建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范范文
時(shí)間:2023-03-26 21:00:54
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篇1
關(guān)鍵詞:抗震設(shè)計(jì), 建筑, 框架結(jié)構(gòu)
Abstract: in this paper, a base frame structure (flat plate raft ) project, from have without the earthquake effects combination angle to undertake contrasting checking, elaborated the foundation calculation of earthquake action on the basis of the effects of internal force. To conclude, in basic punching, shearing checking should be considered when the earthquake effects combination, in order to avoid without a clear warning of brittle failure; foundation subjected to bending moment calculation considering earthquake action combination may be appropriate to relax ( choose according to the actual situation ).
Keywords: seismic design, building, frame structure
中圖分類號(hào):TU973+.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》4.2.1
4.2.1下列建筑可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算:
2地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱黏性土層的下列建筑:
3)不超過(guò)8層且高度在24m以下的一般民用框架和框架-抗震墻房屋
按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》此條規(guī)定不超過(guò)8層且高度在24m以下的一般民用框架和框架-抗震墻房屋在地基條件不是很差時(shí),可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。我國(guó)多次強(qiáng)烈地震的震害經(jīng)驗(yàn)表明,在遭受破壞的建筑中,因地基失效導(dǎo)致的破壞較上部結(jié)構(gòu)慣性力的破壞為少,這些地基主要由飽和松砂、軟弱黏性土和成因巖性狀態(tài)嚴(yán)重不均勻的土層組成。大量的一般的天然地基都具有較好的抗震性能。因此規(guī)范規(guī)定了天然地基可以不驗(yàn)算的范圍。本文要闡述的是對(duì)于以上可不進(jìn)行天然地基抗震承載力驗(yàn)算建筑能否也不進(jìn)行基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。我們知道通?;A(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪和抗沖切承載力驗(yàn)算,本文通過(guò)下面的工程實(shí)例對(duì)這一問(wèn)題加以闡述。
如下,四層框架結(jié)構(gòu)普通辦公樓(層高3.900m),抗震設(shè)防烈度7度(0.15g),建筑抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類,場(chǎng)地類別щ類,框架抗震等級(jí)三級(jí),抗震構(gòu)造措施的抗震等級(jí)提高一級(jí)按二級(jí)選用,基礎(chǔ)座落在粉土地基上,地基承載力特征值為120kPa,采用柱下平板式筏板基礎(chǔ)(筏板厚0.700m,C30砼,挑出四周軸線1.200 m,基礎(chǔ)埋深1.200m)??蚣芷矫娌贾靡娤聢D1。
針對(duì)本工程采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPM2010版(2010年6月版,上部結(jié)構(gòu)采用SATWE-8,基礎(chǔ)采用JCCAD)軟件進(jìn)行地基基礎(chǔ)的有無(wú)地震作用分析計(jì)算。分別選取一個(gè)角柱(KZ-1,見圖1)和一個(gè)中柱(KZ-2,見圖1),比較其下基礎(chǔ)內(nèi)力變化情況。
圖2a和圖2b分別為有無(wú)地震作用時(shí)KZ-1和 KZ-2處筏板的統(tǒng)計(jì)彎距圖:
比較角柱(KZ-1)下方筏板有地震作用組合時(shí)彎距和無(wú)地震作用組合時(shí)彎距如下(選取KZ-1下方第三,四象限彎距,正負(fù)方向分別取大值):
X方向正彎距變化百分比(190-102)/102X100%=86.3%
Y方向正彎距變化百分比(203-128)/128X100%=58.6%
X方向負(fù)彎距變化百分比(299-299)/102X100%=0.0%
Y方向負(fù)彎距變化百分比(351-291)/291X100%=20.6%
比較中柱(KZ-2)下方筏板有地震作用組合時(shí)彎距和無(wú)地震作用組合時(shí)彎距如下(選取KZ-2下方第三,四象限彎距,正負(fù)方向分別取大值):
X方向正彎距變化百分比(603-603)/603X100%=0.0%
Y方向正彎距變化百分比(479-479)/479X100%=0.0%
X方向負(fù)彎距變化百分比(106-106)/106X100%=0.0%
Y方向負(fù)彎距變化百分比(157-97.5)/97.5X100%=61.0%
通過(guò)上圖分析,角柱(KZ-1)下方筏板正彎距變化較大,有地震作用組合時(shí)彎距較無(wú)地震作用組合時(shí)彎距小58.6%~86.3%;負(fù)彎距變化較小,有地震作用組合時(shí)彎距較無(wú)地震作用組合時(shí)彎距小0.0%~20%。中柱(KZ-2)下方筏板正彎距有地震作用組合時(shí)較無(wú)地震作用組合時(shí)基本無(wú)變化;負(fù)彎距有地震作用組合時(shí)彎距較無(wú)地震作用組合時(shí)彎距小0.0%~61.0%??傊?,地震作用組合使基礎(chǔ)承受彎距減小。
圖3a和圖3b為有無(wú)地震作用時(shí)KZ-1和 KZ-2處筏板的統(tǒng)計(jì)剪力圖:
比較角柱(KZ-1)下方筏板有地震作用組合時(shí)剪力和無(wú)地震作用組合時(shí)剪力如下(選取KZ-1下方第三,四象限彎距,正負(fù)方向分別取大值):
X方向正剪力變化百分比(626-480)/480X100%=30.4%
Y方向正剪力變化百分比(548-523)/523X100%=4.8%
X方向負(fù)剪力變化百分比(496-496)/496X100%=0.0%
Y方向負(fù)剪力變化百分比(154-117)/177X100%=31.6%
比較中柱(KZ-2)下方筏板有地震作用組合時(shí)剪力和無(wú)地震作用組合時(shí)剪力如下(選取KZ-2下方第三,四象限彎距,正負(fù)方向分別取大值):
X方向正剪力變化百分比(920-920)/920X100%=0.0%
Y方向正剪力變化百分比(726-726)/726X100%=0.0%
X方向負(fù)剪力變化百分比(909-909)/909X100%=0.0%
Y方向負(fù)剪力變化百分比(295-151)/151X100%=95.3%
通過(guò)上圖分析,角柱(KZ-1)下方筏板剪力有地震作用組合時(shí)較無(wú)地震作用組合時(shí)大30%左右。雖然中柱(KZ-2)下方筏板Y方向負(fù)剪力有地震作用組合時(shí)較無(wú)地震作用組合時(shí)大95.3%,但此處Y方向正剪力(726)遠(yuǎn)大于Y方向負(fù)剪力(295),配筋由Y方向正剪力控制,而Y方向正剪力在有地震作用組合時(shí)和無(wú)地震作用組合時(shí)基本無(wú)差別,所以可認(rèn)為在有無(wú)地震作用時(shí)中柱(KZ-2)下方筏板剪力基本無(wú)變化。
篇2
關(guān)鍵詞:抗震;民用建筑
中途分類號(hào):TU24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-3520(2014)-01-0196-01
一、高層民用建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)
(一)控制建筑物的側(cè)移
