建筑物的智能抗震研究（精选10篇）
建筑物的智能抗震研究 篇1
1 引言
很多专家、学者、设计人员对美国抗震规范进行了研究, 其主要侧重点都放在了中美规范条文的对比上, 主要目的是通过对比研究找到中美设计规范的不同点, 分析中美规范之间的差异, 为我国抗震设计规范的发展提供思考和建议[1,2]。
论文对美国建筑规范IBC 2006[3]和建筑设计荷载规范ASCE7-10[4]的建筑结构抗震设计条文进行了研究, 基本思路是在理顺美国规范结构抗震设计思路体系的基础上, 对抗震设计中的关键概念和取值进行研究, 不对中美规范条文进行对比。
2 美国规范结构抗震设计思路体系
论文在对美国建筑规范IBC2006和建筑设计荷载规范ASCE7-10进行研究分析的基础上, 绘制了美国规范结构抗震设计思路体系图, 如图1所示。该图中表示出了美国结构抗震设计中主要的概念和步骤, 以及各概念和步骤之间的前后流程关系, 以便于我们从整体上把握美国规范结构抗震设计思路。各主要概念和步骤的相互关系在论文中详细解读。
3 主要概念和步骤及其相互关系
3.1 所考虑的最大地震反应谱加速度参数SS, S1
美国规范抗震设计基准的设防水准和设计地震动参数, 在IBC 2006规范和ASCE7-10规范中均做了明确的说明。根据统计得到的各个地区50a超越概率为2% (约2500a重现期) 的地震水准, 规范给出了全美国的地震风险区划图, 并将各地区的这一超越概率的地震水准作为该地区抗震设防“所考虑的最大地震” (maximumconsideredearthquake) 。规范的地震风险区划图中给出了各个分区与“所考虑的最大地震”对应的两个反应谱加速度参数SS和S1, 该参数基于B类场地土。这两个反应谱加速度参数即是结构抗震设计的基本反应谱加速度参数。
在该区划图中, 我们所理解的地震动力放大系数也已经包含在其中。由于区划图中的谱值数据不再归整为与加速度0.1g, 0.2g等对应的数值, 因此已经没有我们熟悉的按照地震最大加速度划分的烈度概念, 而直接以谱值反应地震动的强度[5]。
反应谱加速度参数SS和S1的意义:SS为0.2S特征周期时的最大考虑地震反应谱加速度参数;S1为1S特征周期时的最大考虑地震反应谱加速度参数。
3.2 建筑场地类别划分
IBC 2006规范和ASCE 7-10规范中, 依据30m深度范围土层等效剪切波速、平均锤击穿透次数、平均不排水剪切强度, 场地类别划分为A, B, C, D, E, F。
中国规范与美国规范的场地类别对比可参考文献[1]、[2]。
3.3 地震反应谱加速度参数的场地修正
IBC 2006规范和ASCE 7—10规范中, 地震反应谱加速度分布图基于B类场地土。对于非一般岩石场地的情况, 规范引入了两个场地系数Fa和Fv, 分别对反应谱加速度参数SS和S1进行修正, 以考虑不同场地条件上的结构地震反应的差异。
经场地修正的最大考虑地震反应谱加速度参数:
式中, Fa为短周期场地类别影响系数, 地震反应谱加速度相关系数;Fv为长周期场地类别影响系数, 地震反应谱烈度相关系数。
值得指出的是, 这两个场地调整系数随场地类别的变化幅度很大, 当场地类别由A类变化至E类时, 系数Fa可从0.8变化至2.5, 系数Fv可从0.8变化至3.5。这事实上是反映了厚软的土层将放大基岩地震动参数的中、长周期分量, 从而导致中长周期段的结构地震反应显著增大[6]。
3.4 设计反应谱加速度参数
以上的地震加速度参数均对应的是“所考虑的最大地震”, 而规范用于进行抗震设计的地震水准 (design earthquake) , 即设防地震水准, 则取为“所考虑的最大地震”的2/3。设计反应谱如图2所示。
3.5 风险等级
IBC 2006规范和ASCE 7—10规范中, 对于建筑和其他结构基于结构破坏的风险规定了结构的风险等级, 如表1所示。风险等级从低到高分为Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ4个等级。
3.6 结构抗震设计等级
IBC 2006规范和ASCE 7—10规范中, 根据风险等级和设计反应谱加速度参数SDS和SD1, 指定结构的抗震等级, 抗震等级从低到高分为A, B, C, D, E, F6个等级。
3.7 三种分析方法的选择
ASCE 7—10规范中, 提供了等效侧向力分析法 (底部剪力法) , 振型反应谱分析法和地震反应谱时程分析法, 并规定了各种方法的适用范围。具体来说, ASCE7—10对等效侧向力分析法 (底部剪力法) 的应用有一定限制, 不允许用于对结构抗震设计等级为D, E, F的较复杂和较不规则的结构计算分析[7]。规范对振型反应谱分析法和地震反应谱时程分析法的应用则没有限制。
3.8 等效侧向力分析法 (底部剪力法)
I BC 2006规范和ASCE 7—10规范中, 重点介绍了等效侧向力分析法 (底部剪力法) 。
式中, V为地震基底反力;CS为地震反应系数;W为重力荷载代表值;SD S为0.2s特征周期设计反应谱加速度参数;R为反应修正系数;Ie为重要性系数。
地震反应系数CS的取值限值见ASCE 7—10第12.8.1.1节。
3.9 结构重要性系数
ASCE 7—10规范中, 根据建筑物风险等级, 不同荷载工况对应相应的重要性系数, 如表2所示。
注:应用于地震荷载组成构件的重要性系数Ip没有包含在本表中, 因为它的取值是由独立构件决定的而不是根据整体建筑和用途确定的。
3.1 0 重力荷载代表值
重力荷载代表值W, 包括恒载及表3荷载。
3.1 1 结构体系和结构反应修正系数R
IBC 2006规范和ASCE 7—10规范中, 结构体系对应相应的结构构造措施。结构体系和构造措施在《混凝土结构建筑规范》 (ACI318) 和《钢结构建筑抗震规定》 (ANSI/AISC341) 进行了规定。结构反应修正系数R根据不同的结构体系取不同的值。
对结构抗震设计采用的弹性水准与延性水准抗震组合, 美国规范给予了设计者一定程度的选择自由。这种选择的自由体现在, 在一定的情况下, 它允许设计者采用不同的弹性设计地震力与结构延性水准的组合。在特定的地震水准下, 当设计采用不同延性水准的框架时, ASCE7—10规范给出的地震反应修正系数R取值也不同, 即进行弹性设计的地震力也不同。设计选用的结构所具有的延性水准越高, 则进行弹性设计时的地震力取值就越低。
设计者对弹性水准与延性水准抗震组合的选择自由也是有限的, 美国规范仍有一定的倾向性, 即更倾向于较低弹性设计地震力与较高结构延性水准的抗震组合, 认为这样的结构有更好的抗震性能。这一倾向具体体现在不同抗震设计类别下结构延性水准的选择自由上。
此外, 对于不同的结构抗震体系, 因其具有不同的延性水准, 地震反应降低系数的取值也有所区别, 即弹性设计地震力也不同。这也可以在规范的具体条文中看出。
总之, 进行结构弹性设计的地震力与结构的延性水准和弹塑性耗能能力总是应该相配套、相适应的, 对此有深刻的认识才能理解美国规范的抗震设计方法中设计地震力和系数R的取值以及结构抗震措施的规定。
结构反应修正系数R见ASCE7—10第12.2节。
3.12与抗震等级相关的冗余度系数ρ
所有结构应在两个垂直方向的地震抗力系统上增加冗余度系数ρ, 冗余度系数ρ与结构抗争等级相关。冗余度系数ρ取值为1.0或1.3, 见ASCE7—10第12.3.4节。文献[8]将ρ定义为结构延性系数。
3.13地震荷载效应和荷载组合
1) 水平地震荷载效应
式中, Eh为水平地震荷载效应;ρ为冗余度系数;QE为由水平地震力引起的水平地震荷载效应。
2) 竖向地震荷载效应
式中, EV为竖向地震荷载效应;SDS为0.2s特征周期设计反应谱加速度参数;D为恒载作用效应。
3) 地震参与的荷载效应组合
ASCE7—10第2.3节, 强度设计法的荷载组合, 包含地震作用效应的组合公式为:
当为第一种组合时, E=Eh+EV;当为第二种组合时, E=EhEV。
4) 考虑超强系数的地震荷载效应
ASCE7—10规定, 对于某些特殊的结构构件, 其水平地震荷载效应需考虑超强系数的影响。
式中, Emh为考虑超强系数的水平地震荷载效应, Ω0为超强系数。
相应地, 当为第一种组合时, Em=Emh+Ev;当为第二种组合时, Em=Emh-Ev。
对极少数需在设防地震作用下保持弹性工作的构件, 规范明确提出需要考虑超强的情况下, 才需要按照考虑水平地震荷载效应。绝大多数情况下, 结构构件的水平地震荷载效应都是按照Eh考虑。
4 结语
论文对美国建筑规范IBC 2006和建筑设计荷载规范ASCE 7—10的建筑结构抗震设计条文进行了研究, 绘制了美国规范结构抗震设计思路体系图, 理清了美国建筑结构的抗震设计思路, 为下一步采用美国规范进行设计做了一些基础工作。
参考文献
[1]朱文静.中美建筑规范抗震相关条文的比较研究[D].武汉:华中科技大学, 2008.
