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建筑抗震設計論文

時間:2022-11-06 00:49:31

開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,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篇建筑抗震設計論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。

建筑抗震設計論文

第1篇

1建筑設計融入建筑抗震設計后應注意的細節

1.1建筑的平面布局設計建筑設計的中心設計部分就是建筑平面布局,平面布局的好壞對建筑功能和使用的要求有一定的影響,并且平面布局還與抗震設計有著必要的聯系,所以,想要將建筑設計融入到建筑抗震設計中,首先要保證建筑的剛度和結構質量分布勻稱,具有對稱性,避免建筑出現扭轉的現象。在建筑的墻體設計上,一定要保持對稱性和均勻性,抗震墻的布局,一定要與抗震結構相結合,剛度較大的樓層語電梯都要布置在中心位置,以免發生建筑扭轉效應。在進行平面布局的時候,要為結構抗側力構建的合理布局制造出有利的條件,從而使得建筑的使用功能與建筑的抗震結構需求相結合,使建筑抗震設計發揮出最大的效果。

1.2建筑的縱向布局設計建筑的縱向布局主要是建筑物巖的高度、建筑結構的質量以及建筑物的剛度分布。不管是在工業建筑還是民用建筑,不論建筑的層數是多還是少,都會存在這樣的問題。在進行建筑設計的時候,盡可能的將建筑物沿與建筑的剛度設計成相近的系數,剪力墻的布局不僅要布局均勻,還要使其能沿著建筑縱向一直貫穿到建筑的底部,不要中途中斷或者是不到達建筑的底部。在設計過程中,一定要避免樓層之間剛度不均勻的現象,同時還要避免在地震中,建筑出現扭轉的現象。

1.3建筑的整體布局設計建筑的整體布局設計,主要是指建筑的平面和立體空間上的設計。在建筑的整體布局中,要使建筑平面和建筑空間在形狀上,既規則又簡潔。建筑的平面形狀可以是圓形、矩形、方形等,這樣的形狀能夠提高建筑抗震的水平。在建筑的整體布局設計中,要避免凹凸行的設計,這樣的設計對建筑抗震起到了一定的制約作用。嚴重是還會出現扭轉效應。要設計出具有立體美和具有藝術性的建筑,就一定要將建筑藝術和建筑所具備的功能,與建筑抗震設計結構結合到一起。例如:南昌綠地紫峰大廈,該建筑的高位268m,其框架是核心筒結構,對該建筑的抗震設計,在建筑三分之二出,東西里面內凹,其內凹部分的荷載通過結構柱支撐在41層與43層之間的跨懸臂轉換墻上。其整體結構設計融入了新年功能化設計的思想,并對建筑結構進行小震下的反譜計算,以及中震彈性復核。

2建筑設計過程中應重視的抗震設計問題

2.1建筑物屋頂抗震設計屋頂太高或太重,是目前建筑設計最主要的問題。屋頂過高或者過重,會加重地震的作用,導致建筑變形,對建筑物自身的抗震能力有所制約。建筑屋頂的重心和建筑底部的重心不在一條線上,那么就會導致建筑抗側力不能連續,從而加劇建筑的扭轉效應,制約建筑的抗震水平。所以,設計師在進行設計的時候,一定要避免屋頂超高超重的現象,使得整個建筑的結構與剛度均勻的分布下來,讓屋頂與建筑的重心保持在同一條線上。如果建筑物的屋頂設計的過高,那么就一定要保證建筑具有良好的抗震穩固性,降低建筑扭轉效應。3

2.2設計限值控制相關文件規定,在建筑設計過程中,要考慮抗震要求的限值控制。房屋的建筑高度和樓層的數量。在實際設計當中,有的建筑高度超標,有的建筑層數超標,有的建筑高度沒有超標,但是其寬度超標。這些超標,都將會給建筑抗震帶來一定的安全隱患,特別是一些高度和寬度超標的建筑,因此,在建筑設計中,只要完全融合建筑抗震設計,就能夠有效的進行限值控制。例如:防裂度為8的時候,粘土磚等對稱建筑的總高度要低于18m,建筑的層數一不能超過6層;底層框架為磚房的建筑高度應該保持在16m,層數保持在5層以內;建筑材料為鋼筋混泥土框架房屋的時候,其高度要保持在45m以下,而框架的抗震墻高度應該保持在100m以內。除了在設計過程中要考慮抗震要求的限值控制之外,還要考慮房屋抗震橫墻之間的間距以及局部墻體尺寸的限值控制。抗震墻限值控制,就是避免橫墻的間距超過了原有的額定值,從而導致建筑平面的剛度下降,遇到水平地震力時,影響了建筑水平地震力的傳遞,因此,導致了建筑縱墻發生形變,制約了建筑抗震的承載力度,致使建筑倒塌。對局部墻體尺寸的限值控制,是因為這些局部墻體能夠增強建筑抗震強度,如果局部墻體尺寸的限值小于規定的值,那么就不能夠滿足建筑抗震設計的要求,就會出現墻面裂開或者是倒塌的現象。因此,在設計過程中要注意建筑設計限值控制。

3結束語

總而言之,在建筑設計中融入建筑抗震設計,是目前建筑設計中最為重要的。建筑設計與建筑抗震設計有著密不可分的聯系,一個好的建筑抗震設計,一定要將設計和結構融為一體,這樣才能夠在建筑抗震設計的基礎上,完成建筑設計。由此可見,建筑抗震設計在建筑設計中,則顯得尤為重要,既能夠提高建筑物的穩固性,還能夠將建筑設計的應用,在抗震設計中更好的發揮出來。

作者:嚴朝宗單位:江西省直屬機關建筑設計院

第2篇

【關鍵詞】應用型人才;建筑抗震原理設計;教學探討

《建筑抗震設計原理》這一學科作為高等院校專業的一土木工程門重要課程,有很強的實用性,能幫助學生了解地震的基本原理,理解結構抗震設計的基本方法,掌握房屋建筑關于抗震方面的知識。這門課程綜合性強,要具備很多相關專業知識,如高等數學、線性代數、概率論、結構動力學、混凝土結構、鋼結構、土力學與地基基礎等。在實際的學習當中,這一門重要的專業課學習效果卻不盡人意,經過多年的教學經驗,分析其主要的原因是這一課程知識量大、理論內容難、專業術語較多、難以記憶,如學習地震作用計算時,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、大三學習的專業知識,部分學生對這些內容已經遺忘,這讓學生上課感到課程難度較大、聽不懂,影響學生的學習熱情;課程里包括多高層混凝土房屋的抗震設計、鋼結構的抗震設計、砌體結構的抗震設計,這些章節有很多直接引用規范的條文,內容較為枯燥,喪失對本課程的學習興趣;還有就是由于課程課時有限,但內容較多,導致講授了理論知識,沒有足夠時間講述實踐運用,也影響了本門課程的教學效果。如何讓學生學好《建筑抗震設計原理》的相關知識,在有限的學時中提高知識的吸收效率,提高學生實際運用的能力,培養符合社會發展需要的應用型人才,是我們需要探討的。

一、《建筑抗震設計原理》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,在產生期間會產生一種地震波,屬于一種自然現象。其產生的原因主要是板塊的相互碰撞和擠壓。每年大約產生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無法對于地震這一自然現象進行預測。而地震造成的傷害異常慘痛的,地震發生時強大的地震波會導致房屋倒塌,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濟損失更是難以計算。地震發生所導致的一系列災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.抗震設計的重要性

據不完全統計地震中95%的傷亡人數都是與建筑物的損壞有關。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。這體現了建筑中抗震設計的重要性。中國地形多樣、人口眾多且本身是地質災害的多發國家。近年以來,全球地殼活動較為活躍,地震數量和強度都有增加。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。掌握并且深入學習《建筑抗震設計原理》這一門課程是非常有必要的。

二、培養應用型人才的教學討論

1.提高上課的效率

為提高上課效率,老師應采取多種授課的方式。采用傳統板書和多媒體結合的方式,利用多媒體的優勢,收集在地震中的建筑物的破壞的圖片用于教學,結合圖片講解造成結構破壞的原因,使學生認識到地震危害和建筑物抗震的重要性;教學過程中注意與學生的互動與啟發,如組織課堂討論,注重學生主體性的發揮,增加授課的趣味,由此提高學生的積極性,主動理解和掌握知識。

2.將理論結合實踐培育應用型人才

培養應用型人才要求我們更加注重課程教學中的理論與實踐相結合,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構安排,對于課堂層次的把握就是很重要的。在學習抗震設計中一般將其分為三個部分:抗震概念設計、抗震計算、抗震構造措施。很多學生對于抗震計算比較重視,卻忽視了對概念設計和構造措施的學習。教學中應強調三個方面都十分重要,可舉例說明,如地震中由于建筑平面、立面設計的不合理或鋼筋錨固不足而導致的嚴重的震害。老師課堂上時對于主要內容核心觀點進行講述,對于次要內容進行大概講述或者點明核心讓學生進行自我學習,同時注意與其他專業課之間的溝通聯系。比如D值法,這部分內容與《鋼筋混凝土結構》課相同,為避免重復教學,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造措施時,可以和《平法施工圖與構造》課程結合起來,根據圖集里的鋼筋的抗震布置要求講解,這樣有利于學生接受和理解。加強實踐性教學,增強學生對于課程所學知識的靈活運用和判斷性。對于課后作業可聯系實際工程圖紙進行布置;畢業設計中涉及到的抗震方面的知識重點講解,如根據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構布置等。課程不要局限于課堂,這一門課程需要去實際觀察學習,建議在學習中由老師或輔導員帶領去參觀地震相關博物館了解地震原理、地震發生后的危害教育學生的同時培育其責任感;組織對于工程圖紙的小組學習活動,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;有條件的話建議學校與企業合作讓學生進入企業施工現場,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,讓學生動手參與和觀看實驗,幫助理解建筑抗震設計的原理。

3.改革課程的考核評價方法

現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科都是適用的,但針對培養應用型人才和這一門學科的差異性,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、論文等形式考察學生對知識的掌握程度,對平時的實踐性環節(參觀學習、實驗)也列入平時成績考核內容。注重平常成績可以讓學生在學習的整個過程中都專注于這一科目的學習,這樣保證學生不是在考試前突然用功通過考試,而是整個學習階段都處在一個比較好的學習狀態。

結語

隨著對抗震減災的重視,建筑抗震設計原理這一門課程更彰顯其重要性。文中總結了幾年來對教學的一些思考和總結,但仍存在許多不足之處。教師需要不斷的豐富自身的專業知識儲備,繼續深入研究教學內容的優化和整合,不斷改進教學手段、完善考試制度,聯系實踐培養符合市場需要的和社會需要的專業人才。

參考文獻:

[1]蔡云梅.關于土木工程專業建筑抗震設計課程的教學改革探索[J].新課程研究(中旬刊),2017,(07):71-72.

