线上期刊服务咨询,发表咨询:400-808-1701 订阅咨询:400-808-1721

抗震理念论文8篇

时间:2023-03-23 15:13:35

抗震理念论文

抗震理念论文篇1

【关键词】高层建筑;抗震;结构设计;探讨

前言

80 年代,是我国高层建筑在设计计算及施工技术各方面迅速发展的阶段。各大中城市普遍兴建高度在 100m 左右或 100m 以上的以钢筋为主的建筑,建筑层数和高度不断增加,功能和类型越来越复杂,结构体系日趋多样化。比较有代表性的高层建筑有上海锦江饭店,它是一座现代化的高级宾馆,总高 153.52m,全部采用框架一芯墙全钢结构体系,深圳发展中心大厦43 层高 165.3m,加上天线的高度共 185.3m,这是我国第一幢大型高层钢结构建筑。进入 90 年代我国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段。不仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高度上长幅很大有一个飞跃。深圳于1995 年 6 月封顶的地王大厦,81 层高,385.95m为钢结构,它居目前世界建筑的第四位。本文在此谈了谈自己的一些观点和看法。

一、概述建筑结构抗震理论

1、建筑结构抗震规范。建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容) 的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。

2、抗震设计的理论。拟静力理论。拟静力理论是 20世纪10~40年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。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。反应谱理论是在加世纪40~60 年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。动力理论。动力理论是 20世纪70-80 年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于 60 年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,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,从而完成抗震设计工作。

二、高层建筑结构抗震设计问题分析

1、抗震措施。在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用) 等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,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。

2、高层建筑的抗震设计理念。我国《建筑抗震规范》(GB50011-2001)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇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,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的: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。对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。

3、高层建筑结构的抗震设计方法。我国的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:高度不超过40m,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。

三、结语

现阶段,土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善,如果可以在结构与地基的材料特性,动力响应,计算理论,稳定标准诸方面得到符合实际的发展,自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。

抗震理念论文篇2

【关键词】建筑结构;抗震设计;概念设计;抗震构造

近年来,世界范围内地震频发,人们对建筑结构抗震的研究也愈发重视,相关的抗震理论、抗震设计思路以及设计方法也愈加成熟。现代建筑结构抗震设计理论已经由最初的基于经验的弹性设计理论转变为基于非线性理论的弹塑性理论,允许结构发生屈服产生一定量的非弹性变形从而起到消耗一部分地震能量的目的。总的来看,建筑结构的抗震设计过程可以概括为:抗震概念设计、抗震设计以及结构抗震构造措施这三个方面。

1 抗震概念设计

1.1 抗震概念设计的含义

概念设计不需依靠数值计算进行,而是以结构破坏机理、结构体系整体与分体力学关系分析、结构震害试验以及工程经验等为基础,总结出相关的宏观经验用以指导设计过程中结构方案的确定、结构的布置以及计算简图和计算结果的处理。在结构设计过程中,抗震概念设计主要用于解决一些较为复杂难以进行计算或规范中无具体规定的问题。

1.2 抗震概念设计的重要性

结构抗震设计时,数值计算的同时进行必要的概念设计意义重大。首先,地震的发生具有随机性以及不可预测性,地震动也具有十分明显的随机性和复杂性,而地震作用下结构的反应相应的非常复杂,仅靠数值计算难以准确把握相关规律;其次,当前背景下的抗震设计理论都建立在一定假设基础上,并不能完结构的地震受力、变形以及破坏过程。

因此,在结构抗震设计过程中有必要进行相应的概念设计,这样有利于提高结构设计的准确性,增强结构的安全性。

1.3 抗震概念设计的应用与发展

20世纪70年代以来,大量的震害经验表明结构抗震设计中“计算设计”存在一定的缺陷,有必要开展相应的“概念设计”。随后,概念设计的应用与发展在我国历年的《建筑抗震设计规范》中得到鲜明体现,结构工程师逐步将概念设计应用于实际工程,并取得了良好的效果。

传统意义上的结构抗震设计,焦点都放在如何提高结构的承载能力,不可避免地引起结构混凝土强度等级以及配筋率的提高,相应的建筑的造价也提高。结构配筋率提高,结构承载能力虽有提高,但是考虑到结构的地震作用效应与结构的刚度成正比,而增加结构的配筋却提高了结构的刚度,因此,加强了地震作用效应。概念设计从降低地震作用效应出发来避免这个矛盾而达到提高结构的抗震安全性能。最典型的方法就是隔震消能法,这种方法的根本是依靠设置在基础与主体之间的柔性隔震层来加大结构的阻尼,抑制结构的振动,减少结构的加速度、位移,最终降低结构的地震作用效应。相关的理论分析证明通过这种概念设计方法可以将结构地震作用效应降低4成,值得大力应用实践。

随着经济社会的不断发展,人们对于现代建筑的结构形式也越趋复杂化。为了满足人民群众的需求,结构设计人员必须提高对概念设计重要性的认识,不断探索先进的计算理论,同时注重借助现代计算机强大的数值计算能力,让建筑结构能够满足功能性、安全性以及经济性的要求。

2 结构抗震计算

结构抗震计算工作包括地震作用计算与结构抗震变形验算这两方面任务。

2.1 地震作用计算

除8、9度时的大跨度结构与长悬臂结构以及9度时的高层建筑需要计算竖向地震作用外,一般结构抗震设计仅仅需要验算结构在其2个主轴方向的水平地震作用下的强度、刚度以及稳定性,同时认为不同方向的结构水平地震反应完全由相应方向的抗侧力构件承担。若建筑结构中含有交角超过15o的斜交抗侧力构件,则应进行各抗侧力构件所在方向的水平抗震计算。此外,对于质量、刚度分布不具备对称性的结构还应验收结构构件在双向水平地震作用下的扭转效应,而调整地震作用法也是考虑其他特殊结构中扭转效应的有效途径。

目前常用的结构抗震计算方法主要包括底部剪力法、振型分解反应谱法以及时程分析法三种。其中,前两种方法是基本方法,而时程分析法主要用于对严重不规则、特别重要性或是高度较高的高层建筑进行抗震补充计算。其中,时程分析法(又称动态设计法)是在地震作用下对结构的基本运动方程进行积分,求得结构在整个地震历程中的动态反应的方法。具体实施时,选取与建筑场地相适应的若干地震动加速度记录或人工地震动加速度时程曲线波作为输入结构基本运动方程的地震作用,由输入地震动初始状态逐步积分至地震结束。通过积分转换最终不仅可以得到结构的速度、加速度反应时程曲线,还可以进一步得到结构的内力、位移等时程曲线,结构设计人员可以据此对结构构件的抗震承载力与变形验算。

2.2 结构抗震变形验算

通常情况下,结构抗震变行验算方法根据多遇地震作用与罕遇地震作用分为以下2种类型:

2.2.1 多遇地震作用

在验算不同结构物在多遇地震作用下的变形量时,对其楼层内最大的弹性层间位移作如下限定:

Ue≤[Qe]h

2.2.2 罕遇地震作用

在罕遇地震作用下,下列结构应进行弹塑性变形验算:①高大单层厂房的横向排架(8度地震III、Ⅳ类场地或与9度地震);②钢筋混凝土框架结构(7、8、9度地震且结构ξy

