本文從當(dāng)前地震頻發(fā),人們抗震意識增強(qiáng)的現(xiàn)狀入手,進(jìn)而討論抗震設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用,著重從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計,磚砌體結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計,基于性能的抗震設(shè)計,基于位移的抗震設(shè)計這四個方面來闡述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計應(yīng)用。
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所屬欄目:建筑設(shè)計論文 發(fā)布日期:2010-09-04 10:35 熱度:
摘要:
本文從當(dāng)前地震頻發(fā),人們抗震意識增強(qiáng)的現(xiàn)狀入手,進(jìn)而討論抗震設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用,著重從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計,磚砌體結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計,基于性能的抗震設(shè)計,基于位移的抗震設(shè)計這四個方面來闡述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:建筑;抗震;應(yīng)用
近年來,隨著地震一次次的襲擊,我們的抗震,防震意識也在曾強(qiáng)。其中,建筑防震就是防震的一個很重要組成部分。地震很難預(yù)測,但是,建筑物出色的的抗震設(shè)計卻可以減少很多不必要的傷亡,極大的保護(hù)了人民群眾的生命財產(chǎn)安全。
以下是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震設(shè)計應(yīng)用的具體闡述,我們將從四個方面出發(fā)。
一、 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計的應(yīng)用
不經(jīng)數(shù)值計算也就是我們所說的概念設(shè)計,特別是在一些難以做出精確分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中,依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想,立足于工抗震基本理論及長期抗震經(jīng)驗總結(jié)的基礎(chǔ)上。我們從場地選擇、房屋體形、結(jié)構(gòu)體系、抗震防線設(shè)置、剛度分布和構(gòu)件延性匹配等多個方面,來消除建筑中的抗震薄弱環(huán)節(jié),從整體的角度來確定建筑未構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的設(shè)計理念.使設(shè)計出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足夠的抗震可靠度。
鋼筋混凝土基本體系有捧架、刖架、框架框剪、剪力墻、框筒等,在設(shè)計大中型項目中,原則上盡量選擇超靜定次數(shù)高的基本體系。同時采用構(gòu)造措旌,使基本體系增加超靜定次數(shù),這樣,在地震等水平力作用下.大震引起的破壞僅限于超靜次數(shù)的降低,叩出現(xiàn)部分塑性鉸減少結(jié)構(gòu)的約束度.也能確保結(jié)構(gòu)抗震的可靠度,便總體系增加保證環(huán)節(jié)。
體系的設(shè)計中,首先應(yīng)使結(jié)構(gòu)平面力求簡單規(guī)則,主要抗側(cè)力構(gòu)件布置應(yīng)對稱勻:其次應(yīng)使其質(zhì)量沿高度均勻分布,避免剛度突變,并盡量降低建筑物的重心;第三、應(yīng)考慮荷載重心與剛度重心重合問題,盡量減小地震荷載所引起的整體扭轉(zhuǎn)力矩及局部應(yīng)力集中;第四合理設(shè)置變形縫:第五、加強(qiáng)樓屋蓋的整體性,對出屋面的房間結(jié)構(gòu)應(yīng)防止鞭端效應(yīng)破壞。
二、 磚砌體結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計的應(yīng)用
通常所說的磚砌體結(jié)構(gòu)包括多層砌體承重結(jié)構(gòu),底框架砌體結(jié)構(gòu)和內(nèi)框架砌體結(jié)構(gòu),由于砌體結(jié)構(gòu)缺乏延性.其抗拉、抗剪、抗彎強(qiáng)度均較低,因而在地震中比其他結(jié)構(gòu)體系的震害更為嚴(yán)重。為此應(yīng)考慮除一般原則外,還應(yīng)在建筑平面及結(jié)構(gòu)布置上,要優(yōu)先采用橫墻或縱橫培麩同承重的結(jié)構(gòu)體系,平面對齊、垂直連續(xù),窗間墻寬度均勻,樓梯和跨層避開轉(zhuǎn)角和盡端:層數(shù)和總高度、房屋高寬比及抗震橫墻同距還應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。同時采取構(gòu)造柱和圈粱和抗震墻等構(gòu)造措施,使結(jié)構(gòu)從整體上調(diào)整應(yīng)力的傳遞,以減小裂縫.保證工程的正常使用并實現(xiàn)“小震不壞,大震不倒”的抗震設(shè)計要求.對磚混結(jié)構(gòu)中承重墻的門窗洞口比較多的問題,可將鉸接連接的單個構(gòu)件。變成剛性連接的整體構(gòu)件。通常采用減小洞El尺寸、合理布置開洞位置、合理設(shè)置構(gòu)造柱、圈梁和層間加強(qiáng)等措施。形成整體后的構(gòu)件能夠補(bǔ)充局部削弱的不足.
對于底部框架的砌體結(jié)構(gòu).為防止底層過多的變形集中應(yīng)沿縱橫兩方向設(shè)置一定數(shù)量的抗震墻且均勻?qū)ΨQ布置:對于內(nèi)框架房屋應(yīng)適當(dāng)控縮橫墻間距,加強(qiáng)樓蓋剛度.外角與梯間角設(shè)置構(gòu)造柱與圈粱和樓蓋緊密連接。
三、 基于性能的抗震設(shè)計的應(yīng)用
隨著社會的不斷進(jìn)步,人們逐漸認(rèn)識到,在現(xiàn)代化充分發(fā)展的今天,再單純強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)在地震中不嚴(yán)重破壞和不倒塌,己不是一種完善的抗震思想,這種思想已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)抗震的需要。美國和學(xué)者在20世紀(jì)90年代初率先提出了基于性能(功能)的抗震設(shè)計理念,它是抗震設(shè)計理論的一次變革.
