来源:期刊VIP网 时间:
篇(1)
一、工程概况| 1#,2#楼 | 自振周期(s) | SATWE |
| 多塔计算 | T1 | 1.5233(0.01) |
| T2 | 1.4911(0.00) | |
| T3 | 1.2932(0.69) | |
| T4 | 0.4269(0.12) | |
| T5 | 0.4151(0.17) | |
| T6 | 0.3658(0.47) |
| 计算软件 | SATWE | ||
| 风作用最大层间位移角 | X向 | 1/9674 | |
| Y向 | 1/6311 | ||
| 地震作用下最大层间位移角 | X向 | 1/5376 | |
| Y向 | 1/5625 | ||
| 地震作用下最大扭转位移比(偏心5%) | X向 | 1.09 | |
| Y向 | 1.58 | ||
| 作用荷载 | 抗倾覆Mr | 倾覆Mov | 比值Mr/Mov | 零应力区(%) | |
| 风荷载作用下 | X向 | 149782400 | 314291.6 | 476.57 | 0.00 |
| Y向 | 41838500.0 | 572690.9 | 73.06 | 0.00 | |
|
地震 作用下 |
X向 | 144626864.0 | 641282.9 | 225.53 | 0.00 |
| Y向 | 40398416.0 | 1073287.1 | 37.64 | 0.00 | |
| 计算软件 | SATWE |
| X方向刚重比 | 最小6.67 |
| Y方向刚重比 | 最小6.91 |
| 1#,2#楼 | 自振周期(s) | PMSAP |
| 多塔计算 | T1 | 1.615821(0.00) |
| T2 | 1.336638(0.00) | |
| T3 | 1.127468(0.99) | |
| T4 | 0.453482(0.01) | |
| T5 | 0.411804(0.17) | |
| T6 | 0.374009(0.24) |
| 计算软件 | PMSAP | ||
| 风作用最大层间位移角 | X向 | 1/9591 | |
| Y向 | 1/7470 | ||
| 地震作用下最大层间位移角 | X向 | 1/5374 | |
| Y向 | 1/5832 | ||
|
地震作用下最大扭转位移比 (偏心5%) |
X向 | 1.11 | |
| Y向 | 1.34 | ||
| 作用荷载 | 抗倾覆Mr | 倾覆Mov | 比值Mr/Mov | 零应力区(%) | |
| 风荷载作用下 | X向 | 107209696.0 | 264257.3 | 405.70 | 0.00 |
| Y向 | 29691750.0 | 490551.3 | 60.53 | 0.00 | |
|
地震 作用下 |
X向 | 103459592.0 | 459197.0 | 225.31 | 0.00 |
| Y向 | 28653154.0 | 594080.4 | 48.23 | 0.00 | |
| 计算软件 | PMSAP |
| X方向刚重比 | 12.59 |
| Y方向刚重比 | 17.63 |
篇(2)
进入上世纪90年代以后,高层建筑已成为现代建筑的发展趋势。高层建筑不仅在材料和结构体系上逐渐多样化,优化建筑结构设计也越发受到业界普遍关注和重视。我国处于地震多发区,结构抗震分析和设计已提到建筑设计的日程,高层结构的优化设计必须引起足够的重视。但在如今高层结构设计中,因为设计师的设计理念和认识上的差异,在可靠性设计方面仍值得进一步商榷。而高层住宅建筑结构抗震的设计关系到建筑安全的首要问题,更突显出其重要的地位。
1住宅高层建筑结构抗震设计原则
抗震设计要刚柔相济,选择合适的结构形式,从而保证建筑结构的抗震性能,确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。建筑物在地震力的作用下,结构形态会发生较大变化,而设计者需要根据不同地震烈度不同建筑类型,采用不同的结构类型和不同的构造措施,从而达到安全和效益相统一的目的。因此,在高层建筑设计时必须认真进行抗震设计。在建筑抗震设计过程中若一味的提高结构抗力,增加结构刚度,则会导致结构刚度大则在地震发生过程中地震作用也会相应增大。因此,应考虑好结构构件的承载力、稳定性、延性、刚度等方面的性能。对结构的相对薄弱位置,进一步采取抗震措施。再者,承受竖向荷载构件,不能做为主要耗能构件。在进行抗震设计时,尽可能设多道防线,从而形成一个完整的抗震结构体系,通过各个延性良好的分体系的协同工作,从而达到良好的抗震效果。在处理结构的强弱关系时,尽量使“有效屈服”保持较长阶段,保证结构的延性和抗倒塌能力。合理设计结构的受力性能,当某一部位结构设计过强时,可能造成局部结构薄弱,因此,需考虑结构的整体协调工作。
2住宅高层建筑结构抗震设计要点
2.1结构规则性。建筑结构的不规则可能造成较大的地震扭转效应,产生严重应力集中,或形成抗震薄弱层。大量地震灾害表明,高层建筑物平面对称、结构简单、刚度质量沿建筑物竖向均匀分布的建筑具有较好的抗震性能。因此,在建筑抗震设计中,应使建筑物的平、立面布置规则、对称、具有良好的整体性。同时,质量与刚度变化均匀分布,防止在平面上质量中心与刚度中心不重合而造成严重的扭转振动。其中竖向抗侧力的截面尺寸和材料强度应自下而上逐渐减小,从而避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变而形成薄弱层。
