時間:2013年08月21日 分類:推薦論文 次數:
摘 要:本文在介紹建筑結構抗震設計思路的基礎上,分析了我國建筑結構抗震設計中抗震設防烈度較低、建筑結構抗震設計不合理、結構與材料的選用等方面存在的問題,并提出了建筑工程抗震設計應采取的措施等。
關鍵詞:建筑設計師評職范文,建筑結構,抗震設計,具體措施
前言
現代建筑結構抗震設計是指在不同滯回規律和地面運動特征下,結構的屈服水準與自振周期以及最大非彈性動力反應間的關系。現代建筑結構抗震設計理論是在對結構非彈性性能研究的基礎上建立起來的。
1、建筑結構抗震設計的內容概述
建筑結構的抗震設計是一個完整、系統的概念,從場址的選擇到建筑物的結構設計,抗震設計貫穿了整個過程,而且建筑物的抗震設計是衡量建筑結構設計是否符合要求的重要指標。因此,準確、合理的運用不同的抗震設計方法是非常重要的,對于不同的建筑和不同的情況應區別對待,從而尋求最合理的抗震設計。
1.1 合理選擇確定結構屈服水準的地震作用。一般先以一具有統計意義的地面峰值加速度作為該地區地震強弱標志值(即中震的),再以不同的R(地震力降低系數)得到不同的設計用地面運動加速度(即小震的)來進行結構的強度設計,從而確定了結構的屈服水準。
1.2 制定有效的抗震措施使結構確實具備設計時采用的R所對應的延性能力。其中主要包括內力調整措施(強柱弱梁、強剪弱彎)和抗震構造措施等。
隨著對地震作用規律認識的深入,這一規律已被各國規范所接受。在抗震設計時,對在同一烈度區的同一類結構,可以根據情況取用不同的R,也就是不同的用于強度設計的地震作用。當R取值較大,即用于設計的地震作用較小時,對結構的延性要求就越嚴;反之,當R取值較小,即用于設計的地震作用較大時,對結構的延性要求就可放松。
2、當前建筑結構抗震設計的現狀分析
2.1 抗震設防烈度較低
關于建筑物的抗震性能設計,《建筑抗震設計規范》中規定:“小震(超越概率63%)不壞、中震(超越概率10%)可修、大震(超越概率2%)不倒”。現在許多專家學者提出,現行的建筑結構設計安全度已不能適應國情的需要,認為我國“取用了可能是世界上最低的結構設計安全度”,并主張“建筑結構設計的安全度水平應該大幅度提高”。
此外,有些建筑結構設計人員對抗震設計的認識不透,設計過程中個別忽略抗震性原則,具體抗震計算方法和構造規定的安全度也不如國外,在配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等一系列保證抗震延性的要求上遠不如國外嚴格。我國建筑結構抗震設計除了設防烈度較低外,結構失效帶來的損失愈來愈大,因而有人主張結構在設防烈度下應該采用彈性設計。
2.2 建筑結構抗震設計不合理
①承重柱截面高度設計過小。這種情況多發生于六度抗震設防區,一些結構設計人員誤認為六度設防就是不設防,為圖受力分析方便,故意把柱子的截面高度設計得過小,使梁柱的線剛度比加大(因一些結構設計手冊中規定:當梁柱的線剛度比大于4時計算簡圖中梁柱節點可簡化為鉸支)。這種做法雖然易于進行結構受力分析,卻給房屋結構埋下了隱患,不但影響了房屋的耐久性,也會讓用戶產生恐懼心理。
、诮ㄖO計高度存在問題。按我國高層建筑混凝土結構技術規程(JGJ3—2002)規定,在一定設防烈度和一定結構型式下,鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。這個高度是我國目前建筑科研水平、經濟發展水平和施工技術水平下,較為穩妥的,也是與目前整個土建規范體系相協調的。因為隨著建筑物高度的增加,許多影響因素將發生質變,很多參數如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等將會超出了現有規范的適宜范圍。
