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建筑结构抗震论文优秀7篇 建筑结构抗震论文优秀7篇怎么写

更新时间:2024-03-24 09:36:18 点击: 来源:yutu

问学必有师,讲习必有友,下面是漂亮的编辑为大伙儿整编的建筑结构抗震论文优秀7篇,欢迎参考阅读,希望大家能够喜欢。

抗震设防论文 篇一

1.1震灾的严重性

本世纪世界陆地7级以上地震,中国有66次占1/3,人口死亡200多万,中国有115万占1/2。在最近期的1978年唐山大地震中死24万,死伤40万,经济损失100亿人民币。在国内的各种灾难中,属灾死人占54%。经济损失占6%。

1.2震灾预告的艰难性

至今世界上发生了无数次的大小地震,据资料介绍,只有海城与墨西哥两次地震的临震预告稍准,由于中长期预告不准,海城与墨西哥城的建筑物损坏与震灾还是严重的。关于地震发生的机理目前总说纷坛,例如,断裂带错动、地壳板块插入、整板变形断裂,学说越多说明可靠的学说尚未形成。日本是震灾较多,研究地震机理及预告人员最多、水平最高的国家,可是1995年1月17日偏偏在其预告安全区西部的阪神发生大地震,死5oo0多人,经济损失1000亿美元,全国一遍震动。因此在1994年在西班牙召开的国际地震会议上有关专家指出,目前地震是不可预告的,因此各国应将重点放在建造耐震的建筑上。

1.3如何吸取唐山大震的经验教训

海城地震后,天津市有些工程搞了抗震加固。在唐山大地震时,这些加固过的工程表现了明显的耐震性能,因此唐山地震后全国开始了大规模的现有建筑抗震加固与新建建筑抗震设防工作。我国的抗震设防是按地区设防烈度划分等级的,例如按六度设计的房屋的设防目标是:遭迂从值烈度(5.5度)时建筑不损坏;遭迂基本烈度(7度)时建筑有些损坏,但可修复使用;遭遇罕遇地震(8度强)时,破坏严重,但下例塌。海城地震时海城是9度,唐山地震时唐山中心区是10度。7度设计的房屋迂海城、唐山那样的9度、10度大震就要破坏倒塌了。全国把大多数地区均划为七度、六度区,由于经济的原因及技术的困难,尚无法按10度的条件设计这些地区的房屋结构,因此无法避免唐山地震的悲剧重演。我国地震工程科技人员寻找新的方法,也就是开始研究隔震、减震。消能与控制技术,从”硬抗”转到“软消”。我院滑移减震建筑技术就是在这种形势下从1985年开始列题研究的项目。

2滑移减震技术研究的主要成果及水平

为了避免唐山大地震的悲剧重演,为了寻求抵御十度大震的建筑技术,在1985年开展了滑移减震技术的研究。从1985年至1990年为项目研究,以机理为主;第二阶段1995年至1997年结合试点建筑,进行设计、构造及施工等配套技术研究。

2.1项目研究成果

(1)石墨是较理想的助滑剂材料:它耐久、构造简单、适宜的上部结构抗震构造与适宜的最大错动位移值。

(2)最大错动位移是54mm;残存错动位移小于20mm;

(3)高宽比控制为2,能保证只滑不摇摆;

(4)能起到保险丝作用,滑誉减震房7度强时起滑,10度时上部建筑只滑不破坏倒塌。

1990年经全国闻名抗震专家宋秉译、周福霖、刘季、李桂肴、霍自正等组成的鉴定委员会鉴定认为课题成果具有重大的社会效益与经济效益,成果的广度和深度达到国内先进水平,有关计算参数均可为滑移减震消能多层砖房的设计提供依据。

然后根据研究报告编写的论文在第十届世界地震工程会议(西班牙)与国内“建筑结构学报”上发表。均获较高评价。

2.2试点建筑的研究成果

(1)上部结构设计安全度,横墙安全度是相应按7度抗震设计的1.5倍;纵墙是1.8倍。这与辽宁地区目前7度区的七层砖混住宅结构相当;

(2)配套研究了上、下水管、煤气管及暖气管穿过滑移层的柔性接头或柔性构造;

(3)构造简单施工方便;

(4)采用挖孔桩基础时,由于桩的配筋减少使总造价不增加;采用其它基础时总造价增加较少。

试点建筑研究成果在1997年经杨玉成、梁发云与省内专家组成的鉴定委员会鉴定,认为该试验建筑可达到相当于6一7度地震不坏,7度强地震时,滑动层刚开始动作,9~10度地震时下倒塌。这是一项防止房屋倒塌、减轻地震灾难的有效的创新途径。用石墨作分隔层材料建成六层住宅在国内、国际上属首创。

3滑移减震建筑在市场中经过检验得到房产育及用户欢迎

(1)同行专家认可——技术上过硬;

(2)政府部门支持——适合我国、我省情况;

(3)符合市场法则一一房产商能挣钱;用户欢迎。

滑移减震建筑技术就是闯过以上三关于1998年进入辽宁市场,并获得了成功。

3.1同行专家认可

研究项目及试验性建筑的两次鉴定会文件及有关于中、外重要学术会议及国内重要刊物均表明该项成果的学术水平是高的,获得了同行专家的认可与好评。

3.2政府部门支持

滑移减震研究项目经1990年至1995年近5年等停后,在全国橡胶垫隔震技术发展的形势促进与1995年初日本阪神地震震灾的推动下,我于1995年5月给原辽宁省省长闻世震写了一封信,呼吁”我省应加快新型建筑隔震技术的发展”省长很重视批示支持,省建设了厅长也批示支持,随之拟定了推广规划,并具体落实到辽宁省建设事业“九五”科技成果重点推广项目和2010年科技成果转化规划纲要中。这就为项目的应用获得了可靠的红头文件。

3.3符合市场法则

因为地震预告不准,而按预告划分的烈度设计抗震建筑,其安全性不高的现实不但科技人员明白,一般百姓亦理解。因此1997年夏季在辽宁省锦州市,1998年春季在丹东市当有地震传言时、百姓就人心慌慌,尽力想法躲避。锦州属下的凌海市与丹东属下的东港市有的房产公司抓住百姓的怕震心态,建了一些现浇楼板的砖混住宅,造价增加40一50元/m2,但有购房自主权的百姓还是争先选购了此种住宅。