2.2层间位移限制。高层建筑都具有较大的高宽比,其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移,甚至会超过结构的位移限值。该位移限值大小与结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等诸多因素有关。因此在进行高层建筑结构设计时应根据建筑物的实际情况以及所处的地理位置进行设计,既要满足其具有足够的刚度又要避免结构在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性及舒适度的要求。
2.3控制地震扭转效应。由于地震波在传播过程中的折射、反射、散射所造成的强震地面运动具有三向水平和三向转动共六个自由度,地震作用本身就存在扭转分量。如果结构平面布置不规则,在水平地震作用下,也会产生扭转效应,对结构产生严重的破坏作用,而这种破坏作用往往被设计人员所忽视。但是,地震扭转效应是一个极其复杂的问题,对于体型复杂的建筑结构,即使楼层的“计算刚心”和质心重合,仍然存在明显的扭转效应。在高层住宅建筑设计时,就充分考虑扭转效应的影响。通过分析,扭转作用下各抗侧力结构的层间变形不同,造成结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大,考虑建筑上下刚度的分布不均匀,刚度中心没有在同一轴线,会产生较大的差距,从而造成各楼层结构偏心距和扭矩发生改变,因此,在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算。计算时应主要控制周期比、位移比两个重要指标。设计中应考虑双向地震作用下,当楼层抗扭刚度弱,平动周期与扭转周期比大于0.9或楼层抗剪承载力比值小于0.8时,属特别不规则建筑,应考虑偶然偏心。PKPM设计时两者同时选上,程序计算时自动叠加取大者。
3住宅高层建筑结构抗震的优化设计探讨
住宅高层建筑结构抗震的优化设计,指在注意总体布置上的大原则,进行结构设计时,顾及到关键部位的细节构造,全面合理地解决结构设计中的基本问题。需着眼于结构的总体地震反应,按照建筑结构在地震时破坏力分布,有针对性进行抗震设计优化,从根本上提高建筑结构的抗震能力。
3.1建筑场地的选择。选择有利的建筑场地,为减轻高层建筑物的震害,避开对建筑抗震不利的地段,在选址时,不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。应加强地基勘察,对于不利地段,尽量避开不利地质环境,结构工程师应提出避开要求,最好选择有利地段,当无法避开时,应采取有效措施。这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因,如活动断层、溶洞、局部突出的山包等。
3.2 建筑的平、立面布置。根据新的《建筑抗震设计规范(GB50011—2010),持力层的选择对建筑物的安全至关重要。要求建筑的形状及抗侧力构件的平面布置宜规则的整体性,在相同的地震力作用下,避免采用严重不规则的设计方案。选择基础方案时,受力性能比较明确,既要考虑经济合理,设计时容易分析结构在地震时的实际反应和结构的内力分布,又要考虑抗震的要求,容易采取抗震构造措施和进行结构的局部处理。
3.3抗震结构体系。抗震结构体系体型是抗震设计中应考虑的最关键问题,结构体系应具有多道抗震防线,应根据建筑类因素,可避免因部分构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力。结合设计、经济条件综合考虑与确定,应优先选用不承受重力荷载的构件如框架填充墙构件。抗震结构体系必须具有合理的地震作用传递途径,不宜用轴压比很大的钢筋混凝土框架柱作为第一道防线。多道抗震防线,以减少输入主体结构的地震能量,必要的强度刚度和强度分布,达到减轻主体结构破坏的目的。
高层住宅建筑抗震设计在选择建筑结构的方案和采取抗震措施时,使楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化,要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。有意识、有目的地控制薄弱层(部位),使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移,提高结构总体抗震性能。
4结束语
随着新型结构、高性能材料的出现,高层住宅建筑设计技术也势必再上新台阶。设计者需根据工程抗震各方面的知识和经验,通过新型结构设计满足建筑安全要求,满足建筑物的使用功能和外观要求,理顺结构与建筑,结构与设备的关系。这就需要设计者从目前抗震设计现状出发,作出正确的工程判断,找出建筑安全与经济合理的最佳结合点,以更好地适应社会经济和建筑技术的发展。
参考文献
[1]中国建筑科学研究院建筑结构研究所. 高层建筑结构设计[M]. 北京:科学出版社,1982.
[2]高新艳. 钢筋混凝土框架结构的整体分析与优化设计[D]. 太原:太原理工大学,2007.
[3]张巍. 免拆墙模复合剪力墙体系保温性能与抗震性能的分析与研究[D]. 太原:太原理工大学,2007.