2.3 建筑結構設計中結構與材料的選用
我國150米以上的建筑,采用的三種主要結構體系(框-筒、筒中筒和框架-支撐體系),都是其他國家高層建筑采用的主要體系。但國外,特別在多發生的地震區,都是以鋼結構為主,而在我國鋼筋混凝土結構及混合結構占了90%。如此高的鋼筋混凝土結構及混合結構,國內外都還沒有經受較大地震作用的考驗。在高層建筑中采用框架-核心筒體系,因其比鋼結構的用鋼量少,又可減少柱子斷面,故常被業主所看中;旌辖Y構的鋼筋混凝土內筒往往要承受80%以上的震層剪力,有的高達90%以上。此外,在結構體系或柱距變化時,需要設置結構轉換層。加強層和轉換層都在本層形成大剛度而導致結構剛度突變,常常會使與加強層或轉換層相鄰的柱構件剪力突然加大,加強層伸臂構件或轉換層構件與外框架柱連接處很難實現“強柱弱梁”。因此在需要設置加強層及轉換層時,要慎重選擇其結構模式,盡量減小其本身剛度,減小其不利影響。
3、加強建筑結構抗震設計的具體措施
3.1 基于位移的結構抗震設計
我國現行的結構抗震設計,是以承載力為基礎的設計。即:用線彈性方法計算結構在小震作用下的內力、位移;用組合的內力驗算構件截面,使結構具有一定的承載力;位移限值主要是使用階段的要求,也是為了保護非結構構件;結構的延性和耗能能力是通過構造措施獲得的。為了實現基于位移的抗震設計,第一步需要研究簡單結構的構件變形與配筋關系,實現按變形要求進行構件設計;進而研究整個結構進入彈塑性后的變形與構件變形的關系。
3.2 鋼筋混凝土結構梁柱抗震
所謂強柱弱梁主要是考慮到如果一個建筑物的梁壞了,只會導致建筑物局部受到損壞,但是如果柱子壞了,就會導致建筑物的整個受力結構發生變化,出現整體建筑坍塌的現象。但是,在實際操作過程中我們發現,建筑物的柱也不是越強越好,柱的軸壓比也不能太高,如果軸壓比過高,在大地震發生時將對建筑物的邊柱產生最少30%以上的附加軸力,這對建筑物的安全問題是致命性的。因此,不是強柱弱梁就一定能夠保證建筑物不倒塌。我們通常要注意以下幾個方面:①控制好建筑物的柱軸壓比。保證這個比率在各種建筑物中不超過1%,并且要對重點部位的柱斷面和配筋進行特別處理,對角柱和邊柱要加強,通常要加密箍筋;②科學配置框架柱和小截面柱的鋼筋。確保不小于20,矩形的柱面我們要采用對稱配筋的方法,增強穩定性;③巧妙設計梁配筋。對于梁的配筋來說我們應該加強梁中部的配筋,而支座部分的配筋可以根據情況適當降低。這樣有利于形成梁鉸機制,當地震發生時,因梁端的塑性鉸作用而增加柱的實際承載能力。
3.3 抗震構造措施
通過抗震構造措施來保證形成塑性鉸的部位具有足夠的塑性變形能力和塑性耗能能力,同時保證結構的整體性。我國的抗震措施中對耗能機構的考慮也基本遵循了這一思路,采用了“梁柱塑性鉸機構” 模式,而放棄了基于塑性力學的“理想梁鉸機構”模式?拐鹪O計中,為了避免沒有延性的剪切破壞的發生,采取了“強剪彎”的措施來處理構件受彎能力與受剪能力的關系問題。對于梁柱等構件,延性的影響因素最終可歸納為最根本的兩點:混凝土極限壓應變,破壞時的受壓區高度。影響延性的其他因素實質都是這兩個根本因素的延伸。在抗震設計中為保證結構的延性,常常采用控制受拉鋼筋配筋率,保證一定數量受壓鋼筋,通過加箍筋保證縱筋不局部壓屈失穩以及約束受壓混凝土,對柱子限制軸壓比等。
4、結束語
綜上所述,對于地震災害,應貫以預防為主的方針,而其中最根本的是提高工程結構的抗震能力。地震災難主要來源于房屋和工程結構的破壞和倒塌。因此,必須對建筑結構抗震減災進行詳細研究。如何在結構抗震設計過程中綜合考慮結構服役期內強、弱震的發生概率,針對業主的功能需求和經濟能力,合理選擇抗震設計方案,有效地減輕工程的地震破壞,避免人員傷亡,實現結構安全和社會經濟效益的最大化成為結構抗震設計研究的主要內容。