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每栋建筑物都是一个空间结构体,在荷载作用下各构件并非是以脱离体系的单一构件独自工作,而是以相当复杂的方式共同工作,精确计算其作用和受力是相当困难的,在计算地震作用时尤其如此,由于地震作用下的结构构件受力状态的复杂性及不确定性、人们对地震时结构响应认识的局限性和模糊性、理论计算中的假定与实际情况的差异性,注定了在现阶段无论计算工具再如何发展,计算过程再如何严格,其结果也只能是一种比较粗略的估计,甚至有时还根本无法计算。显然在结构设计中,仅依靠现有理论进行抗震计算往往不能满足结构安全性、可靠性的要求,无法达到预期的设计目标。因此在不确定因素众多,受力状况复杂的结构抗震设计中,抗震概念设计的提出和应用就显得尤为重要了。
二、结构抗震概念设计的涵义
所谓抗震概念设计,一般是指不经过计算,尤其在难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中,依据整体结构体系与分结构体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、实验现象和工程经验中所获得的基本设计原则和设计思想,从总体的角度来进行建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制,从而从根本上保证结构的抗震性能。
三、结构抗震概念设计的基本原则和具体要求
(一)建筑场地的选择
地震造成建筑的破坏,除地震动直接引起结构破坏以外,还有场地条件的原因,诸如:地震引起的地表错动与地裂,地基土的不均匀沉陷、滑坡和土体液化等。因此选择有利于抗震的建筑场地是减轻建筑物地震灾害的第一道重要工序。(二)建筑物的平面、立面及竖向剖面的布置建筑物平面和立面的规则性是抗震概念设计中需要考虑的一个重要因素。规则的建筑方案体现在:建筑物的平面布置基本对称;结构体型简单;抗侧力体系的刚度和承载力上下变化连续、均匀。因为,简单、对称的结构容易估算其在地震时的反应,容易有针对性的采取抗震措施并对其进行细部处理。因此,这就要求建筑专业的设计人员具有一定的抗震知识素养,应该对所设计的建筑的抗震性能有所估计,避免采用抗震性能差的严重不规则的设计方案。
(三)结构体系的确定和结构布置
结构体系的确定是结构设计中头等重要的大事。结构设计时应通过综合分析使结构体系尽量合理且经济,应优先采用抗震能力强、延性好、耗能能力强、便于施工且具有多道防线的结构体系(如框架-剪力墙结构,框架-筒体结构,设置耗能连梁的剪力墙结构等),避免采用抗震能力较低的结构体系(如板柱-剪力墙结构,单跨框架结构等),尤其应避免采用看似“合法”(符合规范)但不合理的结构体系(如当房屋高度接近规范框架结构类适用高度上限时,仍采用框架结构,震害表明,框架结构的侧向刚度较小,整体性较差,结构的抗震性能较差,此情况下应采用抗震性能较好的框架-剪力墙结构为宜)。而在结构布置时,应采用概念清晰、传力途径明确的布置方式,尽量避免造成结构扭转、平面和立面的里出外进、竖向传力杆件的间断与不连续等问题。
(四)多道抗震防线的设置
单一结构体系只有一道抗震防线,一旦破坏就会造成建筑物倒塌的严重后果。特别是当建筑物的自振周期与地震动卓越周期相近时,建筑物由此而发生的共振,更加速其倒塌进程。而如果建筑物采用的是多重抗侧力体系时,第一道防线的抗侧力构件在强烈地震作用下遭到破坏后,第二道乃至第三道防线的抗侧力构件立即接替,抵挡住后续的地震动的冲击,可保证建筑物最低限度的安全,免于倒塌。在遇到建筑物基本周期与地震动卓越周期相同或接近的情况时,多道防线就更显示出其优越性。当第一道抗侧力防线因共振而破坏,第二道防线接替工作,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,避免再度严重破坏。在双重结构体系中一般应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙,或轴压比值较小的抗震墙、实墙筒体等构件作为第一道防线的抗侧力构件,如框架-剪力墙结构中的剪力墙,框架-填充墙结构中的填充墙,单层厂房纵向体系中的柱间支撑,均可作为各自体系中的第一道抗震防线。如因条件限制,只能采用单一的框架体系,则框架就成为整个体系中唯一的抗侧力构件,此时应采用“强柱弱梁”型的延性框架。在地震作用下,框架梁成为第一道抗震防线,框架柱为第二道抗震防线,用框架梁的变形去消耗地震能量,使框架梁的屈服先于框架柱的屈服,从而保护了框架柱的相对完整,最终达到“大震不倒”的要求。
(五)结构抗震设计关键点的把握
在结构抗震概念设计中,还应注重对结构体系中的关键部位(如薄弱层,加强层等)、关键部位中的关键构件(如加强层的重要竖向构件、转换层的水平转换构件等)、关键构件中的关键节点(如梁柱节点,柱根部位等)几个关键点的把握,从而实现“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固、强柱根弱杆件”的设计理念。
关键词:抗震设计 ;基于性能 ;地震设防水准 ;设计方法 ;位移影响系数法 ;能力谱法 ;直接位移设计法
中图分类号:TU973+.31文献标识码: A 文章编号:
一、基于性能的抗震设计的产生
20世纪初期,日本的森房吉教授(1868—1923)在对当时的地震灾害和理论认识进行研究之后,提出了最早的结构抗震设计方法。在之后的一百年间,随着科学技术的不断发展,人们对地震的反映特征和发展特征的研究和把握不断深入,结构抗震设计理论及方法也在不断进步当中。
目前 “大震不倒,中震可修,小震不坏”,作为抗震结构设计指导思想被国际普遍认可。至此,抗震结构设计可以说已经取得了显著的进步,此类建筑在地震中也表现出较好的抗震性能。但是,目前的三个水准的设计理念主要是以保护人类生命安全为目的,对于地震造成的其他破坏不能很好地进行控制。尤其是现代社会的高速发展使得大量人群、财富和资源可能集中在某一区域,如大城市中。在这些区域一旦发生地震,将会造成巨大的经济损失,对生还者的心里造成严重打击,也是十分不利于震后重建工作的开展。因此,要求人们在进行抗震设计时不仅防止地震对生命安全造成伤害,也要尽可能减少房屋倒塌对其他方面造成破坏。基于以上考虑,在1994年美国洛杉矶大地震和1995年日本阪神大地震之后,基于性能的抗震结构设计被广泛研究推广,并被认为是未来抗震结构设计的主要指导思想。
