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建筑结构抗震概念设计

来源:UC论文网2019-04-15 11:18

摘要:

  进行建筑结构抗震概念设计会让人们在学习和实践中建立正确的概念,学会如何运用正确的思维和判断力来整体的把握结构的性能,对结构的承载能力,变形能力等等更深的把握,合理地确定结构总体与局部设计,接结构具有良好的品性和性能。  由于地震用做的不确定性和不可预知性,结构计算假定与实际情况的不符合性。使得往往的计算结果不能全面,真实的反映结构的真是受力和变形的情况,但是为了确保建筑物能够拥有良好的抵抗地震...

  进行建筑结构抗震概念设计会让人们在学习和实践中建立正确的概念,学会如何运用正确的思维和判断力来整体的把握结构的性能,对结构的承载能力,变形能力等等更深的把握,合理地确定结构总体与局部设计,接结构具有良好的品性和性能。


  由于地震用做的不确定性和不可预知性,结构计算假定与实际情况的不符合性。使得往往的计算结果不能全面,真实的反映结构的真是受力和变形的情况,但是为了确保建筑物能够拥有良好的抵抗地震作用的性能,我们要以大的方向着手,做好这方面的设计。因为如果这方面做不好的话,其他的工作都有可能是白费,避免不了结构发生重大的破坏,所以根据这么多年来世界各个地区发生的地震,通过对其的分析和研究,大致归纳并总结出一些抗震概念设计的如下一些要点:


  一、选择对抗震十分有利的建筑场地,地段和地基


  1.抗震有利地段


  众所周知,选择施工和建造的建筑物的时候,宜选择对抗震十分有利的地段,避开对其抗震设计不利的地段。那么怎么样才算是有利呢,有利的抗震地段如稳定的基岩,坚硬的地基土,开阔,平坦,密实度高,土壤分布均匀的中硬等级的土等。抗震相对危险的地段是指可能发生例如山体滑坡,崩塌,地陷,地裂,泥石流等,以及地震设防烈度为8度以上的可能发生错位的地区。就地形而言,一般指突出的山嘴,孤立的山包和高差较大的地台边等。就场地土质而言,一般指软弱土,易液化土,断层破碎带以状态不明的地段。


  2.选择对抗震有利的建筑场地和地基


  为了减少由于地面运动通过建筑场地和地基传给上部结构的地震能量,应采取下列方法:(1)选择薄的场地覆盖层;(2)选择坚实的场地土;(3)将建筑物的自振周期与地震动的卓越周期错开,避免共振;(4)采取基础隔震或消能减震措施。


  此外,为了确保天然地基和基础的抗震承载力,需按《抗震规范》的要求进行抗震验算,并且地基承载力应该是地基承载力特征值乘以地基承载力调整系数(≥1)。《抗震规范》还规定,对于存在饱和砂土和饱和粉土的地基,除6度设防外,应进行液化判别;存在液化土层的地基,应根据建筑的抗震设防类别,地基的液化等级,结合具体情况采取相应的抗液化措施。


  二、设计有良好抗震作用的体型,进行合理的结构布局


  1.有良好抗震作用的体型


  有迹象表明,属于不规则的结构,布置布局又不太合理,就会给建筑物带来不利的影响甚至造成严重的震害。结构的不规则程度主要体现在形体,刚度,质量沿高度,平面的分布等因素进行判别。


  结构的规则与否是影响结构抗震性能的主要因素。由于建筑物的设计是多种多样的,所以保证不了所有建筑物的设计都是规则的。规则的结构可以用较简单的计算方式如底部剪力法来计算,而不规则的结构则需要更加精确地方法来计算,并提高抗震等级采取相应的有效措施。不同结构的建筑物应该有各自合适的高度。一般而言,建筑物越高,其所受到的地震力和倾覆弯矩越大,危险程度也就越高。所以必须根据结构的的抗震性能,地基基础条件,震害经验,抗震设计经验和经济性等因素来确定结构的形式。


  此外,建筑物的高宽比还应该被限制,因为高宽比越大,地震作用所产生的结构的侧移和基地的倾覆弯矩越大,由于这种作用在基底的力很难被处理,所以必须采取措施来对建筑物的高宽比进行限制。


  房屋的防震缝的设置应根据建筑类型,结构体系和建筑体型等实际情况来区别考虑。不过,高层设置防震缝后,会给建筑和结构专业带来很大的困难。因此,高层建筑宜通过调整平面形状和尺寸,在构造上和施工上采取措施,尽可能不设缝。


  防震缝的宽度不宜小于两侧建筑物在较低建筑物屋顶高度处的垂直防震缝方向的侧移之和。一般情况下,钢筋混凝土结构的防震缝最小宽度,应符合我国《抗震规范》的要求。


  2.合理的抗震结构布局


  大家都应该知道,对称布置的结构体系能有效避免扭转,对称结构在单项水平地震作用下,仅发生平移振动,各层构件的侧移量相等,水平地震力则按刚度分配受力比较均匀。非对称结构由于质量中心和刚度中心不重合,即使在单向水平地震力下也会激起扭转振动产生平移-扭转藕连振动。由于扭转振动的影响,远离刚度中心的构件侧移量明显增大,从而所产生的水平地震剪力随之增大,较易引起破坏,甚至严重破坏。为了把扭转效应降低到最低程度,应尽可能减小结构质量中心与刚度中心的距离。除了结构平面布置要足够合理外,结构沿竖向的布置应等强。结构抗震性能的好坏,除了取决于总的承载能力,变形和耗能能力外,避免局部的抗震薄弱部位是十分重要的。


  三、选择合理的结构材料


  抗震结构的材料应该满足下列要求:延性系数,强度和重力比值大;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,并能充分发挥材料的强度。


  1.钢筋混凝土的构件的延性和承载力,在很大程度上取决于钢筋的材性,所使用的钢筋应符合下列要求:


  (1)不建议在抗震结构中用高强度钢筋,一般选择中强度钢筋。延伸率不小于4%-6%。


  (2)钢筋的实际屈服强度不能太高,要求钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3。


  (3)钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值之比值不应小于1.25,以保证有足够的强度储备。


  (4)不能使用冷加工钢筋


  (5)应检测钢筋的应变老化脆裂,可焊性,低温抗脆裂。


  2.混凝土


  要求混凝土强度等级不能太低,否则锚固不好。对于框支梁,框支柱及抗震等级为一级框架梁,柱,节点核心区,不应低于C30;构造柱,芯柱,圈梁及其各类构件C20.混凝土结构的混凝土强度等级,9度时不宜超过C60,8度时不宜超过C70


  四、结语


  总体来讲,结构抗震概念设计是学设计过程中一项非常重要的学问,它能够帮助人们在学习和实践中建立正确的概念,让人学会用自己的思维和判断力,能够全面正确的把握整体性能。使我们能够在结构设计中,更加合理的确定总体布局,使结构更加安全更加处于良好的状态。作者: 哈喆 张健


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