[2]罗开海, 王亚勇.中美欧抗震设计规范地震动参数换算关系的研究[J].建筑结构, 2006, 36 (8) :103-107.
[3]International Building Code (IBC2006) [S].
[4]Minimum Design Loads for Buildings and Other Structure (ASCE7-10) [S].
[5]童根树, 赵永峰.中日欧美抗震规范结构影响系数的构成及其对塑性变形需求的影响[J].建筑钢结构进展, 2008, 10 (5) :53-62.
[6]陈臣.美国IBC规范的混凝土结构抗震设计介绍[J].山西建筑, 2010, 36 (13) :55-56.
[7]陈臣.美国IBC规范的混凝土结构抗震设计介绍[J].山西建筑, 2010, 36 (14) :67-68.
[8]陈臣.美国IBC规范的混凝土结构抗震设计介绍[J].山西建筑, 2010, 36 (15) :48-49, 80.
建筑物的智能抗震研究 篇2
......6.1.2 钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。丙类建筑的抗震等级应按表6.1.2确定。
注：1建筑场地为Ⅰ类时，除6度外可按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低；接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级；3 部分框支抗震墙结构中，抗震墙加强部位以上的一般部位，应允许按抗震墙结构确定其抗震等级。
建筑物的智能抗震研究 篇3
【关键词】抗震设计 建筑设计 平面布置
建筑设计是否考虑抗震要求，从总体上起着直接的控制主导作用。结构设计很难对建筑设计有较大的修改，建筑设计定了，结构设计原则上只能是服从于建筑设计的要求。如果建筑师能在建筑方案。初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求，则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置，建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调，使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到较大的改善和提高； 如果建筑师提供的建筑设计没有很好地考虑抗震要求，那就会给结构的抗震设计带来较多困难，使结构的抗震布置和设计受到建筑布置的限制，甚至造成设计的不合理。有时为了提高结构构件的抗震承载力，不得不增大构件的截面或配筋用量，造成不必要的投资浪费。由此可见，建筑设计是否考虑抗震要求，对整个建筑起着很重要的作用。因此，我们在建筑抗震设计过程中特别要注重以下几个问题。
1建筑设计与抗震设计的关系
建筑设计与抗震结构设计之间有着紧密的联系，只有在设计阶段充分考虑抗震因素，才能为建筑后期的抗震设计打好基础。建筑设计是抗震设计的基础，在建筑结构设计中，对建筑设计的改动较小。当建筑设计已初步形成后，建筑结构就应根据原则遵照设计的要求。在建筑设计方案中，设计师应充分考虑到建筑的抗震设计要求，设计人员必须根据建筑方案合理、科学布置结构部件，保证建筑结构刚度的均匀分布，使建筑结构的受力与变形能相互协调，从而提高建筑结构的承载能力及抗震性能。在建筑设计若不考虑到建筑的抗震性能要求，就会导致建筑布局设计限制抗震布局设计。通常情况下，为了提高建筑结构部件的承载能力与抗震性能，则要增加结构的截面面积，但会造成不必要的浪费。因此在建筑抗震设计时必须要建筑的体型、平面布置、竖向布置及屋顶抗震性能等问题进行分析。
2建筑设计在抗震设计中的主要设计问题
2.1体型设计
建筑体型设计主要涉及到建筑平面形状与主體空间形状两个方面的设计。建筑的平面形状较为复杂，若平面上的凹进、外凸、伸悬及不对称的侧翼布置等情况在地震中最容易出现破坏。而平面形状简单的建筑在地震中的破坏程度较轻。因此在建筑体型设计时，应尽量保证简洁、规则的平面与空间形状，如矩形、圆形、方形、扇形的体型。尽可能减少内凹或外凸体型，也需尽量减少不对称的侧翼及过长的伸翼。在建筑体型设计中应使结构的质量与刚度均匀分布，以防出现因体型不对称引起的扭转反应。
2.2平面布置设计
作为建筑设计中的重要组成部分，建筑平面布置能直接反映出建筑的使用功能。而且，建筑平面布置与建筑的抗震性能之间的关系密切。在建筑平面设计过程中，必须要保证建筑结构的质量与刚度的分布均匀，以防建筑出现扭转效应。建筑墙体的布置必须要均匀对称，且抗震墙的布置也要与结构抗震要求之间相一致。对于刚度较大的楼层，电梯井的布置应居中、简要，以防产生偏心扭转地震效应。建筑平面布置要为建筑结构抗侧力构件的布置提供基础，使建筑的使用功能和抗震性能要求能融合一体，从而充分发挥建筑抗震设计中建筑设计的基础作用。
2.3竖向布置设计
建筑设计中的竖向布置设计能直接反映出建筑高度结构的质量及刚度分布。由于建筑使用功能的要求并不完全相同，若较低的楼层主要是商场、购物中心，在建筑设计上要求大柱距、大空间； 而较高的楼层主要是写字楼、公寓楼等，其低层设柱、墙均比较少。由于建筑使用功能各异，使建筑物沿高度分布的质量与刚度均出现一定程度的不协调、不均匀状态，主要的问题为沿上下相邻楼层的质量与刚度之间的分布不均，容易产生突发变形。在质量与刚度最差的楼层容易产生变形量较大或抗震承载力不足的薄弱层，从而影响建筑的抗震性能。在建筑设计中，由于建筑的使用功能不同，容易出现上下相邻楼层的墙体不对齐、柱子、齐墙体不连续、上层墙多有柱、下层墙少无柱等请情况，从而导致地震力的传递受阻，使剪力墙设置无法直通到底层，再加上剪力墙布置不对称，都会导致建筑物的抗震作用产生不均匀、不对称的情况，容易产生扭转作用，从而影响建筑的抗震性能。
2.4 建筑设计的限值控制
根据我国近年来地震灾害经验，现行的《建筑抗震设计规范》对建筑设计中一些必须考虑抗震要求的限值控制提出了明确的规定。因此在建筑设计过程中必须要遵守以下两点： （1） 建筑的层数及总高度； （2） 对建筑抗震的横墙问题及局部墙体尺寸的限值控制问题。
2.5 建筑屋顶的抗震设计
屋顶设计是建筑设计中的一项重要设计内容，尤其是在现代高层与超高层建筑设计中，屋顶设计问题更为重要。根据近年来高层建筑抗震设计的审查结果可以看出，在建筑屋顶设计中主要存在过高或过重两个问题。当建筑屋顶设计过高或过重时，不仅会使建筑的变形量
较大，还会使地震作用加大，都会影响建筑屋顶及其下建筑物的抗震性能。当屋顶建筑与下部建筑的重心不处于同一条线时，尤其是当屋顶建筑的抗侧力墙和下部建筑的抗侧力墙体不连续时，就容易产生地震的扭转作用，从而影响建筑的抗震性能。因此在屋顶建筑设计过程中，应尽可能降低其高度，并采用一些高强轻质材料，通过保证建筑结构刚度的均匀分布，使屋顶与下部建筑的重心点相一致，从而减少屋顶建筑的变形量及地震作用，提高建筑的整体抗震性能。
3建筑师应学习和应用先进的建筑抗震技术
3.1计算机仿真技术在建筑抗震领域的应用
计算机仿真技术的开始研究出现在20世纪70年代的发达国家，在20世纪90年代被引进到建筑学领域，其中的多主体仿真技术被更多地运用于建筑学专业中疏散模拟（包括地震灾害下人员紧急逃生）的研究。日本作为地震多发国家之一，其地震多主体计算仿真技术一直位于世界前列，并取得成效，可通过运算将地震发生时人员的逃生路径，出口等以3d动画形式显示出来。多主体仿真技术已成为建筑物内人员逃生的训练工具和建筑物抗震评价手段，并为建筑设计提供完善的科学依据。
3.2 计算机模拟技术与建立实体模型实验相结合
当建筑师在设计抗震重要性很高和建筑体型很特殊的建筑物时，对于建筑物的抗震设计实施可行性除了要以现行有关规范进行验证，还要借助计算机模拟技术与建立实体模型进行实验验证。日本名古屋的。mode螺旋塔学园。是一座自由形体的超高层建筑，在多震国家建造体型很不规则的建筑物无疑是一个挑战，然而建筑设计通过建立实体模型和计算机模拟实验，使得设计方案可行实施：其抗震原理是把建筑物比作一颗树木，基础是树根，内桁架钢管是树干，外围列柱是树枝，边梁和大梁是树杈，设计中对各部位的屈服强度及塑性进行模拟实验，调整数据参数达到抗震要求。
