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建筑抗震设计的基本要求精选(九篇)

建筑抗震设计的基本要求

第1篇:建筑抗震设计的基本要求范文

【关键词】房屋,建筑结构,抗震设计,要求

中图分类号:TU318 文献标识码:A 文章编号:

一.前言

由于经济发展速度加快,社会需求不断增多,使得建筑的高度不断加高,形态愈加复杂,建筑结构中抗震设计也趋于多样化。我国作为一个多震国家,结构设计中应注重抗震设计,良好的抗震设计和抗震措施至关重要。抗震设计中,要进行地基基础的抗震设计。抗震构造措施是结构设计的重要内容。针对房屋建筑结构中的抗震设计要求,进行结构抗震设计和抗震措施,在结构设计与建筑施工中,应熟悉各种结构设计的抗震构造措施。

二.建筑结构抗震设计的基本要求

地震作用越大,房屋抗震要求越高。不同设防烈度和场地上,结构的实际抗震能力会有差别,结构可能进入弹塑性状态的程度不同。震害表明,未经抗震设计的钢筋混凝土结构,在7度区只有个别构件破坏,8度、9度破坏增多,因此,对不同设防烈度和场地可以有明显差别。结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能,主、次要抗侧力构件的要求可以有区别。如框架结构中的框架与框架――抗震墙结构中的框架应有所不同。房屋越高,地震反应越大,其抗震要求越高。综合考虑地震作用,结构类型和房屋高度等因素划分抗震等级进行抗震设计,可以对同一设防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等级设计;对同一建筑物中结构部分采用不同抗震等级。

三.影响建筑抗震的因素分析

1.建筑抗震取决于所选取建筑结构形式

为实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标,新版《建筑抗震设计规范》中取消了砖混内框架结构,提高了砖混结构建筑的设计要求。目前普遍使用的框架-剪力墙结构、剪力墙结构、框架结构三种结构形式中,框架-剪力墙结构的抗震性能最为突出,剪力墙次之。单纯的框架结构造价虽然抗震性能不如前两种,但其造价较低,施工技术成熟,是目前最为常见的结构形式。根据建筑当地的实际情况,结合建筑的使用功能,选取合适的结构形式,对于建筑抗震意义重大。

2.建筑抗震取决于适宜的抗震措施

在场地类型不同的情况下,抗震措施主要由建筑的不同等级决定。在确定建筑等级及场地类型之后,将先进的抗震理念和系统的分析计算纳入到抗震措施设计中,即可改善建筑抗震设计,提高建筑抗震效果。

3.影响房屋建筑抗震性能的因素

房屋建筑抗震性能取决于场地选择、施工质量等其他因素。建筑工程场地选择不当等造成施工质量下降,这些因素都可能对建筑结构的抗震性能造成重要影响。选择建好的工程场地、加强施工质量监督,对于提高建筑抗震性能是十分必要的。

四.建筑抗震设计具体分析

抗震设计的重要基本要求就是要确保房屋基础构造的延性设计要求得以保证,能够在建筑结构延性问题上设立多道防线,以此才能避免建筑结构脆性过大造成的构造强度失衡、失控的现象发生,从而影响其抗震性能及成果。因此,这就需要做好以下几点把握。

1.周全考虑房屋建筑选址问题在房屋工程项目立项之初,就要周全考虑好能够发挥抗震成果的选址问题,如健全周到考虑好土体结构、地质、地貌等问题,并要预测分析地震活动发生时建筑构造的承受能力,且要记录相关技术资料档案中,待实地考证时能够综合评价。此外,还要避开影响建筑构造抗震效果发挥的不利区域、地段等,当避无可避时应当立足实际采取合理控制措施

2.加强建筑构造规划研究

由于地震发生时建筑结构本身会发生应力过于集中、突破塑性变形弹性极限等的可能,进而形成结构抗震薄弱部分。因此,建筑构造设计应能保证建筑结构延性、安全度、以及选取合适的建筑平面、剖面进行设计,既要保证建筑结构强度稳定,又能避免建筑脆性过大而延性过小的负面现象发生。

3.保证地基与基础设计要求当房屋项目工程的地基土体为粘性土、软土、液化土、以及不均匀沉降土时,应当评估好地基的基础沉降是否在预控范畴之内,是否发生严重不规则沉降现象,从而才能有针对性的采取防控措施。

4.满足建筑构造体系设计要求

抗震性能价值体现是建筑构造体系设计中的重要组成部分。因此在构造设计上就要综合分析、周全考虑、能够统筹把握好各项综合因素。如考虑好抗震防御等级、抗震强度控制指标、项目建设场地、以及基础地基处理、供应材料的质量体系要求、现有技术规模等问题。

5.确保建筑构造的构件要求

(一)房屋建筑工程的结构基础构件设计应当满足相关规程标准、要求,如混凝土的圈梁、构造柱、芯柱、或者配筋砌体等的质量建设体系要求就必须能够保证。

(二)要保证混凝土结构合理设计,在建筑的具体结构构件应能具备尺寸合理、纵向承重钢筋及箍筋的强度达到设计标准,目的是控制剪切破坏先于弯曲破坏发生的可能,以及防止钢筋屈服而引起的构件塑性变形遭受破坏发生。

(三)钢结构建筑施工时能够保证其构件尺寸、规格、数量合理,进而才能避免整体构造抗震成果发挥不利、结构失稳的现象发生。最后,还要周全考虑好建筑构造构件之间的链接、衔接性的体现,控制好构件节点的稳定性,保证其在地震发生时的塑性破坏能够晚于其他结构构件,进而才能增强建筑结构的整体稳定性与安全度。

五.建筑结构设计抗震关键措施和设计方法

1.建筑结构抗震措施要点

(一)房屋建筑结构设计要从建筑的全局出发,全面考虑各种建筑部位的功能,在此基础上,科学设计每个部分的构件,保证每个部件之间的契合,促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求,满足一定的现实需求,同时,通过抗震设计,使得每个构件都可以具有相应的承载力,当地震来袭,每个构件都可以有着一定的次序先后破会,整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性,从而延缓地震破坏的速度,消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。

(二)要严格选择地基选址,地基选址是进行建筑结构设计的基础,因此,在建筑结构抗震设计中,要科学避开山嘴,山包,陡坡,河流等不利因素,要本着坚硬,牢固,平坦,开阔的选址原则。亲身实地,利用先进技术设备,进行地质勘探,山石水土监测,并取样论证,科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠,地质稳定无渗漏,无坍塌,无暗河,无熔岩,无火山……从而保证整个地基不会因为承载而发生小范围的坍塌。影响到整体承载能力和抗震能力设计。

(三)采用合理的建筑平立面。建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理,结构布置符合抗震原则,通过无数次的实验表明,简单、规则、对称的建筑结构抗震能力强,对延缓地震烈度范围延伸,消耗地震的能量,减少地震对整体结构的破坏,而且,对称结构容易准确计算其地震反应。

(四)选择合理的结构形式。抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。建筑结构抗震设计中,不同结构的抗震结构体系的承载力受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等多种条件的影响,因此房建结构抗震设计要综合考虑,做到科学选择,严谨设计。

(五)结构良好的延性有助于减小地震作用,吸收与耗散地震能量,避免结构倒塌。因此,结构设计应力求避免构件的剪切破坏,争取更多的构件实现弯曲破坏。

六.结束语

因为涉及到人类生命财产安全的重要问题,建筑物的抗震问题是目前建筑结构设计界讨论比较多的话题之一。因此,我们在对建筑物进行结构设计的时候,必须把房屋建筑结构中的抗震设计要求放到非常重要的位置,并采取适当的措施,尽量避免地震对建筑物的损坏,为保障人民的生命及财产作出应有贡献。

参考文献:

[1]戴国莹.建筑结构基于性能要求的抗震措施初探[J].建筑结构,2011,(08)

[2]吴智,李贵男,段壮志.民房建筑结构抗震能力分析与抗震措施探讨[J].山西建筑,2012(10).

