浅谈建筑结构抗震概念设计
- 格式:pdf
- 大小:256.13 KB
- 文档页数:2
抗震设计在建筑结构中的应用近年来,随着我国经济的飞速发展和城市化进程的加快,建筑结构的安全性和抗震能力成为了人们普遍关注的话题。
抗震设计作为保障建筑物在地震活动中安全的重要手段,在建筑结构中发挥着至关重要的作用。
本文将通过对抗震设计的概念、方法以及在建筑结构中的应用进行探讨,以期增进读者对这一领域的了解。
1. 抗震设计的概念抗震设计是针对地震引发的水平和竖向力以及结构变形进行合理布局,以增强建筑物的抵抗地震破坏的能力的一项工程设计方法。
其目标是确保建筑物在地震中保持基本完好,从而保障人们的生命安全。
抗震设计侧重于优化建筑结构的强度、刚度和稳定性,以满足地震荷载的要求。
2. 抗震设计的方法抗震设计的方法主要包括强度抗震设计和位移抗震设计两个方面。
强度抗震设计是通过提高建筑物的强度和刚度来增加其抗震能力。
这种设计方法注重建筑物的抗压、抗拉、抗剪能力,以及节点和连接部位的刚矩传递。
而位移抗震设计则主要关注建筑物的变形能力,通过合理的控制结构的变形来减轻地震力对结构、设备和人员的影响。
两者相结合,可以更好地提高建筑物的整体抗震性能。
3. 抗震设计在建筑结构中的应用涵盖了各个方面。
首先,在建筑物的纵向结构设计中,适当的刚度和强度的选择是至关重要的。
例如,在高层建筑中,增加纵向抗震墙和剪力墙的设置,可有效提高建筑物的抗震稳定性。
其次,在横向结构设计中,采用合适的抗震构件,如钢筋混凝土框架或剪力墙结构,能够增加建筑物的侧向刚度,提供足够的强度应对地震力。
此外,对于敏感设备的保护,如医院、实验室等,抗震设计需要更为精细,以确保设备在地震中不受到损害。
最后,适当的地震减震措施,如使用减震器、摩擦摆杆等,并结合建筑物的特点,也是抗震设计中常采用的方法之一。
4. 抗震设计的挑战与展望虽然抗震设计在建筑结构中的应用已取得了显著成果,但仍然面临着一些挑战。
首先,地震的预测和发生难以准确确定,这给抗震设计带来了很大的不确定性。
简述结构抗震概念设计的含义结构抗震概念设计是指在建筑设计阶段,通过合理分析和设计结构,使建筑在地震作用下能够充分发挥自身的抗震能力,以减少地震对建筑物造成的破坏和人员伤亡。
结构抗震概念设计需要考虑以下方面:1. 结构整体性:通过合理的结构布局和连通方式,使整个建筑结构能够形成一个整体,以提高抗震能力。
2. 建筑材料:选用合适的材料,如高强度钢筋混凝土、钢结构等,以增加结构的刚度和强度,提高抗震能力。
3. 结构体系:选择适当的结构体系,如框架、剪力墙、桁架等,以满足地震作用下的荷载传递要求。
4. 抗震设计要素:考虑地震作用下的水平力、垂直力、剪力等,确定结构的尺寸、强度、柱网布置、墙体厚度等参数,以满足设计要求。
5. 结构连接:合理设计结构连接,如梁柱连接、墙体与结构连接等,以确保结构的整体性和刚度。
6. 附加构件:增设抗震构件,如减隔震、阻尼器等,以增加结构的抗震性能。
结构抗震概念设计目的是在建筑设计早期阶段,通过合理的设计理念和方法,尽可能提高建筑的抗震能力,减少地震对建筑物和人员的危害。
这样可以提高建筑的安全性和可靠性,保护人民的生命财产安全。
结构抗震概念设计是指在建筑结构设计的初期阶段,考虑地震影响和力学特性的基础上,通过结构布局、形式、材料、连接方式等方面的综合设计,以提高建筑结构在地震发生时的抗震性能。
结构抗震概念设计的含义包括以下几个方面:1. 提前考虑抗震性能:结构抗震概念设计在初期阶段就将抗震性能的考虑纳入设计中,通过合理的布局、形式和结构系统的选择,以及考虑地震产生的荷载、地震波传播路径等因素,在建筑结构设计的初期就提出合理的抗震方案。
2. 综合设计思路:结构抗震概念设计是综合考虑建筑的整体性能和安全性的设计过程,不仅仅追求单一方面的抗震性能,还要考虑结构的可行性、经济性、舒适性等因素。