这项设计最早出现在桥梁抗震设计中,用量化的抗震指标来控制抗震性能,从而改进传统的设计理念。1995年,这一理念被美国放眼21世纪委员会提出了之后,便得到了美国政府的大力支持,日本、新西兰、澳大利亚、英国、智利等国家也先后投入研究。
二、基于性能抗震设计的特点
通过与现行抗震设计理念的对比,可得到基于性能抗震设计理念的特点。
1.采用多级设防。与现阶段“大震不倒、中震可修、小震不坏”的三阶段设防目标
相比,基于性能的抗震设计注重多级防护,注意保护建筑的内部设施与非结构件,从而达到了在地震发生时既保护业主安全又减轻了业主和社会的经济损失。
2.投资准则效益。投资准则效益反映了抗震设计思想的重要转变,是基于性能抗震设计的一个基本原则。即从只注重安全变为同时注重安全、经济等多个方面。根据这一准则,结构设计按照结构性能的要求,考虑到所拥有的所有资源,在安全和经济之间找到平衡、合理的切入点,得到优化的最佳方案。
三.设防水平
1.地震设防水平。地震设防水平是指在未来可能作用于建筑结构的地震强度大小。由于地震设防水平直接决定了建筑物的抗震能力,所以它在基于性能的抗震设计的理论中占有重要的位置,应充分考虑到已优化的经验基础,并根据地震参数具体确定。
2.结构性能水平。结构性能水平是在预期地震等级的作用下对建筑物破坏的最大程度。由于基于性能的抗震设计是考虑到结构构件、内部设施、非结构构件、装修等多种因素,因此除了应该对对建筑主体结构带来的损失有控制力外,还要充分考虑到对非主体的损坏的控制。所以说,能兼顾主体与非主体结构破坏程度的结构性能水准才是科学的、合理的。
四、基于性能抗震设计的方法
目前基于性能的抗震设计方法主要有:位移影响系数、直接位移、能力谱设计等方法。
1.位移影响系数法。该方法基于结构性能设计,即通过分析预先得到位移的最大期望值,然后利用模态、等效的方法进行确定,从而修正此系数。但是此方法目前也存在着一些问题,比如无法具体地体现出抗震水准与具体结构、楼层的损坏情况。
2.直接位移设计法。本方法适用于结构性能设计,即根据地震等级预期计算位移,使结构达到预期位移。本方法最大的特点是概念简单,但是只能从建筑材料的极限变化确定相应数值,不能考虑到预期之外的地震效应。
3.能力谱法。能力谱法是将地震反应谱与能力谱曲线转化成需求谱,从而评判该建筑的抗震性能。本方法侧重于对结构的实际性能进行评估与检验。另外,能力谱法只适用于分布比较均匀且平面结构可化简的结构。
总结:
基于性能的抗震设计是一个涵盖范围很广的体系,与现行抗震设计相比,它具有以下优点:
基于性能的抗震设计目标多而且具体,具有更强的可操作性与适应性,也具有更
大的实际作用意义。
基于性能的抗震设计提供给了设计者更大的灵活性。在符合相关规定与要求的前
提下,设计者可自行选择能实现业主抗震目标的设计方案与相对应的结构措施,充分发挥了设计者的创造性与创新性。
基于性能的抗震设计将之前单一的以保障业主生命安全的抗震目标转变为在不同
的地震风险等级下满足不同的抗震需求,并综合了经济、安全等多方面因素,充分考虑到了投资、震后损失、灾后重建、社会效益与业主的承受能力等多方面因素,更符合当今社会的需求。
基于性能的抗震建筑结构设计思路已经成为了未来抗震设计的主要发展思想,,得到了国际社会的广泛认可。特别是美日两国,在这一方面进行了大量的研究,并得到了一定成果。我国在这个项目的研究上起步较晚,但是为达到与国际社会同步,我国与国际社会上在这方面取得先进成果的专家多次进行学术交流,中国许多高校目前也已经开展了此项研究,从而发展出适合我国国情的基于性能的抗震设计方法。
参考文献:
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关键词:高层建筑;抗震;结构设计;理论
中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A
1 我国的高层建筑发展历程
上世纪80年代,我国高层建筑在设计计算机施工技术等领域快速发展,100m左右及以上的将建筑快速发展,多以钢筋为主要材料,在层数与高度增加的同时,功能与类型也日益增多。各大城市几乎都建立了具有各自特色的建筑,以上海锦江饭店为代表:高度达到153.52m,全部采用的钢结构体系;而深圳的发展中心大厦有43层,高度达到165.3m,算上天线高度达到185.3m,是我国第一幢大型的高层钢结构建筑。到了90年代,我国的高层建筑结构从设计到施工进入到一个新的阶段,除了体系与材料的多样化,高度上也有了质的飞跃。在1995年完工的深圳地王大厦,共有81层,高度达到385.95m,居世界第四高。
2 建筑抗震的理论
2.1 建筑结构的抗震规范
一般的抗震规范都是各国结合具体的情况进行的经验总结,是指导抗震设计的法定文件,及反应国家经济与建设的发展水平,也反映了各个国家的抗震经验。尽管抗震理论不断完善,技术水平也在不断地提高,但是必须要有实践的指导,要将建筑工程的安全性放在首要位置,容不得任何的大意与疏忽。基于这一认识,现代建筑部分条文被列为强制条文,使用了“严禁、不得”等绝对性的字眼,同时也有不同条文有较大的自由空间。
2.2 建筑抗震设计的理论
当前建筑抗震设计的理论主要分为拟静力理论、反应谱理论及动力理论。拟静力理论起源于20世纪10~40年代出现的理论,在估测地震对结构的影响时,假设结构为刚性,地震水平作用在结构或构件的质量中心,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)。
反应谱理论是在上世纪40-60年展起来的,以强地震动加速度观测记录的增多与对地震地面运动特性的进一步了解,及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的学者对地震加速度记录的特性进行分析后获得的成果。
动力理论是上世纪70-80年代的应用较为广泛的地震动力理论,是在60年代以来电子计算机技术与试验技术的发展为基础,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性的反应过程也有了较多的了解,随着强震观测台的增加,各种受损结构的地震反应记录也在不断地增加。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它将地震作为一个时间过程,选择具有代表性的地震加速度时过程作为地震动输入,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,完成设计工作。
3 高层建筑的抗震结构设计
3.1 必要的抗震对策