篇(3)
摘 要:本文根据笔者实践经验和对有关资料的总结,研究和探讨了高层钢筋混凝土房屋的抗震设计问题。
关键词:高层建筑;混凝土房屋;抗震设计;抗震设防
Abstract: This article researches and analyzes the seismic design of the tall reinforced concrete building, according to the author’s practical experience and summarized relevant materials,.
Key words: high-rise building; concrete building; seismic design; seismic fortification
中图分类号:TU3 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
在建筑工程项目建设中,设计阶段是整个工程最为关键的一个环节,在设计中要考虑到多方面的因素。本文结合工作实践对高层建筑结构抗震设计进行理论上的研究,从设计理念、设计原则到设计方法进行了探讨,虽然有些粗浅,希望对同行们有一定的参考作用。
地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。据统计,历史上各种自然灾害曾毁灭了世界各地 52 个城市,其中因地震而毁灭的城市有 27 个。地震之外的其它各种灾害,如水灾、火灾、火山喷发、风灾、沙灾、旱灾等毁灭的城市为 25 座。因此,地震占灾害总数的 52%。可见地震灾害确系“群害之首”。研究表明,在地震中造成人员伤亡和经济损失最主要的因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害(约占 95%)。无数次的震害告诉我们,抗震设计是防御和减轻地震灾害最有效、最根本的措施。
1 建筑抗震的理论分析
1.1 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。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。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。
1.2 抗震设计的理论 拟静力理论。拟静力理论是 20 世纪 10~40 年刊发展起来的一种理论,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 年刊发展起来的,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。
2 高层建筑结构抗震设计
2.1 抗震措施 在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)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(结构延性)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(隔震措施,消能减震措施)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。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
2.2 抗震设计理念 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。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。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一段距离。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。因此,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。
三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:多遇地震:50 年超越概率 63.2%,重现期 50 年;设防烈度地震(基本地震):50 年超越概率 10%,重现期 475 年;罕遇地震:50 年超越概率 2%-3%,重现期 1641-2475 年,平均约为 2000年。对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合。并引入承载力抗震调整系数。进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。
2.3 抗震设计方法 我国的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:高度不超过 40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法;除 1 款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱方法;特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
3 结语
要使工程建设真正达到能够减轻以至避免地震灾害,把握好抗震设计关是减轻地震灾害的根本措施。
参考文献:
[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.
[2]郑文忠,王英.对既有房屋套建增层改造的认识与思考[J].工业建筑,2008.6.
[3]计静.套建增层预应力钢骨混凝土框架抗震性能与设计方法研究.哈尔滨工业大学博士学位论文,2008.
[4]《建筑抗震设计规范》GB50011-2001 (2008年版)
[5]《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008
篇(4)
摘要:高层建筑结构的抗震是非常有必要也是非常重要的一个方面,一直以来提高建筑总体抗震能力的概念设计是建筑行业关注的焦点。本文从抗震设计的目标出发,总结了高层建筑抗震的设计方法。
关键词:高层建筑结构;结构抗震;地震设防
Abstract: the structure of the high-rise building is necessary to earthquake is also very important aspect, has been improving overall seismic capacity building concept design is the focus of attention of the construction industry. This article from the goal of aseismic design of high-rise building earthquake-proof summarized design method.
Keywords: high building structure; Structure seismic; Seismic fortification
中图分类号:TU973+.31 文献标识码:A 文章编号:
0 前言
