo),缺乏實際經(jīng)驗的積累;我國對地質(zhì)地震的認識尚不夠完善,對地震的成因,預(yù)測,防治研究不夠深入,地震防治規(guī)范不夠科學(xué)。因此,在進行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時候,缺乏一定的科學(xué)依據(jù),或依據(jù)的是不完善的理論。因此,難以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中完美融合防震設(shè)計理念。設(shè)計中,沒有能夠深入研究地震對建筑結(jié)構(gòu)破壞的層次和順序,難以做到重視主體的設(shè)計而兼顧細節(jié)問題。沒有能根據(jù)實際情況靈活變通的運用抗震設(shè)計準則。
2、建筑方案設(shè)計和抗震設(shè)計的關(guān)系分析
建筑方案設(shè)計對建筑抗震起重要的基礎(chǔ)作用。建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計難以對建筑方案設(shè)計有很大的改動,建筑方案設(shè)計已經(jīng)初步形成了,建筑結(jié)構(gòu)就必須按照原則服從建筑方案設(shè)計的要求。設(shè)計師在建筑方案能夠全面的考慮到抗震設(shè)計的要求,那么結(jié)構(gòu)設(shè)計人員按照建筑方案
對結(jié)構(gòu)部件進行科學(xué)、合理的布置,保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量與結(jié)構(gòu)剛度均勻分布,結(jié)構(gòu)受力和結(jié)構(gòu)變形共同協(xié)調(diào),提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能和抗震承載能力;如果建筑方案沒有考慮到抗震的要求,直接給結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計帶來更大的難題,建筑布局設(shè)計限制結(jié)構(gòu)抗震布局設(shè)計。為了進
一步提高結(jié)構(gòu)部件抗震承載能力,就必須增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面面積,這樣又會造成很多不必要的浪費。所以,在建筑抗震設(shè)計的過程中建筑單位要對建筑體型設(shè)計、建筑平面布置設(shè)計、屋頂建筑抗震設(shè)計等問題加以關(guān)注。
3、在建筑方案設(shè)計中考慮抗震問題的作用
3.1 體型設(shè)計中能夠避免質(zhì)量和剛度分布不均
建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設(shè)計。平面形狀簡單規(guī)則的建筑在地震中未出現(xiàn)較重的破壞,有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復(fù)雜和不規(guī)則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變的部位更易產(chǎn)生破壞。因此在建筑體型的設(shè)計中,應(yīng)盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規(guī)則:在平面形狀上,矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體型,盡可能少做不對稱的側(cè)翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度比較均勻地分布,避免產(chǎn)生因體型不對稱導(dǎo)致質(zhì)量與剛度不對稱的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。
3.2 屋頂建筑的抗震設(shè)計作用
屋頂建筑的抗震設(shè)計人員常被人們忽視,這是因為屋頂并不是結(jié)構(gòu)承重的重要部分。所以人們并不重視這一方面的設(shè)計。事實上恰恰相反。屋頂建筑是建筑方案設(shè)計的非常重要的一部分,根據(jù)現(xiàn)在一些地震的破壞來看。屋頂建筑是地震破壞最嚴重的地方之一。在這一部
分的設(shè)計中應(yīng)該盡量降低屋頂建筑的高度,在材質(zhì)上選擇用高強輕質(zhì)的建筑材料和輕型的建筑造型,保證屋頂建筑的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度的均勻分布,這樣就能保證地震作用沿結(jié)構(gòu)方向的均勻傳遞。同時在設(shè)計的過程中,要注意屋頂建筑與整體建筑的重心應(yīng)該保持一致,這樣能
夠顯著提高屋頂建筑的抗震穩(wěn)定性。減少地震過程中扭轉(zhuǎn)、變形等情況對建筑物自身的破壞。
結(jié)語:
總之,建筑方案設(shè)計在建筑的抗震設(shè)計中非常重要,二者之間有著非常密切的關(guān)系。因此,對于建筑方案的抗震設(shè)計,我們要有足夠的重視并且使其能夠發(fā)揮它的作用。從而保證建筑的抗震能力,保障人們的生命財產(chǎn)安全。
參考文獻:
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[論文摘要]高層建筑抗震工作一直建筑設(shè)計和施工的重點,概述高層建筑的發(fā)展,對建筑抗震進行必要的理論分析,從而來探索高層建筑的設(shè)計理念、方法,從而采取必須的抗震措施。
現(xiàn)階段,土與結(jié)構(gòu)物共同工作理論的研究與發(fā)展使建筑抗震分析在概念上進一步走向完善,如果可以在結(jié)構(gòu)與地基的材料特性,動力響應(yīng),計算理論,穩(wěn)定標準諸方面得到符合實際的發(fā)展,自然會在建筑結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域內(nèi)起到重要的作用。
一、高層建筑發(fā)展概況
80年代,是我國高層建筑在設(shè)計計算及施工技術(shù)各方面迅速發(fā)展的階段。各大中城市普遍興建高度在100m左右或100m以上的以鋼筋為主的建筑,建筑層數(shù)和高度不斷增加,功能和類型越來越復(fù)雜,結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化。比較有代表性的高層建筑有上海錦江飯店,它是一座現(xiàn)代化的高級賓館,總高153.52m,全部采用框架一芯墻全鋼結(jié)構(gòu)體系,深圳發(fā)展中心大廈43層高165.3m,加上天線的高度共185.3m,這是我國第一幢大型高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。進入90年代我國高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工技術(shù)進入了新的階段。不僅結(jié)構(gòu)體系及建筑材料出現(xiàn)多樣化而且在高度上長幅很大有一個飛躍。深圳于1995年6月封頂?shù)牡赝醮髲B,81層高,385.95m為鋼結(jié)構(gòu),它居目前世界建筑的第四位。
二、建筑抗震的理論分析
(一)建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范
建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范實際上是各國建筑抗震經(jīng)驗帶有權(quán)威性的總結(jié),是指導(dǎo)建筑抗震設(shè)計(包括結(jié)構(gòu)動力計算,結(jié)構(gòu)抗震措施以及地基抗震分析等主要內(nèi)容)的法定性文件它既反映了各個國家經(jīng)濟與建設(shè)的時代水平,又反映了各個國家的具體抗震實踐經(jīng)驗。它雖然受抗震有關(guān)科學(xué)理論的引導(dǎo),向技術(shù)經(jīng)濟合理性的方向發(fā)展,但它更要有堅定的工程實踐基礎(chǔ),把建筑工程的安全性放在首位,容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識,現(xiàn)代規(guī)范中的條文有的被列為強制性條文,有的條文中用了“嚴禁,不得,不許,不宜”等體現(xiàn)不同程度限制性和“必須,應(yīng)該,宜于,可以”等體現(xiàn)不同程度靈活性的用詞。
(二)抗震設(shè)計的理論
1、擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀10~40年展起來的一種理論,它在估計地震對結(jié)構(gòu)的作用時,僅假定結(jié)構(gòu)為剛性,地震力水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心上。地震力的大小當(dāng)于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個比例常數(shù)(地震系數(shù))。
2、反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜理論是在加世紀40~60年展起來的,它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解,以及結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ),是加理工學(xué)院的一些研究學(xué)者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。
3、動力理論。動力理論是20世紀70-80年廣為應(yīng)用的地震動力理論。它的發(fā)展除了基于60年代以來電子計算機技術(shù)和試驗技術(shù)的發(fā)展外,人們對各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性反應(yīng)過程有了較多的了解,同時隨著強震觀測臺站的不斷增多,各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論,它把地震作為一個時間過程,選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入,建筑物簡化為多自由度體系,計算得到每一時刻建筑物的地震反應(yīng),從而完成抗震設(shè)計工作。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計
(一)抗震措施