4结语
为做出一个优良的建筑抗震设计，必须是在建筑设计与结构设计相互配合协作共同考虑抗震的设计基础上完成。为此，要充分重视建筑设计在建筑抗震设计中的重要性，在建筑抗震设计中更好地发挥建筑设计应有的作用。
参考文献
[1]CBJ11-89建筑抗震设计[S].北京：中国建筑工业出版社，2005
关于建筑抗震结构设计的相关研究 篇4
1 建筑抗震性能的主要影响因素
影响建筑工程抗震结构安全性的因素是多方面的, 建筑地基和建筑高度是其中的两个重要因素, 直接关系到建筑的抗震性能[1]。首先, 建筑地基。地基是抗震结构设计重点考虑的内容, 建筑工程的地基稳定程度直接影响其抗震性能, 良好的地基建设能够为建筑抗震提供稳定的基础。科学的抗震结构设计必须要深入研究地基问题。其次, 建筑高度。我国对建筑高度与抗震烈度之间的关系有明确的规定, 建筑高度必须与抗震烈度相匹配, 然而部分建筑没有遵循此原则, 无法达到相应的抗震烈度, 为建筑抗震埋下安全隐患。
2 建筑抗震结构设计的基本原则
建筑工程抗震结构需要遵循一定的设计原则, 以此保障抗震结构设计的安全性, 提高工程质量[2]。 (1) 协同原则, 建筑工程的抗震结构并不是单一个体, 而是由多个独立的单元模块组成, 建筑单位必须确保协同作用, 才能发挥抗震结构的优势, 提升建筑的抗震性能; (2) 多防线原则, 地震产生的波动不局限于一次, 建筑抗震设计需考虑地震的连锁危害, 不能仅靠一条防线, 根据建筑的实际情况, 设置多防线保护, 最大程度的保护建筑工程; (3) 刚性原则, 抗震结构的建设材料, 必须达到刚性标准, 确保抗震材料的坚韧度; (4) 平衡原则, 建筑抗震结构需具备平衡的数据参数, 各项抗震结构保持在统一水平, 避免作用力突然转移, 发挥建筑工程动态抗震的优势; (5) 整体原则, 抗震结构需以整体为出发点, 不能单纯考虑单方面的防震。
3 建筑抗震结构设计分析
建筑单位根据建筑抗震结构设计的实际情况, 规划相关的结构设计, 确保抗震结构设计符合建筑工程的需求。
3.1 构建抗震的结构体系
结构体系是建筑抗震设计的基础支持, 是建筑工程抗震能力的保障, 能够均衡分配单元受力。第一, 抗侧力构件, 剪力墙是抗侧力的一部分, 不断优化剪力墙设计, 可以有效提高抗震能力。施工企业需在建筑周边地区规划剪力墙的位置, 一般设计在承载力比较大的地方, 利用剪力墙, 提高建筑的承载力, 保持高强度的稳定性, 避免受到地震影响。建筑工程的建设并不是完全处于水平状态, 实际仍旧存在凹凸部分, 此类部分较容易受到地震影响, 因为其在内力分配上, 缺乏稳定性, 施工企业可以利用剪力墙, 充当抗震部分, 将剪力墙设计成不同类型, 弥补建筑工程抗震结构的缺陷, 剪力墙发挥抗侧力时, 还需考量整体建筑的高度, 防止侧力过大, 干扰抗震设计。第二, 注重结构体系的整体性, 抗震体系的整体性能越高, 表示建筑工程的抗震能力越强, 由此施工企业需对建筑工程的重点部分, 进行抗震整体性设计, 楼盖是抗震体系设计的中心, 影响建筑工程的抗震性能, 楼盖在抗震体系中, 具有水平作用力, 能够平衡分配垂直方向的抗侧力, 稳定建筑工程的单元结构, 保障单元结构在抗震过程中, 发挥防震能力, 施工企业设计建筑楼盖时, 需充分考虑抗震结构的体系设计, 融合两项内容, 使其符合建筑抗震的基本条件。
3.2 抗震布局设计
施工企业在建筑施工前期, 提出抗震布局设计, 合理分配体形、结构, 达到建筑工程的抗震标准。建筑工程不良的抗震布局, 引发地震对建筑连锁损害的机率比较大, 如果抗震布局无法提供抗震条件, 即使轻微的地震晃动, 也会干扰建筑工程的安全与稳定。抗震布局内杜绝出现不规则设计, 全部采用对称的设计方式, 平衡抗震布局的受力分配, 如此才可保障抗震布局处于强度稳固的状态。抗震布局对构件设置有明确的规定, 包括材料强度, 所以施工企业还需深入考察建筑工程的各项楼层, 优化抗震薄弱地带, 采用最有效的布局方式, 提高自身抗震的能力。
3.3 建筑抗震结构的高度设计
建筑高度是建筑抗震结构设计的重要参考依据, 规范的抗震结构设计能够为建筑稳定提供保障。高度设计必须根据建筑工程的实际情况由专业人员进行设计, 部分建筑工程并没有按照国家相关规定设计建筑高度, 基本超过限制高度, 不利于建筑工程的抗震安全性。所以针对建筑抗震的高度设计, 提出两点设计建议。第一, 高度数据的确定必须以抗震试验为主, 杜绝自主设计高度;第二, 利用振动模型得出最准确的需求数据, 模拟地震力度, 提升抗震设计高度的准确性。
3.4 抗震材料的选择
建筑单位为提高抗震能力, 必须注重抗震材料的选择, 确保结构稳定。我国抗震结构设计基本以钢筋混凝土为主, 实际钢筋混凝土存在缺陷, 无法达到高效的抗震能力, 我国应积极吸取国外的防震建设的经验, 采用刚性抗震材料。刚性抗震材料的韧性、延性等优势明显, 与刚性材料相比, 钢筋混凝土结构自身的重量较大, 本身会对建筑造成一定的压力, 降低抗震效果, 而刚性材料属于轻质类型, 虽没有高重量, 但是可以发挥较强抗震能力, 提高抗震结构设计的各项指标。例如:某建筑采用刚性抗震材料, 与同规模建筑的钢筋混凝土材料相比存在优势, 该建筑利用刚性材料构成抗震结构, 实际自重减少40%, 如果使用钢筋混凝土材料, 建筑工程的防震设计还需考虑柱体截面与使用面积的关系, 但是利用刚性材料, 则可直接根据抗震结构设计进行施工, 基于刚性材料, 该建筑节约15%的成本, 如期完成工程建设, 没有出现延期现象, 该建筑利用振动试验检测刚性材料, 其在抗震方面显示出优质的延性, 达到该建筑工程的抗震标准。
3.5 抗震防线的设计
抗震防线的优化设计可以提高建筑工程的抗震能力, 属于抗震结构设计的一部分。施工企业设计抗震结构时, 深度规划抗震防线, 利用抗震防线, 为抗震结构提供后补支撑。以海南建筑为例, 分析其对抗震防线的设计, 该地区建筑抗震级别保持在7级以上, 针对地震多发地带, 控制在9级水平, 所以海南省相关建设单位非常注重抗震防线的建设。例如:海南某建筑已经完成抗震施工图的结构设计, 但是还未通过审查, 所以该建筑需按抗震新标准执行, 该建筑充分利用抗震防线结构, 体现抗震部分的协同工作, 有效分担地震能量, 该建筑分为三道抗震防线, 第一是填充墙;第二是框架, 第三为剪力墙结构, 根据建筑工程的规模规划抗震防线的数量, 通过剪力墙为建筑抗震结构提供足够的承载力, 基本可以达到抗震结构的一半, 配合框架构造, 分配地震冲击波, 保护建筑工程, 该建筑剪力墙的不同框架位置都具备承接能力, 在填充墙的参与下, 确保抗震防线设计的优质性。
4 结束语
建筑抗震结构设计是建筑工程设计的主要部分, 关系到建筑工程的使用和安全。优质的抗震结构设计可以提高建筑工程的使用效益, 减轻地震对建筑工程的干扰和损害, 能够较大限度的承受地震的破坏力, 既可以保护人身生命、财产的安全, 又可以体现建筑工程的抗震价值。因此, 建筑单位应该对建筑工程的抗震结构设计进行深入研究, 不断发挥其抗震优势, 提高建筑工程的抗震减灾能力, 保障建筑工程的安全使用。
摘要：地震是对建筑工程损害最严重的自然灾害之一, 由于地震发生的突然性及其不可控性, 建筑工程在最初的规划设计阶段就要做好抗震分析, 设计科学坚固的抗震结构。因此, 建筑单位必须提高对抗震结构设计的重视度, 利用最有效的抗震结构设计, 提高建筑工程的防震能力。本文主要从构建抗震的结构体系、抗震布局设计、建筑抗震结构的高度设计、抗震材料的选择、抗震防线的设计等方面对建筑抗震结构设计进行了研究, 以期提高建筑工程的抗震减灾能力。
关键词：建筑工程,抗震结构,抗震设计
参考文献
[1]洪武.超长无缝高层建筑外檐石材幕墙结构的抗震设计与施工控制[J].铁道建筑技术, 2008 (04) .