3. 满足抗震设计要求:结构抗震概念设计需要满足国家和地区的抗震设计规范要求,确保建筑在地震发生时能够安全、稳定地承受地震力的作用。
抗震设计概念
抗震设计,是针对地震区的工程结构进行的一种专项设计,以满足地震作用下工程结构安全与经济的综合要求。
一般包括抗震分析和抗震措施两个方面。
抗震分析是以结构动力学为基础,计算和分析结构在地震动作用下的反应。
抗震措施则包括工程总体布置、结构选型、地基基础处理以及各种构造措施。
抗震概念设计是指根据地震作用水平,选择合适的结构体系、材料及细部构造,以到达合理的抗震设计目的。
涉及方面有建筑场地的选择、结构体系的选择、平面立面布置的规则性、结构的动力特性的确定、传力机制的可靠性等。
这种设计可以在源头上避免或减轻不利于抗震设计因素的影响,有助于获得结构抗震性能方面的最有利组合,为设计过程中的数值计算创造有利条件。
总的来说,抗震设计的主要目的是保证建筑在地震发生时能够保持结构的完整性,减少地震对建筑的破坏,保证人们的生命安全。
简述抗震概念设计
抗震概念设计是指在建筑物的设计阶段,根据地理环境和地震活动等因素,采取一系列措施来提高建筑物抗震能力的设计过程。
抗震概念设计包括以下几个方面:
1. 结构设计:在结构设计中,要考虑建筑物的质量、刚度和稳定性,采用合理的结构形式和连接方式,以抵御地震力的作用。
常用的结构形式包括框架结构、剪力墙结构和筒结构等。
2. 地基处理:地基是建筑物的承载基础,地基的不稳定会导致建筑物受震时发生倾斜、沉降等问题。
因此,在抗震概念设计中,要对地基进行必要的处理,如加固地基、提高地基的承载力等。
3. 防震隔震设备:防震隔震设备通过减小建筑物与地面之间的相互作用,降低地震力的传递,减少建筑物的震动。
常见的防震隔震设备包括阻尼器、隔震支座和减震墩等。
4. 材料选择:在建筑物的建设中,要选择抗震性能好的建筑材料。
例如,使用具有一定抗震性能的混凝土、钢材和玻璃纤维等材料,能够提高建筑物的抗震能力。
5. 设计准则:抗震概念设计还要参考抗震设计相关的国家标准和规范,确保设计符合抗震要求。
这些准则包括建筑物的抗震设计参数、建筑物的抗震等级和最大抗震烈度等。
抗震概念设计是抗震设计的起点,通过合理的设计和措施采取,可以提高建筑物的抗震能力,减少地震对建筑物的破坏,保障人员的生命安全。
浅谈抗震概念与高层建筑结构设计摘要:针对目前建筑结构设计当中过分依赖结构软件计算结果,不注重结构的构造设计。
提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性,推动结构设计的发展。
所谓的概念设计一般指不经数值计算,尤其在一些难以作出精确力学分析或在规范中难以规定的问题中,从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。
关键词:建筑设计;概念设计;抗震近十年来,高层建筑大量涌现,其结构一般都是不规则的,有些是特别不规则的,从而使结构设计遇到了许多难点,结构工程师发挥了创造才能,尽可能地解决结构设计中的难题和技术关键,从而陆续产生了能适应建筑师创新意识的多种复杂高层建筑结构体系。
高层建筑连体结构是一种新型结构形式,通过在不同建筑塔楼间设置连接体使其成为共同的使用空间。
同时,由于连体建筑的独特外形能够带来强烈的视觉效果,使建筑型体更具特色。
1.我国现行规范对抗震设计的要求地震作用是一种随机的不可复制的自然运动,是其大小和方向都无法确定的一种偶然荷载。
