建筑结构抗震设计论文范例(12篇)
建筑结构抗震设计论文范文篇1
关键字:建筑抗震理念;设计原则;抗震设计分析
Abstract:withthedevelopmentofscienceandtechnology,seismictechnologynotonlyinallareasoftheworldmadearapiddevelopment.Theseismictechnologyinourcountryandtheworldseismictechnologyandalthoughseismicconceptandthedevelopedcountriesinsomedistance,buthasmaderapidprogressseismiccareer.
Keyword:anti-seismicconcept;Designprinciple;Seismicdesignanalysis
中图分类号:S611文献标识码:A文章编号:
引言:众所周知,2008年5月12日,四川省汶川发生了里氏8.0级大地震。汶川大地震给四川人民以及其附近的各省和自治区造成巨大的人力和财力的损失波及到延边地区。地震灾害会造成不同的灾害,例如:会造成家庭失散,房屋倒塌,地震过后给人们留下心理阴影从而影响人们的正常生活等。而这些损害大都因为房屋等建筑的抗震能力较弱,那么,根据我们目睹的现实,结合一下现行的抗震理念,结合现实的建筑。研究一下如何科学而又合理的抗震,确保人们生活快乐幸福,财产安全得以保障,从而也增强我国建筑的抗震能力,使我国抗震技术有更进一步的发展。
一、建筑抗震理念以及设计原则
1、建筑抗震设计理念
现行的抗震理念现行的抗震理念,是吧把确保人民的生命安全和财产安全作为最基本目标的,我们不仅为保护人们的安全,而且要做到房屋不会因为地震的到来而倒塌。因此要探究更加先进的抗震理念,促使建筑不会因地震的到来而倒塌,更要保障人民的生命安全。以此为目标,设计出了更加先进的建筑抗震理念,和建筑设计。
自改革开放以来,在我国,目前比较精确科学抗震的一种抗震分析理论即:结构弹塑性理论。结构弹塑性理论,之所以能够被得到应用以及推广,源于建筑结构理念的变形设计和对变形设计的一种很好地控制。
四川汶川大地震后,抗震专家针对放我的倒塌,桥的断裂等有地震引起的一系列建筑问题,作了更为细致的研究(1)p2。
笔者认为,良好的抗震理念应该以保护人民的人身安全为基点,同时应确保人民的财产安全。
2、建筑抗震设计原则
建筑抗震的设计,较为全面的理解应该包括建筑设计理念以及建筑设计原则。建筑设计理念是建筑结构专家对建筑结构的计算理论和规范,对建筑模型进行设计,以及在一定受力情况一定的状态下,对建筑的结构进行研究,用一种较为系统的结构进行分析和计算,然后利用计算结构,对建筑进行较为科学的设计。但是,设计理念则是在建筑设计的理念的基础上,正确的科学的解决建筑的大致方案,建筑材料、截面设计、内部构造和计算分析等更为到位的分析。从整体来说,利用科学合理的设计理念,并且根据一定的设计原则,采用科学的方法,才能设计出高效迅速的抗震建筑。
(1)、规则和匀称的原则
首先,建筑结构的匀称性和规则性是建筑抗震设计的一个最基本的原则。抗震建筑的抗侧力的结构平面设计应该规则和对称,并且应该具备整体性。其次,建筑结构的竖向剖面和立面以及建筑结构的侧向的刚度应该均匀的变化,不能忽强忽弱,属相的抗震结构的材料和截面的尺度的强度应该自上而下逐渐增强而简单、对称、规则的设计应该适用于那些高级建筑。再次,平面设计的均匀设置,一方面有利于抗震建筑的抗震能力能够有直接的传递途径,另一方面,还可以使建筑结构的刚度和建筑结构的抗震质量相互协调,从而防止刚对于质量之间的偏离。最后,坚持抗震建筑的规则和匀称的原则,有利于抗震建筑防止出现倒塌和破坏的现象,使抗震建筑各个部分相互协调,发挥整个抗震建筑物的抗震能力,从而防止地震带来的不良的影响。
(2)、坚强建筑结构的刚度的原则
建筑结构的刚度和建筑结构的抗震能力密切相关,在一定程度上来说,抗震建筑结构的刚度愈大,抗震建筑结构的抗震能力愈强。从现实生活中经验来看,抗震建筑的结构应该做到建筑物的任何一个方向都要能够具有很好的抗震功能,抗震建筑的结构强度和其抗震的延展性的一个重要的综合反映则是抗震建筑物的抗震能力。然而,抗震建筑物的抗震能力则要通过抗震建筑物的抗扭转振动的能力和抗震建筑物的抗扭刚度。那么,为了设计和建筑出具有高度抗震能力的建筑物,在设计抗震建筑物时一定要加强抗震建筑物的抗扭转振动能力,另外,还应该更加注意对抗震建筑物的结构的抗扭强度的加强。这样。才能够有可能建造出具有高能力的抗震建筑物,人们才能生活安定。
(3)抗震建筑物的整体原则
在哲学中,我们都知道部分与整体的关系,整体具有系统性、全局性,具有统筹全局的作用。那么,对于抗震建筑物的整体具有重大影响的则是楼盖。所以,楼盖具有十分重要的作用。在一定程度上说,楼盖就是水平隔板,它一方面可以向抗震建筑物各个竖向抗震的侧力汇集和传递一定的抗震惯力,另一方面,楼盖能够使抗震建筑物的一些构件共同承担地震作用。尤其是楼盖可以使整个抗震建筑物侧力构件一同抵抗地震。
(4)抗震建筑物的优化准则
抗震建筑物的优化准则就是“四强四弱”。四强则分别是:强柱、强剪、强节点、强压。四弱即弱梁、弱弯、弱杆件、弱拉。总体来说,四强四弱就是指:节点处的柱端的抗震能力比梁端的抗震能力强,抗震建筑物的杆件的受剪力比受弯来承受能力要大,对于杆件的截面而言,是抗震建筑物的钢筋的受压区的承载能力比抗震建筑物的手拉承受能力要强的多,这样可以防止受压的混泥土因脆性而受破坏。
三、抗震建筑物的抗震设计分析
随着科学技术的发展,我国抗震建筑物的抗震技术取得飞跃的进步,源自我们具有科学的抗震建筑物的设计理念以及合理的抗震设计原则。笔者结合抗震建筑物的一些抗震设计进行分析。
1、建筑物—房屋的外形设计分析
坚持抗震建筑物的抗震设计理念,更加有效合理的建筑抗震建筑物,从而抵御自然灾害的侵袭,使人民安居乐业,国盛民康,
(1)、外形简洁、空间平面
从现实生活的经验中,那些经受震害的地方如唐山、汶川大地震,可以发现,那些外形比较规则,平面形状比较简单的建筑物很少出现被地震损坏的现象,有的还会完好无缺。而一些,建立在平面不规则、比较复杂的空间上的建筑物在地震来临时及其容易被破坏。那么,我们在建造看着真建筑物的时候。应该尽可能的把抗震建筑物建造在平面比较工整、规则的空间上面,并且建筑物用尽可能的做到外形简洁。
(2)、平面布置
抗震建筑物的平面布置问题式建筑设计里一个重要部分,与抗震建筑物的使用有密切关系,也与抗震建筑物的抗震能力息息相关。
抗震建筑物的活动的空间的大小、建筑物的内部构造比如楼房里楼道、楼梯、电梯的布置、房间数量的布置等等,这些都应该明确的在平面设计图上显示出来。只有设计好平面图,才可以准确的均匀的布置使其符合规则和匀称的原则,建造抗震建筑,做到有效地抗震。规则和匀称这一原则的利用,在现在的建筑物中很常见,例如:中国北方民间建筑中的小平方的建造,建立在平面空间上,外形规整(2)p29。
(3)、抗震建筑物屋顶的设计
抗震建筑物的设计中屋顶的设置有不可忽略的作用。如果屋顶设计过高或是过重都不能使建筑物很好地抗震。一般情况下,应该使抗震建筑物的屋顶具有较低的高度,避免过高。
2、建筑物—桥梁的设设计分析
地震的破坏性不仅从房屋建筑物上看地震载荷,而且也影响到桥的稳固性。随着桥的跨径的增加,桥底的剪力增加,结构的碰撞力也增加。因为,跨径受各种因素的影响,伴随着跨径的增加,跨境承受的力越多,从而使地震所承受的震力增加,往往导致墩底受到较大的,从而导致桥受到较大的地震响应(3)p5。
结语:伴随着我国抗震技术的发展,科学合理的抗震理念的产生,新的抗震建筑物的新型设计分析,希望能够很好地做到地震的防御工作,确保人民生命健康和财产的安全。
参考文献
[1].冯海峰.浅议建筑结构设计中的概念设计[J].内江科
技.2009.02
[2].陈龙洪.谈概念设计在建筑结构设计中的应用[J].建材与装
饰.2010.02
[3].李敏霞.地震模拟振动台试验系统频率特性估计的研究及应用.世界地震工程,1996,