在高层建筑结构的抗震设计中国,出了要考虑到概念的设计,还要进行验算,结合地震的情况,要在高度允许的范围内建造,增加结构的延性。在当前的抗震设计中,抗震验算及构造与措施等角度入手进行分析,提高结构的抗震性与消震性能。建立地震力与结构延性互相影响的双重设计指标,直到达到预期的抗震效果。当前强柱弱梁,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思想
在《建筑抗震规范》中有明文规定,建筑的抗震设防要符合“三水准、两阶段”的要求。所谓的“三水准”就是指“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遇到第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物可以正常使用。一般情况下,建筑物不会被损害,也不需要修理即可使用。所以,高层建筑结构的抗震设计要满足地震频发下的承载力极限,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遇到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,建筑物结构会发生损害,但是不经修理或者简单修理就可以继续使用。所以,建筑结构必须要有足够的延性能力,不会出现脆性破坏。当发生第三设防烈度地震的情况下,就是遇到本地区地震极限外的情况,结构会受到非常严重的损害,但是结构的非弹性变形距离倒塌仍有一段距离,不致产生危及生命的损害,保障了居住人员的安全。所以在进行高层建筑结构设计的过程中,要保证建筑的足够变形能力,其弹塑变形要在规范的数值之内,保证结构良好的抗震性能。三个水准烈度的地震作用水平是根据不同超越概率进行区分的,一般情况下是:
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。
从高层建筑的抗震水准来看,设防的要求是通过“两个阶段”设计来实现的,具体方法如下:第一环节,第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,提前计算出高层建筑结构在弹性状态下的地震作用效应,与风力、重力荷载进行高效组合。同时引入承载力抗震调整系数,进行构件截面的准确射击,进而达到第一水准的强度要求;然后是运用同一地震参数计算出结构的层间位移角,使其可以在抗震规范设定的限值之内;同时采用相应的抗震构造对策,确保结构可以有足够的延性、变形能力与塑形耗能,进而达到第二水准的变形目的。而第二阶段则是运用与第三水准对应的地震动参数,算出结构的弹塑性层间位移角,使其在抗震规范的限值之内,然后进行必要的抗震构造对策,进而实现第三水准的防倒塌目的。
3.3 现代高层建筑结构的抗震设计方法
在《建筑抗震设计规范》中对各类的建筑结构的抗震计算应该采用的方法都有明确的规定:高度要在40m之内,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。
结语
地震是威胁较大的天灾之一,必须要加强防御,从上文的分析中我们可以看到,高层建筑的抗震结构设计必须要在要求的限值之内,保证结构的良好性能,提高建筑的使用性能。
参考文献
[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社,2002.
[2]李彬.对于高层建筑结构的抗震设计探讨[J].中国新技术新产品.2012(02).
【关键词】建筑结构;抗震概念;实际设计;理解
地震是一种破坏力较强的自然灾害,主要损害建筑结构,进而导致承重构件或地基失去作用。现阶段,人们还不能深入的认识到地震的损坏机理,直接影响了抗震计算的精确性。概念设计是一种指导总体方案开展的方法,良好的概念设计不仅给日后建筑工程结构计算及工程造价等奠定基础,同时还实现了抗震设计的目的,具有较广的应用意义,必须及时进行分析。
1.建筑抗震设计
目前随着经济的发展,抗震结构设计已经呈现出新的发展趋势,可利用基于性能结构抗震现场理论、材料抗震模糊可靠度等方法进行建筑抗震设计。但是建筑地震灾害依然在反复发作,虽然很多建筑设计师已经认识到以上技术的局限性,但是由于建筑结构还会受到地形、规划、工程造价、施工技术等多方面因素影响,导致“概念设计”开始被人们重视起来,并加大了对其的研究。概念设计不仅完善了建筑结构,同时综合全面的分析了地震所产生的影响,掌握了地质活动破坏机制,并可以综合全面的了解抗震设计规范与准则,在长期实践中还可以不断提升建筑结构的抗震水平。
2.建筑结构抗震概念设计遵循的原则
2.1建筑选址并确定地基稳定条件
合理的规划选址已经成为建筑设计成功的基础,对建筑结构抗震设计整体质量具有很大影响。实际操作中要求规避地震不利地段,尽量选择安全稳定的建筑场地,如果受各方面因素影响,导致实际操作中无法避开不利地段,必须结合实际情况采取针对性的措施,提高地基稳定性与安全性。现有基础设计规范中明确指出,结构单元中个别应地质因素而采用天然地基或桩基的做法不可取,尤其是不允许在地震高发段建设建筑物。地震作用力较强,一般会引起承载力降低或出现基土液化,进而影响了地基稳定性,容易出现建筑开裂、倾斜和倒塌等问题。同时受地震影响所产生的滑坡、泥石流等情况也与建筑选址密切联系,保证建筑基础稳定已经成为提高抗震力的核心条件。
2.2选择有利于建筑的立面或平面
为了避免地震发生时产生应力集中、扭曲或塑性变形等问题,要求建筑平、立面必须合理设置,一般要求建筑物的平、立面布置对称,同时质量和刚度均匀,尽量避免楼盖错层。实际操作中可从两反面操作,一方面,不设抗震逢,对建筑物进行结构抗震分析,了解局部应力和变形集中及扭转等的影响,并采取加强措施进行处理。另一方面,设置抗震缝,将建筑物划分为很多结构单元,可结合抗震设防强度、材料种类、结构型号及单位布置,并留有足够的宽度,要求伸缩缝与沉降缝满足防震缝要求。控制好建筑刚度与质量变化,各个楼层不能错层,条件允许时可在每层设置防震缝,可根据建筑结构实际情况设置。一般体型结构复杂的建筑必须给其设置计算模型,并展开抗震分析。
2.3选择科学合理的抗震结构体系