高层建筑的发展与城市民用建筑的发展密切相关,城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化,促进了人们对高层建筑的需求。地震是一种随机震动,有着难于把握的复杂性和不确定性,很难准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数。
1抗震设计目标
建筑所在地区的地震基本烈度,是指该地区今后50年内,在一般场所条件下可能遭遇超越概率为10%的地震烈度。抗震设防烈度是指按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。我国《建筑抗震设计规范》提出三个水准的设防要求,即“小震可修,中震不坏,大震不倒”。但是具体做法上是通过二阶段设计法来实现的,(一)第一阶段设计。按小震作用效应和其它荷载效应的基本组合演算结构构件的承载能力,以及在小震作用下演算结构的弹性变性。(二)第二阶段设计。在大震作用下验算结构的弹塑性变形,以满足第三水准抗震设防目标的要求。第二水准抗震设防目标的要求,是以抗震构造措施来保证的。
2高层建筑抗震设计分析方法
2.1场地和地基的选择
选择建筑场地时,应根据工程需要,掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料,对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价。对不利地段,应提出避开要求;当无法避开时应采取有效措施;选择地基时,一般而言,岩石、半岩石和密实的地基土对房屋抗震最有利,是最好的建筑场地;而松软的,软弱粘性土等,尤其是易发生砂土液化的地区,都对房屋的抗震不利。同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上;同一结构单元不宜部分采用天然地基不采用桩基。
2.2建筑结构的规则性
建筑及其抗侧力结构的平面布置宜简单、规则,刚度和承载力分布均匀。平面宜为矩形,方形、圆形等规则的平面,因为形状规整,地震时能整体协调一致,并可以使结构处理简化。否则当平面为L、T形时,形状凸出凹进,结构的质心和刚心不重和,地震是转角应力集中,扭转震动明显,导致远离刚心的刚度较小的构件,侧移量加大,所分担的水平地震力与显著增大,很容易发生破坏,甚至导致整个结构因一侧结构失效而倒塌。竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。如果竖向不规则的建筑结构,应采用空间结构计算模型,其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数,应按规范有关规定进行弹塑性变形分析。
2.3建筑结构材料的选取
在高层建筑结构方案的设计中,结构材料的选取是很重要的。从抗震角度设计来说,结构体系的抗震等级,其实质就是在宏观上控制不同结构的延性要求,例普通钢筋宜选用延性、韧性和可焊性较好的钢筋;普通钢筋的强度等级,纵向受力钢筋宜选用HRB400级和HRB335级热轧钢筋,箍筋宜选用HRB335、HRB400和HPB235级热轧钢筋。这要求我们应根据建设工程的各方面条件,选用既符合抗震要求又经济实用的结构类别,按此标准来衡量,使用不同材料的几重结构类型,依其抗震延性性能优劣的顺序是:刚结构,型钢混凝土结构,现浇钢筋混凝土结构,装配式钢筋混凝土结构,配筋砌体结构。
2.4隔震和消能减震设计
隔震和消能减震设计,应主要用于使用功能有特殊要求的建筑,对于高层建筑,选择坚硬的场地土建造高层建筑,可以明显减少地震能量输入减轻破坏程度。错开地震动卓越周期,可防止共振破坏。隔震设计应根据预期的水平减震系数和位移控制要求,选择适的隔震支座及为抵抗地基微震动与风荷载提供初刚度的部件组成的隔震层。提高结构阻尼,采用高延性构件,能够提高结构的耗能能力,减轻地震作用,减小楼层地震剪力。
2.5抗侧力体系的优化
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。
2.6常用的加固设计
针对抗震鉴定结论,根据建筑结构不同体系及不同特点,在抗震加固时宜从以下几个方面来考虑具体的加固方法:对了原有结构体系存在明显不合理的情况,条件许可时可采用增设构件的方法予以改善,否则采取能同时提高承载力和变形能力的方法,使整体抗震能力满足要求;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;对了结构的整体性连接不符合抗震要求的情况,可以以提高变形能力为思路;对于局部构造不符合要求时,可进行局部处理或改变传力途径,使地震作用由增设的构件承担,从而保护局部薄弱构件;对于次要的非结构构件不符合抗震要求的情况,可仅对可能倒塌伤人的部位加以处理。
2.7控制结构变形
地震时建筑物的破坏程度,主要取决于主体结构变形的大小。水平地震作用下高层结构各楼层的侧移,包含四种成分:整体剪切变形,整体弯曲变形,整体平移,整体转动。对不同的结构应采取针对性的措施,控制结构的变形。结构实验和震害调查表明,采用层间侧移角度来评估结构的损坏程度是比较合理的,《抗震规范》对高层结构不同水准下的层间侧移角限值作出了规定。减小结构侧移的途径主要有:减小框架的柱距和梁距,采用弯-剪双重抗侧力体系,设置刚臂,竖向支撑的交错布置,变平面构件为立体构件,围护结构参与抗震,倾斜立面的利用,扭转体型的应用,双曲线圆筒的应用,加大房屋等有效宽度。
2.8减轻房屋自重
在高层地上部分的总重之中,各层楼盖的自重越占40%左右,所以可通过采用密肋楼板、无粘结预应离平板,预制多孔板,现浇多孔板、应用防火隔热涂料等方法减轻楼板重量。钢筋混凝土墙体较多的高层结构中,应在满足承载力要求的前提下,适当减薄墙体。使用高强混凝土、轻骨料混凝土、加气混凝土、轻型隔墙、轻型围护墙等措施也是减轻房屋自重的有效途径。
3结论
高层建筑结构的抗震是非常有必要也是非常重要的一个方面,必须考虑地基基础,结构的材料等,因而对于不同的建筑,不同的情况应区别对待,从而寻求最合理的抗震设计。
篇(5)
摘要:目前,高层混凝土建筑抗震结构设计的现行规范无法解决人们的安全问题,强烈的地震不仅会直接破坏各种建筑物,而且还会影响社会的稳定、经济的发展。本文从高层混凝土建筑抗震结构体系的选择入手,分析了高层混凝土建筑抗震结构布置以及提出了加强高层混凝土建筑抗震结构的抗震性能措施。
关键词:高层;混凝土建筑;结构;抗震设计
Abstract: At present, the existing norms of seismic structural design of high-rise concrete buildings can not solve the security problems of the people, a strong earthquake will not only direct damage to the kinds of buildings, but also affect the social stability and economic development. From the choice of high-rise concrete building seismic structural system, analyzes the high-rise concrete building seismic structural arrangement, and strengthen the seismic structure of high-rise concrete building seismic performance measures.