在地震的作用下,建筑結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的水平剪切力,是建筑物產(chǎn)生明顯的側(cè)移。隨著建筑物的高度不斷增加,結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移快速增大,結(jié)構(gòu)變形也隨之增大,側(cè)向位移過(guò)大將使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力,當(dāng)期超過(guò)一定限度值時(shí)將使整個(gè)結(jié)構(gòu)倒塌。因此必須將側(cè)移限制在一定范圍之內(nèi),保證建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)有的強(qiáng)度剛度穩(wěn)定性,才能結(jié)構(gòu)安全以及其功能的使用。
(二)地震中產(chǎn)生的水平力
水平力會(huì)使建筑物產(chǎn)生傾覆力矩,而且在豎向結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生很大的軸力。對(duì)高度一定的建筑物而言,豎向荷載基本是不變的,而水平方向上地震作用的數(shù)值大小往往會(huì)隨著高層建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而存在較大幅度變化。
(三)建筑結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)
高層民用建筑隨著高度的增加,在地震的影響下易產(chǎn)生形變的可能性越大。所以就應(yīng)該要求建筑結(jié)構(gòu)有足夠的抗震以及變形能力,設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“強(qiáng)柱弱梁,強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)底層柱”的設(shè)計(jì)原則盡可能設(shè)置多道抗震防線,主要耗能應(yīng)有較高的延性和適應(yīng)的剛度。從而能使建筑結(jié)構(gòu)能承受吸收和消耗大量的地震能量。同時(shí)要控制薄弱的部分有足夠的形變能力,又不使其發(fā)生位移。在結(jié)構(gòu)上采取更精準(zhǔn)的設(shè)計(jì),使建筑結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
二、高層民用建筑抗震設(shè)計(jì)
(一)場(chǎng)地、地基的選擇
選擇場(chǎng)地地基首先要根據(jù)實(shí)際工程的需要,同時(shí)還需考慮地震活動(dòng)情況。分析天然地基的抗震承載力要根據(jù)不同的場(chǎng)地來(lái)進(jìn)行,另外分析地震所造成的危害程度,也要根據(jù)不同的施工場(chǎng)地來(lái)進(jìn)行。對(duì)避讓距離的確定可根據(jù)地震強(qiáng)度、斷裂的地質(zhì)歷史、場(chǎng)地的土地厚度進(jìn)行,進(jìn)而有利于對(duì)場(chǎng)地范圍內(nèi)地震斷裂的確定。必須確保避開那些對(duì)建筑物不利的地段進(jìn)行地基的選擇。
(二)良好的抗震結(jié)構(gòu)體系
高層民用建筑結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮選擇適當(dāng)?shù)目拐鸾Y(jié)構(gòu)類型,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)盡可能要考慮其抗震的安全特點(diǎn)以及它的經(jīng)濟(jì)性。
(三)結(jié)構(gòu)隔震和消震
為了提高結(jié)構(gòu)的的整體抗震性能,隔震和消能減震等抗震技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)使用功能有特殊要求的建筑,耗能元件及其體系可錯(cuò)開地震動(dòng)卓越周期,從而防止共振破壞,減輕地震振動(dòng)及風(fēng)振。隔震即在建筑物基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置設(shè)置一層隔震層,使房屋與基礎(chǔ)隔開隔離地面運(yùn)動(dòng)能量向建筑物的傳遞,以減小房屋結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)實(shí)現(xiàn)地震時(shí)建筑物只發(fā)生較輕微運(yùn)動(dòng)和形變從而保證建筑物的安全。消能減震則是通過(guò)在建筑物中設(shè)置消能部件,使地震中輸入到建筑物的能量的一部分被消能部件所消耗,另一部分被結(jié)構(gòu)的動(dòng)能變形承擔(dān)以達(dá)到減振抗震的目的。
三、建筑抗震要點(diǎn)
(一)規(guī)則結(jié)構(gòu)
建筑物尤其是高層建筑物設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)要求,對(duì)建筑物進(jìn)行合理布置。大量地震災(zāi)害表明,平立面簡(jiǎn)單且對(duì)稱的結(jié)構(gòu)類型建筑物在地震時(shí)具有較好的抗震性能,因?yàn)樵摲N建筑結(jié)構(gòu)能夠容易估計(jì)出其地震反應(yīng),易于采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施并進(jìn)行細(xì)部處理。結(jié)構(gòu)的規(guī)則是指建筑物平立面外形尺寸、抗側(cè)力構(gòu)建布置承載力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面對(duì)稱均勻、體型簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)剛度,質(zhì)量延建筑物豎向變化均勻,同時(shí)保證建筑物有足夠的抗扭轉(zhuǎn)剛度,以減小結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的影響。并且應(yīng)該盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻,以減小結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力和豎向構(gòu)件間差異變形對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。
(二)減小地震能量輸入
具有良好抗震性能的高層建筑結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)的變形能力滿足在預(yù)期的地震作用下的變形要求。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中除了控制構(gòu)件的承載力外還應(yīng)控制結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移或位移延性比,然后根據(jù)構(gòu)件變形與機(jī)構(gòu)位移的關(guān)系來(lái)確定構(gòu)件的變形值,同時(shí)根據(jù)截面達(dá)到的應(yīng)變大小及分布來(lái)確定構(gòu)件的要求,選擇堅(jiān)硬的場(chǎng)地土來(lái)建造高層建筑等方法減小地震能量輸入。
(三)減輕結(jié)構(gòu)自重
對(duì)于同樣的地基條件下的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),若減輕結(jié)構(gòu)自重則可相應(yīng)增加層數(shù)或減少地基處理造價(jià),尤其是在軟土基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這一作用更為明顯,同時(shí)由于地震效應(yīng)與建筑質(zhì)量成正比,而高層建筑物由于其高度大、重心高等特點(diǎn),在地震作用時(shí)期傾覆力矩也隨之增加,因此,為了盡量減少其傾覆力矩應(yīng)對(duì)高層建筑物的填充墻及隔墻盡量采用輕質(zhì)材料以減輕結(jié)構(gòu)自重。
補(bǔ)充:建筑抗震的相關(guān)理論主要包括擬靜力理論、反應(yīng)譜理論、動(dòng)力理論。
四、結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的研究有很多,但這些研究一致認(rèn)為高層民用建筑的抗震設(shè)計(jì)的重要技術(shù)政策就是經(jīng)濟(jì)與安全的關(guān)系。因此抗震設(shè)計(jì)就要抓好經(jīng)濟(jì)與安全的關(guān)系。
參考文獻(xiàn):
[1]胡聿賢 地震工程學(xué){m}北京:地震出版社,2005
篇3