抗震结构体系要求从建筑重要程度、房屋高度、地基基础、技术、经济及使用等多方面进行判断。通常选择建筑结构体系时,必须满足以下条件:(1)具有详细的计算简图,并有恰当的传递地震途径;(2)具有较强的强度、耗能及变形能力;(3)设置多道地震防线,避免部分结构或构件对整体构件造成影响;(4)控制好强度与刚度,避免局部形成薄弱部位或者应力或塑性变形集中;(5)控制好结构在两主轴之间的动力特性。设计构件连接时,要求满足以下条件:(1)构件节点强度不能低于连接构件强度;(2)装配结构连接整体性必须得到保证;(3)预埋件锚固强度不能低于连接构件强度。选择抗震结构构件时,要求满足以下要求:(1)砌体结构必须结合施工要求,合理设置混凝土圈梁与构造柱,提高结构抗震水平;(2)设置钢结构构件时,要求控制好其尺寸,避免出现局部或整体构件失稳;(3)混凝土结构构件必须合理选择尺寸,配置好箍筋与纵向钢筋,避免剪切在弯曲前破坏,同时要求混凝土压溃先于钢筋屈服、钢筋锚固粘接在构件破坏前损坏。
2.4计算校核的必要性
目前计算机辅助设计系统已经广泛应用到结构设计中,而且应用范围较广,实际分析中,可应用计算机相关软件完成设计与校核。软件是辅佐校核的工具,实际操作中为了提高校核效果,必须由具有丰富经验的结构设计技术人员分析,同时掌握软件的适用范围、条件、计算模型等,深入理解设计规范,而且要端正自己对待工作的态度,只有如此,才能反复进行验证,进而将精确校核的计算结果成功应用到工程项目建设中。
3.正确处理主体结构与非承重结构的关系
主体结构与非承重结构关系的处理已经成为抗震设计的基础,具有减少地震损失及避免附加震害的作用。附属结果构件要求必须与主体结构或锚固稳定连接,避免实际操作中出现设备损害或砸到人员等问题出现。设置围护墙与隔墙时,必须综合考核结构抗震所产生的不利影响,避免设置不恰当损害主体结构。例如,厂房柱间或框架填充不完整时,就会损坏柱子。此外,吊挂件、装饰贴面与幕墙均要与主体合理连接,避免地震时造成人员伤害。
4.控制好材料与施工质量
材料选择与施工质量控制对抗震结构设计具有很大作用,不仅提高了施工质量,还保证了其他工序的顺利开展。目前抗震结构设计中已经对材料与施工质量提出了要求,必须在设计文件中明确,具体操作如下:(1)黏土砖等级要求不低于MU10,同时控制好砌筑砂浆强度与等级,不呢低于M5;(2)混凝土抗震与强度等级均使用一级框架梁、柱与节点,要求不能低于C30,芯柱、基础与圈梁不应低于C30,其他构件不能低于C20;(3)混凝土小型砌块强度控制在MU7.5,要求砌筑砂浆强度在M7.5以上;(4)控制好钢筋强度,要求纵向钢筋使用Ⅱ、Ⅲ级变形钢筋,箍筋为Ⅰ、Ⅱ热轧钢筋,构造柱与芯柱使用Ⅰ、Ⅱ级钢筋。进行钢筋混凝土结构施工时,由于实际设计中缺少规定的钢筋型号,使用其他规格型号的替代时,不能使用屈服强度较高的钢筋替代原始钢筋。实际替换中可结合截面实际屈服强度合理换算,并要求替代后构建曲面屈服强度不能超过原截面屈服强度。此种操作的主要目的是减少了薄弱部位转移,避免了混凝土脆性损坏,如剪切破坏或混凝土压碎等问题。
5.结语
建筑结构抗震设计时一项较系统的工程,改变以计算为中心的传统设计、评估与校核,实现了设计者多年经验与设计规范的结合,避免了盲目开展计算工作,对抗震设计创造了独特的发展空间,并真实展现了结构的实时情况,进而科学合理的进行抗震设计。
作者:柴梅卿 单位:国家林业局西北林业调查规划设计院
参考文献
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关键词:高层建筑;结构设计;抗震概念;应用
防震设计是高层建筑结构设计必不可少的一部分,并且地震是一种无法消除的自然灾害。因此,高层建筑结构设计人员应采取科学、合理的措施来降低地震对高层建筑物的危害系数,以提高高层建筑物的稳定性,从而保证人们的生命和财产安全,这同时也是我国高层建筑物结构设计工艺不断优化的必然结果。
1高层建筑结构设计中抗震概念概述
地震的发生是无规律的,因此做好高层建筑物的防震设计是十分必要的。实践证明,只有利用科学、合理的设计措施,整体布局高层建筑的结构细节,才能降低地震对于高层建筑物的危害。一般抗震设计是从抗震值和抗震措施两个方面进行的,其过程是:地震情况统计、数据分析、提出概念。抗震概念设计的主要内容就是保证高层建筑整体的稳固性和细节结构的抗震性。简单地说,抗震概念设计就是基于工程抗震的基本理论和实际的抗震经验总结出的工程抗震概念,是决定建筑物抗震能力的基础。抗震概念设计中包含空间作用、非线性性质、材料时效、阻尼变化等多种不确定的因素。抗震概念设计的原则是建筑结构设计简单性、刚度适宜性、匀称性、整体性。例如在一些地震频发的地区设计高层建筑时,应该考虑都高层建筑上下部分结构性质不同的问题。
2高层建筑架构设计中抗震概念设计的应用策略
2.1合理的场地
高层建筑物的建设地点也是保障建筑工程施工质量的关键因素。选择合理的建筑施工场地,不仅可以减少企业的投入成本,还能提高建筑物的稳固性。因此,施工人员可以利用现代先进科技设施来选择理想的地段。场地的选择应当避开地震危险地段,如地震时会发生崩塌、地裂以及在高强度地震下容易发生地表错位的场地。一般地震危险地段包括断层区、坡度陡峭的山区、存在液化和夹层的坡地以及大面积采空的地区。如发生严重地震的四川北川地区,其区域特点是县境内地形切割强烈,地形起伏大,相对高差超过1000m,沟谷谷坡一般大于25°,部分达40°~50°,甚至陡立。并且地貌类型以侵蚀构造山地、侵蚀溶蚀山地为主。另外在县境内还存在一条断裂带。这也就是北川地区成为汶川地震重灾区的原因,该地区的地震宏观烈度达到了Ⅺ度。因此,建设高层建筑的重点就是选择地势开阔、平坦以及中硬场地土。如我国中部平原地区,其地势平坦,并且属于地震低发区。当然,如果无法避免区域限制,那么也可以选择抗震性比较好的地区,如避免存在孤立山包的区域以及表面覆盖层厚度较小的区域。总之,因地制宜,选择合适的高层建筑建筑建设场地是保证高层建筑物稳定性的最佳途径。
2.2合理布局建筑平面
建筑物的房屋布置和结构布置都是影响高层建筑物稳定性的重要因素。依据抗震的概念,合理布局能够有效提高高层建筑物的抗震能力,延长建筑的使用年限。一般施工人员都会根据地震系数选择适当的建筑物高度和宽度,使高层建筑的抗震能力达到最大值。建筑平面的布置可以从四个方面考虑:一是布置平面时,应当遵循简单、对称的结构特点,以减少偏心;二是应当保证质量和刚度变化均匀,避免楼层错层问题;三是尽量设计合理的平面长度,且建筑物突出的长度也应该符合相关标准;四是尽量避免采用角部重叠的平面图形以及细腰形平面图形。如早前发生在墨西哥的地震,相关人员在地震发生后对房屋的结构进行了分析。据数据表明,建筑物刚度明显不对称会增加15%的地震破坏率,拐角形建筑会增加42%的地震破坏率,因此,高层建筑施工人员应该科学合理的设置建筑平面。此外,现浇钢筋混凝土高层建筑适用高度的确定需要考虑地区的地震烈度,如高层建筑的抗震墙在烈度系数达到6的地区,其最高适宜高度为130米;在烈度系数为7的地区,最高适宜高度为120米。总之,合理的高层建筑物平面布局是保证高层建筑抗震能力的关键。