Key words: Senior; concrete construction; structure; seismic design
中图分类号: TU377 文献标识码: A 文章编号:
一、高层混凝土建筑抗震结构体系的选择
影响高层混凝土建筑抗震结构的因素各种各样,主要有抗震设防类型、抗震设防烈度、房屋高度和宽度比、结构材料、地基情况、施工技术以及场地类别。只有结合多种影响因素,进行综合分析,才能选择出合理的抗震结构体系。高层建筑钢筋混凝土结构通常以剪力墙、框架、框架- 剪力墙等。具体表现在以下几个方面:
(1)剪力墙结构其优点是当受到水平力的作用时,侧向变形较小,抗侧力刚度大,空间整体性优良。在剪力墙结构中,剪力墙通常会沿横、纵方向进行多轴线斜交布置或者是进行正交布置,其水平荷载和竖向荷载全部由钢筋砼墙体直接承担,是一种以弯曲变形为主体的刚性结构。唯一不足的是,剪力墙结构自重较大,在进行高层混凝土建筑的平面布置时易受到约束,很难使建筑内部具备大空间的要求得到满足。因此,剪力墙结构多被广泛运用到墙体布置中以及所要求的房间面积不大的情况下,这种既能使非承重隔墙的数量得到减少,又能使外露梁柱无法在室内出现,增强整体表面的美观性。
(2)框架结构其优点在于能为建筑提供灵活布置的室内空间。一般情况下,当建筑物层数较少时,水平荷载作用对其结构不会产生很大的影响,这时适合运用采用框架结构体系,这是由于框架结构一种极具柔性的结构,容易剪切变形,而且使用高度也受到了一定的限制,在建筑层数少以及非抗震设计的建筑中被普遍采用。
(3)框架—剪力墙结构主要由框架以及若干单片剪力墙组合而成,是一种刚柔并重的结构体系。实际上,它是在框架结构适当部位的基础上增加适量的剪力墙,其优点在于增加建筑的使用空间,提高各部位的协调性。框架—剪力墙结构体系的水平承载力主要由框架和剪力墙共同承担,然而,由于两者一个是柔性,一个是刚性,其刚度相差悬殊,变形形状各不相同,因而必须各层楼板的配合才能达到变形的一致性,促进框架和剪力墙共同协作。从受力方面来说,框架是以剪切变形为主体,剪力墙是以弯曲变形为主,当两者变形相协调时,在顶部的框架能够有效协助剪力墙抗震,而同时在底部的剪力墙也能协助框架抗震,大大提高了结构的抗震性,这种结构体系对任何高层建筑物都适用。
二、高层混凝土建筑抗震结构布置
(1)平面布置
平面布置,是指在平面图上将抗震结构的位置布置出来。从抗震方面来说,最重要的一点就是促使高层混凝土建筑抗震结构平面的质量中心能够与刚度中心相互靠近,降低结构的扭转反应。这主要在于引起地震的惯性作力用通常在建筑物平面的质量中心,而楼层平面的抗震力则作用于结构的刚度中心,若这两者的作用线得不到有效地重合,往往容易发扭转现象。因此,在进行高层混凝土建筑抗震结构的平面布置时,应使平面存在足够大的截面面积,合理的刚度,从而增强结构的承载能力。
(2)竖向布置
在进行高层混凝土建筑抗震结构的竖向布置时,应尽量地保持稳定、均匀,使结构刚度在竖向位置时是均匀无变化的,若需变化,应保持均匀变化,这样有利于防止竖向刚度出现突变。在防震缝分开的结构中,应使同一建筑层在标准高度内,切勿有局部加层及错层的情况发生。此外,应注意结构的宽度与高度之间的比值应限制在规定的范围内,确保结构整体刚度的完好性,对结构的薄弱部位应时采取有效的措施加以处理,最好设置有多道抗震防线,防止部分结构受到破坏而造成整个结构体系降低承受重力、地震作用以及风荷载作用的能力。
三、加强高层混凝土建筑抗震结构的抗震性能
在地震发生区进行高层混凝土建筑的抗震结构设计时,应考虑高层建筑的抗震性能。在合理抗震结构设计的基础上,能够使高层建筑物达到小震不坏、中震能修、大震不倒的要求。具体措施有:
第一,在进行框架结构的设计时,尽量保持节点的完整性,分散使梁、柱端的塑性铰,发挥高层混凝地建筑整体结构的抗震能力。为使钢筋砼结构在地震作用下能够存在较强的延性和承载力,应尽可能根据结构的设计要求,如“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强底层柱”、“强节点弱构件”的原则,同时注意柱截面尺寸的合理性,使柱的轴压比得到有效控制。
第二,尽量设置多道抗震防线。通常在强烈地震发生后会存在多次的余震,如只设一道防线,则会加剧建筑物的破坏度,甚至造成高层建筑坍塌。抗震结构体系应具备最大数量的内部、外部冗余度以及各种分布的屈服区,同时,其结构构件具有较强的延性和较高的刚度,能吸收大量的地震能量,增强结构抗震性能,降低地震对高层建筑物的破坏程度。
第三,加强短柱的受压承载力,这样有利于减小柱截面面积、增大剪跨比,从而使整个结构的抗震性能得到明显提高。加强短柱的受压承载力最简单的方法便是增强混凝土的强度等级,也就是通过高强度的混凝土来使柱子的受压承载力得以加强,从而使轴压比得以降低。但由于高强度混凝土材料自身延性低的缘故,在采用时最好能与其他措施加以配合。
参考文献:
【1】建筑抗震设计规范(GB50011 —89)【S】.北京:中国建筑工业出版社,2001.