【關(guān)鍵詞】圈梁 構(gòu)造柱 抗震意識(shí) 抗震作用
【引言】隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,給建筑行業(yè)帶來(lái)了全所未有的發(fā)展機(jī)遇,住宅建筑的發(fā)展尤為迅猛,底層帶商業(yè)門面的住宅建筑的大量涌現(xiàn),造成了底層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的很大缺陷。底層框架建筑設(shè)計(jì)歸納起來(lái)存在兩方面的抗震問(wèn)題:一是底層框架設(shè)計(jì)因投資者需要存在大空間的使用的問(wèn)題;二是建筑物一面臨街,而且臨街面一般不布置抗震墻,使得抗震墻數(shù)量過(guò)少的問(wèn)題。
本文通過(guò)對(duì)映秀鎮(zhèn)漩口中學(xué),建于2007年的三層混凝土框架結(jié)構(gòu)的教學(xué)樓,整座教學(xué)樓倒塌以及教學(xué)樓附近一棟四層磚混結(jié)構(gòu)的辦公樓,一棟五層磚混宿舍樓盡管破壞嚴(yán)重,卻沒有倒塌,通過(guò)詳細(xì)對(duì)比與原因分析,結(jié)合作者本人自身工作經(jīng)驗(yàn),針對(duì)框架結(jié)構(gòu)中的圍梁與構(gòu)造柱的抗震作用,提出了建筑框架設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)的幾個(gè)抗震問(wèn)題:加強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)中抗震意識(shí)與多道抗震防線設(shè)置理念、加強(qiáng)底建筑底層的圈梁、構(gòu)造柱,從而達(dá)到提高建筑物的整體抗震能力與抗震目的。以期對(duì)建筑設(shè)計(jì)師有所幫助與啟迪,達(dá)到消除抗震設(shè)計(jì)隱患。
一、框架結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題
在我國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中,針對(duì)框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造柱與圈梁抗震設(shè)計(jì)與構(gòu)造措施均有一定的規(guī)定。作者在幾年的建筑工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),近年來(lái),建筑物底部框架結(jié)構(gòu)主要用于臨街門面,從而使框架建筑設(shè)計(jì)呈現(xiàn)平面多樣化,給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)處理帶來(lái)困難。
設(shè)計(jì)師在建筑設(shè)計(jì)時(shí)因商業(yè)要求,無(wú)法合理安排構(gòu)造柱的設(shè)計(jì),從而引起建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,造成這類建筑抗震性能先天不足,底層因?yàn)榕R街原因需要大門洞與大窗戶設(shè)計(jì),圈梁、構(gòu)造柱的設(shè)計(jì)布局極為不合理,加上臨街一面底層抗震墻設(shè)置減少,引起底層的側(cè)移剛度比縱橫墻較多的第二層要小,這種結(jié)構(gòu)的建筑物其地震傾覆力矩主要由鋼筋砼框架柱承擔(dān),使得底層鋼筋砼框架柱的承載能力大為降低,當(dāng)?shù)卣饡r(shí),因?yàn)椤跋氯嵘蟿偂睆亩<罢ㄖ陌踩?。如何才能克服這些困難就是建筑設(shè)計(jì)者所面臨問(wèn)題。
二、框架建筑結(jié)構(gòu)不合理的地震危害分析
2008年5月12日,汶川發(fā)生了8.2級(jí)強(qiáng)烈地震,從汶川地震震害分析來(lái)看,磚混結(jié)構(gòu)房屋破壞嚴(yán)重的都是90年代以前的建筑,基本上沒有按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定,設(shè)置足夠的構(gòu)造柱和圈梁引起的倒塌。
以白鹿鎮(zhèn)小學(xué)教學(xué)樓為例證:在地震中破壞最為嚴(yán)重的是大開間大窗洞的教學(xué)樓,9米的大開間,中間只用用兩根進(jìn)深梁代替橫墻來(lái)承受樓板的荷載。大梁兩端下面并沒有設(shè)置構(gòu)造柱,而是擱置在窗間的墻上,嚴(yán)重違反了《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的圈梁、構(gòu)造柱設(shè)計(jì)規(guī)定,從而付出了慘痛的代價(jià)。
但在汶川地震災(zāi)害中人們發(fā)現(xiàn):映秀鎮(zhèn)漩口中學(xué)建于2007年的三層混凝土框架結(jié)構(gòu)的教學(xué)樓,在地震中受害嚴(yán)重,整座教學(xué)樓倒塌,但就在教學(xué)樓附近,一棟四層磚混結(jié)構(gòu)的辦公樓和五層磚混宿舍樓盡管破壞嚴(yán)重,卻沒有倒塌。究其原因主要是建筑設(shè)計(jì)沒有達(dá)到《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的抗震要求,圈梁與構(gòu)造柱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理所致。
三、增強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)抗震意識(shí)與圈梁、構(gòu)造柱的抗震能力
我們認(rèn)真的分析了地震給人類帶來(lái)的危害,以及建筑結(jié)構(gòu)不合理造成的震害損失,慘痛的教訓(xùn)教會(huì)了我們?cè)诮ㄖ?guī)劃時(shí),首先應(yīng)選擇對(duì)抗震有利的建筑場(chǎng)地,講究建筑物規(guī)則對(duì)稱與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,明確建筑設(shè)計(jì)的抗震目標(biāo),強(qiáng)化建筑設(shè)計(jì)中的圈梁、構(gòu)造柱的抗震作用。
(一)明確建筑的抗震目標(biāo)與多道抗震防線理念
嚴(yán)格按我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定進(jìn)行抗震設(shè)計(jì),從而達(dá)到建筑抗震設(shè)計(jì)要求:“小震不壞、中震可修、大震不倒的目標(biāo)。”
在框架結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)中,明確多道抗震防線設(shè)置的理念,加強(qiáng)圈梁、構(gòu)造柱的磚混結(jié)構(gòu),即使是磚墻被破壞了,可圈梁、構(gòu)造柱能把建筑物的墻體箍起來(lái)使建筑物不倒塌。
(二)框架建筑設(shè)計(jì)中“強(qiáng)柱弱梁”的目的
按我國(guó)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范要求,框架建筑設(shè)計(jì)預(yù)期是“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”,來(lái)保證框架結(jié)構(gòu)的抗震性能。建筑框架設(shè)計(jì)中“強(qiáng)柱弱梁”的理念就是:當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)計(jì)預(yù)估的地震時(shí)讓梁端先出現(xiàn)裂縫,形成塑性鉸來(lái)消耗掉一部分地震能量,從而保證框架柱這個(gè)豎向構(gòu)件不壞,達(dá)到建筑物在震害中不坍塌的目的。
(三)加強(qiáng)底層框架結(jié)構(gòu)圈梁與構(gòu)造柱的作用
通過(guò)分析大量的地震災(zāi)害給建筑物造成的損害,結(jié)合作者自身多年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn),針對(duì)圈梁、構(gòu)造柱在抗震時(shí)的重要作用,認(rèn)為所有縱橫墻頂部均應(yīng)設(shè)置圈梁,抗震墻端部均應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱,同時(shí)增加構(gòu)造柱與圈梁的強(qiáng)度,采用鋼筋砼抗震墻來(lái)代替磚抗震墻,從而達(dá)到底層抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