高层建筑的抗震设防 篇5
根据《中华人民共和国防震减灾法》、《江苏省防震减灾条例》和《关于进一步加强全市建设工程抗震设防要求管理的通知》等法律法规的规定，常州市所有超过80米的高层和单体超过2万平方米的建筑物，都必须进行地震安全性评价工作，这项工作的开展是建筑非常重要的安全评估环节，明确建筑项目在建设之前地块能不能盖楼，或者楼盖多高才合适的问题。
通过来电统计，我们发现这次四川地震对我市高层建筑物的影响比较大，主要是由于地震波在经过长距离传播后，高频成分已逐步衰减，到达常州时地震波以低频波为主。当有些高楼的固有周期与这些地震波的周期相近时，就会发生共振、甚至产生破坏。安评工作的开展就可以提供地震动参数等重要数据。这些数据作为抗震设计的标准提供给设计单位，则为地基基础、结构设计和建筑材料的利用等方面提出了科学依据，从而保证建筑物的抗震性能。
唐山地区民用建筑物抗震性能研究 篇6
中国是个多地震的国家,在中国五个地震区中,华北地震区的地震强度和频度仅次于青藏高原地震区。华北地震区共分为四个地震带,其中华北平原地震带是对京、津、唐地区威胁最大的地震带。据统计,本带共发生4.7级以上地震140多次,其中1976年唐山7.8级地震就发生在这个带上。
地震的危害性非常大,其造成的建筑物倒塌直接给人们的生命和财产造成了巨大损失,据统计,在世界上130次巨大的地震灾害中,90%～95%的伤亡是由于建筑物倒塌造成的。地震灾害学上有一句名言:“杀人的不是地震,而是建筑。”阪神大地震有人曾亲眼看到一幢办公大楼整体震倒,结构却依然完整,楼内所有的人都是从窗户里“走”出来的。因此,建筑物的抗震性能就显得尤为重要,建筑物能否抗御大地震的袭击是能否把地震灾害损失降到最低的关键所在。
1 从结构形式分析建筑物抗震性能
1.1 多层建筑中的砌体结构和框架结构
砌体结构是唐山地区震后低层建筑物采用最广泛的一种结构形式,此类结构属脆性结构,抗震性能较差,在民用住宅中约占90%,直到现在许多老旧小区还有大量的此类结构的建筑物。一般低层和多层住宅主要为钢筋混凝土制作的楼板、过梁、楼梯、阳台等配件与砖、石等做的承重墙相结合的结构体,也称为砖混结构。由于砖、石砌块之间的连接较差,虽然设置了钢筋混凝土构造柱、圈梁等加强措施,但当遇到强震时,在水平和竖向交替振动作用下,砌块之间的连接容易被破坏,导致砌体松散,竖向受力构件破坏,建筑物垮塌,所以其抗震性能一般。
框架结构是继砌体结构后发展的一种建筑结构形式,又叫现浇结构它是以梁和柱来承重它的梁柱还有楼板都是现浇而成的。结构形式主要由钢筋混凝土浇灌成承重梁柱,组成骨架,再用空心砖或预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、陶粒等轻质板材作隔墙分户装配而成的住宅。墙主要是起围护和隔离的作用,由于墙体不承重,可以用各种轻质材料制成。框架最适宜层数在10层左右,这时候的性价比最高,一般最高不高于18层。目前,唐山地区高层住宅的建筑结构主要采用这种方式。虽然框架结构能够提供较为宽敞的使用空间,有利于建筑功能的组织和分割,但其抗侧刚度较弱,在强震作用下易出现较大位移,导致结构产生破坏,因此也属抗震不利结构。
1.2 多高层住宅、公共建筑中的框剪结构和钢结构
唐山地区社会经济的快速发展和人民生活水平的大幅提高促使住宅形态向更为舒适、方便的方向发展,板式高层住宅(10层～18层并联单元式住宅),以其通风采光好、层次丰富、视野开阔等优势,成为当前城市住宅中的一个亮点。板式高层住宅的结构与普通高层住宅既有一定的共性又存在着较大的区别,目前本地区这种住宅多采用框架—剪力墙形式的结构。它是框架结构和剪力墙结构两种结构体系的组合,在承受水平力时,框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。框架体系主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平剪力,体系的位移曲线呈弯剪型,从而减小了结构的层间相对位移比和顶点位移比,这样不但增大了结构的侧向刚度,使建筑物的水平位移减小,同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀。从受力特点看,一般情况下约80%以上水平荷载主要由剪力墙来承受。由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多,使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层剪力,沿高度分布比较均匀,各层梁柱的弯矩比较接近。在地震作用下,破坏会局限于门窗洞口处出现裂缝,即使墙体开裂,各墙肢也可支承楼板,不会发生大规模的垮塌。
钢结构是以钢材材料为受力构件的结构,是主要的建筑结构类型之一。一般整个结构设计成刚性框架结构,平面采用普通梁格体系,竖向荷载由梁、板、柱承担。框架的梁与梁、梁与柱、柱与基础均按刚性连接设计,现场连接采用高强螺栓与焊接共同作用。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大,同时由于钢材料的匀质性和韧性好,可有较大变形,能很好地承受动力荷载,具有很好的抗震能力。
钢结构首要的优点就是重量轻,相同的建筑造型,6层钢结构住宅重量仅相当于4层砖混结构住宅的重量。建筑总质量小,地震力效应小,且延性好,相应抗震性能就优良。钢结构房子的主要材料是钢材,钢材与混凝土相比,比较突出的一个特点就是韧性好,使其具有较好的抗冲击脆断能力,对动力荷载的适应性强,其良好的延性和耗冲击能的能力使钢结构具有优越的抗震性能。
针对上述各种结构形式的抗震性能,其结构在地震作用下的表现各不相同。总的来说,钢筋混凝土框架—剪力墙结构和钢结构的抗震性能较好,砌体结构和框架结构的抗震性能相对差一些。
2 建筑抗震技术的发展
建筑物的抗震性能指建筑物抵御地震破坏的综合能力。地震造成的经济损失和人员伤亡,主要是建筑物抗震性能差所致。为了减少地震对建筑物的影响,提高建筑物的抗震性能,我国众多科研机构对建筑物的基础及整体构造的各个技术环节进行了多方面的研究。其中砖房“构造柱”和“圈梁”是唐山大地震以后,我国在建筑抗震方面的一件发明专利。几十年来,除了传统的增设钢筋混凝土构造柱和圈梁、抗震墙、夹板墙、钢拉杆、钢支撑、钢构套,以及扩大受力构件截面等方法之外,还应用了碳纤维布、高强结构胶、高强钢绞线、聚合物砂浆等材料和预应力等技术,使唐山地区建筑结构抗震达到了较高水平。
但是,目前唐山地区大多数建筑结构都是插入式整体结构,即将建筑物的基础和上部结构设计为不可分割的整体插入地球,这种结构是以吸收地震能量为主,由此接受地震的冲击就是硬抗式的。在地震时,地震破坏力直接传递给上部结构,通常都在基础与上部结构的交面上,破坏的形式是剪切破坏,而整个建筑物不是倒塌就是倾斜,在这种情况下,人们为了增强建筑物的抗震能力,通常加强钢筋水泥的强度,但是仍然不能解决问题。
近年来,随着科学技术的发展,新技术、新材料甚至新的设计思想得到大量的应用,大大丰富了提高建筑抗震能力的手段。如在现代建筑中在基础与地基之间设置弹性垫、在楼中设置反向平衡重物、利用高科技手段阻尼地震,都能有效地减轻地震灾害。其中,隔震和消能减灾就是两种减轻建筑结构地震灾害的新技术。
