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建筑结构抗震设计分析研究 建筑结构抗震设计 pdf

其他范文 时间:2022-10-05

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   摘要:我国现代化建设进程的不断前进,推动了建筑业的快速升温,建筑的结构形式也朝着多样化方向发展。结构的抗震性要求也随着近些年频繁的地震灾害的发生越来越高。本文从提高结构抗震性角度出发,对建筑结构抗震设计内容进行全面的分析探讨,旨在从设计角度得到提高结构抗震性能的有效方法、措施,对于减少地震危害带来的损失、提高建筑的整体抗震性能,具有重要意义。
  关键词:建筑结构,抗震设计,分析
  Abstract: in the process of China"s modern construction progress continuously, and promoted the rapid increase of the construction industry, the structure of the building towards diversification development direction in form. Structure of the requirements in recent years with the extent of frequent earthquake disaster happened more and more high. This paper improve the structure vibration resistance perspective, the structural seismic design content analysis of the overall, this paper aims to improve structure design Angle from the seismic behavior of effective method, measures, to reduce the harm of the loss, improve building brought the overall seismic performance, to have the important meaning.
  Keywords: building structure, seismic design, analysis
  中图分类号:TU973+.31文献标识码:A 文章编号:
  
  1 引言
  地震给人类带来不可估量的灾害和损失,它的不确定性、随机性使得人类难以有效预测。地震对建筑结构的影响非常大,带来的巨大损失是不可避免的。既然从正面阻止不了地震的发生,我们可以从另外的角度去预防和减少地震带来的危害。我国建筑物越来越多,结构形式也越来越复杂,因此必须提高建筑的抗震性能。本文从抗震设计的内容出发,从概念设计、抗震计算、构造措施三个方面对建筑抗震设计进行分析探讨,得到提高建筑抗震性能的设计重点和注意事项,对于提高建筑结构的抗震性能,具有重要的理论和现实意义。
  2 抗震设计分类
  建筑结构的抗震设计包括三个方面的内容:首先是设计原则,即概念设计,要从整体上对抗震设计的原则进行理解;其次是抗震计算,从结构计算角度去选择高抗震性能的建筑结构,也为抗震设计提供理论依据;最后就是构造措施,在整体上把握建筑结构的抗震性能的基础上,考虑加强局部弱势部位的抗震性能,从而提高建筑的整体抗震效果。每个部分的内容都是必不可少的,否则抗震设计的可靠性大大降低。
  3 建筑结构抗震设计分析
  3.1 概念设计
  任何设计都需要遵循一定的原则和要求,抗震设计亦是如此。建筑抗震的概念设计是一种模糊而细致的设计过程,也是先整体后局部的设计思路。该过程中要按照设计原则和设计要求,结合设计思路,从总体布置到细部构造都要严格把握。设计原则是在长期的地震灾害和工程经验中不断总结探索出来的规范条例,设计人员要在此基础上开展抗震设计工作。概念设计的基本原则大致可以分为以下几个方面:
  1)场地的选择。工程地区的相关地震、地质资料是必须掌握的,在选择具体位置时,根据工程的要求,结合一手资料做出相关的安全、稳定的综合评价。合理选择有利场所,避免不良地质区场地的选择。对于场区地质条件无法满足设计要求而无法避免的情况应及时采取有针对性的措施解决。
  2)建筑布局的选取。一般建筑要避免过于复杂的平面形式,平面布置应简单、对称,整体性要强。平面几何形状的变化要均匀,尽量避免形状突变的情况。