事實(shí)證明,在汶川大地震中,凡底層合理設(shè)置了圈梁和構(gòu)造柱的框架建筑房屋,在震害中建筑物雖然受損嚴(yán)重,但建筑物并沒有倒塌,由此可見圈梁、構(gòu)造柱在地震中的作用,圈梁、構(gòu)造柱不但能增強(qiáng)框架建筑物的抗震性能,同時(shí)還能提高建筑物的整體凝聚力,防止墻面因在地震時(shí)的裂縫發(fā)展,抵抗來(lái)自地震和其它原因引起的沉降破壞作用。
【結(jié)束語(yǔ)】通過(guò)對(duì)框架建筑存在的設(shè)計(jì)問(wèn)題,以及地震對(duì)建筑帶來(lái)的災(zāi)害分析得出:只有加強(qiáng)框架建筑設(shè)計(jì)中的抗震意識(shí)、加強(qiáng)底層與過(guò)度層抗震能力、強(qiáng)化框架建筑圈梁、構(gòu)造柱的抗震作用,才能使建筑物達(dá)到抗震標(biāo)準(zhǔn)和良好的抗震性能,人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)才會(huì)有安全保障。
【參考文獻(xiàn)】
[1]田杰,許克賓;21世紀(jì)的結(jié)構(gòu)工程抗震減災(zāi)設(shè)計(jì)新模式——抗震性能設(shè)計(jì)理論簡(jiǎn)介[J];中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào);2000年06期
篇4
關(guān)鍵詞:砌體結(jié)構(gòu);概念設(shè)計(jì);構(gòu)造措施
1、建筑設(shè)計(jì)
1.1設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)要求
平面不規(guī)則的建筑由于平面上質(zhì)量和剛度中心偏移距離較大,而在地震中產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)變形。地震作用計(jì)算一般采用底部剪力法,此法的前提是以剪切變形為主、且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu);豎向不規(guī)則的建筑、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù),將影響水平力的傳遞途徑,引起水平力的重分配和應(yīng)力集中。2008年5月12日的汶川大地震就有力地詮釋了這個(gè)概念:平面規(guī)則的建筑破壞相對(duì)較小,而那些平面不規(guī)則的如H型、L型、T型、回型等建筑破壞相對(duì)較大。
1.2設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格控制房屋高度、層數(shù)和層高
《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)第7.1.2條明確規(guī)定了各種設(shè)防烈度下房屋的層數(shù)和總高度限值。經(jīng)過(guò)對(duì)多棟建筑(8烈度設(shè)防)抗震計(jì)算結(jié)果分析可知總高度和層數(shù)接近或達(dá)到抗震規(guī)范表7.1.2規(guī)定的限值時(shí),不但橫墻的間距、洞口的尺寸、窗間墻等都遠(yuǎn)大于本規(guī)范的限值,而且構(gòu)造柱的設(shè)置數(shù)量遠(yuǎn)大于本規(guī)范的構(gòu)造規(guī)定。即使計(jì)算能通過(guò),建筑造價(jià)也要大幅增加。同樣,抗震規(guī)范表7.1.5規(guī)定了砌體房屋的層高限值,若超過(guò)了限值則要通過(guò)一系列措施來(lái)加強(qiáng),如增加墻的厚度、加密構(gòu)造柱等,無(wú)形中增加了很多造價(jià)。因此,建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免房屋的高度、層數(shù)和層高接近、達(dá)到或超過(guò)抗震規(guī)范規(guī)定的限值。
1.3控制房屋的高寬比和房屋中砌體墻段的局部尺寸
房屋的高寬較大時(shí),在水平力作用下,建筑的變形中不僅有剪切變形,而且產(chǎn)生較大的整體彎曲變形,與底部剪力法的計(jì)算假定條件不符,計(jì)算結(jié)果可想而知。依據(jù)有關(guān)資料,多層砌體房屋一般可以不做整體變曲驗(yàn)算,但為了保證房屋的穩(wěn)定性,在設(shè)計(jì)中一定要控制建筑的高寬比。
墻體是多層砌體房屋最基本的承重構(gòu)件和抗側(cè)力構(gòu)件,地震時(shí)房屋的倒塌往往是從墻體破壞開始的。應(yīng)保證房屋的各道墻體能同時(shí)發(fā)揮它們的最大抗剪強(qiáng)度,并避免由于個(gè)別墻段抗震強(qiáng)度不足首先破壞,導(dǎo)致逐個(gè)破壞進(jìn)而造成整棟房屋的破壞甚至倒塌。抗震規(guī)范第7.1.6條明確對(duì)房屋中砌體墻段的局部尺寸作了詳細(xì)的限值規(guī)定,這一條與地震剪力的分配密切相關(guān)。抗震規(guī)范第7.2.3條明確了墻段的高寬比對(duì)剛度計(jì)算的影響,如高寬比較大時(shí),等效側(cè)向剛度取0,在抵抗地震作用時(shí),不能發(fā)揮作用。同樣,在設(shè)計(jì)時(shí)必須注意洞口的大小和布置,避免形成許多高寬比較大的墻垛,影響墻體的側(cè)向剛度。
1.4合理設(shè)置砌體房屋的變形縫、樓梯間并采用合理的結(jié)構(gòu)體系
為防止或減輕砌體房屋在正常使用條件下,由溫差和砌體干縮引起墻體豎向裂縫,應(yīng)在墻體中設(shè)置伸縮縫,設(shè)置條件詳見《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2011)第6.3.1條;當(dāng)建筑物高度差異或荷載差異較大時(shí),應(yīng)設(shè)置沉降縫將其分開,以適應(yīng)結(jié)構(gòu)豎向沉降變形,沉降縫的設(shè)置詳見《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB5007-2011)第7.3.1、7.3.2條;在軟弱地基上建設(shè)時(shí),還要符合第7.4.3條對(duì)建筑長(zhǎng)高比的限值。如果是在抗震設(shè)防區(qū),需要設(shè)置沉降縫時(shí),應(yīng)符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)的相關(guān)要求。
《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)第7.1.7條明確規(guī)定:為保證房屋抗震能力,多層砌體的縱橫向墻體數(shù)量不宜相差過(guò)大,在房屋寬度的中部應(yīng)設(shè)有內(nèi)縱墻且多道內(nèi)縱墻開洞后累計(jì)長(zhǎng)度≥房屋縱向長(zhǎng)度的60%;避免采用混凝土墻與砌體墻混合稱重的體系,防止不同材料性能的墻體各個(gè)被擊破;房屋轉(zhuǎn)角處不應(yīng)設(shè)窗,避免局部破壞嚴(yán)重。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)說(shuō)明
首先依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2001)確定建筑的設(shè)計(jì)使用年限;按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)第3.4.1條明確鋼筋混凝土構(gòu)件的環(huán)境類別;建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)應(yīng)根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB5003-2011)第4.1.4條選用。對(duì)抗震設(shè)防區(qū)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),還須參照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分建筑抗震設(shè)防類別》(GB50223-2008)。為了能準(zhǔn)確采用塊體和砂漿的強(qiáng)度等級(jí),應(yīng)注明砌體的施工質(zhì)量控制等級(jí);為了能合理地對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì),應(yīng)注明地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)。
2.2材料選用