3 抗震构造措施

3.1 砌体结构

砖混结构主要通过采取一定的构造措施来达到抗震目的。常用的抗震构造措施包括设置圈梁、构造柱以及对墙体进行加固等。在砖混结构中设置圈梁与构造柱,使二者相互连接组成封闭骨架,增强结构的整体性能,最终提高整个结构的抗震能力。构造柱通常设置在结构的外墙转角、内外墙交接部以及楼梯间的四角位置。而加固墙体则需要将墙体原有抹灰凿除,取而代之采用高标号水泥砂浆抹灰或采用钢筋网加砂浆抹灰,通过这种方式增强砖混结构的水平承载力。

3.2 钢筋混凝土结构

钢筋混凝土结构抗震构造一方面通过对构件截面h/b、承重柱u =N/(A・fc)以及构件ρmin等指标进行控制来实现,另一方面在填充结构中布置拉结筋、按规定在填充墙中设置构造柱、短柱全高加密布箍等。

4 结语

总而言之,建筑结构抗震设计是一个系统的过程,必须从全局出发、通盘考虑。结构设计人员应当做好结构抗震概念设计、抗震计算以及建筑结构抗震构造措施的控制,这样才能尽最大限度地保证结构的抗震安全性能,有利于避免或降低结构的安全性能。

【参考文献】

[1]赵继东,师颖.我国建筑结构的抗震设计思路[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2009(07).

抗震理念论文篇3

关键词:建筑结构 抗震技术

一、抗震技术提出背景

基于抗震性能的设计理论,在20世纪90年代由美国提出并开始这方面的研究。随后该项理论研究在日本,澳大利亚,中国等国家开始受到重视。该种理论重在对建筑物的抗震能力的研究,对于如何预防强大的破坏力极强的地震,是该项研究面临的主要问题。目前,世界上建筑物抗震能力相对较高的应数日本了。这个国家由于地理位置很是特殊,他处于世界上两大地震活跃带之一的环太平洋地震带。活跃的地壳运动经常为日本带来灾难性的打击,整个日本岛国甚至面临毁灭的境地。尽管如此,日本还是依然在顽强地和自然灾害做抗争。强大的具有毁灭性的地震成就了日本抗震建筑设计的辉煌。为了抵御地震发生后带来的毁灭性破坏,日本国内的建筑物大都经过精心设计,抗震能力相当高,一般的地震根 本就不足为虑的。日本这样一个弹丸之国,虽然有些时候狂妄自大,但其自身确实是具备很多值得我们借鉴的东西,建筑物防震技术就很值得我们学习和借鉴。

我国地理位置比较特殊,处于世界两大地震活跃带之间——环太平洋地震带和环地中海喜马拉雅地震带。因此,我国的地震多发性相对于世界其他国家来说也是很频繁的,如1976年唐山大地震、2008年汶川大地震、2010年玉树地震。每一次地震破坏性都相当大,每一次都是惨痛的教训。在地震中,许多居民房屋倒塌,流离失所,无家可归。虽然事后国家举全国之力恢复了重建,但惨痛的教训是无法抹去的。每一个人或许都在思考:为什么有的房屋倒塌了而有的房屋依然矗立?答案明确得再明确不过。关心这一问题除了大众舆论之外,恐怕最为关心的莫过于建筑设计师们。于是,在建房屋必须具备抗震能力的要求在建筑行业成了明确的理念。

二、房屋抗震技术的概念及其特征

(一)房屋抗震技术的概念

房屋抗震技术主要是指建筑物或者构筑物在设计和施工中必须应用到的具备预防和抵抗破坏性地震的技术能力。现代建筑业的发展引入了抗震防震的理念,并且抗震强度提升,不再是一般的震级,而是能够抵抗强度更大的地震。目前,国内有相当一部分学者致力于抗震技术的研究,并取得了丰硕的成果。相关的文献资料为抗震技术的应用提供了理论指导和技术支撑。

(二)房屋抗震技术的特征

1.房屋结构的合理性。建筑物需要能够具备抵抗地震的能力,设计者首先应当追求房屋结构的合理性设计原理。房屋设计结构的合理性要求建筑材料的选取,建筑物的设计、施工都应当有步骤,有计划的进行,追求每一个环节,每一个角度的精密性。

2.房屋主体的抗震性。房屋抗震技术的应用主要就是预防地震,因为地震的破坏力非常大,能够摧毁地面不稳固的一切建筑物。房屋的设计施工注入抗震理念后,首先应当具备的能力就是抗震能力。而抗震性主要体现在房屋的主体结构上面,只有把建筑物的主体结构设计和施工好了,才能够从根本上具备抗震的基本要求,然后才是对建筑物墙体等设施的要求。

3.设计施工的复杂性。对于建筑物的抗震防震要求,首先就得从设计上面下功夫,要使其真正具备抵御强度较大的地震破坏,设计者们在设计的前期需要做大量的论证工作,做到合理、充分的论证,使其具备科学性和合理性。设计者们完成了论证和设计工作后,这就需要施工者在施工中严格按照建筑的设计模式进行施工,并且精确度要求很高。要知道,再好的设计图纸,如果没有精良的施工者也是徒劳。

三、建筑行业引入抗震技术的意义

(一)提高人类抵御自然灾害的能力

经过我国几代人不懈努力地发展,我国人民居住的房屋的安全性能越来越高,特别是抗震技术的应用更是提升了我国居民对建筑物抗震的理解与控制的能力。回望历史,一个多世纪以来的历次大地震总是给人类社会造成出乎意料的损失,尤其是特大地震中房屋建筑的倒塌所造成的重大人员伤亡。1976年唐山大地震与2008年汶川大地震对我国简直是破坏性的打击,这使得我国建筑设计者们不得不考虑房屋建筑结构的抗震安全性问题。抗震技术的应用,使得我国房屋建筑结构性能大大提高,并且提升了抵御大地震的能力。

(二)改善我国居民的生存环境

现代工业飞速发展,无论是城市还是农村,一座座高楼拔地而起。这一切既预示着现代化的发展进程,同时也为人们的生存带来危机。因为地震活动的频繁,高楼要是发生倒塌,那就等于是致命的攻击。而随着抗震技术的发展与应用,使得房屋建筑的抗震能力大大提升,这直接改善了人们的生存环境。有了牢固的建筑,人们不用再惶惶不可终日。人们可以在较为安全的环境下学习、工作,而不用担心建筑物随时倒塌。

(三)促进我国建筑行业的新发展

我国的建筑业一直停留在传统的设计施工技术上。传统的建筑安全性能较低,那时对于抗震性能的要求不是很高,或者说是还没有引入抗震的理念。随着地震活动的频繁,灾害性带来的损失的巨大,建筑设计、施工者们意识到了必须提高房屋的抗震性能,这时候,抗震理念应运而生。抗震理念在维持现行结构抗震设计原则的前提下,更加突出地明确结构在强烈地震下的损伤破坏部位,并通过这些预期部位的损伤与破坏,达到保证建筑结构内人员安全的目标,从而大大提高房屋内人员的安全性。随着抗震理念应用的日趋推广,这就促使建筑行业迈上了新的台阶,不断向着更好的方向发展。