  3)结构的抗震体系选择。合理的结构体系能够明确地震荷载发生作用时的传递路径,清晰的抗震计算能够从一定程度上把握结构的抗震性能。抗震防线设置应层次分明,每道防线都应具备一定的耗能、变形能力,避免因局部破坏导致结构的整体破坏。薄弱环节应采取有效措施加以防范,应力集中处尤其重要。
  4)抗震防线数量。优先选用多道抗震防线的结构体系,能够避免结构抗震能力、承载力的整体失效。尽量选用延性较好的分支体系,单纯的框架结构应采取强柱弱梁的形式,适当的添加个别构件能够增加防线数量。
  5)非结构构件的处理。局部的处理也影响结构整体抗震性能,预埋件锚固部位的处理,关系到结构主体与大地之间传递地震力的效果。优先考虑轻质材料作为墙体材料,围护墙、隔墙的设置要避免产生不利于结构抗震的现象。
  3.2 抗震计算
  建筑结构的计算也要遵循一定的原则:
  1)建筑结构的主轴方向要进行抗震验算,考虑水平地震力的作用,承受该水平力的结构应该是该水平方向的抗侧力构件。
  2)对于抗侧力构件非竖向布置时,当与水平夹角大于15°时,应考虑水平地震力作用,并验算该构件的水平抗侧力。
  3)非对称建筑结构,其质量和刚度的分布也存在非对称现象,此时竖向和水平两个方向的地震作用对结构会产生扭转影响,要进行抗扭转的计算。
  4)规定8、9度的大跨度、长臂结构和9度的高层建筑结构,高跨比数值较大,其结构形式发生了明显的变化,此时应考虑竖向地震力的作用。
  抗震计算方法的选择是抗震计算的核心部分,任何一种结构形式都有其适应的抗震计算方法与之对应,底部剪力法和振型分解反应谱法是两种计算的基本方法。高度在40m以内,质量、刚度的分布较均匀的建筑结构,宜采用底部剪力法,此方法对于结构形式简单、质量分布均匀、低层的对称建筑比较适宜。其他的结构形式适宜采取振型分解反应谱法,该方法在大量的工程计算中使用较多。
  时程分析法是一种补充计算方法,适用于特别不规则的建筑、甲类建筑,还有高度在100m以上,烈度为8的Ⅰ、Ⅱ类场地和烈度为7的高层建筑,高度在80m以上,烈度为8的Ⅲ、Ⅳ类场地的高层建筑,高度在60m以上,烈度为9的高层建筑。计算结果选取时程曲线计算结构的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
  3.3 抗震构造
  构造措施是根据抗震概念设计原则,一般不需要计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求,是结构实现耗能能力、变形能力的保证。对于不同的建筑结构,抗震构造措施有多种,主要涉及构件截面尺寸、轴压比、钢筋的配置等方面。
  对于多层砌体建筑,在地震作用下墙体是主要破坏部位,常见构造措施如下:1)设置钢筋砼构造柱,减少墙身破坏,提高延性。2)设置圈梁与钢筋砼构造柱连接,提高建筑的整体性能。3)加固墙体之间的连接,楼板和梁要满足长度尺寸要求,与其他构件的连接要可靠。另外,加强楼梯间的整体性能,避免不规则的结构给主体造成影响。
  钢筋砼框架结构是我国主要的建筑结构形式,广泛应用于工业与民用建筑。其震害部位多发生于梁柱节点位置。构造措施原则是强柱、强节点,避免短柱、控制配筋率、限制配筋的最小直径,避免框架出现薄弱层,采取纵筋直径、最小配筋率适当加大、加密,箍筋的间距、加密区长度控制等措施,节点部位钢筋的加密、搭接、锚固等要合理。
  建筑抗震设计规范自修改后,增加了一些强制性条文,突出屋顶的构造柱应伸到顶部与圈梁连接,内外墙交接处应沿墙高每隔500mm设2-6根通长拉结钢筋,在设计中应充分考虑。
  防震缝可以将不规则结构分割成部分规则结构,各部位之间的防震缝设置能够有效处理构件的耗能和变形挤压,有利于提高建筑的整体抗震性能。
  4 结束语
  建筑结构的复杂多样加大了抗震设计的难度和复杂程度,建筑结构的抗震设计是一个合理的选择、精确计算、加强构造的完整过程,每个环节都是必不可少的重要组成部分。设计人员应严格遵循概念设计的要求,从提高建筑抗震总体性能的角度,理清设计思路,合理选择提高建筑抗震的方法和措施,在不断的研究和实践过程中,提高抗震设计质量,提高建筑的整体抗震能力。
  参考文献:
  [1] 国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
  [2] 王亚勇,戴国莹. 建筑抗震设计规范疑问解答[M].北京:中国建筑工业出版社,2006
  [3] 寇秀梅. 结构设计中的抗震设计问题[J].中国西部科技 2008,6(7)
  [4] 胡聿贤. 地震工程学[M].北京:地震出版社,2006
   注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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