《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2011)對(duì)材料的等級(jí)進(jìn)行了調(diào)整,如取消了MU7.5燒結(jié)普通磚等;《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)第3.4.2~3.4.6條的規(guī)定限制了在各種環(huán)境類別和設(shè)計(jì)使用年限建筑應(yīng)采用的混凝土等級(jí)及其它要求。如在抗震設(shè)防區(qū)須同時(shí)滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)第3.9.2~3.9.3條中對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)材料的要求,如混凝土的強(qiáng)度等級(jí)中框支梁、框支柱及抗震等級(jí)為一級(jí)的框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)不應(yīng)低于C30;構(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其他類構(gòu)建不應(yīng)低于C20等。
2.3抗震設(shè)計(jì)
由于墻體材料為脆性和整體性能差,使得砌體房屋的抗震性能相對(duì)較低。因此,抗震設(shè)計(jì)尤其重要。2008年5月12日的汶川大地震表明,嚴(yán)格按照現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和使用的建筑,在遭遇比當(dāng)?shù)卦O(shè)防烈度高一度的地震作用下,沒有出現(xiàn)倒塌破壞,有效地保護(hù)了人民的生命安全。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí),多層砌體房屋只要符合現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范,可采用底部剪力法進(jìn)行抗震計(jì)算。
采用經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)使用的軟件進(jìn)行計(jì)算,其計(jì)算過(guò)程和結(jié)果不用懷疑。在計(jì)算通不過(guò)時(shí)應(yīng)從兩方面進(jìn)行調(diào)查:其一,檢查方案是否合理,即平面豎向是否規(guī)則、墻體水平和縱向錯(cuò)位是否較多、窗間墻是否滿足等情況;在底部大開間的商住樓設(shè)計(jì)中還發(fā)現(xiàn)由于洞口過(guò)多、過(guò)大超出《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)第7.3.14條第3款的限值,出現(xiàn)大量高寬比大于1的砌體墻段,這樣墻體的抗側(cè)向剛度必然減小,影響結(jié)構(gòu)的抗震性能,此時(shí)應(yīng)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者協(xié)商變更方案。其二,經(jīng)過(guò)建筑方案的調(diào)整抗震計(jì)算仍通不過(guò)時(shí)依然不能僅考慮增加墻厚和增設(shè)構(gòu)造柱來(lái)調(diào)整,這樣工程造價(jià)會(huì)增加過(guò)多。因此可以考慮在抗側(cè)移能力較弱的方向設(shè)配筋砌體或?qū)⒉糠謮Χ斡善鲶w改為鋼筋混凝土,即增加部分剪力墻。
2.4構(gòu)造措施
在抗震設(shè)防地區(qū),為了增強(qiáng)房屋的整體性,提高房屋的抗震能力,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)第7.3節(jié)的多層磚砌體房抗震構(gòu)造措施進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。由于鋼筋混凝土構(gòu)造柱的作用主要在于對(duì)墻體的約束,構(gòu)造柱截面不必很大,但須與各層縱橫墻的圈梁或現(xiàn)澆樓板連接,才能發(fā)揮約束作用。現(xiàn)澆樓板允許不設(shè)圈梁,樓板內(nèi)須有足夠的沿墻體周邊加強(qiáng)鋼筋(一般2φ10或2φ12)伸入構(gòu)造柱內(nèi)并滿足錨固要求。構(gòu)造柱和圈梁等延性構(gòu)件的設(shè)置,對(duì)整個(gè)砌體房屋而言,承載力提高不多,而變形能力和耗能能力卻大大增加。這樣可以大大提高砌體房屋的抗倒塌能力,改善砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能。
參考文獻(xiàn):
篇5
關(guān)鍵詞:建筑設(shè)計(jì);建筑抗震設(shè)計(jì);建筑體型;建筑平面布置
Abstract: this paper discusses the architecture design in the building of the important role of aseismic design, points out that the architecture design is the foundation of the structure seismic design. Architectural design is considered good seismic requirements, will directly influence the seismic resistance of buildings. Good anti-seismic design must be building design and structure design of the good cooperation and work together to accomplish.
Keywords: architectural design; Building aseismic design; Building shape; Building layout
中圖分類號(hào):S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一、引言
對(duì)于建筑抗震設(shè)計(jì),至今仍然存在著一種誤解,似乎建筑抗震只是結(jié)構(gòu)工程師的事,與建筑師關(guān)系不大。因而,長(zhǎng)期來(lái)只有對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定,卻沒有一本專門談建筑設(shè)計(jì)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范或規(guī)定。建筑抗震的實(shí)踐表明,一個(gè)地震區(qū)的工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目(建筑物),如果沒有良好的建筑總體布置方案,單靠結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算和抗震構(gòu)造措施,在較強(qiáng)烈地震作用下,仍是難以取得建筑抗震的較好效果,甚至減輕不了建筑物的震害程度。正是鑒于此原因,在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》內(nèi)容中,在抗震設(shè)計(jì)的基本要求一章里,針對(duì)建筑師建筑設(shè)計(jì)應(yīng)遵守的有關(guān)規(guī)定。這是非常正確而必要的。有了這方面的規(guī)定,就可以使建筑設(shè)計(jì)與建筑抗震要求有機(jī)地結(jié)合起來(lái),使建筑抗震設(shè)計(jì)水平達(dá)到一個(gè)新的比較完善的高度。
二、建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要設(shè)計(jì)問(wèn)題
1.建筑體型設(shè)計(jì)問(wèn)題
建筑體型包括建筑的平面形狀和立體的空間形狀的設(shè)計(jì)。震害表明,許多平面形狀復(fù)雜,例如平面上的外凸和凹進(jìn)、側(cè)翼的過(guò)多伸懸、不對(duì)稱的側(cè)翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。海城地震和唐山地震中有不少這樣的震例。而平面形狀簡(jiǎn)單規(guī)則的建筑(包括單層和多層建筑)在地震中都未出現(xiàn)較重的破壞;有的甚至保持完好無(wú)損。沿高度立體空間形狀上的復(fù)雜和不規(guī)則,例如相鄰單元的高差過(guò)大、出屋面建筑部分的高度過(guò)高、有的建筑裝飾懸伸過(guò)大過(guò)高,這些沿高度形狀上的變化,在地震時(shí)都會(huì)造成震害,特別是在建筑結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變的部位更易產(chǎn)生破壞。在歷次地震中工業(yè)與民用建筑都有此類震例。所以,在建筑體型的設(shè)計(jì)中,應(yīng)盡可能的使平面和空間的形狀簡(jiǎn)潔、規(guī)則;在平面形狀上,矩形、圓形、扇形、方形等對(duì)抗震來(lái)說(shuō),都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體形,盡可能少做不對(duì)稱的側(cè)翼和過(guò)長(zhǎng)的伸翼,在體型布置上盡可能使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度比較均勻地分布,避免產(chǎn)生因體形不對(duì)稱導(dǎo)致質(zhì)量與剛度不對(duì)稱而引起建筑物在地震時(shí)發(fā)生對(duì)抗震極不利的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。在建筑設(shè)計(jì)中,特別是高層建筑的建筑設(shè)計(jì)中,為了建筑立面美觀和藝術(shù)上創(chuàng)意,復(fù)雜的建筑體型是難以避免的,但是,在設(shè)計(jì)時(shí)一定要把建筑藝術(shù)、建筑使用功能同結(jié)構(gòu)抗震安全很好的地結(jié)合起來(lái)。
