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【摘 要】建筑结构抗震分析与设计的重要技术政策是经济与安全关系。以发展的眼光来看,以我国高层建筑抗震设计的现有状况为基础,结合国际高层建筑抗震设计的发展趋势,文章分析其设计问题,探讨其设计方法。
【关键词】高层建筑结构抗震;现状;设计
引言
建筑结构的抗震设计是属于结构设计中的概念设计,能够在概念设计中清晰的表达。为了更好的做好建筑结构的抗震设计,在设计之前需要精确的掌控灾害能量的最大输入,结构体系,建筑结构的类型,刚度分布等相关问题。
一、建筑结构抗震设计的要点
地震的影响范围一般情况下都很大,一定区域内的建筑物都会受到一定的破坏。所以建筑物场所的选择对于结构的抗震设计及其总要。在选择建筑场地时要注意以下几个方面:地质结构坚硬、避开有较大坡度的山脚,周围地势开阔和避免地震多发地带。在结构的抗震结构设计中对于建筑物的高度有一定的规定和标准。因此建筑物的高度要严格按照国家标准设计。在一些地震多发地区,不仅仅要设计合理科学,还要注重建筑材料的性能。通常情况下,不同高度的建筑对于建筑材料也有一定的要求。一般都采用不同规格的钢筋混凝土结构。同时,为了提高结构的抗震性,在建筑结构抗震设计中,需要减小柱的轴压比,增大柱的截面尺寸。从抗震设计的科学角度来讲,减小柱轴压比主要是为了使柱子处于大偏心受压状态,从而避免这样的情况发生比如:纵向受力钢筋未达到受拉屈服但混凝土却被压碎。在建筑的抗震设计时,很多专家认为应该会提高建筑物抗震设计的等级。这主要是考虑到我国是地震多发国家。大型地震容易出现重现。或是50年,或是200年。建筑的抗震设计还存在一些其他的问题,比如在选择结构体系选型时,尽量可以采取承载能力高、延展性好和充足耗能性能的体系,主要是为了在地震发生时,建筑结构能够有足够的抗倒塌能力。同时在结构的刚性和强度方面要水平方向和竖直方向均匀分布。防止出现局部结构出现问题导致整体结构的倒塌。
二、分析结构抗震设计过程中存在各种弊端
(一)不能对建筑的高度进行有效的控制。在我国现阶段实施的有关规定中,针对比较常见的各种建筑结构体系规定了一了最大的适合高度。这个适合高度是与我国现阶段的经济发展、建筑研究以及施工技术的水平相符合的,其安全性和可靠性较高。在进行超高限建筑物的建设时,应该以科学严谨的态度为基础,因为超高限建筑物在地震力的影响下,可以改变其变形破坏性态,在增加建筑物高度的同时,很多影响因素都会随之发生质变,也就是指某些参数会超出有关规范的要求范围。
(二)无法避免建筑结构方面的弊端。在地震多发地区,对建筑材料或结构体系的选择方法和方式正在逐渐走入人们的关注视线。我国超过150米的建筑均采用框一筒、筒中筒以及框架一支撑这三种建筑结构体系。我国建筑材料大多数是由钢筋混凝土及混合结构构成,其主要结构是钢筋混凝土核心筒,变形控制基准是钢筋混凝土结构的位移限制。然而,由于其弯曲变形的侧移过大,仅仅依靠刚度很小的钢框架的配合协同工作对侧移进行减小操作,在加大钢结构负担的同时,所产生的效果也不理想,而且偶尔还会发生被迫增大混凝土筒刚度或是设置伸臂结构的情况,只有这样才会形成与规范侧移限值相符合的加强层。因此,对进行建筑材料或是结构体系的选择时,持严谨慎重的态度,能够为高层建筑抗震分析与设计提供重要的有利帮助。