建筑结构抗震设计论文范文篇2
关键词:建筑结构;抗震鉴定;抗震加固
中图分类号:TU746.3
1.引言
我国处在两大地震带的交汇地区,是世界上地震较为频繁和严重的国家之一[1]。我国的抗震设防工作起步较晚,直到1974年才颁布工业和民用建筑抗震设计的规范。我国有大量的房屋建筑和工程设施存在不同程度的抗震能力问题,老旧民房、农村建筑、土石结构房屋和南方地区的空斗墙房屋等的抗震能力更差,如果出现强烈的地震,将会造成严重的生命和财产的损失,因此,对现有的建筑结构进行抗震鉴定和加固是非常有必要的[2]。
2.现有建筑结构抗震鉴定
现有建筑结构抗震鉴定的目标是指经鉴定符合抗震标准的建筑结构在遭遇同等强度的抗震设防烈度的地震时,不会倒塌伤人或者砸坏建筑内的设备等,经过修理之后可以继续使用[3]。这就不仅要求建筑的主体结构不倒塌,而且也要防止容易导致伤人或者砸坏设备的非结构构件的倒塌。
2.1现有建筑结构抗震鉴定的范围
现有建筑结构需要进行抗震鉴定的主要分为两类:
第一类是没有经过抗震设防的建筑结构[4]。由于我国1974年才正式颁布抗震设计规范,在此之前建设的建筑结构理论上都没有进行抗震设计。
第二类是地区的抗震设防烈度提高,那么该地区的现有建筑结构都应该按照轻重缓急进行抗震鉴定。
2.2现有建筑结构抗震鉴定的步骤
现有建筑结构的抗震鉴定是指对建筑结构的整体抗震性能做全面的正确的评价,鉴定建筑结构的抗震能力和薄弱环节[5]。现有建筑结构抗震鉴定主要包括下列步骤:
(1)搜集原始资料。收集建筑结构的勘查报告、施工设计方案、施工记录和工程验收材料等原始资料,如果资料不全,要有针对性的进行实测补充。
(2)调查建筑结构的现状。了解建筑结构的实际情况与原始资料相符合的程度,了解工程的施工质量和维护,注意相关的非抗震质量问题。
(3)分析抗震能力。根据各种建筑的结构布置、合抗点和抗震承载力等因素,采用既有数值计算又有抗震理念的鉴定方法分析抗震能力。
(4)整理鉴定结论。对建筑结构的整体抗震能力做出评价以后,要给出整体鉴定结论,同时,要给不符合鉴定要求的建筑结构提出加固、改造和维修抗震对策。
3.现有建筑结构抗震加固设计
现有建筑结构抗震加固之前必须进行抗震鉴定,要根据抗震鉴定的结论进行加固设计。
3.1抗震加固方法
按照加固形式,建筑抗震加固方法可以分为以下几种。
3.1.1增设构件加固
增设构件加固是对结构进行抗震加固最基本的方法之一,也是最有效的方法之一。这种方法可以提高结构的整体抗震性能。具体包括增加抗震墙加固、增加支撑加固、增加钢架加固等多种方法。
如果原有的抗震墙体间距不满足抗震标准,或者抗震承载能力不足时候,适宜采用增加抗震墙的加固方法。新增抗震墙可以承担主要的地震作用,减小结构变形。增加抗震墙时,要处理好抗震墙和原有构件的连接,既要避免对原有构件造成损伤,又要保证连接的可靠。由于抗震墙体的刚度比较大,在增设抗震墙体时要充分考虑增设墙体后整体结构刚度的均匀性,避免转移薄弱层。增设抗震墙的优点是造价低、性能好、应力传递简单,缺点是墙体的重量大,需要基础结构有足够的承受力。
使用钢筋混凝土和钢结构等构成的框架建筑中,可以使用增设支撑加固和增加钢架加固的放法,优点是支持重量轻,工期短,能够保证结构的强度,对建筑结构的使用影响小。缺点是在地震作用下,支撑和钢架耗能能力有限容易产生屈曲破坏,重复利用率低。
3.1.2增强构件加固
增强构件加固是指对原有的构件进行加固,提高构件的承载能力和抗震能力。主要有以下几种方法:
(1)粘贴钢板加固。粘贴钢板加固适用于钢筋混凝土受弯和大偏心受拉构件的加固。此方法是将钢板粘贴在混凝土构件的表面,钢板和构件共同受力提高结构的承载能力。粘贴钢板加固的方式简单快速,对结构的外形和使用影响较小,缺点是防火性能差,加固后构件提高的承载能力有限。
(2)外粘型钢加固。外粘型钢加固是将型钢外包在构件的四角,提高构件的承载能力。这种加固方式施工比较简单、工作量小,可以改善构件的刚度和延性,可以改善构件截面刚度和延性,适用于大跨度的结构。
(3)增大构件截面。增大构件截面能够提高原结构的承载能力,加强建筑物整体的刚度。其缺点是对原构件损坏比较大,施工周期长,会消耗较多的人力物力,对抗震存在不利的影响,适用于加固基础和下部结构。
3.1.3替换构件加固
替换构件加固,主要是对原有强度较低,韧性较差的构件进行替换,经常采用的有:使用混凝土替换砖和钢构件替换木制构件。例如:使用钢筋混凝土柱子替换砖柱,使用钢筋混凝土墙替换砖墙等。替换构件加固时要做好和原有构件的连接。
3.1.4隔震、耗能减震加固
隔震加固是通过设置隔震层将地震变形集中到隔震层,减小地震对原有结构的影响,这种方式抗震性能好,不需要对其他的构件再进行加固。
耗能减震加固是通过在结构上增加耗能阻尼减震装置,依靠增加结构能量消耗地震反应,减小结构的地震反应。这种方式是造价低,是一种有效的减少地震反应的途径。
3.2抗震加固设计原则
(1)抗震加固设计方案要根据抗震鉴定结果综合制定,分别采用房屋整体加固、区段加固或构件加固,加强整体性、改善构件的受力状况、提高综合抗震能力。
(2)加固或新增构件的布置,要尽量消除或减少不利因素,防止局部加强导致结构的强度突变。
(3)新增构件与原有构件之间应有可靠连接;新增的抗震墙、柱等竖向构件应有可靠的基础。
(4)加固所用材料类型与原结构相同时,其强度等级不应低于原结构材料的实际强度等级。
(5)对于不符合鉴定要求的女儿墙、门脸、出屋顶烟囱等易倒塌伤人的非结构构件,应予以拆除或降低高度,需要保持原高度时应加固。
4.结论
近几年,我国发生了几次较大的地震,造成了比较严重的灾害。所以,国家已越来越关注建筑结构的抗震鉴定和加固。通过国内外的数据资料显示,对现有建筑结构做好抗震鉴定和加固,是减少地震灾害的有效措施,因此,做好现有建筑的改建工作、正在建设的建筑的抗震建设、将要建设的建筑的抗震规划,将会使我国的抗震建设向前迈进一大步。
参考文献
建筑结构抗震设计论文范文篇3
关键词:建筑结构;基于性能;抗震设计;要点
引言
近年来,随着现代社会的快速发展,国内外地震发生的频率越来越高。从1978年中国的唐山大地震,到1994年美国的洛杉矶大地震,到1995年的日本阪神地震,再到2008年中国的汶川地震,再到2010年的海地地震,再到最近四川雅安大地震等等,一些列的大地震不仅对人们的生命财产造成了巨大的损失,同时对于整个国民经济的发展差生了严重的影响。历次的地震对我们所造成的影响一直在提醒我们,现有的抗震设计思想与方法均存在一定的问题,必须要对建筑结构在地震作用下的行为进行控制。因此,现行的抗震设计规范及方法需要进一步的完善,在此基础上本文提出了基于性能的抗震设计。本文首先对基于抗震设计的基本的概念进行了简单的介绍,接着就基于性能的抗震设计中的几个主要方面进行了阐述。在最后对全文进行了简单的总结。
一、基于性能的建筑结构的抗震设计概念
基于性能的抗震设计方法是一种基于“投资-效益”准则,兼顾结构抗震设计共性和个性要求的抗震设计方法,是抗震设计理论的变革。基于性能的抗震设计方法可以根据具体的情况,选取适当的设防目标,设计功能多样化的建筑结构,这样的设计方案就可以满足不同的设防目标。基于性能的抗震设计是比基于力,基于位移或者基于其他方面的抗震设计更为广泛的设计理念,基于性能的抗震设计可以更为直接的满足用户对于建筑的要求。
基于性能的抗震设计不是一个新的概念,目前对于这方面的研究也引起了人们的重视,并取得一定的成果,但是现在对于给予性能的抗震设计国际上还没有形成一个统一的定义。不同学者对于基于性能的抗震设计有不同的描述,但是大体上的意思都差不多,都传输了一个设计思想:建筑结构在正式使用的过程中,能够对于不同程度的地震有一定的抵御能力,建筑本身的性能能够应对相应程度的地震。基于性能的抗震设计的可行目标是在耗用资源最少的情况下,设计出能够抵抗最糟糕的情况的建筑结构,确保群众的生命财产,减少国民经济的损失。
二、基于性能的抗震设计主要内容
抗震性能目标是社会和住户所期望的的结构抗震性能,而结构抗震性能设计理论的基本内容主要包括地震设防标准、结构抗震性能目标、结构抗震设计方法等三个方面的内容。
