时间:2023-01-26 23:13:17
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇集镇建设论文,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
论文摘要:本文从抗震的角度探讨建筑的体型,建筑平面布置和竖向布置、规范中设计限值的控制、屋顶建筑等设计问题。
建筑设计是否考虑抗震要求,从总体上起着直接的控制主导作用。结构设计很难对建筑设计有较大的修改,建筑设计定了,结构设计原则上只能是服从于建筑设计的要求。如果建筑师能在建筑方案、初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求,则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置,建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调,使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到较大的改善和提高;如果建筑师提供的建筑设计没有很好地考虑抗震要求,那就会给结构的抗震设计带来较多困难,使结构的抗震布置和设计受到建筑布置的限制,甚至造成设计的不合理。有时为了提高结构构件的抗震承载力,不得不增大构件的截面或配筋用量,造成不必要的投资浪费。由此可见,建筑
设计是否考虑抗震要求,对整个建筑起着很重要的作用。因此,我们在建筑抗震设计过程别要注重以下几个问题。
一、建筑体型设计问题
建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明,许多平面形状复杂,如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏,有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此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、扇形、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,尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能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的扭转反应。
二、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。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等,都要在建筑的平面布置图上明确下来。而且,由于建筑使用功能不同,每个楼层的布置有可能差异很大,建筑平面上的墙体,包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称,墙体与柱子分布的不对称、不协调,使建筑物在地震时产生扭转地震作用,对抗震很不利。有的建筑物,其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧,结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏。这是因为电梯井筒具有极大的抗侧力刚度,吸引了地震作用的主要部分[3]。有的建筑物,在平面布置上一侧的墙体很多,而另一侧的墙体稀少,这就造成平面上刚度分布的很不对称,质量分布也偏心,使结构的受力和变形不协调,导致扭转地震作用效应,带来局部墙面的破坏。有的建筑物,如底层为商场的临街建筑,临街一侧往往不设墙体,而其另一侧则有刚度很大的墙体封闭,两侧在刚度上相差很多,也将在地震时引起扭转地震作用,对抗震不利。还有的建筑平面布置上,经常出现内隔墙不对齐或中断,使刚度发生突变和地震力传递受阻,对抗震也带来不利,客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大,从概念上要解决的一个核心问题是:建筑平面布置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作用。
三、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沿高度(楼层)结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层,还是高层建筑或超高建筑,这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是,由于建筑使用功能的不同要求,如底层或下面几层是商场、购物中心,建筑上要求是大柱距、大空间;而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼,低层设柱、墙很少,而上面则是以墙为主,柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅,在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大,形成突变[3]。在刚度最差的楼层形成对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。在实际设计中,在建筑使用功能不同的情况下,很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐,柱子不对齐,墙体不连续,不到底;上层墙多,下层墙少;上层有柱,下层无柱等,使地震力的传递受阻或不通;抗震用的剪力墙设置不能直通到底层、剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。多次大震害表明,建筑物竖向楼层刚度的过大变化,给建筑物造成很多破坏,甚至是整个楼层的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中,有多栋钢筋混凝土高层建筑发生了中间楼层的整体坐落倒塌破坏。因此,尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑物底部,不宜中断或不到底。尽量避免其某楼层刚度过少,尽量避免产生地震时的钮转效应。