(三)建筑结构的抗震措施技术落后。现阶段,我国的很多学者专家提出了有必要在新形势、新时代的背景下,对建筑抗震的设计原则和措施进行重新的审核的问题。我国建筑抗震标准低的最根本原因是国家财力物力的有限。在我国建筑结构抗震的设计中,不仅制定的标准要低与国际标准,而且在抗震计算、规定安全性的构造以及保证抗震延性的要求方面,都要落后于国外。建筑结构失效带来的损失随着社会经济的增长而不断加大,再加上结构造价比例在整个投资中出现下降现象,而有人因此提出了在设防烈度下弹性设计建筑结构的问题,尤其是在高烈度地区,对应用抗震结构和措施来促使结构安全性的提高提出了更进一步严格要求。
三、建筑抗震设计分析方法
(一)计算控制好轴向的承受力
对于一些层数比较低的建筑,其建筑的结构设计中可以简化对轴向的承受力的计算。在进行这样的建筑设计时,一般只要对建筑的弯矩受力进行考虑就可以,因为其轴力在该建筑中的作用不是很大。但是,对于高层建筑的情况就不同了,尤其注意在建筑结构设计中对轴向的承受力的计算和控制。高层建筑物一般其高度都是比较高的,所以所需的轴向的承受力也相应的增加,同时因为高度的增加而导致的轴向会更容易出现变形的情况,因此对轴向的承受力的设计更是要严格的把控。因为建筑的高度,从而导致了轴向力变大和负弯矩值减小,那么对下料的长度也会有影响。所以必须对建筑的轴向承受力进行精确的计算,然后做合适的调整,才能保证建筑的结构设计的完整和安全性。
(二)重视水平和侧移方面的设计
对于建筑的水平的承载力的设计和侧移的设计,是建筑结构设计中不可忽视的一部分。在现在建筑结构设计中,一般建筑要重视垂直方向的轴向承受力,而在高层建筑中会更加重视水平承载力。因此,在进行建筑的结构设计中,特别是对高层建筑的建造,,一定注重对其水平的承载力进行精密的计算。同时因为高度的关系也影响到侧移的大小,因此对结构侧移的设计直接关系到建筑的稳固性。随着建筑高度的不断的增加,在进行建筑结构设计时要保证结构的强度和抗侧移的能力,即使发生侧移,也能在可控范围内。因此,必须注重对建筑结构的水平和侧移的承受力,才能保证建筑的安全性。
(三)隔震和消能减震设计
有些高层建筑对于抗震的要求较为严格,除了要实现一般的抗震效果外,还有保证隔振、消能等方面的需求。因此,为了达到这些效果,首先,从场地与地基的角度来看,应该选择具有较高密实度的地基,因为高密实度的地基,可以减轻地震发生时所产生的能量给建筑造成的破坏,降低共振发生几率。对于不同建筑,其所要求的隔振系数有所不同,因此,在进行建筑结构设计时,一定要具体问题具体分析,选择相应的隔震支座,并且,也要考虑因风力所给建筑带来的负荷。对于隔振、消能方面的建筑构件的选择上,尽量采用延性好的材料,使建筑受地震能力带来的破坏降低。
(五)以位移为基础的抗震结构设计
在我国现阶段的抗震结构建设中,其设计过程是以承载力为基础的。在位移基础上对结构抗震进行的设计,是在二十世纪九十年代中期提出的,这是一种实现在功能基础上进行抗震设计的重要环节。根据抗震结构设计要求应该采用定量分析方法,此方法可以使结构变形能力符合预期地震作用下的变形要求。实现这一抗震设计,首先需要对简单结构的构件变形和配筋的关系进行详细分析和研究,并能根据变形要求来完成对构件的设计,然后在整个抗震结构进入弹塑性后,对构件与其变形的关系进行分析与研究,此时就需要运用二阶段抗震结构设计方法来进行设计,此设计方法为结构抗震设计的未来发展道路指明了一个新的方向。
结语
综上所述,虽然建筑的抗震设计和抗连续倒塌设计存在一定的相同点。但是不能够完全被取代,只是高度的结构抗震设计会提高建筑抗连续倒塌性能,要考虑的问题是复杂且多样,因此必须对所有必要的问题都要给予考虑,才能保证建筑的安全性。
参考文献:
[1]陈冬梅.平面不规则框—剪结构抗震性能分析[D].安徽建筑大学,2014.
[2]时建国.新型高层建筑结构和材料的抗震与设计探讨[J].广东科技,2014,08:129+120.