滑移减震建筑技术就是在这种百姓对现有抗震建筑心有余悸,并且自己有了购房权,可以购买优质优价房的形势下于1998年走进市场的、在东港市及海城市推广了约六万平方米,当年建成3万平方米。经几栋楼的施工实践,采用滑移减震技术后,房屋价格仅增加12一20元/m2,每户也只增加1000多元。因此滑移减震建筑深受房产商与用户欢迎。

在1998年12月初在东港市召开的”辽宁省滑移减震建筑现场技术交流会”上,省建设厅领导认为滑移减震技术应成为建筑业的新增长点。目前政府与群众积极性均很高:领导重视、地方支持、专家认可与有震情百性需要,因此这项技术已经开始成熟,可以走向市场,经济实用性较高。房建公司的经理认为这项技术施工方便,造价增加较少,耐震概念易懂,滑移减震建筑技术是加快住宅业更新换代,使之更好地为人民免灾造福。

抗震设防论文 篇二

【关键词】结构设计优化;位移比;位移角;剪力墙

1引言

在经济迅速发展的时代背景下,人们对房屋建筑实用性、功能性等要求越来越高[1],高层住宅成为当代人们关注的重点。为了提高住宅的品质,满足当代人们对房屋建筑品质的追求,住宅结构设计的要求越来越高。如果结构布置不合理,尤其是作为关键构件的剪力墙,如果布置不当,受风荷载或者受到地震等自然灾害影响时,结构位移很难达到标准要求[2]。地震灾害对建筑结构的影响相对较大,在高烈度地区尤为明显。所以,急需探究基于提升抗震性能的高层房屋结构优化设计方案。目前,针对高层房屋结构设计及优化的研究比较多,本文尝试引入结构设计优化思想,从不同的视角提出新的房屋建筑结构设计方案优化思路。

2房屋建筑结构设计存在的问题

高层房屋建筑对抗震性能的要求更高,为了满足此项要求,目前很多设计方案从墙体长度、厚度出发来提高结构整体支撑力及抗侧力能力,以此改善建筑结构的抗震性能[3]。然而这种设计方案在模拟分析和实践操作中体现出的性能都较差,未能达到高层建筑抗震规范要求。所以,当前许多高层房屋建筑结构设计虽然布置了较多的剪力墙,但计算结果显示仍存在严重的抗震性能不足的问题。

3基于结构设计优化的房屋建筑结构抗震性能改进

查阅大量文献资料了解到,剪力墙的布置对结构抗震性能影响较大。如果可以减少短肢剪力墙,同时保证墙肢布置结构整齐均匀,便可以起到很好的抗震性能提升作用[4]。该项理论的提出,对房屋建筑结构优化设计帮助较大。因此,本文研究从剪力墙布置角度出发,尝试提高抗侧效率,达到改善建筑抗侧刚度的目的。分析建筑核心层的抗震性能需求,通过计算获取楼板内力,采取配筋处理,以此改善剪力传递作用[5]。另外,从建筑结构的高度和宽度出发,对侧向刚度的抗震性能加以控制,以此优化建筑结构[6]。为了加深此部分内容的探究,本文将以某工程项目为例,对建筑结构加以优化设计,通过对比优化前后抗震性能指标的变化情况,检验高层房屋建筑结构优化方法的有效性。

3.1工程概况及自然条件

本工程位于市中心生活区,房屋的结构总建筑高度105.5m,地上38层,属于A级高度建筑。按照建筑功能的不同,对楼层的层高进行设置。其中,首层为建筑结构的架空层,高度设置为4.7m,其他标准层(2楼及以上楼层),层高设置为2.8m。本工程的结构使用年限设置为50a,抗震设防类别为标准设防类,安全等级为二级。根据建筑所处的地区,抗震设防烈度为7度,建筑所处地区设计基本地震加速度为0.15g,设防地震分组为第一组,建筑场地类别为Ⅱ类。50a重现期基本风压力为0.35kN/m2,风荷载体型系数按照1.4计算,因高度大于60m,承载力计算时采用的风压为基本风压的1.1倍。按照这些自然条件,对房屋建筑结构的设计方案进行优化。

3.2结构形式的选择

由于本工程进深较小只有13.7m,而高度较高达到105.5m,相应的高宽比为7.7。而按照JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.3.2条的规定,高层建筑剪力墙结构最大的高宽比适用值为6。根据住宅隔墙较多的特点,采用抗侧力较强的剪力墙结构。其中,控制结构的位移角及位移比以及对结构薄弱部位进行加强,成为本工程结构设计的关键。本工程梁板混凝土强度等级为C30;剪力墙混凝土强度等级10层以下为C60,10层以上从C60下降至C30。根据建筑物高度及建筑结构剪力墙压轴比限值特点,根据本建筑结构抗震性能要求,将建筑底部3层作为底部加强部位。