【2】薛表锌,赵均,高向宇.建筑抗震设计【M】,北京:科学出版社,2003
【3】高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3—2002)【S】.北京:中国建筑工业出版社,2002
篇(6)
随着社会经济建设水平的不断发展,对于建筑中关于施工技术水平也有所推进,以下是小编搜集整理的一篇建筑工程师论文:探究土建工程高层建筑结构的论文范文,供大家阅读参考。
引言
随着社会经济建设对于土建工程的不断推进,在建筑工程中的设计思想也在有所变化,无论是在建筑中的平面设计还是在纵向的外形设计方面,不仅设计要求有所变化,对于建筑难度上也有所提升,这对于建筑设计人员在建筑结构方面也提出了更高的建筑设计要求,本文中就是对于现实的土建工程设计结构特征进行分析,对于土建结构之中的设计理念,设计中的重点方向以及在设计工序等环节中重点分析。

1、对于在桩基础设计与施工中经常出现的问题
(1)桩基的设计中由于仅能达到最高承载力量而无法满足设计标高要求,对于这样情况发生,可能是由于两种原因造成的,其中一种就是在地质方面的报告存在误差,而桩的真实能够支撑的力量大于最初的估计数值,这就要求能够现进行试验,尝试性的应用桩进行承载测试,这不仅能够确定出来所需要的长度以及能够承担的最大重量。另外一种原因就是地面土层所产生,做一个例子,比如在地面的沙土中含有比较大的水分,沙土与沙土之间形成的空隙也比较大,这就可能产生地层不牢固,如果相反则可能早成无法将桩基置入土中,这就要求能够针对于这样的情况,实现施工措施方面的改进。最先解决的就是制定合理的施工环节,在工程程序方面要有所先后环节。
(2)沉降计算。设计中不可避免的存在不少问题如:摩擦型桩未进行沉降计算违反了GB50007-2011第8.5.13条;高层基础与裙楼基础未设置沉降缝,未采取有效措施减少差异沉降及影响,违反了JGJ3-2010第12.1.9条规定;在同一整体大面积基础上建有多栋高层和低层建筑,未按GB50007-2011第5.3.12条规定进行变形计算;同一结构单元采用了不同的基础形式,未进行沉降计算,违反GB50011-2010第3.3.4条。
(3)对于桩的长度与细度之间的比例,目前的一些工程设计者,在施工设计阶段都是以长与细之间的关系进行工程中对于桩的长度与直径上的控制,这可能会造成在工程中不必要的桩的损失。在工程中对于长细之间的比值是能够增加桩本身的稳定性,避免压弯,这就需要能够考虑到施工上的条件要求,尤其是承桩由于有一种比较强大的力量支撑,在桩的顶部能够在竖的方向的力的作用下,如果桩的直径比较细,就可能会产生一种由于压力过大而出现的稳定性能失衡的状态。
2、结合我国土建工程中关于抗震设计方面所存在的问题
2.1在建筑高度方面所形成的问题
随着社会经济建设水平的不断发展,对于建筑中关于施工技术水平也有所推进,而对于相关的建筑结构中科学技术方法而言,能够按照目前国内对于高层建筑中的结构技术相关规定而进行,针对一定的建筑结构模式,在高层建筑中形成一个比较合适的高度水平。可是就目前在建筑高度方面所形成的问题都是由于建筑高度方面所造成的,现实施工过程之中,有一些比较高的建筑并没有符合建筑高度要求,他们的高度远远超过了适合的高度数值,一旦发生在建筑物高度上的相关问题,就可能会有其他方面中的很多问题发生,超出很多相应规范要求,而材料的延伸性能方面也就完全发生变化了。
2.2目前在建筑结构体系中出现问题
(1)关于框架结构出现的问题
框架结构主要是通过梁.柱等构件在节点处的连接而形成的一种承载结构。这种承载结构在建筑平面布局方面具有较大的灵活性,但是伴随着建筑结构越来越高,框架结构底部梁.柱等构件在水平载荷的作用下剪力和弯矩都大幅的增加,从而使得配筋量也随之而增长,这会给建筑平面布局和施工带来很大的影响,所以框架结构受到建筑结构层数的限制。
(2)关于剪力墙结构出现的问题
在钢混结构中一般会采用剪力墙承重,剪力墙承重就是将钢混墙板替代框架结构中的梁.柱等承重构件,剪力墙承载所有的水平载荷和竖向荷载,如重力载荷.风载荷以及地震载荷等,此时,剪力墙的就犹如是一根悬臂深梁,底端嵌固,在水平和竖向荷载作用下,所产生的弯曲和剪切变形构成水平位移,相对于框架结构来讲,空间和水平位移小,抗震性能好,但是混凝土的用量很多,导致自重比较大,房间格局不能随意改变。