在對結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中,除要考慮概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗震驗算外,歷次地震后人們在限制建筑高度,提高結(jié)構(gòu)延性(限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用)等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗一直是各國規(guī)范重視的問題。當(dāng)前,在抗震設(shè)計中,從概念設(shè)計,抗震驗算及構(gòu)造措施等三方面入手,在將抗震與消震(結(jié)構(gòu)延性)結(jié)合的基礎(chǔ)上,建立設(shè)計地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計指標和方法,直至進一步通過一些結(jié)構(gòu)措施(隔震措施,消能減震措施)來減震,即減小結(jié)構(gòu)上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟的抗震性能是當(dāng)代抗震設(shè)計規(guī)范發(fā)展的方向。而且,強柱弱梁,強剪弱彎和強節(jié)點弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認可。
(二)高層建筑的抗震設(shè)計理念
我國《建筑抗震規(guī)范》(GB50011-2001)對建筑的抗震設(shè)防提出“三水準、兩階段”的要求,“三水準”即“小震不壞,中震可修,大震不倒”。當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時,結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段,建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此,要求建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗算,要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時,結(jié)構(gòu)屈服進入非彈性變形階段,建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此,要求結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰Γㄗ冃文芰Γ┎话l(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。當(dāng)遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時,結(jié)構(gòu)雖然破壞較重,但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴重破壞,從而保障了人員的安全。因此,要求建筑具有足夠的變形能力,其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。
三個水準烈度的地震作用水平,按三個不同超越概率(或重現(xiàn)期)來區(qū)分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重現(xiàn)期50年;設(shè)防烈度地震(基本地震):50年超越概率 10%,重現(xiàn)期475年;罕遇地震:50年超越概率 2%-3%,重現(xiàn)期 1641-2475年,平均約為2000年。
對建筑抗震的三個水準設(shè)防要求,是通過“兩階段”設(shè)計來實現(xiàn)的,其方法步驟如下:第一階段:第一步采用與第一水準烈度相應(yīng)的地震動參數(shù),先計算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng),與風(fēng)、重力荷載效應(yīng)組合,并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù),進行構(gòu)件截面設(shè)計,從而滿足第一水準的強度要求;第二步是采用同一地震動參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的層間位移角,使其不超過抗震規(guī)范所規(guī)定的限值;同時采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施,保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段:采用與第三水準相對應(yīng)的地震動參數(shù),計算出結(jié)構(gòu)(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié))的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規(guī)范的限值。并采用必要的抗震構(gòu)造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。
(三)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法
我國的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)對各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算應(yīng)采用的方法作了以下規(guī)定:1、高度不超過 40m,以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu),以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu),可采用底部剪力法等簡化方法。2、除1 款外的建筑結(jié)構(gòu),宜采用振型分解反應(yīng)譜方法。3、特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑,應(yīng)采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算,可取多條時程曲線計算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的較大值。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】應(yīng)用型人才;建筑抗震原理設(shè)計;教學(xué)探討
《建筑抗震設(shè)計原理》這一學(xué)科作為高等院校專業(yè)的一土木工程門重要課程,有很強的實用性,能幫助學(xué)生了解地震的基本原理,理解結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本方法,掌握房屋建筑關(guān)于抗震方面的知識。這門課程綜合性強,要具備很多相關(guān)專業(yè)知識,如高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)等。在實際的學(xué)習(xí)當(dāng)中,這一門重要的專業(yè)課學(xué)習(xí)效果卻不盡人意,經(jīng)過多年的教學(xué)經(jīng)驗,分析其主要的原因是這一課程知識量大、理論內(nèi)容難、專業(yè)術(shù)語較多、難以記憶,如學(xué)習(xí)地震作用計算時,要用到微分方程的求解、建立運動方程并求解等,這些都是在大二、大三學(xué)習(xí)的專業(yè)知識,部分學(xué)生對這些內(nèi)容已經(jīng)遺忘,這讓學(xué)生上課感到課程難度較大、聽不懂,影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情;課程里包括多高層混凝土房屋的抗震設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計、砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計,這些章節(jié)有很多直接引用規(guī)范的條文,內(nèi)容較為枯燥,喪失對本課程的學(xué)習(xí)興趣;還有就是由于課程課時有限,但內(nèi)容較多,導(dǎo)致講授了理論知識,沒有足夠時間講述實踐運用,也影響了本門課程的教學(xué)效果。如何讓學(xué)生學(xué)好《建筑抗震設(shè)計原理》的相關(guān)知識,在有限的學(xué)時中提高知識的吸收效率,提高學(xué)生實際運用的能力,培養(yǎng)符合社會發(fā)展需要的應(yīng)用型人才,是我們需要探討的。
一、《建筑抗震設(shè)計原理》的重要性
1.地震的破壞
地震又被稱為地動或地震動,是自然界的一種地殼運動,在產(chǎn)生期間會產(chǎn)生一種地震波,屬于一種自然現(xiàn)象。其產(chǎn)生的原因主要是板塊的相互碰撞和擠壓。每年大約產(chǎn)生500多萬次地震,其中讓人有感知的不多,會造成傷害的約有十幾次,能夠造成嚴重傷害的平均一年有一兩次。目前人類所掌握的技術(shù)無法對于地震這一自然現(xiàn)象進行預(yù)測。而地震造成的傷害異常慘痛的,地震發(fā)生時強大的地震波會導(dǎo)致房屋倒塌,公路毀壞的建筑破壞;并且對于人員的傷亡更是慘重所造成的經(jīng)濟損失更是難以計算。地震發(fā)生所導(dǎo)致的一系列災(zāi)后重建問題也是需要大量的時間和金錢去解決的。所以對于地震提前做好防范準備,提高建筑的抗震能力無疑是最好的選擇。
2.抗震設(shè)計的重要性
據(jù)不完全統(tǒng)計地震中95%的傷亡人數(shù)都是與建筑物的損壞有關(guān)。由此可以看出建筑物的損壞所造成的人員傷亡是人員傷亡的最主要原因。這體現(xiàn)了建筑中抗震設(shè)計的重要性。中國地形多樣、人口眾多且本身是地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)國家。近年以來,全球地殼活動較為活躍,地震數(shù)量和強度都有增加。我國也遭遇了級別較高的地震,且造成了嚴重的后果。同樣地震的情況下日本的地震強度更大但是人員傷亡,但經(jīng)濟損失都小于我國。原因就是日本對于地震早有防范。特別是對于房屋建筑的設(shè)計方面。由此可以看出房屋建筑的抗震是非常的重要的。掌握并且深入學(xué)習(xí)《建筑抗震設(shè)計原理》這一門課程是非常有必要的。
二、培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教學(xué)討論
1.提高上課的效率
為提高上課效率,老師應(yīng)采取多種授課的方式。采用傳統(tǒng)板書和多媒體結(jié)合的方式,利用多媒體的優(yōu)勢,收集在地震中的建筑物的破壞的圖片用于教學(xué),結(jié)合圖片講解造成結(jié)構(gòu)破壞的原因,使學(xué)生認識到地震危害和建筑物抗震的重要性;教學(xué)過程中注意與學(xué)生的互動與啟發(fā),如組織課堂討論,注重學(xué)生主體性的發(fā)揮,增加授課的趣味,由此提高學(xué)生的積極性,主動理解和掌握知識。
2.將理論結(jié)合實踐培育應(yīng)用型人才