四、建筑上应满足的设计限值控制问题
根据大量震害的经验总结,现行《建筑抗震设计规范》(GBJll-89)对房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制提出了规定。这些规定,建筑设计应予遵守:一是房屋的建筑总高度和层数;二是对房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。
五、屋顶建筑的抗震设计问题
在高层和超高层建筑设计中,屋顶建筑是一个重要的设计部分。从近几年对一些高层建筑抗震设计审查结果来看,屋顶建筑存在的主要问题,一是过高,二是过重。这样的屋顶建筑加大了变形,也加大了地震作用。对屋顶建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上,且前者的抗侧力墙与其下楼层的抗侧力墙体上下不连续时,更会带来地震的扭转作用,对建筑物抗震更不利。为此,在屋顶建筑设计中,宜尽量降低其高度。采用高强轻质的建筑材料和刚度分布比较均匀、地震作用沿结构的传递比较通畅,使屋顶重心与其下部建筑物的重心尽可能一致;当屋顶建筑较高时,要使其具有较好的抗震定性,使屋顶建筑的地震作用及其变形较小,而且不发生扭转地震作用。
六、结束语
总的来说,建筑设计是建筑杭震设计的一个重要方面,建筑设计与建筑
抗震设计有着密切关系。它对建筑抗震起着重要的基础作用。一个优良的建筑抗震设计,必须是在建筑设计与结构设计相互配合协作共同考虑抗震的设计基础上完成。为此,要充分重视建筑设计在建筑抗震设计中的重要性,在建筑抗震设计中更好地发挥建筑设计应有的作用。
参考文献:
[1]《建筑抗震设计规范》(CBJll-89),中国建筑工业出版社,2005。
[2]包世华、方鄂华,《高层建筑结构设计》,清华大学出版社,2003。
1对生态设计文化的思考
1.1生态设计文化的基本内容
与传统设计理念项目,生态设计文化更加强调自然式设计,就是尽量通过能接近自然的设计方法,通过植物群落的设计、地形起伏等,从形式上表示自然,最终实现人与自然的和谐相处。学术界最早将生态设计文化理念应用到实践的是美国,著名学者奥姆斯特德在设计纽约中央广场时,根据当地的地形、水系特点等,设置了一个长达3.4km,宽800m的广场。该广场在建成之后,为紧张忙碌的人们提供了休闲娱乐场所,并为纽约市创造了一定的生态效益,推动了城市的良性发展。
1.2生态设计文化的应用原则
在应用生态设计文化过程中,需要尊重以下几点原则:
1.2.1尊重场地历史原则
尊重场地历史原则主要是指在设计过程中,设计人员必须要尊重场地的历史,在不破坏场地原有历史文化特征的基础上进行有计划的设计。例如,在广东佛山粤中造船厂旧址改造中,俞孔坚教授带领团队将其改造成为著名的中山岐江公园。在该公园设计中,尽量的保留了场地的原始生态元素与文化元素,包括厂房的烟筒、龙门吊等都经过改造成为了公园的特殊景点,并且对于原场地的部分驳岸形式不做任何处理基本保留,对某些地带的植物群落全部保留为公园景观所用。这种改造方法尽可能的尊重了原有景观,避免对场地做过多的修正。
1.2.2生态优先原则
在景观设计中,要尽量使生态环境不会受到人类活动而产生变化。这种设计原则更多的体现在湿地、滨水公园等场景中。例如,美国学者在设计查尔斯顿滨水公园时,留用沿河一侧的河漫滩,并尽量扩大其范围。这种设计方法不仅保证了沼泽地,还为当地居民提供了一个良好的休息环境。
2生态设计文化在古镇建筑景观设计中的应用思路
2.1合理布置水体景观
与现代城市相比,古镇的迷人之处就是古街所呈现的宜人尺度,在这个“尺度”中,水景观往往能配合古镇的街道、建筑共同构建一个优美的景观,“以水景带动街道”已经成为古镇景观设计的重要手段。因此在生态设计文化下,所设计的水体景观应该充分考虑到古镇的及拿住特点,为了缓解游客局促、压抑的感觉,尽量布置一些相对活泼的水体,包括溪流、喷泉等。对于古镇的水源,考虑到历史小城镇的选址多为依山傍水之地,因此在选择水体源头时,应该借助这一自然优势,将自然中的活水引入到景区内,在古镇内建立一个“活”的水体景观,提高古镇环境质量。
2.2营造生态驳岸系统
为了进一步提高古镇生态质量,在建筑景观设计中要避免选择浆砌石、混凝土等僵化的驳岸方式,虽然这种驳岸方式有助于提高防洪水平,但是会明显降低景观的与类型。因此在驳岸处理中,可以按照下列方法进行改进:①尽量减少对岸边环境与水体的影响,采用简化处理方法,避免过度处理;②采用具有良好渗透性的材质作为护坡,并利用粗糙的石块表面,为生物创造栖息空间;③在岸边种植一定数量的水生植物,为其他水生生物提供其空间。这种设计方法不仅能净化水质,还能美化滨水环境,呈现景观的自然风貌。
2.3利用废弃材料创造历史景观
古镇作为历史小镇,其具有丰富的文化的内涵,并且体现了历史、时间的色彩。因此在设计中,要尽量还原古镇的历史文化,让“时间”的特色能体现在古镇装饰中。在景观设计中,设计人员采用一些青砖灰瓦,毛石材等装饰性弱的“旧”材料,可以体现景观的历史感,有助于历史印象的加强;在对城镇景观进行更新中,尽量使用残砖、枯井等景观装饰古镇景观,更好的展示古镇风采。
3结论
生态设计文化在建筑景观设计中具有良好的应用价值,对相关人员而言,在景观设计中,必须要尽量还原古镇景观,让古镇所具有的自然文化气息能够得到充分的展现。这样不仅有助于提高古镇景观的可观赏性,还能保证古镇环境,一举两得。
作者:张晓晗 单位:四川大学锦江学院土木工程学院
参考文献
[1]李璐.公共建筑室内景观设计生态化分析[J].建筑知识,2015(06):72~73.