2.建筑平面布置設(shè)計(jì)問(wèn)題
建筑物的平面布置在建筑設(shè)計(jì)中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離,內(nèi)墻的布置,空間活動(dòng)面積的大小,通道和樓梯的位置,電梯井的布置,房間的數(shù)量和布置等等,都要在建筑的平面布置圖上明確下來(lái);而且,由于建筑使用功能的不同,每個(gè)樓層的布置有可能差異很大。因此,這就帶來(lái)一個(gè)建筑平面布置的多樣化如何同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)抗震要求的問(wèn)題。一個(gè)比較突出的問(wèn)題是,建筑平面上的墻體(包括填充墻、內(nèi)隔墻、有相應(yīng)強(qiáng)度和剛度的非承重內(nèi)隔墻)布置不對(duì)稱;墻體與柱的分布不對(duì)稱,不協(xié)調(diào);造成建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量與剛度在平面上分布的不對(duì)稱,不協(xié)調(diào);使建筑物在地震時(shí)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震作用,對(duì)抗震很不利。根據(jù)抗震設(shè)計(jì)審查結(jié)果統(tǒng)計(jì),有的城市在建筑平面布置上不合理的達(dá)17%,在墻體設(shè)置上不符合抗震要求的達(dá)24%。
在對(duì)上海市高層建筑的抗震設(shè)計(jì)審查中,也發(fā)現(xiàn)有多棟建筑在平面內(nèi)墻體和電梯井筒布置不利于抗震;有的剪力墻太少,有的墻體布置不對(duì)稱,直接影響建筑物的抗震能力。從以上可知,建筑平面布置設(shè)計(jì)對(duì)建筑抗震關(guān)系很大,從概念上要解決的一個(gè)核心問(wèn)題是,建筑平面布置設(shè)計(jì)上要盡可能作到使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布均勻,對(duì)稱協(xié)調(diào),避免突變,防止產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在墻體布置上要均勻?qū)ΨQ;在抗震墻(剪力墻)布置上盡量與結(jié)構(gòu)抗震要求相結(jié)合;對(duì)剛度很大的樓、電梯井筒要居中布置,避免偏心和扭轉(zhuǎn)地震作用的產(chǎn)生。在建筑平面布置的總體設(shè)計(jì)上要盡可能為結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的合理布置創(chuàng)造條件,使建筑使用功能要求與建筑結(jié)構(gòu)抗震要求融合成一體,充分發(fā)揮建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震中的基礎(chǔ)作用。
3·建筑豎向布置設(shè)計(jì)問(wèn)題
建筑的豎向布置設(shè)計(jì)問(wèn)題在建筑設(shè)計(jì)中主要反映在建筑物沿高度(沿樓層)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布設(shè)計(jì)上。在工業(yè)和民用建筑中,無(wú)論單層和多層都存在此問(wèn)題。在大量的高層建筑和超高層建筑中,此問(wèn)題更突出。存在的主要問(wèn)題是,由于建筑使用功能的不同要求,如:底層或下面幾層是商場(chǎng)、購(gòu)物中心,建筑上要求的是大柱距、大空間;而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓居室,前者主要是設(shè)柱,墻很少,而后者則是以墻為主,柱很少。有的建筑在布置上還設(shè)有面積很大的公用天井大廳;在不同樓層上設(shè)有大會(huì)議廳、展廳、報(bào)告廳;還有健身房,游泳池等等。建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度(樓層)分布的質(zhì)量和剛度的嚴(yán)重不均勻、不協(xié)調(diào)。突出的問(wèn)題是沿上下相鄰樓層的質(zhì)量和剛度相差過(guò)大,形成突變。在剛度最差的樓層形成了對(duì)抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設(shè)計(jì)中必須高度重視的問(wèn)題。
在實(shí)際設(shè)計(jì)中,在建筑使用功能不同的情況下,很可能出現(xiàn)上下相鄰樓層的墻體不對(duì)齊;柱子不對(duì)齊;墻體不連續(xù),不到底;上層墻多,下層墻少;上層有柱,下層無(wú)柱等,使地震力的傳遞受阻或不通??拐鹩玫募袅υO(shè)置也受到限制,有的剪力墻(因下層大空間的限制)不能直通到底層(基礎(chǔ)層);有的則是剪力墻布置嚴(yán)重不對(duì)稱或數(shù)量太少。所有這些布置,都將給建筑物帶來(lái)地震作用分布的不均勻、不對(duì)稱和對(duì)建筑物很不利的扭轉(zhuǎn)作用。導(dǎo)致剛度發(fā)生突變的薄弱層的嚴(yán)重破壞。多次大地震的震害表明,建筑豎向布置設(shè)計(jì)上帶來(lái)的上下樓層剛度的過(guò)大變化(突變),給建筑物造成很多破壞,甚至是整個(gè)樓層的倒塌。分析研究認(rèn)為,其主要原因就是該倒塌的樓層的側(cè)移剛度遠(yuǎn)低于其上下樓層的剛度,在剛度突變的相鄰部位產(chǎn)生了極大的應(yīng)力集中和塑性變形,使該樓層失去了抗震承載能力而產(chǎn)生大變形倒塌。所以,要在建筑設(shè)計(jì)中,盡可能使沿豎向的剛度分布比較接近些,特別是在結(jié)構(gòu)上不設(shè)剛度很大的剛度轉(zhuǎn)換層的情況下,更要注意此點(diǎn)。應(yīng)特別重視的是,盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑底部,不宜中斷或不到底。盡量避免某一樓層剛度的過(guò)小;盡量避免產(chǎn)生地震時(shí)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
4.建筑上應(yīng)滿足的設(shè)計(jì)限值控制問(wèn)題根據(jù)大量震害的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)房屋建筑在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的一些抗震要求的限值控制提出了規(guī)定。這些規(guī)定,建筑設(shè)計(jì)應(yīng)予遵守:一是房屋的建筑總高度和層數(shù);二是對(duì)房屋抗震橫墻問(wèn)題和局部墻體尺寸的限值控制。5.屋頂建筑的抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題在高層和超高層建筑設(shè)計(jì)中,屋頂建筑是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)部分。從近幾年對(duì)一些高層建筑抗震設(shè)計(jì)審查結(jié)果來(lái)看,屋頂建筑存在的主要問(wèn)題,一是過(guò)高,二是過(guò)重。這樣的屋頂建筑加大了變形,也加大了地震作用。對(duì)屋頂建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋頂建筑的重心與下部建筑的重心不在一條線上,且前者的抗側(cè)力墻與其下樓層的抗側(cè)力墻體上下不連續(xù)時(shí),更會(huì)帶來(lái)地震的扭轉(zhuǎn)作用,對(duì)建筑物抗震更不利。為此,在屋頂建筑設(shè)計(jì)中,宜盡量降低其高度。采用高強(qiáng)輕質(zhì)的建筑材料和剛度分布比較均勻、地震作用沿結(jié)構(gòu)的傳遞比較通暢,使屋頂重心與其下部建筑物的重心盡可能一致;當(dāng)屋頂建筑較高時(shí),要使其具有較好的抗震定性,使屋頂建筑的地震作用及其變形較小,而且不發(fā)生扭轉(zhuǎn)地震作用。