培養(yǎng)應(yīng)用型人才要求我們更加注重課程教學(xué)中的理論與實踐相結(jié)合,但這一門課時的時間為32課時左右,在這樣有限的時間中需要講授理論知識和進行實踐和案例的講解是十分困難的。對于這樣的情況老師對于課程的結(jié)構(gòu)安排,對于課堂層次的把握就是很重要的。在學(xué)習(xí)抗震設(shè)計中一般將其分為三個部分:抗震概念設(shè)計、抗震計算、抗震構(gòu)造措施。很多學(xué)生對于抗震計算比較重視,卻忽視了對概念設(shè)計和構(gòu)造措施的學(xué)習(xí)。教學(xué)中應(yīng)強調(diào)三個方面都十分重要,可舉例說明,如地震中由于建筑平面、立面設(shè)計的不合理或鋼筋錨固不足而導(dǎo)致的嚴重的震害。老師課堂上時對于主要內(nèi)容核心觀點進行講述,對于次要內(nèi)容進行大概講述或者點明核心讓學(xué)生進行自我學(xué)習(xí),同時注意與其他專業(yè)課之間的溝通聯(lián)系。比如D值法,這部分內(nèi)容與《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》課相同,為避免重復(fù)教學(xué),可只講授D值法的要點和步驟。再比如講多高層房屋的抗震構(gòu)造措施時,可以和《平法施工圖與構(gòu)造》課程結(jié)合起來,根據(jù)圖集里的鋼筋的抗震布置要求講解,這樣有利于學(xué)生接受和理解。加強實踐性教學(xué),增強學(xué)生對于課程所學(xué)知識的靈活運用和判斷性。對于課后作業(yè)可聯(lián)系實際工程圖紙進行布置;畢業(yè)設(shè)計中涉及到的抗震方面的知識重點講解,如根據(jù)軸壓比確定框架柱的截面尺寸、荷載組合時的抗震組合、選擇合理的建筑物的平面布置和結(jié)構(gòu)布置等。課程不要局限于課堂,這一門課程需要去實際觀察學(xué)習(xí),建議在學(xué)習(xí)中由老師或輔導(dǎo)員帶領(lǐng)去參觀地震相關(guān)博物館了解地震原理、地震發(fā)生后的危害教育學(xué)生的同時培育其責(zé)任感;組織對于工程圖紙的小組學(xué)習(xí)活動,在討論互動中對于未來工作中可能遇見的工程問題進行討論、分析;有條件的話建議學(xué)校與企業(yè)合作讓學(xué)生進入企業(yè)施工現(xiàn)場,進行參觀,對于未來工作的需要進行了解;針對課程安排開放性實驗,如靜載試驗、振動臺模擬實驗,讓學(xué)生動手參與和觀看實驗,幫助理解建筑抗震設(shè)計的原理。
3.改革課程的考核評價方法
現(xiàn)在大部分的考核評價方式是將平時分和期末考試成績成一定比例來進行最后成績的考評。這樣的考評方法對于大部分學(xué)科都是適用的,但針對培養(yǎng)應(yīng)用型人才和這一門學(xué)科的差異性,我建議增加平時考評成績的比重和考核方式。教師可通過布置大作業(yè)、論文等形式考察學(xué)生對知識的掌握程度,對平時的實踐性環(huán)節(jié)(參觀學(xué)習(xí)、實驗)也列入平時成績考核內(nèi)容。注重平常成績可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的整個過程中都專注于這一科目的學(xué)習(xí),這樣保證學(xué)生不是在考試前突然用功通過考試,而是整個學(xué)習(xí)階段都處在一個比較好的學(xué)習(xí)狀態(tài)。
結(jié)語
隨著對抗震減災(zāi)的重視,建筑抗震設(shè)計原理這一門課程更彰顯其重要性。文中總結(jié)了幾年來對教學(xué)的一些思考和總結(jié),但仍存在許多不足之處。教師需要不斷的豐富自身的專業(yè)知識儲備,繼續(xù)深入研究教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和整合,不斷改進教學(xué)手段、完善考試制度,聯(lián)系實踐培養(yǎng)符合市場需要的和社會需要的專業(yè)人才。
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【關(guān)鍵詞】建筑工程 抗震設(shè)防對策建議
中圖分類號: TU761文獻標識碼:A 文章編號:
一、工程抗震及其意義
建筑工程抗震是指通過編制、實施抗震防災(zāi)規(guī)劃,對建設(shè)工程進行抗震設(shè)防和抗震加固,最大限度地抵抗和防御地震災(zāi)害活動。建筑物的抗震能力取決于抗震設(shè)防烈度、抗震設(shè)計和施工質(zhì)量三方面,其中抗震設(shè)防烈度是基礎(chǔ),抗震設(shè)計是保障,而施工質(zhì)量是工程抗震的關(guān)鍵。實踐證明,在地震發(fā)生時,建筑的整體質(zhì)量是保證人民群眾生命安全的最重要保障,是當(dāng)前預(yù)防地震的最好辦法。
地震設(shè)防烈度是一個地區(qū)抗震設(shè)防規(guī)劃時所依據(jù)的地震烈度,由國家主管部門對建筑工程制定必須達到的抵御地震破壞的準則和技術(shù)指標。1976 年以前,唐山地區(qū)地震設(shè)防烈度為6度,而震后修改為8 度,同時期做出修改的還有北京由6 度調(diào)整為8 度,天津由6 度調(diào)整為7 度。地震防設(shè)烈度是人為規(guī)定的,需要綜合考慮地質(zhì)、環(huán)境、工程重要程度等因素,以達到安全目標和經(jīng)濟承受能力的平衡。
1976 年后,我國對地震災(zāi)害進行了大量研究,主要成果體現(xiàn)在文獻[1][2][3]等標準與技術(shù)文件之中,其中《GB50011-2001 建筑抗震設(shè)計規(guī)范》對于我國抗震設(shè)計具有指導(dǎo)和規(guī)范雙重意義,既是建筑工程抗震設(shè)計的依據(jù),也是建筑抗震安全性的衡量標準,是建筑抗震必須堅決遵照的規(guī)范。建筑抗震設(shè)計中的標準可歸納為“小震不壞、中震可修、大震不倒”。抗震設(shè)計一般分為承載力驗算和彈塑性變形驗算兩個階段,承載力驗算是為了保證滿足對于小震和中震的要求,而彈塑性變形驗算是對于重點薄弱部位進行檢驗,并依據(jù)檢驗結(jié)果提出應(yīng)對地震的構(gòu)造措施,實現(xiàn)對于大震的設(shè)防要求。
建筑施工質(zhì)量是工程抗震的關(guān)鍵。汶川特大地震中,位于重災(zāi)區(qū)的北川六漢希望小學(xué),創(chuàng)造了沒有一座房屋倒塌、沒有一人因地震遭遇不測的奇跡,而承建該希望小學(xué)的承建商,在受災(zāi)地區(qū)所建五棟希望小學(xué)全都不倒,足以體現(xiàn)工程質(zhì)量在抗震中的重要作用。建筑施工中的質(zhì)量問題對于抗震有重要意義,應(yīng)予以特別重視。
二、抗震設(shè)防存在的問題
地震烈度是一個十分復(fù)雜、模糊和籠統(tǒng)的主觀的概念。這一概念產(chǎn)生于人們尚無有效的測量地震動物理參數(shù)的工具的時候。當(dāng)時的地震學(xué)者用它來描述和比較某次地震在相關(guān)地區(qū)產(chǎn)生的影響程度的大小。地震烈度的概念發(fā)展至今,地震烈度表是其目前最精細的使用參照。不可否認,地震烈度表仍然是非常粗略的。由于地震烈度包括人的感受、地震動引起的響動之類無法量化的多重指標,這就導(dǎo)致了每次強震過后,強震區(qū)的烈度劃分總是存在爭議。由于地震烈度具有多指標綜合性,在多個指標評定結(jié)果相差較多時,如何綜合評定,這往往就取決于個人主觀決定。不僅如此,具體到衡量地震烈度的每個指標的應(yīng)用同樣帶有較大的隨意性。目前的地震工程領(lǐng)域已經(jīng)認識到包括結(jié)構(gòu)類型,場地條件,震源機制在內(nèi)的諸多因素對地震作用的影響。在實際的結(jié)構(gòu)抗震工程中,認識較為成熟的影響因素已經(jīng)考慮到結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計之中。地震烈度為設(shè)防指標顯然沒有區(qū)分種種因素造成的差異,從而也說明,在一定程度上地震烈度是一個落后的概念。總而言之,地震烈度是個十分粗略的概念,在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中使用這一概念作為抗震設(shè)防指標是不恰當(dāng)?shù)摹5卣鹱鳛橐粋€極為復(fù)雜的自然現(xiàn)象,地震動參數(shù)之間往往不存在明確的對應(yīng)關(guān)系,事實上地震烈度和任一地震動參數(shù)之間的
對應(yīng)關(guān)系更加模糊。自從20世紀30年代一50年代,人們逐漸積累了不少的地震記錄,并依靠這些資料試圖建立地震烈度與某個地震動參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。最后的結(jié)論是:尋求地震動的任一單項參數(shù)與烈度的對應(yīng)關(guān)系是徒勞的。這一事實的存在也就導(dǎo)致了在抗震工程中無法以地震烈度為出發(fā)點,直接合理的得到建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防參數(shù),也無法經(jīng)由合理的計算方法,將結(jié)構(gòu)抗震驗算的結(jié)果回歸至地震烈度并依據(jù)三水準的設(shè)防目標來檢驗。考慮到地震烈度與地震動參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系極不明確,可以設(shè)想地震烈度與結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計要求和構(gòu)造要求的對應(yīng)關(guān)系更加不明確。很顯然,地震烈度不是目前建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防技術(shù)水準可以直接把握的概念,而在本質(zhì)上,地震烈度在實際抗震設(shè)計中已經(jīng)在很大程度上被繞開了。以地震烈度作為抗震設(shè)防標準的指標存在著建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計與抗震設(shè)防目標的脫節(jié)現(xiàn)象。
三、加強建筑工程抗震設(shè)防的措施
要適度提高建筑設(shè)防等級、提高建筑設(shè)計水平和確保工程質(zhì)量等方面做到有效結(jié)合。主要措施有:
(1)建筑抗震設(shè)防,確定合理的設(shè)防等級。加固舊建筑的抗震等級。確保工程質(zhì)量需適度提高設(shè)防等級的.主要是地處地震帶、發(fā)生過大地震和設(shè)防級別明顯偏低的地區(qū)。對于新建建筑則有必要、有可能大面積地提高抗震能力。對原有未設(shè)防的房屋,也要普遍進行抗震鑒定和抗震加固。抗震加固不僅在地震時能大大減輕房屋的破壞、保障人員的安全,就是沒有發(fā)生地震,也在增加建筑物的安全、延長建筑物的使用年限、抗御其他災(zāi)害等方面具有明顯的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。
(2)完善進行抗震設(shè)防的法律依據(jù)。近年來國家為了規(guī)范抗震管理工作,建立健全建筑工程抗震設(shè)防法規(guī)體系,制定完善建筑工程抗震考核配套規(guī)章。認真做好施工單位管理規(guī)范和建筑工程抗震施工管理規(guī)范等國家標準和行業(yè)標準的制定修訂工作。各地要結(jié)合
本地實際.制定和完善地方抗震設(shè)防管理審批法規(guī)規(guī)定.盡快形成國家和地方相互呼應(yīng)、互為補充、比較完善的建筑工程抗震設(shè)防新體系。