[2]鄭曉芬.建筑抗震設計課程教學的問題與思考[J].科技視界,2017,(06):12-13.[2017-09-07].

[3]曾玲暉,張翀,盧應梅,馬楠.基于卓越教學視角的大學應用型人才培養模式研究[J/OL].高等工程教育研究,2016,(01):19-23.

第3篇

關鍵詞:高層結構抗震,抗震規范,高層抗震注意問題,纖維增強混凝土

1引言

地震是一種突發性和毀滅性的自然災害,它對人類社會的危害首先是引起建筑物的破壞或倒塌,導致嚴重的人身傷亡和財產損失;其次是引起火災、水災等次生災害,破壞人類社會賴以生存的自然環境,造成嚴重的經濟損失,產生巨大的社會影響。近十年來,地殼運動進入活躍期,世界各地都爆發了不同程度的地震,而我國更是世界上大陸地震最多的國家之一,20世紀以來,全球發生7級以上地震1200余次,其中十分之一在我國。例如,1976年7月28日的唐山7.8級地震,2008年5月12日的汶川8.0級地震,2010年4月14日的玉樹地震,都給人們的生命財產安全帶來巨大的損失。同時,由于地震破壞的后果嚴重,我國抗震規范在2008年與2010年都進行了不同程度的修正,目的是加強建筑結構的安全性。因此,為保障地震作用下人們的生命財產損失降至最低,有必要對建筑物的抗震設計進行研究,本文就高層結構的一些常用抗震設計方法進行了討論。

2結構抗震設計方法的發展

結構抗震設計方法的發展歷史是人們對地震作用和結構抗震設計能力認識不斷深化的過程,對結構抗震設計方法發展歷史進行回顧,有助于對結構抗震設計原理的認識,

結構抗震設計方法經歷了靜力法、反應譜法、延性設計法、能力設計法、給予能量平衡的極限設計方法、基于損傷設計方法和近年來正在發疹的基于性能/位移設計法幾個階段[1]。這些抗震設計方法在發展階段相互交錯與滲透,對齊進行系統化整理,結構抗震設計方法可以分為以下幾類[2]:

基于承載力設計方法

基于承載力和構造保證延性設計方法

基于損傷和能量設計方法

能力設計法

基于性能/位移設計方法

根據清華大學葉列平教授的研究,第(5)種方法在結構抗震設計中較前幾種方法優點更為突出,并且在各國規范中應用最廣泛。

3高層抗震設計的設防目標

長期的地震觀測表明,在同一地區不同強度地震的重現期是不同的。強度小的地震重現期,一般10~50年左右發生一次,即所謂頻遇地震或“小震”;強度較大的地震,重現期較長,一般100~500年發生一次,即所謂偶遇地震或“中震”;而強度特別大的強烈地震,重現期一般為數千年,即所謂罕遇地震或“大震”。

高層建筑的使用壽命一般為50~100年,高層住宅的壽命更短,因此要求結構在“大震”作用下不破壞顯然四不合適和不經濟的。這就提出了對于不同強度地震的重現期,結構應具有不同的抗震性能,即所謂抗震設防目標。目前國際上公認的較為合理的抗震設防目標是:

(1)在頻遇地震作用下,結構地震反應應處于彈性階段,結構無損壞或輕微破壞,且結構變形很小,不會導致非結構構件的破壞,震后可無條件繼續使用;

(2)在偶遇地震作用下,結構和非結構構件損傷在一定限度內,震后經修復可繼續使用;

(3)在罕遇地震作用下,結構不產生倒塌,非結構構件無脫落或落下,保證人身安全,

上述抗震設防目標與我國抗震設計規范中的“三水準”即“小震不壞,中震可修,大震不倒”是一個含義。現在的問題是這種單一的抗震設防目標已不能適應現代工程結構對抗震性能的需求。許多重要建筑對大震作用下的性能要求也不再是不倒塌,而是應滿足一定性能指標要求,以保證其仍具有一定的建筑功能和使用功能,這即是基于性能抗震設計方法研究的目的。

高層抗震設計方法的幾點討論

4.1遵循建筑抗震設計規范

建筑結構抗震規范實際上是各國建筑抗震經驗帶有權威性的總結,是指導建筑抗震設計(包括結構動力計算,結構抗震措施以及地基抗震分析等主要內容)的法定性文件。它既反映了各個國家經濟與建設的時代水平,又反映了各個國家的具體抗震實踐經驗。它雖然收抗震有關科學理論的引導,向技術經驗合理性的方向發展,但它更是具有堅定的工程實踐基礎,把建筑工程的安全性放在首位。正是基于這種認識,現代規范的條文有的被列為強制性條文,有的條文中應用了“嚴禁、不得、不許、不宜”等體現不同程度限制性和“必須、應該、宜于、可以”等體現不同程度靈活性的用詞。任何結構的抗震設計都必須以抗震規范為基礎,按其規定條文執行。

4.2高層建筑抗震設計應注意的問題

高層建筑結構應根據房屋高度和高寬比、抗震設防類型、抗震設防烈度、場地類別、結構材料和施工技術條件等因素考慮其適宜的結構體系,高層建筑的高寬比是對結構剛度、整體穩定、承載能力和經濟合理性的宏觀控制,在設計過程中應注意以下幾點:

應當注意抗震縫的設計,必須留有足夠的防震縫寬度;

平面形狀和剛度不對稱,會是建筑物產生顯著的扭轉、震害嚴重,設計中應避免這種情況,不能避免時應對抗震薄弱處進行加強;

凸出屋面的塔樓受高振型的影響,產生顯著的鞭梢效應,破壞嚴重,設計中加以注意;

高層部分和底層部分之間的連接構造是否合理;

框架柱截面太小、箍筋不足、柱子的延性和抗震能力不夠等容易導致剪切破壞或柱頭壓碎;

沿豎向樓層質量與剛度變化太大容易導致樓層變形過分集中而產生破壞;

地基的穩定性尤為重要;

伸縮縫和沉降縫寬度過小(W昂王與防震縫一切三縫合一)使得碰撞破壞很多;

不應在建筑物端部設置樓梯間,樓板有大洞口會因剛度不均勻而產生扭轉;

中間部分樓層柱子截面和材料改變或取消部分剪力墻,都會產生剛度或承載力的突變,形成結構薄弱層。

4.3采用纖維增強混凝土

對于高層建筑,混凝土材料由于其自身缺陷,地震作用下易于發生脆性破壞,引起結構損傷,因此從建筑材料角度分析,可以在某些關鍵部位采用韌性材料代替混凝土提高整體結構的吸收能量能力與抗震能力。抗震建筑材料必須具備輕質、高強、高韌性特征,例如,木材、輕鋼、型鋼、鋼筋混凝土、復合材料等都可以從某些方面達到抗震目的。而在我國,森林覆蓋面積少,人居木材占有量少,而鋼材成本較高,這些材料的使用都有相當的局限性。而在鋼筋混凝土結構的關鍵部位采用一些韌性較高、延性較好、抗性強度高的纖維增強混凝土對提高結構的抗震性能具有非常明顯的作用[3]。目前,我國的纖維增強混凝土種類繁多,例如,鋼纖維混凝土、聚丙烯增強混凝土、聚合物增強砂漿、超高韌性水泥基復合材料等,這些材料的研究與發展對高層結構的抗震也起著重要作用。

結束語

本文在回顧結構抗震設計方法發展歷史的基礎上,探究了高層結構的抗震設防標準,并討論文高層抗震設計中應該注意的問題。高層抗震是個很復雜的課題,涉及的考慮因素眾多,由于筆者參加工作時間較短,相關工程經驗較少,本文僅提供一般性的參考,如有不到之處,敬請指正。

參考文獻

白紹良. 對新西蘭、歐共體、美國、日本和中國規范鋼筋混凝土結構抗震條文的初步對比分析. 重慶大學, 2000.

小古俊介, 葉列平. 日本基于性能結構抗震設計方法的發展. 建筑結構, 2000年第6期.

Parra-Montesinos G.. High Performance Fiber Reinforced Cement Composites: an Alternative for Seismic Design of Structures. ACI Structural Journal, 2005, 102(5):668-675.

第4篇

關鍵詞:建筑結構;性能;抗震設計;概念;特點;問題;方法

中圖分類號:TU318 文獻標識碼:A 文章編號:

隨著人們生活水平的提高,人們對社會的需求開始呈現多樣化的特點,而隨著建筑物越來越高,體型變得越來越復雜,建筑結構的抗震設計也變得更有挑戰性。人們為了保障自身的安全,對此便有了更多的關注,對基于性能的抗震設計也更加重視起來,在此種方法下,會對設計者有所要求,那就是要對建筑物在地震作用下可能形成的性態反應做出一定的評價。這種方法有很多好處,最主要的就是對于不安全的設計,能夠正確的辨別出來,還可以提出一些方案來解決問題,使得建筑結構更加安全和經濟。

1基于性能的抗震設計概念

以往提到的基于力的抗震設計或者基于位移的抗震設計,由于力和位移都是很明確的物理概念,可以被很容易地理解。但是基于性能的抗震設計,由于性能一詞是一個宏觀概念,不像力或位移可以直接成為設計參數,也可以直接應用到設計中去事實上,這里提到的結構性能往往可以與結構的破壞程度相關,而結構的破壞程度又可以由結構的反應參數來表示(如應力、力、位移、能量以及一些定義的破壞指標)。所以基于性能的抗震設計是比基于力或者基于位移抗震設計更為廣泛的設計理念,更為直接地滿足個人或者社會對建筑物的要求,即要求建筑物是否安全可靠,是否滿足他們的使用需要,而不是普通使用者能提出的建筑物可以抵抗多強地震力,或者是變形控制在什么程度。

基于性能的抗震設計并不是一個全新的概念,盡管目前基于性能的抗震設計得到國際上廣泛的重視與研究,也取得一些初步的成果,但是對于基于性能的抗震設計,現在還沒有一個統一的定義。比較有權威性的是美國SEAOC,ATC和FEMA等組織給出的基于性能設計的描述。其中,對基于性能抗震設計的描述是“性能設計應該是選擇一定的設計標準,恰當的結構形式,合理的規劃和結構比例保證建筑物的結構與非結構的細部構造設計,控制建造質量和長期維護水平,使得建筑物在遭受一定水平地震作用下,結構的破壞不超過一個特定的極限狀態”。一些學者也對基于性能抗震設計進行了描述,可見,盡管不同的機構或者個人對于基于性能的抗震設計描述不完全相同,但是這些論述中有一共同思想,就是基于性能抗震設計的主要思想:即結構在其設計使用期間內,在遭受不同水平的地震作用下,應該有明確的性能水平并使得結構在整個生命周期中費用達到最小。