1、地震设防标准
简单来说,地震设防标准是指未来可能作用于场地的地震作用大小。具体来讲,地震设防水准是指在抗震设防中如何根据客观的设防环境和已定的设防目标,同时考虑到具体的社会经济条件来确定采用多大的地址动参数。而目前对于地震动的研究还处于发展阶段,设防水准还只是基于地震动时的剧烈程度来进行设防的。但是根据实际情况,地震动所持续的时间以及其振动的次数对于建筑结构都会产生些相当大的威胁,所以要想更好的实现基于性能的抗震设计,对于地震动的持续时间,地震动的次数等参数对于建筑结构性能的影响都需要继续进行研究。目前,基于力和基于位移等结构性能的设防水准已被提出,其中基于位移的结构性能的设防标准最方便使用。结构抗震性能目标是指对某种程度的地震设定一定的标准,由该标准规定建筑结构在地震是所能承受的负荷,根据PBSD,可将其划分为五个等级,具体见下表。
2、基于性能的抗震设计的分析和设计方法
在强烈的地震的作用下,建筑结构一般都会出现一定程度上的损坏。在建筑结构抗震性能设计中,就必须要对建筑结构在强烈地震作用下结构本身所能承受的负荷范围进行一定的估计。一般而言,抗震性能分析方法有四种:线性静力分析方法、线性动力分析方法、非线性静力分析方法、非线性动力分析方法。其中线性静力分析方法一般适用于构件的截面设计,非线性静力分析方法是一种逐渐得到广泛应用的评估结构抗震性能的简化方法,非线性动力分析方法是一种弹性塑性时积分析方法。
抗震设计方法是基于性能的抗震设计理论的核心问题。建筑结构性能抗震设计的思想和现行的建筑结构设计思想以及具体的处理模式上均有所不同。但是这并不意味着建筑结构性能抗震设计完全不兼容现有的抗震设计技术以及其他方面的研究,他们只是在考虑具体的设计方案时所考虑的对象参数以及数量上有所区别。根据具体的地质条件设定多级地震设防水准、根据住户的具体要求设定抗震目标、确定具体的设计方案、组织人员进行施工以及后期的维修是结构性能抗震设计的过程的一般程序。实际中,基于性能的抗震设计方法主要有两种:一种是基于传统的设计方法。第二种是基于位移的抗震设计。这种设计方法是采用结构位移作为性能指标。与传统的设计方法相比,基于位移的抗震设计方法改变了已有的设计过程,直接以目标位移作为设计的变量。采用这种设计方法可以从一开始就明确设计的设防标准,从而避免了传统设计方法中因为重复设计而增加投入的弊端。基于位移的性能抗震设计方法实用性更高。
结束语
越来越频繁的地震对人民群众的生命财产所造成的损失,迫使广大学者不得不对建筑结构的抗震性能提出更高的要求。本文首先对基于性能的建筑结构抗震的概念进行了简单的介绍,接着又从多级地震设防水准和基于性能的抗震分析和设计方法两大方面对建筑结构基于性能抗震设计主要的要点分别进行了阐述。然而,现阶段,我国对于基于性能的抗震设计的研究还处于正在发展阶段,很多方面都还需要完善,特别是对于地震动中其他参数的影响还有待进一步的研究。但是我相信,在广大学者的共同努力下,基于性能的抗震设计会不断地完善。
参考文献:
[1]罗奇峰、王翠梅,《从近几年震害总结中提出的结构性能设计理论》,工程抗震,2001年6月,4-7
[2]王学军、何政、欧进萍,《非结构构件性能设计初探》,低温建筑技术,2000年,20-21
[3]张新培,《基于性能的抗震结构设计理论的若干进展》,四川建筑科学研究,2001年,34-35
[4]马宏旺、吕西林,《建筑结构基于性能抗震设计的几个问题》,同济大学学报,2002年,1429-1434
[5]刘华新、张旭、邢颖,《建筑结构基于性能设计的研究与发展》,辽宁工学院学报,2005年,110-112
建筑结构抗震设计论文范文
关键词:建筑专业;抗震设计;教学
【中图分类号】G712
当前随着我国教学改革的不断深化,建筑专业教学也发生了深刻变化。新形势下建筑专业的教学理念、教学方法以及教学内容等方面都发生了变化,这一点在建筑抗震设计这门课程中表现的尤为显著。建筑抗震设计是建筑专业中一门核心课程,对于提升学生的专业素质具有重要意义。
建筑抗震设计课程教学是一项专业性工作,当前建筑抗震设计在教学过程中还存在着一系列问题,人们对于建筑抗震教学仍然以传统的教学方式来进行教学。在新形势下只有不断树立新的教学思维,运用新的教学方法才能不断适应时展的要求。
一、建筑抗震设计课程教学
建筑抗震设计在平常教学过程中主要是讲解地震对建筑结构的动力作用以及结构抗震设计的方法。这门课程的教学重点是要让学生们掌握地震作用的计算、钢筋混凝土框架结构抗震设计方法以及结构抗震设计等概念。抗震设计的一般规定、砌体结构房屋的抗震设计、振型分解反应谱法、建筑抗震概念设计、单层厂房抗震设计、多层混凝土房屋抗震设计等内容都是需要我们重点讲解的内容。
建筑抗震设计的最终目标是要提升建筑结构的抗震性能,让学生充分掌握抗震设计的基本概念并能够具有一般的设计能力。学生通过这门课程后需要掌握初步的设计能力,能做出符合建筑结构实际情况的抗震设计方案。教学目标也是我们评价教学效果的一个重要标准,在今后教学改革的措施都要通过这一个标准来衡量其效果。
二、建筑抗震设计教学要点
建筑抗震设计课程在教学过程中教师必须要把握住一系列要点,只有把握住要点才能实现真正有效的教学。今后的建筑抗震设计教学无论是从教学内容,还是从教学课程设置来看都需要进行有针对性的变革。
(一)重视抗震防线的设置。在建筑抗震设计过程中抗震防线的设置最为重要,多层抗震防线的设计有助于提升建筑结构的抗震性能。当前国家通行的《建筑抗震设计规范》中也曾明确要求在建筑结构抗震设计中必须要设置躲到抗震防线。在某些地震案例中会发现那些钢筋混凝土结构好的地方受地震影响大,而那些抗震性能相对较差的砌体没有倒下。之所以会出现这种现象一个很重要的原因就在于设置了多道防线。
在教学过程中必须要让学生充分认识到设置多道抗震防线的重要性。对于框架结构而言尤其是像教学楼那样的大空间结构,在设计过程中如果能够合理设置柱间支撑或者柱子翼墙就能够有效增强结构的纵向刚度,剪力墙结构如果能够合理设置连梁就能作为建筑结构的“第一道防线”。针对多层框架的设计在楼梯间墙体要设置剪力墙,这样可以有效地形成抗震的多道防线,采用这样的设计方法对于提升建筑抗震性能具有重要意义。
(二)合理设置抗震构造。在建筑抗震设计过程中合理设置抗震构造具有重要意义,是提升建筑抗震性能的有效途径。在建筑抗震设计过程中重点是要提升薄弱部位的抗震能力。
针对砌体结构的抗震设计必须要严格按照《规范》来进行设计,对于楼梯、电梯间四角、不规则部位纵横墙交接处以及较大洞口两侧等部位的抗震设计必须要保持高度重视。对于大跨度梁的设计需要采用组合砌体的方式来予以实现,需要对沿楼面大梁平面内,平面外的静力以及抗震承载力来进行精确验算。框架结构节点钢筋必须要满足锚固要求,梁的塑性效能也需要充分发挥出来,这样可以有效避免柱以及节点破坏形成几何可变体系从而倒塌。此外针对女儿墙等非结构构件在设计过程中必须要保证具有良好的变形能力,为了避免地震时脱落伤人,建筑物出入口上不的玻璃幕、女儿墙以及挑檐等部位需要吊顶。
如果设计者是采用预制装配式楼板时必须要做好预制板间拉结锚固工作。为了提高高楼盖的整体性还可以设置板边圈梁、板缝现浇配筋带等。
(三)要坚持强柱弱梁原则。建筑抗震的设计重点是要坚持这一原则,针对钢筋混凝土框架的设计也要按照这一原则来进行详细计算。在设计过程中即便是框架柱增加了柱端弯矩的设计值在计算时也只能按照构造要求来进行配筋。在设计过程中要对于占据建筑结构大比重的抗震等级一般是二三级构件,可是在实际设计过程中无论怎么精确也最终会形成强梁弱柱的现象,这是我们需要注意的一个问题。在结构设计过程中必须要保证建筑结构体系的合理设置。这是做好建筑抗震设计的关键,只有做到这一点才能真正做好建筑抗震结构的设计。
三、运用多种教学方式,实现有效教学
建筑抗震设计教学方式是多种多样的,在教学过程中教师必须要选择合理的教学方式才能实现有效教学。在今后教学过程中需要采用先进的教学方法和教学手段来进行教学。当前传统的教学方法已经不能适应教学实际,只有不断创新教学方法和教学理念,把建筑抗震设计变成一门理论与实践相结合的课程,才能最终提升学生的实践创新能力。因而在实际教学过程中教学人员需要把握住以下几点:
(一)合理利用多媒体来进行教学。建筑抗震设计是一门与实际联系非常紧密的学科,在教学过程中合理用用多媒体技术来进行教学有助于培养学生理论与实际相连接的能力。传统的教学方法虽然能够把课本中的理论知识讲清楚可是学生理解起来就要花费很大气力,学生接受起来是非常不容易的,因而在教学过程中合理应用多媒体设备就显得非常有必要。在实际教学过程中可以通过PPT、音乐、视频、图片等多种表现形式来进行建筑抗震设计教学采用这样的手段可以有效提升建筑抗震设计教学水平。通过图片的对比分析可以让学生产生强烈的冲击力,这样可以激发学生的好奇心和社会责任感,这对于增强学生的学习积极性和主动性是有很大好处的。
(二)要实现可研教学。建筑抗震设计是一门应用性和实践性都很强的学科,通过抗震实验能够获得许多知识。最新的抗震设计方法和技术也只有通过抗震实验才能完美的表达出来。在实际教学过程中实现可研教学意义重大。在今后教学过程中教学人员要充分认识到可研教学的重要性,要多做实验,要通过观摩典型的、大型工程结构抗震、隔震、减震科研实验来增强学生们的感性认识,提升学生们科学研究兴趣和解决问题的能力,通过专门的科学实验可以让他们掌握更多的知识,让他们加深对理论基础知识的印象。在教学过程中还可以创造条件组建高水准的重点实验,要配备先进的实验设备,多做一些典型结构的抗震、隔震实验,丰富实验素材。只有这样才能不断提升学生的学习能力。
(三)实现理论教学与抗震设计实践相结合。正如上文所述《建筑抗震设计》是一门应用性和实践性都很强的学科,因而在教学过程中必须要与抗震实际相结合。要增加实践课程,要多参加实际设计工作,实地参观施工现场,通过这样的方法来增强学生对工程实际的了解,这样学生在设计过程中也会不断根据实际要求来进行设计,设计水平也将会明显上升,在毕业设计过程中要专门规定必须要对特定建筑结构做出抗震设计,通过这样的规定可以增强学生独立分析问题和解决问题的能力。重视实践,加强实践教学是建筑抗震实际的重点,我们必须要高度重视这一点。
(四)实现讲授、讨论、自学相结合。在理论教学过程中教师必须要改变以往教授为主的模式。在理论教学过程中要实现讲授、讨论与自学的有机结合。对于抗震概念设计、抗震计算、抗震构造措施等内容要多倾听学生的意见,要鼓励学生积极讨论,这样可以实现有针对性的讲解。对于那些重点章节的内容,教师必须要深入细致地进行讲解,为了增强教学效果还可以通过增加互动性习题的方式来进行教学。在教学过程中教师要首先制定讨论题目,让学生根据讨论题目来进行热烈的讨论,教师还可以通过课堂分组讨论以及答辩等形式来进行教学,这样可以有效调动学生积极性和创造性。
建筑抗震设计建筑专业中一项核心课程,做好建筑抗震设计是提升建筑结构抗震性能的有效途径。在教学改革不断深入的背景下建筑抗震设计也应该不断变革。本文详细分析了建筑抗震设计课程的教学内容和教学方法,随后分析了教学要点,最后重点论述了实现有效教学的各种策略。建筑抗震设计是一门核心课程,加强对这门课的研究,实现有效教学意义重大。在今后教学过程中要高度重视实践教学。
参考文献
建筑结构抗震设计论文范文篇5
【关键词】建筑结构;抗震方法;对策
一、建筑结构抗震的理论分析
(一)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。
(二)抗震设计的理论
1、拟静力理论。拟静力理论是20世纪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)。
2、反应谱理论。反应谱理论是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。
3、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。
二、常用建筑结构设计抗震方法
(一)根据建筑结构基本构造来设计抗震
一般情况下,建筑采取的混凝土结构,是通过建筑钢筋砼构件的截面高宽比来限制取值,那么,建筑要求的最小配筋率,是由承重柱的轴压比来控制的。建筑的砖混结构,一般比较常见的构造方法有限制建筑房屋的整体高度与建筑的层数与层高;在建筑的横纵墙中来设置一些钢筋混凝,并且还要设置一些防震缝等等。在经过修订以后的建筑结构抗震设计的规范标准中要求增加一些具有强制性的条例,要突出建筑屋顶的楼、电梯,要求建筑构造柱应该延伸到建筑的顶部,并且要与建筑顶部圈的粱连接在一起,以此来拉结建筑的填充墙来加入总体建筑结构的承受力,并且对建筑结构自身的刚度有着比较大的作用,这个应该在抗震设计中加以充分的思考。
(二)根据建筑结构性能目标来设计抗震
建筑物在发生地震的时候有高度的安全性,是在抗震设计中应该具有的很大特点,所以建筑结构的抗震设计要求以将要建设建筑物的地区可能会大地震的烈度为基本的标准。而且还要以建筑自身以及建筑物得室内物品没有造成破坏为最终目标来确定建筑结构的一些抗震性能指标。建筑结构的一些非抗震的下部结构以及建筑结构的一些基础部位也需要有一定程度上的抗震能力,在发生大地震的时候建筑结构要基本保持在所能承受的弹性范围之内。另外,建筑结构的抗风性能是因为抗震的建筑水平所具有的刚度比较小而容易发生一些比较小的波动,这个应该思考那些因为发生的季节风等所带来的作用发生的影响。所以由于风压所产生的建筑水平振动很有可能会导致建筑的安全使用性能以及建筑抗震部分的耐久性能受到破坏。
(三)根据建筑场地和建筑规划来设计抗震
建筑结构要有好的抗震性,需要选择比较有稳定性的场地,这样会有比较好的基础。另外,具有抗震性的建筑需要有抗震层的设置,而且建筑结构的外部空间应该做包括邻栋间距、建筑外观等等的一些舒适感以及安全性能的角度来考虑。而且在进行建筑结构的场地规划的时候,也应该从适应建筑上部结构的位移等特点与性能方面的角度来考虑。建筑物在经过长时间的使用后,建筑结构的整体可能发生移动的范围之内不应该堆放一些障碍杂物。在建筑结构可能发生移动的范围之内一般来说会设置一些建筑的出口与入口,并且还要注意不能因此而使得人受到一些伤害,最好为了避免人或者车辆比较容易通过出入口,应该设置一些门墙或者指示标记等等。
三、强化建筑工程抗震措施的对策
(一)采用合理的结构形式
目前我国建筑常用结构形式有砖混结构、钢筋混凝土结构、钢筋混凝土组合结构、钢结构。可根据不同的地区,不同设防烈度选择不同的结构形式。钢筋混凝土本身具有柔性,因而这种结构的建筑物变形能力好,承载能力高,一般来说抗震能力也强。在确定结构方案时,应根据建筑使用功能要求和抗震要求进行合理选择。从抗震角度来说,结构的侧移度是选择结构体系时要考虑的重要因素,特别是对于高层建筑的设计,这一点起控制作用,随着多层和高层房屋高度的增加,结构在地震作用以及其他荷载作用下产生的水平位移迅速增大,要求结构的抗侧移刚度必须随之增大。而不同类型的钢筋混凝土结构体系,由于构件及其组成方式的不同和受力特点的不同,在抗侧移刚度方面有很大差别,他们具有各自不同的合理使用高度。因此,为了满足结构的抗侧移刚度要求,避免不合理的设计,应对不同类型的钢筋混凝土结构体系的房屋总高度分别给予不同的限制,这是确定结构的一个重要因素。
(二)切实提高设计质量
地震尤其是震级和烈度高地震,危害性非常大,建筑物的抗震性能就显得尤为重要。目前我国抗震设计的目标是“小震不坏,大震不倒”。目前我国建筑结构设计水平还很低,大量的建筑所采用的建筑方案不是很合理,导致结构方案无法合理布置,增加材料用量,带来两个恶果:―是造价升高;二是自重增加,导致地震作用加大,从而布置更多材料。其实,从建筑设计的角度出发,在正确的抗震理论指导下,依据合理的设计原则,同样可提高甚至保证建筑结构的安全可靠性。其原则包括:结构构件应具备足够大的承载能力;结构应具有足够大的刚度以减小地震作用下的扭转和位移;结构应具有足够大的延性和耗能能力,这一点对结构在强震作用下的安全性尤为重要。延性是指构件和结构屈服后,具有承载力不降低或基本不降低且有足够塑性变形能力的一种性能。延性大,说明塑性变形能力大,强度或承载力的降低缓慢,从而有足够大的能力吸收和耗散地震能量,避免结构倒塌。
