高层建筑结构抗震设计理念及方法
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高层建筑抗震设计新策略在当今城市化进程不断加速的时代,高层建筑如雨后春笋般拔地而起。
这些高耸入云的建筑不仅是城市繁荣的象征,更承载着人们的生活、工作和梦想。
然而,地震这一自然灾害却时刻威胁着高层建筑的安全。
为了保障人们的生命财产安全,高层建筑的抗震设计至关重要。
近年来,随着科技的进步和研究的深入,一系列新的抗震设计策略应运而生。
一、结构体系的创新传统的高层建筑结构体系,如框架结构、剪力墙结构等,在抗震性能方面存在一定的局限性。
为了提高抗震能力,新的结构体系不断被研发和应用。
1、巨型框架结构巨型框架结构由大型的主框架和小型的次框架组成。
主框架通常由巨型柱和巨型梁构成,具有很强的承载能力和抗侧刚度。
在地震作用下,主框架能够有效地抵抗水平力,保护次框架和建筑内部的结构不受破坏。
2、悬挂结构悬挂结构将建筑的大部分楼层通过吊杆悬挂在主结构上。
地震发生时,悬挂部分可以通过摆动来消耗地震能量,减轻主结构的负担,从而提高整个建筑的抗震性能。
3、隔震结构隔震结构是在建筑基础与上部结构之间设置隔震层,通常采用橡胶支座等隔震装置。
隔震层能够有效减少地震能量向上部结构的传递,降低地震对建筑的影响。
二、材料的优化选择材料的性能直接影响着高层建筑的抗震能力。
在新的抗震设计策略中,对材料的选择和优化也成为了关键环节。
1、高强度钢材高强度钢材具有更高的屈服强度和抗拉强度,能够承受更大的荷载和变形。
在高层建筑的框架、支撑等关键部位使用高强度钢材,可以提高结构的整体强度和抗震性能。
2、高性能混凝土高性能混凝土具有更高的抗压强度、耐久性和韧性。
通过合理的配合比设计和添加纤维等外加剂,可以改善混凝土的抗震性能,减少裂缝的产生和扩展。
3、新型复合材料新型复合材料,如碳纤维增强复合材料(CFRP)和玻璃纤维增强复合材料(GFRP),具有轻质、高强、耐腐蚀等优点。
将这些材料用于加固和修复高层建筑的结构构件,可以提高其抗震能力。
三、基于性能的抗震设计方法传统的抗震设计方法往往基于规范的规定和经验公式,难以准确反映建筑在地震作用下的真实性能。
建筑工程设计的抗震设计要点分析一、建筑工程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”。
當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。
二、建筑工程中抗震设计的作用1、保证建筑的刚度。
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:a.如果所需要进行加层的建筑工程的体系是钢结构,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。
b.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工程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。
2、降低地震对建筑的影响。
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。
3、提高建筑工程的抗震力。
出于对建筑工程抗震功能的保证,在建筑工程中要特别注意做到以下几点:a.在建筑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;b.同一建筑工程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;c.建筑工程尽量做到规则、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;d.建筑的整体结构设计中要多加几道抵抗防线,以提高建筑工程的抗震力,同时建筑工程受力设计要明确,防止存在建筑工程局部薄弱;e.最大程度的减少建筑工程自身重量,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。
中信大厦抗震设计理念
中信大厦是一座位于中国北京的摩天大楼,坐落在CBD核心