隔震和消能减震技术虽然能够大幅度提高建筑结构的抗震性能,并且新的抗震设计规范已给出了隔震和消能减震技术工程应用的指导性意见,但目前建造成本较高,且该技术从设计到构造,施工复杂。正确合理地把握和实施尚存在一些新问题,因此新技术距离大规模推广和应用还需要一定时间的预备
3 合理的建筑设计也可提高建筑结构的安全性
1)场地选择。场地选择的原则是避开地震时可能发生地基失效的松软场地,选择坚硬场地。建房时要选择基岩或干燥密实的土层作为地基。不宜在人工填土层、古河道、松散砂层、淤泥层及活动断层地段建房。
2)体形均匀规整。建房时房屋平面布局首先要力求平面上的对称,无论是在平面或立面上,结构的布置都要力求使几何尺寸、质量、刚度、延性等均匀、对称、规整,避免突然变化。
3)提高结构和构件的强度和延性。结构物的振动破坏来自地震动引起的结构振动,在不增加重量、不改变刚度的前提下,提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。
4)多道抗震防线。使结构具有多道支撑和抗水平力的体系,则在强地震的作用下,建设工程的一道防线破坏后尚有第二道防线可以支撑结构,避免倒塌。
5)防止脆性与失稳破坏,增加延性。脆性与失稳破坏常常导致倒塌,故应防止。这种破坏常见于设计不良的细部构造。
合理的抗震设计必须通过高质量的施工才能起到抗御地震的作用。只有把好抗震设计和施工两道关才能有效地提高建设工程的抗震性能。
4 结语
工程抗震是一门在实践中不断发展的学科,每一次地震都会为我们提供新的信息,推动建筑抗震设计向更好的方向发展,从而提高建筑的安全性。我国的建筑结构抗震的设计与研究50多年来取得了巨大的进步,随着我国经济实力的提升,建筑结构设计中的安全储备大幅提高。近年来,新技术、新型建材以及新的设计思想得到越来越多的应用,建造出大批高质量的建筑。这些在新的抗震规范指导下设计的建筑,基本能够保证在地震下的设计目标。
因此,为了提高建筑物的抗震性能,最大限度地减轻地震灾害,建筑工程技术人员应在抗震设防、抗震技术、抗震设计和施工质量四方面都提高到一个新的水平,才能确保建筑工程具备合理的抗御地震的能力
摘要：通过分析唐山地区现有民用建筑物结构形式,对建筑中常用建筑形式的抗震性能进行了分析和研究,并对未来城市建筑物构造抗震技术的发展趋势做出分析,从而为民用建筑物抗震研究提供了一定指导。
关键词：建筑物,抗震性能,抗震技术
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建筑物的智能抗震研究 篇7
科技进步和社会发展重要的产物之一便是高层建筑。伴随城市化水平不断的提升, 城市用地开始日益紧张, 同时土地价格也在不断上涨, 高层建筑作为地方经济实力重要的象征也开始越来越多的在城市中出现。但由于我国地震拼读, 并且达到地震等级都在六级以上, 因此对高层建筑采取一定的抗震处理也就显得尤为重要了。
1 分析高层建筑的抗震性能
总而言之, 建筑抗震性能最主要由三个因素来决定。一是建筑的抗震设防标准。应根据建筑物所需使用功能来对抗震设防的标准加以确定, 也就是抗震等级和设计烈度。对普通建筑而言, 所谓的设计烈度指的是本地区设防烈度。要想确保抗震能力, 就必须提高设计烈度, 但如此一来便会造成造价成本的增多。二是抗震设计。遵循“大震不倒、中震可修、小震不坏”的原则, 选取恰当的结构形式, 对抗震对策予以合理确定, 从而确保结构满足抗震要求。对高层建筑来说, 最主要会采取剪力墙或核心筒结构、现浇剪力墙结构, 它们具备的变形能力和强度相对要好一些, 并且抗震性能也要好一些。通常情况下, 多层住宅会使用砖混结构和现浇楼板, 同时使用圈梁和社构造柱等进行抗震处理, 又或者使用框架结构, 从而使抗震能力得到增强。三是施工的质量, 对建筑工程的监督管理予以加强, 进而使施工质量得到确保, 如此才能确保高层建筑的抗震性能得到保证。
2 设计高层建筑的抗震结构
2.1 钢纤维混凝土
作为一种新型的性能良好的复合材料, 由于钢纤维能阻止裂缝的进一步扩展, 进而使抗剪、抗疲劳、抗拉等的普通混凝土性能也能得到提升, 并且还能对它们的耐久性、裂后韧性、抗疲劳性、抗冲击性等有所改善。伴随纤维长径比、体积含量的不断增大, 钢纤维对混凝土所产生增强作用也会越大, 但在实际工程中, 纤维的含量必须在一定范围之内, 假如超过这一规范, 使用一般的方式成型和搅拌就非常困难。对普通钢纤维混凝土而言, 它的体积含量最好取百分之一到百分之二之间, 并且最主要在屋面板、筏形基础、转换梁、桩基承台、柱子、柱梁节点、扁梁柱节点等结构中使用。相比于一般钢筋混凝土的框架结构, 钢纤维的混凝土框架结构延性提升了百分之五十七, 荷载循环的次数提升了百分之十五, 耗能的能力也提升了百分之一百三十, 将钢纤维混凝土在框架梁柱节点中使用, 能取代部分箍筋方式, 不仅使节点抗震性能得到了提升, 同时还解决了使用困难、钢筋过密等问题。
2.2 剪力墙
此种抗震结构形式最主要包含三类:意识单跨空腹梁;而是带外伸框架支撑筒体;三是带支撑的框架, 其中巨型柱的连接通过对角支撑来完成。不管是地震力控制还是风力控制的高层建筑, 运用脊骨结构效果都是很好的, 它能在二十到一百层高建筑中使用。
2.3 脊骨结构
按照建筑布置可由单跨空腹梁或外伸框架以及支撑构成, 可使用钢筋混凝土或全钢的组合体系, 在地下车库、高大门厅、顶板阶梯式建筑中都可使用。因为抗侧力构件是沿高度连续的, 能有效避免薄弱楼层, 进而对结构抗震非常有利。高层建筑脊骨便是确保刚度以及抗侧力构件的稳定, 包括抗侧力墙、由刚性连接或对角支撑的构件以及轴力构成剪离膜, 脊骨结构包括组合巨型柱或混凝土、位于建筑外端的少数钢, 这些柱不能对楼层使用产生影响。巨型柱是由支撑、刚性连接外伸框架梁或空腹桁架连接为脊骨结构, 它的组成要点包括:一是, 巨型柱之间要保持一定距离, 从而使抗倾覆力矩得以有效实现;二是, 必须上下贯通, 从瑞士抗倾覆力矩以及剪力可以有效实现;三是, 应确保楼板结构可以将楼层负荷直接传到巨型柱上, 从而使抗倾覆能力得以增强;四是, 结构主轴与脊骨结构主轴之间能相互重合;五是, 在平面上, 脊骨结构所包含棉结应以能够提供抗扭刚度为宜。
3 在高层建筑中运用抗震材料
站在抗震角度的立场, 作为高层建筑的材料需满足如下两方面的要求:意识, 具备足够强度, 抗拉性和抗折性必须强;二是, 安全可靠性高以及耐久性优异。混凝土和水泥是现如今使用量最多的建筑材料, 但由于水泥混凝土隶属脆性材料, 它的抗震性能非常差, 必须对其采取一定的改进举措。具体方式如下:
3.1 对混凝土的拌和用水量予以严格控制
由于混凝土的耐久性和强度等对用水量要求非常严格, 如果将水胶比从0.5下降到0.3以下, 便能使混凝土强度至少提升一倍。可以在建筑工程中通过添加高效减水剂使用水量得以降低, 进而使混凝土强度得以大幅提升, 从而使混凝土结构可靠性、耐久性、致密性得到提升。值得注意的是, 提升了混凝土的强度, 其脆性也会更加明显, 在遭受破坏之时便更容易出现断裂的情况, 这样一来便相悖于抗震要求。所以, 不能一味将用水量降低, 进而使混凝土的强度提升, 而是通过使用增韧技术, 来使混凝土抗震性能得到提升。
3.2 掺入一定量的聚合物纤维
要想使混凝土早期的抗裂能力以及混凝土延性得到提升, 非常重要的一个方式便是在混凝土中添加聚合物纤维。在混凝土中掺入体积分数为百分之二的PVA纤维, 能使混凝土拉应变提升百分之三到百分之七, 并且还不会造成事件的折断或强度损失。