(3)選擇合理的地震安全性評價標準。地震安全性評價是抗震設(shè)計的一部分。它要求所設(shè)計的工程在使用期內(nèi)可能遇到幾次小的地震,工程基本無損,無需修理即可繼續(xù)使用;在難得一遇的中震下.經(jīng)修理后仍可繼續(xù)使用;而在不大可能遭遇的特大地震下,可以容許工程破壞,但仍不倒塌,以保證人身安全。地震安全性評價主要包括地震危險性分析和土層地震反映,直接提供不同年限、不同概率水準的基巖與地振動工程參數(shù)。建筑工程首先要確定設(shè)防標準、設(shè)防標準定低了,工程設(shè)施安全度降低,地震時起不到抗震的效果。設(shè)防標準定高了,增加不必要的浪費,甚至工程項目因資金不足而緩建或停建。
(4)在工程建設(shè)的整個過程中抗震設(shè)防措施不容忽視。要使建筑工程真正達到能夠減輕以至避免地震災(zāi)害,必須把抗震防災(zāi)工作貫穿始終,就是說在選址時選擇地震危險性較小的地段作為建設(shè)場地。在抗震設(shè)計上,一定要嚴格按“二階段”的設(shè)計步驟和“三個水準”的設(shè)防目標進行設(shè)計,不得馬虎。在施工的各個環(huán)節(jié)上要全面貫徹抗震規(guī)范要求,充分體現(xiàn)抗震設(shè)計意圖,使建筑物防御地震的能力得到保障,從而減輕地震災(zāi)害給人民生命財產(chǎn)帶來的損失。
(5)加大科技投入,建立工程抗震設(shè)防管理信息化平臺隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。傳統(tǒng)的管理手段已經(jīng)不能滿足建筑工程抗震設(shè)防的需要,迫切需要地震管理部門和建筑工程部門及建筑業(yè)業(yè)務(wù)主體三方聯(lián)合起來加快建筑工程抗震設(shè)防信息化平臺的構(gòu)建。應(yīng)用現(xiàn)代的通訊設(shè)備和電子計算機技術(shù),建立健全建筑工程場地的數(shù)據(jù)庫,逐步實現(xiàn)施工現(xiàn)場管理和監(jiān)控的現(xiàn)代化.減少工程建設(shè)方因資金因素而降低工程抗震性能。可以通過工程抗震管理信息系統(tǒng)進行現(xiàn)代抗震設(shè)防管理和職能監(jiān)督工作,確保建筑物在工程建設(shè)中抗震系數(shù)的真實性。
【參考文獻】
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[2]戚躍遠.關(guān)于框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的幾點認識[J].抗震研究,2008(10)
論文摘要:本文簡要介紹了高層、超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系,通過對國內(nèi)已建和在建的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)國產(chǎn)化問題的調(diào)研,分析了在鋼材、設(shè)計、施工和監(jiān)理等方面國產(chǎn)化所面臨的主要問題,為高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提出了一些建議。
高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在國外已有110多年的歷史,1883年最早一幢鋼結(jié)構(gòu)高層建筑在美國芝加哥拔地而起,到了二次世界大戰(zhàn)后由于地價的上漲和人口的迅速增長,以及對高層及超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的研究日趨完善、計算技術(shù)的發(fā)展和施工技術(shù)水平的不斷提高,使高層和超高層建筑迅猛發(fā)展。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在超高層建筑中由于自重大,柱子所占的建筑面積比率越來越大,在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受到質(zhì)疑;同時高強度鋼材應(yīng)運而生,在超高層建筑中采用部分鋼結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)構(gòu)的理論研究與設(shè)計建造可說是同步前進。
超高層建筑的發(fā)展體現(xiàn)了發(fā)達國家的建筑科技水平、材料工業(yè)水平和綜合技術(shù)水平,也是建設(shè)部門財力雄厚的象征。
一、我國的高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展
我國的高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑自改革開放以來已有20年的歷史,并在設(shè)計和施工中積累了不少經(jīng)驗,已有我國自行編制的《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 99-98。
1、鋼材的國產(chǎn)化
國內(nèi)鋼鐵企業(yè)根據(jù)我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準的要求,制訂我國第一部高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼材標準《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》( YB4104-2000),比目前仍在實施的《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T 1591-94) 又前進了一步,其性能指標優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。
2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計國產(chǎn)化
截止2003年3月,我國已建和在建的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)有60 余幢,按其結(jié)構(gòu)類型劃分,鋼框架-RC核心筒占4314%,SRC框架-RC核心筒占1617%,二者合計6011%;鋼框架-支撐體系占1813%;巨型框架占813%;純鋼框架占617%,筒體和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)各占313%。統(tǒng)計表明,目前我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)以混合結(jié)構(gòu)為主。
鑒于我國對混合結(jié)構(gòu)尚未進行系統(tǒng)的研究,所以《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)暫不列入這種結(jié)構(gòu)類型是合理的。
國家標準《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)等有關(guān)高層建筑最大高度和最大高寬比的規(guī)定,在一般情況下,應(yīng)遵守規(guī)范的規(guī)定,否則應(yīng)進行專項論證或試驗研究。建設(shè)部第111號令《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》和建質(zhì)[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查技術(shù)要點》,對加強高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量控制意義重大,具有可操作性。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計分兩個階段,即設(shè)計圖階段和施工詳圖階段。現(xiàn)在有的設(shè)計院完全采取國外設(shè)計模式,無構(gòu)件圖、節(jié)點圖和鋼材表等,對工程招投標和施工詳圖設(shè)計帶來不便。因此,建議有關(guān)部門對此做出具體規(guī)定。關(guān)于節(jié)點設(shè)計問題,國內(nèi)應(yīng)多做一些理論和試驗研究工作,比如柱梁剛性節(jié)點塑性鉸外移和防止焊接節(jié)點的層狀撕裂等。由于鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比較低,在研發(fā)各種耗能支撐和節(jié)點的減震消能體系方面,國際上研究和應(yīng)用較多,國內(nèi)應(yīng)加快進行此方面的研究。
二、高層及超高層結(jié)構(gòu)體系
對于高層及超高層建筑的劃分,建筑設(shè)計規(guī)范、建筑抗震設(shè)計規(guī)范、建筑防火設(shè)計規(guī)范沒有一個統(tǒng)一規(guī)定,一般認為建筑總高度超過24m為高層建筑,建筑總高度超過60m為超高層建筑。
對于結(jié)構(gòu)設(shè)計來講,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設(shè)防烈度以經(jīng)濟、合理、安全、可靠的設(shè)計原則,選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系,一般分為六大類:框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框—筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系。
三、鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝
1、鋼柱的安裝
鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構(gòu)件,在加工制造中必須滿足現(xiàn)行規(guī)范的驗收標準。
100m高的超高層鋼柱一般分為8~12節(jié)構(gòu)件,鋼柱在翻樣下料制作過程中應(yīng)考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形,所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設(shè)計長度,即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節(jié)鋼柱截面完全相等時也不允許互換,要求對每節(jié)鋼柱應(yīng)編號予以區(qū)別,正確安裝就位。
矩形或方形鋼柱內(nèi)的加勁板的焊接應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范要求采用熔嘴電渣焊,不允許采用其他如在箱板上開孔、槽塞焊等形式。
鋼柱標高的控制一般有二種方式:
(1)按相對標高制作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm,不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形,建筑物的總高度只要達到各節(jié)柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格,這種制作安裝一般在12層以下,層高控制不十分嚴格的建筑物。
