公务员期刊网 精选范文 建筑结构的抗震措施范文

建筑结构的抗震措施精选(九篇)

建筑结构的抗震措施

第1篇:建筑结构的抗震措施范文

结构抗震措施的衡量标准,提出建筑结构设计的有效抗震措施。

关键词:建筑场地 隔震措施 减震措施 建筑材料

中图分类号:TU5 文献标识码:A

一.建筑场地的选择

1.选择对建筑抗震有利地段,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利地段,如软弱场地土,易液化土,条状突出的山嘴等地段,当无法避开时,应采取有效的抗震措施;

3.不应在危险地段建造甲乙丙类建筑。危险地段指地震时可能发生崩塌、地陷、泥石流、地表错位等地段。活动断层及其附近地区;饱含水的松砂层、软弱的淤泥层、松软的人工填土层;古河道、旧池塘和河滩地;容易产生开裂、沉陷、滑移的陡坡、河坎;细长突出的山嘴、高耸的山包或三面临水的台地等。

二.隔震措施

在整个建筑结构的抗震设计中对隔震技术的运用,不仅能减弱突发地震对建筑上层部位的破坏,还可以使建筑物室内的装饰物、各种大型生活用具、家电设备得到较好的保护,减少地震发生时造成的经济损失。

1.地基隔震

地基隔震指建筑的隔震层设置在建筑基础下的地基当中,通过使用砂垫层、糯米垫层、软粘土等方式,使地震在发生时其能量波在建筑地基当中被多次吸收、反复吸收,从而达到减弱地震能量的效果。

2.基础抗震

基础抗震指建筑的隔震层设置在建筑基础与上层结构部分之间,采用夹层橡胶垫隔震、基底滑移隔震、混合隔震等装置,使用粘弹性隔震、滚轴滑移隔震、摩擦摆隔震、摩擦滑移隔震等形式,达到衰减地震能量波向建筑上层部分的传递总量,从而减弱建筑上层部分在地震发生时产生的摇摆、破裂等地震反应。

3.层间隔震

层间隔震这种方式是将建筑结构的隔震技术与抗震技术相互结合,通过在建筑结构上安装耗能减震装置,减弱地震发生时产生的能量,吸收地震能量波,从而降低建筑结构的地震反应强烈程度。

4.悬挂隔震

悬挂隔震通过将建筑结构进行悬挂设计和建造,减低地震发生时产生的能量波对建筑主体结构的冲击,减弱地震作用时的能量传递,起到控制建筑结构的地震反应程度,从而得到建筑结构的隔震作用。

弹簧隔震

在四川雅安地震中的芦山县人民医院门诊综合楼在地震中表现出了良好的隔震效果。经历7.0级强震后,除了少许墙面乳胶漆层脱落,建筑内部梁柱和墙构件竟没有出现任何裂纹,就连窗户的玻璃没有任何毁坏,成为震后地震区抢救伤员的主要医院之一。根据专家解析,该楼的无损秘密就在于“弹簧隔震”技术,该建筑结构抗震设防烈度7°。通过分析与设计,采用83个直径为500mm和600mm的橡胶隔震支座。橡胶隔震技术,就是在上部结构和下部结构之间设置一层水平较柔的橡胶隔震支座,以隔离或耗散地震输入的能量,从而确保建筑结构在地震作用下的安全。用北京清华城市规划设计研究院建筑分院结构工程师徐珂的话来说,隔震相当于在建筑物下面做了一个弹簧,用这个弹簧把地震的作用给隔开,类似自行车车座下的弹簧作用。一般抗震是指建筑靠本身的结构来抵抗地震的作用,如果无法抵抗,建筑会坍塌。是采用传统抗震结构,还是采用隔震结构,并没有特别规定。 但是我们需要考虑的是隔震技术比普通正常的抗震技术的建筑造价要高10%~50%左右,造价不得不被考虑在建筑范畴内,酌情处理。

三.减震措施

1.消能减震技术

消能减震技术在建筑结构设计中对减震原理与技术的应用,是凭借建筑结构附加阻力值的提高来减弱建筑结构地震反应程度。使用特别制造的加注结构元件对地震发生时产生的能量波进行消减和吸收,从而达到保护建筑主体结构的安全与稳定。通过消能器增加结构阻尼来减少结构在风荷载作用下的位移是公认的事实,对减少结构水平和竖向的地震反应也是有效的。

此类技术仍有部分的缺陷,因消能的元件与主体结构无法分离,所以当主体结构发展变形后面对消能元件产生一定的影响,从而影响到减震的效果。

机械减震支撑体系

无粘结钢支撑减震体系就是一种机敏的减震体系,它采用科学的设计,使建筑结构内部钢支撑和外包钢管之间的不粘结性或是在内部钢支撑与外包钢筋、钢管混凝土上涂抹无粘结漆,从而形成滑移界面。在滑移界面建造中所使用的机械材料,在材料尺寸上要精心设计、施工,形成内部和外包层之间的相对滑动,防止内部钢支撑结构发生横向变形、整体弯曲或局部弯曲。

跷动振动控制减震设计

目前跷动减震设计分成两种:其中之一是在设计上对建筑上部结构与下部基础在竖向上的不紧固设计;另一种是对建筑结构中承受地震能量较大的柱、支撑等结构与建筑下部基础的不紧固设计。

建筑材料的选择

通过不断的实践和研究可以发现,质量和周期对建筑物的抗震能力有着一定的影响。当材料的质量越小,地震的破坏效果就越低,所以在选择建筑材料时,在不影响建筑物正常使用的情况下,尽量选择一些质量轻的材料,同时围护结构的设计要尽可能的轻,承重墙也必须做到最轻的状态,由此来控制地震所带来破坏效果。对于自由体系自震周期来说,周期越长地震的破坏力就越强。

第2篇:建筑结构的抗震措施范文

关键词:建筑结构;抗震措施;研究分析

地震给人类建造的各种建筑物造成了一定的破坏,使人们明确意识到,所建造的建筑物首先应考虑抵抗地震灾害的破坏。特别是我国地震多发区,建筑抗震设防更是工程设计所面临的迫切任务。

一、地震灾害对建筑物的损害

地震对房屋的影响表现主要是框架梁柱以及梁柱节点的震害、填充墙体的震害、变形缝处的震害等,主要表现在以下几点:

1、框架梁、柱以及梁柱节点的震害现象。在地震作用下,部分框架梁有斜裂缝产生,受损严重的梁,裂缝贯通。部分框架柱有水平裂缝产生,受损严重的柱,四周会有贯通的水平裂缝。梁、柱节点附近有斜裂缝产生,这是最常见的受损表现。

2、填充墙体的震害现象。大部分受损的填充墙体都有从上向下的45度斜裂缝或“X”型裂缝,部分填充墙体粉刷层剥落,砌块开裂甚至局部酥碎。在门、窗口上、下角多见八字形或倒八字形缝,在顶层的门窗上口或屋盖下水平裂缝较多。窗间墙体出现不同程度的“X”型裂缝。立面上有局部突出的房屋,突出的墙体常易破坏。一部分原有房屋,出现整个女儿墙坍塌的破坏,局部突出的建筑的倒塌较女儿墙多一些。对于这类附属建筑,不仅因鞭梢效应而使水平地震力加大,加重了它的破坏,而且屋盖的错动、房屋的倾斜等主体结构的震害也对它产生了很大的影响。

二、建筑抗震的理论分析

1、建筑结构抗震规范

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。我国《建筑抗震规范》(GB50011―2001)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,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,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。当遭遇第三设防烈度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,段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全,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。