3.3结构抗震性能分析及优化思路

按原初步设计结构方案,该建筑相邻的两个单元,用抗震缝隔开分成了两个独立的结构单元,如图1所示。这种一个结构单元的单拼方案,结构平面凹进尺寸较小,楼板尺寸和平面刚度无急剧变化,结构平面比较规则。但是因为一个建筑单元的面宽和进深都不大,平面尺寸只有23.3m×13.7m。水平方向虽然尺寸较大,但是因为横墙需要开门开窗较多。所以水平方向的剪力墙分布不均匀,而且有效墙长较短,导致该方向抗侧刚度不大。垂直方向,可以布置剪力墙的位置较多,剪力墙也基本对齐,但因为垂直方向长度只有13.7m,该方向抗侧刚度也不大。通过计算分析,该方案的层间位移比和层间位移角均不满足规范要求。由计算结果显示,最大位移比发生在水平向,最大值达到1.37,垂直向达到1.34。水平方向最不利层间位移为1/833,垂直方向最不利层间位移1/1273,规范限值1/1000,水平方向不能满足规范限值的要求。通过以上分析可知,单拼方案水平方向抗侧刚度需加强。从剪力墙平面布置来看,水平方向能设置剪力墙的位置几乎全部布置了墙体,通过增加剪力墙的数量来增强抗侧刚度的方法不可行。因此,采用另一个思路做调整,即采用双拼方案,两个建筑单元不设抗震缝,合并成一个结构单元如图2所示。双拼的结构方案,加大了面宽,使水平方向的平面尺寸由23.3m加大到46.3m,高宽比降到2.3。比较单拼和双拼的结构方案的计算结果,双拼方案加大了水平方向的平面尺寸后,最大位移角发生在水平方向,为1/1137,垂直方向的最大位移角为1/1217,水平和垂直方向的最大位移角比较接近,而且均在规范限值1/1000的范围内。比较其他各个抗震指标,水平方向最大位移比由1.37降为1.23,垂直方向最大位移比由1.34降为1.22;水平和垂直方向的第一周期分别为2.6115s和2.6024s,动力特性十分接近,保证了发生地震时结构体系能够协调地抵抗地震力。上述方案中,针对原方案X向和Y向位移角差异较大问题,本优化方案沿着X方向形成大面宽,加大建筑整体架构,从而改善X向刚度,使得抗震效果得以提升。另外,根据计算结果,位移角还有一定的富余,对于中部剪力墙可适当减少布设数量,减小剪力墙长度,进一步控制结构位移比,使位移比更接近规范限值,使结构体系的经济性进一步提升。从性能参数变化便可以看出,优化方案达到抗侧性能提升的目的,结构的安全性和经济性均不同程度得到改善。应当注意到本方案减少高宽比增大抗侧刚度的方法,是针对建筑方案中存在两个相邻对称的单元的情况,如果只是一个独立建筑单元,无法加大平面尺寸,不能增加剪力墙数量,可以采用型钢混凝土剪力墙的结构形式,此种结构形式的刚度和延性都较好,对改善高层建筑结构的位移角有明显的作用,但这种结构形式造价高,一般用于高档写字楼或地标式建筑,住宅类建筑一般不会采用。另外,对于某些品字形的建筑方案,两两相连时,凹进尺寸大于相应总尺寸的70%左右,已经大大超过GB50011—2010《建筑抗震设计规范》(2016年版)的规定值,会形成严重不规则结构,可能造成严重的地震破坏,必须分缝处理。

4连接板薄弱部位抗震性能改善模拟分析

对照规范进一步分析可发现,双拼结构对侧向刚度提升的同时,结构平面产生了新的不规则问题,双拼后,在中部拼接位置采光凹槽的连接板处,凹进尺寸6.5m,相应的垂直投影方向投影总尺寸为12.75m,凹进比率达到51%,大于规范限值的30%。当存在水平地震力,该凹槽连接部位楼板要协调两侧主结构时,平面内将承受较大的水平力。采用有限元分析软件进行分析计算,以中震作为环境模拟条件,对优化后的双拼方案楼板抗震性能进行模拟分析,结果如图3所示。模拟结果显示,在凹槽连接板的位置,拉应力较大,达到3.1MPa,而楼层混凝土强度等级为C30,相应的轴心抗拉强度标准值仅为2.01MPa,远小于拉应力,凹槽连接板可能在地震初期开裂,在往复地震力作用下裂缝会加大,导致楼板平面内的刚度会大大降低,无法协调两侧的结构体共同变形,该部位的楼板需加强。加强的方式,首先,要增加连接板的板厚,降低该部位的混凝土应力,本方案中楼板加强范围内板厚由100mm加厚到150mm,重新模拟分析,最大应力可由3.1MPa降至2.0MPa。另外,通过配置双层双向通长钢筋,增加该部位的延性,延迟连接板的开裂时间,使楼板在多遇地震地震作用下基本处于弹性状态,在设防地震作用下,楼板裂缝宽度及刚度退化也会得到有效的控制。

5结语

本文围绕高层建筑结构设计优化展开探究,通过本工程优化过程可知,高层建筑的各种抗震性能指标是相互关联的某项指标与限值相差太远,一定会导致其他指标劣化,需要找出有问题的主要指标加以优化,其他指标也会相应得到改善。本方案通过调整水平向的侧向刚度,使结构体系的整体抗震性能得到提高,保证了结构的安全性,节省了钢筋和混凝土用量。另外,本研究采取模拟检验的方式,验证了高层建筑结构楼板薄弱部位的抗震性能,提出了改进措施。通过本文内容的探究,可以为高层建筑结构优化设计提供一些新思路。

【参考文献】

[1]袁霓绯,张磊,李洪光。钢框架-防屈曲钢板剪力墙在装配式钢住宅中的应用[J].建筑结构,2020,50(1):91-95.

[2]张爱林,苏磊,曹志亮,等。钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系在装配式钢结构住宅中的应用[J].建筑结构,2021,51(17):85-90.

[3]梁建国,王吉波,毛嘉伟,等。低层砖砌体住宅建筑简化设计方法[J].建筑结构,2019,49(15):117-121.

[4]赖林建。房屋建筑结构设计中优化技术应用分析[J].建材与装饰,2019(34):90-91.

[5]于杰。建筑节能与结构一体化在铁路房屋中的设计与应用:以烟台港西港区铁路调度综合楼为例[J].铁道标准设计,2019,63(6):134-138+145.

建筑结构抗震论文 篇三

1.1合理的选址在建筑结构抗震水平设计中,合理的选址是最基本的先决条件。为了保证选址的正确、合理性,我国政府部门已经出台了《中华人民共和国减灾抗震法》等法律条文,其中明确规定“对于有可能发生的重大建设性工程以及次生灾害进行严格的地震安全指标评价,按照地震安全评价结果,明确相关建筑物的抗震设防要求,并对其进行分别设防”。建筑结构的设防标准根据其实际质量可分为四个标准,其中:甲类:地震时间或大型建筑工程可能发生的次生建筑类灾害;乙类:地震中不能中断使用功能,且必须要逐步恢复的建筑类型;丙类:除甲、乙两类建筑外的其他普通建筑类型;丁类:抗震级别相对较低的建筑。根据对相关法规的分析,在进行建筑物结构设计时,必须要选择对建筑有利的场地,避免在不利地段建设大型民用建筑,以防止地震破坏隐患的出现。对于一些软基地段,也必须要进行充分的处理,才能够进行合适的建筑设计。另外对于地震可能引起的次生灾害问题,也必须要予以正确的处理,进一步保证选址的正确性。