(2)按設(shè)計標高制作安裝。一般在12層以上,精度要求較高的層高,應(yīng)按土建的標高安裝第一節(jié)鋼柱底面標高,每節(jié)鋼柱的累加尺寸總和應(yīng)符合設(shè)計要求的總尺寸。每一節(jié)柱子的接頭產(chǎn)生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應(yīng)加到每節(jié)鋼柱加工長度中去。
2、框架梁的制作與安裝
高層、超高層框架梁一般采用H型鋼,框架梁與鋼柱宜采用剛性連接,鋼柱為貫通型,在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內(nèi)設(shè)置橫向加勁肋。
框架梁應(yīng)按設(shè)計編號正確就位。
為保證框架梁與鋼柱連接處的節(jié)點域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性,在工廠制造時,在框架梁所在位置設(shè)置懸臂梁(短牛腿),懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫,腹板采用貼角焊縫。框架梁與鋼柱的懸臂梁(短牛腿)連接,上下翼緣的連接采用襯板(兼引弧板)全熔透焊縫,腹板采用高強螺栓連接。
由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠遠大于鋼結(jié)構(gòu)的精度要求,當(dāng)框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時,腹板的連接板可開橢圓孔,橢圓孔的長向尺寸不得大于2d0(d0為螺栓孔徑),并應(yīng)保證孔邊距的要求。
框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設(shè)計長度,需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經(jīng)驗公式計算再按實際加工之后校核,確定其翻樣下料的精確長度。
框架梁上下翼緣的連接可采用高強螺栓連接或焊接連接,目前大部分采用帶襯板的全熔透焊接連接。施工時先焊下翼緣再焊上翼緣,先一端點焊定位,再焊另一端。
【關(guān)鍵字】房屋建筑;抗震;抗震設(shè)計
1前言
地震是地殼劇烈運動而產(chǎn)生的一種極具破壞性的自然現(xiàn)象。地震帶指的是地震集中分布的地域。在地震帶中震中密集分布,在地震帶外地震中零散分布。通常地震帶與地殼構(gòu)造相聯(lián)系。在地震帶內(nèi)的地震活動在時間分布上不均勻,各種地震活動性與所在地帶地殼介質(zhì)性質(zhì)、地殼構(gòu)造形式和地殼的構(gòu)造運動強弱有關(guān)系。
我國處于世界兩大地震帶之間,地震發(fā)生頻率較高,一旦發(fā)生地震,波及的范圍也很廣。據(jù)統(tǒng)計,1900年以來,中國死于地震的人數(shù)多于55萬,在全球因地震災(zāi)害死亡人數(shù)中占到高達的53%的比例;1949年以來超過百次的破壞性地震襲擊了我國22個省,造成了27萬余人無辜喪生,這占全國各類災(zāi)害死亡人數(shù)的54%,因地震致災(zāi)的面積達到30多萬平方公里,房屋倒塌數(shù)量達700萬間之多。
地震不僅給人們帶來巨大的財產(chǎn)損失和人身傷亡,也對國家的經(jīng)濟發(fā)展造成了不可估量的破壞。加強房屋建筑的抗震能力,雖不是阻止這種后果的唯一途徑,但卻是主要途徑。我國房屋建筑主要有砌體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)形式。每種結(jié)構(gòu)的抗震效果各有千秋,不同的結(jié)構(gòu)用于不同的建筑。
建筑構(gòu)造學(xué)是一門研究建筑物的構(gòu)成、各個組成部分組合原理與構(gòu)造方法的學(xué)科。建筑結(jié)構(gòu)是構(gòu)成建筑物并為其使用功能提供應(yīng)有的空間環(huán)境的支撐體,它承擔(dān)著建筑物的風(fēng)力撞擊、重力、振動等作用下產(chǎn)生的各種荷載;同時還影響建筑構(gòu)造、建筑整體造型和建筑經(jīng)濟的基本因素。為防止建筑物使用過程中受到各種自然因素和人為因素的影響與破壞,不得不研究像建筑防火、建筑防震建筑防爆、建筑防腐蝕、建筑防塵、建筑輻射防護、建筑屏蔽、地下室防水、變形縫等問題,并采取相應(yīng)的安全措施。
2房屋建筑抗震技術(shù)
2.1隔震技術(shù)
隔震技術(shù)是目前國際上較為熱門的抗震新技術(shù),它是以將像隔震墊等隔震消能裝置放置于結(jié)構(gòu)物底部與基礎(chǔ)之間,以此來將上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)隔開,從而達到改變結(jié)構(gòu)的動力作用和結(jié)構(gòu)的動力特性的目的,利于在地震發(fā)生時減輕結(jié)構(gòu)物的地震反應(yīng)。實踐證明,很大的垂直承載力、很大的垂直壓縮剛度、足夠大的初始剛度和較小的水平變形剛度成為隔震技術(shù)抵可以抵抗風(fēng)荷載與輕微地震的優(yōu)勢條件,而且它的耐用性比較好,使用壽命長。因此,這項技術(shù)適用于較為重要的像學(xué)校、醫(yī)院、商場、科研機構(gòu)以及重要的指揮職能單位的地層或多層建筑。
2.2消能減震技術(shù)
消能減震技術(shù)的原理是在建筑結(jié)構(gòu)的某些部位(像節(jié)點、剪力墻、支撐、連接件或者連接縫等)設(shè)置消能原件,通過這些消能裝置產(chǎn)生的摩擦非線性滯形耗能對地震能量進行耗散或吸收,從而減小了主體結(jié)構(gòu)的水平與豎向地震反應(yīng),避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞、倒塌,達到減震抗震的效果。這項技術(shù)主要用于一些高層或超高層建筑。
以上兩種是房屋建筑中常用的抗震技術(shù),雖然它們可以大幅提高建筑的抗震性能,可是因為施工比較復(fù)雜因而難以合理把握,實際運用中還需要合理的房屋建筑設(shè)計和科學(xué)的施工,以此保證房屋建筑能具有優(yōu)質(zhì)的抗震性能。近些年來,隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,一些新思想、新技術(shù)、新材料得到了應(yīng)用,這極大地豐富了增強房屋建筑抗震性能的方法,提高了構(gòu)件的極限荷載能力,減輕了結(jié)構(gòu)自身重量,有效地減輕了地震帶來的災(zāi)害。
3增強房屋建筑的抗震性能
3.1合理設(shè)計房屋建筑
房屋設(shè)計單位須按抗震設(shè)防要求以及工程建設(shè)強制性標準對房屋建筑進行必要的抗震設(shè)計,并對設(shè)計的質(zhì)量和提交的施工圖設(shè)計文件的準確性負責(zé)任。房屋建筑設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循:(1)房屋建設(shè)的場地選擇應(yīng)當(dāng)選擇堅硬的場地,避開地震時有可能會發(fā)生地基失效的松軟場地;(2)對抗震原則加以綜合運用,將剛度、承載力和延性作為主導(dǎo)目標,多道防線剛?cè)峤Y(jié)合,以便使得結(jié)構(gòu)具有多道支撐和抗水平力,同時要保證結(jié)構(gòu)體型簡單,結(jié)構(gòu)的受力及傳力途徑直接,使得整體結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同作用;(3)在設(shè)計中應(yīng)力求使由地基傳入結(jié)構(gòu)的振動能量最小,保證結(jié)構(gòu)具備足夠的承載能力、外延能力和耗能能力,并使結(jié)構(gòu)能減少地震作用下的位移與扭轉(zhuǎn)剛度;(4)為避免突然發(fā)生變化,在結(jié)構(gòu)布置中須力求剛度、質(zhì)量、延性和幾何尺寸等對稱、規(guī)整、均勻;(5)房屋設(shè)計中應(yīng)增加結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計,與此同時,基礎(chǔ)和地基的設(shè)計也需充分考慮地基變形可能對房屋安全的影響,這樣可以最大限度的防范因地震引起的次生災(zāi)害以及地質(zhì)災(zāi)害,更好地保護人民及社會的利益。
3.2依照設(shè)計文件正確施工
只有高質(zhì)量的施工才能將合理的抗震設(shè)計轉(zhuǎn)換為真正能夠抗御地震的建筑。若要提高建筑工程的抗震性能需要將抗震設(shè)計和施工同樣重視,把好雙關(guān)。有關(guān)審查單位在對施工圖進行審查時需要將房屋建筑的抗震設(shè)防當(dāng)做專項審查內(nèi)容,對其質(zhì)量負責(zé)。建設(shè)公司、施工單位應(yīng)當(dāng)嚴格按照施工圖,選擇符合標準的材料,結(jié)構(gòu)配件及設(shè)備。相關(guān)施工單位需要按照施工圖設(shè)計文件以及工程建設(shè)強制性標準來進行施工,要對施工質(zhì)量負責(zé)。所有相關(guān)工程監(jiān)理單位需要按照施工圖設(shè)計文件以及工程建設(shè)強制性標準來實施監(jiān)理職責(zé),對施工質(zhì)量承擔(dān)應(yīng)有的監(jiān)理責(zé)任。
3.3對已有的房屋加固
對已有的房屋建筑進行加固改造,也是一種增強房屋建筑抗震效果的比較好的手段。木結(jié)構(gòu)房屋的抗震加固需要根據(jù)實際情況進行,采用減輕屋頂重力、加固構(gòu)件之間的連接、加固木構(gòu)件、砌磚抗震墻、加強柱間支撐等一些措施;土石墻房屋的加固應(yīng)根據(jù)需要來加固墻體、增強墻體間連接、減輕屋蓋重力;多層砌體結(jié)構(gòu)加固可根據(jù)需要采用拆砌抗震墻、增設(shè)抗震墻、修補灌漿、在外加柱加固、板墻或面層加固、增設(shè)支撐加固、設(shè)置鋼拉桿、長錨桿、對柱和墻采取現(xiàn)澆鋼筋混凝土套加固、增設(shè)圈梁和構(gòu)造柱等方法;多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固可以根據(jù)需要采用單向框架加固為雙向,加強樓、屋蓋整體性并增設(shè)抗震支撐、抗震墻等構(gòu)件的方法;框架梁柱根據(jù)需要使用鋼構(gòu)套、現(xiàn)澆鋼筋混凝土套加固、貼鋼板加固、翼墻加固、增設(shè)鋼筋混凝土抗震墻等措施。
近幾十年來,我國對房屋建筑的加固,除了那些已知的傳統(tǒng)方法,還開發(fā)應(yīng)用了像高強鋼絞線、碳纖維布、高強結(jié)構(gòu)膠、聚合物砂漿這樣的材料及預(yù)應(yīng)力技術(shù),這使得我國的建筑加固技術(shù)達到國際先進水平。
4小結(jié)
綜上所述,目前我國在房屋建筑的抗震設(shè)計方面面臨著兩個主要的工作:其一是盡快在建筑設(shè)計上提高抗震設(shè)防標準,加大抗震技術(shù)方面的研究投入,積極推廣并應(yīng)用先進可靠地抗震技術(shù);其二是針對一些已有的建筑物,組織相關(guān)的機構(gòu)展開全面徹底的抗震檢查,對全國范圍內(nèi)有抗震隱患的建筑物加以加固或改造。不能再讓像唐山地震和汶川地震這樣的悲劇重演。盡管現(xiàn)有的科技條件下,所有國家都無法避免地震這樣的災(zāi)害,但是采取必要的抗震措施還是有助于將災(zāi)害帶來的災(zāi)難降到盡量低,因此,房屋建筑抗震設(shè)計技術(shù)的研究與應(yīng)用任重而道遠。