2、建筑结构抗震理论

拟静力理论:拟静力理论是20世纪10~40年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。

反应谱理论:反应谱理论是在加世纪40~60年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

动力理论:动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。

三、提高建筑结构的抗震措施

1、尽量提高建筑结构的规则性

多次地震经历表明,简单、规则、对称的建筑在地震时不易被破坏,其抗震能力较强,并且结构规则的建筑容易准确计算其地震反应,确定地震作用的传递途径,并进行细部处理或采取其他抗震构造措施。建筑结构外形应满足以下几点:(1)建筑形状力求简单规则;(2)建筑结构尽量对称均匀;(3)尽可能满足建筑竖向均匀性。

2、增强建筑物的刚度及整体性

建筑物是由纵、横向承重构件和楼盖组成的结构体系,它必须具有足够大的整体刚度和整体稳定性。增大结构构件的刚度,可以推迟地震时构件屈服,降低对构件延性的要求。还应注意抗侧力构件的布置以及结构质量的分布。刚性楼盖能保证各个抗侧力的构件按各自侧移刚度合理分配地震作用。采用现浇钢筋混凝土楼板及屋盖是较理想的抗震构件,其具有整体性好、水平刚度大的优点,可消除滑移、散落问题,它还可使平面上墙体对齐的要求适当放宽,可有效控制层间变形。较强的楼板及屋盖水平刚度还能有效地传递荷载,尤其是在上下墙体在平面上没对齐时,它们起到一定的传递水平力的作用,对楼板和屋盖现浇还能增加其对墙体的约束。可见,采现浇楼、屋盖能有效增强建筑结构空间刚度和整体稳定性,从而提高房屋的抗震性能。

3、保证结构的延性抗震能力

合理选择了建筑结构后,就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性抗震能力,从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标,系统的抗震措施包括以下几个方面内容。强柱弱梁:人为增大柱相对于梁的抗弯能力,使钢筋混凝土框架在大震下,梁端塑性铰出现较早,在达到最大非线性位移时塑性转动较大;而柱端塑性铰出现较晚,在达到最大非线性位移时塑性转动较小,甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。强剪弱弯:剪切破坏基本上没有延性.一旦某部位发生剪切破坏,该部位就将彻底退出结构抗震能力.对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值,使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。

4、设置多道设防的抗震结构体系

抗震建筑结构体系应根据建筑物的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,经过技术、经济条件比较综合确定。首先宜有多道抗震防线.应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承裁能力。所谓多道抗震防线,是指在一个抗震结构体系中,一部分延性好的构件在地震作用下,首先达到屈服,充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用,即担负起第一道抗震防线的作用,其他构件则在第一道抗震防线屈服后才依次屈服,从而形成第二、第三或更多道抗震防线.这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。

5、增强构件的相互连接

多个构件有可靠的连接才能保证各个构件的强度充分发挥,才能更好地传递地震力,使各个构件都能充分地吸收地震力,提高整个构件的延性。构件连接不破坏,整个结构才能保证其整体性,各构件之间的连接必须可靠。

6、采用分体柱设计

由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多,在地震作用下往往是因剪坏而失效,其抗弯强度不能完全发挥。因此,可人为地削弱短柱的抗弯强度,使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度,这样,在地震作用下,柱子将首先达到抗弯强度,从而呈现出延性的破坏状态。分体柱方法已在实际工程中得到应用。人为削弱抗弯强度的方法,可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱,分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键,以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般,连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素砼连接键等形式。

总之,为尽可能地避免地震给人类带来的灾难和损失,我们应当对以前地震灾害中所暴露的一系列问题实事求是的总结,科学、合理的对现有建筑结构设计规范,做好场地选择、平立面布置、结构体系等各方面的设计工作,有效控制地震作用下结构的薄弱环节,提高建筑的抗震性能。

参考文献:

[1] 刘亚宏.浅谈建筑结构的抗震措施[J].黑龙江科技信息,2009,(6) .

[2] 刘立国.简述建筑结构的抗震措施[J].黑龙江科技信息,2007,(14).

第3篇:建筑结构的抗震措施范文

关键词:高层建筑;钢结构;结构施工;抗震措施

中图分类号:TU97文献标识码: A

建筑钢结构抗震设计的好坏是建筑物能否取得良好抗震效果的前提,因此,在进行抗震设计时,要根据理论分析,选择合理的建筑方案及结构布置,从多个方面慎重考虑,从而使建筑钢结构在满足人们的使用要求的同时,能够减轻甚至避免地震带来的危害。

一、影响高层建筑钢结构抗震效果的因素

1.高层建筑自身结构的设计

作为影响高层建筑结构抗震效果的最主要因素,建筑物的结构设计应是我们首要重视的问题,点式住宅、版式住宅等各种类型的建筑物要想取得理想的抗震效果,那么就必须对其进行合适的结构设计,选择最有效的抗震措施,充分的保证高层建筑结构的抗震性能,从而实现大震不倒、小震不坏的目标。

有些高层建筑钢结构对平面的布置十分复杂,钢心与质心可能不一致,而一旦地震来临,那么其作用影响力和破坏力就会大大的增强。因此,在布置高层建筑钢结构的平面时,应尽可能的保证刚心和质心是重合的,从而保证高层建筑钢结构的抗震性能。在对建筑的结构进行设计的过程中,应保证建筑有合适的出屋面部分,这样当地震来临时才能降低其鞭梢的影响,如果房屋结构的平面布置是不规则的,在偏离建筑结构刚心的位置处建议设立抗震墙。

2.高层建筑钢结构的施工材料和施工过程

高层建筑钢结构的施工原材料对其抗震效果也是有着直接的影响的,因此,在施工建设的过程中,应明确施工材料的重要性,通常情况下,建筑物的建设质量越高,那么地震对建筑物的作用力就是越小的,而在同等的地震环境下,建筑施工建设中使用了性能越好的材料,其受到的地震作用力也就越小,而如果无法保证材料的使用性能,那么就会受到较大的地震作用力。因此,在高层建筑的施工建设过程中,选择建筑材料时建议采用塑料板材、空心砖以及加气混凝土板等,这些质轻的材料对于保证建筑物的抗震性能都是十分有利的。

3.施工现场的地质环境

当地震来临时,其对高层建筑钢结构的破坏的原因是有很多方面的,最主要的原因就是地表滑坡、山体崩塌以及岩石断层等导致地表发生了运动,使建筑结构受到了破坏,而水灾和海啸等地震带来的次生灾害也会破坏建筑物。在这些原因中,采取相应的工程措施是可以预防一部分原因的,因此,在施工的准备阶段,应对施工现场的地质环境进行严格的勘察,认真的研究实际的地质和地形条件,施工中尽可能选择对抗震最有力的地点。

二、钢结构中钢节点的抗震设计

1.钢节点的破坏机理

在钢结构中,由于钢节点处的受力比较集中,结构构造比较复杂,其施工难度相对较大,容易造成钢节点处形成应力集中和强度不均匀的现象。另外,由于可能存在一定的构造缺陷和施工过程中存在的一些问题(如焊缝施工缺陷:焊缝中存在气孔、夹渣、咬边或者焊缝烧穿、弧坑、未满焊和构造缺陷等)都将引起钢节点处的连接破坏,最终影响钢结构的承载能力。经过大量的实验和研究表明,钢结构中节点的破坏主要是脆性破坏,其脆性破坏的裂缝从梁下翼缘与柱翼缘相交焊缝处,通过不同的扩展途径,形成了多种多样的断裂破坏形式。其主要的破坏形式有:加劲板的屈曲和开裂、加劲板焊缝中出现一定的裂缝、腹板的屈曲和裂缝、焊接部位拉脱、铆接断裂、螺栓连接的破坏等。

2.钢节点的设计原则

钢结构中的节点连接对结构受力有着重要影响。钢节点的基本设计原则是节点应该能够完全传递被连接板件的弯矩和剪力,并且能够充分的发挥钢材的塑性性能,以保证钢结构节点在地震作用下少发生甚至不发生脆性破坏并且要保证结构在梁内而不是在柱内产生一定的塑性铰,来消耗地震时所输入的能量。在抗震设计中,根据结构的抗震需求,为了保证结构具有一定的安全性和遵循“强节点、弱构件”的设计理念,钢节点的承载能力应大于结构构件的承载能力。