2 我國現行建筑抗震設計理論的存在的問題

2.1我國現行的建筑抗震設計理論設計方法較為保守,缺乏新的設計理念,很大程度上阻礙了新的設計技術的實施。同時,在設計時候,缺乏對建筑結構性能的考慮,而只是根據我國一些曾經制定的抗震設計規范而行,只從刻板的標準出發,沒有能綜合考慮到各種實際狀況。

2.2我國的設計理論和設計方法在很多抗震指標上規定不清晰,抗震設計理念不明確,加上很多建筑的使用者缺乏一定的抗震建筑知識,難以對所使用的建筑結構的抗震性能和抗震能力做出一個很明確的評判。

2.3目前,我國的建筑抗震設計多是重視對建筑的整體承載力和建筑的結構強度來進行,而忽視了對其他因素的考慮比如建筑結構的性能設計。同時,很多現行設計理論在進行建筑的設計時候,更多的注意著建筑的主題結構的抗震損失,而忽視了很多細節,對損失的控制力度不強。經濟評估準則并沒有在建筑業中得到廣泛應用。

3 性能抗震設計理念的特點

通過對現行抗震設計理論的實踐,可以對兩者進行對比,以得到性能抗震設計理念的特點。

3.1多級設防。

相對于現行的三階段設防目標(小震不壞、中震可修、大震不倒),性能抗震設計注重多級設防,保護非結構件與內部設施,后者的設計理念既保證使用者安全,又減輕業主和社會的經濟損失與壓力。

3.2投資效益準則。

性能抗震設計偏重于安全、經濟等多方面。在安全與經濟之間找到合理、平衡的切入點,確定最佳方案,以優化設計為目的。

3.3自由度大。

相比較傳統抗震設計刻板的被動狀態,性能抗震設計可根據業主的要求確定目標,給設計帶來新的動力。

4 建筑結構基于性能的抗震設計方法

作為性能設計理論的重要內容,基于性能的抗震設計方法顯得尤為重要。那么怎樣合理的運用基于性能抗震設計理念則引起了人們的廣泛關注,為了能夠把它有效地運用到實際中來,有很多學者都對此進行了思考,但是卻還沒有統一的認識,通過他們的總結,我們可以知道讓性能設計思想運用到實際設計中來主要有以下步驟和方法:

4.1性能抗震設計階段

4.1.1概念設計。根據用途和業主的要求,合理確定設防目標,通過場地、建筑平面等進行初步設計。

4.1.2 計算設計。根據預定的設防目標,計算出能影響各類因素的抗震參數,參數與預定目標不符要及時修改,直至滿足參數需求。以基于位移的抗震性能設計為例,主要包括步驟有確定不同強度地震作用下性能目標;根據初步設計,確定結構內的位移的極限值;通過等效阻尼比等各類等效數值,確定等效剛度;設計采用必需的構造措施;評價結構強度要求和變形能力。以嚴謹、科學、合理的態度進行評估,如計算階段有不符合,則需重復計算設計步驟,以不斷完善結構設計。

4.1.3性能評估。通過各類的分析法得出設計結果來確定該建筑結構的性能。

4.2 性能抗震設計方法

目前大致主要有:位移影響系數、能力譜、直接位移設計等方法。

4.2.1位移影響系數法。基于結構性能設計方法,通過分析得出的最大期望位移值,利用等效方法、模態進行確定。以達到此系數的修正作用。此方法還存在著由于它是整體抗震評估方法,無法具體體現主要結構、樓層的損壞情況與抗震水準等問題。

4.2.2能力譜法。1975年被提出,隨后不斷改進。能力譜設計是將能力譜曲線與地震反應譜轉化而來的需求譜,進行比較來評估其抗震性能。此方法側重對結構的實際性能進行驗算、評估。另外,能力譜設計法比較適用于平面結構可簡化且分布較均勻的結構,否將會產生不小的誤差。

4.2.3直接位移設計法。側重于結構性能設計,概念簡單,根據地震等級來預期位移計算,使結構達到預定位移。此方法也存在著只能從建筑結構材料的極限變化得到數值,而不能考慮到預期以外的強震效應的不足。

5 結語

建筑結構基于性能的抗震設計是比較寬泛的體系,它是現行抗震設計的延續與發展,以結構性能分析作為基礎,建筑物的性能目標以全面、科學的因素來確定,使建筑物在面對不同等級的地震時,能達到預期的抗震目標。與傳統抗震設計相比,優點明顯:基于性能抗震相較于以往更系統化;性能抗震設計的適應性、連貫性更好,應用意義更大;靈活性的加大,使設計人員能發揮創造性,增加對新技術、新材料的推廣應用等。性能抗震設計方法也需要解決一些設防水準數據化的劃分,合理的參數取值范圍介定等問題,才能更好的服務于社會經濟建設,達到符合我國國情的設計規范。

參考文獻:

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[3]汪夢甫,周錫元.基于性能的建筑結構抗震設計[J].建筑結構,2003,33 (3).

[4]程耿東,李剛.基于功能的結構抗震設計中一些問題的探討.建筑結構學報,2001,21(1).

[5]SEAOC VISION 2O00 COMMITTEE.“Performance-Based Seismic Engineering”, Report Prepared by Structural Engineers Association of California, Sacramento, California, U.S.,1995.

第5篇

論文摘要:本文簡要介紹了高層、超高層建筑的結構體系,通過對國內已建和在建的高層建筑鋼結構國產化問題的調研,分析了在鋼材、設計、施工和監理等方面國產化所面臨的主要問題,為高層建筑鋼結構的發展提出了一些建議。

高層鋼結構建筑在國外已有110多年的歷史,1883年最早一幢鋼結構高層建筑在美國芝加哥拔地而起,到了二次世界大戰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構體系的研究日趨完善、計算技術的發展和施工技術水平的不斷提高,使高層和超高層建筑迅猛發展。鋼筋混凝土結構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構受到質疑;同時高強度鋼材應運而生,在超高層建筑中采用部分鋼結構或全鋼結構的理論研究與設計建造可說是同步前進。

超高層建筑的發展體現了發達國家的建筑科技水平、材料工業水平和綜合技術水平,也是建設部門財力雄厚的象征。

一、我國的高層與超高層鋼結構建筑的發展

我國的高層與超高層鋼結構建筑自改革開放以來已有20年的歷史,并在設計和施工中積累了不少經驗,已有我國自行編制的《高層民用建筑鋼結構技術規程》JGJ 99-98。

1、鋼材的國產化

國內鋼鐵企業根據我國高層建筑鋼結構設計標準的要求,制訂我國第一部高層建筑鋼結構的鋼材標準《高層建筑結構用鋼板》( YB4104-2000),比目前仍在實施的《低合金高強度結構鋼》(GB/T 1591-94) 又前進了一步,其性能指標優于國外同類產品。

2、鋼結構設計國產化

截止2003年3月,我國已建和在建的高層建筑鋼結構有60 余幢,按其結構類型劃分,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構各占313%。統計表明,目前我國高層建筑鋼結構以混合結構為主。

鑒于我國對混合結構尚未進行系統的研究,所以《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)暫不列入這種結構類型是合理的。

國家標準《高層民用建筑鋼結構技術規程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)等有關高層建筑最大高度和最大高寬比的規定,在一般情況下,應遵守規范的規定,否則應進行專項論證或試驗研究。建設部第111號令《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》和建質[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》,對加強高層建筑鋼結構設計質量控制意義重大,具有可操作性。

鋼結構設計分兩個階段,即設計圖階段和施工詳圖階段。現在有的設計院完全采取國外設計模式,無構件圖、節點圖和鋼材表等,對工程招投標和施工詳圖設計帶來不便。因此,建議有關部門對此做出具體規定。關于節點設計問題,國內應多做一些理論和試驗研究工作,比如柱梁剛性節點塑性鉸外移和防止焊接節點的層狀撕裂等。由于鋼結構的阻尼比較低,在研發各種耗能支撐和節點的減震消能體系方面,國際上研究和應用較多,國內應加快進行此方面的研究。

二、高層及超高層結構體系

對于高層及超高層建筑的劃分,建筑設計規范、建筑抗震設計規范、建筑防火設計規范沒有一個統一規定,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。

對于結構設計來講,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防烈度以經濟、合理、安全、可靠的設計原則,選擇相應的結構體系,一般分為六大類:框架結構體系、剪力墻結構體系、框架—剪力墻結構體系、框—筒結構體系、筒中筒結構體系、束筒結構體系。

三、鋼結構制作與安裝

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件,在加工制造中必須滿足現行規范的驗收標準。

100m高的超高層鋼柱一般分為8~12節構件,鋼柱在翻樣下料制作過程中應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計長度,即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節鋼柱截面完全相等時也不允許互換,要求對每節鋼柱應編號予以區別,正確安裝就位。

矩形或方形鋼柱內的加勁板的焊接應按現行規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)按設計標高制作安裝。一般在12層以上,精度要求較高的層高,應按土建的標高安裝第一節鋼柱底面標高,每節鋼柱的累加尺寸總和應符合設計要求的總尺寸。每一節柱子的接頭產生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應加到每節鋼柱加工長度中去。

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設置橫向加勁肋。

框架梁應按設計編號正確就位。

為保證框架梁與鋼柱連接處的節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構的精度要求,當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),并應保證孔邊距的要求。

框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設計長度,需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經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。

第6篇

Abstract: In accordance with the different characteristics of people's living environment, on the basis of enhancing seismic foundation of building, the important safety precaution measures for building earthquake construction need to be taken into account. Based on the analysis of factors affecting the seismic performance of the building, this paper explored technology applications in the construction process. In architectural design specification, the seismic standards for different architectural structure of building are the same, and the building structural engineers will ensure seismic performance. In this paper, combining with actual work experience, the author discussed several building structures related to the seismic performance and the influencing factors.