【參考文獻】
關(guān)鍵字:磚混房屋結(jié)構(gòu);抗震;設(shè)計
Abstract: The multi-storey brick masonry is the most widely used of building a building structure; it has a selection of convenient, simple construction, short construction period and low cost. Shock resistance are the important factors should be considered when the housing and construction design, this paper explores the multi-storey brick and concrete housing structure should be noted that in the seismic design process.Key words: brick masonry structure; earthquake; design
中圖分類號:TU973+.31文獻標識碼: A 文章編號:
磚混房屋結(jié)構(gòu)是目前我國多層建筑中應(yīng)用最廣泛的建筑形式,據(jù)統(tǒng)計,我國民用住宅建筑中大量采用這種形式。磚混結(jié)構(gòu)是指采用磚(包括普通磚、多孔磚、混凝土小型空心砌塊等)和混合砂漿砌筑而成的建筑結(jié)構(gòu)。多層磚混房屋的建筑材料及連接方式是決定建筑抗震性能的主要因素。汶川地震是我國近年來破壞性最強的地震災(zāi)害,汶川地震中倒塌的學(xué)校大都是磚混結(jié)構(gòu),砌體結(jié)構(gòu)材料的整體性差是導(dǎo)致校舍坍塌的主要原因。因此,在房屋的抗震設(shè)計過程中,我們主要是考慮建筑的整體性、抗剪能力以及結(jié)構(gòu)的延性。根據(jù)現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計規(guī)范、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范,從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計角度出發(fā),多層磚混房屋抗震設(shè)計應(yīng)注意以下幾個方面。
一、控制砌體房屋的層數(shù)及總高度
實踐證明,砌體房屋的層數(shù)與它的地震程度成正比關(guān)系,即房屋的總高度越高,那么發(fā)生地震時,它的破壞性也越大。因此,在建筑的設(shè)計過程中,我們要適當(dāng)控制建筑的高度設(shè)計。我國多層砌體房屋的總高度及層數(shù)應(yīng)滿足現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011—2010),見表7.1.2:
建筑房屋底部的傾覆力隨層數(shù)及高度的增加而增大,當(dāng)傾覆力矩增大到一定程度,就會使底部墻體產(chǎn)生過大的壓力或剪切力而被破壞。因此,減少房屋層數(shù)是改善其抗震性設(shè)計的一個有效途徑。
二、合理布置建筑平面和立面
建筑平面和立面的設(shè)計是房屋設(shè)計中的主要內(nèi)容。抗震設(shè)計中,應(yīng)盡量遵循建筑平面規(guī)則、立面簡潔的原則,使得結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心和剛度中心一致。如果房屋的平面和立面設(shè)計不規(guī)則,那么建筑的結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心和剛度中心不重合。一旦發(fā)生地震,由于地震產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng),這樣會加大地震的破壞力度。結(jié)構(gòu)設(shè)計時,對于體型不規(guī)則的房屋,我們要注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠端墻段的抗震驗算。房屋平面布置時輪廓凹凸尺寸及樓板局部開洞口均不應(yīng)過大,具體規(guī)范有要求,另外設(shè)計的時候,應(yīng)該盡可能的降低房屋的重心,不采用錯落的立面。雖然按照人們的習(xí)慣,建設(shè)設(shè)計的造型應(yīng)該力求新穎,但是考慮到抗震設(shè)計要求,通常建筑設(shè)計不應(yīng)采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案。對于體型復(fù)雜,平面又特別不規(guī)則的建筑,我們通常將建筑布局分割成幾個相對規(guī)則的小單元,然后在適當(dāng)?shù)牟课辉O(shè)置防震縫。在實際的建筑設(shè)計中,在滿足使用功能要求的前提下,設(shè)計師應(yīng)盡可能的兼顧建筑造型,使建筑的平面和立面盡可能設(shè)計得比較規(guī)則、簡潔,從而提高房屋建筑的抗震性。
三、合理布置縱墻和橫墻
縱、橫墻體是多層磚混房屋的主要承重構(gòu)件,合理布置縱、墻體能有效提高房屋抗震性能。多層磚混房屋的縱、橫墻體布置應(yīng)力求均勻,使得縱橫墻共同承擔(dān)房屋荷載 。我們看到在農(nóng)村地區(qū)的許多多層磚混房屋采用縱墻或橫墻承重,非承重方向的約束墻體少,這樣的房屋空間剛度和整體性較差,抗震能力大大降低低。墻體布置時,我們應(yīng)在兩個方向適當(dāng)布置縱橫墻混合承重,這樣一來限制了縱、橫墻的側(cè)向變形,增強房屋整體性和空間剛度,對抗彎、抗剪都非常有利。我們通常采用縱墻貫通的平面布置方式,某些特殊情況下,縱墻不能貫通布置時,我們可以采用在縱、橫墻交接的地方適當(dāng)增設(shè)構(gòu)造配筋,必要的時候還可以每隔一定高度放置水平拉結(jié)構(gòu)筋。另外應(yīng)注意房屋縱橫墻上不宜開設(shè)大洞口。
四、增強砌體房屋的剛度及整體性
前面已經(jīng)提到增強房屋整體性和空間剛度能夠改善房屋抗震性能,多層磚混房屋結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計主要是加強空間剛度結(jié)構(gòu)體系的整體剛度和整體穩(wěn)定性。樓板要有較大的水平剛度,采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板能夠大大增加房屋水平剛度。現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋是目前應(yīng)用最廣泛的抗震構(gòu)件,具有整體性好、水平剛度大的優(yōu)點,而且可以消除滑移、散落等問題。采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋設(shè)計后,不僅房屋的整體性和剛度得到很大加強,而且對平面上墻體對齊的要求也可以適當(dāng)放寬。因為砌體結(jié)構(gòu)是以剪切變形為主的,這種情況下,層間變形是我們可以控制的。較強的樓板及屋蓋還是良好的荷載傳遞的良好構(gòu)件,當(dāng)上下墻體不對齊時,現(xiàn)澆樓板及屋蓋能起到一定的傳遞水平力的作用。總之,現(xiàn)澆樓板及屋蓋是一種較理想的抗震構(gòu)件,而且在適當(dāng)?shù)牟课辉鲈O(shè)構(gòu)造柱,配置些構(gòu)造鋼筋,能夠提高房屋結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性,從而提高房屋抗震能力。
五、適當(dāng)位置布置房屋圈梁和構(gòu)造柱
圈梁的布置是多層混轉(zhuǎn)房屋抗震設(shè)計中一種有效的抗震措施。在多層磚混房屋中設(shè)置水平圈梁,可增加內(nèi)外墻的連接,從而提高房屋的整體性。設(shè)置圈梁以后,可以使樓蓋與縱、橫墻構(gòu)成整體的箱形結(jié)構(gòu),這樣可以增加預(yù)制板的穩(wěn)定性,防止預(yù)制板的散落,使磚墻出平面倒塌的可能性大大降低,以充分發(fā)揮各片墻體的抗震能力。設(shè)計的時候,圈梁一般作為邊緣構(gòu)件,它對裝配式樓、屋蓋在水平面內(nèi)有約束作用,可以提高樓蓋、屋面的水平剛度。圈梁和構(gòu)造柱一起可以限制墻體裂縫的開展,提高墻體的抗剪能力。另外圈梁的設(shè)計還可以減輕地震時地基不均勻沉陷造成的地表裂縫的影響。
五、增加墻體面積與提高砂漿強度
震害調(diào)查表明,墻體面積越大,砂漿強度等級越高,多層磚混房屋的抗震能力就越強,因此,提高墻體面積和砂漿強度能夠減輕地震的破壞程度。實驗證明,若是6層磚混房屋,上面幾層的地震作用較小,底下一層、二層的地震影響比較大,抗震計算不滿足要求,如果改變墻體的承載面積,如將部分的240mm寬的承重墻改為360mm,提高砂漿的強度等級,如將砂漿等級從M5體高到M10,則能夠使抗震滿足要求。同樣的,高層建筑也可以通過增加底部墻體面積和提高砂漿強度提高房屋的抗震性能。
七、墻段內(nèi)設(shè)置水平鋼筋
在抗震演算過程中,多層磚混房屋的底層往往不容易滿足抗震要求,因此,我們要采取適當(dāng)?shù)拇胧┰鰪姷撞康目拐鹉芰Α?/p>
我們常采用的方法是在抗震力不夠的承重墻內(nèi)配置水平鋼筋,使得地震力由砌體和水平筋共同承擔(dān)。而且在墻內(nèi)設(shè)置水平筋可以減少墻體的脆性,增加延性,從而提高抗震能力。實驗表明,水平鋼筋宜采用HPB235、HRB335鋼筋,配筋率不應(yīng)小于0.07%,也不宜大于0.17%,間距不應(yīng)大于400mm;鋼筋錨固長度不宜小于180mm。
八.其他措施
以上內(nèi)容是多層磚混房屋建筑抗震設(shè)計總體時應(yīng)該注意的總體方向,下面再介紹一些設(shè)計過程中要注意的細節(jié)問題。例如,控制房屋的高寬比;多層磚混房屋的樓梯間應(yīng)設(shè)置在每個單元中部,不能靠近山墻處,對于突出屋頂?shù)臉翘蓍g設(shè)計,構(gòu)造柱應(yīng)延伸到頂部與頂部圈梁連接。如果需要設(shè)置電梯,電梯對樓板有較大的削弱作用,布置時應(yīng)盡量避開端角和凹角。如果是純框架結(jié)構(gòu),那么電梯井不應(yīng)采用鋼筋混凝土井筒。房屋的局部尺寸應(yīng)滿足抗震規(guī)范的限值要求。對于高層建筑,設(shè)計的時候不能錯層,即不能將層高不同的兩部分結(jié)合在一座建筑中,這樣抗震效果很差。我們應(yīng)采用防震縫分開為兩座單獨的建筑,主樓和裙樓的關(guān)系要鮮明的表達出來,而且要聯(lián)合得牢固。
總之,地震是破壞程度極大的自然災(zāi)害,給國家和人民帶來巨大的損失,我們要吸取汶川地震的教訓(xùn),防患于未然,建筑設(shè)計必須考慮房屋的抗震性。本文從八個方面,對多層磚混房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計過程中應(yīng)該注意的問題進行了總結(jié),僅供同行參考。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:近斷層地震動;脈動型;高層剪力墻;地震反應(yīng)