1.1材料对超限高层建筑抗震设计的影响
质量是建筑的核心,而建筑的抗震性能是体现建筑质量的主要因素,对建筑质量的影响极大,然而,在当今超限高层建筑抗震设计中,却由于由于多种原因造成抗震设计的质量出现了严重的问题,材料对其造成的影响只是其中一个重点要素。材料的影响主要现在材料的质量、材料的不匹配等问题,在超限高层建筑工程设计中,有很多工作人员为某一己之私而在施工中用一些质量不达标的材料,严重影响的建筑的抗震性能;另外,还有些工作人员在设计中会将一些其他的建筑抗震设计方案引入到该建筑物中,而由于建筑物的高度以及整体结构都有所不同,导致出现“张冠李戴”的现象,与实际的建筑缺乏匹配度,导致超限高层建筑抗震设计受到了一定的影响,使建筑的安全性降低达不到超限高层建筑抗震的标准。
1.2平面结构设计对超限高层建筑物抗震设计的影响
超限高层建筑物的平面结构设计是与建筑物外形有着直接的联系,当然也与建筑物抗震设计有着密切的关系,同时超限高层建筑的平面设计与施工难度有着直接的联系,然而,在当今超限高层建筑平面设计中却存在一定的问题,平面结构设计引起的施工难度过大,而导致的超限高层建筑抗震的施工也受到了一定的阻碍,即使能顺利施工也会因为结构设计的不合理对超限高层建筑抗震性能造成一定的影响,在后期的使用中依旧存在重大的安全隐患[3]。另外,如果平面结构设计的不合理,会造成无法准确的确定超限高层建筑抗震的均衡点的位置,尤其是超限高层建筑设计中需要考虑的因素较多,可能会在平面结构设计中会漏掉某些细节的设计,一些结构细节出现问题也会导致超限高层建筑整体的抗震性安全性受到一定的影响。
1.3受力体系对超限高层建筑抗震设计带来的影响
受力体系是建筑抗震设计中需要考虑的重要因素,而且每个建筑的受力体系也各不相同,这与设计者的经验没有太大的联系,因此,在设计的过程中不能光凭经验来完成设计,而且,确实有这种情况发生,觉得自己有着多年的设计经验,就没有详细的对建筑受力体系进行分析,通过以前的经验直接按部就班的放到设计里,最终导致建筑的受力体系与抗震设计发生了矛盾,造成超限高层建筑抗震的性能降低,使得建筑整体缺乏安全性和稳定性。
2超限高层建筑抗震设计优化
2.1做好超限高层建筑设计的前期工作
由第一部分得知,建筑材料对超限高层建筑设计抗震设计的影响及其的严重,因此在设计前要做好前期的准备工作,主要对设计中涉及到的材料质量、数量、规格等做好相应的规划设计,通过对材料的了解再进行相应的设计,尤其是材料的性能参数一定要做好详细的分析,因为有很多材料类型差不多,但是,还是有着细节上的差别。另外,还应对超限高层建筑地点的地质地貌、周边环境等进行详细的分析,这些因素对超限高层建筑抗震设计也有着一定的影响。因此,要做好前期的材料搜集、整理的工作,要确保相关数据材料收集的全面性和准确性。通过做好前期的准备工作,不管是在超限高层建筑的整体设计还是对建筑的抗震设计需要将这些数据作为设计的基础,进而确保设计过程中避免出现一些误差。
2.2对超限高层建筑物平面结构设计的优化
超限高层建筑的设计要比平常的多层、高层的设计特点复杂的多,而且对超限高层建筑抗震设计的本身要求也特别高,因此,在这种情况下超限高层建筑抗震设计中,应全面的考虑各种因素,将其作为优化方案的因素。另外,在对超限高层建筑抗震设计的过程中,设计者要根据实际情况,再结合多种有关设计因素,如,抗震指数、施工方式等,设计出多种超限高层建筑抗震设计方案,然后再通过多种方案的相互比较,选择出最优化的方案,通过这种优化方式,能更好的做好超限高层建筑的抗震设计,而且,以这种设计优化方式,一旦发现方案中存在设计问题或安全隐患能及时的比较出来,并及时的改正,对建筑抗震性能具有很大的保障。
2.3明确超限高层建筑抗震设计中的受力体系
随着社会不断的发展,人们不仅对建筑的质量要求提高了,同时也对建筑物的外观有着一定的要求,美观、大气、上档次是建筑外观现出来的典型特点,但是有很多建筑物只考虑到外观设计,却忽略了建筑的受力体系,对建筑物的抗震性能带来直接的影响,如果这种现象出现在超限高层建筑的设计中,势必会为建筑物带来更大的安全隐患,因此,在对超限高层建筑物抗震设计中一定要明确建筑物的受力体系。建筑的外观要求是要满足的,而在达到这个要求的同时,还需要设计者充分考虑到超限高层的抗震设计,要尽量以后者为主,毕竟后者是关乎到建筑物使用的安全性。可以通过力学的知识来寻找超限高层建筑抗震设计受力体系中的平衡点,以此来实现超限高层建筑的抗震要求。