[3]高利学.浅谈高层建筑的抗震设计与抗震结构[J].中国新技术新产品,2012,(03)

[4]黄星敏.房屋震害影响因素分析及应对措施[J].中国高新技术企业,2010,(2)

第2篇:建筑抗震设计的基本要求范文

[关键词]地震灾害;抗震性能;抗震设防要求

1.引言

地震是我们所面临的最严重的自然灾害,每一次大地震都会给人类社会带来不可挽回的人员伤亡和经济损失。从全球各重大地震灾害调查中可以发现,95%以上的人员伤亡和财产损失都是因为建筑物的受损或倒塌所致的。为摸查清楚松山湖开发区建筑物抗震性能现状,确保建筑物真正达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标,按照《东莞市创建防震减灾示范城市实施方案》要求,开展东莞松山湖开发区既有建筑物抗震性能普查鉴定工作,对该区内建筑物抗震性能现状进行分析,并对其抗震设防要求进行研究。

2.研究方法

2.1普查鉴定范围

本次普查鉴定的建筑物包括:2011年12月31日前竣工验收备案;区内所有学校、医院等人员密集场所;东莞市国土资源局提供的电子地图上已标记的其他建筑物(地图更新时间为2012年)。

2.2资料收集类型

为确保该区建筑物抗震性能现状分析更加科学、更加准确,需要收集以下资料作为现状分析依据:

(1)松山湖开发区现状地形图文件、最新控制性规划文件和松山湖开发区管委会成立以来的建筑工程报建登记记录档案。

(2)建筑物部分建筑、结构施工图设计文件:主要包括建筑总平面图、建筑总说明、首层平面图、标准层平面图、建筑立面图,结构总说明、基础平面图。

(3)施工质量保证资料:工程隐蔽验收记录、分部验收记录和竣工验收备案资料等。

(4)建筑物使用或受损情况记录。

2.3资料收集途径

为保证资料收集的完整性,从以下多种方式开展资料收集工作:

(1)从城建档案室调取已扫描归档的建筑物档案电子文件;

(2)扫描城建档案室归档的建筑物纸质文件,形成普查鉴定需要的电子档案文件;

(3)通过东莞市施工图审查机构收集城建档案室缺失的部分建筑物纸质文件进行扫描,形成普查鉴定需要的电子档案文件;

(4)尚有部分建筑物的资料,从相关业主单位调取存档的建筑物纸质文件进行扫描,形成普查鉴定需要的电子档案文件;

(5)通过东莞市建设工程交易中心网站的招投标信息和图纸文件,或相关设计单位公布的档案信息等方式收集上述4种方式未能找到的相关图纸文件或工程信息;

(6)对完全没有相关图纸文件或工程信息的建筑物,由该区管委会协助调查基本概况。

2.4现场调查工作

由于部分建筑物已使用超过10年,为更加真实反映建筑物使用现状,同时,也为核实图纸与实际建设的一致性,还需开展现场调查工作,主要内容包括:

(1)问询业主单位人员了解建筑物的使用状况和受灾状况;

(2)在建筑物及内部按照《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)建筑物外观质量的要求,查勘建筑现状;查勘建筑物地基及主体结构是否存在异常情况;

(3)对建筑物现状及存在问题部位进行拍照记录。

3.建筑物抗震性能现状分析

3.1普查鉴定成果

本次普查鉴定建筑物1031栋,建筑面积约690万m2,以上数据不包括在属于普查鉴定范围内但已列入规划拆迁或重建的建筑。施工图齐全的933栋;缺失施工图的98栋,完全没有参考资料的24栋,其中有17栋为2001年松山湖管委会成立以前建设的旧建筑物,经鉴别竣工时间均为90年代初期。资料齐全的建筑物数量占总数量的90.5%,完全没有参考资料的建筑物数量占总数量的2.3%。

3.2现状分析

(1)从抗震设防烈度来看。普查鉴定范围内的绝大多数建筑物抗震设防烈度为Ⅵ度(计有1003栋,所占比例为97.28%),符合《中国地震动参数区划图》(GB 18306-2001)、《东莞市地震动峰值加速度、主要断裂分布图》(2002年编制)等规范、标准要求;部分建筑物抗震设防烈度为Ⅶ度(计有28栋,所占比例为2.72%),主要为松山湖实验小学、松山湖莞美学校、东莞职业技术学院、东莞中学松山湖学校、东莞理工学院松山湖校区部分建筑物,竣工时间均在2010年以后,符合东莞市《关于我市学校、医院等人员密集场所建设工程抗震设防要求有关问题的通知》(东震〔2009〕11号)的相关要求。

(2)从设计用途和结构类型来看。

普查鉴定范围内的建筑物设计用途主要以住宅为主,所占比例达到49.08%,其次为厂房、办公、学校等,商业、商住所占比例较低。按照其发展规划,松山湖将成为东莞的科技中心、研发中心、设计中心,配备完善的医疗卫生、文化娱乐、商业金融、行政办公、邮电通讯等城市服务体系,实现人与自然的和谐共处。因此,区内建筑物的抗震性能就显得尤为重要。按照普查鉴定结果,区内的大部分建筑物为框架结构和框剪结构,总栋数为1003,所占比例为97.29%其余小部分为钢结构和砖混结构,有效提高了区内建筑物的抗震设防能力。

(3)从竣工年代和综合评价来看。区内建筑物以2001至2010年竣工占大部分,共584栋,占58.05%,2010年以后竣工建筑物共405栋,占40.26%,2000年以前的建筑物仅17栋,占1.69%。从综合评价来看,区内建筑物大部分采用2001版建筑抗震设计规范,计有983栋,所占比例为95.34%;部分采用2010版建筑抗震设计规范,计有31栋,所占比例为3.01%;极小部分采用1989版建筑抗震设计规范,计有17栋,所占比例为1.65%。此次普查鉴定的建筑物均基本符合普查鉴定要求,并且未发现建筑物地基基础及主体结构存在明显的异常情况。

4.抗震设防要求研究

从以上普查鉴定成果,依据相关法律法规、规范性文件、标准规范等,对松山湖开发区内新改扩建建设工程抗震设防要求进行研究。为保证该区建筑物抗震设防能力可达到抵御相当于本地区地震基本烈度(松山湖开发区地震基本烈度Ⅵ度)的能力,实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标,区内抗震设防要求主要为:一般建设工程应按《中国地震动参数区划图》(GB 18306-2001)、《东莞市地震动峰值加速度、主要断裂分布图》(2002年编制)等规范、标准要求进行抗震设计;重大建设工程(如100米以上建设工程、大型水库大坝、易燃易爆和剧毒物质的生产贮存建设工程等)应按照相关法律法规和规范要求,开展地震安全性评价,确定其抗震设防要求;学校、医院等人员密集场所建设工程应按照国家规定,以高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计和施工,具体到该区,应按东莞市《关于我市学校、医院等人员密集场所建设工程抗震设防要求有关问题的通知》(东震〔2009〕11号)的相关要求,“抗震措施”与“地震作用”按抗震设防烈度Ⅶ度、地震动峰值加速度(设计基本地震加速度值)0.10g确定。

参考文献

[1]何萍,王挺,傅冠华.广州市农居建筑物现状及抗震能力分析[J].华南地震,2010,(03):63-68.