3.3 对聚合物加以使用
对聚合物加以使用, 可以使混凝土的抗侵蚀性和抗渗性得到增强, 使集料截面与浆体之间的结合得以改善, 并且在混合物的掺入达到一定程度之时, 脆性混凝土便会呈现延性良好的状况。现如今, 国外已经开发出具备高强度的水泥弹簧, 而它采用的主要原料便是聚合物。
3.4 确保集料的质量
在制备混凝土之时, 运用含有有害成分集料或碱活性集料, 不但会造成混凝土寿命缩短以及耐久性降低, 同时还可能由于突发的灾害而造成破坏的加速, 进而遭受巨大损失。此外, 要想使混凝土耐久性得到提升, 还可以通过降低熟料矿物中的C3A含量, 对水泥比以及水化热进行适宜控制, 使水泥中的氯离子含量或碱含量降低等方式来实现。选择低水化放热和高后期强度, 特别是抗侵蚀好、抗折强度高的地热硅酸盐性的水泥, 也就是高贝利特水泥, 同样能使混凝土耐久性、体积稳定性以及抗裂性得到提升。
4 结语
综上所述, 对安全与经济之间的关系进行妥善处理, 已经成为高层建筑在进行抗震设计之时最主要的技术对策。作为建筑设计师, 应当从抗震设计的现状入手, 对高层结构的抗震设计发展趋势加以了解, 尽可能的探索出新的材料和结构, 并在抗震设计中得到运用, 以此确保建筑的安全性, 从而使社会经济能得到快速健康的发展。
摘要：在08年的汶川地震中, 人员伤亡最主要是由于房屋倒塌造成的, 由此可见, 对房屋建筑采取抗震处理是多么的重要。文中就高层建筑的抗震结构以及相应材料的运用作了介绍, 以期为我国高层建筑的抗震处理提供可供参考的意见和建议。
关键词：高层建筑,抗震结构,材料运用
参考文献
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建筑物的智能抗震研究 篇8
1 超限高层建筑工程抗震设计的原则和基本内容
1.1 原则。
在建筑物抗震设计上, 我国遵循这样三条原则:“小震不坏、中震可修、大震不倒”。第一, 小震不坏。当建筑物遇到多遇地震时, 其结构没有遭受到损坏, 无需修理就可以继续使用。在这个原则下, 一般是对建筑结构的承载力进行验算, 是建筑工程抗震设计第一阶段的弹性设计。第二, 中震可修。当建筑物遇到设防地震时, 建筑物可能发生一定程度的损坏, 经过修补之后就可以继续投入使用。这要求建筑设计时考虑到建筑结构的非线性弹塑性变形和承载力, 是第二阶段的弹塑性变形验算。第三, 大震不倒。当遭受到罕遇地震影响时, 建筑物不会发生倒坍等威胁人民生命财产安全的重大事故。这一阶段的设计是前面两个阶段验算和设计的分析过程, 并采取相应的抗震措施和技术来提高建筑物的抗震性能。
1.2 基本内容。
第一, 当超限高层建筑物采用钢筋混凝土框架结构和抗震墙结构时, 其高度不得超过《建筑抗震设计规范》规定的最大适用高度。当采用的是抗震墙结构和筒体结构时, 建筑工程为9度设防时, 其高度不得超过《建筑抗震设计规范》规定的最大适用高度;建筑工程为8度设防时, 其最大高度应是《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的120%;建筑工程为7度和6度设防时, 其最大高度应是《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的130%。第二, 超限高层建筑物设计时, 其高度、高宽比和体型规则性这三者中至少有一项需要满足《建筑抗震设计规范》的要求。第三, 在进行抗震设计时, 至少要采用两种力学模型来计算分析建筑物的受力情况, 其计算程序需要经过有关行政部门的鉴定许可。第四, 为保证超限高层建筑的安全性, 应采取比《建筑抗震设计规范》更严格的抗震措施。第五, 当超限高层建筑物有明显薄弱层时, 还应进行结构的弹塑性时程分析。
2 设计方法
超限高层建筑工程的结构较为复杂, 在抗震设计时应选择两个或两个以上的合适的力学模型来进行抗震验算分析, 这个力学模型必须是合适的, 否则就无法正确计算出建筑结构的各方面受力情况。当然, 不同的力学模型还应采用不同的力学计算程序。而力学模型的计算结果主要体现在:建筑主体结构及其构件在地震的影响下, 其抗震的承载力如何。同时, 建筑主体结构还应进行弹性时程分析, 运用弹塑性静力和弹塑性动力进行计算, 以补充力学模型的计算结构。对于受力复杂的主要构件, 应按照力学计算结果来验证其配筋设计的合理性。
在超限高层建筑物抗震设计中, 一旦建筑主体结构的刚度出现过大或过小的情况, 那么在运用力学模型进行受力计算分析时就会出现周期性的偏大或偏小的情况, 而且, 建筑主体结构的位移也会发生偏大或偏小的现象。因此, 在设计时应调整刚度的有关参数, 从而确定出正确的刚度, 避免出现刚度不适宜现象。比如说:调整梁的刚度系数、截面尺寸、混凝土强度等级等, 实现对建筑物主体结构刚度的调整。一般情况下, 对建筑物主体结构的层间进行刚度调整可以使建筑主体结构处于弹性受力状态, 从而有效避免混凝土墙裂缝现象的出现, 将混凝土梁或是楼面的裂缝数量及其大小控制在一定的范围内, 同时, 还能有效避免幕墙、隔墙等构件出现较大程度的破坏, 保证其性能。
隔震与消能减震是当前建筑工程中运用得最多的一种抗震技术, 尤其在提高建筑结构的抗震性能上有优势, 它能提高建筑物的抗震设防系数。在超限高层建筑工程的抗震设计中采用隔震技术, 可以延长整个建筑结构体系的自振周期直至水平地震加速度反应降低60%左右, 这样就大大降低了地震给建筑物带来的不良影响, 提高了建筑的抗震性能, 减少了因地震带来的经济损失。运用隔震技术时, 一般采用时程分析法来计算受力情况。
消能减震技术主要是通过消能器使建筑结构发生变形, 从而减少地震反应, 达到良好的抗震效果。目前常用的消能器主要有速度型和位移型阻尼器两种, 在计算时往往采用非线性时程分析法, 它与常规的抗震设计相比, 设防烈度降低了1.0度左右。当然, 这种抗震设计还需要根据建筑结构的特点将消能器布置在合适的地方, 总体的原则是将消能器布置在层间位移角大的部位, 主轴方向的消能器布置应做到均匀合理。在部分楼层间布置消能器可以提高建筑结构的附加阻尼, 这样就可以有效降低建筑结构因地震而产生的位移反应。实践证明, 当超限高层建筑物抗震设计运用钢筋混凝土框架和抗震墙结构时, 运用消能减震技术可以增加建筑物的消能支撑, 有效控制建筑结构的楼层位移反应, 提高建筑结构的抗震性能。
超限高层建筑主体结构的质量是提高其抗震性能的基础和重要保障。当地基出现不均匀土层或是软弱土时, 应根据建筑物地基的承载要求对地基土进行相应的处理, 以提高地基的承载力, 提高建筑物的刚性和稳定性, 保证建筑物地基的稳定, 有效减少地震带来的危害。目前使用较多的底层框架结构上部刚度大, 下部刚度小, 上下变形差别大, 在地震影响下容易扭曲, 进而就容易发生建筑物的倒坍现象, 在地震频发区应尽量少采用, 采用时则应综合考虑各方面的因素, 并采取一定的措施努力协调上下结构的刚度和变形能力, 从而提高建筑主体结构的抗震性能。
在超限高层建筑工程的抗震设计中, 除了要采用先进抗震技术来提高其抗震性能外, 还应从建筑物的主体结构着手来提高其抗震性能。比如说:采用钢骨混凝土结构或是钢管混凝土结构来提高建筑结构的抗震性能, 这两种混凝土结构本身的抗震性能就比较好。当然, 在抗震设计上, 还应积极寻求新的设计理念, 不一定是刚性物质抗震性能好, 利用中国传统文化中的“以柔克刚”思想使抗震设计理念走向柔性为主的抗震模式, 做到刚柔相济, 降低地震带来的灾难, 减少建筑物的破坏。