参考文献:

抗震理念论文篇4

关键词抗震设计;概念设计;抗震计算;构造措施

中图分类号TU691文献标识码A文章编号1673-9671-(2012)041-0221-01

多年来,人们对建筑结构抗震设计理论不断探索和研究,更多、更适用的抗震设计方法相继被提出。从最初的弹性理论到现在的非线性理论,从单一的保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服,同时还经历了结构非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变。目前,结构抗震设计主要涉及三个方面:结构的概念设计、结构的抗震计算及构造措施。

1抗震概念设计

1.1概念设计的含义

1)一般指不通过数值计算,只根据结构体系震害、力学关系、结构破坏机理、试验现象与工程经验,对一些比较复杂、难以做出精确、理性的分析或规范中难以规定的工程问题,而获得的基本设计构思。

2)从宏观的角度来看,概念设计是运用一定的手段宏观控制建筑结构的总体布置与抗震细部构造。

3)有了概念设计的初步估算,在设计阶段,设计师能够更快速有效地对结构体系进行构思、对比与选择,大大降低了手算的难度,降低了成本,增强了设计方案的可靠性。

1.2概念设计的重要性

1)地震的无法预知性与随机性以及地面运动的随机性与复杂性,对结构的影响十分复杂。这种情况下,概念设计就显得尤为重要了。

2)结构地震计算的相关理论并不能充分反映地震中结构破坏复杂的过程。于是,概念设计在抗震设计中便起到了决定性的作用。

3)抗震设计仅根据抗震计算来确定,往往是不够准确的,甚至是偏于不安全的。

1.3概念设计的发展现状

社会经济快速发展及人们生活水平不断提高,建筑结构设计的要求随之提高。为了适应这种发展的要求,概念设计应运而生。当前,概念设计已成为工程设计必不可少的组成部分。于是,探索先进的理论计算,提高计算机水平,探索新型、轻质、高强、环保的建材,已成为当前做好结构概念设计的首要任务。

在传统的抗震设计中,单纯地通过配置钢筋来减少结构震害,这种做法加强了结构的刚度,但是,根据结构刚度与地震作用效应的相关性,结构刚度的增强反而加强了地震作用效应。为了纠正这种错误的抗震设计理论,专家利用结构的概念设计提出了隔震消能的思想。现有的隔震消能装置就是在基础和主体之间设置柔性层或增加消能支撑(相当于阻尼器),或在建筑物顶部装一个“反摆”(地震时,其位移方向和建筑物顶部的位移相反,形成附加阻尼,大大减少了结构的动力反应)。这种装置可以将地震作用效应可降低至60%,且屋内物品安全性也提高了。隔震耗能装置的研究在国内外已经引起了高度重视,而在日本,相关研究成果已广泛应用于工程实践中,并取得了较好的工程

效果。

2抗震计算

结构抗震计算包括地震作用计算和结构抗震变形验算。

2.1地震作用计算

底部剪力法和时程分析法是结构抗震计算的基本方法。

1)底部剪力法。适用于高度不超过40 m、以剪切变形为主、质量与刚度在竖直方向分布均匀的结构,以及可简化成单质点体系的结构。

2)时程分析方法。适用于不规则的建筑(如扭转、凹凸、楼板不连续和竖向形体不规则等)、甲类建筑与烈度、限定高度的高层建筑;多遇地震作用的计算也可采用时程分析法,计算时,将多条时程曲线计算结果的平均值作为计算结果。

采用上述两种方法计算地震作用设计时,须满足以下计算要点。

1)因为建筑结构两个主轴方向的构件抗侧力是地震变形验算的主要对象,所以,这两个方向要分别进行水平地震作用的

计算。

2)对质量与刚度的分布明显不对称的结构,需考虑双向水平地震作用下的扭转效应。其他结构的扭转效应可以通过对地震作用修正得到。

3)8、9级地震中的大跨度结构和长悬臂结构,9级地震中的高层建筑,都要进行竖直方向地震作用的计算。

4)对于结构中相交角度大于15°的斜交构件,需对有抗侧力的该种构件进行水平各向地震作用计算。

2.2结构抗震变形验算

结构抗震变形验算包括遇地震下的抗震变形验算和罕遇地震下的抗震变形验算两部分。

1)多遇地震下的抗震变形验算。各种结构都要进行多遇地震下的抗震变形验算,楼层最大层间位移需满足规范中规定的限制。

2)罕遇地震下的抗震变形验算。与多遇地震下的抗震变形验算不同,罕遇地震下的抗震变形验算只需对一些特定的结构进行。①必须进行弹塑性变形验算的结构:7~9度且屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构;8度Ⅲ、Ⅳ类场地与9度较高单层钢筋混凝土柱厂房的排架结构(横向);重要建筑或抗震要求较高的建筑,且结构类型是钢筋混凝土结构或钢结构;采用隔震消能设计的结构;高度大于150 m的钢结构;②建议进行弹塑性变形验算的结构:抗震烈度、场地内有高度限定,且竖向形体不规则的结构;板柱、抗震墙结构和底部框架的砌体结构;7度Ⅲ、Ⅳ类场地、8度乙类建筑,且其建筑结构是钢筋混凝土结构或钢结构;不高于150 m的高层钢结构。

3抗震构造措施

3.1砖混结构

砖混结构的抗震构造要求包括:加设圈梁、加设构造柱、对墙体加固构造。

1)圈梁用于增强房屋的整体性,可以提高房屋的整体抗震

能力。

2)构造柱与圈梁配合适用,二者形成封闭骨架,可以提高砌

体结构的抗震能力。一般来说,在内外墙交接处、外墙转角处以及楼梯间的四角处,都应加设构造柱。

3)墙体加固构造可以有效提高砌体结构的水平承载力,一般做法是用高标号水泥砂浆或布钢筋网砂浆代替原墙体的粉刷

抹灰。

3.2混凝土结构

混凝土结构的抗震构造要点包括:①构件截面的高宽比要满足规定的限值;②满足最小配筋率要求;③将承重柱的轴压比控制一定的范围内;④一般填充墙中应设置拉结筋,较长的填充墙还应设置构造柱、芯柱、角柱并要求短柱箍筋全高加密。

4结束语

建筑结构的抗震设计是一个复杂、综合、系统且整体性很强的过程,它包括建筑结构的概念设计、抗震计算及构造措施,三方面缺一不可。如今,随着地球的生态环境的破坏越来越严重,地震灾害也日趋频繁,建筑结构的抗震设计成了衡量建筑结构设计是否有效的一向重要指标。因此,对各种结构进行更准确、合理的抗震设计,将成为建筑工程中尤为重要的研究方向。

参考文献

[1]张映超.浅谈房屋建筑结构的抗震设计[J].科技风,2011.