建筑结构抗震设计论文范文篇6
基于功能利用的建筑结构抗震模型设计是结构抗震设计在理论上的一个重大突破,也是地震工程发展历程中的重要篇章。该理论主要包括以下三个关键内容,即地震设防水准、建筑结构的抗震性能水准、建筑结构的抗震性能目标。
1.地震设防水准
地震设防水准指的是将来可能作用在建筑结构上的地震强度的大小。因为地震设防水准对建筑结构的抗震性能有着直接的影响,所以在基于功能利用的建筑结构抗震模式设计理论中,地震设防水准的选定十分重要。因此,在建筑结构抗震模式设计过程中必须将地震设防水准精细化,以确保不同等级的抗震设防水准能够在不同的地震强度作用下有效地控制建筑结构的损坏状态。
2.建筑结构的抗震性能水准
建筑结构的抗震性能水准指的是在不同的设防地震等级作用下的建筑物可能的最大损坏程度,其包括建筑结构的完整性、适应性以及安全性等。根据研究实际的地震灾害可知,按照传统设计理念设计出来的建筑物虽然能够避免因为坍塌所造成的人员伤亡,却无法有效减少因为建筑物结构破坏所造成的基本设备、构件功能缺失带来的巨大经济损失。基于功能利用的建筑结构抗震模式的设计要求,要考虑非结构构件、结构构件、建筑内部设备与装修等多项影响因子。还要据此设定详细、准确地建筑结构的抗震性能水准,以便扩大选择范围。
3.建筑结构的抗震性能目标
建筑结构的抗震性能目标指的是根据某一设防的地震等级所预期达到的建筑结构抗震能力。确立建筑结构的抗震性能目标必须综合考虑各项影响因素,比如工地特征、工程投入和效益、建筑的潜在价值等。其中,按建筑物的重要程度将结构抗震性能目标划分为基本设防目标、重要设防目标、特别设防目标。
二、基于功能的建筑结构抗震设计方法简介
国内外工程界学者对基于功能利用的建筑结构抗震模式设计方法的研究给予了高度的重视,在抗震设计的目标与理念上大致形成了统一的观点。一般情况下,基于功能利用的建筑结构抗震设计方法跟归纳为承载力设计法、位移设计法、能量设计法三种。
1.承载力设计法
当前,在世界各地的建筑结构抗震设计规范中往往采用承载力设计法。因此本文不做具体介绍,主要介绍一下两种设计方法。
2.位移设计法
位移设计法即先采用代替结构法把结构表示位移等效单自由度振子,用最大位移时的割线刚度和适合于非弹性反应时吸收的滞变能量的等效粘滞阻尼来表征结构,然后用预先确定的设计位移反应谱和由预期的延性求得估计的阻尼,由设计位移可求出最大位移时等效周期。因此,根据单自由度振子周期方程便可以求出最大位移时的有效刚度。
3.能量设计法
建筑物结构在强地震作用下,由于发生非弹性形变而造成能量损失。能力设计法指的是通过控制设施构件或者内部结构的能量消耗能力来实现建筑物结构抗震能力的有效控制。然而由于受结构复杂性的影响,导致其滞回耗能的计算过程错综复杂,存在较大的误差。
三、结语
建筑结构抗震设计论文范文篇7
[关键词]建筑结构抗震;教学改革;多媒体
[中图分类号]TU352.1[文献标志码]A[文章编号]1005-4634(2014)01-0069-04
0引言
《建筑抗震设计》是土木工程专业建筑方向的一门主要的专业课,该课程具有如下特点:(1)综合性。该课程理论多、概念多、涉及学科较广、与工程实际联系密切,是建筑工程专业学生知识结构中重要的组成部分。内容涉及数学、结构力学、钢筋混凝土基本原理、钢结构基本原理、砌体结构、单层厂房、大跨度空间结构、地基基础、建筑材料和高层建筑等,不同于单一内容的课程。(2)复杂性。在地震作用下,建筑的破坏过程是十分复杂的。(3)知识更新快,与规范结合紧密。建筑行业常用规范平均10年就做一次大的调整和修订,平时也会根据实际情况做些局部变动。鉴于该课程的这些特点和兰州交通大学仅设置32课时的现状,结合新版的抗震规范(GB50011-2010),从教学内容、教学方式、考核方法等几方面做了探索和尝试,为专业课之间起到桥梁作用,为最后的毕业设计打下坚实的基础。
1教学内容
地震是一种严重的自然灾害,地震造成的人员伤亡和经济损失非常巨大,如1976年728河北唐山7.8级地震,死亡24万人,伤残16万人,直接经济损失近百亿元,震后恢复重建近百亿元;2008年512四川汶川发生8.0级特大地震,死亡人数69227人,直接经济损失8451亿元;2011年312日本福岛发生9.0级地震,死亡人数27475人,经济损失2097亿美元[1]。为了减轻震害,结构抗震设计是关键。建筑抗震设计包括三个层次:首先要进行建筑抗震的概念设计,其次是抗震计算,最后为抗震措施。
1.1抗震设防目标“一条主线、两个分支”的思维模式
建筑物的抗震设计应达到什么目标?对此,应让学生在建筑抗震设计中有一个清晰的思路及明确的目标。我国《抗震规范》考虑国家的经济实力提出的建筑物抗震设防目标为“三水准,两阶段”,即要求建筑物应做到“小震不坏、中震可修、大震不倒”。第一阶段设计:按多遇地震烈度对应的地震作用效应和其它荷载效应的组合验算结构构件的承载能力和结构的弹性变形,保证了第一水准的强度要求和变形要求。第二阶段设计:按大震作用下验算结构的弹塑性变形,保证结构满足第三水准的抗震设防要求。在设计中,通过良好的抗震措施使第二水准的要求得到实现。
1.2重点讲授基本概念
正确理解基本概念是掌握和灵活运用理论知识的前提,这一点往往容易被学生忽略。
如在讲授地震作用的概念时,讲清其实质是地震动引起的结构动态作用,即在振动过程中作用在结构上的惯性力。地震作用与一般的荷载不同,不仅与地面运动有关,而且与结构自振周期(只随结构的刚度和质量而发生变化,是结构本身的特性)、振型和阻尼等结构动力特性有关。
在介绍反应谱这部分内容时,搞清反应谱是结构抗震中最重要的概念之一,它既可以反映地震动的特性,又是结构抗震设计的基础。要注意讲清楚单个地震动的反应谱与规范中抗震谱曲线的区别与联系。单个地震动的反应谱用作设计是不可靠的,但单个地震动的反应谱是规范抗震设计谱的基础,根据同一类场地所得到的强震记录分别计算的反应谱曲线统计分析而得到抗震设计反应谱,目的是要对建筑结构在其使用期限内可能遭受的最大地震作用进行预估。该法虽然考虑了结构动力特性产生的效应,然而在结构设计中实质仍然把地震惯性力按照静力来对待,所以该法只能称为准动力理论。反应谱理论没有考虑地震动持续时间对结构破坏程度的重要影响,不能给出结构地震反应的全过程,只能给出结构整体的最大反应,不能给出地震过程中各构件进入弹塑性变形阶段内力和变形状态,无法给出薄弱环节。
“抗震措施”和“抗震构造措施”是抗震设计非常重要的方面,但这两个概念既有联系又有区别,初学者非常容易混淆。在讲解这两个概念时,首先阐明各自所涵盖的内容以及二者的包含关系,使学生认识到二者的区别。在混凝土框架结构设计中,具体哪些属于抗震措施(如梁柱杆件内力调整以及强剪弱弯、强柱弱梁、强节点的调整等),哪些内容属于抗震构造措施(如框架梁和柱的尺寸要求、配筋要求、柱轴压比要求等),课后让学生列表、归纳总结,让学生加深对这两个重要概念的理解,而且也培养了其积极学习的主观能动性。
1.3重视概念设计
“概念设计”贯穿于结构设计的整个过程,比“计算设计”更为重要。由于地震的不确定性、随机性和复杂性,以及结构计算假定与实际结构情况的差异(计算模型、非结构构件对结构刚度的影响、材料时效、阻尼变化等),使得地震时造成建筑破坏的程度很难准确预测。因此,进行精确的抗震计算是比较困难的。结构的抗震性能在很大程度上取决于良好的概念设计,在教学过程中要强调概念设计的重要性。如砌体结构的整体性问题,在大震作用下,构造柱和圈梁约束紧箍建筑物裂而不倒,提高墙体的延性,保证居住者有足够的逃生时间,对于结构抗倒塌具有重要意义。如多道设防问题,框架结构中填充墙充当第一道防线,框架为第二道防线。当第一道抗侧力防线破坏,第二道防线接替后,建筑物自振周期将出现较大幅度的变动,与地震动卓越周期错开,使建筑物的共振现象得以缓解,提高了建筑物吸收和耗散地震能量的能力,减轻地震的破坏作用,从而提高了整个建筑的抗震能力。再比如结构的“延性”问题,良好的抗震建筑在满足强度和刚度同时,还应具有足够的延性。延性好的结构,在地震中通过结构的塑性变形吸收和消耗地震输入能量,从而减轻震害。
1.4掌握抗震设计基本理论