3.防止钢节点脆性破坏的措施

1)从选材方面,应注重选择屈强比较低的材料,因为这样的材料应力-应变曲线下的面积比较大,说明其具有较大的消耗地震能量的能力。材料的选取不仅要满足强度的要求还要满足其韧性要求。2)从设计方面讲,从强度角度进行设计,使节点的强度比杆件的强度高,在避免增加结构刚度和接头部位应力集中情况的前提下,适当对节点进行一定的加强,以满足“强节点弱构件”的原则,避免塑性铰出现在柱中。避免发生失稳破坏,减少结构和焊接接头处的应力集中,在设计腹板上的工艺孔时应尽量的圆滑。

4.建筑结构设计中材料选择

在建筑钢结构设计中,材料是主要的承重原料,材料的刚度和塑性对建筑结构的影响较大,为了确保建筑物的整体稳定性,在使用材料时,要考虑本地区的地震历史记录,根据科学的数据进行材料选择,一般情况下,在不影响建筑物整体使用和维护结构设计下,选择质量比较小的,对地震破坏效果作用要低。考虑到地区的差异性,在我国东北地区,为了保证建筑结构设计,预防地震作用,通常采用钢筋混凝土材料来保证建筑物的整体性,在大型建筑物设计中,采用伸缩缝,通过对基础的勘察检测,提高基础稳定性作为抗震措施。

5.机敏减震支撑体系设计

机敏减震体系设计就是采用科学的设计理念,活塞运动原理,保证建筑物结构形成可以自由滑动的层面结构设计,在地震发生时,内外钢通过不断的滑动来消减地震作用力,减轻震力破坏和消耗地震作用力的传导。

6.效能减震技术应用,提高建筑结构设计中的抗震功能

效能减震就是消耗地震能的传导和减轻地震对建筑物的破坏程度,这种方法一般采用消能器和阻尼器,目的是消耗和吸收地震能量,减小对建筑主体的震力破坏,保护建筑主体结构安全稳定。效能减震技术的应用,它运用也比较广泛,不论是新建建筑,还是旧建筑的抗震加固,都起到良好的效果。

三、钢结构的缺陷和偏差可按抗震等级规定不同的要求

现行国家标准GB50011-2010对丙类多层和高层钢结构房屋按抗震设防烈度和房屋高度,划分4个抗震等级(表1),并按其抗震等级规定相应的计算和构造措施要求。

GB50011-2010规定,对大多数高层钢结构要求进行弹塑性变形验算,其层间位移角要满足1/50的规定。在如此大的层间位移下,对构件的缺陷和偏差的限值要有更严格的规定,以避免发生脆性断裂或因过大的附加应力而过早退出工作。比如,对重要构件棱角部位的缺陷深度,可按其抗震等级做出不同的规定:一级为0.1mm,二级为0.2mm,三级为0.3mm,四级为0.4mm。对单节柱的垂直度限值:一级为h/2000,且不大于6mm;二级为h/1500,且不大于8mm;三级为h/1000,且不大于10mm;四级为h/800,且不大于12mm。

综上所述,为了防止钢构件发生脆性断裂,减小钢结构制作和安装偏差引起的附加应力,是高层钢结构实现抗震设计目标的重要保证,设计方和施工方均应高度关注。进行抗震设计的过程中对建筑的施工质量也要特别的重视,这样才能促进我国建筑事业的发展。

参考文献:

[1]付春松.高层建筑钢结构施工的关键技术和措施[J].中华民居(下旬刊),2014,05:342-343.

第4篇:建筑结构的抗震措施范文

关键词:高层建筑;结构设计;提高;短柱;抗震措施

中图分类号:TU318文献标识码: A 文章编号:

众所周知,我国属地震多发的国家,随着经济的全球化发展,高层建筑将会势如破竹地成为城市建设的主体。而高层建筑中的主要受力构件———柱子,在地震荷载的作用下能否承受得住脆性剪切破坏,成为建筑物倒塌与否的关键。因此,如何改善柱子特别是短柱的抗震性能成为钢筋混凝土结构加固亟待解决的一个问题。

一、“短柱”判定

我国建筑抗震设防的目标是“小震不裂,中震可修,大震不倒”。中震相当于我们地震烈度区划图中给出的50 年超越概率10%的烈度值,这里用I 表示。这时小震用I-1.55 表示,大震就用I+I 表示,小震的地震动峰加速度为中震的1/3,而大震的峰加速度为中震的4~6 倍。《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》都规定,采用剪跨比来判断短柱。剪跨比是反映柱截面所承受的弯矩与剪力相对大小的一个参数,表示为λ=M/Vh,其中M、V 分别指柱截面的弯矩和剪力,h 为柱截面有效高度。当λ<2 时,称为短柱;当λ<1.5 时,称为超短柱。

二、短柱的破坏形式

短柱一般有剪切型和粘结型两种破坏类型, 它们的破坏形式如下:

1、 剪切受压破坏。在荷载作用下, 水平弯曲裂缝斜向发展, 形成斜裂缝。如果箍筋较强, 斜裂缝不会迅速开展, 但在弯剪作用下,压区混凝土剪切错动, 混凝土挤碎而丧失承载能力。

2、剪切受拉破坏。剪跨比较小且配箍率较低的构件, 在受拉纵筋屈服以后, 随着荷载反复次数的增加或变形加大, 可能突然产生一条宽度较大的主斜裂缝, 箍筋很快达到屈服, 柱子被剪坏, 承载能力急剧下降。

3、剪切斜拉破坏。斜裂缝往往沿柱对角线出现, 箍筋达到屈服甚至被拉断, 承载能力突然下降, 但主筋未屈服。

实际上, 构件的最终破坏可能是几种破坏状态的综合反映, 有时其中某一种比较突出而明显, 有时两种破坏状态同时发生。以上几种破坏状态极限承载力不同, 极限变形能力也不同。房屋能否做到“中震可修、大震不倒”的设防要求, 在很大程度上取决于柱的延性大小。

三、高层建筑结构设计中提高短柱抗震的措施

1、 选择合适的基础方案

基础设计应根据工程地质条件, 上部结构类型及荷载分布,相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析, 选择经济合理的基础方案。设计时宜最大限度地发挥地基的潜力,必要时还应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告,对一些缺地质报告的小型建筑也应进行现场查看和参考邻近建筑资料。一般情况下,同一结构单元不宜采用两种不同的类型。

2、合理选择结构方案

一个成功的设计必须选择一个经济合理的结构方案, 即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确,传力简捷,同一结构单元不宜混用不同结构体系,地震区应力求平面和竖向规则。总之,必须对工程的设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析,并与建筑、水、暖、电等专业充分协商,在此基础上进行结构选型,确定结构方案,必要时还应进行多方案比较,择优选用。

3、 使用复合螺旋箍筋

高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满足剪压比限值和“强剪弱弯”要求的,柱端的抗弯承载力也是应该满足“强柱弱梁”要求的。对于短柱,只要符合“强剪弱弯”和“强柱弱梁”的要求,是能够做到使其不发生剪切型破坏的。因此,使用复合螺旋箍筋来提高柱子的抗剪承载力,改善对砼的约束作用,能够达到改善短柱抗震性能的目的。

4、采用分体柱

由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多,在地震作用下往往是因剪坏而失效,其抗弯强度不能完全发挥。因此,可人为地削弱短柱的抗弯强度,使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度,这样,在地震作用下,柱子将首先达到抗弯强度,从而呈现出延性的破坏状态。