3、关于轴压比形成问题
在当前的高层建筑中,为了达到控制轴压比的目的而使得柱的截面尺寸偏大,而控制轴压比是为了让柱在大偏压的情况,避免钢筋在没有达到屈服极限时混凝土遭到破坏,建筑结构的延性与柱的塑性变形能力关联很大,柱的塑性变形能力越大,则建筑结构的延性就越好,一旦发生地震,吸收和耗散的地震能力少,则建筑结构就很容易遭到破坏。
4、关于土建工程高层建筑结构的抗震设计方面介绍
4.1所涉及的抗震设计原则
一般情况下,建筑结构应该按照以下原则进行抗震设计计算:
(1)在高层建筑结构的两个主轴方向,最后分别进行水平地震作用下的抗震计算,不同方向下的水平地震作用由各方向抗侧力构件进行承担。
(2)在建筑结构中若有斜交角度大于15℃的抗侧力构件,最好对各个抗侧力构件方向的水平地震作用分别进行考虑。
4.2在抗震设计中体现的计算方法
当前,对于高层建筑的抗震设计主要采用以下几种方法:
(1)底部剪力法。当建筑物高度小于四十米,且质量.刚度分布均匀.以剪切变形为主时,采用底部剪力法进行抗震设计计算。此种方法是将地震作用看作是等效静载荷,从而计算出结构的最强地震反应。
(2)振型分解反应谱法。主要是利用振型分解以及反应谱理论计算结构的最强地震反应。
结束语
随着社会经济不断发展,在建设行业中对于土建工程要求也有所提高,随着建筑工程中的设计思想不断所变化,无论是在建筑中的平面设计还是在纵向的外形设计方面,关于设计方式都会有所变化,而在建筑难度上也会有所提升,这不仅对于建筑设计人员技术上要求更高,同时在建筑结构方面也提出了更高的建筑设计要求,本文中就是对于现实的土建工程设计结构特征进行分析,对于土建结构之中的设计理念,设计中的重点方向以及在设计工序等环节中重点分析。在土建结构中对于桩基设计以及在抗震设计方面的工作重视,是目前在土建工程中非常重要的技术研究方向,在建筑的施工环节中做好相关建筑工作,就是能够最大限度的保障人民生命财产安全。
参考文献:
[1]陈维东.土建工程结构抗震设计存在的问题及其对策[J].国高新技术企业.2009(05).
[2]李志勇,高晓静.浅谈土建工程结构设计问题[J].城市建设,2011(03).
[3]和佳一.浅谈土建工程建筑结构抗震设计[J].中国新技术新产品,2011,(12).
篇(7)
摘要:目前,随着我国经济水平和快速发展,现代建筑逐渐的呈现出超高化、形体多样化和功能复杂化的特点,越来越多的超限高层建筑应运而生。在高层建筑的设计过程中,抗震设计一直都是结构设计中的一个主要目标,也是一个工程设计过程中的重点、难点。
关键词:高层建筑;结构;抗震设计

引言
结合高层建筑结构功能特性及建设要求,注重其抗震设计探讨,积极开展相应的设计工作,可使高层建筑处于良好的应用状态,细化其设计内容,满足高层建筑在实践中的抗震性能可靠性要求。因此,在对高层建筑结构方面进行研究时,应给予其抗震设计更多的关注,深入分析相应的设计重点,并将具体的工作计划实施到位,促使高层建筑结构应用效果更加显著,实现其科学设计目标。
1高层建筑受力特性
1.1荷载作用
建筑物受自重、楼屋面可变荷载、竖向地震力等竖向作用和风荷载、水平地震力等水平作用。由于建筑物嵌固部位位于地面或地面以下,在分析水平作用下的力学性能时,可以近似将建筑物整体看成嵌固于地面的悬臂结构,水平作用的弯矩和变形效应将随建筑物高宽比的增大而显著加大。对于高度较低的单层、多层建筑,水平荷载效应较小,主要考虑竖向作用影响。对于高层建筑,随着房屋高度增大,风荷载、水平地震作用成为结构受力分析应考虑的主要因素。对于高层建筑中大跨度、长悬臂、连接体、悬挑等结构、带转换层的高层建筑以及高抗震设防烈度地区的高层建筑,还应充分考虑竖向地震作用影响。
1.2變形控制
在水平力作用下,建筑物将产生水平侧移,并随楼层增高不断增大,导致结构几何非线性的不利影响增加。扣除结构整体弯曲侧移后的层间相对位移增大至一定值即产生开裂,从而破坏结构正常使用状态,因此变形验算是高层建筑结构分析的一个重要环节。一般需要验算高层建筑在多遇地震作用下的弹性层间位移角,控制结构侧向刚度。对于结构薄弱部位,还应验算其在罕遇地震作用下的弹塑性层间位移角,以防结构薄弱部位产生弹塑性位移导致构件破坏。