[3]王金月.高层结构设计的初步探讨[J].民营科技,2014,10:180.
【关键词】高层建筑结构抗震;现状;设计
引言
建筑结构的抗震设计是属于结构设计中的概念设计,能够在概念设计中清晰的表达。为了更好的做好建筑结构的抗震设计,在设计之前需要精确的掌控灾害能量的最大输入,结构体系,建筑结构的类型,刚度分布等相关问题。
一、建筑结构抗震设计的要点
地震的影响范围一般情况下都很大,一定区域内的建筑物都会受到一定的破坏。所以建筑物场所的选择对于结构的抗震设计及其总要。在选择建筑场地时要注意以下几个方面:地质结构坚硬、避开有较大坡度的山脚,周围地势开阔和避免地震多发地带。在结构的抗震结构设计中对于建筑物的高度有一定的规定和标准。因此建筑物的高度要严格按照国家标准设计。在一些地震多发地区,不仅仅要设计合理科学,还要注重建筑材料的性能。通常情况下,不同高度的建筑对于建筑材料也有一定的要求。一般都采用不同规格的钢筋混凝土结构。同时,为了提高结构的抗震性,在建筑结构抗震设计中,需要减小柱的轴压比,增大柱的截面尺寸。从抗震设计的科学角度来讲,减小柱轴压比主要是为了使柱子处于大偏心受压状态,从而避免这样的情况发生比如:纵向受力钢筋未达到受拉屈服但混凝土却被压碎。在建筑的抗震设计时,很多专家认为应该会提高建筑物抗震设计的等级。这主要是考虑到我国是地震多发国家。大型地震容易出现重现。或是50年,或是200年。建筑的抗震设计还存在一些其他的问题,比如在选择结构体系选型时,尽量可以采取承载能力高、延展性好和充足耗能性能的体系,主要是为了在地震发生时,建筑结构能够有足够的抗倒塌能力。同时在结构的刚性和强度方面要水平方向和竖直方向均匀分布。防止出现局部结构出现问题导致整体结构的倒塌。
二、分析结构抗震设计过程中存在各种弊端
(一)不能对建筑的高度进行有效的控制。在我国现阶段实施的有关规定中,针对比较常见的各种建筑结构体系规定了一了最大的适合高度。这个适合高度是与我国现阶段的经济发展、建筑研究以及施工技术的水平相符合的,其安全性和可靠性较高。在进行超高限建筑物的建设时,应该以科学严谨的态度为基础,因为超高限建筑物在地震力的影响下,可以改变其变形破坏性态,在增加建筑物高度的同时,很多影响因素都会随之发生质变,也就是指某些参数会超出有关规范的要求范围。
(二)无法避免建筑结构方面的弊端。在地震多发地区,对建筑材料或结构体系的选择方法和方式正在逐渐走入人们的关注视线。我国超过150米的建筑均采用框一筒、筒中筒以及框架一支撑这三种建筑结构体系。我国建筑材料大多数是由钢筋混凝土及混合结构构成,其主要结构是钢筋混凝土核心筒,变形控制基准是钢筋混凝土结构的位移限制。然而,由于其弯曲变形的侧移过大,仅仅依靠刚度很小的钢框架的配合协同工作对侧移进行减小操作,在加大钢结构负担的同时,所产生的效果也不理想,而且偶尔还会发生被迫增大混凝土筒刚度或是设置伸臂结构的情况,只有这样才会形成与规范侧移限值相符合的加强层。因此,对进行建筑材料或是结构体系的选择时,持严谨慎重的态度,能够为高层建筑抗震分析与设计提供重要的有利帮助。
(三)建筑结构的抗震措施技术落后。现阶段,我国的很多学者专家提出了有必要在新形势、新时代的背景下,对建筑抗震的设计原则和措施进行重新的审核的问题。我国建筑抗震标准低的最根本原因是国家财力物力的有限。在我国建筑结构抗震的设计中,不仅制定的标准要低与国际标准,而且在抗震计算、规定安全性的构造以及保证抗震延性的要求方面,都要落后于国外。建筑结构失效带来的损失随着社会经济的增长而不断加大,再加上结构造价比例在整个投资中出现下降现象,而有人因此提出了在设防烈度下弹性设计建筑结构的问题,尤其是在高烈度地区,对应用抗震结构和措施来促使结构安全性的提高提出了更进一步严格要求。