2.3合理的结构设计
高层建筑的结构设计不仅要满足抗震要求,还要满足经济、功能齐全、施工技术等要求。在设计高层建筑结构时要考虑实际的场地环境和建筑物本身的建设标准。另外,结构的设计还应该满足对称性。总之,对于高层建筑的结构设计应该从各个方面综合考虑。首先,高层建筑结构的设计需要考虑多种影响因素,除材料、施工、地基、防烈度等因素外,还要考虑经济因素,之后才能确定建筑物结构类型。有利于防震的建筑平面设计包括方形、圆形、矩形、正六边形、正八边形等,不利于防震的建筑平面设计包括多塔形、错层、楼板开口等。次外,如果建设的高层建筑属于纯框架高层建筑,那么设计人员应避免出现框架柱倾斜、楼体倾斜等问题。因为如果框架柱倾斜,一旦发生地震就会出现剪切破坏问题,造成高层建筑的严重损坏。其次,更为重要的是结构设计一定要遵循对称原则,避免扭转问题的出现。如果高层建筑结构采取对称的结构,那么当发生地震时,其建筑物只会发生平移震动,建筑物各个部分的受力比较均匀,从而降低地震对高层建筑的破坏程度。
2.4设置多条防震线
设置防震线是为了提高高层建筑结构的抗震系数,提高建筑物体的稳固性。之所以设置多条防震线是因为建筑物中各个部分的结构和功能是不相同的,设计相应的反震线能整体提高高层建筑物的抗震能力。设置多条防震线的优势在于如果发生地震时,第一道防线的抗侧力构件在遭到破坏之后,其地震的冲击力和破坏力就会减弱。这样当地震经过多道防震线之后,地震的破坏力就会降到最低。如尼加拉瓜的马拉瓜市的美洲银行大厦,就是应用多道防震线的典型建筑,其大楼采用的是11.6米*11.6米的钢筋混凝土芯筒作为主要的抗震和防风构件,并且该芯筒又由四个小芯筒组成。相关数据显示,该高层建筑对于地震的反应用数据表示是,当发生地震时,其四个小芯筒的结构底部地震剪力值达到了27000KN,结构底部地震倾覆力矩达到了370000KN•m,其结构顶点位移值为120毫米。总而言之,设置多条防震线提高高层建筑物防震能力的重要手段。尤其是在社会经济快速发展的背景下,重视抗震概念的设计是延长高层建筑物使用年限,提高我国建筑工艺水平的关键。
3总结
综上所述,随着我国经济水平的不断增长,高层建筑物的数量也在迅速增长。因此,做好高层建筑结构设计中的抗震概念设计就凸显的尤为重要。将抗震概念设计应用到高层建筑结构设计中,不仅要考虑高层建筑结构施工的各个方面,还要考虑各种外界因素以及抗震标准。这样才能提高高层建筑的稳定性,降低地震给高层建筑造成的危害程度,从而保证人们生命和财产的安全。
作者:周宝学 单位:浙江华坤建筑设计院有限公司
参考文献:
[1]张念华.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].中国新技术新产品,2014,04∶78-79.
[2]李国珍.高层建筑结构设计中抗震概念设计的应用浅析[J].江西建材,2014,02∶29.
【关键词】建筑结构;抗震;设计;问题;探讨
中图分类号:TU3文献标识码: A
一、前言
目前,我国建筑在抗震设计方面来存在很多误区,同时,在具体设计方面还有很多的设计问题有待于研究。因此,对建筑结构抗震设计的相关问题进行分析很有现实意义。
二、我国对抗震性设计的要求
为了保证建筑物结构的基本抗震性能,我国从法律上对建筑结构的抗震性设计进行了详细的规定。这些具体的规定都在我国“《建筑抗震设防分类标准》GB50223”中,而具体内容大致如下。
“建筑根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。”在这四类抗震类别当中,甲类建筑物的使用功能应该是比较重要的,因此,对其要求的抗震性能也比较高,“地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求,其值应按照批准的地震安全性评价结果确定。”具体的抗震措施应该比当地地质状况要求的抗震烈度要高,如果当地要求的抗震烈度要在6~8之间,那么,实际设计的抗震烈度就应该要比要求高出1度,而如果当地的抗震要求在9度时,实际设计的抗震烈度至少要比9度高出一点。乙类建筑物的抗震烈度与当地的地震作用相符合即可,在采取抗震措施时,如果抗震烈度要求在6~8之间,那么设计的抗震烈度与其相符合即可,如果是在9度以上,实际设计值则需要比9度要高。对于丙类来说,无论是什么情况,设计的抗震烈度值同当地的抗震要求相符合即可,而丁类建筑结构的抗震烈度可以在实际的抗震烈度要求之上适当减低。
三、目前建筑结构抗震性设计的关键问题
1、场地选择
在建筑结构设计中,场地的选择是其中重要的一部分,所以,在建筑结构抗震性设计中,建筑场地的选择对建筑结构抗震性能的影响也是比较大的。在选择建筑场地时,一定要对当地的地理环境有所了解,避开不利的地段。如果场地不利会造成地表发生错动或者断裂、地基沉降、滑坡等状况,对工程质量会产生一定的影响。正因如此,在选择建筑场地过程中,要尽量避免在“软弱场地、易液化土、状态不均匀”等场地进行建筑物的建筑。如果建筑地点的土壤普遍不合格,那么就需要采取一定的抗震防裂措施来提高建筑结构的抗震等级,比如可以强化地基,加强结构的整体性等,对于地基来说可以采用桩基、强化基础等处理措施,这样即使不可避免地出现了不利场地,也能通过措施的应用而得以改善。
2、结构体系选择
建筑结构体系的选择关系到了建筑结构的稳定性,自然也会成为抗震设计中的重要部分。首先,结构体系要具有相对的独立性。对于建筑结构体系的整体功能发挥来说,其应该具有一定的整体性和联系性,但是,对于抗震性来说,建筑结构体系就应该具有相对的独立性。主要是指结构体系应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。因此,在设计建筑结构时,应该要确保建筑结构具有一定的内力分配功能,这样如果一个构件受到了震力的破坏,其他的构件仍能够正常承载,一定程度上避免了整体结构失效可能性的出现。其次,合理分布震力传递途径。在结构设计过程中应该重视竖向的建筑结构要具有垂直重力传递的作用,“楼屋盖梁系的布置”要尽量保证从上部结构中传递过来的重力荷载能够通过转换层进行转换,同时,抗侧力结构要明确,尽量保证其连续性,如果结构出现了竖向变化则要尽量确保变化的均匀发生。最后,要具有适当刚度和以及强度。对于建筑结构体系来说,适当的刚度和强度能够在一定程度上避免因为结构的部分薄弱给整体结构造成影响,在框架设计过程中要保证节点在受到较大的重力荷载或者是应力过于集中时,不会出现破坏的状况。