抗震理念论文篇5

关键词:工民建;结构抗震;探索研究

中图分类号:TU352.1+1 文献标识码:A 文章编号:

20 世纪70 年代以来,设计师在总结曾经发生的多次大地震动灾害的经验中慢慢积累的经验得到这样一个结论,站在建筑抗震设计的奇偶度分析,要把组织结构概念设计比组织结构计算设计看的更重。仅仅是凭微观的数学力学计算还很难确保建筑物在遭遇大地震动时具有良好的抗震性能概念设计在实际工程设计中,最主要的是提高组织结构抗震能力方面发挥了重要作用。

结构抗震设计理论经历了静力设计、反应谱设计、动力设计和减震控制设计四个阶段,当前国内外抗震设计的发展趋势是根据对结构在不同超越概率水平下的地震作用下的性能或变形要求进行设计,结构弹塑性时程分析成为抗震设计的一个必要的组成部分,抗震设计进入了一个真正意义上的动力分析时代。

1 概念设计的重要性和必要性

随着社会经济的发展和生活水平的提高,设计师对建筑组织结构设计也提出了更高的要求。地震分为小震、中震和大震。所谓小震指的是常遇地震,50 年出现的概率大约为63%,重现期为50 年。中震是指50年出现的概率约为10%,重现期为475 年。而大震指的是罕遇地震,50 年出现的概率为2%~3%, 重现期为1641~2475 年。这个阶段的结构设计,对延性就会提出相应的要求,而延性就要靠精心设计的细部构造措施来保证。当大震来临的时候,结构的非线性变形非常大,也可能发生不可修复的破坏。处于这个阶段的结构就需要通过计算它的弹塑性变形来保证结构不致倒塌。

1.1 重视概念设计,还体现在整体规划设计阶段。初步设计过程是不能借助计算机来实现的,这就需要组织结构工程师综合运用组织结构概念,选择最为可靠、经济的组织结构整体规划。所以,需要工程师不断地丰富自己的设计理念,深入了解各类组织结构的性能,并能有意识地、灵活地运用它们。运用概念性近似估算方法,可以在设计整体规划阶段迅速、有效果的对组织结构体系进行构思、比较与选择所得整体规划往往概念清晰定性准确,避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算,具有较好的经济可靠性能同时,这也是判断计算机内力。分析输出数据可靠与否的主要依据。美国一些著名学者和专家曾说过:误用计算机造成组织结“破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”计算软件的选择和使用不当,也会造成组织结构设计的不合理,甚至影响到建筑物本身的安全性。应用概念设计的思想,可以避免此类情况的发生。

1.2 新抗震规范以可靠度理论为基础,吸收了延性设计的思想但对于一些具体问题,例如:中震可修的设防目标等,规定相当模糊,所以,我们不能盲目地照搬照抄规范,应该把规范作为一种指南和参考,并在实际工程应用中做出正确的选择,这就要求我们对整体组织结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识,把概念设计应用到实际工作中去。

一直以来,设计师认为组织结构设计很简单,只需遵循规范和手册,等建筑师完成建筑设计后,使用计算机就可以完成组织结构设计,但这不能充分地运用组织结构设计者的知识和技能,而且还会与建筑设计整体规划产生分歧和矛盾,所以我们应考虑在组织结构设计中如何运用概念设计,举个例子组织结构的抗风设计与抗震设计,抗震设计要求能消减外荷载,吸收或转换震动的能量;而抗风设计则要求组织结构在风的作用下,动力相对而言应该小点,刚度较大这一矛盾必然影响组织结构体系的抗风和抗震性能。为了弥补这一不足,需要合理的概念设计与延性构造措施来加以保证。

1.3 建筑组织结构的抗震设计,存在着许多模糊而且不确定的因素。例如大地震动作用是一种随机性很强而且循环往复的荷载建筑物的大地震动破坏机理又十分复杂,要准确计算或预测建筑物所遭遇的大地震动特性和参数,还难以做到。风荷载的脉动性与涡流作用情况也是如此。因为建筑物受到的大地震动作用难以确定,所以适用、安全、经济的组织结构体系必须注重概念设计。

1.4 新抗震规范提出了在建筑物内设置大地震动反应观测系统的要求,并提出了组织结构两个主轴方向的动力特性(周期和振型)相近的抗震概念。所以在组织结构概念设计中还应该注意组织结构与场地的共振问题。例如在唐山大地震动时,天津塘沽地区的7 到10 层框架组织结构房屋破坏严重,而3 到5 层的砖混组织结构住宅却只有轻微损坏。后来经调查发现,框架房屋的自振周期和场地的卓越周期一致导致共振,而3到5 层砖混住宅的自振周期远低于场地的卓越周期,因此破坏较轻。

2 概念设计的理解和应用

组织结构抗震设计的目的是使组织结构在强度、刚度、延性以及节能等方面取得最佳,从而满足小震不坏,中震可修,“大震不倒”的要求。在当前的科技水平和经济条件下,为了保证组织结构具有可靠的抗震性能,概念设计应充分考虑以下因素:场地条件和场地土的稳定性,建立组织结构计算模型,抗震组织结构体系的选取,材料效用,温度作用以及组织结构的空间作用等。

2.1 组织结构薄弱部位抗震构造措施的理解和应用。组织结构薄弱部位的处理,如建筑平面外墙转角处的转角窗,限制了角部组织结构竖向抗侧力构件的设置,如果采用概念设计,解决这一问题的方法是2 竖向构件间应设厚板、暗梁等可靠拉结。再如,由于节点部位的重要性,所以引入抗裂性的概念,以此来比较梁柱节点偏心所引起的节点性能的变化。建议在大地震动区,不宜采取梁柱偏心过大的节点形式,而且构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力。

2.2 现行抗震计算模型的理解和应用新抗震规范规定:一般情况下,应允许在建筑组织结构的2个主轴方向分别计算水平大地震动作用并进行抗震验算,各方向的水平大地震动作用应由该方向抗侧力构件承担。而实际组织结构难以实现强柱弱梁的主要原因则是计算模型问题。即:仅仅对相互正交的2 个主轴方向进行内力分析和强度设计,不能真实反映组织结构的空间作用。所以,应用概念设计的原理,结合大量地震带来的危害和试验研究成果,所得出的结论是:构件的最不利受力状态随着构件和大地震动作用方向而变化。当大地震动作用方向与组织结构主轴方向一致时,梁处于最不利受力状态;当大地震动作用与组织结构的主轴方向呈45 度时,大多数柱处于最不利受力状态。

参考文献

[1]房屋结构设计中常见的问题分析,王小莹,《建筑与规划设计》2010年04期

抗震理念论文篇6

[关键词] 建筑结构抗震;教学改革;多媒体

[中图分类号] TU352.1 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634(2014)01-0069-04

0 引言

《建筑抗震设计》是土木工程专业建筑方向的一门主要的专业课,该课程具有如下特点:(1)综合性。该课程理论多、概念多、涉及学科较广、与工程实际联系密切,是建筑工程专业学生知识结构中重要的组成部分。内容涉及数学、结构力学、钢筋混凝土基本原理、钢结构基本原理、砌体结构、单层厂房、大跨度空间结构、地基基础、建筑材料和高层建筑等,不同于单一内容的课程。(2)复杂性。在地震作用下,建筑的破坏过程是十分复杂的。(3)知识更新快,与规范结合紧密。建筑行业常用规范平均10年就做一次大的调整和修订,平时也会根据实际情况做些局部变动。鉴于该课程的这些特点和兰州交通大学仅设置32课时的现状,结合新版的抗震规范(GB50011-2010),从教学内容、教学方式、考核方法等几方面做了探索和尝试,为专业课之间起到桥梁作用,为最后的毕业设计打下坚实的基础。