第3篇:建筑抗震设计的基本要求范文

【关键词】建筑结构工程;抗震设计;重要性;作用

随着全球地震不断频发,为了更好的保护群众的财产生命安全,建筑结构工程的设计尤为重要,建筑物的抗震设计必不可少,因此有必要对抗震设计的作用进行分析,旨在提高建筑工程的质量,保障人们的安全。

一、建筑结构工程中抗震设计的重要性

1.1可以保护人民群众的生命财产安全

人类社会在发展过程中,首先要解决的就是温饱与安全的需求,如据有关报道,在2008 年的汶川地震的主震区内,完好的建筑几乎没有。除却地震本身的烈度较高,破坏性较强的原因之外,一个更重要的问题值得我们的深思,就是建筑结构的抗震能力非常差,一方面在技术水平上缺乏突破,另一方面一部分人受利益驱动,往往在施工过程中,存在偷工减料等行为,导致了建筑物抗震能力薄弱,加强建筑结构抗震设计的重要性,对于保护人民群众的生命财产安全不言而喻。

1.2具有正能量效应

整个社会发展是一个复杂的系统,建筑物抗震结构设计的加强对于构建和谐社会具有重要意义,良好的建筑物抗震能力,有利于维护社会稳定,对于建设“美丽中国”,实现“中国梦”,具有良好的社会效应。因此,不能孤立的片面的静止的对待建筑结构抗震设计。

1.3促进建筑结构工程理念的创新;

以地震多发地区的日本为例,鉴于地震给建筑物造成的重大损害,日本成立了“震灾预防调查委员会”,开始着手进行抗震结构设计研究。经过近百年的发展,日本的建筑物结构抗震设计无论是在技术还是在理念上都处于领先的地位,虽然解决了大部分问题,地震持续时间对震害的影响始终在设计理论中没有得到反映。

二、建筑结构工程中的结构抗震设计

2.1建筑结构工程中的抗震设计理念

我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。

2.2抗震设计中的抗震规范

建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。

2.3抗震设计中的抗震措施

在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。

三、建筑结构工程中抗震设计的作用

为了使人民群众的生命、财产在地震的自然灾害中减少伤害损失,因此我们需要对在建的建筑进行抗震设计防护评估,需要对抗震设计在建筑结构工程中的作用进行探讨分析,进而增加其应用范围,最大限度的减少损失。下面笔者从提高建筑结构的抗震力和降低地震作用对建筑的影响几个方面论述抗震设计在建筑结构工程中的作用。

3.1保证建筑的刚度

在建筑结构的设计过程中,合理地设计和确定建筑物的刚度非常重要。因此首先要考虑到的是采用大量的钢筋混凝土。主要是在已有的钢筋混凝土之上使用“钢结构”对其进行进一步加层加固。加固分为两种情况:

(1)如果所需要进行加层的建筑结构的体系是钢结构,而国家规定:上部是钢结构、下部是钢筋混凝土两种不同的体系结构是不符合抗震规范的。

(2)假设屋盖的部分是采用钢结构,而钢筋混凝土仍然是作为整个建筑结构的抗侧力的主要体系,则必须根据相关的规定进行抗震设计。

3.2降低地震对建筑的影响

现最被工程界认可的一个办法是在建筑基础与建筑的主体部分之间加设一个隔震层,有的设计师在建筑物的顶端部分加设一个“反摆”。此反摆的作用是能够在地震时使建筑物的位移方向相反,降低了加速度,降低地震的作用。根据相关研究分析,如果对“反摆”设置合理,那么对降低地震作用的概率可达65%,也能最大限度地减少建筑物内的物品受损程度。这一方式在国内外正被广泛地研究,并应用到了实际的工程建筑中,取得了较好的成效。

3.3提高建筑结构的抗震力

出于对建筑结构抗震功能的保证,在建筑结构工程中要特别注意做到以下几点:

(1)在建筑结构工程中要考虑地基的稳定性因素,挑选对抗震有益的地基,防止地基变形影响抗震功能;

(2)同一建筑结构单元要设计在性质一样的地基上,要把地基最大潜力融入建筑的结构设计,有利于发挥地基的抗震功能;

(3)建筑结构工程尽量做到规则、对称,以降低地震作用导致的建筑变形度以及避免地震作用力集中导致建筑扭曲的状况发生;

(4)建筑的整体结构设计中要多加几道抵抗防线,以提高建筑结构的抗震力,同时建筑结构受力设计要明确,防止存在建筑结构局部薄弱;

(5)最大程度的减少建筑结构自身重量,从而减小建筑对地基的压力,达到缓解地震冲击作用对建筑体的影响力。

3.4设防标准

我国明确规定,建筑的使用价值被区分成4个类别:甲乙丙丁。甲类和乙类建筑:当抗震设防的烈度是6度~8度时,应该符合本地的抗震设防再高1度;丙类建筑:丙类建筑的抗震措施以及抗震作用都应该要符合本地的抗震设防要求;丁类建筑:在通常情况之下,地震措施可以相对于本地抗震设防的要求适度降低,但地震作用必须符合本地的抗震设防要求。

四、结束语

在建筑结构设计中,建筑结构工程的设计起着至关重要的作用,特别是在应对地震这样的自然灾害方面。在面对地震这样的自然灾害时,人类无法控制只能够进行力所能及的防护。提高建筑建筑的抗震能力是防护和减少人民生命财产损失的一种途径.

参考文献:

[1]宋海燕. 谈抗震设计在建筑结构工程中的应用[J].山西建筑,2013(27)

第4篇:建筑抗震设计的基本要求范文

关键词:建筑结构;基于性能;抗震设计;要点

引言

近年来,随着现代社会的快速发展,国内外地震发生的频率越来越高。从1978年中国的唐山大地震,到1994年美国的洛杉矶大地震,到1995年的日本阪神地震,再到2008年中国的汶川地震,再到2010年的海地地震,再到最近四川雅安大地震等等,一些列的大地震不仅对人们的生命财产造成了巨大的损失,同时对于整个国民经济的发展差生了严重的影响。历次的地震对我们所造成的影响一直在提醒我们,现有的抗震设计思想与方法均存在一定的问题,必须要对建筑结构在地震作用下的行为进行控制。因此,现行的抗震设计规范及方法需要进一步的完善,在此基础上本文提出了基于性能的抗震设计。本文首先对基于抗震设计的基本的概念进行了简单的介绍,接着就基于性能的抗震设计中的几个主要方面进行了阐述。在最后对全文进行了简单的总结。

一、基于性能的建筑结构的抗震设计概念

基于性能的抗震设计方法是一种基于“投资-效益”准则,兼顾结构抗震设计共性和个性要求的抗震设计方法,是抗震设计理论的变革。基于性能的抗震设计方法可以根据具体的情况,选取适当的设防目标,设计功能多样化的建筑结构,这样的设计方案就可以满足不同的设防目标。基于性能的抗震设计是比基于力,基于位移或者基于其他方面的抗震设计更为广泛的设计理念,基于性能的抗震设计可以更为直接的满足用户对于建筑的要求。

基于性能的抗震设计不是一个新的概念,目前对于这方面的研究也引起了人们的重视,并取得一定的成果,但是现在对于给予性能的抗震设计国际上还没有形成一个统一的定义。不同学者对于基于性能的抗震设计有不同的描述,但是大体上的意思都差不多,都传输了一个设计思想:建筑结构在正式使用的过程中,能够对于不同程度的地震有一定的抵御能力,建筑本身的性能能够应对相应程度的地震。基于性能的抗震设计的可行目标是在耗用资源最少的情况下,设计出能够抵抗最糟糕的情况的建筑结构,确保群众的生命财产,减少国民经济的损失。