强调建筑抗震的概念设计的重要性,并非不重视数值计算,而是为了给抗震计算创造有利条件,使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况。目前建筑结构抗震计算方法大致分为三种:底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。三种方法进行抗震设计的流程图见图1。该部分内容为本课程的重点之一,给学生讲清三种方法的主要内容、各自适用条件、计算步骤和优缺点,让学生能灵活掌握不同的结构体系、不同烈度、不同场地条件、不同高度的建筑进行抗震设计应采取的相应计算方法。
1.5增加隔震与消能减震的内容
隔震与消能减震是建筑结构减轻地震灾害的新技术,要让学生理解隔震、消能减震的思想、基本原理和设计计算方法,搞清与传统抗震的不同。就像大禹治水,一种方法是修筑高高的河堤“围堵”(相当于抗震),另一种方法就是“疏顺导滞”(相当于减隔震),这样一个复杂的专业问题就可以让学生能更容易的理解和掌握。
2教学方式
2.1多媒体教学
抗震课具有概念多、公式多、综合性强、难度大等特点,决定了传统的讲授法已不能满足当前形势的需要,利用现代化手段来进行教学势在必行。通过制作多媒体课件,在课件中加入国内外大地震的震害,通过多个地震灾后情况的对比让学生知道一个国家防震、抗震水平的高低直接影响震后的生命、财产损失的大小,这些数据也从一个侧面反映了国家经济实力的强弱,由此激发学生的学习热情和爱国热情,提高学生的敬业精神。收看下载的新闻视频,用专业的眼光解读新闻,解释地震术语,如震级、震中、震源、震源深度和地震烈度等,搞清一次地震只能有一个震级,但可以有多个烈度。采用图片和动态提示,生动、形象地课堂讲解,适当结合传统板书,使单位时间内传递的信息量增加,既加快了教学进程,增强了学生听课的注意力,也开阔了学生的眼界,使书本知识向课堂外延升,提高了学生学习本课程的兴趣[2]。
2.2参观地震博物馆
组织学生在开课第一周参观兰州地震博物馆。该馆始建于1989年,是目前我国规模最大、收藏最丰富的唯一专业地震博物馆。博物馆洞门开在一个非常典型的几百年前的地震断裂带上,洞门上面的山体层面和破碎带清晰可见。学生来到馆门前,就有身临其境的感觉。进入馆内,在老师带领和讲解下,得知馆内有地震知识壁画馆、实物史料馆、地震泥塑馆、地震仪器馆、音像馆和地震字画馆6个分馆。壁画馆设在主洞道,壁画上面绘制了383个真实的地震故事和1000多个人物;实物史料馆陈列着300多件地震文物和史料;地震泥塑馆再现了公元138年张衡地动仪测出的兰州地震时的情况;字画馆收藏有许多国内外罕见的地震文物和史料,如万年以前地震生成物――固化沙柱和碳化断层泥珍品,固原大地震铜币“沙板”,我国第一张地震烈度图,清代山西平陆大地震后钦差大臣手绘地震烈度御览图,宋代“天下地震第一碑”文献碑刻等。通过老师风趣的讲解以及与学生的互动,让学生了解地震的相关知识,如震前动物的反应、地震仪的工作原理、地震历史以及一些地震时逃生的方法,使学生进一步认识地震这一自然灾害的突发性和毁灭性,鼓励其投身到结构的抗震设计、防震减灾事业中。
2.3实际参与小型振动台的模拟试验
为了参加第五届全国大学生结构设计大赛,兰州交通大学购买了WS-Z30小型精密振动台,利用这一现成仪器,让学生自己动手,按照要求制作多层结构模型,用振动台模拟水平地震作用。振动台输入的地震波可以是实际的强震记录,也可以是人工模拟地震波,并通过等比例调整使峰值加速度放大为1000gal,作为加载所用的基准输入波,考察模型抵抗地震的能力。通过这样的实践活动,不仅使专业知识融会贯通,而且能提高学生的动手能力,提高学生灵活运用所学知识分析问题、解决问题的能力以及创新能力,激发学生对抗震课程的学习热情。
2.4课堂教学和自学、讨论相结合
为了获得较好的教学效果,除了常规的课堂教学外,采用“思考题”形式的自学讲课、课堂讨论做为补充。自学讲课有以下优势:(1)学生上课时的注意力更加集中。因为他们内心有一种渴望,希望知道自己对思考题的理解与教师讲解的是否一样。(2)教师课堂讲解时,有思考题做引导,更能做到条理清楚、目的性强,通过实时提问,可以检验学生的自学效果。
设定一个主题,学生在课堂上以小组为单位进行讨论,鼓励学生踊跃发表自己的见解,活跃课堂气氛。通过讨论和讲解,增加大家对抗震概念设计的理解,并提高解决实际工程的能力。比如图2中的两座建筑在经历不同周期特点的地震作用下,哪座建筑更易破坏?针对这一主题,同学们七嘴八舌展开了激烈讨论,最后老师给出正确结论为:图2a场地的卓越周期较长,说明场地土较弱,自振周期较长的高层建筑更容易破坏(图3a);图2b场地的卓越周期较短,场地土较坚硬,在硬土上低层建筑相比于高层建筑受震害影响更大(图3b)。当建筑物的自振周期与场地的卓越周期相等或接近时,建筑物发生共振,建筑物的震害会加重。经过分析讨论,让学生搞清楚场地条件与建造在上面的建筑周期的关系。在以后的建筑抗震设计中,应使建筑物的自振周期避开场地的卓越周期,以避免发生共振现象,减轻建筑物的震害。
2.5进行框架结构设计大作业的综合练习
布置一道钢筋混凝土框架结构设计题目,从选择结构方案和抗震结构体系入手,然后进行结构布置,初步确定材料强度等级及构件截面尺寸(理解建筑结构设计的不唯一性),确定结构计算简图,进行水平地震作用的计算和层间侧移检算,取框架结构的其中一榀典型横向框架计算,选用合适的结构内力分析方法(如D值法)计算水平地震作用下的内力并绘制内力图,该榀横向框架在竖向荷载作用下的内力计算,选择一根梁、一根柱内力组合和内力调整,并进行截面设计和某一中节点设计等。通过大作业的练习,加深学生对规范的理解和应用,体会抗震措施在具体工程中是怎样实现的,增强学生的工程意识,为毕业设计以及后续的深造和工作都打下良好基础。
3考核
在课程结束时为了比较客观地检查学生的掌握情况,全面客观地反映学生对该课程的掌握程度,总评成绩采用四六开,即课程考试占总评成绩的60%,平时考核占40%。平时考核综合了上课考勤、课堂讨论、课后习题与课后大作业等各项指标。课后安排一定的答疑时间,加强对学生的自学辅导,并通过网站答疑和课堂集中讲评及时解决学生在学习过程中遇到的问题。
关于课程考试,采用部分闭卷和部分开卷相结合的考试形式,闭卷部分以基本理论知识和“概念设计”内容为主,约占50%,题目为选择题、填充题和简答题,考核学生对课程理论的掌握程度,在1小时时间内完成。开卷部分以基本的内力计算和结构构造要求为主,约占50%,题目具有综合性,主要考查学生对所学理论知识的应用和分析问题的能力,通过内力计算、荷载组合、截面设计或截面校核,考核学生对结构计算的掌握程度,在1小时时间内完成,答题时学生可以查看教科书和相应的设计规范,这与国家注册结构工程师专业考试的模式相匹配。一方面反映学生理解和应用规范的能力,另一方面解决了学生只重视知识的死记硬背和计算能力的提高而忽视了结构抗震的概念设计和构造要求的问题。
4结束语
建筑抗震设计这门课程采用多媒体的教学手段,自己动手的实践教学,参观地震博物馆,大作业的综合训练,独特的考试方式取得了良好的教学效果。实践证明近几届学生工作态度严谨,专业基础知识扎实,概念清楚,适应面宽,实践能力强,有较强的分析问题和解决问题能力,基本具备了结构工程师的专业素养。
参考文献
建筑结构抗震设计论文范文篇8
关键词:高层建筑;混凝土房屋;抗震设计;抗震设防
Abstract:Thisarticleresearchesandanalyzestheseismicdesignofthetallreinforcedconcretebuilding,accordingtotheauthor’spracticalexperienceandsummarizedrelevantmaterials,.
Keywords:high-risebuilding;concretebuilding;seismicdesign;seismicfortification
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.