1 教学内容

地震是一种严重的自然灾害,地震造成的人员伤亡和经济损失非常巨大,如1976年728河北唐山7.8级地震,死亡24万人,伤残16万人,直接经济损失近百亿元,震后恢复重建近百亿元;2008年512四川汶川发生8.0级特大地震,死亡人数69227人,直接经济损失8451亿元;2011年312日本福岛发生9.0级地震,死亡人数27475人,经济损失2097亿美元[1]。为了减轻震害,结构抗震设计是关键。建筑抗震设计包括三个层次:首先要进行建筑抗震的概念设计,其次是抗震计算,最后为抗震措施。

1.1 抗震设防目标“一条主线、两个分支”的思 维模式

建筑物的抗震设计应达到什么目标?对此,应让学生在建筑抗震设计中有一个清晰的思路及明确的目标。我国《抗震规范》考虑国家的经济实力提出的建筑物抗震设防目标为“三水准,两阶段”,即要求建筑物应做到“小震不坏、中震可修、大震不倒”。第一阶段设计:按多遇地震烈度对应的地震作用效应和其它荷载效应的组合验算结构构件的承载能力和结构的弹性变形,保证了第一水准的强度要求和变形要求。第二阶段设计:按大震作用下验算结构的弹塑性变形,保证结构满足第三水准的抗震设防要求。在设计中,通过良好的抗震措施使第二水准的要求得到实现。

1.2 重点讲授基本概念

正确理解基本概念是掌握和灵活运用理论知识的前提,这一点往往容易被学生忽略。

如在讲授地震作用的概念时,讲清其实质是地震动引起的结构动态作用,即在振动过程中作用在结构上的惯性力。地震作用与一般的荷载不同,不仅与地面运动有关,而且与结构自振周期(只随结构的刚度和质量而发生变化,是结构本身的特性)、振型和阻尼等结构动力特性有关。

在介绍反应谱这部分内容时,搞清反应谱是结构抗震中最重要的概念之一,它既可以反映地震动的特性,又是结构抗震设计的基础。要注意讲清楚单个地震动的反应谱与规范中抗震谱曲线的区别与联系。单个地震动的反应谱用作设计是不可靠的,但单个地震动的反应谱是规范抗震设计谱的基础,根据同一类场地所得到的强震记录分别计算的反应谱曲线统计分析而得到抗震设计反应谱,目的是要对建筑结构在其使用期限内可能遭受的最大地震作用进行预估。该法虽然考虑了结构动力特性产生的效应,然而在结构设计中实质仍然把地震惯性力按照静力来对待,所以该法只能称为准动力理论。反应谱理论没有考虑地震动持续时间对结构破坏程度的重要影响,不能给出结构地震反应的全过程,只能给出结构整体的最大反应,不能给出地震过程中各构件进入弹塑性变形阶段内力和变形状态,无法给出薄弱环节。

“抗震措施”和“抗震构造措施”是抗震设计非常重要的方面,但这两个概念既有联系又有区别,初学者非常容易混淆。在讲解这两个概念时,首先阐明各自所涵盖的内容以及二者的包含关系,使学生认识到二者的区别。在混凝土框架结构设计中,具体哪些属于抗震措施(如梁柱杆件内力调整以及强剪弱弯、强柱弱梁、强节点的调整等),哪些内容属于抗震构造措施(如框架梁和柱的尺寸要求、配筋要求、柱轴压比要求等),课后让学生列表、归纳总结,让学生加深对这两个重要概念的理解,而且也培养了其积极学习的主观能动性。

1.3 重视概念设计

“概念设计”贯穿于结构设计的整个过程,比“计算设计”更为重要。由于地震的不确定性、随机性和复杂性,以及结构计算假定与实际结构情况的差异(计算模型、非结构构件对结构刚度的影响、材料时效、阻尼变化等),使得地震时造成建筑破坏的程度很难准确预测。因此,进行精确的抗震计算是比较困难的。结构的抗震性能在很大程度上取决于良好的概念设计,在教学过程中要强调概念设计的重要性。如砌体结构的整体性问题,在大震作用下,构造柱和圈梁约束紧箍建筑物裂而不倒,提高墙体的延性,保证居住者有足够的逃生时间,对于结构抗倒塌具有重要意义。如多道设防问题,框架结构中填充墙充当第一道防线,框架为第二道防线。当第一道抗侧力防线破坏,第二道防线接替后,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,提高了建筑物吸收和耗散地震能量的能力,减轻地震的破坏作用,从而提高了整个建筑的抗震能力。再比如结构的“延性”问题,良好的抗震建筑在满足强度和刚度同时,还应具有足够的延性。延性好的结构,在地震中通过结构的塑性变形吸收和消耗地震输入能量,从而减轻震害。

1.4 掌握抗震设计基本理论

强调建筑抗震的概念设计的重要性,并非不重视数值计算,而是为了给抗震计算创造有利条件,使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况。目前建筑结构抗震计算方法大致分为三种:底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。三种方法进行抗震设计的流程图见图1。该部分内容为本课程的重点之一,给学生讲清三种方法的主要内容、各自适用条件、计算步骤和优缺点,让学生能灵活掌握不同的结构体系、不同烈度、不同场地条件、不同高度的建筑进行抗震设计应采取的相应计算方法。

1.5 增加隔震与消能减震的内容

隔震与消能减震是建筑结构减轻地震灾害的新技术,要让学生理解隔震、消能减震的思想、基本原理和设计计算方法,搞清与传统抗震的不同。就像大禹治水,一种方法是修筑高高的河堤“围堵”(相当于抗震),另一种方法就是“疏顺导滞”(相当于减隔震),这样一个复杂的专业问题就可以让学生能更容易的理解和掌握。

2 教学方式

2.1 多媒体教学

抗震课具有概念多、公式多、综合性强、难度大等特点,决定了传统的讲授法已不能满足当前形势的需要,利用现代化手段来进行教学势在必行。通过制作多媒体课件,在课件中加入国内外大地震的震害,通过多个地震灾后情况的对比让学生知道一个国家防震、抗震水平的高低直接影响震后的生命、财产损失的大小,这些数据也从一个侧面反映了国家经济实力的强弱,由此激发学生的学习热情和爱国热情,提高学生的敬业精神。收看下载的新闻视频,用专业的眼光解读新闻,解释地震术语,如震级、震中、震源、震源深度和地震烈度等,搞清一次地震只能有一个震级,但可以有多个烈度。采用图片和动态提示,生动、形象地课堂讲解,适当结合传统板书,使单位时间内传递的信息量增加,既加快了教学进程,增强了学生听课的注意力,也开阔了学生的眼界,使书本知识向课堂外延升,提高了学生学习本课程的兴趣[2]。