關鍵詞: 住宅建筑;建筑技術;抗震施工;抗震應用

Key words: residential buildings;construction technology;seismic construction;seismic applications

中圖分類號:U45 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)32-0117-02

0 引言

圍繞研究怎么樣通過建筑的室內區域劃分、陳設和家具的安排設計、材料的選擇等各個方面做了不同的詳細考慮,主要目的就是要保障建筑物居住者的生命和財產安全。目前,在建筑施工的框架中有很多的優點,比如,抗震性能良好、整體性能好、圍護的墻體輕便、施工運行速度較快、布局設置靈活等等。在實際的工程中,抗震施工已經成為非常重要的結構構成。因此,要求工程的負責技術人員嚴格依據圖紙進行施工和操作,從而確保施工的安全和質量。尤其要注意在施工環節中重視對防震設施的建筑質量,要加強對防震設施建筑的監督和專項部門檢查,將抗震設防納入到規范化管理,只有保證建筑施工的質量,才能滿足抗震設防對房屋結構的要求,才能杜絕抗震隱患。

1 住宅建筑抗震施工技術及應用的影響因素分析

住宅建筑的抗震施工技術及應用能夠取得成功,其中諸多的影響因素起到至關重要的作用,同時,能夠直接或者間接影響到住宅建筑抗震性能的因素也是有許多的,各種復雜因素之間通過相互作用共同構成住宅建筑的抗震性能。比如,在影響住宅建筑抗震施工技術及應用的主要外部原因就是住宅建筑的設計是否始終按照規范的程序進行建設,其中包含住宅建筑的抗震構造設計是否合理、在住宅建筑施工過程中施工質量是否較高、住宅建筑選擇的地位是否合理等諸多原因。對于住宅建筑本身的抗震性能來說,更多的需要考慮住宅建筑的房屋結構、使用年限、后期改造等方面的問題。

從抗震施工技術及應用的角度來看,主要包括以下幾個方面的原因:

首先,最主要的就是住宅建筑的結構是否合理,整體建筑結構是否符合規則,在特性方面是否呈現出均勻、對稱等特點,在上述特點之下,住宅建筑的抗震性能會比較強大。反之,那種不規則的住宅建筑,甚至頭重腳輕式的住宅建筑,扭轉的不規則住宅建筑,等等此類情況,其建筑的抗震性能都比較差。這里需要修正一個近年來通常認為的誤區,那就是隨著生活水平的提升,人們對于躍層、錯層和復式等類型的住宅建筑情有獨鐘,誠然此類結構的住宅建筑在提升居住舒適度等方面有其不可比擬的優勢,但是從增強住宅建筑抗震性能的角度上來講,平層的住宅建筑的抗震性能更勝一籌。

其次,還需要考慮住宅建筑施工技術及應用的時間長短,有的住宅建筑雖然符合建筑規則,但是因為建造的時間較長,以往的住宅建筑的施工過程中雖然考慮抗震性能,但是由于技術水平等方面的限制,當時的住宅建筑抗震標準相對較低,導致住宅建筑的抗震性能相對較弱。而且隨著人們對于自然災害的認識越來越深刻,因此在住宅建筑抗震標準上也會隨著實際情況的變化而進行相應的調整,總起來說,住宅建筑的抗震標準越來越嚴格,標準越來越高。

再次,住宅建筑的抗震施工技術及應用受到當時當地的建筑材料及施工質量的影響。有的住宅建筑抗震標準要求較高,因此對于建筑材料的標準、型號等要求也相對較高,比如建材質量的好壞,混凝土標號是否合理,鋼筋是否合格等諸多因素,都能夠在一定程度上影響抗震施工技術及應用。施工隊伍的施工技術的高低也是影響施工技術及應用的重要因素,有的施工隊伍技術高超,因此建造的房屋質量就高,抗震性能相應的就好。最后,住宅建筑的抗震施工技術及應用受到住宅建筑的后期改造的影響較大。在住宅建筑的初期設計過程中,大多數住宅建筑均會充分考慮到房屋的抗震需要,因此對于建筑內的有些部分是不能夠進行改動的,因為一旦破壞建筑的整體防震設計和抗震結構,那么就會較大程度的降低建筑的抗震性能,甚至在發生強烈地震的時候,住宅建筑很有可能會發生整體坍塌的情況。

2 住宅建筑抗震施工技術及應用的幾點對策建議

近年來,住宅建筑抗震施工技術及應用日益完善和提升,但是在實施過程中仍然面臨著這樣或者那樣的弊端和缺陷。因此,結合實際工作經驗,現對加強住宅建筑的抗震施工技術及應用提出幾點粗淺的建議。

一是,加強住宅建筑墻體砌筑的抗震性能。因為,通常認為,住宅建筑的墻體框架結構是決定住宅建筑抗震施工技術及應用的關鍵所在,其所采用的圍護構件屬于承重構件的范疇,其所能夠產生的抗震性能的高低,也重點取決于建筑施工材料的質量,以及建筑承重結構的連接方式,還要考慮到建筑施工的質量和建筑地基狀態。比如,在實際的抗震施工技術及應用的過程之中,墻體的需要通過砂漿的粘結構共同構成墻面的整體,才能夠有效實現住宅建筑的抗震要求,因此需要在抗震施工過程中采用高標號水泥,嚴格合理控制砂漿配比等方面,嚴格住宅建筑施工規范的要求,整個墻體的砌筑砂漿飽滿度達到相應的標準。有的住宅建筑墻體的砌筑經常采用的是“三一”的砌磚方法,其中在豎向灰縫這一個環節上需要較高的技術和技巧。另外,在住宅建筑的框架結構施工過程之中,需要事先將墻體內的短鋼筋埋置好,然后再進行砌筑前的焊接等各項工作,堅決避免那些拉結筋在墻體之中任意擺放,導致其彎折嚴重影響了住宅建筑結構的質量等問題的存在。針對上述幾種情況,需要在住宅建筑施工之前,即對所需要的各種型號的配筋一次性備齊備足,動態檢查是否有遺漏的情況。

二是,加強住宅建筑構造柱的抗震性能。在抗震施工技術之中構造柱和圈梁的施工處于比較重要的位置,必須予以加強和改進技術。因為,在眾多的磚混結構的住宅建筑的抗震施工中,重點通過科學合理設計構造柱和圈梁等方式來確保抗震性能,從而實現整個住宅建筑的最大抗震效果和能力,特別是要高度重視構件之間的連接部分,需要更加注重采取強有力的施工措施。因為,這兩者共同構成了住宅建筑的骨架,充分發揮著有效約束墻體的重要作用,進一步增強了縱橫磚墻之間的有效連接,進一步增強了住宅建筑的整體抗震性。

三是,加強住宅建筑框架節點的抗震性能。因為住宅建筑的框架節點發揮著連接框架柱和梁之間的作用,因此框架節點比較符合抗震標準才能夠實現整體抗震性能的提升。如果框架節點遭到破壞,直接就可能導致住宅建筑的整體結構出現位移甚至傾倒,由此可以看出,框架節點抗震技術施工的重要性和現實性。要全面加強框架節點及其周邊區域的混凝土的強度,相關的配置應當采取積極有效的抗震性能保護措施。在實際的抗震技術施工過程中,一般情況下是將混凝土澆筑到梁底的標高位置,然后將框架節點的混凝土,連同梁板進行澆筑。對于施工隊伍來說,要進一步增強抗震施工技術應用的超強意識,從堅決杜絕施工隱患的角度入手,嚴格遵守住宅建筑施工過程中的施工圖紙要求,嚴格按照住宅建筑抗震構造圖進行施工,確保建筑的整體框架柱的始終處于高強度的狀態。在框架節點及其周邊區域,住宅建筑框架柱的橫斷截面通常會包含梁的橫斷截面,這就要求在配置住宅建筑的柱箍筋和梁箍筋等環節上,更加的小心謹慎,堅決避免“形式箍筋”的情況出現,務必采取焊接封閉箍筋等方式,確保框架節點及其周邊區域的箍筋整體質量。如果在施工過程中將配筋的材料改為采用拉筋的方式,那么拉筋的位置應該是緊緊貼近縱筋,同時加緊鉤住封閉的箍筋,確保箍筋可以發揮對整體混凝土抗壓作用發揮更大的作用。

3 結束語

就當前來說,大多數人對地震等自然災害的了解甚少,因此和抗震有關的建筑設計情況也是基本處在探尋摸索的階段,當前抗震的相關設計也未達到相當科學的程度。我國人口分布廣泛,單純的依靠建筑物來提高抗震性是不科學的、不全面的,并不能減少太大的地震損失。抗震設計的建筑物現在大都分布在新建建筑和大規模城市群中,而早期的一些建筑物尤其是農村的簡陋建筑抗震設計幾乎沒有,從而導致最近幾年我國發生地震損失傷亡尤為嚴重的就在這些地區。要求建筑物具備良好的抗震能力,應在做好建筑物的結構設計上實現良好的抗震,同時加上室內的抗震設計,共同實現建筑物的抗震性能,減少因建筑物自身質量、功能等問題而帶來的地震損失。所以,如果對建筑物的室內設計也進行有序的科學的研究和設計安排,可以很好的保障人民在發生地震等自然災害時造成的生命財產安全。這就給建筑物是設計要求提高了規范性和操作性,要加大多層磚房的建筑質量和抗震設計,把民用的建筑地震損害程度降到最低。同時,隨著經濟社會的飛速發展和人口的激增,在建筑物的質量和耗能等方面有了新的標準和要求。施工部門和單位就需要進一步打破傳統建筑理念,不斷的探索、學習和創新,努力實現建筑行業的健康快速高效發展。

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第7篇

關鍵詞:地震,抗震檢測,整體抗震,PKPM,ANSYS

中圖分類號:P315文獻標識碼: A

The advice of building overall seismic performance test by YaAn earthquake

GUO Jianjun,WU Guoqiang

(1. Binzhou city construction quality taixingbinzhou256613)

Abstract: Wenchuan earthquake caused serious damage to the affected areas of the large area building, late for construction engineering and technical personnel in the aseismic design, construction organization and put forward higher requirements in the process of quality supervision, as well as engineering quality inspection personnel in the process of engineering quality supervision to strengthen the structure of the overall performance test on the bells, but what painful is part of the wenchuan earthquake reconstruction according to higher standards of the state design of buildings in ya 'an earthquake just happened not withstand the test of earthquake, of course, there are all sorts of reasons, but as a construction engineering quality inspection personnel, from the labor of duty to think examination found that strengthening structures forming after forming the overall seismic performance of the detection is the direction of the efforts in the later work, the article put forward the advice to buildings after forming the overall seismic performance testing, formed from the seismic design of buildings to the building earthquake seismic performance guarantee of the acceptance process, improve the aseismic reliability of the building.