地带,是北京市著名的地标建筑之一。
作为一座高层建筑,中信大厦的抗震设计理念充分考虑到地震可能带来的影响,采取了多种措施来增强建筑的抗震能力,确保大厦在地震发生时能够保持稳定和安全。
首先,中信大厦的抗震设计采用了合理的结构布局和优质的材料使用。
建筑主体结构采用了钢筋混凝土结构,具有良好的抗震性能。
大厦采用了多柱式结构,通过合理的柱网布置和梁柱节点设计,使结构承载力均匀分布,能够有效地承受地震荷载。
其次,中信大厦的抗震设计还考虑了地震波传递和吸能的问题。
大厦内设置了多层减震系统,包括摇摆墙和减震装置,用于分散和吸收地震能量。
摇摆墙是一种新型的减震结构,可以通过在地震中摇摆来减少地震对建筑的影响。
减震装置采用了特殊橡胶材料和钢制材料,可以吸收和分散地震荷载,从而减少了建筑结构的受力。
此外,中信大厦的抗震设计还注重了建筑的整体稳定性和耐久性。
大厦的地基采用了混凝土开挖桩基础,通过深入地下的桩基,可以提供更好的地震抗震性能。
建筑外墙采用了高强度玻璃幕墙,具有优异的抗风抗震能力。
大厦的水电设备和通风系统也进行了严格的抗震设计,确保在地震发生时这些设备能够正常运行。
综上所述,中信大厦的抗震设计理念包括合理的结构布局和材
料使用、减震系统的设置以及注重整体稳定性和耐久性。
这些设计措施的采用,使得中信大厦具备良好的抗震能力,能够在地震发生时保持稳定和安全。
同时,中信大厦的抗震设计理念也为其他高层建筑的抗震设计提供了有益的参考和借鉴,对提高建筑的抗震能力具有重要意义。
高层建筑抗震设计优化案例分析在当今城市发展的进程中,高层建筑如雨后春笋般拔地而起。
然而,地震等自然灾害的威胁始终存在,因此高层建筑的抗震设计优化至关重要。
本文将通过具体案例,深入分析高层建筑抗震设计的优化策略及实践效果。
我们先来了解一下高层建筑抗震设计的基本原理。
地震作用下,建筑物会受到水平和竖向的力,导致结构变形和破坏。
因此,抗震设计的核心目标是确保建筑物在一定强度的地震作用下,能够保持结构的稳定性和完整性,保障人员的生命安全。
接下来,让我们以某一实际的高层建筑为例。
这是一座位于地震多发区的 50 层写字楼,总高度约 200 米。
在最初的设计中,虽然满足了当地的抗震规范要求,但经过进一步的分析和研究,发现仍有优化的空间。
首先,在结构体系方面,原设计采用了框架核心筒结构。
为了提高抗震性能,优化方案增加了剪力墙的数量和厚度,使得结构的抗侧刚度得到显著提升。
同时,对框架柱和梁的截面尺寸进行了调整,以增强其承载能力。
在材料选择上,原设计使用了普通强度的钢筋和混凝土。
优化后,选用了高强度的钢材和高性能混凝土,提高了材料的强度和延性,从而增强了结构的抗震能力。
基础设计也是抗震优化的重要环节。
原基础设计为筏板基础,经过地质勘察和分析,发现采用桩筏基础更为合适。
通过合理布置桩位和调整桩长,有效地提高了基础的承载能力和稳定性,减少了地震作用下的不均匀沉降。
在抗震构造措施方面,增加了梁柱节点的箍筋加密区长度和箍筋间距,提高了节点的抗震性能。
同时,加强了楼梯间等关键部位的构造措施,确保在地震时人员疏散通道的安全。
在计算分析方面,采用了多种先进的分析软件和方法,对结构进行了多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的分析。
通过对比不同方案的计算结果,确定了最优的设计参数。
经过上述一系列的优化措施,该高层建筑的抗震性能得到了显著提升。
在模拟地震作用下的分析中,结构的变形和内力分布更加合理,最大层间位移角明显减小,满足了更高的抗震性能目标。
高层建筑结构设计与抗震性能分析高层建筑在现代都市中起到了举足轻重的作用,但由于其复杂的结构以及高度,抗震性能成为设计和建造过程中不可忽视的重要因素。
本文将对高层建筑结构设计与抗震性能进行分析,并探讨相关的优化技术。
一、高层建筑结构设计要点高层建筑的结构设计要点包括以下几个方面:1. 基础设计:高层建筑的基础设计应考虑地质条件、土壤承载力以及建筑的荷载等因素。
采用适当的基础形式和深度可以提高建筑的稳定性和抗震性能。
2. 结构体系:高层建筑的结构体系应选用抗震性能良好的方案,如剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-筒状墙结构等。