二、基于性能的抗震设计主要内容

抗震性能目标是社会和住户所期望的的结构抗震性能,而结构抗震性能设计理论的基本内容主要包括地震设防标准、结构抗震性能目标、结构抗震设计方法等三个方面的内容。

1、地震设防标准

简单来说,地震设防标准是指未来可能作用于场地的地震作用大小。具体来讲,地震设防水准是指在抗震设防中如何根据客观的设防环境和已定的设防目标,同时考虑到具体的社会经济条件来确定采用多大的地址动参数。而目前对于地震动的研究还处于发展阶段,设防水准还只是基于地震动时的剧烈程度来进行设防的。但是根据实际情况,地震动所持续的时间以及其振动的次数对于建筑结构都会产生些相当大的威胁,所以要想更好的实现基于性能的抗震设计,对于地震动的持续时间,地震动的次数等参数对于建筑结构性能的影响都需要继续进行研究。目前,基于力和基于位移等结构性能的设防水准已被提出,其中基于位移的结构性能的设防标准最方便使用。结构抗震性能目标是指对某种程度的地震设定一定的标准,由该标准规定建筑结构在地震是所能承受的负荷,根据PBSD,可将其划分为五个等级,具体见下表。

2、基于性能的抗震设计的分析和设计方法

在强烈的地震的作用下,建筑结构一般都会出现一定程度上的损坏。在建筑结构抗震性能设计中,就必须要对建筑结构在强烈地震作用下结构本身所能承受的负荷范围进行一定的估计。一般而言,抗震性能分析方法有四种:线性静力分析方法、线性动力分析方法、非线性静力分析方法、非线性动力分析方法。其中线性静力分析方法一般适用于构件的截面设计,非线性静力分析方法是一种逐渐得到广泛应用的评估结构抗震性能的简化方法,非线性动力分析方法是一种弹性塑性时积分析方法。

抗震设计方法是基于性能的抗震设计理论的核心问题。建筑结构性能抗震设计的思想和现行的建筑结构设计思想以及具体的处理模式上均有所不同。但是这并不意味着建筑结构性能抗震设计完全不兼容现有的抗震设计技术以及其他方面的研究,他们只是在考虑具体的设计方案时所考虑的对象参数以及数量上有所区别。根据具体的地质条件设定多级地震设防水准、根据住户的具体要求设定抗震目标、确定具体的设计方案、组织人员进行施工以及后期的维修是结构性能抗震设计的过程的一般程序。实际中,基于性能的抗震设计方法主要有两种:一种是基于传统的设计方法。第二种是基于位移的抗震设计。这种设计方法是采用结构位移作为性能指标。与传统的设计方法相比,基于位移的抗震设计方法改变了已有的设计过程,直接以目标位移作为设计的变量。采用这种设计方法可以从一开始就明确设计的设防标准,从而避免了传统设计方法中因为重复设计而增加投入的弊端。基于位移的性能抗震设计方法实用性更高。

结束语

越来越频繁的地震对人民群众的生命财产所造成的损失,迫使广大学者不得不对建筑结构的抗震性能提出更高的要求。本文首先对基于性能的建筑结构抗震的概念进行了简单的介绍,接着又从多级地震设防水准和基于性能的抗震分析和设计方法两大方面对建筑结构基于性能抗震设计主要的要点分别进行了阐述。然而,现阶段,我国对于基于性能的抗震设计的研究还处于正在发展阶段,很多方面都还需要完善,特别是对于地震动中其他参数的影响还有待进一步的研究。但是我相信,在广大学者的共同努力下,基于性能的抗震设计会不断地完善。

参考文献:

[1]罗奇峰、王翠梅,《从近几年震害总结中提出的结构性能设计理论》,工程抗震,2001年6月,4-7

[2]王学军、何政、欧进萍,《非结构构件性能设计初探》,低温建筑技术,2000年,20-21

[3]张新培,《基于性能的抗震结构设计理论的若干进展》,四川建筑科学研究,2001年,34-35

[4]马宏旺、吕西林,《建筑结构基于性能抗震设计的几个问题》,同济大学学报,2002年,1429-1434

[5]刘华新、张旭、邢颖,《建筑结构基于性能设计的研究与发展》,辽宁工学院学报,2005年,110-112

第5篇:建筑抗震设计的基本要求范文

关键词:建筑场地基础设计 建筑结构设计 抗震设计

全世界每年大约发生50万次地震,中国的地震占全球的1/3,地震中死亡人数占全球的1/2。地震给人类带来灾难,给社会造成不同程度的伤亡事故和经济损失,所以土建工程技术人员为防止、减少地震给建筑造成的危害,就需要分析研究建筑抗震问题不断总结工程经验,妥善处理这一工程问题。

建筑结构抗震设计的基本要求:抗震设计主要包括三方面的内容:概念设计,结构计算和构造设计。土木工程中,概念设计要考虑以下因素:场地条件和场地土的稳定性:建筑平、立面布置及外形尺寸:抗震结构体系得选取,抗侧力构件布置及结构质量的分布:非结构构件与主体结构的关系及二者之间的连接、材料与施工等。

1建筑场地

地震造成建筑物的破坏,除地震动直接引起的结构破坏外,场地条件也是一个重要的原因,“重灾区中有轻灾,轻灾区中有重灾”。地震引起的地表错动与地裂,地基土的不均匀沉陷,滑坡和粉、砂土液化等。因此抗震设防区的建筑工程场地的选择应做到:

(1)应选择对建筑抗震有利的地段,如开阔平坦的坚硬场地土或密实均匀的中硬场地土等地段。

(2)应避开对建筑抗震不到的地段,如软弱场地土,易液化土,条件突出的山嘴,高耸孤立的山丘,非岩质陡坡、采空区、河岸和边坡边缘,场地土在平面分布上的成因、岩性、状态明显不均匀(如故河道、断层破碎带、暗埋的塘滨沟谷及半填半挖地基等)等地段。当无法避开时,应采取有效的抗震措施。

(3)不应在危险地段造建甲、乙类建筑,对建筑抗震危险地段,一般是指地震的可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等地段,发震断裂带上地震等可能发生地表错位地段。建筑场地为I类时,场地各类见下表所示,甲、乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施:丙类建筑允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施,但抗震设防烈度为Ⅵ度时,可按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。

在工程中,Ⅱ类场地较为常见。

1)注意基础的选型,加强其整体性,具备合理的刚度,同一建筑单元不宜设置在性质不同的地基上,也不宜部分采用天然地基,部分采用桩基。

(2)建筑物基础的埋深不宜浅,建筑物基础埋置深度增加,可以增强地基土对建筑物的嵌固作用,从而减小建筑物的振幅,减轻震害,所以,在条件允许时,建筑物的基础应尽可能埋得深一些,并切实做好基槽回填和夯实,使其与基础侧面紧密接触。

(3)加强基础和上部结构的整体性,为了加强基础与上部结构的整体作用,基础在室内地坪下不宜作内外交圈的基础圈梁,上部结构的构造柱钢筋插入圈梁,使构造柱与地面下圈梁连接牢固,当地基土质较差时,还宜在基底布置圈梁,基础应尽可能取直和拉通,避免切断。

3建筑设计和建筑结构的规则性

建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案。建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称、整体性较好:建筑的立面和竖向抗压力构件的截面尺寸和材料温度宜自下而上逐步减小,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。对平面不规则和竖向不规则类型的建筑结构应按《抗震规范》要求进行水平地震作用计算和内力调整,并对薄弱部位采取有效的抗震措施。对体型复杂,平立面特别不规则的建筑结构,要在适当位置设置防震缝,形成多个较规则的抗侧力结构单元,防震缝要留有足够的宽度,防震缝的宽度宜加大,两侧上部结构完全分开,当结构需要设置伸缩缝和沉降缝时,其宽度应符合防震缝的要求。