根据我国《抗规》规定,建筑物的抗震设计按“三水准二阶段”进行,即体现“小震不坏,中震可修,大震不倒”的原则,一般情况下遭遇第一水准烈度时,建筑处于正常使用状态,从结构抗震设计计算的角度,可以视为弹性体系,用弹性反应谱进行弹性阶段分析;当遭遇第二水准烈度时,结构进入非弹性工作阶段,但非弹性变形或结构体系的损坏控制在可修复的范围,此阶段的设计主要由构造来体现;遭遇第三水准烈度时,结构有较大的非弹性变形,但变形控制在规定的范围内,以免倒塌。
二阶段的设计即是按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合验算结构构件的承载能力以及在小震作用下验算结构的弹性变形,一般采用的是弹性反应谱分析方法,以满足第一水准抗震设防目标的要求;第二阶段是在大震作用下验算结构的弹性塑性变形,以满足第三水准抗震设防目标的要求。
对于第二水准抗震设防目标的要求,《抗规》是以抗震措施来加以保证的。
浅谈建筑结构抗震概念设计摘要:文章通过对建筑结构抗震“概念设计”的研究,从场地选择、地基基础设计、平立面布置、结构体系等方面进行了论述,明确了“概念设计”的原则和要求,以达到合理抗震设计的目的。
关键词:概念设计,结构抗震,结构体系强烈地震是一种破坏作用很大的自然灾害,会导致建筑物发生严重破坏,使结构丧失整体性、承重构件强度破坏和地基失效。
目前对建筑物的地震破坏机理和过程还没有充分认识,因此要进行精确的抗震计算是很困难的。
人们通过总结大地震灾害经验,提出了建筑结构抗震的“概念设计”。
所谓概念设计是指正确地解决总体方案、材料使用和细部构造,灵活运用抗震设计原则,既能注意总体布置上的大原则,又能顾及到关键部位的细节,从而达到合理抗震设计的目的。
根据概念设计原理,在进行抗震设计时,要考虑的主要因素有:(1)场地、地基和基础;(2)建筑平立面;(3)结构体系;(4)非承重结构构件和主体结构的关系;(5)材料的选择和施工质量。
一、选择对抗震有利的场地、地基和基础(一)建筑场地选择选择建筑场地时,应根据工程需要,掌握地震活动情况和工程地质的有关资料,对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价。
1.建筑场地尽可能要求宽阔平坦而且避开斜坡和崖地,要尽量选择坚实均匀的场地土。
微风化和中等风化的基岩,坚实的砂土层,不含水的粘土层等都属好的场地土。
2.对建筑抗震不利地段提出避开要求,当无法避开时应采取有效措施。
3.不应在抗震危险地段建造甲、乙、丙类建筑,建筑抗震危险地段一般是指地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流及地震断裂带上可能发生地表位错的部位。
(二)地基和基础设计1.同一结构单元不宜设计在性质截然不同的地基土上。
2.同一结构单元不宜部分采用天然地基,部分采用桩基。
3.地基为软质粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土时,应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响,并采取相应的措施。
4.同一结构单元的基础埋置深度宜相同。
浅谈建筑结构抗震概念设计
发表时间:2015-12-17T16:01:14.980Z 来源:《基层建设》2015年16期供稿作者:袁芬
[导读] 浙江省天正设计工程有限公司浙江杭州根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。
袁芬
浙江省天正设计工程有限公司浙江杭州 310012
摘要:建筑工程的质量,直接影响到人们的生命和财产安全。
在工程建设中,抗震设计是影响整个工程质量不可缺少的要素之一,因此,必须完善好建筑抗震结构设计的工作。
本文主要论述抗震概念设计基本内容,提出建筑抗震结构设计的策略,以供参考。
关键词:建筑;抗震;概念设计;策略
1 抗震概念设计基本内容
1.1什么是抗震概念设计:
根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。
就是把地震及其影响的不确定性和规律性结合起来,设计时应着眼于结构的总体反应,依据结构破坏机制和破坏过程,灵活运用抗震设计准侧,从一开始就全面合理地把握好结构设计的本质问题(如把握好总体布置、结构体系、承载能力与刚度分布、结构延性等),顾及关键部位的细节,力求消除结构中的薄弱环节,从根本上保证结构的抗震性能。
1.2抗震概念设计的目标
实际地震的不可预知性,可供分析的地震资料的有限性,目前地震计算手段
的局限性,故重视建筑抗震概念设计,从某种意义上来说,也是对地震理论不完善所采取的弥补措施。
抗震概念设计目标:“小震不坏,中震(设防烈度地震)可修,大震不倒”;以及为实现这一目标所采取的“两阶段设计步骤”,即:承载力验算和弹塑性变形验算。
2 建筑抗震结构设计的策略
2.1 采用合理的结构体系
2.1.1 影响结构体系的因素很多,如抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等,还应考虑技术、经济和使用条件等。
目前我国比较常用的结构形式有:砖混结构、钢筋混凝土结构、钢- 混凝土组合结构(混合结构)、钢结构。
砖混结构以砖墙作为抗侧力构件,在地震力作用下,易发生剪切破坏。
混凝土结构包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
在地震力作用下,不同结构形式,不同抗侧力构件,发生不同破坏(剪切变形,弯曲变形)。
2.1.2 结构抗震设计的关键是解决承载力、刚度和延性问题:
1)对于非抗震结构,足够的材料强度和刚度是结构设计需要考虑的问题,而对于抗震结构除了要承担常规荷载外还要承担地震动作用,其材料强度和刚度不是越大越好(如抗弯强度过高不利于抗剪,刚度过大也会加大结构的地震作用),而需要控制在合理的范围内。
2)结构体系由各类构件相互连接组成,抗震结构构件应具有必要承载力、合理的刚度、良好的延性、可靠的连接,使相互之间合理均衡。
3)结构构件应具有良好的延性(即变形能力和耗能能力),延性可以增加结构的抗震潜力,增强结构的抗倒塌能力。
结构抗震设计的本质就是对结构承载力、刚度和延性的合理把握问题。
2.2 选择合理的平面和立面布置
2.2.1 建筑布置对结构的规则性影响重大,抗震性能良好的建筑,需要建筑师与结构工程师的互相配合。
不应采用严重不规则的设计方案,避免采用特别不规则的方案。
2.2.2 建筑形体及其构件布置应避免形成平面和竖向的不规则。
平面不规则主要关注的是结构的扭转和水平传力途径的有效性问题,体现在扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续;竖向不规则主要关注薄弱层问题及竖向传力途径的有效性问题,体现在侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变。
2.3 选择合理的结构计算方法进行结构分析
2.3.1 结构分析是结构设计的前提,是结构设计的重要依据性工作,采用合理的计算模型,合理的计算假定,合理选用计算程序,必要时的多模型多程序比较分析等对结构设计关系重大。
2.3.2 目前的地震作用计算方法主要有:
1)高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法;对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。
2)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高层建筑结构,可采用底部剪力法。
3)时程分析法作为振型分解反应谱法的补充计算方法。