3结语
在发生地震时,地震源向地表传递地震波,建筑物受地震波的影响,特别是对民用建筑物影响,会出现建筑物摇动、结构发生振动、变形、甚至倒塌。所以,消能减震技术在建筑物的应用是缓解地震灾害冲击的重要选择。消能减震技术简单的来说,就是通过技术手段把地震灾害直接与建筑物的能量降低、减弱,把建筑物基础结构支撑点、剪力墙等构件设计成耗能部件,基础结构与建筑上部结构分离,通过耗能杆和阻尼器,防止地震能量向建筑物上部输入,达到保护建筑安全的目的。
2民用建筑结构设计的主要消能减震技术措施
民用建筑的消能减震措施非常之多,有对地基进行特殊处理的,有设置抗震装置的,也有对建筑结构上层进行设计的等。但在实际运用中,一个建筑物有可能都应用了以上几种措施,有些会更多。但总的来说,建筑物的消能减震设计关键还在于地基采用的特殊减震材料和建筑隔震层的设计。
2.1建筑消能建筑材料的应用
消能减震材料的应用主要作用于建筑的地基,地震对建筑物的直接作用也是地基,所以建筑物要达到消能减震的最佳效果是在地基上做一些主要的设计,这样也是最能达到效果,也是最直接的处理手段。建筑地基的隔震,通常是通过铺设一些特殊的材料来削弱地震时的地震波,把地震产生的能量吸收一部分,达到消除地震波对上层建筑的破坏。在民用建筑结构设计中,消能减震措施都使用传统的施工工艺,主要的材料是粘土和砂子,或者在地基上直接使用粘土和砂子垫层。随着科学的发展进步,国际上很多建筑物把沥青作为消能建筑的材料,并且达到很好的效果,现今已经得到了广泛的应用。
2.2建筑基础设置减震装置和隔离层的应用
减震装置和隔离层这种消能减震措施主要应用于建筑物在地基与建筑上部连接之间,减震装置的设置可以对地震能量降低2/3左右,通常采用的办法有摩擦滑移隔震、粘弹性隔震等,应用比较灵活,对材料没有局限,可根据具体情况进行选择。建筑隔离层与隔离装置相比效果不是非常明显,它减震的效果在2/10左右,它的作用无法参与到建筑设计的整体中去,因此减震效果明显差一些。但它适用于旧房的减震改建,施工简单、易操作。所以两者都是我们设计者值得关注的,充分体现它们的区别和作用是关键。
3对于建筑物消能减震技术的主要措施
3.1消能减震技术应用的加固措施
近年来,自然灾害对建筑的损坏受到大部分人的关注,也是大家都关心的问题。随着这种安全意识的加强,民用建筑抗震加固是人们迫切的需求。消能减震的应用也直接关系到人民生命财产的安全,所以在设计的时候,要在地基部分采用特殊材料处理之外,还需要设计减震装置甚至是减震层来削弱地震对建筑物的作用力,确保能有效的对抗地震等自然灾害。针对建筑物的抗震加固,我们一定要根据建筑物的结构设计和基础条件等因素来完成相应的工作。
3.2在建筑物性能和需求的消能减震措施
在建筑物的消能建筑设计方法上,我们需要根据建筑物的基本性能和消能需求等作出有效的设计措施。而混合消能支撑系统(VD-BRB系统)是我们选择的最佳措施,它的主要设计方法是在建筑物的底层配置防屈曲消能支撑,并在其它的建筑层配置粘滞阻尼器。所以在我们对建筑物进行消能减震设计的过程中,要精确进行结构验算,在保证建筑物变形的最大限度、结构的最大承载力等是否符合规范要求,用最有力的数据来判断消能减震技术的可行。如果可行,就需要我们确定阻尼器的数量和最大优化它的布置方式,保证结构达到预先验算的结果;如果不能满足建筑物性能和需求的,需要我们及时调整方案,增加阻尼器的数量和布置方式进行消能减震加固。所以混合消能支撑系统(VD-BRB系统)是建筑物面对不同的性能和需求时,可以实现有效的管控,因为它的变量只有阻尼器的变化,可以根据实际需要进行设计和应用。所以它的有效主要体现在以下几个方面;
1)混合消能支撑系统(VD-BRB系统)有比较高的性价比;
2)对地震波能力可以第一时间反应和削弱消耗,降低建筑本身对抗的风险;
3)可配置子阻尼器合理的在各种自然灾害中发挥作用;
4)采用改进的基于性能和需求的消能减震方法进行加固设计比较便捷。
5)阻尼器的应用有利于改善结构薄弱层的抗震性能;
一、建筑设计与建筑抗震设计的关系
建筑的抗震设计以及抗震性能的高低与人民群众的生命财产安全有着直接联系,而建筑抗震设计又是以建筑设计为基础的。这是由于建筑结构是基于建筑设计的,当建筑设计完成后建筑结构就难以改变。因此建筑设计师在建筑设计前期就应该充分考虑到建筑抗震设计的需求。
二、基于建筑抗震设计的建筑设计措施
(一)建筑结构设计的对称原则
