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摘要:高層建筑抗震工作一直是建筑設計和施工的重點,本文從以下建筑抗震的理論分析,高層建筑結構中抗震設計特點,建筑結構中抗震設計的關鍵問題,建筑結構中抗震設計的關鍵問題,提高建筑結構抗震能力的措施等幾個方面進行了論述!
關鍵詞:建筑工程,抗震,建筑期刊征稿
前言
隨著我國社會主義現代化建設和城市化進程的不斷向前推進,建設用地日趨緊張 ,促使建筑功能越來越多樣化 ,高層建筑得的發展是大勢所趨。高層建筑的特點是高度比較高 ,所以地震荷載和風荷載在設計過程中占主導和控制地位 ,而我國又是地震多發國家 ,因此高層建筑的抗震設計分析顯得尤為重要。
1建筑抗震的理論分析
1.1 建筑結構抗震規范。建筑結構抗震規范實際上是各國建筑抗震經驗帶有權威性的總結,是指導建筑抗震設計(包括結構動力計算,結構抗震措施以及地基抗震分析等主要內容)的法定性文件它既反映了各個國家經濟與建設的時代水平,又反映了各個國家的具體抗震實踐經驗。它雖然受抗震有關科學理論的引導,向技術經濟合理性方向發展,但它更要有堅定的工程實踐基礎,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識,現代規范中的條文有的被列為強制性條文,有的條文中用了“嚴禁,不得,不許,不宜”等體現不同程度限制性和“必須,應該,宜于,可以”等體現不同程度靈活性的用詞。
1.2 抗震設計的理論。①擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀10~40年展起來的一種理論,它在估計地震對結構設計的作用時,僅假定結構為剛性,地震力水平作用在結構或構件的質量中心上。地震力的大小相當于結構的重量乘以一個比例常數(地震系數)。②反應譜理論。反應譜理論是在20世紀40~60年展起來的,它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解,以及結構動力反應特性的研究為基礎,是加州理工學院的一些研究學者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。③動力理論。動力理論是20世紀70-80年代廣為應用的地震動力理論。它的發展除了基于60年代以來電子計算機技術和試驗技術的發展外,人們對各類結構在地震作用下的線性與非線性反應過程有了較多的了解,同時隨著強震觀測臺站的不斷增多,各種受損結構的地震反應記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論,它把地震作為一個時間過程,選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入,建筑物簡化為多自由度體系,計算得到每一時刻建筑物的地震反應,從而完成抗震設計工作。
2 高層建筑結構中抗震設計特點
2.1控制建筑物的側移是重要的指標。在地震荷載作用下,建筑結構所產生的水平剪切力占主導地位,所以建筑物會產生明顯的側移,隨建筑結構的高度不斷曾加,結構的側向位移迅速增大,但該變形要在一定限度之內,這樣才能保證結構安全以及使用功能。
2.2地震荷載中的水平荷載是決定因素。水平荷載會使建筑物產生傾覆力矩,并且在結構的豎向構件中引起很大的軸力,這些都與建筑物高度的兩次方成正比,故隨建筑結構高度的增加,水平載荷大相徑庭。對高度一定的建筑物而言,豎向荷載基本上是不變的,但是隨著建筑物的質量、剛度等動力特性的不同,水平地震荷載和風荷載的變化是比較大的。
2.3要重視建筑結構的延性設計。高層建筑結構隨著高度增加,剛度減小,顯得更柔 ,在地震荷載作用下變形較大。這就要求建筑結構要有足夠的變形能力,使結構進入塑性變形階段仍然安全,需要在結構構造上采取有利的措施,使得建筑結構具有足夠的延性。
3 建筑結構中抗震設計的關鍵問題