结束语
随着抗震技术和理念的快速发展, 抗震设计的重要性也日益凸显出来, 而超限高层建筑工程结构复杂, 抗震设计要求高, 这也就要求设计者必须不断提高自身知识修养, 借鉴他人抗震设计经验, 运用最新抗震技术和措施提高建筑物的抗震性能。转变思想观念, 多方面借鉴相关知识和概念, 从其他地方激发设计灵感, 转变刚性为主的抗震模式, 努力实现抗震设计理念的创新, 开创超限高层建筑工程抗震设计的新局面, 为老百姓打造更加安全的建筑物。
摘要：城市进程的加快带来了超限高层建筑物的增多, 基于安全考虑, 人们对超限高层建筑物的抗震性能要求越来越高, 这也就要求超限高层建筑的设计者更加注重抗震设计。笔者从超限高层建筑物抗震设计的知识点着手, 简要阐述了超限高层建筑抗震设计的原则和基本内容, 详细论述了其设计方法的相关内容。
关键词：超限高层建筑,抗震设计,基本内容,方法,原则
参考文献
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建筑物的智能抗震研究 篇9
关键词：超限高层建筑,性能,抗震设计
超限高层建筑结构在设计时需重点考虑结构的抗震设计, 确保建筑结构的稳定性, 防止建筑在地震作用下发生结构倒塌问题, 给居民财产、生命安全造成威胁。所谓超限高层建筑结构, 实际指建筑高度超过规范限制的高层建筑, 该类建筑在设计施工时更应注重结构抗震设计, 确保建筑结构的稳定性, 并尽可能的提高建筑的抗剪、抗震能力。基于超限高层建筑结构性能, 下面笔者对超限高层建筑结构的抗震设计问题作详细分析。
1 超限高层建筑的抗震设计要求
受超限高层建筑结构性能影响, 国家对该建筑结构的抗震设计提出了以下几点基本要求:
1.1 如果建筑结构属于钢筋混凝土结构, 或是抗震墙结构, 则建筑结构的高度要控制在《抗规》要求的最大高度范围内;而如果建筑结构属于钢筋混凝土框架-抗震墙结构, 必须要对建筑结构进行9度设防, 同时将建筑高度控制在《高规》、《抗规》规定的最大高度范围中。
1.2 房屋高度或是高宽比或是体型规则性三者当中, 要有一个以上符合《抗规》、《高规》中所提到的有关规范。
1.3 所采用的抗震措施应比《抗规》、《高规》中所提到的有关措施要更严密。
1.4 进行计算及分析时, 要利用至少两个与实际结构情况相符的力学模型来辅助计算及分析。
2 超限高层建筑抗震设计原则
国内建筑抗震设计具有三水准目标, 即“小震不坏、中震可修、大震不倒”, 这三水准目标是建筑结构抗震设计的最终目标, 也是抗震设计宗旨, 任何形式建筑在设计时都应该严格遵循。而三水准目标的实现方法为两个阶段设计法, 即一阶段精确计算建筑在笑震作用下的弹性, 二阶段确保建筑抗震性满足大震要求。总的来说, 国内超限高层建筑设计必须遵循以下几点抗震设计原则:
2.1 检查三水准目标。
首先, 要求超限高层建筑在小震作用下不会发生损坏, 可以在震后继续使用, 切不用被修理;其次, 要求超限高层建筑在中震作用下不会发生过严重的损坏, 震后能够被修理, 并被继续使用;最后, 要求超限高层建筑在大震作用下不会轰然倒塌, 不会对震区居民产生安全威胁, 不会对人类生命造成过大的损害。
2.2 两阶段设计方法。
第一阶段, 精确计算出建筑在小震作用下的建筑弹性。计算建筑弹性时, 要将地震效应以及建筑受到的地震力荷载考虑进去, 合理设计建筑截面结构, 使建筑结构在地震作用下所产生的强度能充分满足建筑强度要求。另外, 第一阶段还要求是对小震作用下的建筑弹性层间位移进行控制。第二阶段, 该阶段要求在设计期间严格控制好建筑物的倒塌可能性, 做法是控制建筑在大震作用下的弹性层间位移, 并在控制的基础上采取有效的抗震措施加以解决。
2.3 强柱弱梁、强剪弱弯原则。
为了提高超限高层建筑的抗剪抗震性, 设计其建筑结构时必须坚持“强柱弱梁、强剪弱弯”这一设计原则, 基于抗震性能角度, 合理布设建筑的结构形式, 尽量做到刚柔并济, 切实提高建筑结构的刚度和强度, 防止其在地震作用下发生损坏或倒塌。
3 超限高层建筑的抗震设计要点
超限高层建筑由于受到自身结构受力性能的影响, 在结构设计时必须控制好建筑的抗震性, 以免其在后期使用中受地震作用力而倒塌。结合以往工程实践, 总结出以下几点超限高层建筑的抗震设计注意要点:
3.1 建筑结构要规则
建筑结构初期设计时, 除了要考虑到建筑的抗震性能, 优化建筑功能以外, 还要注意确保建筑的扭转刚度, 要保持建筑结构的规则性, 禁止不规则结构的出现。另外, 初期设计中要重视结构的受力荷载, 尽量保证建筑结构的受力均匀性。一般情况下, 设计要求建筑体型要简单, 建筑结构刚度要适当增强, 只有做到了这样, 建筑结构在震中所能承受的地震作用力便越小, 受到损坏、倒塌的几率就越低。
3.2 控制层间位移
在对超限高层建筑进行抗震设计时, 除了要对建筑平面进行合理规划外还要考虑建筑的高宽比、位移的控制、结构所采用的材料、结构体系、装修标准及侧向荷载等更多问题。而在这其中最为重要的便是钢筋混凝土结构的位移控制以及根据具体的地理位置所进行的设计, 要保证建筑的稳定性, 实现其正常使用功能等。建筑受风力及地震的影响通常会有很大的层间位移产生, 因此在设计时不仅要满足建筑的刚度, 而且还要注意不能超过结构本身的承载力。
4 抗震设计方法分析
4.1 控制建筑刚度
高层建筑的刚度大小会在结构计算表中出现周期性的反应, 从而影响主体结构的位移变化。所以在设计高层建筑时, 可利用调整与刚度有关的参数来调整建筑结构的刚度。比如说调整计算参数或是对梁钢度放大系数进行调整;另外, 还可能过调整截面尺寸、剪力墙结构开洞大小、混凝土强度来调整刚度。
4.2 采取隔震及消能减震措施
现使用最为广泛的抗震体系是延性结构体系, 其主要是通过控制建筑刚度使建筑结构构件在地震发生时能处于延性塑性环境, 从而使地震能力得以消耗而减少地震所带来的破坏。延性结构的最大特性是其能吸收大量能量, 因此其在建筑结构中的使用较为频繁且效果较好。但是现建筑楼层越来越高, 其抗震能力也需要上升, 因此传统的延性结构体系很难满足超限高层建筑的抗震需求, 所以多采用隔震、减震措施来抗震。
4.3 设计抗震结构
超限高层建筑抗震设计的重点不只包括加强建筑结构的整体抗震能力, 还包括在设计时对建筑结构受到的地震作用力进行研究, 探讨出更多的抗震建筑结构。现阶段, 我国钢材生产力不断提升, 建筑结构设计中能采用的钢结构种类越来越多, 比如钢骨混凝土结构、钢结构或是钢管混凝土结构等等, 这些结构均能加强建筑物的抗震能力, 所以在建筑抗震设计中, 不妨应用以上这些抗震结构来抗震, 实现“以柔克刚”。
结束语
综上所述, 超限高层建筑在现代城市生活中越来越常见, 有效解决城市居民的住房紧张问题, 同时节省了土地资源, 促进了建筑事业的积极、健康发展。但要提及的是, 由于超限高层建筑在使用过程中很容易受到地震力影响, 加之楼层过高, 结构本身就具有一定的高危险性, 一旦设计不当, 就极容易在地震作用下发生倒塌。所以, 设计者在设计超限高层建筑结构时, 一定要充分考虑建筑结构的抗震性能, 采取有效设计措施, 切实提高超限高层建筑的抗震性能。
参考文献