我国出台的建筑抗震设计规范中指出,我国建筑抗震的设计目标是小震不坏,中震可修,大震不倒。对于建筑师和结构工程设计师来说,在进行建筑工程设计师应该秉持着简单、规则的建筑结构原则。一般方形、圆形、为主。建筑的竖向形态的变化要规则,一般可以选择矩形、梯形等变化均匀的形状。对称结构建筑在地震地面平动作用下一般只会出现平移震动,建筑内部构件出现测位移量,内部构件受力均衡;而非对称结构的建筑则会由于刚心和质心不重合,在地面平动的过程中也会出现扭转振动。如建筑内部的构建离刚心较远就会由于超出变形极限而出现损坏,进而导致结构一侧失效而倒塌。
(二)注重建筑构件与连接点处质量
在建筑工程设计和施工过程中建筑构件的合理配置以及连接点处的质量与建筑施工安全质量存在直接的联系。并且在新型建筑材料问世的同时建筑物的外部设计大都汇采用新型建筑材料,例如大理石、瓷砖等。而建筑室内装饰也会使用到吊顶等技术。这些室内以及立面装饰本身存在抗震性能的问题,并且其与建筑主体的牢固连接也是抗震设计的关键。近几年有部分国外高层建筑在发生地震时下起了“玻璃雨”,建筑的玻璃幕墙由于地震导致破损。这是由于当前所使用的玻璃幕墙还无法适应地震中产生变形和扭转。因此建筑如要采用玻璃幕墙则必须保证玻璃幕墙的强度与变形能力。在其与建筑主体连接处要设计为能够在水平向实现变位能力的构造,从而在地震时玻璃幕墙能够与建筑物地震变形脱离,减少玻璃幕墙的损坏。另外,在建筑设计中内隔墙、玻璃隔断等结构件的设计中也要充分考虑其与建筑主体连接点的牢固性,保证其抗震性能。
(三)关注建筑顶部抗震
在高层或超高层的建筑设计过程中,建筑的顶部抗震设计是十分关键的。当前高层或超高层建筑的屋顶普遍存在过高和过重的问题。屋顶过高或过重会导致建筑变形加重,进而强化了地震的破坏作用。对于屋顶建筑以及下层建筑物的安全性能有着极大的负面影响。如建筑的屋顶与下层建筑的重心没有位于同一条直线上,那么建筑屋顶的抗侧力墙也会与下层建筑的抗侧力墙出现分离,当地震出现时则会加剧损坏。因此在高层或超高层建筑设计中应该使用新型高强度轻质的建筑材料,尽可能保证屋顶的重心与下层建筑的重心位于通一条直线。当建筑屋顶的较高时要保证其抗震定性,缓解地震带来的变形作用。
(四)建筑竖向布置
建筑竖向布置主要体现在建筑物的高度结构质量以及刚度的设计中,特别是在高层或超高层建筑中建筑的竖向布置对于建筑抗震设计来说更加重要。建筑楼层的使用功能差异导致建筑物楼层分布的质量和刚度均不一致,例如楼层包括游泳池、会议室、健身房等。楼层的功能需求导致楼层上下之间的刚度差异过大。高层建筑中刚度最差的楼层的抗震性能最为薄弱,在出现地震时即为变形严重的薄弱层。在建筑设计中由于楼层功能不同导致的墙体不连续,柱子不对称等极大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震设计中应该尽量保证竖向的刚度分布靠近,尤其是在结构上刚度转换层更加要着重注意。
三、结束语
(1)城镇色彩是体现城市个性的重要载体。
城镇个性是一个城市在其发展过程中逐渐形成的区别于其他城镇的自然与人文特点,而城镇色彩因其独特的表达方式,直观亮丽地彰显了一个城镇的内涵和价值追求,使建筑色彩和地域特征有机结合,形成浑然天成的统一体,充分展现城市个性和特点。因此,城市个性离不开城镇色彩的表达,城镇色彩是体现城镇性的重要载体。如南方建筑多用黑瓦白墙的元素,北方地区市民就未必感到舒适,因为北方民族的粗犷豪放,更需要灰黄色来表达他们内在的文化要求,反之亦然。所以,城镇色彩在表达城镇个性方面具有重要意义。
(2)城镇色彩体现了现代文明的成果。
过去,由于思想观念和材料、技术等限制,人们对建筑色彩的选择大多被动的,即使有好的创想,也因条件限制而无法实现。进入21世纪以来,由于新材料、新技术、新工艺的发明、发展与普及,人们可利用的材料技术已达到一定水平,完全可按照自己的意愿来选择建筑的色彩。新型城镇化是一项造福百姓的利民工程,既要从发展经济、促进社会进步和满足百姓生活、生产需要出发搞好规划设计,更要以城镇形象为主导,注重规划及建筑设计的细节和特色,通过城镇色彩的规划设计,将现代文明成果吸收应用到中小城镇建设中来。因此,城镇色彩不仅是一个技术问题,也是现代文明的一种体现。
(3)城镇色彩是传承历史文化的符号。