人为削弱抗弯强度的方法,可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2 或4 个柱肢组成的分体柱,分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键,以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般,连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素砼连接键等形式。对分体柱工作形态的理论分析和试验研究表明:采用分体柱的方法虽然使柱子的抗剪承载力基本不变,抗弯承载力稍有降低,但是使柱子的变形能力和延性均得到显著提高,其破坏形态由剪切型转化为弯曲型,从而实现了短柱变“长柱”的设想,有效地改善了短柱尤其是剪跨比λ≤ 1.5 的超短柱的抗震性能。分体柱方法已在实际工程中得到应用。

5、采用钢骨砼柱

钢骨砼柱由钢骨和外包砼组成。钢骨通常采用由钢板焊接拼制或直接扎制而成的工字形、口字形、十字形截面。与钢结构相比,钢骨砼柱的外包砼可以防止钢构件的局部屈曲,提高柱的整体刚度,显著改善钢构件处平面扭转屈曲性能,使钢材的强度得以充分发挥。采用钢骨砼结构,一般可比钢结构节约钢材达5 0 % 以上。此外,外包砼增加了结构的耐久性和耐火性。与钢筋砼结构相比,由于配置了钢骨,使柱子的承载力大大提高,从而有效地减小柱截面尺寸;钢骨翼缘与箍筋对砼有很好的约束作用,砼的延性得到提高,加上钢骨本身良好的塑性,使柱子具有良好的延性及耗能能力。

由于钢骨砼柱充分发挥了钢与砼两种材料的特点,具有截面尺寸小,自重轻,延性好以及优越的技术经济指标等特点,如果在高层或超高层钢筋砼结构下部的若干层采用钢骨砼柱,可以大大减小柱的截面尺寸,显著改善结构的抗震性能。

6、采用钢管砼柱

钢管砼是由砼填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料,是套箍砼的一种特殊形式。由于钢管内的砼受到钢管的侧向约束,使得砼处于三向受压状态,从而使砼的抗压强度和极限压应变得到很大的提高,砼特别是高强砼的延性得到显著改善。同时,钢管既是纵筋,又是横向箍筋,其管径与管壁厚度的比值至少都在9 0 以下,相当于配筋率至少都在4.6% 以上,这远远超过抗震规范对钢筋砼柱所要求的最小配筋率限值。由于钢管砼的抗压强度和变形能力特佳,即使在高轴压比条件下,仍可形成在受压区发展塑性变形的“压铰”,不存在受压区先破坏的问题,也不存在像钢柱那样的受压翼缘屈曲失稳的问题。因此,从保证控制截面的转动能力而言,无需限定轴压比限值。因为按照规定,钢管砼单肢柱的承载力可按公式③计算。公式③:N ≤φ 1 φ e N 0 。该式中,θ =faAa/ fcAc称为套箍指标,0.3 ≤θ≤ 3。由式③可以看出,当选用了高强砼和合适的套箍指标θ后,柱子的承载力可大幅度提高,通常柱截面可比普通钢筋砼柱减小一半以上,消除了短柱并具有良好的抗震性能。

总而言之, 诸多措施来改变短柱的抗震性能最终不外乎改变构件的承载能力和变形能力。因为建筑物的抗震性能主要取决于结构吸收地震能量的能力, 这种能力是由其承载力和变形能力的乘积决定的, 因而改变构件抗震性能必须从提高承载力和变形能力入手。当按剪跨比λ判定柱子不是短柱时, 按一般框架柱的抗震要求采取构造措施即可; 确为短柱, 就应当尽量提高短柱的承载力, 减小短柱的截面尺寸, 采取各种有效措施提高短柱的延性, 避免因为短柱问题所引发的破坏, 从而改善短柱的抗震性能。

参考文献:

[1] 任献坤. 框架结构柱抗震设计要点[J]. 产业与科技论坛. 2010(04)

[2] 魏大勇,吴喆. 浅谈结构设计中框架柱破坏形态及注意问题[J]. 中国房地产业. 2011(03)

[3] 冷雪睿,梁宇. 混凝土短柱加强措施[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2011(07)

第5篇:建筑结构的抗震措施范文

【关键词】建筑工程;结构设计;抗震

一、抗震概念设计

建筑工程的抗震概念设计,换种说法就是根据基本的建筑设计原则和思路对具体的建筑工程进行工程布局并对细节的构造进行确定的过程,其设计的原则和思路是在长期的工作经验中形成的。在对抗震设计时对抗震的计算是不可或缺的,抗震计算的基础是概念设计。概念设计之所以在与抗震计算的比较中起着更重要作用的原因有三个,首先就是地面和地震的运动具有极大的不确定性,其次就是我们还没有对地震时地面运动的复杂性有很确切的掌握,最后就是地震时的结构反应负责程度并没有在结构设计概念中充分的体现出来。所以,简简单单的靠着计算的结果就完成对建筑的抗震设计是不全面的,甚至是很危险的。抗震概念设计的基本原则是要注意抗震场地的科学选择,选择合适的结构抗震体系,选择合理的结构材料。

二、建筑结构抗震设计的措施

2.1 材料的选择

建筑结构抗震设计一般因地区而异,抗震建筑材料的选择一般要基于此地区的地震历史记录。由一个地区的地震历史记录可以得出科学的数据,这些数据可以反映此地区建筑的抗震要求。建筑结构受材料的刚度和塑性的影响,一般来说,满足了基本的设计思路之后,质地轻的材料,抗震性能比较低。在东北,为了使建筑物达到一定的抗震效果,钢筋混凝土则是选择比较多的材料。伸缩缝的设计达到了很好的抗震效果,它一般为大型建筑物的抗震措施,主要是提高基础的稳定性。

2.2 隔震措施

一般情况下是根据建筑物的地理环境和建筑尺寸来抗振,隔震措施也是一种有效的抗震设计。隔震措施一般包括地基隔震、基础隔震、间层隔震和悬挂隔震四种。隔震措施的设置减弱了地震对建筑物的冲击,它们一般设置在建筑物比较关键的位置。

第一,地基隔震措施:沥青原料的隔震层是我国现行比较常见的隔震层。地基隔震层是缓冲层,因其位于建筑物的基础底部与土层相接触的位置,所以它能在地震时很好地吸收和反射作用力,从而减少地震对建筑物的损害。科技在发展,相信隔震层的设计也会越来越完善。

第二,基础隔震措施:基础抗震一般包括混合隔震、基底滑移隔震和夹层橡胶隔震。基础隔震的作用机理主要是防止地震由地基处向上蔓延,所以多层建筑一般都会采用基础隔震措施。一个建筑物的建设最重要的就是基础结构设计,上层建筑取决于基础,所以要很重视基础结构的设计。

第三,间层隔震措施:间层隔震设计的实施简单易操作,所以在早期建筑里间层隔震是比较常见的。间层隔震可以吸收地震冲击余力,减弱地震力的作用。

第四,悬挂隔震措施:这是应用于大型钢结构建筑中的抗震措施,而且抗震效果很好。悬挂隔震的作用机理是通过建筑物的悬挂来达到隔震的效果。悬挂结构分为主体和子体,地震时,主体承受大部分的地震力来减少地震对子体的损害,需要介质传导的震力从而不能够传导,地震对上层建筑物的主体结构的损害就能有效的降低。悬挂隔震的隔震效果明显,也在逐步被投入使用中。在多次的实践和探索之后,悬挂隔震的设计思想将更加完善,建筑物的安全将得到有效的提高。

2.3 合理的建筑结构参数设计

(1)建筑结构靠的是延展性来抵抗地震作用对墙体的非弹性形变。所以在地震发生时,建筑结构的延性和建筑的结构有着同样的重要性。为了让钢筋混凝土结构能在地震发生时能够表现出良好的延性,就有必要在对其参数设计时将塑形变形重点集中在具有很好的延展能力的构件重,或者集中在容易保证良好延展性的构件中。建筑的参数设计是对地震作用下的房屋构件的响应计算,其中包含岁各墙柱梁板的承载力和变形等计算。