1引言
近年來,近斷層地震動已經(jīng)成為地震學(xué)與地震工程學(xué)兩個學(xué)科內(nèi)的熱點問題。近二十年來發(fā)生的幾場大地震,如美國北嶺地震(1994,1,17)、臺灣集集地震(1999,9,21)都收集到了豐富的地震動數(shù)據(jù),研究人員據(jù)此整理出了具有典型運動特征的地震動記錄。大量的研究資料表明,由于處于近斷層區(qū)域地震動往往具有大脈沖、長周期、高峰值等與遠場地震動顯著不同的特性,更容易對結(jié)構(gòu)造成嚴重的破壞,所以以近斷層地震動作為研究對象具有實際意義。
關(guān)于近斷層地震動的定義在學(xué)術(shù)界尚未統(tǒng)一,大多數(shù)學(xué)者是將距離斷層破裂面小于20公里以內(nèi)的區(qū)域稱作近斷層區(qū)域[1],在這一區(qū)域收集到的地震動記錄一般稱之為近斷層地震動記錄。
與遠場地震動不同的是,近斷層地震動具有長周期、大峰值以及速度脈沖等特點。研究人員根據(jù)大量的近斷層地震動記錄資料分析以及相關(guān)數(shù)值模擬,總結(jié)出了其主要運動特征包括集中性、破裂向前方向性效應(yīng)、上盤效應(yīng)、速度脈沖以及滑沖效應(yīng)。本文以近斷層地震動記錄作為輸入,計算結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),分析地震動的強度度量參數(shù),得到對抗震設(shè)計有用的結(jié)論。
近年來,在高層住宅結(jié)構(gòu)中,剪力墻結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。由于剪力墻結(jié)構(gòu)剛度大,整體性較好,具有較好的抗剪能力。對于以水平方向作用為主的地震輸入,具有較強的抗震能力,因此,針對剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的研究,對高層剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻布置與優(yōu)化具有很強的工程意義。
本文選取近斷層地震動記錄,這些地震動記錄來自實際地震,選取基于具有典型運動特征的脈沖型地震動記錄作為地震輸入,基于SAP有限元分析軟件進行彈塑性時程分析,提取結(jié)構(gòu)層間位移角等地震反應(yīng)數(shù)據(jù),分析近斷層地震動記錄下高層建筑結(jié)構(gòu)實際反應(yīng)。
2近斷層脈沖型地震動特性參數(shù)
本文選取具有典型脈沖特性的近斷層地震動記錄[9],即來自臺灣集集地震(1999,9,21,震級MW=7.6)和美國北嶺地震(1994,1,17,震級MW=6.6)。這兩次地震動都得到了典型的近斷層地震動記錄,其中,集集地震還收集到了無脈沖地震動記錄,具體地震動參數(shù)如表1所示。
從圖2可以看出,無脈沖地震動作用下,剪力墻結(jié)構(gòu)在各層的位移角相差不大,說明高層建筑結(jié)構(gòu)的基本振型影響不明顯,而高階振型起顯著作用。而在滑沖效應(yīng)和向前方向性地震動的作用下,高層剪力墻結(jié)構(gòu)在頂部和底部的位移角有較為顯著的區(qū)別,這說明,結(jié)構(gòu)的基本振型被地震動作用激發(fā),成為控制結(jié)構(gòu)位移的主要作用。簡而言之,分析近斷層無脈沖型地震動和含脈沖型地震動作用對高層剪力墻結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)影響,脈沖型地震動作用下,高層剪力墻結(jié)構(gòu)層間變形較大,容易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生整體倒塌,對結(jié)構(gòu)安全更為不利。
4結(jié)論
通過對單自由度雙線性系統(tǒng)與高層剪力墻結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的分析,可以得到以下結(jié)論:
(1)分析結(jié)果表明,近斷層脈沖型地震動記錄主要與結(jié)構(gòu)的基本陣型相關(guān);二無脈沖型地震動對結(jié)構(gòu)的高階陣型起主要作用。高層結(jié)構(gòu)的基本陣型對結(jié)構(gòu)抗震起決定性作用,因此,近斷層含脈沖型地震動對建筑結(jié)構(gòu)具有更強的破壞性
(2)雙線性SDOF系統(tǒng)與高層剪力墻結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)具有較好的相似性,表明以單自由度系統(tǒng)作為高層建筑的簡化結(jié)構(gòu)進行地震反應(yīng)分析是可靠的。
參考文獻
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論文摘要:結(jié)構(gòu)設(shè)計簡而言之就是用結(jié)構(gòu)語言來表達建筑師及其它專業(yè)工程師所要實現(xiàn)的東西。
1結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念及內(nèi)容
結(jié)構(gòu)設(shè)計簡而言之就是用結(jié)構(gòu)語言來表達建筑師及其它專業(yè)工程師所要實現(xiàn)的東西。結(jié)構(gòu)語言就是結(jié)構(gòu)師從建筑及其它專業(yè)圖紙中所提煉簡化出來的結(jié)構(gòu)元素。包括基礎(chǔ),墻,柱,梁,板,樓梯,大樣細部等等。然后用這些結(jié)構(gòu)元素來構(gòu)成建筑物或構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)體系。把各種情況產(chǎn)生的荷載以最簡潔的方式傳遞至基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容可分為:基礎(chǔ)的設(shè)計,上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計和細部設(shè)計。
2結(jié)構(gòu)設(shè)計的階段
結(jié)構(gòu)設(shè)計的階段大體可以分為三個階段,結(jié)構(gòu)方案階段,結(jié)構(gòu)計算階段和施工圖設(shè)計階段。方案階段的內(nèi)容為:根據(jù)建筑的重要性,建筑所在地的抗震設(shè)防烈度,工程地質(zhì)勘查報告,建筑場地的類別及建筑的高度和層數(shù)來確定建筑的結(jié)構(gòu)形式(例如,磚混結(jié)構(gòu),框架結(jié)構(gòu),框剪結(jié)構(gòu),剪力墻結(jié)構(gòu),筒體結(jié)構(gòu),混合結(jié)構(gòu)等等以及由這些結(jié)構(gòu)來組合而成的結(jié)構(gòu)形式)。確定了結(jié)構(gòu)的形式之后就要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的特點和要求來布置結(jié)構(gòu)的承重體系和受力構(gòu)件。
結(jié)構(gòu)計算階段的內(nèi)容為:2.1荷載的計算。荷載包括外部荷載(例如,風(fēng)荷載,雪荷載,施工荷載,地下水的荷載,地震荷載,人防荷載等等)和內(nèi)部荷載(例如,結(jié)構(gòu)的自重荷載,使用荷載,裝修荷載等等)上述荷載的計算要根據(jù)荷載規(guī)范的要求和規(guī)定采用不同的組合值系數(shù)和準永久值系數(shù)等來進行不同工況下的組合計算。
2.2構(gòu)件的試算。根據(jù)計算出的荷載值,構(gòu)造措施要求,使用要求及各種計算手冊上推薦的試算方法來初步確定構(gòu)件的截面。
2.3內(nèi)力的計算。根據(jù)確定的構(gòu)件截面和荷載值來進行內(nèi)力的計算,包括彎矩,剪力,扭矩,軸心壓力及拉力等等。2.4構(gòu)件的計算。根據(jù)計算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及規(guī)范對構(gòu)件的要求和限制(比如,軸壓比,剪跨比,跨高比,裂縫和撓度等等)來復(fù)核結(jié)構(gòu)試算的構(gòu)件是否符合規(guī)范規(guī)定和要求。如不滿足要求則要調(diào)整構(gòu)件的截面或布置直到滿足要求為止。
施工圖設(shè)計階段的內(nèi)容為:根據(jù)上述計算結(jié)果,來最終確定構(gòu)件布置和構(gòu)件配筋以及根據(jù)規(guī)范的要求來確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造措施。
3各設(shè)計階段的基本方法
根據(jù)方案階段的主要內(nèi)容,其基本方法就是根據(jù)各種結(jié)構(gòu)形式的適用范圍和特點來確定結(jié)構(gòu)應(yīng)該使用的最佳結(jié)構(gòu)形式,這要看規(guī)范中對于各種結(jié)構(gòu)形式的界定和工程的具體情況而定,關(guān)鍵是清楚各種結(jié)構(gòu)形式的極限適用范圍。還要考慮合理性和經(jīng)濟性。
在結(jié)構(gòu)計算階段,就是根據(jù)方案階段確定的結(jié)構(gòu)形式和體系,依據(jù)規(guī)范上規(guī)定的具體的計算方法來進行詳細的結(jié)構(gòu)計算,規(guī)范上的方法有多種,關(guān)鍵是結(jié)合工程的實際情況來選擇合適的計算方法,以樓板為例,就有彈性計算法,塑性計算法及彈塑性計算法。所以選擇符合工程實際的計算方法是合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提,是十分重要的。
在施工圖設(shè)計階段,就是根據(jù)結(jié)構(gòu)計算的結(jié)果來用結(jié)構(gòu)語言表達在圖紙上。首先表達的東西要符合結(jié)構(gòu)計算的要求,同時還要符合規(guī)范中的構(gòu)造要求,最后還要考慮施工的可操作性。這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對規(guī)范要很好的理解和把握。另外還要對施工的工藝和流程有一定的了解。這樣設(shè)計出的結(jié)構(gòu),才會是合理的結(jié)構(gòu)。
4規(guī)范、手冊及標準圖集和計算機在具體工作中的應(yīng)用