新型城镇都是以原有城镇或乡村为基础而兴起、发展,或者根据经济建设需要拓荒开垦的,即都有城镇兴建和发展自身独特的历史缘由。同时,生活在一起的群体,也必然因自然环境、生活习俗、人文故事等而形成一定的文化背景,构成一个城镇独特的历史文化。这些历史文化是城镇建立、发展和壮大的内核和基础。传承这些历史文化是新型城镇建设的重要职能和任务。传承这些历史文化的方式很多,其中城市色彩就是最直观、最有特点的一种载体。比如,哈尔滨以米黄、黄白为代表的城市色彩,表明了其受西方建筑影响、兼容中西文化的独特历史文化背景;成都以复合灰为建筑主色调,代表了当地休闲从容、兼受并蓄的城市风格,等等。因此,中小城镇应以自身历史文化特色为基础来规划设计城镇色彩,让色彩来诉说自身的历史文化故事。
(4)城镇色彩有助于提升居民生活质量。
色彩不仅装扮了城市的美丽,同时对居民生活质量也具有重要影响。协调、亮丽、养眼的城市色彩,可以使人心情舒畅、赏心悦目。反之,杂乱的色彩则会使人产生不安、烦躁情绪,甚至暴力倾向。据报道,日本东京的市民曾因对公交车、出租车、霓虹灯以及玻璃幕墙等绚烂的色彩感到反感,而出现头晕目眩、心绪烦躁等症状,最后导致群体集会示威,迫使政府不得不采取措施纠正城市色彩乱象,安抚市民的烦躁和不安情绪。由此可见,杂乱的色彩对人的心理及身体健康能够产生不良影响,反之,和谐、美好、悦目的色彩则有助于提升人们的生活质量。
2城镇色彩设计原则
(1)与自然环境相和谐的原则。
城镇色彩首先要与自然环境色彩相协调。城镇色彩的协调主要包括两个方面,一是,指人工色与自然色或与城市自然环境色彩的协调;二是,指人工色与自然色或与城市建筑环境色的协调。就哈尔滨等北方城市而言,春天的翠绿、夏天的深绿、秋天的五花山色、冬天的皑皑白雪,都是大自然赐予的天然美色。与之相适应,哈尔滨城市的米黄、黄白色彩,与大自然的天然色彩相互衬托、照应,显得十分和谐、自然,给人自然舒适、温暖的感觉。因此,城镇色彩一定要与自然环境色彩相和谐,实现人工色与自然色的和谐统一。
(2)彰显城镇历史文脉的原则。
一个城镇色彩的形成有其历史文化渊源,当时的人们之所以选中某一色彩作为城镇的主色调,必然有其历史文化的原因。也许这种选择附带的历史文化背景不像我们想象的那么深厚,但是随着时间的推移,这种城镇色彩逐渐印入这个城镇人群的脑海和记忆之中,成为这个城镇不可代替的一个重要记忆符号,一种城镇文化的载体。远离家乡的游子,离不开对家乡城镇色彩的记忆,一旦这种色彩改变,游子归来,就有找不到记忆中家乡的感觉。城镇色彩和舌尖上的味道一样成为人们对家乡最深刻的记忆。因此,城镇建设应尽量保持其传统色调,以显示其历史文化的真实性;新兴城镇选定主色调后,要持之以恒地坚持下去,不要轻易改变。
(3)服务城镇功能区分原则。
城镇功能是城镇建设的基础和根本所在,失去城镇功能,城镇色彩也就失去了依附的主体。城镇色彩再重要,也要服从城镇的功能的需要。作为中小城镇,因其功能过于单一和简单,可能不需要更多层次的色彩变化来体现城镇功能的区别,但是,城镇色彩仍然有其鉴别和表现意义。应遵循城镇色彩选择的通行原则,如从城市区域划分来说,市行政中心(或广场)的色彩,要凝重;商业区的色彩要活跃;居住区的色彩要静雅;旅游区的色彩要醒目。同时,城市单体建筑的色彩也要服从其功能,如立交桥等大型基础设施,要保持混凝土质朴本色;高层的办公写字楼,既要彰显个性,又不宜采用轻浮、跳跃的色彩;街头电话亭、候车亭等临时性公共设施,则以亮丽、明快,引人注目的色彩为主。
3城镇色彩设计方法
(1)开展当地色彩调查,分析地域色彩特色。
开展城镇色彩规划设计,首先要通过调研,分析研究当地色彩特点,找出色彩形成变化规律,为规划设计提供基础数据。一是做好进行实地色彩调查。色彩是一种具有地域特性的视觉现象,每个地区都有其独特的自然色。要进行色彩设计,首先要从田野、山河、天空中,去广泛提取可用于建筑色彩中的自然色,取得色彩数据,为进行色彩设计做好准备。二是,调查当地传统色彩。每个地方的色彩都有鲜明的当地特点,体现着一个地方的历史文化传统。因此,一定要从调查当地传统色彩入手,以传统服饰、建筑装饰、饮食文化、企业产品等为重点,着力寻找具有本土特色的传统色彩,以继承传统,推陈出新,优先选用这些具有“优越感”且不容易造成观众反感的传统色彩。
(2)搜集地理气象资料,分析当地季候变化。
色彩不是物体所固有的,它是物体有选择的吸收和反射可见光波所产生的一种物理现象。因此,一定要对当地地理气象情况进行深入研究,结合当地自然环境和气候特征,参考各种色彩的自然属性,有针对地进行色彩设计,以追求理想的色彩效果。比如,成都市因常年有雾霭萦绕,空气湿度较大,日照时间短,宜于选用中明度低艳度的灰色作为城市的主色调;而哈尔滨气候干燥、寒冷时间较长,选择米黄、黄白的浅色调,则给人温暖的感觉,等等。这些都说明,当地地理气象条件对城镇色调具有重要影响。