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建筑物的智能抗震研究 篇10
一、工业与民用建筑结构抗震设计
我国的工业和民用的建筑物的抗震结构的设计不是非常的合理, 使得其抗震的能力非常的弱, 当地震发生的时候, 坍塌的可能性非常大, 使得人们的生命财产安全都受到了极大的威胁。因此, 为了能够保证我国人们的生命财产安全, 主要可以从两方面着手, 一是提高地震监测的手段和技术, 二是增强建筑物的抗震能力。本文主要分析如何增强建筑物的抗震能力, 从而达到减小地震带来的损害的目的。建筑结构的抗震设计一般都分为很多种, 针对不同的情况选用不同的抗震设计, 下面就简单的介绍和分析一部分常见的抗震技术。
1.柔性抗震。通过名字我们可以看出, 其主要的技术就是通过消能以及隔震技术进行抗震的, 这个技术出现和使用的时间在上个世纪的九十年代。如果说建筑物要使用这个抗震技术一定要注意这种抗震技术的效果最显著的建筑物是多层以及底层的建筑物, 一般都是在硬土场地进行设计的隔震建筑, 这是因为当发生地震的时候, 对于这种隔震的建筑而言, 其变形的地方主要在隔震层, 从而达到减震的效果。还有就是在消能减震的技术上, 是需要通过附加的阻尼器等进行非线性滞变能耗的, 从而使得地震的能量被消耗, 达到降低或消除地震反应的破坏。这个技术和隔振技术相比, 其优点就在于消能技术适用于任何建筑结构的类型。但是, 消能技术和隔震技术还属于新型的抗震技术, 其实用性、安全性等都还处于一个研发的阶段, 需要我国的研发人员对其进行进一步的强化, 才能够投入到建筑施工中去, 而且这两种技术会使得建筑的成本被提高。
2.刚性抗震。这个抗震技术就是我国比较常见的抗震技术之一了, 我们可以称其为传统的结构抗震设计。它是通过对建筑物的结构进行强化, 直接提高建筑物的抗破坏能力;对建筑物的塑性设计强化, 提高建筑物的延性, 从而降低其坍塌的可能性;对建筑结构的刚性设计强化, 使得建筑物抗变形的能力被提高。这种抗震技术不仅是在我国广泛使用的, 在整个世界的范围内, 它都是使用最广泛的一种技术, 其设计就是以混凝土的结构为主, 通过对建筑物的抗侧力构建的截面的增强, 比如柱、梁等, 再增加钢筋的数量等来提高建筑物的抗震能力。这个技术之所以能够被如此广泛的使用, 就是因为拥有的理论相对成熟和完善, 而且其技术也非常的成熟, 经验也非常的丰富。但是, 这种技术还存在着一定的缺陷, 就是建筑物的结构刚度无论有多大, 终究是有一个限度的, 只要地震的破坏程度达到了这个限度, 不仅不能降低地震的损害, 还会使得建筑物受到的地震破坏更大。
3.局部抗震。局部抗震的技术需要先将地震的破坏机理等进行详细的分析了之后, 从而对建筑物相对容易被破坏的环节进行抗震能力的增强的技术。就比如地震的纵波和建筑结构的主体部位以及连接构建的部位会形成易破坏的环节;横波则会导致建筑物直接的坍塌等。除此之外, 就是需要对建筑施工的场地进行科学的选择, 在建筑施工之前一定要对建筑场地的岩土工程、工程地质遗迹地形地貌等各方面的环境条件进行调查和分析, 从而确定最合适的建设场地, 以此来降低地震对建筑结构的破坏程度。最后, 局部抗震技术还应用在了建筑施工的质量问题方面, 需要施工企业的施工技术和质量提高, 才能够保证建筑结构的抗震能力, 使得地震发生的时候, 建筑物所受到的破坏程度能够降低。
二、解决措施
在我国科研人员努力研究地震监测等手段和技术的同时, 我国建筑行业也应当进行适当的改善, 提高建筑物的结构抗震技术, 从而提高建筑物的抗震能力, 使得地震引起的房屋坍塌数量减少, 最终降低我国人们的生命财产安全的问题。
上文中所提到的三种建筑结构抗震技术, 是我国的较为常见的, 也是在全世界使用比较广泛的三种技术。其减震的效果都非常的明显, 但是, 在现阶段这个地震多发的年代, 这三种技术已经不能够满足我国的建筑抗震能力的需求了, 所以, 本文提出了以这三种抗震技术为基础的意见。
1.选用合适的抗震结构的形式。因为我国的社会经济越来越发达, 而且与西方国家的交流也越来越频繁, 使得我国各行各业的发展也越来越好。据调查, 我国的工业和民用的建筑结构的形式非常的多, 比如钢筋混凝土结构、砖混结构、钢结结构等, 这些不同的结构其抗震的能力也是不同的, 所以, 想要提高建筑结构的抗震能力, 除了要利用好抗震技术之外, 就是要选择适合的抗震结构, 从而达到提高其抗震能力的目的。一般抗震结构的选择是要根据其建筑施工的场地的具体的情况进行决定的, 一般情况下选用的建筑结构形式都是承载能力、变形能力、柔性等都较强的。建筑物的抗震结构形式是非常重要的, 就比如日本是地震多发的国家, 他们的房屋基本上都是钢筋混凝土的结构, 而且在房屋的下放还放置了滚轮, 在地震的过程中, 房屋因滚轮随着地震摇晃而滚动, 从而将地震对房屋的危害降低了, 而且即便是房屋因地震发生了坍塌, 也不会发生大量的人员死亡, 就是因为其房屋建筑的结构形式不同, 采用的材料是比较轻便的, 即便是砸在人体上, 也基本上不会致死。由此可见, 房屋的抗震结构的设计非常重要, 但房屋的抗震结构的形式也非常重要。
2.要选用适合的建筑场地。因为每个地区的地质是不同的, 就比如成都地区的地层深处几乎是没有大型岩石的, 所以, 基本上不会直接发生地震的灾害, 一般都是受到地震余波的波及。所以, 在修剪建筑物的时候, 一定要选择合理的建筑场地, 如此才能够降低地震的危害。我国一般将抗震设防分为了甲、乙、丙、丁四种, 对于容易发生地震灾害的区域, 在建筑施工选址时, 一定要注意选择能够降低或者消除地震影响的位置。还有, 建筑物如果出现了软弱地基的情况, 就非常容易受到地震的危害, 因为在地震的时候, 软弱地基很可能会出现液化的现象, 使得建筑物的地基的抗震能力降低, 从而出现倾斜、坍塌等问题, 进而使得地震的危害增加了。
三、总结
综上所述, 对于地震所带来的危险, 除了加快研发地震监测等技术和手段之外, 就是要增加我国工业和民用建筑物的结构抗震能力, 多角度、全方面的降低地震所带来的危害。本文中提到的建筑结构的三种抗震技术, 在建筑施工的过程中一定要合理的运用, 比如隔震技术最实用的是多层和底层的建筑结构等。除此之外, 就是要对建筑的结构形式进行选择, 比如砖混结构的抗震能力就相对较弱, 虽然其刚性较大, 但一旦发生强烈的地震后, 所带给人们的危害也是非常大的, 所以, 在建筑施工的时候也要合理的选择建筑的结构形式。最后, 则是一定要选择合理的建筑场地, 比如重庆是属于山城, 其地质结构基本上都是岩石, 如果发生了地震的灾害, 其灾害的程度也会非常的大, 因为岩石之间会因为地震的原因不断的摩擦, 使得建筑物更容易发生坍塌等。因此, 在选择施工场地的时候, 一定要注意其地质结构以及是否处于地震多发带上, 从而达到提升建筑物抗震能力以及保护人们生命财产安全的目的。
摘要：随着我国社会的发展越来越好, 人们对生活的环境和质量有了新的要求。近段时间, 我国的地震灾害事故频发, 使得我国的建筑物和人员都受到了非常严重的伤害。加上地震本身就具有随机性和复杂性, 就使得其爆发的具体时间无法预测准确, 从而使得人们无法提前做好预防等。
关键词：工业,民用建筑,结构抗震设计方式,研究
参考文献
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