2.2 参观地震博物馆

组织学生在开课第一周参观兰州地震博物馆。该馆始建于1989年,是目前我国规模最大、收藏最丰富的唯一专业地震博物馆。博物馆洞门开在一个非常典型的几百年前的地震断裂带上,洞门上面的山体层面和破碎带清晰可见。学生来到馆门前,就有身临其境的感觉。进入馆内,在老师带领和讲解下,得知馆内有地震知识壁画馆、实物史料馆、地震泥塑馆、地震仪器馆、音像馆和地震字画馆6个分馆。壁画馆设在主洞道,壁画上面绘制了383个真实的地震故事和1000多个人物;实物史料馆陈列着300多件地震文物和史料;地震泥塑馆再现了公元138年张衡地动仪测出的兰州地震时的情况;字画馆收藏有许多国内外罕见的地震文物和史料,如万年以前地震生成物――固化沙柱和碳化断层泥珍品,固原大地震铜币“沙板”,我国第一张地震烈度图,清代山西平陆大地震后钦差大臣手绘地震烈度御览图,宋代“天下地震第一碑”文献碑刻等。通过老师风趣的讲解以及与学生的互动,让学生了解地震的相关知识,如震前动物的反应、地震仪的工作原理、地震历史以及一些地震时逃生的方法,使学生进一步认识地震这一自然灾害的突发性和毁灭性,鼓励其投身到结构的抗震设计、防震减灾事业中。

2.3 实际参与小型振动台的模拟试验

为了参加第五届全国大学生结构设计大赛,兰州交通大学购买了WS-Z30小型精密振动台,利用这一现成仪器,让学生自己动手,按照要求制作多层结构模型,用振动台模拟水平地震作用。振动台输入的地震波可以是实际的强震记录,也可以是人工模拟地震波,并通过等比例调整使峰值加速度放大为1000gal,作为加载所用的基准输入波,考察模型抵抗地震的能力。通过这样的实践活动,不仅使专业知识融会贯通,而且能提高学生的动手能力,提高学生灵活运用所学知识分析问题、解决问题的能力以及创新能力,激发学生对抗震课程的学习热情。

2.4 课堂教学和自学、讨论相结合

为了获得较好的教学效果,除了常规的课堂教学外,采用“思考题”形式的自学讲课、课堂讨论做为补充。自学讲课有以下优势:(1)学生上课时的注意力更加集中。因为他们内心有一种渴望,希望知道自己对思考题的理解与教师讲解的是否一样。(2)教师课堂讲解时,有思考题做引导,更能做到条理清楚、目的性强,通过实时提问,可以检验学生的自学效果。

设定一个主题,学生在课堂上以小组为单位进行讨论,鼓励学生踊跃发表自己的见解,活跃课堂气氛。通过讨论和讲解,增加大家对抗震概念设计的理解,并提高解决实际工程的能力。比如图2中的两座建筑在经历不同周期特点的地震作用下,哪座建筑更易破坏?针对这一主题,同学们七嘴八舌展开了激烈讨论,最后老师给出正确结论为:图2a场地的卓越周期较长,说明场地土较弱,自振周期较长的高层建筑更容易破坏(图3a);图2b场地的卓越周期较短,场地土较坚硬,在硬土上低层建筑相比于高层建筑受震害影响更大(图3b)。当建筑物的自振周期与场地的卓越周期相等或接近时,建筑物发生共振,建筑物的震害会加重。经过分析讨论,让学生搞清楚场地条件与建造在上面的建筑周期的关系。在以后的建筑抗震设计中,应使建筑物的自振周期避开场地的卓越周期,以避免发生共振现象,减轻建筑物的震害。

2.5 进行框架结构设计大作业的综合练习

布置一道钢筋混凝土框架结构设计题目,从选择结构方案和抗震结构体系入手,然后进行结构布置,初步确定材料强度等级及构件截面尺寸(理解建筑结构设计的不唯一性),确定结构计算简图,进行水平地震作用的计算和层间侧移检算,取框架结构的其中一榀典型横向框架计算,选用合适的结构内力分析方法(如D值法)计算水平地震作用下的内力并绘制内力图,该榀横向框架在竖向荷载作用下的内力计算,选择一根梁、一根柱内力组合和内力调整,并进行截面设计和某一中节点设计等。通过大作业的练习,加深学生对规范的理解和应用,体会抗震措施在具体工程中是怎样实现的,增强学生的工程意识,为毕业设计以及后续的深造和工作都打下良好基础。

3 考核

在课程结束时为了比较客观地检查学生的掌握情况,全面客观地反映学生对该课程的掌握程度,总评成绩采用四六开,即课程考试占总评成绩的60%,平时考核占40%。平时考核综合了上课考勤、课堂讨论、课后习题与课后大作业等各项指标。课后安排一定的答疑时间,加强对学生的自学辅导,并通过网站答疑和课堂集中讲评及时解决学生在学习过程中遇到的问题。

关于课程考试,采用部分闭卷和部分开卷相结合的考试形式,闭卷部分以基本理论知识和“概念设计”内容为主,约占50%,题目为选择题、填充题和简答题,考核学生对课程理论的掌握程度,在1小时时间内完成。开卷部分以基本的内力计算和结构构造要求为主,约占50%,题目具有综合性,主要考查学生对所学理论知识的应用和分析问题的能力,通过内力计算、荷载组合、截面设计或截面校核,考核学生对结构计算的掌握程度,在1小时时间内完成,答题时学生可以查看教科书和相应的设计规范,这与国家注册结构工程师专业考试的模式相匹配。一方面反映学生理解和应用规范的能力,另一方面解决了学生只重视知识的死记硬背和计算能力的提高而忽视了结构抗震的概念设计和构造要求的问题。

4 结束语

建筑抗震设计这门课程采用多媒体的教学手段,自己动手的实践教学,参观地震博物馆,大作业的综合训练,独特的考试方式取得了良好的教学效果。实践证明近几届学生工作态度严谨,专业基础知识扎实,概念清楚,适应面宽,实践能力强,有较强的分析问题和解决问题能力,基本具备了结构工程师的专业素养。

参考文献

抗震理念论文篇7

关键词:建筑结构、抗震设计、现代抗震设计理念、国际抗震设计新理念

中图分类号:TU3文献标识码: A

一、建筑抗震设计的重要意义

不同的变量可以体现出建筑结构的地震反应,在抗震设计中具体使用哪一种设计的变量,要与结构自身的类型相结合,与地震反应的特性以及地震破坏的模式相结合。结合结构抗震设计变量的不同,对结构抗震的设计方法进行分类,一般可以分为以下四种:基于承载力的抗震设计法、基于能量的抗震设计方法、基于位移的抗震设计方法及基于损伤的抗震设计方法。

通过抗震设防目标的角度可以看出,现在的抗震设计方法说到底是以对生命安全进行保护的单一设防目标。现代社会在不断的发展,抗震设计不但要预防建筑物的倒塌破坏,更要结合建筑物的重要性以及用途进行有效的控制它的破坏状态。这对于抗震设防目标来讲要求更多级化,基于性能的抗震设计方法的提出就是为了对此问题的解决。性能这一概念具有宏观性,与力或位移这样的物理概念不同,不能作为设计变量在抗震设计中直接运用,更多是与建筑物的破坏程度联系在一起,建筑物的破坏程度可以用位移、力、能量以及损伤等反应参数进行表示,所以,基于性能的抗震设计与基于承载力或者基于位移等抗震设计相比,其设计的理念更为广义,如今,在进行有针对性的基于位移、损伤以及能量等抗震设计方法的研究中,一般的主导思想都是基于性能的抗震设计。