这些结构体系具备较好的抗震性能,能够有效吸收和分散地震作用。
3. 材料选择:高层建筑结构的材料选择对于提高抗震性能至关重要。
采用高强度、高韧性的钢材或混凝土材料,可以提高结构的整体强度和延性,从而提高抗震性能。
二、高层建筑抗震性能分析方法高层建筑的抗震性能可以通过以下几种方法进行分析:1. 静力分析:静力分析是一种简化的抗震性能分析方法,通过计算建筑在地震作用下的静力响应来评估其抗震性能。
该方法适用于低层建筑或对于结构刚度较为均匀的高层建筑。
2. 动力分析:动力分析是一种较为准确的抗震性能分析方法,通过计算建筑在地震作用下的动力响应来评估其抗震性能。
该方法适用于高层建筑或对于结构刚度较为不均匀的情况。
3. 数值模拟:数值模拟是一种基于有限元原理的抗震性能分析方法,通过建立结构的数值模型来模拟地震作用下的动力响应。
该方法能够更加准确地评估结构的抗震性能,并可用于优化结构设计。
三、高层建筑抗震性能的优化技术为了进一步提高高层建筑的抗震性能,可以采用以下优化技术:1. 设计合理的剪力墙布置:剪力墙是高层建筑中一种常用的抗震结构形式,其布置合理与否直接关系到结构的抗震性能。
通过优化剪力墙的位置和布置方式,可以提高结构的整体刚度和延性,增强其抗震性能。
2. 采用抗震支撑系统:抗震支撑系统能够在地震发生时提供额外的支撑和稳定性,对高层建筑的抗震性能具有重要影响。
高层建筑的抗震设计高层建筑是现代城市发展中不可或缺的一部分,它们不仅提供了大量的办公和居住空间,也是城市地标和人们生活的象征。
然而,由于地震的频发和破坏力,高层建筑的抗震设计显得尤为重要。
本文将探讨高层建筑的抗震设计原则、技术以及未来的发展趋势。
一、抗震设计原则1. 结构合理性高层建筑的结构设计应合理,结构形式选择应考虑各种力的影响,如竖向荷载、水平荷载以及地震荷载。
2. 隔震设计隔震设计是高层建筑抗震的关键措施之一。
通过设置隔震装置,能有效减轻地震对建筑物的冲击。
常见的隔震装置包括橡胶隔震支座和钢球隔震装置等。
3. 抗震墙抗震墙是高层建筑中常见的抗震设计手段。
通过将抗震墙布置在建筑的关键部位,可以提高建筑的整体抗震能力。
4. 钢结构设计钢结构在高层建筑中的应用越来越广泛,其强度和韧性使其成为抗震设计的理想选择。
钢结构能够在地震中更好地吸收能量,并分散到整个结构中。
5. 增加结构强度通过增加材料的强度和截面尺寸,可以提高高层建筑的抗震能力。
在设计过程中,应根据地震的烈度和建筑物的高度,选择适当的强度和截面尺寸。
二、抗震设计技术1. 数值模拟数值模拟是高层建筑抗震设计中常用的技术手段之一。
通过计算机模拟地震力对建筑物的作用,可以评估不同结构形式和材料参数的抗震性能。
2. 结构监测与预警系统结构监测与预警系统可以实时监测高层建筑的结构状态,并在地震发生前提供预警信息。
这为人们提供了逃生和避险的宝贵时间。
3. 新型材料的应用随着科技的进步,新型材料如碳纤维复合材料等逐渐应用到高层建筑的抗震设计中。
这些材料具有更好的抗震性能和轻质高强的特点。
4. 钢筋混凝土结构的优化在高层建筑的抗震设计中,钢筋混凝土结构是最常见的结构形式之一。
通过优化设计方法和加强施工质量管理,可以提高钢筋混凝土结构的抗震性能。
三、未来的发展趋势1. 结构柔性化未来的高层建筑抗震设计将朝着结构柔性化发展。
通过使用可调节的结构和材料,在地震发生时,建筑物可以自动调整结构形态,减少地震荷载对建筑的影响。
某超限高层住宅剪力墙结构设计与抗震分析摘要:在超高层住宅建筑中,剪力墙结构为其主要的结构形式。
合理布置剪力墙,能够使超高层建筑具有更强的抗震性、舒适性和安全可靠性。
一般对于建筑高度100m以内的建筑,剪力墙布置较为简单,主要是根据建筑所需的内外墙布置,适当将这些砌体墙在合适的位置改成剪力墙,既满足建筑功能又满足结构安全需要即可。
但对于超高层建筑,尤其超限高层,由于建设方追求户型的品质,结构高宽比远大于规范值,又要求户内剪力墙尽量的薄,这就给我们结构设计带来很大的挑战。
下面就以武汉绿城·黄浦湾项目1#楼为实例介绍一下超高层住宅结构剪力墙设计及抗震分析的一些经验。
关键词:超限高层、性能目标、剪力墙、弹塑性时程1、工程概况武汉绿城·黄浦湾项目坐落武汉江岸区二七滨江商务区。