Keywords: Earthquakes, Seismic detection, The overall aseismatic, PKPM,ANSYS

1、引言

2008年的5.12汶川大地震給人們留下的傷痛剛剛撫平,北京時間2013年4月20日8時02分四川省雅安市蘆山縣發生7.0級地震。據雅安市政府應急辦通報,震中蘆山縣龍門鄉99%以上房屋垮塌,作為建筑工程質檢人員,在我們為遇難者沉痛哀悼的同時,也應該冷靜下來思考一下如何能在本職崗位上為減輕地震災害對建筑物的破壞做出自己的努力,因此加強對建筑物整體性能特別是抗震性能的檢測監督工作是減輕甚至避免建筑物受震破壞損失的可行方法。

2、汶川地震后重建建筑物在雅安地震中遭受嚴重破壞

汶川地震造成的直接經濟損失8452億元人民幣。四川損失最嚴重,占到總損失的91.3%,甘肅占到總損失的5.8%,陜西占總損失的2.9%。國家統計局將損失指標分三類,第一類是人員傷亡問題,第二類是財產損失問題,第三類是對自然環境的破壞問題。在財產損失中,房屋的損失很大,民房和城市居民住房的損失占總損失的27.4%。包括學校、醫院和其他非住宅用房的損失占總損失的20.4%。另外還有基礎設施,道路、橋梁和其他城市基礎設施的損失,占到總損失的21.9%,這三類是損失比例比較大的,70%以上的損失是由這三方面造成的。因此國務院下發文件,對災后重建工程提出了更高的要求,根據中國建筑學會的調查,汶川地震之后,重建建筑都是按照“8級抗震、9度設防”的要求設計施工,能夠抗震級為8級、烈度為9度的地震,采用框架結構、整體澆灌的技術建設,承建單位都具有建筑施工一級資質。此次雅安地震,震級為7級、震中烈度在9度左右。汶川地震后重建的建筑理應成為這次地震的“生命之舟”,可是,不屬于震中的寶興縣,在這次發生的雅安地震中重建建筑也沒有經受住地震的考驗發生了嚴重的破壞。詳見圖1、圖2。這里面有多方面的原因,設計標準年限較發達國家標準偏低、施工組織控制不嚴密、工程整體質量監管不全面等問題都可能導致工程抗震能力下降,作為工程質檢人員,從本職工作出發,加強對建筑物成型后結構整體性能特別是整體抗震性能的檢測顯的尤為重要。

圖1、汶川大地震中建筑物破壞圖 圖2、雅安地震中建筑物破壞圖

3、現有的建筑物檢測監督工作重點

受技術條件等方面的限制,現有的工程檢測監督技術把大部分工作量放在了建筑原材料及建筑成品構件性能的檢測上,重點對結構構件截面尺寸、構件材料強度、鋼筋混凝土保護層厚度、砌體結構承重墻柱的砂漿強度、鋼結構的重要連接部位等專項進行檢測,由一下工程質量監督流程圖(圖3)可知,建筑工程監督人員對工程進行監督檢查時也往往重點審查以上專項檢測的報告。

圖3、建筑工程質量監督流程圖

目前,在建筑物質量監管過程中,對建筑物整體性能檢測分析較少,結合建筑物從規劃設計到竣工驗收的總過程會發現,建筑物在規劃設計階段會按照《建筑抗震設計規范》的要求進行設計,這一點由各級圖紙審查機構負責審查,保證了建筑物在設計階段能滿足工程所在地的抗震要求,但是工程施工過程中,很難保證工程的每一個構件甚至工程局部完全滿足圖紙設計要求,混凝土構件截面尺寸的改變、鋼筋類別的變更都最終可能影響結構的整體抗震性能,其次,工程施工過程中會出現局部構件強度大于設計強度的情況,這種情況目前在不進行結構整體抗震分析的前提下被認定為符合驗收規定,這種情況在工程實際應用過程中可能造成結構局部抗震剛度過大,對結構整體抗震不利,因此建議建筑工程質量檢測監督機構在對工程進行竣工驗收之前,在已完成的所有專項檢測數據基礎上對建筑物整體抗震進行建模分析驗算,在反映實際施工情況的模型滿足建筑抗震等級要求的前提下,對建筑物進行竣工驗收,這樣就能有效保證建筑物

從建筑物抗震設計到建筑物抗震驗收全過程的抗震性能保證,最大限度的為建筑抗震性能保駕護航。

4、建筑物整體抗震檢測分析流程

考慮對已完工的建筑物進行竣工驗收前抗震性能檢測分析的流程圖大致如下:

圖4、工程整體抗震性能檢測驗算流程圖

在完成各專項檢測后進行結構抗震分析驗算可在建筑工程質量檢測機構或監督機構完成,目前常用的結構抗震分析軟件有中國建筑科學研究院研發的PKPM系列結構分析軟件,其中的建筑抗震鑒定和加固設計模塊(JGJG)比較適合對已完工的建筑物進行結構抗震驗算,是目前國內應用最為廣泛的結構分析軟件,另外一種國際上通用的有限元分析軟件ANSYS也能較好的應用于結構抗震分析上,目前該軟件廣泛應用于機械工程、建筑工程、航空航天工程的仿真模擬研究中,其三維立體功能可以將結構的抗震薄弱環節通過應力應變圖形生動的顯示出來,并且可以仿真模擬在地震波作用下的破壞形式和過程。便于對建筑物進行加固處理。浙江工業大學的曹亮等人運用ANSYS軟件,對杭州某高層建筑進行抗震分析計算,得到了建筑的自振周期、振型、各層地震力和位移及節點的應力和應變。最后,與PKPM軟件計算結果進行比較,認定ANSYS軟件適用于結構抗震分析。為ANSYS軟件在建筑工程整體抗震分析中的應用進行了示范研究。

5、結論

在對建筑物進行抗震檢測的前提下,對建筑工程竣工驗收前的整體抗震性能進行結構驗算,對通過結構抗震分析的工程進行竣工驗收。這樣確保建筑物實際交付使用時與建筑物在規劃設計階段的抗震要求高度吻合,從而為建筑物從產品設計到產品交付的全過程滿足結構抗震要求提供了有效的監督保證措施,對建筑物竣工驗收前的結構整體抗震性能分析是建筑工程質量檢測監督機構應該不斷加強完善的重要環節,只有這樣才能將完全符合建筑抗震標準的工程交付人民使用,才能有效的避免在地震發生時造成較大的損失。

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第8篇

對建筑結構震性能一定來自于相對簡單的體形,來自簡單而直接的傳力下結構的多道設防線,在地基和基礎的設計中也的變形對建筑的安全影響。另外也應高度重視由地震引發的次生災害。因此在今后的建筑設計中有必要增強建筑的防最大限度地減輕震害,建筑工程技術力在抗震設防、抗震設計和施工質量三方面都提高到一個新平,才能確保建筑工程具備合理的抗御的能力。

論文關鍵詞:砌體結構;抗震;技術措施

論文摘要:根據目前國家地震專家預測及分析,目前我國仍處于第五個地震活躍期,特別是在四川發生的汶川8度地震造成了巨大的人員傷亡和財產損失。使得人們對日常生活和居住的的安全性有了更高的關注。對此國家也對建筑抗震規范進行了及時的修改,同時也要求我們工程技術人員對地震災害的措施的研究應有更深的認識。

地震的危害性非常大,建筑物的抗震性能就顯尤為重要。目前我國抗震設計的目標是:當遭受低于本地區抗震設防烈度的多遇地震影響時,一般不受損壞或不需修理可繼續使用,當遭受本地區抗震設防烈度的地震影響時,可能損壞,經一般修理或不需修理仍可繼續使用,當遭受高于本地區抗震設防烈度預估的早遇地震影響時,不致倒塌或發生危及生命的嚴重破壞。目前房屋建筑的結構形式主要有:砌體結構、框架結構、剪力墻結構、鋼結構等。其中砌體結構由于選材方便、施工簡單、工期短、造價低等特點。多年來是我國多層住宅和多層小型公建使用最廣泛的一種建筑形式。

一、多層砌體建筑抗震常用處理措施

砌體結構是采用砌塊和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構件的結構。其是通過砌塊和砂漿的互相作用及縱橫墻的拉結而達到具有一定整體性和承重能力。但砌體的抗拉、彎、剪的強度又較其抗壓強度低,導致建筑變形能力小,抗震性能差等缺點,使砌體結構的應用受到一定限制。因此改善砌體的延性,提高建筑物的整體穩定性和抗震性能具有重要意義。

常用的砌體建筑抗震處理措施,應注意以下幾類。

(一)合理布局。建筑平面、立面應盡可能簡潔、規整,使結構質量中心與剛度中心相一致。建筑立面應避免頭重腳輕,房屋的重心盡可能降低,避免采用錯落凹凸的立面,突出建筑屋面部分的高度不應過高,以免地震時發生鞭梢效應,同時應控制好結構豎向強度和剛度的均勻性。如在實際工程中,在不可避免的情況下,應盡量在適當部位設置抗震縫,將體型復雜、平面不規則的建筑分割成幾個相對規整的獨立單元。

(二)控制建筑高度及層數。歷次震害證明,砌體建筑的層數越多,高度越高,其地震破壞就越大。因為建筑層數及高度值越大就意味著側向地震作用就越大,同時也加大了建筑底部的傾覆力距。因此在地震中,傾覆力矩過大使得底部墻體產生過大的壓力和剪力而被破壞。所以控制砌體結構高度及層數對減少地震災害有很大的作用。在國家新修改的《建筑抗震設計規范》(GB50011-2008)也對多層砌體建筑的總高度和層數有強制性的規定。

(三)增強砌體結構的整體性及剛度。有效增強砌體結構的整體性及剛度的措施有許多種,一般常見及在實踐證明的方法有縱、橫墻的合理布置,建筑的樓蓋為現澆,增加墻體面積及提高砂漿的強度,設置圈梁及構造柱等。在地震中多層砌體結構的縱、橫向地震作用主要由相應墻體承擔。因此,縱、橫墻的合理布置且控制橫墻的間距,可控制縱、橫墻的側向變形,增強了空間剛度和整體性,對承受縱、橫兩個方向的水平地震作用及抗彎、抗剪都非常有利。墻體布置時,應盡量采用縱墻貫通的平面布置,而當縱墻不能貫通布置時,則應在墻體交接處采取加強措施。而橫墻最大間距就是為了滿足樓蓋對傳遞水平地震所需的剛度要求。其中,在8度設防時,現澆或裝配整體鋼筋混凝土樓蓋板的多層砌體建筑的橫墻最大間距為15米。如橫墻間距過大時,縱墻會因過大的層間變形而產生平面的彎曲破壞。

根據歷次地震后建筑受害情況分析,多層砌體結構的抗震能力與墻體的截面積大小及砂漿等級高低成正比。在多層砌體建筑的抗震驗算中,底部兩層的地震作用力較大,是結構的薄弱層。此時改變部分墻體的承載面積和適當提高砂漿的強度等級可提高抗震能力,實踐證明提高砂漿的強度能同時提高建筑的抗拉、抗壓、抗彎、抗剪能力,從而達到提高砌體建筑的抗震性能力的目的。

在多層砌體建筑中設置水平圈梁,可加強內外墻的連接,增強建筑的整體性。特別是屋蓋和基礎頂兩處的圈梁的設置具有提高建筑的豎向剛度和抗御不均勻的沉降能力。由于圈梁的約束作用使樓蓋與縱、橫墻構成箱形結構,能有效地約束裝配板材的散落,使磚墻發生平面倒塌可能性大為降低,以充分發揮各片墻體的抗震能力。