3、规则布置建筑平面
建筑平、立面布置应符合抗震概念的设计原则,宜采用规则的建筑设计方案,而不应采用严重不规则的设计方案。因此,在进行建筑结构抗震性设计过程中,要尽量规则布置建筑平面,通常我们都比较重视建筑结构的对称性和规则性,结构的对称性主要是指抗侧力主体结构之间的对称,而规则性主要体现在以下几个方面,第一,抗侧力结构主轴方向刚度和变形特性相近。第二,在抗侧力结构竖向断面均匀、构成的变化均匀。
四、抗震设计方法及存在的问题
1、直接位移设计法
直接位移设计法是一种偏重于结构性能的设计方法,这种方法概念简单,可根据在一定的地震等级作用下预期的位移计算地震作用,进行结构设计,使构件达到预期的变形,结构达到预定位移。但该方法的使用尚存在一些问题:由于替换结构的刚度是对应于最大位移时的线性刚度,其周期一般比弹性结构的周期长许多,因此,用于位移设计的位移设计反应谱必须比加速度反应谱具有较长的周期范围;弹性加速度设计反应谱一般是针对阻尼比为0.05,而位移设计反应谱必须适应替换结构所需要的较大阻尼比范围的要求;近年来的研究表明,近场强震效应对结构的位移反应有较大的放大作用,但直接位移设计方法只从材料的极限应变出发得到构件的变形值进行结构设计,不能考虑近场强震的这种放大效应;结构构件的滞回特性。因此,就现阶段而言,采用直接位移设计法实现基于结构性能的抗震设计还具有一定的局限性;½这一设计理论没有体现出结构的非线性分析方法和对所设计结构的实际抗震性能进行验算的方法。
2、位移影响系数法
位移影响系数法主要体现在确定给定结构非线性静力弹塑性分析时的最大期望位移,这一最大期望位移定义为目标位移d;采用此方法结构来确定最大非线性位移,概念相对来说比较简单,但在实际设计计算中需进一步研究:此种方法仅仅是一种衡量结构整体抗震水平的评估方法,无法提供具体楼层和主要构件的损坏情况以及具体结构构件的抗震水准;结构的最大非线性位移与线性位移的关系比较复杂,采用上述多系数的表示方法,每一个系数取值的变化都会对结果产生较大的影响,而在各个系数都不能明确确定其取值的情况下,计算结果与结构的实际最大非线性位移会产生较大的误差。
3、能力谱方法
能力谱方法是一种偏重于对所设计结构的实际抗震性能进行评估验算的方法。对结构抗震性能评估的能力谱方法的研究。还存在以下问题需要解决:¹在能力谱方法中,需要将原型多自由度结构体系转化为等效单自由度体系,而现有的转化方法都是以结构反应的单一振型或主振型为基础,而对于高阶振型对结构反应影响比较显著的多高层结构体系或扭转效应不可忽略的结构体系来说,这种转化方法将产生比较大的误差;通常能力谱方法对于抗侧刚度沿结构高度方向分布不均匀的结构体系或楼层平面内扭转反应比较明显的结构体系无法进行验算。
五、提高结构设计的质量管理
1、根据《建筑工程设计招标投标管理办法》业主要求设计单位组建设计项目组,安排结构设计各阶段的设计人员、校对人员、专业负责人、审核人员并安排相应的完成时间,形成设计进度计划表。
2、设计质量直接影响工程周期、成本,是工程建设重要的内容。有效地缩短工程周期和节约成本有利于在市场中能取得先机,获取更大的效益。设计单位执行ISO9001:2008全面质量管理来保证设计质量是一种行之有效的方法。
3、针对建筑工程的不同类型,由专业负责人对设计和校对人员进行事先指导,形成事先指导表。同时专业负责人应起草本设计项目结构设计统一措施,经结构总工程师批准后,结构人员保证人手一份使用。
六、结束语
建筑抗震设计是一项系统的工程,需要严格把握设计的各个环节,按照设计的科学流程,结合建筑的特点,尽量提高设计的合理性,提高建筑抗震的能力。
【参考文献】
【关键词】高层建筑,混凝土,抗震设计
中图分类号:TU973+.31文献标识码: A 文章编号:
一、前言
建筑行业是我国重要的经济增长行业之一,关系到居民的切身利益。我国是多地震国家,但我国目前对地震的预防能力较弱,地震给我国带来了及其巨大的灾害,因此,加强建筑设计中的抗震设计,是进一步保障我国居民生命财产安全的重要措施之一。目前我国高层混凝土建筑应用的范围越来越广泛,其综合性和高集成性都使得高层建筑的抗震设计需要更为明确的重视,加强对高层混凝土建筑抗震设计,已经十分的迫切。
二、高层混凝土建筑结构中抗震设计的现状和存在的问题
高层混凝土建筑是经济发展的产物,高层建筑结构的设计尤其是在抗震结构设计上,我国虽然引进了一些西方欧美抗震设计理念,但缺乏符合本国实际的理论技术创新。很大方面存在着缺陷,主要表现在以下几个方面。
1.高层混凝土建筑在结构防震设计中缺乏科学规范的理论指导,缺乏实际经验的积累;而且我国对地质地震的认识尚不够完善,对地震的成因,预测,防治研究不够深入。因此,在进行高层建筑结构抗震设计时候,缺乏一定的科学依据,或依据的是不完善的理论。因此,难以在高层建筑结构设计中完美融合防震设计理念。
2.高层混凝土建筑结构设计中,设计立足于固定参数,而忽视了实际情况,设计完全依据“计算设计”完成。而且将一定的地震或力学参数做出固定的规范,比如,在我国地震设计研究中,把地震的降级系数统一规定为2.81,将小震赋予固定统计意义。而小震多用于结构设计中,结构截面承载能力设计和变形的检验计算,需要依据一定的实际情况而行。双向板内力计算时,查用《建筑结构静力计算手册》的内力系数时,其泊松比取值为0。 而钢筋混凝土材料的泊松比取值为1/6, 这在设计板时往往容易被忽略,在计算跨中弯矩时,未考虑引入泊松比后的计算公式,导致内力计算结果错误。
3,没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序,难以做到重视主体的设计且兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。
三、高层混凝土建筑结构抗震设计的方案
1. 高层混凝土建筑结构设计要从建筑的全局出发,全面考虑各种建筑部位的功能,在此基础上,科学设计每个部分的构件,保证每个部件之间的契合,促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求,满足一定的现实需求,同时,通过抗震设计,使得每个构件都可以具有相应的承载力,当地震来袭时,每个构件都可以有着一定的先后破坏次序,整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性,从而延缓地震破坏的速度,消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。