在建筑中当三缝合一设置时,三缝宽度均宜加大,震害证明三缝宽度值严重偏小,故宜加大,最小为100mm。建筑物质量要轻:地震时,建筑物重量越大,地震力越大,结构越易破坏,屋盖越重晃动越强烈,因此震区房屋在保证正常的使用条件下,结构各部分应做的轻一些,如用加气硅块,轻质材料等砌筑墙体,在我国多震得情况下进行墙体改革,减轻墙体自重和改善材料特性是一项非常重要的工作。

(1)减轻楼盖和屋盖自重,尽可能采用轻质材料。震害表明,楼盖和屋盖越重震害越重,但楼盖和屋盖本身破坏的并不多见,我们知道,在正常情况下,物体的惯性力与质量成正比,故楼盖和屋盖质量的大小就显得非常重要。

(2)围护结构要轻,承重墙体更要轻,当墙体自重大时,抗剪强度和抗强程度都很低,如果没有合理的抗震概念设计,结构的抗震性能很差,特别是在强地震力的作用下,更容易产生破坏,故应注意墙体自重和材料特性。

圈梁能极大地的减轻震害,不设置圈梁或设置不当震害就比较严重,它可以加强纵横墙体的连接,以增强房屋的整体性,它还可以箍住楼屋盖,增强楼盖的整体性并增加墙体的稳定性,也可以约束墙体的裂缝开展,抵抗由于地震或其它原因引起的地基不均匀沉降而对结构造成的破坏。

设构造柱及芯柱,1976年7月28日唐山大地震发生了震级7.8级,震中烈度Ⅺ度。震后人们总结出来了非常有效的抗震措施,对建筑物设置构造柱。构造柱对结构来讲有着极为重要的作用:①增强结构的整体性:②提高墙体的抗剪能力:③增大结构的变形能力:④防止碎块脱落(此为要害):⑤对抗剪强度提高只有15%:⑥主要作用是延性,不是抗弯抗倾覆:⑦墙体开裂后,靠摩擦消耗能量:⑧设构造柱后,砖房的特性不变,在结构的设置中,构造柱按《抗震规范》要求设置来设置数量(建议设置数量宜多),且承重墙体交叉处均设。因而墙体材料从脆性向延性作了很好的过渡。

第6篇:建筑抗震设计的基本要求范文

关键字:高层钢结构建筑;抗震设计;震害;基于性能

中图分类号:TU97 文献标识码: A

1. 高层钢结构建筑抗震设计理念

建筑结构的抗震设计包括三个方面:一是概念设计,即把握抗震设计的主要原则,弥补由地震作用和结构地震反应的复杂性而造成抗震计算不准确的不足;二是抗震计算,为抗震设计提供量的保证;三是构造措施,为抗震概念及计算提供有利的保障。

高层建筑钢结构抗震设计基本原理:保证结构的完整性,提高结构的延性以及设置多道结构防线。

高层钢结构应采用全刚接框架,当结构刚度不够时,可采用中心支撑框架、钢框架混凝土芯筒或钢框筒结构形式;但在高烈度区(8度和9度区),宜采用偏心支撑框架和钢框筒结构,从而保证结构具有较好的延性。对于钢框架支撑结构及钢框架混凝土芯筒结构,钢支撑或混凝土芯筒部分的刚度大,可能承担整体结构绝大部分地震作用力。但钢支撑或混凝土芯筒的延性较差,为发挥钢框架部分延性好的作用,承担起第二道结构抗震防线的责任,要求钢框架的结构承载力不能太小,为此框架部分按计算得到的地震剪力应乘以调整系数,达到不小于结构底部总地震剪力的25%和框架部分地震剪力最大值1.8倍两者的较小值。高层钢结构和混凝土结构一样也要满足以下三个原则即强柱弱梁的原则(保证梁端的破坏先于柱端的破坏)、强剪弱弯的原则(弯曲破坏先于剪切破坏)以及强节点弱构件的原则(构件的破坏先于节点的破坏)。

建筑的平面布置宜简单规则,并使结构各层的抗侧力刚度中心与质量中心接近或重合,同时各层的刚心和质心接近在同一竖直线上,建筑的开间和进深宜统一。高层钢结构建筑不宜设置防震缝,但薄弱部位应注意采取措施提高其抗震能力,如当结构平面布置不规则时,可设置防震缝。

2. 高层钢结构建筑主要震害特征及分析

钢结构的强度高、延性好、重量轻、抗震性能好。总的来说在同等场地、烈度条件下,钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋的震害要小。例如在墨西哥的高烈度区内有102幢钢结构房屋,其中59幢为1957年以后所建,在1985年9月的墨西哥大地震中,1957年以后建造的钢结构房屋倒塌或严重破坏的不多,而钢筋混凝土结构房屋的破坏就要严重得多。

高层钢结构在地震中破坏形式有节点连接破坏、构件破坏及结构倒塌。节点连接破坏中一种是支撑连接破坏,一种是梁柱连接破坏。1978年日本宫城县远海地震造成钢结构建筑的破坏更多是支撑连接破坏。1995年日本的阪神地震造成了很多梁柱刚性连接破坏。高层建筑钢结构构件破坏主要表现为支撑压屈(支撑在地震中所受的压力超过其屈曲临界力时即发生压屈破坏)、梁柱局部失稳(梁或柱在地震作用下反复受弯,在弯矩最大截面处附近由于过度弯曲可能发生翼缘局部失稳破坏)、柱水平裂缝或断裂破坏。1995年日本阪神地震中,位于阪神地震区芦屋市海滨城的52栋高层钢结构住宅,有57根钢柱发生断裂,其中13根钢柱为母材断裂,7根钢柱与支撑连接处断裂,37根钢柱在拼接焊缝处断裂。结构倒塌是地震中结构破坏的最严重的形式。钢结构建筑尽管抗震性能好,但在地震中也会发生倒塌。1985年墨西哥大地震中有10幢钢结构房屋倒塌,1995年的日本阪神地震中也有钢结构房屋倒塌。

3. 常规的抗震设计与基于性能的抗震设计的对比

为了更有效地将地震所带来的灾害及损失降低,随着对地面运动特征和结构地震反应特征认识的不断深化,高层建筑抗震设计思想也在不断完善,美国从上世纪90年代陆续提出了一些有关抗震性能设计的文件(如ATC40、FEMA356、ASCE41等),近几年由洛杉矶市和旧金山市的重要机构了新建高层建筑(高度超过160英尺、约49m)采用抗震性能设计的指导性文件。2008年美国一学术组织“国际高层建筑及都市环境委员会(CTBUH)”发表了有关高层建筑(高度超过50m)抗震性能设计的建议。日本从1981年起已将基于性能的抗震设计原理用于高度超过60m的高层建筑。高层建筑采用抗震性能设计已形成一种发展趋势。

我国常规抗震设计方法是满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标,按指令性、处方形式的规定进行设计,通过结构布置的概念设计、小震弹性设计、经验性的内力调整、放大和构造以及部分结构大震变形验算,即认为可实现预期的宏观的设防目标,但随着新技术、新材料、新结构体系的发展,这种抗震设计方法已经不能很好地满足现在高层建筑的抗震功能的深层次要求,更加不能有效地控制地震所造成的损失。