(3)掌握最新建材信息,结合实际灵活运用。
建筑材料是建筑色彩的载体,同一色彩在不同的建筑材质上会产生不同色彩感受。目前,新型建筑材料发展十分迅速,许多新材料、新技术给建筑色彩提供了广阔的选择空间。要全面掌握最新建筑材料发展动态,利用最新的材料和技术,为城镇色彩设计提供技术支撑。同时,还有研究各种建筑材料的特点属性。因为建筑材料产地不同,所用材质往往来自当地自然环境,比如黏土砖、天然石材、木料等。这些材料因生长和形成地域不同而具有相应的独特性状,在异地使用很可能会发生一些变化,导致色彩出现偏差。因此,最好采用当地生产的建筑材料,使城镇色彩与建筑材料更好地融合。
(4)关注色彩流行趋势,做城镇色彩的引领者。
应该说,传统城镇色彩是经过多年自然选择后留下的具有代表性的色彩,它代表着一个地区和城镇的色彩主流,应该得到传承和发扬,但是城镇色彩也不是一成不变的,也需要在发展变化中不断得到提升和完善。当今社会发展很快,各种新奇事物层出不穷,城市色彩亦然。要时刻关注国内外最新的城镇色彩发展动态,学习和借鉴最新的城镇色彩流行趋势和创意,用来丰富城镇色彩设计的规划与实践。与时俱进,推陈出新,是城镇色彩规划与设计标新立异、独出心裁、彰显个性的必然选择。
(5)精心编制色彩规划,科学论证力求完善。
在通过调研、搜集资料获得充足的色彩基础数据之后,要组织专门的色彩设计师对城镇色彩进行全面深入的规划设计。要借助相关专业设备和软件,通过科学的方法对前期收集的色彩数据进行系统研究分析,提出城镇色彩规划设计文件,报请城市建设主管部门,组织有关专家和领导进行论证分析。编制色彩规划要科学、周密、严谨、细致,组织论证全面、深入、广泛、客观,力争使城镇色彩规划设计方案达到最优化。
4结语
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;设计;措施
中图分类号:TU3文献标识码: A
地震灾害涉及到人类的生命和财产安全,是人类生活面临的重要的问题,也是建筑结构抗震设计的主题之一。因此,在建筑结构设计的时候,必须充分考虑到抗震设计,这已经在房屋建筑结构设计中占据非常重要的位置,在设计时只有采取适当的措施,以防止地震对建筑物的造成的巨大破坏,为减少地震的损失与危害在设计上做出应有的贡献,以保护人民的生命和财产安全。
一、 建筑结构抗震的重要性
在建筑结构中应用抗震结构的设计,首先能够保证人员的生命安全,为内部人员的逃生以及求救争取宝贵的时间; 其次,强化了建筑结构的设计,增加了建筑结构的抗震性,也将是建筑结构的使用寿命得到提升,使其利用价值得到不同程度的飞跃。建筑的基本功能是供人们居住,随后才是审美价值的体现。就建筑的基本功能来说,其能够供人居住的首要前提是安全,包括使用安全以及建筑物自身的安全。也就是说,建筑物只有在保证了自身安全的前提之下,才能够供人们使用。因此,在建筑物的设计和建设过程中,往往需要对影响建筑安全性的因素作全方位考虑。地震作为一种不可预知的自然灾害,其对建筑物安全性能的影响极大。而建筑物的安全一旦遭受威胁,必然会出现倒塌事件,从而砸伤和掩埋生命,给人们带来物质和精神上的双重损失。因此,建筑物在建设初期就必须做好抗震的准备工作,从根本上确保人们的生命和财产安全。
二、提高建筑结构抗震设计的措施
1、合理选址以提高建筑物的抗震能力
地震发生时,如果建筑物本身抗震能力弱,结构不坚固或者建筑刚性强而韧性不足,很容易遭到严重的破坏神之倒塌。如果建筑物选址不合理,地基建在地质不稳固的地方,地震会引起地表的地裂和错动以及地面沉降,这种破坏在地基不稳固的地方更加明显,因此合理选址以提高建筑物的抗震能力非常重要。在建筑物选址时,易选择地层稳固地带,应尽量避开地质不稳固的地方,如断层带、地下采空区、地下水空洞区、易液化土等地方。如果没有条件避开上述不适合建造建筑物的地区时,应采取相应的抗震应对措施。依据国家对建筑物抗震的类别等级,采取人工加固地基、注意建筑结构的整体性、建筑物的外形匀称、建筑物的结构简单减轻建筑物自重等,都可以消除地基液化沉陷。还有一种特殊的地质构造,那就是在地基的主要受力层内还存在土质较软的粘性土层或者不均匀的土层面时,这种地质构造若发生地震,地基会发生不均匀沉降。在此种地质构造地带施工时,应采用桩基和加强基础的措施来加固地基。