1.2科学的设计当地震发生时,不同的建筑结构所受到的地震影响是不同的,为了最大限度降低地震灾害的影响,建筑设计人员在抗震设计环节中,要根据当地地段的实际情况来进行建筑结构的选择。目前,我国常用的鹅建筑结构可以分为“钢筋混凝土结构”、“砌体结构”、“钢混结构”和“钢结构”四种类型。通过对四种结构的比较分析得出,钢筋混凝土结构的抗震能力相对较强,因为其自身具有较好的柔韧性,所以当建筑物因地震灾害而出现应力变形时,钢筋混凝土结构能够依靠自身良好的承载力对其进行一定程度的控制,这是其它三种结构所不具备的优势。近年来,高层建筑建设的增多,大大增大了其在地震灾害影响下的水平位移和抗侧移刚度,这在无形之中就加大了地震灾害的影响,为了避免地震灾害影响程度的增大,在设计和审核高层建筑抗震设计时,必须要考虑结构的侧移度。

1.3坚实的质量地震作为破坏性超强的自然灾害,想要最大限度降低其对建筑的破坏,保证建筑设计坚实的质量是最基本的防护措施。相比较而言,我国建筑设计水平发展较为缓慢,在地震设计方面也存在不够合理的情况,这使得很多建筑结构都出现了地震安全隐患,过大的自身重量也加大了地震危害。为了保证建筑结构抗震水平,必须要在建筑抗震设计环节中科学的运用抗震理论,根据相关设计原则,利用有效措施来提高建筑结构的可靠性与安全性。

2实现建筑结构抗震水平设计的措施

2.1基础性防震措施应用基础性防震措施根据建筑的结构的不同位置有着不同的措施:(1)地基隔震。地基隔震是在建筑地基与土层之间设置缓冲层,以便在地震发生时减小建筑与土层之间的震动碰撞,实现对震能的有效吸收和反射作用,减小地震对建筑物的破坏。目前,我国最常使用的地基隔层为沥青原料隔震层。(2)基础隔震。基础隔震是整个建筑结构抗震设计中的关键,想要降低地震对建筑物的破坏,就必须要做好基础隔震措施。在对建筑基础采取抗震措施时,为了减小地震对上部结构的破坏,需要在建筑物的上部结构和基础位置接触处设置隔震层,防止地震力由地基处向上部结构传播,降低地震对建筑上部结构的破坏。基础抗震装置一般采用混合隔震装置、基底滑移隔震装置和夹层橡胶隔震装置等。(3)间层隔震。间层隔震是为了吸收地震的冲击余力而设置的,间层隔震的有效设置能够对震力进行再次削减,以达到降低地震对建筑的破坏作用。间层隔震一般都安装在原始结构层上,其实我国最早使用的的抗震措施,具有施工操作简单的优势。(4)悬挂隔震。悬挂隔震是通过悬挂的方式,将建筑物全部或部分结构脱离地面,从而在地震出现时,降低地面震动与建筑物之间的震力作用。目前,此种抗震措施多用于大型钢结构建筑当中,收到了较为不错的抗震效果。

2.2机敏减震支撑体系机敏减震支撑体系是集成现代科技技术的防震系统,其利用活塞运动的原理,对建筑结构进行设计。在地震灾害发生时,保证建筑结构中的内、外钢能够通过不断的滑动来消减地震的破坏力,减轻震力破坏和消耗地震作用力的传导。目前,这项技术还在不断的研究和完善当中,相信其很快就能够实现有效的应用,为建筑抗震设计水平的提升做出贡献。

2.3效能减震技术应用效能减震是实现对地震所产生动能的消耗,来减轻地震能的传导大小,从而降低其对建筑物的破坏程度。目前,在此技术方面一般采用消能器和阻尼器,两种器械都能够实现地震能量的有效消耗和吸收,减小震力对建筑主体的破坏,以达到对建筑主体结构安全、稳性定的保护。目前,效能减震技术在我国建筑防震设计中得到了有效的应用,其在新建筑的防震设计和旧建筑的抗震加固方面,都起到了良好的效果。

3总结

综上所述,建筑工程作为人类工作、学习和生活的基本场所,其对于人类正常生活秩序的重要性是不言而喻的。为了实现对人类生活正常秩序的有效维持,保证人类的生命及财产安全,做好对建筑结构的抗震设计是对建筑设计、施工企业的基本要求。在实际设计过程中,为了能够将抗震设计的功能性最大限度发挥出来,设计人员应多分析此前的抗震设计经验,结合实际建筑的特点,来进行科学的抗震设计,为提升建筑结构的抗震水平打下良好而又坚实的基础。

建筑结构抗震论文 篇四

关键词: 建筑;结构设计;抗震;设计;策略

中图分类号:TU318文献标识码: A 文章编号:

近几年来,全球性的地震灾害的频发,给我们的人类,带来了更加深重的灾难。从汶川地震、舟曲地震,在到雅安地震,这些灾难,带给了我们无尽的伤痛,房毁人亡,建筑损坏等的发生,使得人们更加注重起了灾后依然屹立不倒的建筑,这些建筑,在灾难来临时,无疑可以为人们提供一个避风港,在一定程度上减少了人员的伤亡。为了提高建筑的抗震性能,本文对建筑结构设计中的抗震问题,进行了分析。

一、建筑抗震结构设计的基本原则

一是在最大限度上安排多道抗震防线。由于多个延性相对较好的分体系会构成一个抗震结构体系,通过有一定延性的结构构件共同协作。比合如延性框架以及剪力墙构成了框架-剪力墙结构。在经过了级数较大的地震之后,往往随之而来是多次的余震。如果只设计了一道防线,则余震带来的破坏在很大程度上会给已经受过损伤的建筑物带来致命的一击,而造成倒塌。为了防止大地震时发生倒塌,需要在抗震结构体系中设计较大的内部、外部冗余度。所运用的耗能构件需要满足较好的延性和适当的刚度,这样才能在很大程度上提高结构的抗震性能。

二是采取相应的措施在可能出现的薄弱部位加强其抗震能力。

判断薄弱部位的基本因素是构件的实际承载能力,发生强烈地震的过程中,构件没有所谓的强度安全储备。在设计过程中,需要实现楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值处于相对均匀的变化趋势。且不能过分重视局部的刚度和承载力而忽视了整体的协调程度。对于从总体上加强抗震性能的手段,效果较为显著的手段是重视薄弱层的设计,能够具备充足的变形能力而不会发生薄弱层转移的情况。