(2)在进行开市计算工作之前,要根据高层建筑的实际工况,确定合适的计算模型,特殊情况下能根据概念设计做相应的简化处理和计算。计算软件条件在输入时要严格的按照相关的规范和标准的规定进行,根据实际施工情况可以做特殊的处理。在对结构复杂的结构进行变形和内力分析时,要采取两种以上不同的力学模型,目前常用的理论有两种,分别是主拉应力和剪摩理论。主拉应力理论主要用于砖砌体,剪摩理论主要用在砌块结构上。

2.4 通过效能减震设计来抗震

效能减震一般是通过效能器和阻尼器来达到抗震的效果,且效果显著。消能器能够消耗地震的能量,阻尼器能够吸收地震的能量,从而使建筑主体结构的安全性得到保障。效能减震的应用范围广,在新旧建筑中都可以应用。

传统的抗震结构体系是通过改变结构的刚度来达到抗震的效果。但该体系也有不足之处。第一:这种设计的结果是建筑断裂,但并不倒塌,所以它不适合用于有纪念价值的建筑、造价比较高的建筑和核电发电站等。第二:建筑物的断裂是非弹性形变,非弹性形变是不可恢复性形变,经过地震的建筑物发生非弹性形变,震后建筑物的修复将成为一大难题,若建筑物形变比较严重将不可能被修复,只能摒弃原建筑用更多的资金建新的建筑。随着时代的进步,高层建筑物越来越多,建筑物的抗震要求也越来越高,传统的抗震结构体系的缺陷表现出来,不能使建筑物达到一定的抗震标准。新型的效能减震设计,能够使建筑物的抗震水平达到标准,其应用范围广,抗震效果显著。

2.5 通过防止共振的抗震设计

两个物体的自振周期接近时容易发生共振现象,地震时,建筑物和场地发生共振,建筑物将很容易倒塌。所以要提高建筑物的抗震性能就要防止共振的产生。建筑物的自振周期受结构的层数、结构类别和结构体系的影响,要避免建筑物和场地发生共振,就要使其的自振周期有所差异。所以要对这些影响因素做一些调整,来防止共振现象的出现。

参考文献:

[1]李军鹏,耿俊景.浅谈建筑结构抗震的概念设计.《城市建设理论研究(电子版)》.2013年18期

第6篇:建筑结构的抗震措施范文

【关键词】抗震结构设计;问题;措施

一、建筑结构抗震性设计中存在的问题

近些年来,随着地震造成的影响不断加大,国家相关部门对房屋的抗震设计有了更多的关注。但在实际工作中,却仍然存在一些有待改进的问题,比如高层抗震设计中的短柱问题、多层砖房抗震设计中的问题、建筑平面及立面布置方面的问题以及结构空间的刚度问题等等。设计人员如果想要从根本上提高工程的抗震性能,就必须要对以上问题进行系统的了解与掌握。

1.1高层建筑抗震设计中的短柱问题

在我国目前建筑结构的抗震设计中,根据建筑层数的不同,对结构构件的延性要求也存在明显的不同。高层建筑相对于低层建筑来说,对结构构件的延性要求就要高一些。在抗震设计中,能够对其构件延性造成影响的因素主要包括轴压比和剪跨比,同时,二者之间也存在一定的矛盾性。一般来说,在层数一定的情况下,为提高延性而降低轴压比则会导致柱截面增大,而且轴压比越小截面就越大;而截面增大导致剪跨比减小,从而又会在一定程度上降低构件的延性。因此,在对高层建筑进行抗震设计的时候,为了能够充分满足工程对轴压比限值的要求,柱子的截面往往比较大,在结构底部常常形成短柱甚至超短柱,这些短柱几乎没有延性,很容易在地震中受到破坏。

1.2多层砖房抗震设计中存在的问题

多层砖房抗震设计中存在的问题主要体现在很多方面,一方面,在“综合楼”砖房的建设中,底层或顶层有采用“混杂”结构体系的,即为满足部分大空间需要,在底层或顶层局部采用钢筋砼内框架结构。有的仅将构造柱和圈梁局部加大,当作框架结构。另一方面,在大部分多层砖房的抗震设计中,设计人员都未能对其抗震承载力进行细致的计算,从而导致建筑采用的砌体强度等级较差,无法满足抗震的需求。此外,在多层砖房抗震设计中,对于构造柱和圈梁的设计,多数设计富余较大,部分设计设置不足。这些都是多层砖房抗震设计中存在的问题。

1.3建筑平面及立面布置方面存在的问题

根据相关的建筑规范规定内容来看,建筑平面和立面的布置应该尽量做到简洁、规则,结构的质量与刚度的布置也应该尽可能均匀。但就我国目前建筑结构设计的现状来看,有部分工程对平面和立面的布置都较为复杂,从而导致质心和刚心无法重合,这样的建筑结构在地震的作用下,必然会出现不同程度的扭转效应,加剧了地震对建筑的破坏性。在唐山地震和汶川地震中就有很多由于建筑平面和立面布置不合理而造成的灾害。

1.4结构空间刚度方面存在的问题

从我国目前建筑结构的形式来看,其主要包括横向承重构件、竖向承重构件以及楼盖等几个部分,每一部分的刚度和稳定性对建筑的整体质量均有直接的影响。在建筑结构整体中,刚性楼盖体系是保证所有竖向抗侧力构件共同受力的先决条件。如果刚性楼盖的结构空间刚度达不到工程的需求,那么势必会加剧地震作用下对建筑整体的破坏。

二、建筑结构抗震性设计的改进措施

为了建筑结构的设计质量能够达到相关工程的具体需求,针对其设计中容易出现的问题,必须要在充分了解其产生原因的基础上,采取科学合理的解决措施,从而降低问题出现的几率,确保施工的整体质量。

2.1高层建筑抗震设计中短柱问题的改进措施

在高层建筑抗震设计中,短柱只要能够满足“强剪弱弯”和“强柱弱梁”的要求,便可以有效避免由于地震发生而对其造成的破坏。因此,设计人员在对解决短柱问题的措施方面,就可以采用复合螺旋箍筋的方法进行设计。在工程中加入复合螺旋箍筋,不仅能够有效提高柱子的抗剪承载力,而且还能在此基础上加强对混凝土的约束作用,从而在很大程度上改善短柱抗震性能。除此之外,采用分柱体、钢管砼柱以及钢骨砼柱的方法进行设计,也可以有效解决短柱问题,设计人员可以根据工程的实际情况来对改进措施合理选择。

2.2多层砖房抗震设计中存在问题的改进措施

由于多层砖房抗震设计中存在的问题较多,因此,其抗震措施的内容也比较复杂。首先,是对构造柱和圈梁的设置。这些主要是都是多层砖房的实际结构情况来具体设置的,构造柱的设置一般都是对于横墙较多的多层砖房而言的,圈梁的设置是对建筑横墙承重或纵横墙共同承重的装配式钢筋混凝土楼、屋盖或木楼而言的。在具体设计的时候应该注意,圈梁的截面和配筋不宜过多,也不宜无限提高。其次,是悬臂构件的连接。此项工作主要包括女人墙的稳定措施和悬挑构件的设计两个方面。

2.3建筑平面及立面布置问题的改进措施

为了能够将建筑平面和立面布置中存在的问题有效解决,设计人员在对建筑结构进行具体设计的时候,首先,应该尽可能确保结构的质心和刚心达到一致,以此来最大限度降低建筑在地震作用下所产生的扭转效应。其次,应该确保建筑立面出现头重脚轻的现象,尽可能将建筑的结构重点降低,以此来避免由于刚度突变以及结构连接处薄弱而给建筑整体质量带来的影响。此外,在设计的时候还应该注意,当屋面结构刚度不够的时候,突出屋面结构的下部一定范围内破坏会相对集中。这种情况下,要求出屋面建筑部分的高度不应过高,以减小地震时产生的鞭梢效应影响。