在磚墻設構造柱能提高砌體的延性,發揮磚墻砌體側向擠出塌落的約束作用,使砌體的抗剪承載能力提高10~30%,提高了砌體結構的變形能力。另外在建筑中設置構造柱能提高建筑物的整體性,利用其塑性變形和滑移摩擦來消耗地震能量,從而提高建筑的抗震能力,且圈梁與構造柱一起對墻體在豎向平面內進行約束,可限制墻體裂縫的開展,并減小裂縫與水平面的夾角,保證墻體的整體性和變形能力,提高了墻體的抗剪能力,因此構造柱與圈梁的設置是一種有效的抗震措施。

二、隔震技術及消能減震技術應用

隔震技術是國際上熱門的工程抗震新技術,它通過把隔震消耗裝置〈如橡膠隔震墊〉安放在結構底部和基礎或底部柱頂之間,把上部結構和基礎隔開,這樣改變了結構的動力特性和動力作用,明顯地減輕結構的地震作用,以達到“以柔克剛”的效果。國內外大量的實驗和工程時間證明,隔震體系一般可使結構水平地震加速度下降60%左右,從而消除或有效的減輕結構的地震損壞,提高建筑物及人員的安全性。隔震體系是有很大的垂直承載里(50T-2000T)及很大的垂直壓縮剛度,而其水平變形剛度較小〈0.25KN/mm-1.8KN/mm〉,水平及限變位值較大(10-50cm),因此具有足夠大的初始剛度,以抵抗風荷載和輕微地震,當強地震發生時,又能自由內柔性滑動,而變形過大時,剛度就回升,具有保護和限制作用。鋼板夾層橡膠隔震墊具有較大的復位能力,在多次的地震實踐中都是后動瞬時復位。同時,它面抗性能好,一段使用壽命可在70年以上,遠遠超過一般民用建筑物的50年使用年限的要求。根據其特性,一般來講隔震技術主要適用于多層建筑及低層建筑中。

建筑結構消能減震技術的方法指在結構的某些部位〈如支撐、剪力墻、節點、連接縫或連接件等〉設置消能阻尼裝置或元件,通過消能裝置產生摩擦非線性滯形耗能來耗散或吸收地震能量以減小主體結構的水平和豎向地震反應,從而避免結構產生破壞或倒塌,以達到減震、抗震的目的。但此種方法主要使用于高層或超高層。

隔震和消能減震技術雖然能夠大幅度提高建筑結構的抗震性能,并且新的抗震設計規范已給出了隔震和消能減震技術工程應用的性意見,但目前建造較高,且該技術從設計到構造,施工復雜。正確合理地掌握和實施尚存在一些問題,因此新技術距離大規模推廣和應用還需要一定時間的準備。

三、結束語

第9篇

關鍵詞:電力建筑;高架電氣裝置;防震

中圖分類號:TU文獻標識碼:A文章編號:1672-3198(2008)05-0337-02

1 高架電氣防震裝置研究的意義

強烈的地震給世界各國人民造成了巨大的災害,地震中大量建筑物的破壞與倒塌,是造成地震災害的直接原因,結構的抗震設計是結構工程領域的重要課題。在震害調查分析中發現,建筑物即使按照傳統的抗震設計方法進行設計也有倒塌的現象,因此為了保證重要建筑的安全,結構工程師們轉向對新的抗震設計方法即結構控制的研究。通過在結構上設置控制機構,由控制機構和結構共同控制抵御地震動等動力荷載,使結構的動力反應減小,從而有效地減輕地震災害。同時隨著國家經濟的發展,變電站工程建筑形式要求越來越復雜-平面上不規則,立面上也不規則,而且需要在樓板上豎向布置電纜,對結構局部剛度有所削弱,同時需要較大的內部空間,水平剛度較小。在地震作用下,這些結構將發生較大的扭轉,加重這些建筑的破壞,因此制約著結構建筑形式的多樣化發展,對變電站工程中建筑的扭轉響應控制迫在眉睫。

電力系統是生命線工程的重要組成部分。在地震中,電力系統一旦發生破壞,可能造成震區及周邊地區的大面積停電,嚴重影響救災及震后的重建工作。高壓電氣設備在地震時是應該首要保護的,而其中尤以高架電氣設備最為重要,相比其他電氣設備,高架電氣設備由于位置較高,動力響應較大,容易破壞,一旦震壞則更難修復及更換,也是震后難以通電運行的關鍵所在。而現在對于電氣設備的抗震在實際設計時考慮的較少,主要是由于設計人員認為電氣設備生產廠家已經考慮了設備的抗震,故在設計時未考慮設備的抗震。從歷次震害調查發現,高架電氣設備沒有像設計人員想象的那么安全,很多高架電氣設備遭到嚴重的破壞,因此對于高架電氣設備抗震研究迫在眉睫。

2 新型高架電氣隔震裝置

對于高架電氣設備的隔震不但要使隔震層的水平剛度小,最重要的是隔震裝置要能抵抗大震下的產生的傾覆力矩,然而普通的橡膠隔震裝置不能抵抗大震下在隔震層產生的傾覆力矩,因此普通的橡膠隔震裝置不適合應用于高架電氣設備的隔震控制,必須開發新的隔震裝置對其進行隔震。由高架電氣設備對隔震裝置的力學性能要求可知,隔震裝置必須能夠承受大震下電氣設備對其產生的拉力,而且必須水平向的剛度較小。裝置在水平向的剛度較小,而豎向的剛度較大,能夠提供較大的拉力。裝置的鋼材主要采用Q235鋼材,以保證水平向剛度較小,而且該裝置材料造價較低,材料可以就地取材,因此比較容易實現。

3 330KV電壓互感器隔震設計

3.1 工程概況

該項目來源于某高烈度地區的新建330kV變電站工程,根據《建筑抗震設防分類標準》和《建筑抗震設計規范》 (GB50011-2001),設防烈度8度(0.309)。場地類別II類,設計分組第一組,場地特征周期取 Tg=0.35秒,不考慮近場影響。設計目標減小電氣設備的水平向地震加速度及設備頂點與底面的相對位移。隔震支座設置在支架頂部,將330KV電壓互感器與支架隔開,以達到隔離地震能量、減小電壓互感器水平地震作用的目的。330KV電壓互感器隔震設計如圖1所示:

圖1 互感器隔震設計圖

3.2 材料屬性

對于上部結構330KV電壓互感器由瓷套組成,下部支架由鋼材組成,各材料的屬性表1所示:

3.3 隔震裝置剛度確定

采用有限元分析軟件SAP200建立隔震裝置的有限元模型,通過計算分析小震下隔震層x向Y向水平剛度1.61×106N/m,大震下隔震層裝置的部分屈服,故考慮剛度的退化,取小震時剛度的0.2倍。

3.4 計算分析與構造措施

利用時程分析法,對該結構選用三條實際地震記錄和一組人工模擬加速度時程曲線,分別選取El-Centro波、Kobe波、波、Taft和所擬合的人工模擬地震波(蘭州波)。對該工程進行了分析,加速度峰值取為:多遇110.0cm/s2,罕遇510.0 cm/s2,對結構分別進行不隔震、隔震小震、隔震大震情況下計算。

(1)結構基本周期:

(2)隔震支座最大壓力:

考慮豎向地震作用,取構件重力荷載代表值的20%,隔震支座的壓力設計值由1.2×永久荷載標準值+0.2×構件重力荷載代表值求得。計算結果表明,隔震支座最大壓力設計值小于隔震裝置豎向承載壓力。

(3)隔震效率:定義隔震效率為=隔震后設備頂點最大加速度/隔震前設備頂點最大加速度,計算結果見表3

(4)罕遇地震時隔震支座驗算:

①隔震層在罕遇地震作用下隔震層水平剪力標準值平均為8.9lKN,設計值11.58KN。小于4個M18螺栓的剪力承載力設計值。

②隔震支座在罕遇地震作用下隔震層的彎矩標準值平均為25.03KN.m,螺栓的拉力設計值為25.73KN,小于螺栓容許拉力值。

③隔震裝置A構件的拉力設計值為25.73KN,小于豎向容許拉力值為。

④隔震支座在罕遇地震作用下平均最大位移為2.89cm。

(5)隔震支座以上結構設計:

隔震層以上結構應采取不阻礙隔震層在罕遇地震下發生較大變形的措施。上部結構及隔震層部件應與周圍固定物脫開,與水平方向固定物的脫開距離。

(6)隔震支座以下支架結構設計:

隔震層以下結構的強度、剛度、穩定性對上部結構安全至關重要,應務必使該部分結構具有較大的安全儲備。根據抗震規范GB500II-2001要求,隔震層以下結構的地震作用和抗震驗算,應按罕遇地震作用下內力組合進行驗算。水平剪力Vi為11.58KN、軸力N為ZI.87KN,彎矩為上部結構在罕遇地震作用下產生的彎矩+Vi H,H為支架柱高。

參考文獻

[1]周錫元,閻維明,楊潤林.建筑結構的減震、減振和振動控制.建筑結構學報,2002,23(2):2-12.

[2]李宏男,閻石,林皋.智能結構控制發展綜述.地震工程與工程振動,1999,19(2):29-36.

第10篇

關鍵詞:不規則;高層建筑結構;抗震

1前言

抗震工作是建筑設計和施工的重點,為使所設計的高層建筑結構在強度、剛度、延性及耗能能力等方面達到最佳,結構工程師要進行嚴格系統的結構分析與設計。不規則高層建筑的不規則性,對高層建筑的結構設計提出了更高的難度和要求,論文就此展開論述。

2不規則高層建筑結構概述

以往,高層建筑造型與火柴盒一樣,單調且乏味,缺乏新意。但上個世紀八十年代,隨著城市化進程建設不斷加快,人們物質生活得到了極大的改善,對精神文化需求不斷增強,為建筑設計帶來了發展機遇。復雜、不規則及不對稱結構高層建筑涌現,并成為建筑發展的潮流。如上海希爾頓酒店、深圳發展中心等,正因為建筑造型獨特引起了人們的關注。與此同時,美國高烈度地震區的西海岸也出現了很多形式復雜、不規則高層建筑物,雖然,我們看到的建筑物體型規則、簡單,但由于其抗側力構件布置與一般建筑差別較大,使其能夠在結構上以不對稱形態呈現出來。如尼加拉瓜馬那瓜的中央銀行,在設計中,其主要呈現簡單的矩形狀,但在建筑東西方向設置電梯井,在很大程度上增加了建筑物剛度。雖然不規則高層建筑看上去給人一種搖搖欲墜的視覺效果,但由于其設計依據科學的力學計算,是科學的。不規則高層建筑以扭轉、凹凸不規則等多種形式存在,相比較一般建筑來說,不規則高層建筑設計難度較大,故要給予更多關注和重視。