基于性能的抗震设计理论是20世纪90年代初由美国学者提出,按此理论设计的结构在未来的地震灾害下能够维持所要求的性能水平。基于性能的抗震设计理论是一种更加合理的设计理念,它将抗震设计以保障人民生命安全为基本目标转化为在不同风险水平地震作用下满足不同的性能目标,通过多目标、多层次的抗震安全设计来最大限度保障人民生命安全,采用多个预期的性能目标,包括结构的、非结构的、设施的各种具体性能指标,由业主选择具体工程的预期目标,而且提出了符合预期性能要求的论证,包括结构体系、详尽的分析、抗震措施和必要的试验,并经过专门的评估予以确认。通过对两者的分析比较可以看出基于性能的抗震设计的优越性,它代表了未来结构抗震设计的发展方向。

4. 结语

通过以上的阐述及分析我们可以看到基于性能的抗震设计能够更好的强化结构抗震的安全目标和提高结构抗震的功能要求,在新修订的建筑抗震设计规范中也得到了体现,然而基于性能的抗震设计也存在一些问题,例如地震作用的不确定性,结构分析模型及参数选用存在不少经验因素,模型试验以及震害资料的欠缺,存在的这些问题都需要进一步的改进与完善,从而减少地震所带来的灾害与损失。

参考文献:

[1] 李国强建筑结构抗震设计 中国建筑工业出版社 2009

[2] 范高层建筑结构 东南大学出版社 2008

[3] 史庆轩高层建筑结构设计 科学出版社 2006

[4] 沈蒲生高层建筑结构设计 中国建筑工业出版社 2006

第7篇:建筑抗震设计的基本要求范文

【关键词】建筑;抗震结构;设计;策略

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。

一、地震作用下建筑结构的破坏特点

1、地基方面

在具有较厚软弱冲积土层场地,高层建筑的破坏率显著增高;地基土液化导致地基不均匀沉降,从而引起上部结构损坏或整体倾斜;建造在不利或危险地段的房屋建筑,因地基破坏导致房屋损坏;当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时,因共振效应破坏程度将加重。

2、结构体系方面

采用“填墙框架”的房屋结构,钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏,外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏;采用框架一抗震墙体系的房屋结构,破坏程度较轻;采用“底框结构”体系的房屋,刚度柔弱的底层破坏程度十分严重;采用“填墙框架”体系的房屋,当底层为敞开式框架间未砌砖墙,底层同样遭到严重破坏。

3、刚度分布方面

矩形平面布置的建筑结构,电梯井等抗侧力构件的布置当存在偏心时,因发生扭转振动而使震害加重;采用三角形、L 形等不对称平面的建筑结构,同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。

二、提高建筑抗震结构设计的策略

1、场地和地基的选择

建筑的场地以及地基的选择对于高层建筑的抗震能力具有直接的影响,是建筑抗震设计的基础。在进行建筑场地以及地基的选择时,应该充分的了解当地的地震活动情况,对当地的地质情况进行科学的勘察,在收集丰富资料的基础之上对场地进行综合的分析和评价,评估当地的抗震设计等级。对于一些不利于抗震设计的场地应该尽可能的进行规避,而实在无法规避的应该有针对性的做好相应的处理措施。

2、建筑主体结构设计的合理性

建筑物自身的结构设计是直接影响到建筑物的抗震性能。从工程实践结果表明,对于复杂的平面布置,建筑物会出现质心与刚心不重合,在地震作用下结构将会产生较大的扭转效应,从而加剧地震的破坏作用。对于结构设计人员来说,所设计的结构应当遵循形状规则和简单、结构对称,而且结构应当满足竖向均匀性原则,从而可以有利于降低扭转力、非结构构件能保持稳定的工作状态、降低材料的耗用。结构抗震设计中,要求结构平面布置尽可能地使结构的刚心和质心相一致。在建筑立面上应尽可能的降低结构重心,避免头重脚轻,出现结构薄弱连接、刚度突变,受鞭梢效应,致使在地震时发生倾倒

3、设置多道抗震防线

当第一道防线的构件被强烈的地震作用破坏之后,后备的第二道甚至第三道防线可以继续抗击后续的地震冲击,避免使建筑物倒塌。高层建筑的结构形式需采用具有联肢,多肢和壁式框架的框架剪力墙。剪力墙框架简体,筒中筒等多道抗震防线结构体系。必须强调的是其设计不能陷入只凭计算的误区,若结构严重不规则,整体性差,单纯按照目前的结构设计理论水平,是很难确保结构的抗震,抗风性能,特别其是抗震性能。所以,要求建筑师和结构工程师一起把好初步设计的这一环节。

4、建筑结构材料的选取

建筑结构材料的好坏决定着建筑在地震发生时的安全性。事实上,高层建筑抗震结构设计的实质就是将各个建筑构件的延性整合起来,并对其进行相应的协调与把握,其目的就使建筑在面对地震时能够安全稳定。在选择建筑钢筋时,一定要尽量选择那些具有较高韧性的材料。对于在垂直方向受力的钢筋,要采用热轧钢筋,以 HRB400 级和 HRB335级为标准,对于箍筋,则是以 HRB335、HRB400 和 HPB235级热轧钢筋为佳。在选取建筑结构材料过程中,一定要时时考虑材料抗震方面的性能,当然,在建筑过程中,建筑成本、造价控制也是建筑企业必须要考虑的问题。

5、隔震和消能减震设计

有些高层建筑对于抗震的要求较为严格,除了要实现一般的抗震效果外,还有保证隔振、消能等方面的需求。因此,为了达到这些效果,首先,从场地与地基的角度来看,应该选择具有较高密实度的地基,因为高密实度的地基,可以减轻地震发生时所产生的能量给建筑造成的破坏,降低共振发生几率。对于不同建筑,其所要求的隔振系数有所不同,因此,在进行建筑结构设计时,一定要具体问题具体分析,选择相应的隔震支座,并且,也要考虑因风力所给建筑带来的负荷。对于隔振、消能方面的建筑构件的选择上,尽量采用延性好的材料,使建筑受地震能力带来的破坏降低。

6、抗侧力体形的优化

对一般性构造的高楼,刚比柔好,采用刚性结构方案的高楼,不仅主体结构破坏轻,而且由于地震时的结构变形小,隔墙,围护墙等非结构部件将得到保护,破坏也会减轻。提高结构的超静定次数,在地震时能够出现的塑性铰就多,能耗散的地震能量也就越多,结构就愈能经受住较强地震而不倒塌。改善结构屈服机制,使结构破坏十按照整体屈服机制进行,而不是楼层屈服机制。设计结构时遵循强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯,强压弱拉的原则。在进行结构设计时,应该选定构件中轴力小的水平杆件,作为主要耗能杆件,并尽可能使其发生弯曲耗能。从而使整个构件具备较大的延性和耗能能力

7、常用的加固设计

为了有效的提高建筑结构的抗震能力,应该根据建筑结构的实际情况采取相应的加固措施,在进行加固方法选择的时候应该具体考虑以下几个方面的因素:第一,对于一些机构设计存在缺陷的情况,应该根据实际情况增加构件进行加固,或者是采取具有较高抗震能力的构件代替原有构件。对于需要提高承载力或结构整体刚度的情况,可以增设构件,扩大原截面,设置套箍等方法;很多建筑结构整体性连接达不到抗震的标准,可以有针对性的对结构进行相应的调整,这样可以分散地震力,减少破坏。

总之,在我国,目前人们对于建筑无论是安全性还是舒适性的要求越来越高,这就要求房屋建筑行业不断改善自己的设计和技术,不断为人们提供更好更优质的服务。建筑行业是市场上需求源源不断的行业,我们要进行不断地探索,或许我们目前对于灾难方面的技术仍旧有欠缺,但是,我们只要对于抗灾设计有所重视,就能不断改善我们的技术,建造更优质的建筑。

参考文献:

[1]陶小林,杨杨. 浅谈房屋建筑结构设计中的应用优化技术[J]. 科技创新与应用,2013,16:264.

[2]宋海燕. 谈抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用[J]. 山西建筑,2013,27:38-39.