篇6
關(guān)鍵詞:砌體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,建筑造型和建筑功能要求日趨多樣化。在我國(guó)部分經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū),考慮當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,砌體結(jié)構(gòu)建筑依然占據(jù)著重要地位。但在實(shí)際工作中,由于設(shè)計(jì)者本身對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的忽視及對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),設(shè)計(jì)成果中包含了這樣那樣的問(wèn)題,甚至于一些存在問(wèn)題的設(shè)計(jì)圖紙未經(jīng)圖紙審查就用于工程施工,給國(guó)家及個(gè)人帶來(lái)不可挽回的損失。本文就砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的一些問(wèn)題談?wù)勛约旱囊恍┛捶ā?/p>
1常見的違反國(guó)家頒布的相關(guān)法律、法規(guī)規(guī)定的問(wèn)題
1.1 未按勘察成果進(jìn)行設(shè)計(jì)
國(guó)務(wù)院2000年1月頒發(fā)的《建設(shè)工程質(zhì)量管理?xiàng)l例》第二十一條規(guī)定 “設(shè)計(jì)單位應(yīng)根據(jù)勘察成果文件進(jìn)行建設(shè)工程設(shè)計(jì)”。工程設(shè)計(jì)時(shí)的參數(shù)取值應(yīng)與勘察報(bào)告相符,如地基承載力特征值、樁基礎(chǔ)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算參數(shù)、地下水位等。設(shè)計(jì)人員若認(rèn)為勘察報(bào)告中的設(shè)計(jì)參數(shù)不合理時(shí),應(yīng)與勘察單位協(xié)調(diào),對(duì)勘察報(bào)告進(jìn)行復(fù)核。
1.2 采用了指定的產(chǎn)品
《中華人民共和國(guó)建筑法》第57條規(guī)定“設(shè)計(jì)文件選用的建筑材料、建筑構(gòu)配件和設(shè)備,不得指定生產(chǎn)廠、供應(yīng)商”。但有些結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)中的砼外加劑、建筑構(gòu)配件卻指定了生產(chǎn)廠家或者供應(yīng)商。
1.3 多層房屋的層數(shù)和高度超過(guò)規(guī)范要求
《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010表7.1.2明確規(guī)定了多層房屋的層數(shù)和高度。
1.4 采用了舊規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)
《中華人民共和國(guó)建筑法》第五十六條規(guī)定“勘察、設(shè)計(jì)文件應(yīng)當(dāng)符合有關(guān)法律、行政法規(guī)的規(guī)定和建筑工程質(zhì)量、安全標(biāo)準(zhǔn)、建筑工程勘察、設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范”,“選用的建筑材料、建筑構(gòu)配件和設(shè)備”,“其質(zhì)量要求必須符合國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)”。
2基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題
2.1 基槽檢驗(yàn)要求
淺基礎(chǔ)施工圖中,未注明基槽開挖后應(yīng)進(jìn)行基槽檢驗(yàn)的要求,該要求在規(guī)范中為強(qiáng)制性條文,經(jīng)常遺漏。樁基礎(chǔ)施工圖中經(jīng)常未注明樁端持力層檢驗(yàn)、施工完成后的工程樁進(jìn)行豎向承載力檢驗(yàn)的要求。
2.2 軟弱下臥層計(jì)算
天然地基擴(kuò)展基礎(chǔ)持力層或樁基持力層下面存在軟弱下臥層,應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求對(duì)該工程進(jìn)行軟弱下臥層地基承載力驗(yàn)算。
2.3 壓實(shí)填土地基處理
有的工程處于部分挖方、部分填方地段,填方地段采用壓實(shí)填土人工處理地基,其壓實(shí)填土地基的填料、施工、壓實(shí)填土的范圍以及壓實(shí)填土地基檢驗(yàn)等均應(yīng)提出具體要求說(shuō)明,并應(yīng)注明壓實(shí)填土的密實(shí)度要求和地基承載力特征值要求。
3上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題
3.1 懸挑板問(wèn)題
有的工程設(shè)置跨度較大的懸挑板(最大時(shí)達(dá)1.5~2.0m),所在的邊梁和內(nèi)跨板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮挑板傳來(lái)的彎矩作用。常見的問(wèn)題是:①挑板所在的內(nèi)跨板厚遠(yuǎn)小于挑板厚度不合理,②懸挑板配筋與內(nèi)跨板配筋分開畫,未考慮兩者間的平衡,懸挑板支座負(fù)筋伸入相鄰內(nèi)的板的長(zhǎng)度偏小,內(nèi)跨板支座負(fù)筋不足,③邊梁未考慮扭轉(zhuǎn)影響,④懸臂板在可能積水位置計(jì)算時(shí)未計(jì)入積水荷載。
3.2 大跨度板配筋問(wèn)題
大跨度板支座負(fù)筋伸入相鄰較小跨度板的長(zhǎng)度,應(yīng)根據(jù)彎跨包絡(luò)圖確定,常見的問(wèn)題是:大小跨度板支座負(fù)筋長(zhǎng)度均取本板跨的1/4,即大跨度板支座負(fù)筋伸入相鄰較小跨度板的長(zhǎng)度偏小不合理。
3.3根據(jù)環(huán)境類別確定砼強(qiáng)度等級(jí)問(wèn)題
對(duì)露天雨蓬、檐溝、女兒墻等結(jié)構(gòu)砼強(qiáng)度等級(jí)未作規(guī)定,應(yīng)根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010表3.5.2、表3.5.3確定混凝土強(qiáng)度等級(jí),并滿足相應(yīng)最小配筋率要求。
3.4 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)的問(wèn)題
非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗風(fēng)、抗震設(shè)計(jì)普遍被忽視。有的工程建筑因?yàn)樵煨托枰谖菝嫔嫌么u砌筑較高的女兒墻,有的工程甚至局部女兒墻有4m多高,僅在墻體內(nèi)設(shè)置鋼筋砼構(gòu)造柱與壓頂梁,也不進(jìn)行抗風(fēng)與抗震的驗(yàn)算,在風(fēng)力或地震作用下,有倒塌砸人或砸壞屋面板的可能,雖然是非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,但是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未采取可靠措施,將給工程留下安全隱患。
3.5底框(底部框架-抗震墻房屋)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題
底框(底部框架-抗震墻房屋)設(shè)計(jì)中要特別注意:a.上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應(yīng)對(duì)齊或基本對(duì)齊;b. 底框房屋的框架和抗震墻的抗震等級(jí),6、7度可分別按三、二級(jí)采用。
3.6 樓面板高差過(guò)大時(shí)的設(shè)計(jì)問(wèn)題
多層砌體結(jié)構(gòu),在抗震設(shè)防地區(qū),樓板面有高差時(shí),其高差不應(yīng)超過(guò)一個(gè)梁高(當(dāng)錯(cuò)層樓蓋高差不大于1/4層高且不大于700mm),超過(guò)時(shí),應(yīng)將錯(cuò)層當(dāng)兩個(gè)樓層計(jì)入房屋的總層數(shù)中。當(dāng)錯(cuò)層樓蓋高差不大于1/4層高且不大于700mm,錯(cuò)層交界的墻體,除兩側(cè)樓蓋處圈梁照常設(shè)置外,還應(yīng)沿墻長(zhǎng)每隔不大于2m增設(shè)一根墻中構(gòu)造柱。