根据结构的规则性,依据相关规范的规定,在多遇地震下进行弹性时程分析,在罕遇地震下进行弹塑性时程分析。
2.3.3 结构抗震设计应根据不同要求,对同一结构布置采取不用的计算假定。
比如对结构进行不规则判别,选用在规定的水平力作用下,考虑偶然偏心等。
比如配筋设计计算,根据工程具体情况,采用刚性楼板假定、分块刚性楼板假定、弹性楼板假定及零刚度楼板假定,考虑双向地震,框架柱配筋按单向偏心计算或按双向偏心计算等。
2.4 抗震措施及抗震构造措施
2.4.1 抗震措施要求做到“四强、四弱”。
1)强柱弱梁:目的是框架在地震情况下产生梁铰机制,即要求柱子不先于梁破坏,因为梁破坏属于构件破坏,是局部性的,柱子破坏将危及整个结构的安全,可能会整体倒塌,后果严重。
2)强剪弱弯:弯曲破坏是延性破坏,是有预兆的——如开裂或下挠等,而剪切破坏是一种脆性破坏,没有预兆,瞬时发生,没有防范,要避免。
3)强节点弱构件:因节点失效意味着与之相连的梁与柱都失效,故要求节点的承载力应高于连接构件。
4)强墙弱连梁:连梁作为消能构件,建议跨高比在2.5~5之间,适宜的连梁刚度,可以吸收部分地震能量,同时又具有一定的变形,具有耗能能力。
2.4.2 抗震构造措施
包括:房屋高度,轴压比,剪压比,边缘构件(构造边缘构件、约束边缘构件),纵筋及箍筋配筋率(最大最小),体积(面积)配箍率,箍筋直径、间距、肢距、加密区等。
2.5 特殊构件(楼梯构件)的抗震设计
2.5.1 楼梯作为重要的疏散工具,在抗震防灾中起着重要作用。
地震中楼梯的梯板具有斜撑的受力特点,设计中,应注意楼梯与主体结构之间的相互作用关系。
楼梯对主体结构的影响,取决于楼梯与主体结构的相对刚度比,影响程度取决于主体结构的结构体系:主体结构的刚度越大、整体性越好(如抗震墙、框架抗震墙结构等),楼梯对主体结构的影响越小;而主体结构的刚度越小、整体性越差(如框架结构、装配式楼盖结构、砌体结构等),楼梯对主体结构的影响就越大。
2.5.2 现阶段,对抗震工况下的楼梯设计措施如下:
1)楼梯间的布置应尽量减少其造成的结构平面不规则。
2)楼梯构件与主体结构整体浇筑时,应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响,应进行楼梯构件的抗震承载力验算。
此时应注意两方面:一是楼梯对竖向构件的影响(使竖向构件中间受力,形成短柱或局部错层等);二是要考虑楼梯的传力需要(楼梯作为水平传力构件之一,应确保其传力及疏散功能的实现)。
3)采取构造措施,减少楼梯构件对主体结构的刚度影响。
a:对结构抗侧刚度大、楼盖整体性好的结构,当楼梯周围有抗震墙(或抗震墙与连梁)围合时,计算中可不考虑楼梯的影响(即楼梯构件不输入模型计算中),而采取有效的构造措施(加配梯跑跨中板顶通长钢筋、抗震墙端柱箍筋加密等)确保楼梯及相应抗震墙端柱的安全。
b:采取将楼梯平台与主体结构脱开的办法,以切断楼梯平台板与主体结构的水平传力途径,使每层楼梯平台板支承载楼面梁上且对结构的刚度贡献降低。
避开楼梯框架柱形成短柱。
此时要求支承楼梯的梁上小柱按框架柱要求进行抗震设计,与框架柱、楼梯小柱相连的楼梯平台梁按照框架抗震梁的要求进行抗震构造设计。
c:采取在每梯段下端梯板与平台或楼层之间设置水平隔离缝,但此方法对于BT,DT型楼梯受限。
d:采取在每梯段下端梯板与平台或楼层之间设置隔震橡胶支座,使得梯板与梯梁之间既可相互滑动,又连为整体。
结束语:
总之,想要从整体上提高建筑的抗震性能,要从建筑结构体系选型、抗震计算方法、抗震措施及构造措施、重要组成部分的概念设计等各方面考虑,这样才能够整体的把建筑抗震性能进行提升。
参考文献:
[1]李淑彦.建筑结构抗震设计的要点及方法[J].门窗,2012(08).
[2]章明.高层建筑结构抗震设计的方法研究[J].江西建材,2012(02).。