2.地基设计是进行建筑结构设计的基础,因此,在房间结构抗震设计中,要科学避开山嘴,山包,陡坡,河流等不利因素,要本着坚硬,牢固,平坦,开阔的选址原则。亲身实地,利用先进技术设备,进行地质勘探,山石水土监测,并取样论证,科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠,地质稳定无渗漏,无坍塌,无暗河,无熔岩,无火山等,从而保证整个地基不会因为承载力不均,而发生小范围的坍塌,影响到整体承载能力和抗震能力设计。
3. 高层混凝土建筑物的动力性能基本上取决于其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,通过无数次的实验表明,简单、规则、对称的建筑结构抗震能力强,对延缓地震烈度范围延伸,消耗地震的能量,减少地震对整体结构的破坏,而且,对称结构容易准确计算其地震反应。
4.抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。如果按结构材料分类,目前主要应用的结构体系有砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土结构;若是按结构形式分类,目前常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构。高层建筑结构抗震设计中,不同结构的抗震结构体系的承载力受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等多种条件的影响,因此高层建筑结构抗震设计要综合考虑,做到科学选择,严谨设计。
5.结构良好的延性有助于减小地震作用,吸收与耗散地震能量,避免结构倒塌。因此,结构设计应力求避免构件的剪切破坏,争取更多的构件实现弯曲破坏。始终遵循“强柱弱梁,强剪弱弯、强节点、弱锚固”原则。构件的破坏和退出工作,使整个结构从一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系,致使结构的周期发生变化,以避免地震卓越周期长时间持续作用引起的共振效应。
6.在高层建筑结构抗震设计中,一般而言,要尤其注意其是由诸多构件共同组合在一起,因此,要进行整体化的对待。要充分调动各个构件的作用来完成整体建筑的抗震效果。当高层建筑的一些基本构件都失去了原有功能的时候,那么,在地震来临后,很容易让整体的建筑结构丧失对地震的抵抗能力。在这种情况下,很容易让整个高层建筑坍塌,因此,要保证所有构件的功能协调,并确保所有的构件都能够在地震作用下保证良好的性能,如此,可以增强建筑结构的整体抗震能力。
7.设计高层混凝土建筑和超高层建筑时,屋顶建筑抗震设计也是整个设计的一个重要环节。近几十年来,从多数高层建筑抗震设计评定结果看,屋顶建筑设计还存在一些问题,例如:屋顶设计较高或者设计过重。屋顶设计较高或者设计过重,无形当中加大了屋顶建筑变形,而且也加大地震作用,尤其对自身和屋顶之下的建筑物的抗震作用都不利。有时屋顶建筑的重心和屋顶之下的中心不在同一直线上,如果屋顶的抗侧力墙和屋顶之下的抗侧力墙出现间断,在地震发生时,带来的地震扭转作用也会更严重,对抗震更不利。所以,在进行屋顶建筑设计过程中时,应该最大限度的降低屋顶建筑的高度。选用强度较高、轻质、刚度均匀的材料,使得地震作用传递不受阻碍;屋顶重心和屋顶之下的建筑中心在同一直线上;如果屋顶建筑非常高,屋顶建筑就必须具有较强的抗震性,让屋顶建筑地震作用和突变降低到最小,尽量避免发生扭转效应。
四、结束语
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高,在目前的发展趋势中,高层建筑结构设计的主流趋势有低碳,环保,安全,节能,生态。其中指标之一,就是建筑的安全性,而我国目前破坏力最大的安全威胁便是地震,因此,加强对高层建筑结构的抗震设计,必将会被提升到建筑设计新的战略高度。要科学合理的设计好房间结构,增强抗震能力,设计人员不仅要大力提升自己的力学,建筑学,设计学等各方面的专业知识和制图技能,更要培养严谨缜密的态度,深刻理解设计规范,深刻了解建筑结构中的每个构件,做好每个构件,从整体构思,不断提高设计水平和设计质量,提升建筑结构的质量,为完美实现建筑的实用价值和美学价值的融合做出贡献。
参考文献:
[1]宫彩红,才永杰 试析高层混凝土建筑抗震结构设计[期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年9期-
[2]卢伟 高层建筑抗震结构设计之探讨[期刊论文] 《价值工程》 ISTIC -2011年5期
【关键词】建筑设计,抗震设计,重要作用
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
一.前言
建筑设计中的抗震设计,关乎民生,关乎经济发展,社会稳定,对房屋建筑实施结构设计,主要涉及对建筑高度,承载力,总体结构,各个部件的性能规划等一系列的因素,要求通过对各个构件和整体规划的基础上,既实现满足居民生活生产保障安全的需要,又具有值得欣赏的美学价值。增强房建结构的抗震设计,必须综合考虑地基,房屋的结构体系选择,综合布局等多方面建设因素,是一项及其专业,严谨,复杂的高技术工作。
二.建筑设计和抗震设计的作用和关系分析
建筑设计对建筑抗震起重要的基础作用。建筑的结构设计难以对建筑设计有很大的改动,建筑设计已经初步形成了,建筑结构就必须按照原则服从建筑设计的要求。设计师在建筑方案能够全面的考虑到抗震设计的要求,那么结构设计人员按照建筑方案对结构部件进行科学、合理的布置,保证建筑结构质量与结构刚度均匀分布,结构受力和结构变形共同协调,提高建筑结构抗震性能和抗震承载能力;如果建筑方案没有考虑到抗震的要求,直接给结构抗震设计带来更大的难题,建筑布局设计限制结构抗震布局设计。为了进一步提高结构部件抗震承载能力,就必须增大结构构件的截面面积,这样又会造成很多不必要的浪费。所以,在建筑抗震设计的过程中建筑单位要对建筑体型设计、建筑平面布置设计、屋顶建筑抗震设计等问题加以关注。
三.我建筑抗震设计的现状
在建筑抗震设计领域,虽然我国在近年来有了长足的发展,但是,相比西方发达国家而言,发展缓慢,尤其是在抗震设计上,没有能够正确的处理好建筑设计和抗震设计的关系,虽然引进了一些西方欧美抗震设计理念,但缺乏符合本国实际的理论技术创新。很大方面存在着缺陷,主要表现在以下几个方面。