二、建筑结构设计的抗震设计策略

1、建筑抗震场地的选择

(1)房屋平面布置应当规则,在结构上应当力求对称。如果房屋在建筑过程中,其外形不规则,或者是不对称,带有凹凸变化尺度,或者是形心质心偏大,在同一个结构的单元内部,结构的平面形状以及刚度不均匀或是不对称的情况下,平面的长度过长等现象,对于抗震性能均不利。

(2)强度以及刚度都要匀称。在多层的建筑结构当中,应该使各个层面之间的强度和具备的刚度都要匀称,无论哪一层,如果存在薄弱的一个楼层,那么这一处,就会在地震力的强大作用下导致变形或成为变形集中区,从而使得建筑物最初开始从此部位发生严重的变形导致破坏,最后甚至波及到整个建筑的整体遭到严重破坏。

(3)结构的超静定次数多。静定结构的杆件,其受力系统和传力路线单一,其中一根杆件遭到破坏,就会波及整个结构体系由此而导致失效。在超静定的结构中,超过其荷载能力的时候,会先使一些多余的杆件发生一些塑性的变形,并且容易消耗吸收一部分的能量,而保证整个的结构所具备的稳定性,并且还可以减少地震的破坏。超静定结构次数多,那么消耗地震能量,也就越多,同时建筑的抗震能量也就越强。

2、建筑结构抗震体系的合理选择

建筑结构中的抗震体系的合理选择,是在建筑结构抗震结构的设计当中,应当慎重考虑的一个重要性的问题,其中建筑结构的抗震方案的选取是否合理,这是决定建筑结构的安全性以及经济性的一个重要的组成部分。

(1)首先建筑结构体系,在地震的灾害中,应当避免因为部分结构或者是构件的破坏,从而导致的整个建筑结构丧失了抗震能力,或者是对重力荷载的承载能力。建筑结构抗震设计所具备的一个重要的设计原则就是,建筑结构本身应当具有十分必要的赘余度、以及良好的变形能力,和其具备的内力重分配的功能,在地震的过程当中,即使是有一部分的构件退出了工作,但是其余部分构件,应该仍然能够承担起竖向的荷载能力,且还要避免整体的建筑结构失稳。

(2)建筑结构体系当中,其应当具备清晰而且明确的计算的简图,包括恰当而且合理的地震作用下的传递的路径。在抗震设计过程当中,竖向建筑构件的布置设计,就应当尽量使得竖向建筑构件,在垂直的重力荷载的作用下,压应力水平应当接近均匀;且其中的楼屋盖梁体系的布置,也应当尽量的使用垂直重力荷载,主要目的是以最短的路径来传递到竖向构件墙和柱的上面去;

(3)建筑结构体系应当具有合理适度的强度和刚度。应当具有合理而且恰当的强度以及刚度分布,这是因为在抗震过程中,为了防止以及避免因为局部的削弱或者是突然的变形而形成薄弱的部位,并且对薄弱的部位产生过大的塑性变形集中或者是应力集中的现象;建筑的框架结构设计,应当使节点基本不遭到破坏,同时底层柱底的塑性铰应当形成的晚些,应当使柱、梁端的塑性铰出现得尽可能地分散;这对于震中可能出现的薄弱部位,应当及时采取适当的措施来提高抗震的能力。

3、重视建筑结构平面布置的规则性和对称性

建筑的平、立面布置应符合抗震理念设计原则,宜采用规则的建筑结构设计方案,不应采用十分不规则的设计方案。建筑结构抗震设计规范规定,对平面不规则或竖向不规则,或平面、竖向都不规则的建筑结构,应采用空间结构计算模型;对凹凸不规则或楼板局部不连贯时,应采用符合楼板平面内的实际刚度强度变化的计算模型;对薄弱部位应乘以内力增大系数,应按规范的有关规定分析弹塑性变形,并应对薄弱部位采取强有效的抗震构造措施。

4、提高建筑结构抗震能力的对策

(1)要合理且恰当地布局地震外力的能量传递与吸收的途径,在地震当中,要确保建筑的支柱、梁与墙的轴线,处于同一个平面上,从而可以形成构件的双向抗侧力结构体系。并且可以使其在地震的作用下,呈现弯剪性的破坏,并使塑性屈服情况,尽量的发生在墙的根底部,从而连梁适合在梁端产生塑性屈服,这样还具有足够的变形的能力。在震灾中,在墙段部分充分发挥抗震功能之前,要按照"强墙弱梁"的原则,来大力加强墙肢的承载力,避免墙肢遭到剪切性的破坏现象,从而最大限度的提高建筑结构的整体的抗震能力。

(2)要根据抗震等级,在对墙、柱以及梁节点设计中,采取相对应的抗震构造措施,力求确保建筑物结构,在地震的作用下可以达到三个水准的设防标准。还可以根据"强柱弱梁"、和"强剪弱弯" 、以及"强节点弱构件"几种构造的原则,在建筑设计中,合理的选择柱截面的尺寸,以此控制柱的轴压比,并还要注意构造配筋的要求,还要保证,钢筋砼结构建筑在地震的作用下,能够具有足够的承载能力以及具备足够的延性。

(3)在建筑设计过程中,要设置出多道抗震的防线,即,在设计一个抗震结构的体系当中,有一部分延性比较好的构件,在地震的作用下,首先可以担负起第一道抗震防线的作用,然事,其他的构件,在第一道抗震防线屈服以后,在地震中,会依次的形成第二道、第三道或者是更多道的抗震的防线,这样的抗震结构体系的设计,在建筑设计当中,对于确保建筑结构具有的抗震安全性,是非常的行之有效的设计方法和手段。

总之,建筑行业关系到我国的经济发展和社会稳定,关系到国民的生命财产安全,加强对建筑结构的防震设计,提高抗震能力,是促进社会和谐稳定的客观要求。因此实施科学合理的设计方法,选择科学的抗震措施,重视抗震关键要点,具有重大的社会意义。

参考文献:

[1] 瞿岳前 杨将 汤卫华 建筑结构基于性能的抗震设计理论与方法 [期刊论文] 《山西建筑》 -2009年35期

[2] 黄鹤 王佳蕾 建筑结构基于性能的抗震设计理论及方法 [期刊论文] 《中国高新技术企业》 -2012年2期

建筑结构抗震论文范文 篇五

关键词:建筑结构;抗震设计;关键问题;具体举措

【中图分类号】TU318【文献标识码】A【文章编号】2236-1879(2017)20-0217-01

引言:随着我国经济快速发展,一栋栋高楼大厦拔地而起,但与此同时,在我国是地震多发国家的背景下,建筑抗震等安全因素成为设计需要考虑的因素之一,现阶段,我国的建筑抗震水平较高,但因地震导致房屋倒塌的情况时有发生,为了能更好的提高建筑抗震水平,在建筑抗震设计方面更加合理,作为中学生了解建筑结构的抗震设计中关键问题、具体的抗震设计举措是很有必要的。建筑结构抗震设计关键问题

(一)场地的科学选择。

建筑场地的科学选择,直接关系到建筑结构抗震设计的水平与质量。因此,有关的工程设计人员需要对于建筑物建设的场地进行全面的考察工作,选择具有土质松软、地质元素分布不均衡的区域来进行地段的选择,避免地震发生时产生出地裂或者是地表错动问题。

(二)建筑结构的合理化抗震设计。

建筑结构的合理化设计也对于提升建筑抗震设计的质量与水平发挥着重要的作用。比如:使用高强度的建筑材料使得建筑物的结构框架具有完整性的构造。而高质量设计图纸的应用,可以使得建筑物的各个部位进行更加合理、科学的布局,最终形成强有力的抗震效果。

(三)建筑平面布置的规则性。

进行满足有关抗震设计要求的施工,可以极大提高建筑的抗震水平与能力。比如:综合的考虑到各个方面的因素,应用现代的网络信息技术进行对称性的结构设计,将会对于建筑的抗震实际效果进行科学的提升。同时,我们需要清楚的了解到各种科学的设计需要真正的落实到施工实践中,使得设计的成果真正转变为实际的应用成果[1]。

一、建筑结构抗震设计的具体举措

(一)基础隔震措施。

所谓的基础隔震指的是应用各种各样的减震装置来完成有关建筑物的结构抗震设计。具体来讲,将有效的抗震、隔震的装置应用到建筑物自身的部位中,从而达到保护建筑物,使其具有良好抗震、隔震效果的一种方式。但是,这种方式不适用于高大的建筑物中。原因在于,在高大建筑物中应用抗震装置会导致建筑物产生出自振周期问题,无法达到应有的抗震效果。在我国的生活中常见的抗震装置有橡胶垫装置、混合隔震装置等。对于这些装置应用摩擦移动或者是粘弹性隔震的方式就可以进行有效的防震,保障建筑物具有良好的防震要求[2]。

(二)特殊材料在地基隔震中的应用。

应用特殊的材料全面保障建筑物的地基具有良好的防震性能,也是一个重要的防震举措。具体来讲,应用高效的沥青原料与粘土、砂子等进行混合性的应用,可以提高建筑物整体的质量与水平,保障建筑物的安全。目前这种方法已经在建筑物的防震设计中进行了一定程度的应用,并且取得了不错的应用效果[3]。

(三)建筑结构悬挂隔震。

所谓的建筑结构悬挂隔震指的是在进行建筑物结构设计工作中,应用悬挂的方式来对于建筑物大部分结构或者是整体的结构进行有效减震处理,使得地震发生时地震灾害的破壞力量对于悬挂的建筑结构没有非常大的影响,最终减轻地震对建筑的破坏程度,避免重大的人员伤亡与财产损失。比如:在一些大型钢结构建筑中应用悬挂的方式来进行有关的设计,使得有关的子框架通过锁链或者是吊杆方式的应用悬挂在主框架上。这种设计方式应用的意义在于地震发生之后,地震一部分破坏力量会传导在这些锁链或者是吊杆上,降低了地震对于建筑物地基以及墙面的影响,提高了建筑物地基抗震的实际效果[4]。

(四)建筑层间的隔震。

对于建筑物层间进行有效的隔震是一种操作简单、工序简单的应用方式。但是,这种方式与其它方面的隔震使用举措比较起来只能对于地震破坏力量的10%到30%进行有效的预防,无法从根本上形成强有力的抗震效果。因此,这种方式需要与其它模式的抗震举措进行综合性的应用,形成对于建筑物的有力保护,全面提高其应对地震破坏力量的能力。

(五)建筑结构的加固隔震。

为了全面提高建筑物结构的抗震能力,我们需要采取各种的方式对于建筑物进行必要的加固处理,提升建筑物的质量。具体来讲,第一,在建筑物竣工之后,有关的工程施工技术人员可以应用阻尼的方式对于建筑物进行全面的加固,最终使得建筑结构的抗震效果得到加强。第二,为了提高高层建筑的抗震效果,我们可以应用消能减震装置来提高其抗震的能力,使得高层建筑也可以在地震发生时具有对地震破坏力的抵御能力,避免重大的财产损失与人员伤亡。比如:消能减震装置在建筑物隔震夹层中进行应用,可以极大提高建筑物结构的抗震效果[5]。

二、结论:

通过上述几个方面,对于建筑物结构抗震若干问题进行科学的研究与探讨,有利于建筑物施工的企业应用众多的具体方法全面提高建筑物结构抗震的质量与水平,保障建筑物在地震发生时具有强有力抵御地震的能力,减少人员的伤亡与财产上的损失。如今总体的设计理念与方式比较先进,但也需要与时俱进,不断提高建筑抗震等级,为人们的生命和财产安全提高保障。

参考文献

[1] 古力铭。 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 四川水泥,2015,06:60.

[2] 曹振。 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 门窗,2015,06:126.

[3] 邱子龙。 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 建材与装饰,2016,08:76-77.

[4] 李琛琛。 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 科技创新与应用,2016,18:245.