2、使用科学的结构形式
目前,我国常用的建筑结构有:钢筋混凝土结构、砌体结构、钢混结构以及钢结构。防裂度和地区不同都是造成结构不同的主要因素, 通常钢筋混凝土结构的抗震能力相对较强,由于自身柔韧性较好, 所以钢筋混凝土在建筑物变形能力控制中,具有良好的承载能力。因此,在建筑结构设计中,必须根据抗震要求以及功能特征选用合理的结构方案,在审核结构体系中,也必须考虑结构侧移度,特别是高层建筑物结构设计。随着高层建筑结构高度增加,不仅会让建筑结构在地震作用以及其他负荷作用影响下增大水平位移,也会让建筑结构抗侧移的刚度增加。而对于不同的钢筋混凝土结构体系、组成方式、构建以及受力特征,在抵抗侧移刚度等方面都具有很大的差异性,所以在使用中,必须根据具体情况,选用合理的高度。
3、强化设计质量
由于地震具有超强的危害性,所以在地震设计时,必须注重各项影响因素。由于我国建筑设计水平相对落后,很多建筑结构使用的方案不够合理,在不能科学布置建筑结构方案的过程中,不仅增加了建筑成本和自身重量,也加大了地震危害。因此,在建筑抗震设计中,必须正确运用抗震理论,根据相关设计原则,不断保障或者提高建筑结构可靠性与安全性。具体原则包括:努力降低地震作用时结构位移与扭转,并且建筑结构必须拥有足够的刚度;结构构件承载能力相对较高,同时具有足够的耗能能力与延性。在这过程中,延性大说明变形能力相对较高,承载力与强度减小速度缓慢,不能有足够的空间吸收,还能耗散地震能量,从自身结构避免坍塌。
4、选择合理的建筑材料
在设计阶段,要进行抗震分析和计算,在选择建筑材料时,要对其参数进行可靠度分析,也要充分考虑材料参数的变异性,而且尽可能选择自振频率不同的材料,避免在地震作用时结构物局部或者整体发生共振,造成严重破坏。
5、合理的平立面布置
建筑物的动力性能基本上取决于它的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,从而确保房屋具有良好的抗震性能。建筑物的平、立面布置宜规则、对称,质量和刚度变化均匀,避免楼层错层。对体形复杂的建筑物合理设置变形缝,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施,严格控制建筑物的高度和高宽比。
6、多道抗震防线的设置
这样可以避免在地震作用下,由于局部损坏而造成整个建筑结构的损坏,例如框架----抗震墙结构系统,抗震墙可以抵抗较大的侧压力,是第一道防线,当在地震作用下抗震墙发生破坏时,框架结构就起到抗震的第二道防线。 多道抗震防线可以极大的消耗地震能量,延缓或者减轻地震作用对高层建筑的损坏。
7、加强建筑物内部的薄弱部分
在高层建筑中,由于层数较多,建筑面积较大,难免存在一些受力比较大而比较薄弱部分,在建设过程中,要及时对薄弱部分进行加强,采取有效措施增强其强度和刚度,这样就可以极大提高其承载力,避免在地震作用下过早的屈服产生较大变形,导致建筑结构局部损坏或者整个结构的损坏。
8、保障结构的延性
(1)对于建筑结构当中柱、梁等构件,应该按照强柱弱梁的原则,增加柱子的抗弯能力。钢筋混凝土的框架在强震发生时,当地震威力致使建筑结构达到最大的非线性位移时,梁端的塑性铰的塑性转动会比较大。当柱端的塑性铰出现比较晚,那么建筑结构达到最大的非线性位移时它的塑性转动会比较小。这样就保证了框架有了比较稳定的塑性耗能构件。
(2)要提高结构的延性,还要采取强剪弱弯的措施。因为剪切对于破坏根本没有延性,如果某个部位一旦发生剪切破坏时,这个部位在整个抗震结构中的作用就会丧失,柱端发生剪切破坏,建筑结构的局部就会发生坍塌,局部坍塌有可能导致整个建筑物的坍塌。因此,要采取措施来增大梁柱和柱端的组合剪力值,保证任何构件在强震发生时都不会损坏其剪力。
总之,结构抗震设计有许多不确定或不确知的因素,很难做到对结构进行精确的抗震计算,并得到结构在地震作用下的真实反应。因此结构的抗震设计除了必须进行细致的计算分析外,要特别注重结构的概念设计。如选取对建筑抗震适宜的建筑场地,设计延性结构,采用轻质高强建筑材料,设置多道抗震设防,加强结构的整体稳定性,重视结构的抗震构造措施等方面,只有这样才能保证结构的抗震性能。
参考文献:
[1] 李鸣. 浅谈建筑结构抗震设计[J]. 科技致富向导,2013(6):330.
[2] 马卉,赵静,王鹏. 对结构抗震设计方法的分析[J].考试周刊,2013(31):195.