建筑结构抗震设计论文范文
关键字:高层结构设计抗震
随着科学的发展和时代的进步,高层建筑如雨后春笋般的出现。高层建筑的高度在一定程度上反映了一个国家的综合国力和科技水平,世界著名的建筑更是建筑史上的纪念碑。但是如果高层建筑因结构设计不清,而造成结构布置不合理,不仅会造成大量的浪费,更重要的是给高层建筑留下了结构质量的安全隐患。因此高层建筑的结构设计就显得尤为重要了。
一结构设计特点
1.1水平载荷是设计的主要因素
高层结构总是要同时承受竖向载荷和水平载荷作用。载荷对结构产生的内力是随着建筑物的高度增加而变化的,随着建筑物高度的增加,水平载荷产生的内力和位移迅速增大。
1.2侧向位移是结构设计控制因素
随着楼房高度的增加,水平载荷作用下结构的侧向变形迅速增大,结构顶点侧移与建筑高度的四次方成正比,设计高层建筑结构时要求结构不仅要具有足够的强度,还要具有足够的抗推强度,使结构在水平载荷下产生的侧移被控制在范围之内。
1.3结构延性是重要的设计指标
高层建筑还必须有良好的抗震性能,做到“小震不坏,大震能修。”为此,要求结构具有较好的延性,也就是说,结构在强烈地震作用下,当结构构件进入屈服阶段后具有较强的变形能力,能吸收地震作用下产生能量,结构能维持一定的承载力。
1.4轴向变形不容忽视
高层结构竖向构件的变位是由弯曲变形、轴向变形及剪切变形三项因素的影响叠加求得的。在计算多层建筑结构内力和位移时,只考虑弯曲变形,因为轴力项影响很小,剪力项一般可不考虑。但对于高层建筑结构,由于层数多,高度大,轴力值很大,再加上沿高度积累的轴向变形显著,轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生明显的变化。
二建筑抗震的理论分析
2.1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。
2.2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。
三高层建筑结构抗震设计
3.1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。
3.2高层建筑的抗震设计理念
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。
3.3高层建筑结构的抗震设计方法
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。
四高层建筑结构发展趋势
随着城市人口的不断增加建设可用地的减少,高层建筑继续向着更高发展,结构所需承担的荷载和倾覆力矩将越来越大。在确保高层建筑物具有足够可靠度的前提下,为了进一步节约材料和降低造价,高层建筑结构够构件正在不断更新,设计理念也在不断发展。高层建筑结构也正朝着结构立体化,布置周边化,体型多样化,结构支撑化,体型多样化,材料高强化,建筑轻量化,组合结构化,结构耗能减震化等方向发展。
建筑结构抗震设计论文范文1篇10
关键词:建筑结构;抗震设计;发展现状
中图分类号:TU3文献标识码:A
2008年,汶川地震的惨痛事件让我们清醒的认识到建筑物抗震的重要性。2010年,我国的相关部门结合国内建筑特点,颁布了《建筑抗震设计规范》,其中,对地震多发区的建筑物抗震等级以及抗震结构施工都做出了严格规定。有效地提升了国内建筑物的抗震标准,但是,在实际的工作当中,仍然存在着一定的不足。本文重点对建筑物抗震结构设计进行分析。
一、建筑抗震的主要影响因素
(一)抗震设计标准
目前,国内在不同地区设定的基本设防烈度,主要是根据该地区以及具体建筑在一段时间内遭受地震以及地震强度的概率而定的。如果是一般建筑,则执行基本烈度设防,如果是重要的建筑物,则相应地提升设防烈度,但是,随着烈度的提升建筑的造价会有所增加。
(二)建筑结构形式
为了有效地保证建筑物“小震不坏,大震不倒”,在最新的设计规范中,砖混内框架结构被严格取缔了。目前,主要采用的是剪刀墙结构、框架结构等。尽管单纯的框架结构造价低,但是,抗震性能较差,因此,普遍适用于一些地震发生概率地、级别小的地区。
(三)抗震措施
抗震措施主要是根据建筑的重要性决定的。在确定建筑等级及场地类型之后,将先进的抗震理念和系统的分析计算纳入到抗震措施设计中,即可改善建筑抗震设计,提高建筑抗震效果。
二、结构抗震设计中概念设计
所谓“建筑抗震概念设计”是指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,是进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。地震动是一种随机振动,有难于把握的复杂性和不确定性,要准确预测建筑物所遭遇的特性和参数,目前尚难做到。在结构分析方面,由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等诸多因素,也存在着不确定性。因此抗震问题不能完全依赖计算结果。而是应该立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念,往往是构造良好结构性能的决定性因素。抗震概念设计主要有如下几点:
(一)建筑选址
避免抗震危险地段,选择对抗震有利的场地、地基和基础在进行设计时,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,做出综合评价,宜选择坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等有利地段;避开软弱土、液化土、河岸和边坡边缘,平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层等不利地段;同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上,也不宜部分采用天然地基,部分用桩基,当地基有软弱黏性土、液化土、新近填土或严重
不均匀土层时,宜加强基础的整体性和刚度。
(二)合理的平立面布置
建筑物的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理,结构布置符合抗震原则,从而确保房屋具有良好的抗震性能。建筑物的平、立面布置宜规则、对称,质量和刚度变化均匀,避免楼层错层。但事实上,由于城市规划、建筑艺术和使用功能等多方面的要求,建筑不可能都设计成方形或圆形。我国《高层建筑混凝土结构技术规程》,对地震区高层建筑平面形状作了明确规定;并提出对平面的凹角处应采取加强措施。对体形复杂的建筑物合理设置变形缝,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施,严格控制建筑物的高度和高宽比。
(三)结构选型和结构布置
结构选型根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,经技术、经济条件比较综合确定。单从抗震角度考虑,作为一种好的结构形式,应
具备下列性能:延性系数高;匀质性好;正交各向同性;构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性,并能发挥材料的全部强度。结构布置遵循的原则是平面布置力求对称,使构件分配的力均匀;竖向布置力求均匀,尽可能使其竖向刚度、强度变化均匀,避免出现薄弱
层,并应尽可能降低房屋的重心。
三、建筑结构消能减震与隔震设计
通常情况下,传统的建筑结构抗震主要是对建筑结构本身的抗震性进行加强,从而达到抗震能力提升的目的,这种抗震设计较为消极。而消能减震隔震设计是指在结构体系中设置隔震层以隔离地震能量,或在抗侧力结构中设置消能器吸收地震能量,从而达到减轻震害的目的,是积极主动的抗震对策。我国已经在《建筑抗震设计规范》中纳入了隔震与消耗减震的内容,并制定了《建筑隔震橡胶支座标准》、《夹层橡胶垫隔震技术规程》。但由于它是一种新型的结构体系,且隔震层以上结构部分的使用要求高于非隔震建筑,因此,在目前的设计中应用较少。其主要原理为:在房屋底部设置橡胶隔震支座和阻尼器等,以延长构件的自振周期、增大阻尼,或在结构中设置消能装置,通过局部变形提供附加阻尼,消耗地震能力,而达到保护上部结构的目的。
四、结论
近年来,我国在建筑抗震设计方面取得了很多进步,并形成了一套较为完整的建筑抗震设计方案。但是,由于经验以及资金投入等诸多因素,导致设计上还存在一定的不足,尚需要进一步完善。总而言之,要想真正确保建筑结构抗震设计的高效、科学,就必须严格遵守相关的规范、原则,并结合国内外先进理念,制定出科学合理的建筑结构抗震设计方案,只有这样,才能有效地确保我国的建筑结构抗震水平更上一层楼。
参考文献:
[1]刘欣.由汶川地震引发对建筑结构抗震设计的思考[J].中国新技术新产品.2010(08).
[2]吴智,李贵男,段壮志.民房建筑结构抗震能力分析与抗震措施探讨[J].山西建筑.2009(29).
[3]叶列平,曲哲,陆新征,冯鹏.提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与方法[J].建筑结构学报.2008(04).
建筑结构抗震设计论文范文1篇11
关键词:高层结构;抗震设计;措施
中图分类号:TU208文献标识码:A
1、前言
地震是一种可怕的自然灾害,对人类的生命安全和财产安全产生了严重的影响。因此,对于建筑物尤其是尤其是高层建筑物而言,对其抗震性能的要求是极为严格的。建筑结构设防与不设防,其震后的结果将大不一样。因此,要使得建筑工程真正达到防震的效果,把握好高层结构抗震设计是减轻地震灾害的重要措施。本文笔者根据自身工作的实践经验,从以下几个方面谈谈高层结构抗震设计探讨。
2、抗震设计的基本要求
要使得建筑物具有良好地抗震性能,其在抗震设计中要满足以下的基本要求(见表1)。
表1抗震设计的基本要求一览表
抗震设计的基本要求具体内容
选择对抗震有利的场地、地基和基础选择建筑场地时,应该根据建筑工程的需要,分析地震活动的情况和工程地质的相关资料,然后做出综合性的评价