三、建筑抗震设计分析方法
(一)计算控制好轴向的承受力
对于一些层数比较低的建筑,其建筑的结构设计中可以简化对轴向的承受力的计算。在进行这样的建筑设计时,一般只要对建筑的弯矩受力进行考虑就可以,因为其轴力在该建筑中的作用不是很大。但是,对于高层建筑的情况就不同了,尤其注意在建筑结构设计中对轴向的承受力的计算和控制。高层建筑物一般其高度都是比较高的,所以所需的轴向的承受力也相应的增加,同时因为高度的增加而导致的轴向会更容易出现变形的情况,因此对轴向的承受力的设计更是要严格的把控。因为建筑的高度,从而导致了轴向力变大和负弯矩值减小,那么对下料的长度也会有影响。所以必须对建筑的轴向承受力进行精确的计算,然后做合适的调整,才能保证建筑的结构设计的完整和安全性。
(二)重视水平和侧移方面的设计
对于建筑的水平的承载力的设计和侧移的设计,是建筑结构设计中不可忽视的一部分。在现在建筑结构设计中,一般建筑要重视垂直方向的轴向承受力,而在高层建筑中会更加重视水平承载力。因此,在进行建筑的结构设计中,特别是对高层建筑的建造,,一定注重对其水平的承载力进行精密的计算。同时因为高度的关系也影响到侧移的大小,因此对结构侧移的设计直接关系到建筑的稳固性。随着建筑高度的不断的增加,在进行建筑结构设计时要保证结构的强度和抗侧移的能力,即使发生侧移,也能在可控范围内。因此,必须注重对建筑结构的水平和侧移的承受力,才能保证建筑的安全性。
(三)隔震和消能减震设计
有些高层建筑对于抗震的要求较为严格,除了要实现一般的抗震效果外,还有保证隔振、消能等方面的需求。因此,为了达到这些效果,首先,从场地与地基的角度来看,应该选择具有较高密实度的地基,因为高密实度的地基,可以减轻地震发生时所产生的能量给建筑造成的破坏,降低共振发生几率。对于不同建筑,其所要求的隔振系数有所不同,因此,在进行建筑结构设计时,一定要具体问题具体分析,选择相应的隔震支座,并且,也要考虑因风力所给建筑带来的负荷。对于隔振、消能方面的建筑构件的选择上,尽量采用延性好的材料,使建筑受地震能力带来的破坏降低。
(五)以位移为基础的抗震结构设计
在我国现阶段的抗震结构建设中,其设计过程是以承载力为基础的。在位移基础上对结构抗震进行的设计,是在二十世纪九十年代中期提出的,这是一种实现在功能基础上进行抗震设计的重要环节。根据抗震结构设计要求应该采用定量分析方法,此方法可以使结构变形能力符合预期地震作用下的变形要求。实现这一抗震设计,首先需要对简单结构的构件变形和配筋的关系进行详细分析和研究,并能根据变形要求来完成对构件的设计,然后在整个抗震结构进入弹塑性后,对构件与其变形的关系进行分析与研究,此时就需要运用二阶段抗震结构设计方法来进行设计,此设计方法为结构抗震设计的未来发展道路指明了一个新的方向。
结语
综上所述,虽然建筑的抗震设计和抗连续倒塌设计存在一定的相同点。但是不能够完全被取代,只是高度的结构抗震设计会提高建筑抗连续倒塌性能,要考虑的问题是复杂且多样,因此必须对所有必要的问题都要给予考虑,才能保证建筑的安全性。
参考文献:
[1]陈冬梅.平面不规则框—剪结构抗震性能分析[D].安徽建筑大学,2014.
[2]时建国.新型高层建筑结构和材料的抗震与设计探讨[J].广东科技,2014,08:129+120.
[3]王金月.高层结构设计的初步探讨[J].民营科技,2014,10:180.