1.3材料非线性
在较大荷载如罕遇地震作用下,结构的部分构件可能屈服进入弹塑性,此时材料的应力应变关系不再是弹性阶段的线性关系,构件的塑性变形也引起结构的内力重分布,此时需要考虑材料非线性的影响。由于应力应变的非线性关系,弹塑性变形的计算较为复杂,根据结构承受静力荷载和动力荷载的不同,可采用静力弹塑性或弹塑性时程分析方法,建立相应计算模型,应用计算机软件进行计算分析。在满足计算精度的前提下,对层高较低的部分规则结构可以采用弹性变形乘以相应弹塑性增大系数的方法进行近似计算。
2高层建筑结构的抗震设计
2.1科学合理的选择地理位置
为了高层建筑在地震发生时能够更好地保护人员安全和减少财产损失,一定要科学合理的选择地理位置。高层建筑结构在遇到地震时,会遭受到不同程度的破坏。因此,对于高层建筑来说,要选择能够抗震的有利场所去修建高层建筑结构,避免高层建筑因自然灾害问题受影响,减轻地震对高层建筑结构带来的损失。对于地基的选择,一定要通过对建筑地块进行地质勘查,通过科学合理的方法去找到适合高层建筑结构修建的场所,避免高层建筑结构在不利场地修建。高层建筑结构的建筑地基对其影响比较深,因此,选择合理的基础结构形式,避免不利地基对高层建筑结构带来不利影响。在选择地基时,一定要对地基周围的水文地质情况进行全方位了解,保证高层建筑结构建筑能够有一个科学的修建场地,避免水文地质的影响造成抗震性能不达标。设计人员在设计阶段应多推敲抗震设计方案,多研究多讨论,可以多听取专家的意见,选择最合适、最科学合理的施工方案进行建设。
2.2高层建筑结构建筑的材料选择
建筑材料的选择对于高层建筑结构来说是非常重要的,因此,一定要重视高层建筑结构建筑材料的选择。对于建筑材料的选择,如果不能够达到高层建筑结构设计的建筑标准,就无法满足抗震性能设计的要求,一旦遇到地震,高层建筑结构也会很难发挥其预期的抗震性能去保证人员的安全。对高层建筑结构来说,一般是采用钢和混凝土两种材料进行组合,具体的结构形式有钢结构型钢混凝土结构,钢管混凝土结构和钢筋混凝土结构等。规则结构本身是一个整体,不均匀下沉或倾斜会造成其整体破坏,但不会直接造成局部拉裂;错层或连体结构,即使结构在合适的部位设置变形缝,也不可避免在地震时因各部分独立振动而又相互牵连而导致直接拉裂。构造柱只抵抗轴力,在高层中剪力极大,最易破坏。因此,材料选择对高层建筑结构非常重要。
2.3对建筑结构抗震性能进行最有效的设计
我国现在高层建筑非常的多,而且高层建筑的建筑高度也比较高,一般都在一百米以上,所以是在设计时都会采取双筒结构,这样在施工的过程中利用筒中筒以及框架结构可以最大化的保证其抗震性,但是这还是需要相关设计人员在设计高层建筑时多考虑一些因素,与建筑地实际情况结合,保证整个高层建筑设计的稳定性和安全性,充分地考虑到每一个支撑体系的稳定性,不断地改善设计方案,使得高层建筑的抗震性达到最大,降低地震能量对高层建筑的破坏。确保从设计环节就提升高层建筑整体的抗震性,使得房屋能够最大化的在地震中保持结构稳定性,减少不必要的损失,保证住户的安全,同时也要兼顾高层建筑的美观性。
结语
综上所述,通过对不同设计重点的分析与考虑,有利于提高高层建筑结构抗震设计工作效率及质量,完善相应的设计方案,避免加大高层建筑建设风险,充分发挥抗震设计的实际作用。因此,未来在提升高层建筑结构设计水平、增强抗震设计应用效果的过程中,应对具体的设计重点进行科学分析,积极开展相应的设计工作,促使高层建筑应用中有着良好的抗震性能。长此以往,有利于丰富高层建筑设计内涵,延长其使用年限。
参考文献
[1]邵李娜,华全庆.高层建筑结构抗震设计存在的问题及其对策[J].工程建设与设计,2020(22):24-25.
[2]王凯.高层建筑结构抗震设计和加固措施研究[J].安徽建筑,2020,26(09):123-124.
[3]李子懿,肖从真.复杂高层建筑结构抗震设计方法研究现状与展望[J].建筑科学,2019(9):120-125.
[4]阴召勇.高层建筑结构抗震设计中的不足及对策分析[J].绿色环保建材,2019(7):73,76.
推荐阅读:建筑节能期刊发表论文字数多少