二、现代抗震设计综述

第一,基于承载力的结构抗震设计,基于承载力的结构抗震设计,建立在静力分析的理论之上,以惯性力的形式来反映地震作用,并按弹性方法来计算结构地震作用效应的大小、进行结构弹性位移验算,把结构构件的强度是否达到特定的极限状态作为结构失效的准则。一是设计地震作用的确定,在基于承载力的结构抗震设计方法中,设计地震作用取值由设防烈度的地面运动有效峰值加速度考虑放大效应和地震作用效应降低系数的综合影响后得来的,可以用如下公式表示:f = kβig/r式中:f―建筑结构总水平地震作用;k―地震系数(不同地震分区所取的相当于设防烈度水准的地面运动有效峰值加速度或地面运动峰值加速度与重力加速度的比值,它反映了不同地区设防烈度地震的强弱);β ―动力放大系数(对应于不同周期的结构反应峰值加速度与地面运动有效峰值加速度或峰值加速度比值的拟合值,它反映了不同周期体系对地震作用的动力放大效应);i―建筑重要性系数;r―地震作用降低系数;g―结构重力荷载代表值(取恒载和可能与设计地震作用同时出现的活载之和)。地震系数k 反映的是不同地区设防烈度地震的强弱,根据各地区不同的地震危险性将其细分为不同地震区域,并对每个地区根据统计结果重现期给出其地震系数。动力放大系数β反映了不同周期弹性单自由度体系的动力放大效应,它通常是从相对于地面运动有效峰值加速度作归一化处理后的多条弹性加速度反应谱曲线中经归纳和简化后得到的。加速度反应谱是确定的地面运动通过一组阻尼比相同自振周期不同的单自由度体系所引起的各体系最大加速度反应与相应体系自振周期间的关系曲线。二是基于承载力结构抗震设计方法的研究现状,基于承载力的抗震设计法作为产生较早的方法,从20世纪年代中期开始广泛应用,经过多年的研究发展较之其他抗震设计方法相对成熟。目前加速度反应谱的短周期段的精度已基本满足工程使用要求,研究主要关注反应谱的不合理性。随着高层、超高层等长周期结构的发展,对反应谱长周期的研究也逐渐开展。考虑到现有的科技水平及设计习惯,弹性加速度反应谱仍是现阶段结构抗震设计计算的最基本依据,研究工作主要集中在结合场地影响、强震观测改进及结构时程分析对加速度反应谱的长周期段进行修正,以求使地震作用计算更加合理准确。

第二,基于能量的结构抗震设计,基于能量的抗震设计理论主要是通过能量的角度在地震地面运动对结构的作用进行考虑,具有明确的概念,也能把地震的动强度、频谱以及持时对结构带来的破坏进行很好的反映,通过输入能量与耗散能量的角度对结构进行捕捉到在强烈的地震作用下的变形过程。因为能量分析具有一定的复杂性,基于能量的结构抗震设计的方法还正在研究的阶段,要在实际工程设计中进行运用,到现在为止还没有真正建立起来。在抗震研究中有两个非常重要的论题就是能量概念与破坏模型,尤其是现在提出的基于性能的抗震设计的思想,对于抗震结构的耗能力以及性能的研究又提出更高的要求。此方法能够对结构滞回变形而对结构破坏影响的特点进行全面的考虑,并且对于基于性能的抗震设计理念有着非常重要的意义,所以,基于能量的抗震设计的方法对于抗震理念的进一步发展起着很大的促进作用,也是传统抗震设计方法得到改进的重要发展方向。

第三,基于损伤的结构抗震设计,近些年以来,经过各国的学者的研究表明,因为地震具有往复性,而且地震动持的时间比较短,所以,受地震的作用,其损伤不但与最大变形有关系,同时,与结构的低周疲劳效应带来的累积损伤也有关系。通过反映结构的变形以及累积损伤效一些的损伤性能参数能把结构的非弹性性能更好的描述出来。因为计算损伤指数是把计算结构的累积滞回耗能作为基础的,而结构能量分析的重点是累积滞回耗能计算,因此,也可把基于损伤的设计方法作为能量法结合性能设计思想的一种应用的方法。基于损伤的抗震设计就是对结构损伤指数的反映,对地震损伤模型的损伤指数进行适当的选取,再进行验算看是否与预定的损伤性能目标相符合。

第四,基于性能的抗震设计的概念,组织描述基于性能抗震设计就是性能设计是要对设计标准进行选择,结构的形式要恰当,规划要合理,才能使建筑物的结构与非结构的细部构造设计得到保证,对建造质量进行控制并进行长期的维护,让建筑物在受到一定水平地震作用下,破坏的结构处于特定的范围内。Atc组织的描述是对基于性能抗震设计在进行结构设计中,选用的标准通过结构性能目标来体现,主要是对混凝土结构而且采用基于能力的设计原理。

三、国际抗震设计新理念分析

很多国家在进行高层建筑的抗震设计中,都有很多新的结构出现,例如:美国的纽约四十二层高的建筑物,建在基础分离的九十八个橡胶的弹簧上,日本 的建在弧型的钢条上,前苏联的建在基础分离的沙垫层上,这些都是在实际中成功的案例,都在建筑结构的体型上得到明显的提升,对传统的插入式刚箍捆住内力的结构体系进行入改变。总之,在很多建筑设计的结构中都要想办法避免地震灾害。实质上也是对似地球为相当好的惯性参考系”为指导理论的反映,现行的抗震硬抗以及死抗地震打击设计的制定,实质也是对建筑结构受力体系的改变,而不在似地球为绝对静止不动的惯性参考系了。

日本东京建造的弹性建筑达到十二座,经过6.6级地震的考验,达成非常明显的减灾效果。此种弹性的建筑物在隔离体上进行建设,隔离体的组成包括分层橡胶、硬钢板组以及阻尼器,建筑结构不会与地面发生直接的接触。阻尼器是由螺旋钢板组成,可以使颠簸的感觉得到减缓。在美国硅谷建造了一座电子工厂大厦,就是滚珠大楼,采用了一种新的抗震法,也就是在建筑物的每一根柱子或墙体下进行不锈钢滚珠的安装,通过滚珠来对整个建筑进行支撑,钢梁纵横交错,却把建筑物紧紧的固定在地基上,在地震发生的时候,富有弹性的钢梁会进行自动的伸缩,而大楼在滚珠上发生轻微的前后滑动,可以把地震带来的破坏大大的减弱。在日本的鹿岛,建筑部门对弹簧大楼发明了一种俗人的防震营造法,就是通过弹簧把与地基连接的基础部分与建筑物的主体分离开来,让建筑物的主体处于一种能对地震吸收和其他振动冲击的中介物上。不管地基发生怎样的摇晃,振动的能量在传到建筑物的时候,其振动量也会减到原来的十分之一。

四、结束语

总而言之,通过对建筑抗震设计的综合分析,以及国际抗震设计新理念的总结,可以发现建筑结构的抗震设计是一个庞大的课题,并且具有一定的复杂性,具有非常广泛的涉及面,本文中对此理念并没有深入的研究,因为时间以及能力还非常有限。在未来的研究中,在建筑抗震设计中还需要进一步探讨各个方面的知识。

参考文献:

[1] 胡聿贤.地震工程学[m].北京:地震出版社,2006:5-8.