基于性能的抗震設(shè)計理論是指根建筑物的用途和重要性以及地震設(shè)防水準(zhǔn)確定建筑物的抗震性能目標(biāo),按照該目標(biāo)進(jìn)行建筑抗震設(shè)計,使設(shè)計的建筑在未來可能發(fā)生的地震作用下具有預(yù)期的抗震性能和安全度,從而將建筑的震害損失控制在預(yù)期的范圍內(nèi).
我國學(xué)者提出:基于功能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計應(yīng)該考慮兩類目標(biāo)功能水平,第一類是由規(guī)范給定的各類結(jié)構(gòu)的最低功能要求,反映結(jié)構(gòu)。共性”;第二類是按照建筑的用途,由業(yè)主、使用者與工程師共同確定。反映結(jié)構(gòu)“個性”.設(shè)計采用可靠度的表達(dá)形式并由構(gòu)件的可靠度過渡到結(jié)構(gòu)體系可靠度,通過“投資一效益”價值分析方法進(jìn)行可靠度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。在基于功能的抗震設(shè)計中,除了結(jié)構(gòu)抗震驗算外,抗震措掩也是一個重要的組成部分。按照不同的功能要求,結(jié)構(gòu)所具有的抗力和延性要求有所不同。因此提出。綜合抗震能力”概念.并采用構(gòu)造影響系數(shù)來描述不同構(gòu)造措施的作用。
基于性能的抗震設(shè)計的基礎(chǔ)和關(guān)鍵是性能目標(biāo)的確定,它包括設(shè)定地震水準(zhǔn)、選擇性能目標(biāo)和定義性能水準(zhǔn)。我國抗震設(shè)計規(guī)范(GB500X12001.)規(guī)定建筑結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計時,應(yīng)遵循三個水準(zhǔn)的抗震設(shè)防目標(biāo)。即。小震不壞,中震可修,大震不倒”,這個設(shè)防目標(biāo)包含了地震水準(zhǔn)和性能水準(zhǔn),因此可以說.抗震規(guī)范的設(shè)計方法已經(jīng)具有了基于性能的抗震設(shè)計思想的雛形。
四、 基于位移的抗震設(shè)計的應(yīng)用
要實現(xiàn)基于性能的抗震設(shè)計思想,必須對結(jié)構(gòu)在地震作用下的損傷進(jìn)行有效控制。實際震害和理論分析都表明,變形(耗能)能力不足是結(jié)構(gòu)在地震作用下倒塌的主要原因.而地震導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變形是結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破損的主要原因。結(jié)構(gòu)在地震作用下的破壞程度與結(jié)構(gòu)的變形(耗能)能力和位移響應(yīng)密切相關(guān),變形指標(biāo)比強(qiáng)度指標(biāo)更能反映結(jié)構(gòu)在地震作用下的性能,而人們對于結(jié)構(gòu)變形能力的研究已由來已久,在國內(nèi)外現(xiàn)行的抗震設(shè)計規(guī)范中已提出了結(jié)構(gòu)的變形限值,以變形作為設(shè)計參數(shù)易為廣大工程技術(shù)人員所接受。將位移(變形)作為控制結(jié)構(gòu)性能的參數(shù),還可以對結(jié)構(gòu)的整體行為進(jìn)行合理的控制。因此,國內(nèi)外學(xué)者對基于性能的抗震設(shè)計理論的研究又主要集中在基于位移的抗震設(shè)計上,基于位移的抗震設(shè)計方法是現(xiàn)階段實現(xiàn)基于性能的抗震設(shè)計最為便捷的一條途徑,有望成為基于性能的抗震設(shè)計實用方法。
基于位移的抗震設(shè)計方法為實現(xiàn)基于性能的抗震設(shè)計思想提供了一條簡便、有效的途徑,但要能真正應(yīng)用于工程實際,還有不少問題仍需要進(jìn)一步研究和解決:1)位移性能指標(biāo)的研究還不夠全面、深入;2)非線性地震變形需求的計算有待于進(jìn)一步改進(jìn);3)設(shè)計方法本身還不夠完善。工程實用性、可操作性有待于迸一步改善.
目前由于對結(jié)構(gòu)性能狀態(tài)的具體描述、相應(yīng)的計算方法、以及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)目前尚未明確.因此可以說,基于性能的抗震設(shè)計現(xiàn)階段基本上仍停留在概念階段,在工程中廣泛應(yīng)用的條件還不成熟。但是學(xué)者們在此方面進(jìn)行著積極的探索。
綜上所述,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的應(yīng)用是多方面,多層次的,我們有理由相信,抗震設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中全方位,大范圍的應(yīng)用將可以極大地減少大地震對人民群眾生命財產(chǎn)造成的損失。
參考文獻(xiàn):
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文章標(biāo)題:論抗震設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用探析
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