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建筑结构抗震设计

来源:UC论文网2019-04-15 11:10

摘要:

  摘要:我国位于世界两大地震带的交汇区域,是世界上多地震的国家之一,地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广,震灾严重。地震带给我国的损失是相当惨重的。1976年的唐山地震、2008年的汶川地震、2010年的玉树地震等都给我国人民带来了巨大的损失。因此,建筑结构的抗震设计成为一项根本性的减灾措施。  关键词:结构;抗震设计  1我国的地震情况现状  我国东濒环太平洋地震带,西部和南部是欧亚地震带所...

  摘要:我国位于世界两大地震带的交汇区域,是世界上多地震的国家之一,地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广,震灾严重。地震带给我国的损失是相当惨重的。1976年的唐山地震、2008年的汶川地震、2010年的玉树地震等都给我国人民带来了巨大的损失。因此,建筑结构的抗震设计成为一项根本性的减灾措施。


  关键词:结构;抗震设计


  1我国的地震情况现状


  我国东濒环太平洋地震带,西部和南部是欧亚地震带所经过的区域,是世界上多地震的国家之一。20世纪以来,我国共发生6级以上地震近800次,遍布除贵州、浙江两省和香港以外的所有的省、自治区、直辖市。我国位于6度区以上的城市占城市总数的70%以上,近60%的大城市位于7度及7度以上的地震区。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)规定,抗震设防烈度6度及以上地区的建筑必须进行抗震设计。


  2建筑结构的抗震设计


  2.1砌体结构房屋的抗震设计


  由于砌体结构房屋的自重大、刚度大、地震时受到很大的地震作用,而且砌体材料抗弯抗剪及抗拉性能都很差,地震下极易出现裂缝。对于多层砌体房屋,结构的布置需要遵循以下几点原则:(1)优先选取横墙承重或纵横墙共同和承重的结构体系;(2)上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应基本对齐;(3)房屋的底部,应沿纵横两方向设置一定数量的抗震墙,并应对称均匀布置;(4)当立面差在6m以上,或房屋有错层且楼板高差较大,或各部分结构刚度、质量截然不同时,宜设置抗震缝,缝两侧均应设置墙体,缝宽应根据设防烈度和房屋高度确定,可采用50-100mm。


  除了上述结构布置要求之外,还需采取一些抗震构造措施。(1)加强结构间的连接。如纵横墙的连接,楼板间及楼板与墙体的连接,梁、屋架与墙、柱或圈梁的拉结。(2)钢筋混凝土构造柱设置。《建筑抗震设计规范》规定:楼、电梯间四角,楼梯段上下端对应的墙体处;外墙四角和对应转角;错层部位横墙与外纵墙交接处,大房间内外墙交接处,较大洞口两侧均应设置构造柱。构造柱的截面一般不小于240mm×380mm;构造柱必须与砖墙有可靠的连接,应先砌墙后浇柱;构造柱必须与圈梁相连,构造柱的纵筋穿过圈梁,保证构造柱纵筋上下贯通;构造柱的混凝土强度等级不宜低于C20,与之连接的砖的强度等级不宜低于MU10,砂浆强度等级不低于M5.0。(3)圈梁的布置。一般要求圈梁宽度宜与墙厚相同,圈梁高度不小于120mm,纵向钢筋不应少于4Φ10,箍筋间距不大于300mm。


  2.2钢筋混凝土结构房屋的抗震设计


  结构体系的选择对混凝土结构建筑的抗震性能影响很大,目前应用比较广泛的结构体系有一下几种:框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系等。框架结构体系只使用于12层以下、体型简单、刚度均匀的房屋;剪力墙结构体系试用于高烈度区20-30层的多高层居住建筑;框架-剪力墙结构体系多用于地震区10-20层的房屋。多层和高层钢筋混凝土房屋结构布置时,应使传力途径尽量简单而直接,力求结构的平面布置和竖向布置使质量和刚度均匀、对称,刚度中心与质量中心接近,减少扭转和应力集中,避免竖向形成过大的刚度突变,避免形成薄弱层。


  混凝土结构的主要抗震措施是设置框架梁及框架柱。框架梁的截面尺寸宜符合下列要求:(1)截面宽度不宜小于200mm;(2)截面高宽比不宜大于4,以防止梁刚度降低后引起侧向失稳;(3)净跨与截面高度之比不宜小于4。框架柱的抗震设计应满足以下原则:(1)控制最小截面尺寸及截面高宽比。柱截面尺寸过小会使框架侧移刚度不足、侧移过大,截面高宽比过大将导致框架结构两个方向的侧移刚度相差较大,且不利于柱短边方向的稳定。故《规范》规定:截面的高度和宽度均不宜小于300mm,圆柱的直径不宜小于350mm;截面长边与短边的边长比不宜大于3。(2)控制剪跨比。《规范》规定框架柱的剪跨比宜大于2。(3)控制轴压比。调整柱的轴压比使柱尽量处于大偏心受压状态,避免出现延性较差的小偏心受压破坏。(4)柱内纵向钢筋配置要求。柱内纵向配筋不得小于最小配筋率的要求,且柱纵筋宜对称配置。(5)加强柱的横向约束。柱的横向约束主要靠箍筋提供,当普通箍筋不能满足要求时,可采用复合箍筋或螺旋箍筋。


  2.3钢结构房屋的抗震设计


  钢结构房屋的结构体系主要有框架体系、框架-抗震墙板体系、筒体体系和巨型框架体系等。根据结构总体高度和抗震设防烈度确定结构类型和最大适用高度,详情如下:


  刚结构房屋适用的最大高度(m)


  结构类型6、7度


  (0.10g)7度


  (0.15g)8度9度


  (0.20g)(0.30g)(0.40g)


  框架11090907050


  框架-中心支撑220200180150120


  框架-偏心支撑240220200180160


  筒体和巨型框架300280260240180


  刚结构房屋的平面布置应保证有良好的整体性和抗侧移刚度。多层刚结构的平面布置应尽量满足下列要求:(1)建筑平面宜简单规则,并使结构各层的抗侧力刚度中心与质量中心接近或重合,同时使各层刚心与质心接近同一竖直线;(2)建筑的开间、进深宜统一;(3)高层刚结构建筑不宜设置防震缝,但薄弱部位应采取措施提高抗震能力。结构的竖向布置宜规则,结构的质量与侧向刚度沿竖向分布均匀连续,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自上而下逐渐减小,使得抗侧力结构的侧向刚度和承载力分布合理。


  3结语


  对于地震高发的我国来说,了解建筑结构的抗震设计的相关知识是很有必要的,只有在建筑工程的初期做好建筑抗震的措施,才能减轻地震带来的损失。普及建筑结构抗震设计的知识才是应对地震的有效途径。


  作者简介:焦元其,男,河南新乡人,郑州大学土木工程学院,2011级本科生,土木工程专业;史瑞彦,女,河南安阳人,郑州大学土木工程学院,2011级本科生,土木工程专业。


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