2.4结构空间刚度方面问题的改进措施

在建筑结构空间刚度的设计上,由于刚性楼盖体系占据着重要的作用,因此对其可以采用现浇楼屋盖,这样不仅能够有效提高房屋的整体性,在一定程度上增加楼板的刚度,而且还会对平面上墙体对齐的要求给予适当的放宽,从而减低地震作用下,对建筑所造成的损坏。同时,在对建筑结构进行设计的时候,还应该注意平面上上下墙体不对齐的现象,如果建筑结构出现了这种情况,仍需要利用现浇楼屋盖来对其进行处理,这种方法不仅能够起到一定的传递水平力的作用,而且能够增加楼板对墙体的约束,提高建筑结构的整体质量。

结语:

综上所述,建筑结构的抗震设计如何直接关系到其整体的使用质量,虽然地震的发生我们无法对进行控制,但是却可以采用相应的措施提高建筑结构的抗震性能,确保其不会因地震的发生而受到影响。因此,在未来的时间里,建筑工程的设计人员在对建筑进行设计的时候,应该尽可能全面考虑其抗震性,达到对其优化,确保其抗震性能,从而提高建筑的整体质量。

参考文献:

[1]蔡英.建筑结构抗震性设计的常见问题及改进措施[J].《科技资讯》.2006(28)

[2]常业军,隋杰英.建筑结构抗震设计中的若干问题[J].《特种结构》.2002(04)

第7篇:建筑结构的抗震措施范文

【关键词】新;提高;抗震要求;学校建筑

汶川地震虽已过去一年多,但其留给我们工程界的惨痛教训及宝贵经验却让我们不敢或忘,现笔者就结合新的《中华人民共和国防震减灾法》、新的《建筑抗震设计规范》以及新的《建筑工程抗震设防分类标准》来谈谈中小学校建筑的抗震设计。

一、 中国地震局文件-中震防发[2009]49号

修订的《中华人民共和国防震减灾法》对新建、改建、扩建一般建设工程中的学校、医院等人员密集场所建设工程的抗震设防要求作出了特别规定:

1)、合理提高抗震设防要求,是保证学校、医院等人员密集场所建设工程具备足够抗震能力的重要措施

学校、医院等人员密集场所建设工程一旦遭遇地震破坏,将会造成严重的人员伤亡;同时,在抗震救灾中,医院承担着救死扶伤的重要职责,学校可作为应急避险安置的重要场所。党中央、国务院高度重视学校等人员密集场所的地震安全,明确要求把学校建成最安全、家长最放心的地方。做好学校、医院等人员密集场所建设工程的抗震设防是落实科学发展观、坚持以人为本的具体体现。

抗震设防要求贯穿建设工程抗震设防的全过程,直接关系建设工程抗御地震的能力,合理提高学校、医院等人员密集场所建设工程的抗震设防要求,是保证建设工程具备抗御地震灾害能力的重要措施。

2)、学校、医院等人员密集场所建设工程抗震设防要求的确定原则

为了保证学校、医院等人员密集场所建设工程具备足够的抗御地震灾害的能力,按照《防震减灾法》防御和减轻地震灾害,保护人民生命和财产安全,促进经济社会可持续发展的总体要求,综合考虑我国地震灾害背景、国家经济承受能力和要达到的安全目标等因素,参照国内外相关标准,以国家标准《中国地震动参数区划图》为基础,适当提高地震动峰值加速度取值,特征周期分区值不作调整,作为此类建设工程的抗震设防要求。

学校、医院等人员密集场所建设工程的主要建筑应按上述原则提高地震动峰值加速度取值。其中,学校主要建筑包括幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂,医院主要建筑包括门诊、医技、住院等用房。

二、 新抗震设防分类标准中主要有关中小学校建筑的修订

新抗震设防分类标准特别加强了对未成年人在地震等突发事件中的保护,主要体现在:

1)、旧:3.0.3各抗震设防类别建筑的抗震设防标准,应符合下列要求:

①乙类建筑:地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求;抗震措施,一般情况下,当抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求;地基基础的抗震措施,应符合相关规定。

对较小的乙类建筑,当其结构改用抗震性能较好的结构类型时,应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。

新:3.0.3各抗震设防类别建筑的抗震设防标准,应符合下列要求:

②重点设防类:应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施,但抗震烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。同时,应按本地区抗震设防烈度确定其抗震作用。

2)、旧:6.0.8教育建筑中,人数较多的幼儿园、小学的低层教学楼,抗震设防类别应划为乙类。这类房屋采用抗震性能较好的结构类型时,可仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。

新:6.0.8教育建筑中,幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂,抗震设防类别应不低于重点设防类。

因此,在幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂等的设计中(扩大了需加强的教育建筑的范围),不论大小,不管采用什么结构形式,我们均应“按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施”(即应按提高一度设防烈度后对应选用抗震等级和构造措施等),应“按本地区抗震设防烈度确定其抗震作用”。

三、 新抗震规范中主要涉及中小学校建筑的修订

根据建设部落实国务院《汶川地震灾后恢复重建条例》的要求,抗震规范共有31条文局部作了修订,其中根据汶川地震中教学楼的主要破坏特点,修订特别提出:

3.4.1建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不规则的建筑方案应按规定采取加强措施;特别不规则的建筑方案应进行专门研究和论证,采取特别的加强措施;不应采用严重不规则的建筑方案。

提高建筑设计和结构设计的协调性。

3.5.4.5多、高层的混凝土楼、屋盖宜优先采用现浇混凝土板。当采用混凝土预制装配式楼、屋盖时,应从楼盖体系和构造上采取措施确保各预制板之间连接的整体性。

预制混凝土板在强烈地震中容易脱落导致人员伤亡的震害,因此宜优先采用现浇楼、屋盖并应加强装配式楼、屋盖的整体性。

3.6.6.1计算模型的建立、必要的简化计算与处理,应符合结构的实际工作状况;计算中应考虑楼梯构件的影响。

楼梯的梯板等具有斜撑的受力状态,对结构的整体刚度有较明显的影响,宜在结构计算中予以适当考虑,新版PKPM中增加了楼梯布置设计菜单。

3.7.3附着于楼、屋面结构上的非结构构件,以及楼梯间的非承重墙体,应采取与主体结构可靠连接或锚固等避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备的措施。

加强非结构构件的抗震安全性要求。

3.7.4框架结构的围护墙和隔墙,应考虑其设置对结构抗震的不利影响,避免不合理设置而导致主体结构的破坏。

加强围护墙、隔墙等建筑非结构构件的抗震安全性。

3.7.5框架结构和框架-抗震墙结构中,框架和抗震墙均应双向设置,柱中线与抗震墙中线、梁中线与柱中线之间偏心距大于柱宽的1/4时,应计入偏心的影响。高层的框架结构不应采用单跨框架结构,多层框架结构不宜采用单跨框架结构。

目前教学楼多为单跨悬挑结构,整体结构没有赘余的空间体系,抗震设防起不到多道设防目的,因此宜增设悬挑外廊柱,使结构体系改为双跨结构,增强其抗震性能。

3.7.6教学楼、医院等横墙较少、跨度较大的房屋,宜采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖。

砌体结构中,教学楼往往横墙较少、跨度较大,因此宜采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖以加强其整体性。

7.3.1多层普通砖、多孔砖房,应按下列要求设置现浇钢筋混凝土构造柱(以下简称构造柱):

①构造柱设置部位,一般情况下应符合表7.3.1的要求。

②外廊式和单面走廊式的多层房屋,应根据房屋增加一层后的层数,按表7.3.1的要求设置构造柱,且单面走廊两侧的纵墙均按外墙处理。

③教学楼、医院等横墙较少的房屋,应根据房屋增加一层后的层数,按表7.3.1的要求设置构造柱;当教学楼、医院等横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时,应按2款要求设置构造柱,但6度不超过四层、7度不超过三层和8度不超过二层时,应按增加二层后的层数对待。

7.3.8楼梯间应符合下列要求:

①顶层楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500mm设2φ6通长钢筋;7~9度时其它各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚的钢筋混凝土带或配筋砖带,其砂浆强度等级不应低于M7.5,纵向钢筋不应少于2φ10.

②楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm,并应与圈梁连接。

③装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接;不应采用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯,不应采用无筋砖砌栏板。

④突出屋顶的楼、电梯间,构造柱应伸到顶部,并与顶部圈梁连接,内外墙交接处应沿墙高每隔500mm设2φ6通长拉结钢筋。

楼梯间作为地震疏散通道,而且地震受力比较复杂,容易造成破坏,因此应提高砌体结构楼梯间的构造要求,加强楼梯间生命通道的抗震安全性要求,提高对生命的保护。

四、 中小学建筑的抗震概念设计

我国实行的是三水准设防目标,即“小震不坏、中震可修、大震不倒”,按这个前提,我们设计首先做的就应是保证“大震不倒”。为此,中小学建筑的抗震在概念设计上就应做到:

1)、建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不规则的建筑方案应按规定采取加强措施;特别不规则的建筑方案应进行专门研究和论证,采取特别的加强措施;不应采用严重不规则的设计方案。(抗规3.4.1条)

2)、建筑及其抗恻力结构的平面布置宜规则、对称,并应具有良好的整体性;建筑的立面和竖向剖面宜规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,竖向抗恻力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小,避免抗恻力结构的侧向刚度和承载力突变。(抗规3.4.2条)

3)、体型复杂、平立面特别不规则的建筑结构,可按实际需要在适当部位设置防震缝,形成多个较规则的抗恻力结构单元。(抗规3.4.5条)

4)、结构体系应符合下列各项要求:(抗规3.5.2条)

①应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。

②应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。

③应具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。

④对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。

5)、结构体系尚宜符合下列各项要求:(抗规3.5.3条)

①宜有多道抗震防线。

②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,产生过大的应力集中或塑性变形集中。

③结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。

总体而言,不应采用平面及竖向不规则的方案,建筑结构体系应具有必要的赘余度和内力重分布分配功能,即使地震中部分构件破坏退出工作后其余构件仍能承受竖向荷载,结构体系还有必要的承载能力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力,避免整体结构系统失效和失稳。

应用抗震缝把平面凹凸部分分割成几个规则的矩形单元结构平面;宜采用抗震性能较好的框架或框剪结构形式,不发达地区宜逐步取消砌体结构及预制板的运用(当采用时,应加强构造措施,提高其整体性);增设外廊柱以形成多跨结构体系,避免单跨悬挑,形成多道抗震防线;加强构造使构件具有足够的延性和变形能力,做到“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强构造”等等。

五、 设计实例

某小学教学综合楼

五层教学综合楼,总高19.5米,采用框架结构建设地为7度设防区,地震动峰值加速度0.10g,根据新的抗震设防分类标准,为重点设防类,查新抗规,7度设防(提高一度)高度不大于30米,框架抗震等级为二级,根据新的防震减灾法,位于地震动峰值加速度0.10g分区的,地震动峰值加速度提高至0.15g。

教学楼平面不规则,因此结合建筑使用功能和立面要求用抗震缝把平面凹凸部分分割成几个规则的矩形抗恻力结构单元,使其具有良好的整体性能。

走廊悬挑2.1米,增设外廊柱以形成双跨框架结构体系,加强其整体性,避免单跨悬挑,增加抗震防线。

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008

第8篇:建筑结构的抗震措施范文

关键词:抗震 概念设计 延性

在历次大地震中,不少房屋的破坏和倒塌都是由于没有重视建筑结构抗震的概念设计。目前我国采用的《建筑抗震设计规范》是在现有科学水平及我国的经济条件和工程实践的基础上,对概念设计的要求作了全面地、符合实际的规定,强调了建筑结构抗震概念设计,并把现行抗震设计的构造措施具体化。

1 抗震设计的基本要求

(1)选择对建筑抗震有利的场地,应避开对建筑抗震不利的地段,严禁在危险地段建造甲、乙类建筑,不应在危险地段建造丙类建筑。对于不利地段结构应采取有效措施,考虑地震因场地条件间接引起结构破坏的原因,诸如地基土的不均匀沉陷、地震引起的地表错动与地裂等。

(2)建筑的平立面布置应符合概念设计的要求,建筑的体型力求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀。不规则的建筑方案应按规定采取加强措施,特别不规则的建筑方案应进行专门的研究和论证,不应采用严重不规则的建筑方案。

(3)结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求,采用哪一种结构材料,什么样的结构体系要经技术经济条件比较综合确定,抗震结构的各类构件应具有的强度和变形能力(或延性),抗震结构体系的选取应符合以下要求:①具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;②具有多道抗震防线,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或对重力荷载的承载能力;③应具备必要的强度、良好的变形能力和耗能能力;④具有合理的刚度和强度分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位产生过大的应力集中或塑性变形集中,对可能出现的薄弱部位应采取措施提高抗震能力。

(4)确保结构的整体性。各构件之间的连接必须符合下列要求: ①构件节点的破坏不应先于其连接的构件;②预埋件的锚固破坏不应先于连接件;③装配式结构构件的连接应能保证结构的整体性,抗震结构的支撑系统应能保证地震时结构稳定,各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空间协同工作;④预应力混凝土构件的预应力钢筋宜在节点核心区以外锚固;⑤非结构构件(围护墙、隔墙、填充墙)要合理设置。

2 地震作用和结构抗震验算

我国对建筑抗震提出的“三个水准”(即通常所说的“小震不坏,中震可修,大震不倒”)的设防目标是非常经济合理的。因为地震的发生太偶然,若一味追求结构的强度以保证中震甚至是大震作用下结构不坏,这将会使大量的材料在绝大部分时间里,甚至在整个寿命期内都处于不能充分发挥作用的状态,抗震设防“三个水准”的要求是通过两阶段设计来保证的:多遇地震下的承载力验算,建筑主体结构不受损,非结构构件没有过重破坏保证建筑正常使用功能;罕遇地震作用下建筑主体结构遭遇破坏但不倒塌。

3 结构构件设计

地震有一定的持续时间 ,而且可能多次往复作用 ,根据地震后倒塌的建筑物的分析 ,我们知道地震的往复作用使结构遭到严重破坏,而最后倒塌则是因为结构破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理构件的强弱关系,使其形成多道防线是增加结构抗震能力的重要措施。例如框架结构,框架就成为唯一的抗侧力构件,那么采用“强柱弱梁”框架,在水平地震力作用下梁的屈服先于柱的屈服,就可以做到利用梁的变形消耗地震能量,使框架柱退至第二道防线的位置。

合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性是提高结构的抗侧移刚度的有效途径,要使建筑物在遭受强烈地震时,具有很强的抗倒塌能力,最理想的是使结构中的所有构件都具有较高的延性,然而实际工程中很难做到。对于框架和框架筒体,应优先提高柱的延性,即设计宜符合“四强、四弱”的准则。(1)强节点使杆件的破坏先于节点的破坏;(2)强柱弱梁使梁端破坏先于柱端破坏;(3)强剪弱弯使梁柱的弯曲破坏先于剪切破坏;(4)强压弱拉使柱截面受拉区钢筋的屈服先于受压区混凝土压碎。

4 构造措施

在我国现在的多高层建筑中,钢筋混凝土结构应用最为普遍,其中钢筋混凝土框架结构是最为常见的结构形式,以框架结构为例说明其构造措施。

(1)梁的构造措施。梁塑性铰截面的延性与诸多因素有关,其截面延性随受拉钢筋配筋率及屈服强度的提高而下降;随受压钢筋配筋率和混凝土强度提高而增强,塑性铰区的箍筋可以防止纵筋的压屈、提高混凝土极限压应变、抵抗剪力、阻止斜裂缝的开展,充分发挥塑性铰的变形和耗能能力;梁高跨比越小,剪切变形比例越大,易发生斜裂缝破坏,使延性降低。梁纵筋配筋率过低,梁开裂后钢筋可能屈服甚至拉断。