项目总占地面积47954平方米,拟建建筑面积384674平米,其中地上建筑面积279997㎡,地下建筑面积88997㎡;综合容积率5.84。
拟建建筑含6栋169.9米的超高层;3栋140米超高层;2栋100米以下高层。
本工程 1#楼地下二层,地上层数为 51 层,房屋高度为 169.90m,建筑面积24914m2,为钢筋混凝土剪力墙结构,属于 B 级高度建筑,按《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(2015 版)要求须进行结构抗震专项审查。
1#楼超限情况见下表:2、结构布置及设计理念1#楼结构标准层布置根据上图及结构超限统计表格可以看出,本工程建筑高度169.9m,接近《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3-2010)中对6度区B级剪力墙结构高度限值(170m),结构等效高宽比8.6,超规范限值(规范限值)约45%,且该建筑位于长江边,按规范地面粗糙度取B类,风荷载较大,结构层间位移角受风荷载控制。
本工程属于江景豪宅,建筑开间较大,且要求户内剪力墙不能做的太厚(厚度不大于300mm为宜)。
为了满足建筑功能又能满足结构计算指标的要求,本工程设计时,在剪力墙布置方面采取以下措施:(1),建筑四周剪力墙加厚,按400~500mm控制,增强结构整体抗扭及抗侧能力,以满足规范位移比、位移角及刚重比等要求;(2),建筑图中A轴与M轴面需要大开间,不能设置较长的横向墙肢,为解决结构抗侧刚度不足问题,跟建筑专业协商,在阳台部位将剪力墙加厚,形成一个大端柱带一段墙肢的结构型式,既增加结构抗侧刚度,又能减小户内剪力墙厚度。
高层建筑结构抗震性能分析随着城市化进程的加快,高层建筑的兴起已成为都市发展的一道靓丽风景线。
然而,高层建筑由于其特殊的结构形式,常常面临地震带来的巨大挑战。
因此,对高层建筑结构抗震性能进行深入分析和研究,具有重要的理论和实践意义。
一、高层建筑结构的特点高层建筑结构通常具有以下几个特点:1. 高度:高层建筑一般高度超过50米,甚至更高。
这种高度特点使得结构容易受到地震力的影响。
2. 自重:高层建筑自身的自重通常较大,使得结构需要更强的抗震能力。
3. 柔性:高层建筑通常采用柔性的结构形式,如钢结构、混凝土框架结构等。
这种柔性使得结构在地震中更容易受到水平荷载的作用。
二、高层建筑抗震设计原则为了确保高层建筑在地震中具备较强的抗震能力,需要遵循以下抗震设计原则:1. 抗震性能目标:确定高层建筑的抗震性能目标,包括地震烈度、安全性能要求等。
2. 结构计算方法:选择合适的结构计算方法,包括静力计算、准静力计算和动力响应谱计算等。
3. 结构材料和形式:选择适当的结构材料和结构形式,如钢结构、混凝土框架结构等。
4. 结构稳定性:保证高层建筑结构的整体稳定性,防止结构在地震中发生局部破坏。
5. 预制与拼装:采用预制和拼装结构,提高结构的整体性能和施工质量。
6. 基础处理:合理设计高层建筑的基础,确保其抗震性能。
三、高层建筑结构抗震分析方法高层建筑结构抗震分析有多种方法,可以根据具体情况选择合适的方法,常用的有:1. 静力分析方法:通过静态荷载计算,分析结构的受力情况和位移响应。
2. 响应谱分析方法:基于地震响应谱,分析结构的动力特性和受力情况。
3. 时程分析方法:通过地震波时程分析,模拟结构在地震中的实际受力情况。
4. 参数分析方法:通过改变结构参数,分析结构的敏感性和抗震性能。
四、高层建筑结构抗震加固与改造对于现有的高层建筑,如何提升其抗震性能是一个重要的问题。
常见的高层建筑结构抗震加固与改造方法有:1. 增加承载力:通过增大柱子和梁的截面,提高结构的抗震能力。
高层建筑结构抗震分析与优化设计共3篇高层建筑结构抗震分析与优化设计1高层建筑作为一种高度复杂的建筑结构体系,在地震等极端条件下,其结构稳定性会受到极大的挑战。
为此,在高层建筑结构的抗震设计中,需要对其结构体系进行充分的抗震分析和优化设计,以确保其在地震等极端条件下的结构安全性。
首先,在高层建筑的抗震设计中,需要考虑各种因素对结构稳定性的影响。
这些因素包括建筑结构的高度、结构形式、材料等等。