[3]光喜彬. 谈房屋建筑砌体结构设计中的问题与抗震设计[J]. 山西建筑,2014,03:70-71.

第8篇:建筑抗震设计的基本要求范文

【关键词】超限高层基于性能抗震设计

中图分类号:TU208.3文献标识码:A 

一、概述

什么是超限高层?超限高层是指超过规范要求限制的高层建筑。超限高层建筑在项目的初步设计阶段进行审查,按照我国建设部的要求,全国超限高层审查委员会组织专家从技术角度进行多方论证,力求在抗震、消防等方面保证建筑物的质量安全。一般对于超限高层的理解是:混凝土框架剪力墙结构的高层建筑,超过120米为超限高层;混合剪力墙结构为100米以上;有错层的为80米以上;网架结构的为55米以上;而网架无盖结构为28米以上。无论建筑有多高,超限高层的存在都对工程技术质量提出了更高的挑战。建设部第111号令(《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》)明确指出,属于超限高层建筑的工程,在结构扩初结束后,需进行抗震设防专项审查。

新时期,经过多方努力,我们对于高层建筑的抗震性研究越来越深入。尤其是现在非常流行也很实用的基于性能的抗震研究,取得很大的成就。基于性能的抗震设计理论是20世纪90年代初由美国学者提出,按此理论设计的结构在未来的地震灾害下能够维持所要求的性能水平。基于性能的抗震设计代表了未来高层结构抗震设计的发展方向,是一种更先进、科学、合理的设计理念。这一研究理论已引起了各国广泛的重视。美国联邦紧急管理厅资助的国家地震减灾项目NEHRP提出了在用结构基于位移的抗震评估及加固方法,于1997年出版了《房屋抗震加固指南》(FEMA273/274);

日本也在1995年开始进行了为期3年的“建筑结构的新设计框架开发”研究项目,并在研究报告《基于性能的建筑结构设计》中总结了研究成果。日本又在2000年6月实行了新的基于性能的建筑基准法(Building Standard Law)。欧洲混凝土协会(CEB) 于2003年出版了《钢筋混凝土建筑结构基于位移的抗震设计》报告。目前我国正在修订的国家标准《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》也打算把基于性能的抗震设计方法纳入进去。

我国目前已批准的《建筑抗震设计规范》及《高层建筑混凝土结构设计规程》在近几年科学研究及工程实践的基础上,已吸收了性能目标设计的内容,由于该项技术尚处于起步阶段,在地震作用的不确定性、结构分析模型和参数的选用方面存在不少经验因素、模型试验和震害资料较少等问题还有待进一步研究,相信随着超限高层建筑在工程中的不断应用,这一研究方法将会逐渐完善成熟。

二、 超限高层建筑基于性能的抗震设计的内容、特点和方法的研究

1.基于性能的抗震设计包含的主要内容

(1)对于地震风险水平的确定;

(2)对结构性能水平和目标性能的选择;

(3)超限高层建筑场地的确定;

(4)概念设计、初步设计、最终设计中的可行性检查、设计方案确定及设计审核、实验验证等;

(5)高层建筑结构施工中的质量保证和使用过程中的检测维护。

2.基于性能的抗震设计的特点

现行的抗震设计规范主要是以保障生命安全为基本目标的,按照这一理念设计和建造的建筑物,在地震中虽然可以避免倒塌,但其破坏程度仍旧会造成严重的经济损失。这些破坏程度和损失远远超过了设计者、建造者以及业主的最初估计。

根据结构抗震的安全目标和结构抗震的功能要求,我们提出了基于性能的抗震设计思想和方法。基于性能的抗震设计具有以下特点:(1)着眼于单体抗震设防的同时考虑单体工程和说相关系统的的抗震;(2)在不同风险水平的地震作用下满足不同的性能目标,即将统一的设防标准改变为满足不同性能要求的更为合理的设防目标的标准;(3)设计人员可根据业主的要求,通过费用——效益的工程决策分析确定最优的设防标准和设计方案,以满足不同业主、不同建筑物的不同抗震要求;(4)抗震设计中更强调实施性能目标的深入分析和论证,有利于建筑结构的创新,经过论证(包括试验)可以采用现行标准规范中还未规定的新的结构体系、新技术、新材料;(5)有利于针对不同设防烈度、场地条件及建筑的重要性采用不同的性能目标和抗震措施。

这里有必要对我国的抗震知识做一介绍。

中国抗震设计规范GB50011-2001——三水准设防

中国地震风险水平

地震作用

水平 50年超越概率 重现期(年)

小震 63.2% 50

中震 10% 475

大震 2~3% 2495~1642

我国抗震设计规范GB50011-2001

小震不坏基本完好[θ] =1/550

中震可修中等破坏

大震不倒严重破坏[θ] =1/50

所谓小震不坏,就是高层建筑物遇到较低等级的地震时,高层建筑物处于弹性变形阶段,建筑物一般不受损坏或受损很轻,不需修理可以继续使用。中震可修是指相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,高层建筑物结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但这种破坏经一般修理或不需修理仍可继续使用。这一层次要求建筑物的结构具有相当的延性能力不发生不可修复的脆性破坏。大震不倒,是地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离,不至于建筑物倒塌从而保障了人员的安全。这一层次要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

3.基于性能的抗震设计方法

把基于性能的抗震设计应用于实际设计中,主要有两种方法。第一种是:基于传统的设计方法。这种方法基于的设防目标主要是:小震不坏、中震可修、大震不倒;小震有明确的性能指标,大震有位移指标,其余是宏观的性能要求;按使用功能重要性分甲、乙、丙、丁四类,其防倒塌的宏观控制有所区别。在方法上是:按指令性、处方形式的规定进行设计;通过结构布置的概念设计、小震弹性设计、经验性的内力调整、放大和结构以及部分结构大震变形验算,即认为可实现预期的宏观的设防目标。第二种是直接基于位移进行设计。此方法基于的设防目标是:按使用功能类别及遭遇地震影响的程度、提出对个预期的性能目标,包括结构的、非结构的、设施的各种具体性能自白哦;由业主选择具体工程的预期目标。这种设计方法采用结构位移作为结构性能指标,与传统设计方法想比较,它从根本上改变了设计过程,直接以目标位移作为设计变量,通过设计位移普得出在此位移时的结构有效周期,从而得出结构的有效刚度,求出结构此时的基底剪力,进行结构分析,具体配筋设计。

第一种方法基于传统的抗震设计,目前广泛应用,设计人员已经熟悉。对适用高度和规则性等有明确的限制,有局限性,有时不能适应新技术,新资料,新结构体系的发展。

第二种方法即基于性能抗震设计,目前较少采用,设计人员不易掌握,所承担的风险较大。为实现高层结构的设计提供了可行的方法,有利于技术进步和创新。技术上还有些问题有待研究改进

基于性能的抗震设计与现有常规方法相比,其优点是使三水准设防要求有具体量化的性能目标、水准,设计中更强调实施性能水准的判别准则、性能目标的选用和深入仔细的分析、论证。超限高层建筑结构基于性能的抗震设计将是今后较长时期高层结构抗震的研究和发展方向。虽然基于性能的抗震设计仍存在一些有待研究和解决的问题,尤其是地震作用大小的不确定性以及计算模型和参数的准确性等问题,但可以肯定的是,随着技术的进步和研究的深入,高层建筑的抗震性会越来越好,超限高层建筑也越来越安全。

【参考文献】

1.建筑抗震设计规范(GB50011-2001).北京:中国建筑工业出版社

2.马宏旺,吕西林.建筑结构基于性能抗震设计的几个问题.同济大学学报.2002.30(12)

第9篇:建筑抗震设计的基本要求范文

关键词:建筑结构,抗震设计,设防目标,基本措施

Abstract: With requirements increasing of people on the building of the product, all kinds of new structure building gradually increases based on the performance of the seismic design thought aseismatic design, which is an effective path. This paper from the structure design of the seismic design, first to structure the seismic fortification basic goals for discussion and analysis, and then in structural seismic design of the basic principles and objectives, how to do well the seismic design of building structure were discussed. Some basic measures, trying to improve structural seismic performance, strengthen building structure design of the seismic capability.