3不規則高層建筑結構抗震分析

3.1案例分析

某高層建筑地上25層,地下3層,總體高度104.2米。15層以下東西長度94米,16層以上為83米。南北向寬度為30米,總建筑面積5.3萬平方米。地下三層分別為餐飲、商業、車庫區。

建筑師從環境和功能的要素的角度,將北側設計為電梯、機房、管井的集中區域,南側為敞開式的商住和辦公區域,采用玻璃幕墻作為立面的材料。整體立面為起航的船體,屋頂從東向主屋面逐漸升起,高點高度為22.5米,上有桅桿,桅桿高度為15米。

3.2設計詳情

建筑物的結構特點把握,從15層開始向上,西北側有收進,豎向的變化較大,南側沒有設計剪力墻予以支撐,南北向的偏心較大。頂層自西向東有變化,東面較高和重。

平面上的特點是,建筑物的兩個端部有剛度較小的單跨框架,東南的尖角為單柱,在地震作用下,端面的平面質量將起到很大的作用,由于不規則,因此,需要在扭轉效應上,設計出較大的抗側剛度。

經過對結構特性的分析之后,采用試算的方法,發現建筑物的特點是西低東高、西輕東重。東端和西端出現的單跨框架以及部分的面積,側剛較小,產生東段振幅較大的情況,為了使得結構能夠形成以平動為主的基本振型,因此在東面設置了剪力墻。

針對南北向的偏心問題,為了滿足建筑連續多跨的框架剛度較大的特點要求按照剪力墻承擔的總彎矩進行了剪力墻量的設置,減少了縱向地震作用下可能產生的扭矩,這樣,建筑物的靠近端部的剪力墻轉動中心的力臂將增大,能夠在地震扭轉中南北偏心產生的時候起到重要的作用。

4工程結構抗震設計

對于位移限值的分析,在考慮了偶然偏心影響的地震作用,樓層的最大位移與層高的比例是滿足建筑設計要求。RATIO為層平均位移和最大位移之間的比值,RTIO-D(n)為層平均層間和最大層間的位移比值,MAX-D/h為最大層間位移角,Umax為頂層最大位移(mm)。

計算模型分別按照0、90度和45度方向計算結構在水平力作用下的變形和內力的組合特征,考慮雙向水平地震作用下的扭轉影響,得到了剪力墻連梁的折減系數、周期折減系數、阻尼比等數值。

經過軟件的計算結果,還發現個別連梁的彎矩和剪力出現截面超筋的情況,再進行連梁設計以及配筋的時候,通過設置鋼暗柱的方式,給予了加強措施。在本工程中,兩個單元的建筑均為混凝土核芯筒體的垂直交通通道,如電梯、樓梯,構成的核心抗側力的構件主要分布在兩側,這種設計提高了抗側的高度。對于周邊的翼板出現的出挑略多的問題,采用了彈性板加以解決,充分考慮變形對于邊角柱以及豎向構件的影響,提高了一個等級的抗震功能,加強的區域內的配筋,采用全高加密箍筋的方法,保證地震發生的時候構件不屈服,結構延性加強。

本建筑工程有著平面立面不規則的先天狀況,因此,要對計算過程中的近似性、局限性、地震的不確定性進行充分的考慮,將施工因素等問題加入設計的內容。不能完全依靠計算結構,而是要對結構的整體構造,薄弱環節加以分析,從結構安全的角度進行設計。

例如工程在地震作用下,最不利的趨于在兩個端部,這部分為單跨柱框架,因此應進行承載能力和延性的加強,防止出現破壞。

工程的框架承擔地震的總彎矩經過測量接近50%,因此要在南側縱向框架的強度和延性設計上采用提高抗震等級的方法進行構造的設計。

工程的西側剪力墻的數量較少,因此,在該區域的抗扭的設計上應予以加強。

還有中心部位的樓電梯間,混凝土的剪力墻布置上,框架較小的框架帶來了單體抗扭轉剛度不足的問題,可以通過增加結構的側力抗扭剛度的方法進行增大,依靠外圍抗側力墻剛度增加的方法,將抗扭轉剛度增大。

5結構不規則設計的注意事項

結構不規則設計時,必須注意以下問題:(1)重點考慮結構的均勻性與對稱性,并對結構的偏心率進行有效的控制。如果能夠保證偏心率足夠小,結構就會出現清晰的平動主振型和扭轉主振型,更容易符合扭平分量比的標準;(2)重視累積質量對結構的影響。如果結構的某一部分存在高低跨現象,需要科學合理的設置剪力墻,有效的降低偏心距;(3)如果樓板因存在大面積缺失的現象而形成長短柱的狀態,不但要提高短柱的延性,而且需要提高長柱的剛度;(4)提高結構周邊梁的剛度。通過提高周邊連梁與框架梁的剛度,可以提高整體結構的抗扭剛度,并且有利于剛心位置的調整。

6結語

第11篇

關鍵詞:地震、學校建筑、安全結構設計、重建、

中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:

以往的各大地震災害中,許多學校建筑展示出各大學校中建筑的安全問題。在每次的反思及總結,從吸取不足之處轉換成對災害各方面有益的變化,往后災害中不再出現悲傷。以下從各方面分析大地震之后對學校建筑規劃與設計上的一些個人想法供社會同行一起探討。

1 各界對震后學校抗震安全及重建相關問題的探討

各大地震后,學校建筑安全和災后重建受到各界的關注,為總結經驗教訓并為地震災后恢復重建提供科學技術支撐,各高等學校、科學技術研究開發機構等的學者積極展開了對學校抗震安全和重建有關問題的專題研究,成果文獻的數量激增。

1.1震害調查

很多專業機構和研究人員奔赴地震災區做了大量的震后房屋應急評估和震害情況實地調研,對包括學校建筑在內的災區建筑震害調查分析的研究結論主要有:建筑設計和施工嚴格執行抗震設防標準的必要性和有效性,多跨鋼筋混凝土框架結構體系抗震性能較好,學校建筑設計在規劃選址、平面設計、空間造型設計、疏散設計、構造設計等方面亟須改進。

1.2經驗介紹

為了應對地震災害,中國政府部門和研究機構與聯合國機構、國際援助機構等聯合召開了多次關于地震災后重建國際經驗、政策建議、交流合作的研討會,分享國際社會災后重建和恢復規劃的經驗教訓。各國學校防震經驗研究方面的文獻介紹分析了世界經濟合作與發展組織(OECD)、日本、美國加州和中國臺灣地區的國際經驗,作為順利開展災后恢復和重建活動、制定災后重建規劃方案的借鑒。這些研究主要從教育管理及發展、建筑安全與防災等學科角度,側重于對國際上學校建筑地震安全和災后重建的政策、法律、法規層面上的經驗總結介紹,并提出了對我國的借鑒建議。

2 震后及時制定、修訂了學校抗震安全和災后重建相關法律、法規和設計規范學校

地震災害暴露出現有法律法規體系的不足,地震災害給現行法律觀念和法律制度提出了挑戰和要求,需要積極完善相關法律制度,須嚴格執行工程建設強制性標準,并符合教育部與住房和城鄉建設部等的導則要求。

以上震后學校抗震安全和重建相關法律依據對指導災區恢復重建,提高學校建筑工程抗震設防能力,保證建筑工程質量,保護師生生命安全具有重要意義,這些法律法規主要通過實施以下政策保證將學校等公共服務設施建成“最安全、最牢固、群眾最放心的建筑”。

①優先重建:在重建計劃上優先安排學校、醫院等公共服務設施的恢復重建。

②科學規劃:根據工業化、城鎮化的進程和人口流動的基本趨勢,合理調整災后學校布局,進一步整合教育資源,提高教育質量。

③保證資金:災后重建資金由中央財政支出、各省對口援建、港澳特區政府支持、社會捐贈、銀行信貸支持和社會投入等構成,優先保證學校建筑等公共服務設施和民生工程的快速恢復重建。

④安全第一:提高了學校建筑抗震設防標準,要求災區新建學校嚴格執行強制性建設標準規范和各行業建設標準,保證施工質量。災區對口支援城市和援建企業為此不惜成本打造“最堅固、最安全,經得起歷史檢驗的建筑”。

⑤提高標準:修訂后的國家標準和規范特別加強了對未成年人在地震等突發事件中的保護,對教育建筑中幼兒園、小學、中學的教學用房以及學生宿舍和食堂抗震設防類別均予以提高,即不低于重點設防乙類,這意味著學校建筑將按高于本地區抗震設防烈度一度的要求加強其抗震措施。

3學校建筑規劃設計理念

3.1設計和建造堅固安全的學校建筑物是規劃設計的首要目標和保護師生生命的根本措施

歷次地震反復證明,地震災害中建筑物的損毀是人員傷亡和財產損失的直接原因,沒有進行足夠抗震設防設計或施工質量不合格的建筑非但起不到“庇護所”的作用,反而成為“殺人兇手”,人員傷亡95%以上是由房屋倒塌造成的。學校建筑規劃設計的第一目標應該是保護學校建筑使用者的生命安全,盲目追求形式和造型上的新、奇、特而犧牲結構上安全性的設計潮流應予以糾正。而且應將浪費在華而不實、無中生有的各種架構上的寶貴投資用于提高結構抗震等級,回歸建筑設計安全、實用、美觀的基本目標。

3.2 將學校作為緊急避難場所設計的必要性

如果借鑒日本和美國的經驗,將學校作為緊急避難場所或緊急求助中心進行設計,一方面較高的建筑抗震設防標準可保護學生和老師的生命安全,另一方面學校里大空間的教室和體育場館以及較大的空地可供災民避難和臨時安置,學校操場還可供救援直升機降落用,充分發揮公共建筑在城市防災安全體系中的社會公益性和緊急避難的重要作用。

4 震后學校重建工程成功實踐了新的規劃與設計理念和法規要求

4.1嚴格執行新的法規規范,確保建筑抗震安全

在抗震設防標準上,根據新修訂的編號為GB50223-2008的國家標準《建筑工程抗震設防分類標準》,學校建筑將按高于本地區抗震設防烈度1度的要求加強其抗震措施。在按新的《建筑抗震設計規范局部修訂》規定抗震設防烈度為8度、設計基本地震加速度值為0.20g的都江堰市,新援建的崇義鎮土橋小學、光明團結小學等均執行了最新抗震標準,設計為9度抗震構造。

往年我國學校舍建筑多為磚混結構和框架結構,震害調查分析發現在經抗震設計房屋中,鋼筋混凝土框架結構所受地震損傷相對較輕,其抗震能力優于底框架砌體結構和磚混砌體結構,而多跨框架結構優于單跨框架結構。在結構抗震安全上,重建的學校建筑吸取了地震災害的經驗教訓,在建設資金充足的前提下紛紛采用抗震性能較好的鋼結構、現澆鋼筋混凝土框-剪結構和框架結構等。