(2)柱的构造措施。柱为压弯构件,轴压比对延性及耗能性影响较大。规范对轴压比作出了限制,箍筋对延性起到很大的作用,它能约束纵筋、提高混凝土压应变、阻止斜裂缝发展。柱纵筋配筋率越大,柱子屈服时变形越大,延性越好。因而对柱子的纵筋最大最小配筋率、箍筋加密区长度、最大间距、最小直径、最大肢距、体积配箍率规范都有严格规定,对柱子截面最小高度、宽度以及柱高宽比、剪跨比、规范也提出了要求。

(3)节点构造措施。节点作为梁柱钢筋的锚固区,对结构的性能影响很大,梁柱纵筋在节点的可靠锚固是节点构造措施的主要内容。为保证其在地震和竖向荷载作用下的基本抗剪能力,使梁柱纵筋有可靠的锚固,因此,只要保证柱、梁和节点的延性也就保证的框架结构的延性,也就确保了框架结构的抗震能力。

5 结语

地震是一种自然现象,为避免它给人类带来大的灾难,要求结构工程师根据《建筑抗震设计规范》运用好抗震概念设计。对抗震概念设计和构造措施予以重视,合适的概念设计和构造措施对结构的延性起着至关重要的作用,也是保证整个建筑物实现抗震设防的手段。

参考文献:

第9篇:建筑结构的抗震措施范文

【关键词】房屋建筑;结构分析;抗震设计

1、房屋建筑结构抗震设计规定

在我国, 房屋建筑结构抗震设计的标准一般分为特殊设防类、重点设防类、标准设防类、适度设防类等四个类别,简称甲、乙、丙、丁。在甲乙类建筑体系设计中应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施,9度时应按比9度更高要求采取抗震措施。而丙类建筑应按本地区抗震设防确定其抗震措施。在丁类建筑中地震作用应按本地抗震设防烈度确定,但抗震措施(6度除外)允许比本地抗震设防烈度的要求适当降低。

在多层和高层现浇钢筋混凝土房屋的结构类型中,当平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构出现时,适用最大高度应适当减少。在钢筋混凝土房屋抗震等级的要求中,它的抗震设计一般要满足,如果是框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%的话,那么它的框架抗震等级应按框架结构来定。另外当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层一下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分,抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或者四级。

2、抗震技术在房屋结构设计中的应用

1) 房屋结构水平和垂直布局设计。构件的水平和垂直两个方向上的合理布置,是房屋结构设计中的一项基础性内容,因为抗震性能很大程度上受墙、柱的水平和垂直位移的影响。所以,在房屋结构的设计中,要想提高其抗震性能,则应当遵循以下原则: 水平和垂直方向上的构件都要简洁整齐,且其质量与刚度的中心应当重合。在垂直方向的设计中,应当尽可能的使构件的中心靠下,杜绝上重下轻的情况出现,同时严格控制其刚度和均匀性。

2) 提高房屋结构整体抗震性的设计。a. 科学合理的选择地基。地基的好坏是影响房屋结构抗震性的基础性因素,在设计初一定要经过充分的调查研究,科学合理的选择地基,特别注意避免地基的变形情况。b. 连续性设计。房屋结构设计要想提高抗震性能,应当保证房屋结构在整体上的连续性,确保房屋的各个构件的连接可靠,使房屋结构是一个完整的整体,当发生地震时,房屋依靠其结构上的整体性,能有效的化解和分散地震产生的能量。c. 规则性设计。房屋结构的设计中规则性对于抗震性的影响也很大,在实际设计时应当最大可能的采用规则设计,凭借对称性的结构来抵御地震,避免一些损害。d. 减轻结构重量。房屋结构设计时,我们应当最大程度的降低其重量,减小房屋整体结构对地基的压力,缓解地震发生时所释放的能量对房屋的冲击作用。

3) 减小地震对房屋结构破坏作用的设计。a. 隔震层。隔震层是减小地震对房屋破坏作用的有效手段。一般来说,隔震层都会安装在地基与结构主体的连接部分,使用诸如摩擦隔震元件和橡胶隔震支座等构件,地震发生时能够起到有效的缓冲作用,同时还能有效减小房屋内部物体移动、倒塌带来的二次破坏。b. 反摆。反摆设计是一种比较新型的减少地震破坏作用的设计,目前还不是十分的成熟,一般设置在房屋结构的顶部,当发生地震时,反摆会产生阻尼运动,能够减小地震所引发的房屋的加速度,使房屋结构的震动变小,从而降低地震对房屋结构的破坏作用。

3、房屋建筑结构抗震设计措施

3.1房屋建筑位置的选择

房屋建筑位置的选择在一定意义上来说决定着房屋质量的好坏,一般地地震可以导致房屋建筑周围地表变化,这样就会造成地基的开裂,导致房屋出现问题。因此在地理位置的选择上,设计人员要对房屋建筑进行合理化选择:如选择开阔的坚硬场地,考虑场地土的刚度大小和场地覆盖层的厚度等。表1给出的是各类建筑物场地的覆盖层厚度参照系数。

3.2 房屋建筑材料的选择

一般来说,抗震性房屋建筑材料要选择那些质量优等的材料。要综合考虑保暖、防火等多种因素的存在,比如良好的钢、铝合金结构、木质结构及轻型复合材料等建筑材料作为主体材料。

3.3 选择合适的建筑结构体系

首先结构体系要满足稳定性,其次要与建筑结构相配套。此外还要注意建筑物传力途径的明确性,同时又要注意受力计算的明确性,还要保障在建筑体系中不使用转换层,这样就会保障有地震发生时候避免建筑倾斜或局部受损等现象的发生。

3.4 做好底层框架抗震墙设计

鉴于我国的地震灾害多数发生在底层,一般突出表现为“上轻下重”的这样一个现象,所以在设计时候要突出底层的墙体比框架柱重,框架柱又要比梁重。这样的设计就会在发生地震时底层破坏的程度比房屋的底层轻得多。除此之外我们还要做到房屋的平、立面布置应规则、对称,同时还需要注意第二层与底层的侧移刚度比要控制适中,要符合:底层框架抗震墙砖房第二层与底层的侧移刚度比值在6度时不应大于3.0,当在7度时不应大于2.5,在8度时不应大于2.0,在9度时不应大于1.5;且均不应小于1.0。

表 1

注:表中系岩石的剪切波速。

3.5 钢筋混凝土框架抗震内力设计

我们尽可能做到在地震作用下的框架呈现梁铰型延性机构,为减少梁端塑性铰区发生脆性剪切破坏的可能性,对梁端的剪力适当调整,使斜截面受剪承载力高于正截面受弯承载力,做到“强剪弱弯”。 在实际运用中如不采取这个措施,柱端很可能比梁端先出现塑性铰。因此适当调整柱计算内力并增大配筋,使塑性铰首先出现在梁端,抗震性能较好。

结语

地震是人类生活面临的重要的自然灾害,危及着人民的生命与财产安全。因此,在建筑结构设计的时候,必须充分考虑抗震设计,并有采取适当的抗震措施, 尽最大可能确保房屋质量,才能减少地震的危害。

但是我们仍需要注意的是,当地震烈度大于5度时,地震对房屋等建筑结构的稳定性产生影响,也只有在当地震烈度在设防范围内时,建筑结构物相对完好。也就是说我国现行的建筑结构设计规范有能力对地震烈度为7~8度以内的地震进行有效设防。 所以说地震设防能力相对很低的普通居民房坍塌毁损与人员伤亡所占的比例是极大的,对大型建筑结构抗震深入研究的同时,应提高对普通民房抗震能力的关注。

参考文献

[1] 周定前. 抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J]. 中华民居(下旬刊),2013:64-65.