我们需要采用科学的方法对这些因素进行分析,并找出其对建筑结构抗震性能的主要影响因素。
其次,我们需要针对建筑结构的主要影响因素进行抗震分析。
这种分析方法的核心是对建筑结构体系的动力特性进行研究,以找出其在不同地震条件下的抗震性能表现,并加以评估。
这种方法需要结合计算机模拟等技术手段,对建筑模型进行模拟并进行动力分析,以获取建筑结构的动态响应曲线。
最后,在对建筑结构进行抗震分析和评估之后,我们需要进行相应的优化设计,以提高建筑结构的抗震性能。
这种优化设计可以针对建筑结构的不同部位和因素进行,比如调整结构形式、加强连接构件、使用更耐震性的材料等等。
需要注意的是,在高层建筑的抗震设计中,我们还需要考虑到建筑结构的经济性和可持续性。
因此,在进行抗震分析和优化设计时,我们需要综合各种因素进行评估,以找出最经济、最可行的设计方案。
总之,高层建筑的抗震设计是一项极为复杂和关键的工作,它需要结合多种技术手段和科学方法进行研究和应用,以确保建筑结构在地震等极端情况下的安全和稳定。
高层建筑结构抗震分析与优化设计2高层建筑结构抗震分析与优化设计随着经济的发展和城市化的加速,高层建筑的数量逐年增加。
然而,高层建筑在地震发生时容易受到破坏,不仅影响建筑的使用安全,也会造成严重的人员伤亡和财产损失。
因此,在高层建筑的设计和建设过程中,结构的抗震性能是非常重要的。
本文将从高层建筑结构的抗震分析和优化设计两个方面进行探讨。
一、高层建筑结构的抗震分析高层建筑结构的抗震分析是建筑工程中非常重要的环节之一。
高层建筑结构抗震设计方法及结构体系创新研究摘要:高层建筑施工当中,需要结合抗震设计强化建筑本身的防震性能,这样才能够有效延长建筑使用寿命,保障人们的生命安全。
本文针对高层建筑结构抗震设计方法及结构体系创新进行研究。
关键词:高层建筑结构;抗震设计;方法引言经济发展促进了建筑的发展,而建筑的发展直接影响着城市的发展。
完善的建筑系统、良好的抗震性能和稳定的建筑结构对于城市的安全与稳定至关重要。
当前,在规划高层建筑物时,不仅要考虑结构的稳定性,还要考虑结构抗震设计的合理性,考虑到建筑物的美观性和经济性。
结构设计应坚持以适当的材料应用、完整的建筑结构体系和设计技术,以确保建筑使用的性能和持久性,以保障建筑工程的安全性。
一、高层建筑结构的抗震设计原则分析1.结构的刚度和柔度要相互协调在高层建筑设计当中,设计人员需要根据实际的工程建设情况思考问题,结合现代化信息技术手段,提前模拟高层建筑设计内容,并通过重复的实验了解该建筑地形的抗震性质。
接下来设计师结合自己专业知识的掌握,从表到里一步一步地设计高层建筑的内部结构。
与此同时,设计人员需要加强对建筑工程中所需要使用的建筑材料开展审核和筛选工作,选择质量较高的建筑材料和钢筋材料,能够有效优化建筑设计的防震效果。
2.重视建筑结构的规则性工程建筑设计需要根据国家相关标准进行,符合地震设计要求。
例如有些建筑并不十分常见,位于市中心的规划区域,那么在设计当中需要把这些建筑物作为防震保护设计的重要对象。
地震在来临之前首先会产生大量的震动,在地震之后还会有余震,在此过程中震动会对建筑结构产生影响,考验了建筑的结构稳定性。
设计工作人员在防震设计中需要注重结构的整体规则性,优化建筑结构细节,尤其是对关键结构进行加固和保护,提升设计效果。
二、高层建筑结构抗震设计方法1.科学合理地选择高层建筑材料高层建筑设计对于建筑材料的选择非常重视,需要采用优质的材料完成建筑的建造。
设计人员需要掌握楼体设计中哪一部分适合什么样的建筑材料,明确材料的承载力和抗变形能力要求。
试论高层建筑结构抗震设计分析及优化设计摘要:2008年汶川地震震惊了世界,这场巨大灾难引发的严重伤亡和财产损失,使得高层建筑结构抗震成为关注的焦点。
我国新的建筑抗震设计规范(g850011-2001)(以下简称《抗震设计规范》)继续采用(gbj一89)规范确定的“三水准设防目标,两阶段设计步骤”的抗震设计思想,并作了许多重要补充和完善。
将新的建筑抗震设计规范中有关条款的要求作为约束条件引入构件优化设计。
使结构优化设计更加贴近工程实际。