[2] 叶列平,经杰.论结构抗震设计方法[c].第六届全国地震工程会议论文集,2002.

抗震理念论文篇8

关键词:工建筑工程;抗震结构;设计

Abstract: In recent years the quality requirements for construction projects showing increased year by year trend, especially in the construction of related facilities for construction projects, is to become the focus of attention, the earthquake construction of the building construction project is one of the important part. This paper will combine with many years of practical experience, civil engineering seismic analysis focus on the simple exposition, for reference.Key words: construction work projects; seismic structure; design

中图分类号:TU3文献标识码: A 文章编号:2095-2104(2012)06-0020-02

0引言

由于我国处于地壳运动中的两条地震带上,导致我国相关城市经常会遭受到地震灾害的影响,从上世纪六、七十年代的几次地震中足以看出,因建筑物倒坍、倾斜等而造成的人员伤亡和财产损失占到了整体灾害损失80%左右,因此,加强对建筑工程抗震结构施工,从而提高建筑项目的稳定性能已刻不容缓。

加强对建筑工程的抗震结构建设,首先需要对建筑结构进行抗震结构分析工作,以使其在建设施工过程中抗震效益得到最大程度的发挥,因此起初的设计分析工作尤为关键。当然,在对建筑工程进行抗震结构设计时,应充分对相关的影响因素进行考虑,使其整体概念符合设计施工的标准规范。简言之,抗震结构概念设计是指在特定的建筑空间及地理条件下,通过整体概念对结构的总体方案进行分析,依据结构总体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部构造措施的宏观控制。概念设计受到国内外工程界的普遍重视,并将发挥更大的作用。

1概念设计的重要性和必要性

随着社会经济的发展和生活水平的提高,人们对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进计算理论,加强计算机的应用,加快新型高强、轻质、环保建材的研究与开发,使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济已成为当务之急。而且针对建筑结构设计的现状,提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性,推动结构设计的发展,是非常有必要的。这就需要工程界和教育界共同的努力,而推广概念设计思想是一种有效的办法,分析如下:

1.1建筑抗震设计规范(GB50011-2001)(以下称新抗震规范)

以可靠度理论为基础,吸收了延性设计的思想。但对于一些具体问题,例如“中震可修”的设防目标等,规定相当模糊。所以我们不能盲目地照搬照抄规范,应该把规范作为一种指南和参考,并在实际工程应用中作出正确的选择。这就要求我们对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识,把概念设计应用到实际工作中去。

长期以来,人们认为结构设计很简单,只需遵循规范和手册,等建筑师完成建筑设计后,使用计算机就可以完成结构设计。但这不能充分地运用结构设计者的知识和技能,而且还会与建筑设计方案产生分歧和矛盾。所以我们应考虑在结构设计中如何运用概念设计,比如结构的抗风设计与抗震设计,抗震设计要求能消减外荷载,吸收或转换震动的能量;而抗风设计则要求结构在风的作用下动力效应较小,刚度较大。这一矛盾必然影响结构体系的抗风和抗震性能。为了弥补这一缺陷,需要合理的概念设计与延性构造措施来加以保证。

1.2概念设计的重要性,还体现在方案设计阶段。初步设计过程是不能借助计算机来实现的,这就需要结构工程师综合运用结构概念,选择最为可靠、经济的结构方案。为此,需要工程师不断地丰富自己的设计理念,深入了解各类结构的性能,并能有意识地、灵活地运用它们。运用概念性近似估算方法,可以在设计方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择。所得方案往往概念清晰、定性准确,避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算,具有较好的经济可靠性能。同时,这也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。美国一些著名学者和专家曾说过:“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”计算软件的选择和使用不当,也会造成结构设计的不合理,甚至影响到建筑物本身的安全性。应用概念设计的思想,可以避免此类情况的发生。

1.3新抗震规范提出了在建筑物内设置地震反应观测系统的要求,并提出了结构两个主轴方向的动力特性(周期和振型)相近的抗震概念。所以在结构概念设计中还应该注意结构与场地的共振问题。例如在唐山地震时,天津塘沽地区的7-10层框架结构房屋破坏严重,而3-5层的砖混结构住宅却只有轻微损坏。后来经调查发现,框架房屋的自振周期和场地的卓越周期一致导致共振,而3-5层砖混住宅的自振周期远低于场地的卓越周期,因此破坏较轻。

1.4建筑结构的抗震设计,存在着许多模糊而且不确定的因素。例如地震作用是一种随机性很强而且循环往复的荷载,建筑物的地震破坏机理又十分复杂,要准确计算或预测建筑物所遭遇的地震特性和参数,还难以做到。风荷载的脉动性与涡流作用情况也是如此。因为建筑物受到的地震作用难以确定,所以适用、安全、经济的结构体系必须注重概念设计。

2概念设计的理解及应用

结构抗震设计的目的是使结构在强度、刚度、延性以及节能等方面取得最佳,从而满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的要求。在当前的科技水平和经济条件下,为了保证结构具有可靠的抗震性能,概念设计应充分考虑以下因素:场地条件和场地土的稳定性,建立结构计算模型,抗震结构体系的选取,材料效用,风作用、温度作用以及结构的空间作用等。

2.1现行抗震计算模型的理解和应用

新抗震规范规定:一般情况下,应允许在建筑结构的2个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算,各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。而实际结构难以实现强柱弱梁的主要原因则是计算模型问题。即:仅仅对相互正交的2个主轴方向进行内力分析和强度设计,不能真实反映结构的空间作用。所以,应用概念设计的原理,结合大量震害和试验研究成果,所得出的结论是:构件的最不利受力状态随着构件和地震作用方向而变化。当地震作用方向与结构主轴方向一致时,梁处于最不利受力状态;当地震作用与结构的主轴方向呈45度时,大多数柱处于最不利受力状态。

2.2结构薄弱部位抗震构造措施的理解和应用

结构薄弱部位的处理,如建筑平面外墙转角处的转角窗,限制了角部结构竖向抗侧力构件的设置,如果采用概念设计,解决这一问题的方法是2竖向构件间应设厚板、暗梁等可靠拉结。再如,由于节点部位的重要性,所以引入抗裂性的概念,以此来比较梁、柱节点偏心所引起的节点性能的变化。建议在地震区,不宜采取梁柱偏心过大的节点形式,而且构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力。

3建筑结构抗震设计的前景展望

结构抗震体系由传统的以“硬抗”为主的抗震体系向以“柔抗”为主的结构减震控制体系发展。结构减震体系采用的是以“柔”克刚的新概念,它通过调整结构动力特性、隔震、减能或控制来达到抗震的目的,在未来的工民建中结构抗震的思路将向着减轻危害的方向发展。

4总结

经过多年的抗震探索和研究,设计中引入了概念设计的设计新理念。这种设计理念从宏观角度对建筑抗震结构进行设计,在某些方面弥补了以往设计思路对抗震结构思考的不足之处,为今后的工民建结构抗震设计开辟了新路。

参考文献:

[1] 杨星;;地下室结构的分析与设计探讨[A];计算机技术在工程建设中的应用――第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2006年

热门文章
推荐期刊