1.建筑抗震设计中缺乏科学规范的理论指导,缺乏实际经验的积累;我国对地质地震的认识尚不够完善,对地震的成因,预测,防治研究不够深入,地震防治规范不够科学。因此,在进行建筑结构抗震设计时候,缺乏一定的科学依据,或依据的是不完善的理论。因此,难以在建筑结构设计中完美融合防震设计理念。
2.建筑抗震设计中,设计立足于固定参数,而忽视了实际情况,设计完全依据“计算设计”完成。而且将一定的地震或力学参数做出固定的规范,比如,在我国地震设计研究中,把地震的降级系数统一规定为2.81,将小震赋予固定统计意义。而小震多用于结构设计中,结构截面承载能力设计和变形的检验计算,需要依据一定的实际情况而行的。
3.设计中,没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序,难以做到重视主体的设计而兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。
四,我国建筑结构抗震设计标准
1.我国的建筑结构抗震设计要遵循中华人民共和国GB 500112010建筑抗震设计规范。辩证灵活运用其中抗震设计原则,严格执行设计施工标准,借鉴其中经验,结合房建本地实际,科学设计。
2.要坚持实施多级防震措施。传统房建结构多采取的是三级设防措施,即小震不坏、中震可修、大震不倒。但在新的时期,房建结构必须是采取的多级设防模式,保护建筑主体抗震能力,减轻经济损失,使得建筑抗震中更加安全。
3.将概念设计理论和基于性能的设计理论相结合。结合建筑结构设计施工地的具体实际情况,做出科学严谨勘探,掌握第一手资料,综合分析考虑,做出最优势的战略设计组合。
五.建筑设计在建筑抗震设计中的几个主要设计问题
1.建筑体型设计问题
建筑体型包括建筑的平面形状和立体的空问形状的设计。在建筑体型的设计中,应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则,在平面形状上,矩形、圆形、方形等对抗震来说,都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型,尽量避免不对称的侧翼和过长的侧翼,在体型布置上使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布,避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称而引起建筑物在抗震时发生扭转反应。在建筑设计中,为了建筑立面美观和艺术上的创意,复杂的建筑体型是难以避免的,但是,在设计时一定要把建筑艺术、建筑使用功能同结构抗震安全很好地结合起来。
2.建筑平面布置设计问题
建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求,同时它与建筑抗震关系很大,因此从概念上要解决的一个核心问题是,建筑平面设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀,对称协调,避免突变,防止产生扭转效应。在墙体布置上要均匀对称;在抗震墙(剪力墙)布置上尽量与结构抗震要求相结合;对刚度很大的楼、电梯井简要居中布置,避免偏心扭转地震效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件,使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体,充分发挥建筑设计在建筑抗震中的基础作用。
3.建筑竖向布置设计问题
建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑物沿高度(沿楼层)建筑结构的质量和刚度分布设计上。在工业和民用建筑中,无论单层和多层都存在此类问题。在建筑设计中,尽可能使建筑物沿竖向的刚度分布比较接近,应特别重视使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑底部,不应中断或不到底;尽量避免某一楼层刚度过小;尽量避免产生
4.屋顶建筑抗震设计问题
设计高层和超高层建筑时,屋顶建筑抗震设计也是整个设计的一个重要环节。近几十年来,从多数高层建筑抗震设计评定结果看,屋顶建筑设计还存在一些问题,例如:屋顶设计较高或者设计过重。屋顶设计较高或者设计过重,无形当中加大了屋顶建筑变形,而且地震作用也加大了,尤其对自身和屋顶之下的建筑物的抗震作用都不利。有时屋顶建筑的重心和屋顶之下的中心不在同一直线上,如果屋顶的抗侧力墙和屋顶之下的抗侧力强出现间断,在地震发生时,带来的地震扭转作用也会更严重,对抗震更不利。所以,进行屋顶建筑设计过程中时,应该最大限度的降低屋顶建筑的高度。选用强度较高、轻质、刚度均匀的材料,使得地震作用传递不受阻碍;屋顶重心和屋顶之下的建筑中心在同一直线上;如果屋顶建筑非常高,屋顶建筑就必须具有较强的抗震性,让屋顶建筑地震作用和突变降低到最小,尽量避免发生扭转效应。
六.结束语
建筑行业关系到我国的经济发展和社会稳定,关系到国民的生命财产安全,加强建筑抗震设计,设计,提高抗震能力,是促进社会和谐稳定的客观要求。因此实施科学合理的设计方法,科学处理建筑设计和抗震设计的关系。建筑设计是整个建筑抗震设计的重要环节,二者存在着密切的联系,共同为提高建筑整体抗震性能提供了强大的支撑。在进行建筑的抗震设计时候,必须要将建筑的建筑设计和结构设计综合协调起来,实现二者的配合,共同为建筑整体的抗震设计发挥出更强大的作用。
参考文献:
[1] 蒋山 浅谈建筑设计在建筑抗震设计中的作用 [期刊论文] 《中国房地产业》 -2011年10期
[2] 陆伟权 浅析建筑设计在建筑抗震中的作用 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年14期
[3] 曾锐 重视建筑设计在建筑抗震设计中的作用 [会议论文] 2003 - 中国铁道学会铁路房建管理会议
[4] 程宇 建筑设计在建筑抗震设计中的分析 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2011年36期
[5] 李建平 建筑设计在建筑抗震设计中的作用 [期刊论文] 《安徽建筑》 -2004年5期
[6] 宫玲君 论抗震设计在建筑设计中的意义与策略 [期刊论文] 《科技风》 -2009年16期