Key Words: building structure, seismic design, fortify goal, basic measures

中图分类号:TU973+.31 文献标识码:A文章编号:

前言

近年来,一些国家和地区相继发生强烈地震,造成巨大损失。而我国又是一个地震多发的国家,要抵御、减轻地震灾害,必须对建筑结构进行必要的抗震设计。在结合建筑构造中的抗震设防理念,建筑结构的地震反应,地震反应特性、地震破坏模式等因素综合考虑的同时,为了努力减轻地震造成的破坏,减轻经济损失,我国政府和相关部委陆续颁布了一系列防震减灾的法律、法规条文,并强制规定设防强度为6度以上地区的建筑必须进行抗震设计。

一、建筑结构抗震设防的目标

抗震设防是指对建筑物进行抗震设计,并采取一定的抗震构造措施,以达到结构抗震的效果和目的。我国通常采用“三水准抗震设防”和“两阶段抗震设计”的设计方法。下面就对这两种设计方法进行阐述和分析。

1.三水准抗震设防

抗震设防的依据是抗震设防烈度,抗震设防烈度按不同的频率和强度可以分三个地震烈度水准。采用第三水准烈度的地震动参数,计算出结构的弹塑性层间位移角,以满足第三水准大震不倒的要求。目前,我国抗震设防为“三水准”目标通常将其概括为:“小震不坏、中震可修、大震不倒”。其中,“小震不坏”是指当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,建筑物一般不受损坏或不需修理仍可使用,建筑处于正常使用状态,从结构地震分析角度,可以视为弹性体系。第一水准对应抗震正常使用极限状态,就是在该状态下结构的功能和使用应不受影响,这意味着结构和非结构都不会发生需要修复的损伤。“中震可修”是指当遭受到相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时,建筑物可能损坏,经一般修理或不需修理仍可继续使用,结构在地震影响时进入非弹性工作阶段。第二水准对应结构损伤控制极限状态,在该结构状态下结构中受力较充分的部位已经进入屈服后变形状态。“大震不倒”是指当遭受高于本地区抗震设防强度的罕遇地震时,建筑物不致倒塌或发生危机生命安全的严重破坏,此阶段结构有较大的非弹性变形,但人员可以逃离。第三水准对应人在地震中能够幸存的极限状态。在这一极限状态下虽然允许结构出现不可修复的损伤,但要求保持较好的整体性而不倒塌。

2.两阶段抗震设计

为实现上述三个烈度水准的抗震设防要求,《抗震规范》提出了两阶段抗震设计方法。第一阶段设计是多遇地震下的承载力验算和弹性变形计算。除了在确定结构方案和进行结构布置时考虑抗震要求外,还应按照小震作用进行抗震计算和保证结构延性的抗震构造设计。第一阶段设计的第一步是,在方案布置符合抗震原则的前提下,采用第一水准烈度的地震动参数,用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用标准值和相应的地震作用效应,然后与其他符合效应按一定的组合系数进行组合,对结构构件截面进行承载力验算,从而满足第一水准的强度要求。第二步,采用同一地震参数计算出结构的弹性层间位移角,使其不超过规定的限值,另外,采用相应的抗震措施,保证结构具有相应的延性变形能力和塑性耗能能力,从而满足第二水准的变形要求。第二阶段是罕遇地震下的弹塑性变形验算,主要针对甲级建筑和特别不规则的结构用大震作用进行结构易损部位(薄弱层)的塑性变形验算。第二阶段的设计主要表现在反应谱理论的变化,反应谱理论是根据弹性结构的地震反应得到的,因此一般也只能计算结构处在弹性状态下的最大地震反应。当结构遇到强烈地震而进入强塑性阶段时,反应谱将不能给出各构件进入强塑性状态的内力、变形,无法找出结构的薄弱环节。利用延性系数将弹性反应谱变为塑性反应谱,从而使抗震设计理论进入了非线性反应阶段。

二、做好建筑结构抗震设计的基本措施

由上述可见,抗震规范设计的方法已经具有了基本的雏形,但在实现这一抗震设防目标时,仍有一些问题需要认真研究。因此做好建筑结构中抗震设计的基本措施显得至关重要,它是保证抗震设计实现“三水准”抗震设防目标的基础。

建筑结构应立足于工程抗震基本理论,灵活运用抗震设计准则,从根本上提高结构的抗震能力。根据当前抗震理论下形成的基本原则和要求,下面就对做好建筑结构中抗震设计的基本措施进行探讨分析。

1.选择有利场地

造成建筑物震害的原因是多方面的,场地条件是其中之一。在不同工程地质条件的场地上,地震对建筑物的破坏程度是截然不同的。因此,选择工程场址时,设计者必须结合工程的实际需要,尽可能避开对建筑抗震不利的地段,选择对建筑抗震有利的地段,当没有办法避开时,适当的抗震加强措施应被采用,任何情况下均不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。

2.优化平立面布置

建筑布置的平立面应规则,体型要求简单。建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理,结构布置符合抗震原则,就能从根本上保证房屋具有良好的抗震性能。建筑中的独立单元及整个建筑应力求质量刚度对称,使其刚心与质心偏心很小甚至完全重合。此外,建筑沿竖向分布的刚度和质量还须均匀,只有简单、规则、对称结构容易准确计算其地震反应。

3.选择合理的结构形式

选择合理的抗震结构体系,首先,应有多道抗震防线,避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力;其次,应具备良好的耗能、变形能力和必要的强度。一个没有足够延性,只有较高的抗侧力强度的抗震结构体系,在地震时很容易遭到破坏;再次,结构刚度和强度分布须合理。结构体系宜具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的塑性变形集中,对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。

4.提高结构的延性

结构的延性可定义为结构在承载力无明显降低的前提下发生非弹性变形的能力。结构的延性反映了结构的变形能力,是防止在地震作用下倒塌的关键因素之一。 结构良好的延性有助于减小地震作用,吸收与耗散地震能量,避免结构倒塌。构件的破坏和退出工作,使整个结构从一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系,致使结构的周期发生变化,以避免地震长时间持续作用引起的共振效应。

5.确保结构的整体性

结构是由许多构件连接组合而成的一个整体,并通过各个构件的协调工作来有效地抵抗地震作用。若结构在地震作用下丧失了整体性,则结构各构件的抗震能力不能充分发挥,这样容易使结构成为机动体而倒塌。因此,结构的整体性是保证结构各个部分在地震作用下协调工作的重要条件,确保结构的整体性是抗震概念设计的重要内容。

结语

总的来讲,结构工程师在建筑结构的抗震设计中,只有注重对结构抗震设计的方法总结和不断完善,不断提高建筑抗震等级,真正理解设计规范,严谨认真,才能设计出经济安全的建筑,才能确保人民生命财产安全。也就是说,在建筑结构抗震体系中,只要使体系布局合理,计算正确,同时采取有效的加强措施,便可获得结构的最大抗震能力,达到防震减灾的目的。

参考文献:

[1]陈翠荣.关于工程抗震设计中应注意的问题[J].山西建筑,2007(11).

[2]叶列平.经杰.论结构抗震设计方法[C],第六届全国地震工程会议论文集,2002.