3.1 場地選擇。場地選擇是建筑結構抗震設計中的關鍵問題之一,在建筑施工中,需要選擇對建筑物抗震有利的場地,需要避開對建筑物抗震不利的場地,尤其是在危險地段,更不應該修筑建筑物。研究表明,地震對建筑物造成很大的破壞,除了地震釋放的能量,引起的結構性破壞之外,還有一個非常重要的原因就是建筑物場地的選擇。所以,為了提高建筑物的抗震性能,在修筑建筑物時,進行地段選擇的時候,需要選擇有利的地段,避開對建筑抗震不利的地段,比如軟弱場地土,易液化土,狀態不均勻地段。當然,在工程建設中,如果確實不能避開這些地段的時候,則需要采取相應的加固措施,以強化建筑物的抗震能力。
3.2 結構體系選擇。①結構體系需要避免對建筑整體抗震產生不利影響。在進行設計的時候,需要考慮不能因為部分結構的破壞而導致整個建筑結構抗震能力下降或者喪失。即使某一構件停止工作,但是其它的構件卻不能失去效能,以免影響整個建筑物的抗震能力。②結構體系需要有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳播途徑。③結構體系需要具備必要的承載能力,良好的變形能力和消耗地震能量的能力。由于鋼筋混凝土結構具有上述良好的能力,所以在建筑結構設計中,需要使用鋼筋混凝土結構。④結構體系需要具有合理的剛度和強度。需要具有合理的剛度和強度分布,避免因局部的變形或者削弱而形成薄弱部位,產生過大的應力集中或者塑性變形集中。此外,對于有可能出現的薄弱部位,需要采取相應的加固措施,以提高建筑結構抗震能力。
3.3 結構的規則性。結構的規則性主要表現在建筑主體抗側力結構上,尤其需要注意以下四個問題:①建筑主體抗側力結構需要注意兩個主軸方向的剛度需要比較接近,其變形特性還需要比較的相似。②建筑主體抗側力結構構成變化比較均勻,不應當有突變的情況發生。③從建筑主體抗側力結構的平面布置來看,需要注意的是,應該注意同一主軸方向的各片抗側力結構剛度盡量均勻,這樣有利于建筑整體的抗震性能的發揮。④建筑主體抗側力結構的平面布置需要注意,中央核心和周邊結構的剛度協調均勻,以避免產生過大的扭曲變形。重視建筑平面布置的規則性是相當重要的工作,在實踐中需要高度重視。
4 提高建筑結構抗震能力的措施
為了提高建筑結構抗震能力,結合當前建筑行業的實際情況,筆者認為應該采取以下措施:
4.1 合理布局地震外力能量的傳遞吸收途徑。這是提高建筑結構抗震能力的第一步,通過這樣的合理布局,能夠保證支柱、墻和梁的軸線處于同一平面,從而使得構件雙向抗側力體系形成。通過這樣的布局,當地震發生的時候,支柱、墻和梁呈彎剪破壞,并且,塑性屈服盡量在墻的底部產生。此外,當地震發生的時候,連梁宜在梁端塑性屈服,還具有足夠的變形能力。通過這種結構和布局,當地震發生的時候,在墻段充分發揮它的抗震作用前,按照強墻弱梁的原則加強墻肢的承載力,這樣使得墻肢的剪切應力得以破壞,從而使得建筑結構的抗震能力得到了提高。
4.2 按照抗震等級對梁、柱以及墻的節點采取相應的抗震構造措施。這樣做的目的是為了保證在地震發生的時候,梁、柱以及墻都能夠達到抗震的標準。建筑物的主體常常使用的是鋼筋結構,如果鋼筋結構的延性和承載力較好的話,建筑物的抗震能力較強。所以,為了保證建筑鋼筋結構的延性和承載力,在結構設計的時候需要按照強剪弱彎、強柱弱梁、強節點弱構件的原則進行,對柱截面的尺寸進行合理的控制,合理控制柱的軸壓比,嚴格按照構造配件的要求,對節點的構造措施尤其需要加強,提高節點的牢固性和抗震能力。
4.3 設置多道抗震防線。提高建筑結構抗震能力,設置多道抗震防線是十分必要的。也就是在一個抗震結構體系中,當地震發生的時候,在地震作用下,一部分延性較好的構件首先達到屈服,能夠擔負起第一道抗震防線的作用。而其他的構件同樣起著抗震防護的作用。并且,只有當第一道抗震防線屈服后,其他的抗震防線才會依次屈服。設置多道抗震防線,形成第一道、第二道、第三道甚至更多的抗震防線,當一道抗震防線失去作用后,另外的抗震防線便可以發揮作用。這種結構對提高建筑結構抗震能力具有非常重要的作用。
結束語
隨著生活水平的提高,人們對建筑物的質量提出了更高的要求,建筑物不僅要滿足人們正常生活的需求,還要具有較好的抗震能力,在建筑施工中需要重視提高建筑結構的抗震能力。總之,在未來建筑施工中,要保證建筑結構抗震的高效和完善,今后在建筑設計施工中,需要遵循相關規范的要求,嚴格按照設計的原則進行,對建筑結構抗震進行科學合理的設計,保證建筑物具有可靠的抗震性能。
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