建筑结构抗震论文 篇六

【关键词】建筑设计,抗震设计,重要作用

中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:

一。前言

建筑设计中的抗震设计,关乎民生,关乎经济发展,社会稳定,对房屋建筑实施结构设计,主要涉及对建筑高度,承载力,总体结构,各个部件的性能规划等一系列的因素,要求通过对各个构件和整体规划的基础上,既实现满足居民生活生产保障安全的需要,又具有值得欣赏的美学价值。增强房建结构的抗震设计,必须综合考虑地基,房屋的结构体系选择,综合布局等多方面建设因素,是一项及其专业,严谨,复杂的高技术工作。

二。建筑设计和抗震设计的作用和关系分析

建筑设计对建筑抗震起重要的基础作用。建筑的结构设计难以对建筑设计有很大的改动,建筑设计已经初步形成了,建筑结构就必须按照原则服从建筑设计的要求。设计师在建筑方案能够全面的考虑到抗震设计的要求,那么结构设计人员按照建筑方案对结构部件进行科学、合理的布置,保证建筑结构质量与结构刚度均匀分布,结构受力和结构变形共同协调,提高建筑结构抗震性能和抗震承载能力;如果建筑方案没有考虑到抗震的要求,直接给结构抗震设计带来更大的难题,建筑布局设计限制结构抗震布局设计。为了进一步提高结构部件抗震承载能力,就必须增大结构构件的截面面积,这样又会造成很多不必要的浪费。所以,在建筑抗震设计的过程中建筑单位要对建筑体型设计、建筑平面布置设计、屋顶建筑抗震设计等问题加以关注。

三.我建筑抗震设计的现状

在建筑抗震设计领域,虽然我国在近年来有了长足的发展,但是,相比西方发达国家而言,发展缓慢,尤其是在抗震设计上,没有能够正确的处理好建筑设计和抗震设计的关系,虽然引进了一些西方欧美抗震设计理念,但缺乏符合本国实际的理论技术创新。很大方面存在着缺陷,主要表现在以下几个方面。

1.建筑抗震设计中缺乏科学规范的理论指导,缺乏实际经验的积累;我国对地质地震的认识尚不够完善,对地震的成因,预测,防治研究不够深入,地震防治规范不够科学。因此,在进行建筑结构抗震设计时候,缺乏一定的科学依据,或依据的是不完善的理论。因此,难以在建筑结构设计中完美融合防震设计理念。

2.建筑抗震设计中,设计立足于固定参数,而忽视了实际情况,设计完全依据“计算设计”完成。而且将一定的地震或力学参数做出固定的规范,比如,在我国地震设计研究中,把地震的降级系数统一规定为2.81,将小震赋予固定统计意义。而小震多用于结构设计中,结构截面承载能力设计和变形的检验计算,需要依据一定的实际情况而行的。

3.设计中,没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序,难以做到重视主体的设计而兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。

四,我国建筑结构抗震设计标准

1.我国的建筑结构抗震设计要遵循中华人民共和国GB 500112010建筑抗震设计规范。辩证灵活运用其中抗震设计原则,严格执行设计施工标准,借鉴其中经验,结合房建本地实际,科学设计。

2.要坚持实施多级防震措施。传统房建结构多采取的是三级设防措施,即小震不坏、中震可修、大震不倒。但在新的时期,房建结构必须是采取的多级设防模式,保护建筑主体抗震能力,减轻经济损失,使得建筑抗震中更加安全。

3.将概念设计理论和基于性能的设计理论相结合。结合建筑结构设计施工地的具体实际情况,做出科学严谨勘探,掌握第一手资料,综合分析考虑,做出最优势的战略设计组合。

五。建筑设计在建筑抗震设计中的几个主要设计问题

1.建筑体型设计问题

建筑体型包括建筑的平面形状和立体的空问形状的设计。在建筑体型的设计中,应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则,在平面形状上,矩形、圆形、方形等对抗震来说,都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型,尽量避免不对称的侧翼和过长的侧翼,在体型布置上使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布,避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称而引起建筑物在抗震时发生扭转反应。在建筑设计中,为了建筑立面美观和艺术上的创意,复杂的建筑体型是难以避免的,但是,在设计时一定要把建筑艺术、建筑使用功能同结构抗震安全很好地结合起来。

2.建筑平面布置设计问题

建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求,同时它与建筑抗震关系很大,因此从概念上要解决的一个核心问题是,建筑平面设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀,对称协调,避免突变,防止产生扭转效应。在墙体布置上要均匀对称;在抗震墙(剪力墙)布置上尽量与结构抗震要求相结合;对刚度很大的楼、电梯井简要居中布置,避免偏心扭转地震效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件,使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体,充分发挥建筑设计在建筑抗震中的基础作用。

3.建筑竖向布置设计问题

建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑物沿高度(沿楼层)建筑结构的质量和刚度分布设计上。在工业和民用建筑中,无论单层和多层都存在此类问题。在建筑设计中,尽可能使建筑物沿竖向的刚度分布比较接近,应特别重视使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑底部,不应中断或不到底;尽量避免某一楼层刚度过小;尽量避免产生

4.屋顶建筑抗震设计问题

设计高层和超高层建筑时,屋顶建筑抗震设计也是整个设计的一个重要环节。近几十年来,从多数高层建筑抗震设计评定结果看,屋顶建筑设计还存在一些问题,例如:屋顶设计较高或者设计过重。屋顶设计较高或者设计过重,无形当中加大了屋顶建筑变形,而且地震作用也加大了,尤其对自身和屋顶之下的建筑物的抗震作用都不利。有时屋顶建筑的重心和屋顶之下的中心不在同一直线上,如果屋顶的抗侧力墙和屋顶之下的抗侧力强出现间断,在地震发生时,带来的地震扭转作用也会更严重,对抗震更不利。所以,进行屋顶建筑设计过程中时,应该最大限度的降低屋顶建筑的高度。选用强度较高、轻质、刚度均匀的材料,使得地震作用传递不受阻碍;屋顶重心和屋顶之下的建筑中心在同一直线上;如果屋顶建筑非常高,屋顶建筑就必须具有较强的抗震性,让屋顶建筑地震作用和突变降低到最小,尽量避免发生扭转效应。

六。结束语

建筑行业关系到我国的经济发展和社会稳定,关系到国民的生命财产安全,加强建筑抗震设计,设计,提高抗震能力,是促进社会和谐稳定的客观要求。因此实施科学合理的设计方法,科学处理建筑设计和抗震设计的关系。建筑设计是整个建筑抗震设计的重要环节,二者存在着密切的联系,共同为提高建筑整体抗震性能提供了强大的支撑。在进行建筑的抗震设计时候,必须要将建筑的建筑设计和结构设计综合协调起来,实现二者的配合,共同为建筑整体的抗震设计发挥出更强大的作用。