关键词:高层建筑结构;抗震设计;问题分析;优化设计中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:1 高层建筑抗震设计的必要性自上世纪世纪70年代以来,从唐山地震到汶川地震及玉树地震的发生,结构工程师在总结历次地震灾害的经验中逐渐认识到宏观的“概念设计”比以往的“数值设计”对工程结构抗震来说,更为重要,因此,人们对于概念设计愈来愈重视。
抗震概念设计就是从结构总体方案设计一开始,就运用人们对建筑结构抗震已有的正确知识去处理好结构设计中遇到的诸如房屋体型、结构体系、刚度分布、构件延性等问题,从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理,再辅以必要的计算和构造措施,从而消除建筑物抗震的薄弱环节,以达到合理抗震设计的目的。
概念设计要求下程师运用思维和判断力,根据从大量震害经验得出的结构抗震原则,从宏观上确定结构设计中的基奉问题。
因此,工程师必须从主体上了解结构抗震特点,振动中结构的受力特征,抓住要点,突出主要矛盾,用正确的概念来指导概念设计,才会获得成功。
2 我国高层建筑抗震设计中的一些问题2.1 高度问题按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程(jgj3—2002)规定,在一定设防烈度和一定结构型式下,钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。
这个高度是我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施下技术水平下。
较为稳妥的,也是与目前整个土建规范体系相协调的。
可实际上,已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。
高层建筑地下室结构的抗震设计高层建筑地下室结构的抗震设计摘要:随着我国经济的快速发展,在城市中涌现出越来越多带地下室的高层建筑,由于其结构设计难度较大,一直是我们在进行建筑总体结构设计时面临的重要问题。
本文首先简要介绍了几种地下室结构抗震类型,分析其重点难点,深入探讨了设置有地下室高层建筑抗震墙底部加强部位高度问题,以期为广大同行提供一些借鉴和参考。
关键词:高层建筑、地下室结构设计、抗震设计一、前言高层建筑地下式结构抗震的好坏将会对建筑整体抗震性能有直接影响。
想要加强高层建整体抗震性能,必须要确保地下室与地上部分的筑墙的一致性。
而且地下室的埋深也有要求,地下室的埋深要大于地上部分的高度时,其层数可不予考虑,这时算高度时才可从上部地面开始算。
为了提高抗震性能,顶板必须要求可作为上部结构的嵌固部位。
如果地下室顶板为无梁楼盖和顶板内外板标高超过梁高变化引起错层这两种情况时,应进行一定的处理使其能够作为上部结构的嵌固部位。
二、地下室结构抗震类型选择一般来讲,高层建筑地下室结构的抗震设计结构类型有框架结构、抗震墙结构、框架结构、框架――抗震墙结构以及有多层、空旷地下室的内筒外框或筒中筒结构五种结构。
1、框架结构有地下室的框架结构,如果地下室纵横抗震墙较多,而且层刚度比上部结构层刚度的1.5倍要大,在抗震验算过程中,上部结构的嵌固部位可选择地下室结构的顶部,反之则要延伸加强范围至墓面。
可分别计算上部结构与地下室结构,如图3所示。
圈1 框架结构在±0处一、二级框架柱要对弯矩增大系数进行考虑,地下室内框架柱加强范圈的弯矩设计值至少为上部结构柱的弯矩设计值。
2、抗震墙结构如果高层抗震墙结构的地下室深度较小,地下室结构的层刚度约等于上部结构层刚度。
在抗震验算过程中,可取基础顶面为嵌固部位,从基面开始为加强部位(图1)。
如果地下室有较大深度,地下室结构的层刚度大于上部结构层刚度的1.5倍、上部结构屈服超强而地下室结构依旧可以处于弹性的情况下,可取±0处为嵌固部位,如图2为加强部位。
高层建筑结构设计中的隔震减震措施摘要:在我国经济高速发展的背景下,城市建筑的高度也在不断增加,这给我国的建筑抗震减震工作带来了极大挑战。
本文从隔震减震支座、建筑设施的走向、高层建筑结构选择三个角度,阐述了当前高层建筑中存在的有关隔震减震性能的设计问题,并对此提出了相应的解决措施,在保证建筑效率的前提下,全面提升高层建筑的隔震减震设计质量,从而提高我国高层建筑的安全性和稳定性。
关键词:高层建筑;隔震减震;结构设计;策略分析多年来,我国地震带附近地区地震频繁,这给我国经济和人民生活带来了极大冲击。