选择对抗震有利的结构在抗震结构设计中,结构的主要抗侧力构件需要均匀的布置,这要可以使得结构的刚心和重心完全重合,从而有效避免地震时建筑物结构的扭曲变形
选择符合抗震要求的材料在高层建筑物的抗震设计中,材料的选择对建筑物的抗震性能有着重要的影响。因此,要规范各材料的强度等级,必须符合抗震的规范要求
3、工程概况
本工程属于高层建筑,建筑物在地面上有32层,还有3层地下室。主楼面积为28635m2,地下室面积为5992m2,大楼的总高度为约为138m。该高层建筑是一座多功能的智能型办公大厦,其设计和构造都较为复杂。因此,在其结构设计方面,要选择最有效的结构体系,才能最大限度的发挥其抗震性能。
4、提高高楼抗震的措施
4.1材料的选用是前提条件
(1)混凝土:现浇楼盖的混凝土强度等级应该在C20-C40之间,以不低于C20和不高于C40为最佳。一级抗震结构其抗震等级框架梁、框架柱、节点等要求其混凝土的抗震等级在C30以上,其他各类结构构件混凝土的等级在C20以上即可。由此可见,在防震建筑中,混凝土的强度不是越高越好,而是应该适当,这样才能更好地满足抗震设计的要求。
(2)钢筋:对于有抗震要求的建筑物,其框架梁、框架柱等部位应该采用HRB400级(III级)和HRB335(III级)热轧钢筋;箍筋宜选用HRB335,HRB400,HPB235(I级)级热轧钢筋。对于其他无特别要求的部位,则选择符合防震规范要求的钢筋即可。
4.2庞大的地基基础设计
该高层建筑的地基基础设计为桩筏基础(见图1),塔楼基础采用了厚度约为1.5m的底板,约有99根桩的桩顶与临时钢柱相互结合,这些钢柱将用于地下室的逆作法施工,而其中部分临时钢柱会外包混凝土,而成为永久柱,从而达到了一定的抗震效果。另外,地下室的外墙采用了厚度大约为lm的地下连续墙,并利用周边剪力墙、交叉剪力墙和翼墙组成的传力体系,达到将剪力墙承受的荷载传递到主楼的四角,从而起到抗震的作用。
图1筏形基础示意图
4.3利用三重结构体系抵抗水平荷载
在高层结构抗震设计中,在1-5层沿着建筑的四周设计周边剪力墙,在第6层四周利用巨型柱取代剪力墙。在整个高层的设计中,结构每达到12层即设计一道高度约为一层的带状桁架。另外,三维的巨型框架采用了单向斜撑,这样才能使得高层建筑的结构加固,有效防止地震的破坏。根据我国《高层建筑混凝土结构技术规程》,该高层建筑的结构体系能在7度至7度中震的地震作用下,其结构的自振频率基本不变,结构基本处于弹性阶段。在遇到8度地震时,高层建筑物的局部结构会出现混凝土开裂和压碎的现象,但是仍然不会出现建筑物坍塌的现象。由此可见,此高层建筑的防震设计符合“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求。
4.4提高短柱的受压承载力
高层建筑设计为短柱结构,为了提高建筑物的防震性能,在设计过程中应该尽量提高短柱的承载力。因为,提高短柱的受压承载力可以减小柱截面,提高结构的剪跨比,从而提高整个结构的抗震性能。在建筑物中,减小柱截面、提高剪跨比的最为直接的方法是提高混凝土的强度等级,利用高强度的混凝土来增强水泥柱的承载力,降低轴压比,从而提高其建筑物的防震性能。
5、结束语
总而言之,高层建筑物的抗震结构设计是一个长期而复杂的过程,任道而重远。随着社会的不断发展,高层建筑也越来越多,因此,高层建筑的抗震设计刻不容缓。但是高层建筑物的设计本身较为复杂,在其抗震设计过程中,任何一个环节的失误都可能导致整个抗震设计不能发挥其防震效果。因此,在高层建筑物的防震实际中,我们应该严格按照建筑物的抗震设计要求,使得我们的高层建筑抗震设计变得更加完善。
参考文献:
1、曾常春.高层抗震混凝土框架结构施工技术[J]-城市建设理论研究(电子版)2012(23)
2、李艳丽.高层建筑工程抗震设计探讨[J]-土木建筑学术文库2011,15(1)
建筑结构抗震设计论文范文篇12
关键词:抗震设计建筑设计意义策略
从现代抗震设计思路提出至今,世界各国的抗震学术界和工程界又取得了许多新的成果,而我国的建筑抗震设计理论和水平相对较为落后。因此,对抗震设计在建筑设计中的意义与策略的探讨有其必要性。
一、抗震设计的意义
抗震设计是指一些在计算中或在规范中难以作出具体规定的问题,必须由工程师运用“概念”进行分析,作出判断,以便采取相应的措施。例如结构破坏机理的概念,力学概念以及由震害试验现象等总结提供的各种宏观和具体的经验等,这些概念及经验要贯穿在方案确定及结构布置过程中,也体现在计算简图或计算结果的处理中。建筑结构的抗震设计,是以现有科学水平和经济条件为前提的,其在很大程度保证了建筑的稳定性与安全性。
在结构抗震设计中,通过对建筑结构弹性动力特征的科学分析,对建筑的抵抗地震作用进行综合考虑,结合已有的经验,从中获得一个地震水平作用力,从而优化建筑的抗震结构,同时,通过对建筑结构的非线性性能进行深入研究,从中发现一个基本的屈服承载力,赋予建筑结构,一旦发生更大地震,那么整个建筑结构就可以通过这个屈服的承载力,加强对建筑其他部位的一系列控制,使得建筑处于非弹性变形状态,从而避免建筑于地震导致的弹性变形而受到破坏。
二、抗震设计的策略
在对建筑设计中,抗震设计的意义有一个全面的了解后,以下针对抗震设计的策略进行简单分析:
1.建筑结构隔震
在建筑结构设计中,通过隔震技术的应用,既可以减轻地震对上部结构的影响,避免其遭受损坏,而且可以有效地加强对建筑室内设备以及建筑装修设备的保护,通常情况下,建筑隔震技术的应用会由于设置位置的不同,其功能和作用也会有所不同,比如地基隔震,其主要是设在地基基础以下部分,或者是采用砂垫层隔震,从而起到良好的抗震效果。
2.建筑体形防震
对于建筑体型的防震设计,需要设计师针对建筑的空间形状设计以及平面形状进行优化设计,根据大量的震害研究表明许,多平面形状复杂,通过设计分析作出合理的判断,从而在设计中采取相应的措施进行处理。例如对于相邻单元之间的高差问题、建筑部分的高度问题以及悬伸过高过大等问题,这些在地震时,都会对建筑造成严重的破坏,为此,必须通过对其破坏机理的分析,结合力学概念,综合考虑震害试验现象,通过分极总结,从而提出有效的治理方案和解决方案,最大限度地保证建筑的安全性与稳定性。
3.建筑平面设计
在建筑设计中,建筑平面设计作为一项十分重要的工作,是建筑使用功能和要求的直接反映,对于平面设计中的防震设计可以从以下方面入手:首先,要考虑到平面设计的细节问题,如通道距离、位置、空间活动面积、柱子的距离、房间数量以及房间的布置等,对这些相关的重要因素一一进行防震设计,从而优化建筑使用功能;其次,解决建筑不协调的问题,如建筑结构质量与刚度的平面分布情况、墙体与柱的分布对称、强度与刚度的分布,加强建筑质量审查,为结构抗侧力构件的合理布置创造条件。
三、强化建筑抗震效果的设计方法
随着现代抗震理论的发展,不断出现各种抗震分析方法,并且已经广泛应用于设计领域与研究领域中,从而在很大程度上提高建筑的抗震性能。在这里我们针对强化建筑抗震效果的设计方法强调以下几点:
1.确定内力组合及截面设计的地震作用值
在结构设计中,通常会采用底部剪力法对建筑结构设计及其相关参数进行分析,加强对抗震技术的应用,同时,采用弹性分析法,确保建筑均匀的分布结构,优化地震影响系数,以便于在施工中,通过底部剪力结构的支撑作用,有效地减轻地震对上部结构的影响,避免建筑结构发生损坏,同时,采用叠加原理,确定总的水平地震作用。
2.荷载分项系数的取用
在建筑抗震设计中,对于荷载分项系数的取用也是其中的一个关键性环陈,击破要根据建筑结构荷载规范中的相关内容,加强对不同荷载情况下分项系数的分析,加强对建筑设备的保护,同时,还要考虑到永久荷载的作用,有效应用建筑隔震技术,对建筑中的荷载组合进行分析,包括具体的设置位置及其功能和作用,找到各个关联点之间的联系性,尤其是对于地基基础以下部分的荷载,设计师可以采用砂垫层进行隔震处理,通过对荷载参数的控制,达到建筑抗震效果。
3.低地震力取值可行性分析
在设计过程中,地震作用下所对应的目标位移,对建筑的空间形状设计以及平面形状进行优化设计,要求既要满足住宅平面的合理布置,同时也要考虑所布置的住宅平面对其他结构的影响,比如在达到目标位移时,要控制荷载递增,通过设计分析,对建筑荷载作出合理判断,以便于在设计时采取相应的措施进行处理。同时,还要加强建筑地震破坏机理分析,采用力学概念,对建筑震害试验现象进行分析,计算出低地震力取值,通过分极总结,增强其取值的可行性,从而提出有效的治理方案和解决方案,最大限度地保证建筑的安全性与稳定性。
4.建筑抗震变形验算
在建筑设计中,建筑结构以及平面变形设计验算作为保护建筑抗震性的一项重要手段,具体可以两个方面入手:
第一,由于弹性层间位移角从某种角度上讲,可以有效地反映建筑使用功能和要求,同时,还可以保证建筑结构与非结构构件的联系,因此,要想增加建筑结构的整体抗震性能,就需要在设计中,通过建筑结构的防震设计,考虑到结构设计的细节以及影响因素,计算出通道距离,结合建筑设施的位置,合理布置空间活动面积,优化柱子之间的距离,并且根据建筑中的房间数量以及房间的布置情况,控制建筑的整体变形,强化建筑防震设计的舒适度。
第二、加强以薄弱层弹塑性变形验算,分析极限变形位移角的大小,结合建筑结构质量与刚度的平面分布情况、墙体与柱的分布对称、强度与刚度的分布,优化建筑使用功能,并且根据弹塑性变形计算,解决建筑不协调的问题,加强建筑质量审查,为结构抗侧力构件的合理布置创造条件。
结语:
总而言之,在现代社会背景下,随着科学水平的发展和建筑行业的不断发展,人们对建筑的防震要求越来越重视,因此,需要设计师要加强建筑设计中,抗震设计的有效应用,明确现代抗震设计思路,结合世界其他国家先进的抗震经验和先进技术,编制科学的抗震设计方案,优化新的抗震设计理念,从而促进我国建筑行业的不断向前发展。
参考文献:
[1]裘民川.建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用[J].工程抗震,2009(04)
[2]李建平.建筑设计在建筑抗震设计中的作用[J].安徽建筑,2011(05)