4.2 應用新理念和新技術

為確保學校建筑安全和充分發揮公共建筑在城市防災安全體系中的社會公益性,日本和美國的經驗是將學校作為緊急避難場所或緊急求助中心進行設計,一方面較高的建筑抗震設防標準可保護學生和老師的生命安全,另一方面學校里大空間的教室和體育場館以及較大的空地可供災民避難和臨時安置。

企業捐建的遵道學校不僅應用了先進的隔震技術,而且在規劃設計上考慮了地震疏散和避難場所的要求:如廣泛采用固定式設計的學校家具和設施,可防止傾倒傷人及造成撤離障礙。學校教學樓每層有多達6個樓梯疏散出口,樓梯也加寬至可通行4股人流的2.4m,提升了緊急通道的疏散能力,經過防災演習和訓練,全校1600名師生可在90s左右疏散至安全場地。經過特殊設計并提高了堅固程度的教室課桌,必要時可形成緊急避難空間。在學校的避難中心,供水系統無負壓水箱自動蓄水,常年儲備15m3備用水,按每人每天3cm3配備用水,在與市管網中斷的情況下可保證1000人的5天緊急用水需要。

重建的遵道學校應用了成熟而先進的“隔震技術”,即通過在教學樓上部結構與建筑基礎中安裝疊層橡膠隔震支座,顯著提升建筑物整體抗震性能。非承重墻體選用延性抗傾覆輕鋼材料輔助抗震,輕鋼墻體與主體結構之間“柔性連接”使墻體不易傾覆并易于修復。

此外,遵道學校還適應信息時代新要求,率先配備了突發事件監控中心報警系統和 “二十一世紀校園網絡”系統,為孩子們創造了更安全、更現代、更靈活的學習環境。

第12篇

【Abstract】The earthquake caused serious damage to economic and social development of our country.We should strengthen the seismic analysis of residential building structure and form the building structure meet the requirements of seismic design through scientific design and reasonable construction to resist the attack of the earthquake effectively and ensure the safety of people's lives and property.Based on this, this paper takes the current mainstream concrete frame structure as an example to discuss the seismic design and construction measures of residential structure.

【關鍵詞】住宅建筑;混凝土框架結構;施工技術;抗震分析

【Keywords】residential building;concrete frame structure;construction technology;seismic analysis

【中圖分類號】TU94 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069(2017)03-0120-02

1 引言

地震是地殼板塊運移的結果,造成局部區域地層的應力集中,當集中的能量超出地層的承受能力時,將沿著力學薄弱面發生突然釋放,導致地震的發生,這是當前人類無法精確預測并抵御的自然暮χ一。一般來說,地震造成的災害分為直接災害和次生災害兩類,直接災害是指地表破壞、建筑坍塌、地面裂縫等因地震直接造成的損害。次生災害則是指海嘯、火災、泥石流等因地震原因間接造成的損害。對于人們來說,建筑物坍塌造成的損失是最為嚴重的,直接威脅人們的生命和財產安全。針對此問題,只能通過提高建筑物的抗震性能,實現對建筑物內部人員和財物的有效保護。目前,混凝土框架結構是住宅建筑的主要結構形式,分析其在地震中的震害形式,進行針對性的結構設計,以此提高住宅建筑的抗震性能,這是當前建筑行業的重要研究課題,具有極強的現實意義。

2 住宅建筑的混凝土框架結構

自1879年,混凝土被應用于建筑施工以來,混凝土在建筑領域的應用日漸廣泛,儼然成為現代建筑的標志。隨著混凝土的性能提升,混凝土框架結構逐漸取代磚混結構,成為當前住宅建筑的主要結構形式。與磚混結構相比,混凝土框架結構具有承載力強、施工靈活,成本低等特點,能夠滿足當今社會對住宅建筑的結構需要。然而,混凝土框架結構并非沒有缺點,其結構的應力集中于節點附近,導致結構的抗震性能受到節點附近區域力學性能的影響顯著[1]。因此,在地震多發區域進行混凝土框架結構的設計時,應該重點考慮結構的抗震性能,在分析框架借助主要的震害形式的基礎上,制定針對性的抗震措施,保證混凝土框架結構具備足夠的抗震能力。

3 混凝土框架結構遭受地震破壞的主要原因分析

3.1 結構布置不合理

一般來說,混凝土框架結構的布置講究結構對稱、受力均勻,這是確保結構穩定性的重要措施。然而,在實際的設計和施工中,出于特殊的空間需求、美觀或施工簡便等方面的考慮,部分住宅建筑的結構布置不合理,導致結構的穩定性受到削弱,極易在地震中遭受破壞。抗震縫的留設不合理也是造成建筑物遭受地震破壞的重要原因,導致建筑結構之間發生碰撞,導致建筑物的結構和外觀受損。

3.2 框架結構的梁、柱設計不合理

根據《建筑抗震設計規范》(GB50011-2012)的規定,住宅建筑的混凝土框架結構應該按照“強柱弱梁”原則進行設計,即框架柱體的抗彎承載力要大于框架梁的抗彎承載力,從而確保地震作用下,框架梁首先發生破壞,吸收大量的地震能量,實現對框架柱體的有效保護,從而避免建筑物的總體屈服,發生整體垮塌[2]。然而,實際的設計和施工中,許多住宅結構并未滿足上述要求,實際的框架梁的力學性能要高于框架柱的力學性能,導致框架柱在地震作用下首先發生破壞,導致建筑物的破壞形式為樓層屈服,建筑物內的人員和財物被掩埋于建筑廢墟中,增加了人員的逃生和救援難度。

3.3 填充墻等圍護結構設計不合理

在建筑物種,填充墻等圍護結構是對建筑物進行空間分隔的主要建筑構件,與混凝土框架共同構成建筑物。在進行框架結構的設計和抗震分析中,一般不會對此類圍護結構進行力學分析。然而,通過對汶川地震的建筑破壞形式的分析,圍護結構同樣參與建筑物的力學傳遞,而且會對框架結構的抗震性能產生極為重要的影響,如果圍護結構的設計不合理,將導致框架柱體發生“短柱”現象,地震中受到剪切應力的作用,造成柱體的力學性能降低,無法維持建筑物的結構穩定,導致建筑物的整體坍塌,造成極為嚴重的后果[3]。所以,將填充墻等圍護結構納入抗震性能的考慮范圍之中,提高建筑物結構設計的科學性。

4 住宅建筑抗震混凝土框架結構施工技術要點分析

4.1 鋼筋工程的施工要點分析

鋼筋是混凝土框架結構的“骨架”,其搭接的質量直接決定混凝土框架結構的抗震性能。所以,必須重視鋼筋工程的施工工作。①梁柱節點區的柱箍筋施工。2008年5月12日的汶川地震是近些年發生的破壞力最大的地震,地震影響區域范圍內的住宅建筑大部分為幾十年興建的混凝土框架結構建筑,通過對此類建筑的破壞形式分析,建筑結構遭受破壞的主要區域為梁柱的節點區域,該區域的鋼筋遭受錨固破壞和剪切破壞,導致建筑物結構受損。所以,應該重視節點區的柱箍筋施工,合理設計柱箍筋的數量和間距,確保設計合理。在此基礎上,首先將箍筋綁扎在主筋上,之后通過焊接方式連接,應該保證綁扎的位置正確、綁扎牢固,避免松動、移位等問題出現。②精確標定框架柱縱筋接頭的位置。框架結構的節點位置是通過科學的力學測算得出的,是建筑物的最佳力學連接形式,應該在施工中給予明確,確保接頭位置的正確性。然而,實際的施工中,許多人對接頭位置的重要性認識不足,存在標定精度不夠的問題,導致接頭位置發生偏移,影響混凝土框架結構的整體性能。針對此問題,應該做好設計宣貫工作,提升施工人員對位置的敏感度,并借助先進的測量儀器實現縱筋接頭位置的精確標定,確保接頭位置的準確性。③保證邊柱和角柱柱頂鋼筋錨固長度滿足設計要求。在建筑施工中,邊柱、角柱柱頂的鋼筋錨固長度有專門的設計和施工標準,應該區別對待。如果在施工中不加以強調,極易發生施工人員疏導導致的錨固長度不合理的問題出現,影響邊柱和角柱的施工質量。所以,應該對邊柱和角柱的鋼筋錨固問題進行重點強調,確保施工質量達標。[4]

4.2 混凝土工程的施工要點分析

①保證混凝土材料的質量合格。混凝土施工中,材料的|量極為關鍵,必須保證原材料的質量合格,材料的配比正確。具體來說,首先,應該對構成混凝土的砂石、水泥和水及添加劑進行質量檢查,確保原材料的質量達標;其次是進行混凝土攪拌實驗,確定混凝土材料的最佳配比;最后,根據施工的現場環境確定混凝土的攪拌時間,確保施工用混凝土的質量滿足設計要求。②制定穩妥的澆筑措施,確保澆筑的順利進行。當前的住宅建筑的混凝土澆筑大多為大體積混凝土澆筑,要求進行連續澆筑,以保證混凝土構件的結構完整性。然而,住宅建筑的結構規模較大,對構件尺寸的要求較高,進行澆筑時必須制定科學的澆筑方案,保證澆筑的順利進行。此外,還應該考慮混凝土材料的供應問題,確保材料的足額供應。澆筑過程中,要對混凝土進行充分振搗,從而避免砂窩、麻面等結構問題的出現。③進行科學的混凝土養護。混凝土澆筑完成后,應該對其進行科學的養護,給予其適宜的溫度和濕度條件,保證混凝土的凝固質量。

4.3 結構中構造柱的施工要點分析

①構造柱的投放量。在框架結構的設計施工中要嚴格按照規范的規定進行合理的設置和布置。設置的構造柱應能夠保證框架結構的整體穩定,達到不少設、不漏設,符合規范相關的規定。[5]②鋼筋設置。構造柱中的鋼筋應在梁板混凝土施工前綁扎完畢,要保證構 造柱的鋼筋上下貫通,防止樓板混凝土澆筑時的鋼筋跑位偏移。

5 結語

綜上所述,住宅建筑的抗震混凝土結構的施工應該從鋼筋工程、混凝土工程和構造柱施工三個方面入手進行技術管理,提高建筑結構的穩定性,增強住宅結構對地震的抵御能力。

【參考文獻】

【1】梁華龍.高地震風險區鋼筋混凝土框架結構抗震性能分析[J].工程技術(文摘版),2016(8):00045.

【2】潘帥.高層混凝土建筑工程中的抗震結構設計分析[J].建筑?建材?裝飾,2015(20):55-56.

【3】宋紅,王建省,宋國曉,等.鋼筋混凝土框架結構住宅樓抗震性能研

究[J].北方工業大學學報,2014,26(1):58-64.

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