所以,如何有效进行建筑,尤其是高层建筑的防震减震工作成为我国建筑行业关注的焦点。
《建设工程抗震管理条例》中明确要求高烈度地区、地震重点监视防御区的八大类建筑应当充分应用减隔振技术,以保障居民的生命安全。
随着我国建筑水平的提高,抗震隔震技术也越来越成熟,以从多个角度、多种途径达到提高建筑抗震减震工作质量的目的。
1.高层建筑结构的隔震减震设计中存在的问题1.1隔震减震支座总体来看,防震支架的设计会受到防震墙的影响,在进行隔震减震墙的设计时,必须遵循分散的设计原则,不能在建筑物的四周设置隔震减震墙,这样不仅会增加地震墙的倾倒力,还会对隔震支座的性能造成一定影响。
在荷载较大的部位,必须设置抗震缓冲支架,并与相应的支撑装置一起提高整体质量,使各项减震措施的效果最大化,确保其能够提高建筑的质量[1]。
1.2建筑设施的走向地震是由地壳运动引起的一种比较普遍的自然现象。
因此,在进行高层建筑的结构设计时,一定要重视对当地地质构造的分析,因为一旦发生地震,将会影响到房屋和设备的正常使用,进一步导致房屋倒塌。
在地震发生时,必须正确地调整地震中建筑的振动方向,并根据建筑物的实际地质和水文情况,使建筑物的结构与震源方向保持垂直,而不能与震源水平。
这主要是由于建筑物的朝向与地震方向平行,会增加建筑物坍塌的危险,而维持竖直关系的建筑物则不太可能发生坍塌。
高层建筑结构抗震设计理念及方法
是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳,从而经济地实现小震不坏,中震可修,大震不倒的目的。
但是,由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载,建筑物的地震破坏机理又十分复杂,存在着许多模糊和不确定因素,在结构内力分析方面,由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素,计算方法还很不完善,单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。
1 高层建筑抗震结构设计的基本原则
1.1 结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能
(1)结构构件应遵守强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)的原则。
(2)对可能造成结构的相对薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。
(3)承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。
1.2 尽可能设置多道抗震防线
(1)一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接协同工作。
例如框架剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成,双肢或多肢剪力墙体系组成。
(2)强烈地震之后往往伴随多次余震,如只有一道防线,则在第一次破坏后再遭余震,将会因损伤积累导致倒塌。
抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度,有意识地建立一系列分布的屈服区,主要耗能构件应有较高的延性和适
当刚度,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,提高结构抗震性能,避免大震时倒塌。
(3)适当处理结构构件的强弱关系,同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后,其他抗侧力构件仍处于弹性阶段,使有效屈服保持较长阶段,保证结构的延性和抗倒塌能力。
(4)在抗震设计中某一部分结构设计超强,可能造成结构的其他部位相对薄弱,因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小,改变抗侧力构件配筋的做法,都需要慎重考虑。