参考文献:

[1] 蒋山 浅谈建筑设计在建筑抗震设计中的作用 [期刊论文] 《中国房地产业》 -2011年10期

[2] 陆伟权 浅析建筑设计在建筑抗震中的作用 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年14期

[3] 曾锐 重视建筑设计在建筑抗震设计中的作用 [会议论文] 2003 - 中国铁道学会铁路房建管理会议

[4] 程宇 建筑设计在建筑抗震设计中的分析 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2011年36期

[5] 李建平 建筑设计在建筑抗震设计中的作用 [期刊论文] 《安徽建筑》 -2004年5期

[6] 宫玲君 论抗震设计在建筑设计中的意义与策略 [期刊论文] 《科技风》 -2009年16期

[7] 马锓 建筑设计在抗震设计中的重要性 [期刊论文] 《科技资讯》 -2010年15期

抗震设防论文 篇七

[论文摘要]文章分析高层建筑结构的六个特点,并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系:框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。

我国改革开放以来,建筑业有了突飞猛进的发展,近十几年我国已建成高层建筑万栋,建筑面积达到2亿平方米,其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层,高325米;广州中天广场80层,高322米;上海金茂大厦88层,高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼:地王国际商会中心即地王大厦共54层,高206.3米。随着城市化进程加速发展,全国各地的高层建筑不断涌现,作为土建工作设计人员,必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系,只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。

一、高层建筑结构设计的特点

高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有:

(一)水平力是设计主要因素

在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

(二)侧移成为控指标

与低层或多层建筑不同,结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加,水平荷载下结构的侧向变形迅速增大,与建筑高度H的4次方成正比(△=qH4/8EI)。

另外,高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大,在设计中不仅要求结构具有足够的强度,还要求具有足够的抗推刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内,否则会产生以下情况:

1.因侧移产生较大的附加内力,尤其是竖向构件,当侧向位移增大时,偏心加剧,当产生的附加内力值超过一定数值时,将会导致房屋侧塌。

2.使居住人员感到不适或惊慌。

3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏,使机电设备管道损坏,使电梯轨道变型造成不能正常运行。

4.使主体结构构件出现大裂缝,甚至损坏。

(三)抗震设计要求更高

有抗震设防的高层建筑结构设计,除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外,还必须使结构具有良好的抗震性能,做到小震不坏、大震不倒。

(四)减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要

高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑,如果在同样地基或桩基的情况下,减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施,可以多建层数,这在软弱土层有突出的经济效益。

地震效应与建筑的重量成正比,减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了,不仅作用于结构上的地震剪力大,还由于重心高地震作用倾覆力矩大,对竖向构件产生很大的附加轴力,从而造成附加弯矩更大。

(五)轴向变形不容忽视

采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中,框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力,中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时,此种轴向变形的差异将会达到较大的数值,其后果相当于连续梁中间支座沉陷,从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

(六)概念设计与理论计算同样重要

抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的,尽管分析手段不断提高,分析的原则不断完善,但由于地震作用的复杂性和不确定性,地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性,可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多,尤其是当结构进入弹塑性阶段之后,会出现构件局部开裂甚至破坏,这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明,在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。

二、高层建筑的结构体系

(一)高层建筑结构设计原则

1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合,做到安全适用、技术先进、经济合理,并积极采用新技术、新工艺和新材料。

2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造,择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案,并注意加强构造连接。在抗震设计中,应保证结构整体抗震性能,使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。

(二)高层建筑结构体系及适用范围

目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有:框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。

1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架,它是主要承重结构,各平面框架再由连系梁连系起来,即形成一个空间结构体系,它是高层建筑中常用的结构形式之一。

框架结构体系优点是:建筑平面布置灵活,能获得大空间,建筑立面也容易处理,结构自重轻,计算理论也比较成熟,在一定高度范围内造价较低。

框架结构的缺点是:框架结构本身柔性较大,抗侧力能力较差,在风荷载作用下会产生较大的水平位移,在地震荷载作用下,非结构构件破坏比较严重。

框架结构的适用范围:框架结构的合理层数一般是6到15层,最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间,平面布置灵活,可适合多种工艺与使用的要求,已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。

2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度,在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”,剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度,墙体同时也作为维护及房间分格构件。剪力墙结构中,由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载,剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置,它刚度大,空间整体性好,用钢量省。历史地震中,剪力墙结构表现了良好的抗震性能,震害较少发生,而且程度也较轻微,在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点,而且可以使房间不露梁柱,整齐美观。

剪力墙结构墙体较多,不容易布置面积较大的房间,为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求,以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求,可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架,形成框支剪力墙结构。

在框支剪力墙中,底层柱的刚度小,形成上下刚度突变,在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形,因此,在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。

3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙,可以组成框架—剪力墙结构,这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点,又有较大的刚度和较强的抗震能力,因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。

4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高,以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系,往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体,成为竖向悬臂箱形梁,加密柱子,以增强梁的刚度,也可以形成空间整体受力的框筒,由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有:

(1)框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒,由它受大部分水平力,周边布置大柱距的普通框架,这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构,目前南宁市的地王大厦也用这种结构。

(2)筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成,内筒为剪力墙薄壁筒,外筒为密柱(通常柱距不大于3米)组成的框筒。由于外柱很密,梁刚度很大,门密洞口面积小(一般不大于墙体面积50%),因而框筒工作不同于普通平面框架,而有很好的空间整体作用,类似一个多孔的竖向箱形梁,有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦(88层、420.5米)、广州中天广场大厦(80层、320米)都是采用筒中筒结构。

(3)成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体,每个筒体都比较小,这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。

(4)巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱(通常由电梯井或大面积实体柱组成)以及巨梁(每隔几层或十几个楼层设一道,梁截面一般占一至二层楼高度)组成一级巨型框架,承受主要水平力和竖向荷载,其余的楼面梁、柱组成二级结构,它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小,使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。

除以上介绍的几种结构体系外,还有其他一些结构形式,也可应用,如薄壳、悬索、膜结构、网架等,不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。

[参考文献]

[1]GB50011-2001建筑抗震设计规范。

[2]GB50010-2002混凝土结构设计规范。

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