結(jié)構(gòu)設(shè)計的準則和依據(jù)就是各種規(guī)范和標準圖集。在進行不同結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計時必須要緊扣不同的規(guī)范,但這些規(guī)范又都是相互聯(lián)系密不可分的。在不同的工程中往往會使用多種規(guī)范,在一個工程確定了結(jié)構(gòu)形式后,首先要根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》來確定建筑的可靠度和重要性;然后再根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》,《建筑抗震設(shè)防分類標準》《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》確定建筑在抗震設(shè)防方面的規(guī)定和要求,在荷載的取值時要按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》來確定,這是建筑總體需要運用的規(guī)范。在工程的具體設(shè)計方面,涉及到砌體部分的要遵循《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定;涉及到混凝土部分的要遵循《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定;涉及到鋼筋部分的要遵循《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》和《鋼筋機械連接通用技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定;在基礎(chǔ)部分的設(shè)計時需要遵循的是《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。最后在結(jié)構(gòu)繪圖時則要符合《建筑結(jié)構(gòu)制圖標準》的要求。在各種結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊中,給出了該結(jié)構(gòu)形式設(shè)計的原理,方法,一般規(guī)定和計算的算例以及用來直接選用的各種表格。這對于深刻理解和具體設(shè)計各種結(jié)構(gòu)形式具有良好的指導(dǎo)作用。推薦最好能參照設(shè)計手冊來手算典型的結(jié)構(gòu)形式。
標準圖集是依據(jù)規(guī)范來制定的國家和省市地方統(tǒng)一的設(shè)計標準和施工做法構(gòu)造。不同的結(jié)構(gòu)形式有不同的標準圖集。設(shè)計中常用的有,結(jié)構(gòu)繪圖時采用:平法制圖(03G101-1),砌體中的鋼筋混凝土過梁采用:過梁(L03G303),磚混結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造詳圖采用:L03G313,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造詳圖采用:L03G323,地溝及蓋板采用:02J331。需要說明的是,在選用標準圖集時一定要根據(jù)具體工程的實際情況來酌情選用,必要時應(yīng)說明選用的頁號和圖集號,不可盲目采用。
論文摘要:根據(jù)升板結(jié)構(gòu)房屋的特點,結(jié)合工程實例,通過對該類房屋進行現(xiàn)場調(diào)查、構(gòu)造分析和結(jié)構(gòu)復(fù)算,對房屋的檢測和加固方法進行了研究,從而使升板結(jié)構(gòu)房屋滿足現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范要求,進而推廣升板結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用。
0引言
升板結(jié)構(gòu)是二十世紀七八十年代的一種鄉(xiāng)昭些結(jié)構(gòu)形式,其主要特點為現(xiàn)場濕作業(yè)少、構(gòu)件統(tǒng)一、易于預(yù)制、板底平整等。正是由于這些特點和當(dāng)時施工技術(shù)等原因,所以建設(shè)了較多的這種結(jié)構(gòu)形式的房屋。在當(dāng)前城市改造過程中,或多或少地會遇到這類房屋。其主要缺點為水平剛度較小,柱板連接節(jié)點較弱等。本文結(jié)合工程實例對這類房屋的特點進行分析,并對加固設(shè)計方法進行研究。
1工程概況
某商場為一幢4層混凝土結(jié)構(gòu)房屋,建筑面積8 000時。房屋結(jié)構(gòu)形式為柱板結(jié)構(gòu),柱形式為角鋼勁性柱;1層,2層采用密肋樓板升板結(jié)構(gòu),3層,4層采用平板升板結(jié)構(gòu)。柱設(shè)計截面尺寸為350 x 350,內(nèi)配4藝80x8等邊角鋼。密肋板的肋梁截面尺寸為120 x 250 @ 615,柱邊肋梁負彎矩處配2小18,跨中正彎矩配2似5,箍筋為雙肢懷@ 150;跨中肋梁負彎矩配砷18,正彎矩配125,拉結(jié)筋為S形拓@ 150。后澆方形柱帽,柱帽尺寸為1 500 x1 500 x 400。平板設(shè)計板厚為200,內(nèi)配X14)150鋼筋雙層雙向配置,板底、板頂鋼筋的斷開位置均在跨中1 /3處。后澆錐形柱帽,柱帽尺寸為1 800 x 1 800 x 300。混凝土設(shè)計標號為300號。升板與柱之間的連接采用型鋼承重銷、型鋼與提升環(huán)中的預(yù)埋型鋼焊接。房屋采用柱下條形基礎(chǔ),基礎(chǔ)埋深2.000 m,電梯井及樓梯間位置的基礎(chǔ)為筏片基礎(chǔ),基礎(chǔ)埋深為2.000 m,混凝土設(shè)計標號為200號,結(jié)構(gòu)平面圖見圖1,圖2。
2現(xiàn)場調(diào)查
由于房屋使用歷史較長,在平時使用過程中沒有按照原設(shè)計荷載要求進行使用,曾多次對房屋進行改造,樓層面裝飾層厚度達到300~,遠遠大于原始設(shè)計荷載。在現(xiàn)場將所有樓層裝飾層全部拆除后,發(fā)現(xiàn)原有平板呈現(xiàn)明顯的凹凸現(xiàn)象,與無梁樓板在均布荷載作用下的變形情況完全一致,說明長期荷載作用下,混凝土樓板已經(jīng)出現(xiàn)了永久變形。1層大部分混凝土柱的混凝土質(zhì)量較差,鋼筋銹蝕較嚴重,混凝土表面已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有部分保護層剝落,2層混凝土柱的混凝土質(zhì)量略好于1層框架柱。角鋼勁性柱由于保護層厚度較薄,鋼材表面已經(jīng)銹蝕,銹蝕量不大,樓板的鋼筋銹蝕情況不明顯。1層的混凝土標號比原設(shè)計200號混凝土低,1層可評定為C15,2層可評定為C25;3層,4層的混凝土標號離散性較大,可以評定為C25。
升板結(jié)構(gòu)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)部分外露型鋼承重銷出現(xiàn)較為嚴重的銹蝕現(xiàn)象,個別構(gòu)件銹蝕量已經(jīng)大于5 mm,嚴重影響了承重銷的承載能力。
3構(gòu)造分析
按照現(xiàn)行建筑抗震設(shè)防等級分類標準,房屋為丙類建筑,框架的抗震等級為二級。
現(xiàn)行GB 50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范(2008版)對結(jié)構(gòu)體系的要求:結(jié)構(gòu)體系尚宜符合下列各項要求:1)宜有多道抗震防線;2)宜具有合理的剛度和承載力分布,避免因局部削弱或突變形成薄弱部位,產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中;3)結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向的動力特性宜相近。對板柱一抗震墻結(jié)構(gòu)而言,規(guī)范要求:房屋的周邊和樓、電梯洞口周邊應(yīng)采用有梁框架;房屋的屋蓋和地下1層頂板宜采用梁板結(jié)構(gòu)。板柱一抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻應(yīng)承擔(dān)結(jié)構(gòu)的全部地震作用,各層板柱部分應(yīng)滿足計算要求,并應(yīng)能承擔(dān)不少于各層全部地震作用的20 0%。顯然本工程的結(jié)構(gòu)體系不能滿足規(guī)范要求。
4結(jié)構(gòu)復(fù)算
1)根據(jù)計算結(jié)果,大部分框架柱的軸壓比以及配筋不能滿足使用要求,其中最大值為1.75,遠遠大于規(guī)范規(guī)定的0. 85。地基基礎(chǔ)承載能力基本能夠滿足使用要求。2)層間位移及結(jié)構(gòu)動力特性計算結(jié)果表明,樓層集中質(zhì)量較大,結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較弱,層間位移最大值為1 /397,是規(guī)范規(guī)定的2倍多。3)框架柱的箍筋設(shè)置亦不滿足抗震設(shè)計規(guī)范的要求。
5小結(jié)
1)從整個結(jié)構(gòu)來看,本房屋結(jié)構(gòu)體系均為板柱結(jié)構(gòu)。原結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有考慮抗震設(shè)防,柱板連接節(jié)點構(gòu)造、框架柱的抗震構(gòu)造措施等均不能滿足抗震構(gòu)造要求。結(jié)構(gòu)的承載力達不到7度抗震設(shè)防要求。因此房屋整體抗震性能不符合現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范要求。2)層間位移及結(jié)構(gòu)動力特性計算結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度明顯較弱,層間位移均超過規(guī)范規(guī)定限值。
6加固方法研究
根據(jù)驗算結(jié)果并依據(jù)GB 50367-2006混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范,建議對整個建筑結(jié)構(gòu)采取如下加固措施:
1)由于結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較小,層間位移不能滿足規(guī)范要求,應(yīng)當(dāng)在適當(dāng)?shù)奈恢迷鲈O(shè)抗側(cè)力構(gòu)件,提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度,減小層間位移。結(jié)構(gòu)加固平面圖見圖3。結(jié)構(gòu)層間位移和動力特性計算結(jié)果見表1,表2。從表1,表2中可以看出,增加抗側(cè)力構(gòu)件(抗震墻)后,房屋的結(jié)構(gòu)體系由原來的板柱體系轉(zhuǎn)化為板柱一抗震墻體系。層間位移計算明顯減小,房屋振動周期縮短,結(jié)構(gòu)整體水平剛度有了較大的提高。結(jié)構(gòu)體系相對而言比較合理,且滿足了現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范要求。
2)樓板應(yīng)當(dāng)全面鑿除裝修層,減輕結(jié)構(gòu)的恒載。
3)對于密肋樓板應(yīng)當(dāng)進行結(jié)構(gòu)加固。密肋樓板的加固方法可采用加固密肋的方法,在板肋正負彎矩區(qū)粘貼高強片材,如鋼板或碳纖維材料。
4)混凝土柱,應(yīng)首先鑿除混凝土柱表面已經(jīng)碳化、酥裂部分,采用擴大截面法進行加固。為了保證框架柱的連續(xù)性,柱鋼筋應(yīng)穿樓板至屋面,并增設(shè)箍筋加密區(qū)。
5)對于升板結(jié)構(gòu)與混凝土柱之間的連接,應(yīng)增澆柱帽,提高樓板的抗沖切能力。