1.3 对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力
(1)构件在强烈地震下不存在强度安全储备,构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。
(2)要使楼层(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,一旦楼层(部位)的比值有突变时,会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。
(3)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。
(4)在抗震设计中有意识、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,这是提高结构总体抗震性能的有效手段。
2 提高短柱抗震性能的应对措施
有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外,还要满足延性的要求。
钢筋混凝土材料本身自重较大,所以对于高层建筑的底层柱,随着建筑物高度的增加,其所承担的轴力不断增加,而抗震设计对结构构件有明确的延性要求,在层高一定的情况下,提高延性就要将轴压比控制在一定的范围内而不能过大,这样则必然导致柱截面的增大,从而形成短柱,甚至成为剪跨比小于1.5的超短柱。
众所周知,短柱的
延性很差,尤其是超短柱几乎没有延性,在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时,很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌。
混凝土短柱的延性主要受轴压比的影响,同时配箍率、箍筋的形式对混凝土短柱的影响也很大。
高层混凝土结构短柱,特别是结构低层的混凝土短柱,其轴压比很大,破坏时呈脆性破坏,其塑性变形能力很小。
提高混凝土短柱的抗震性能,主要也就是提高混凝土短柱的延性。
因此,可以从以下几方面着手,采取措施提高混凝土的抗震性能。
2.1 提高短柱的受压承载力
提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比,从而改善整个结构的抗震性能。
减小柱截面和提高剪跨比,最直接的方法就是提高混凝土的强度等级,即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力,降低其轴压比;但由于高强混凝土材料本身的延性较差,采用时须慎重或与其他措施配合使用。
此外,可以采用钢骨和钢管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。
2.2 采用钢管混凝土柱
钢管混凝土是套箍混凝土的一种特殊形式,由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料。
由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束,使得混凝土处于三向受压状态,从而使混凝土的抗压强度和极限压应变得到很大的提高,混凝土特别是高强混凝土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90以下,相当于配筋率2至少都在4.6%。
当选用了高强混凝土和合适的套箍指标后,柱子的承载力可大幅度提高,通常柱截面可比普通钢筋混凝土柱减小一半以上,消除了短柱并具有良好的抗震性能。
2.3 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。
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。
3 结束语
现阶段,土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善,如果可以在结构与地基的材料特性,动力响应,计算理论,稳定标准诸方面得到符合实际的发展,自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。