3.7 構(gòu)造柱設(shè)計(jì)的問(wèn)題
構(gòu)造柱設(shè)計(jì)不符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010的要求,較大洞口(內(nèi)縱墻、橫墻≥2.1m,外縱墻≥2.4m)兩側(cè)應(yīng)設(shè)構(gòu)造柱,特別要注意:(《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500011―2010第7.3.2.5條)房屋高度和層數(shù)接近限值時(shí),縱、橫墻內(nèi)構(gòu)造柱尚應(yīng)符合的要求。
3.8 砌體房屋伸縮縫的間距的問(wèn)題
砌體房屋伸縮縫的間距超過(guò)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003―2001)的規(guī)定要求(特別還應(yīng)注意蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚和混凝土砌塊房屋應(yīng)按表中數(shù)值乘以0.8的系數(shù)),且未采取有效措施?!镀鲶w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.3.1- 6.3.9條有許多防止或減輕墻體開裂的措施。
3.9 其他需注意的問(wèn)題
(1)砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)注明施工質(zhì)量控制等級(jí)。
(2)在抗震設(shè)防區(qū),多層砌體房屋墻上不應(yīng)設(shè)轉(zhuǎn)角窗。
(3)托墻梁側(cè)向腰筋不滿足 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001 7.5.4(3)條。即:沿梁高應(yīng)設(shè)腰筋,數(shù)量不應(yīng)少于2Ф14,間距不應(yīng)大于200mm。
(4)對(duì)小墻垛的強(qiáng)度和梁端支承處砌體的局壓的計(jì)算重視不夠。
(5)挑梁外露部分與墻內(nèi)部分標(biāo)高不同時(shí)應(yīng)注意梁在折角處的寬度及鋼筋的錨固。
(6) 多層砌體住宅應(yīng)設(shè)置不少于三道承重縱墻,每道縱墻還應(yīng)沿各自軸線對(duì)齊、貫通。同一軸線上的窗間墻宜等寬,且房屋的局部尺寸宜滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011―2010)第7.1.6條的要求。
(7)砌體結(jié)構(gòu)挑梁埋入砌體的長(zhǎng)度不滿足規(guī)范要求?!镀鲶w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003―2001,既挑梁埋入砌體長(zhǎng)度L1與 挑出長(zhǎng)度L之比宜大于1.2,當(dāng)挑梁上無(wú)砌體時(shí),L1/L之比宜大于2。
(8)采用已禁用的實(shí)心粘土磚。
(9)樓板計(jì)算時(shí),磚混結(jié)構(gòu)房間外墻(包括樓梯間墻)按固接計(jì)算不對(duì),此處樓板邊支座應(yīng)按鉸接計(jì)算。
(10)砌體結(jié)構(gòu)的大梁,應(yīng)根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003―2001第6.2.5條設(shè)計(jì)。
(11)突出屋面的屋頂房間何時(shí)可按突出屋面的屋頂計(jì)算而不算做一層。一般認(rèn)為當(dāng)出屋面的屋頂房間面積小于樓層總面積的30%時(shí),該部分可按突出屋面的屋頂間計(jì)算而不算做一層。
4 結(jié)束語(yǔ)
砌體結(jié)構(gòu)雖然相對(duì)簡(jiǎn)單,但設(shè)計(jì)中仍有很多需要注意的問(wèn)題,只有熟練地掌握規(guī)范,并具有良好的結(jié)構(gòu)概念,才能設(shè)計(jì)出既安全又經(jīng)濟(jì)適用的優(yōu)秀作品。
參考文獻(xiàn):
[1] 《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003―2001
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關(guān)鍵詞:等效剪切波速 場(chǎng)地類別 計(jì)算深度
中圖分類號(hào):G353文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
引言
津南區(qū)位于天津市東南部,海河下游南岸古為退海之地,境內(nèi)兩條貝殼堤是滄海桑田變遷的歷史足跡屬海積及河流沖積平原,現(xiàn)代的津南地貌是4000年以來(lái),在古渤海灣灘涂及水下岸坡區(qū),經(jīng)黃河、海河攜帶泥沙與古渤海潮汐、風(fēng)浪搬運(yùn)海底物質(zhì)共同堆積而成的。根據(jù)本地區(qū)所處的地理位置,從構(gòu)造上位于冀渤斷塊坳陷中的滄縣隆起上,表層為廣泛的第三系和第四系所覆蓋。近場(chǎng)斷裂均為隱伏斷裂,規(guī)模較大的斷裂主要有北東向的天津北斷裂―大城斷裂,北北東向的白塘口西斷裂,北西西向的海河斷裂及北東向的滄東斷裂。
我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010 [1]將場(chǎng)地等效剪切波速Vse的計(jì)算深度取土層覆蓋厚度與地表以下20m二者的較小值;而部分歐美國(guó)家以及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)將場(chǎng)地等效剪切波速Vse取為地表以下30m。因此,本文通過(guò)對(duì)津南區(qū)中軟土場(chǎng)地的鉆孔實(shí)測(cè)剪切波速為例,對(duì)我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010與歐美國(guó)家抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中場(chǎng)地類別分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比,探討了津南地區(qū)場(chǎng)地等效剪切波速的計(jì)算深度由地表以下20m增加至30m的差異性,供本地區(qū)工程建設(shè)決策參考。
1 津南區(qū)剪切波速收集
隨著津南地區(qū)重大工程建設(shè)的不斷增多,表1匯總了津南地區(qū)下屬8個(gè)鎮(zhèn)的場(chǎng)地剪切波速資料來(lái)源情況,鉆孔數(shù)目達(dá)61組,基巖埋深>50m,按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010場(chǎng)地等效剪切波速計(jì)算方法,計(jì)算當(dāng)埋深為20m和30m時(shí)各工程場(chǎng)地等效剪切波速Vse。
表1 場(chǎng)地剪切波速資料統(tǒng)計(jì)
序號(hào) 工程名稱 所屬行政區(qū)域 鉆孔數(shù) 基巖埋深 鉆孔深 Vse(20) Vse(30)
1 金華園 咸水沽鎮(zhèn) 8 >50 50 156~192 178~215
2 成達(dá)石油 雙港鎮(zhèn) 7 >50 36 172~183 198~206
3 辛莊給水泵站 辛莊鎮(zhèn) 5 >50 34 161~193 185~218
4 杰曼科二期 北閘口鎮(zhèn) 10 >50 40 152~178 164~203
5 天佑聚沛 八里臺(tái)鎮(zhèn) 10 >50 35 163~176 193~206
6 雙橋住宅 雙橋河鎮(zhèn) 6 >50 30 150~175 176~201
7 小站幸福公寓 小站鎮(zhèn) 10 >50 38 174~188 196~205
8 葛沽休閑園 葛沽鎮(zhèn) 5 >50 32 155~176 177~204
2不同計(jì)算深度下等效剪切波速的比較
2.1 世界各國(guó)規(guī)范計(jì)算等效剪切波速計(jì)算深度取值的比較
在巖土工程勘察、地震案例性評(píng)價(jià)和地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作中,都要涉及場(chǎng)地類別的劃分和判定,其對(duì)后續(xù)工程的開展具有決定性作用。我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010中按照土層等效剪切波速和場(chǎng)地覆蓋層厚度來(lái)劃分場(chǎng)地類別,計(jì)算公式如下:
(1)
式中:―土層等效剪切波速(m/s);
―計(jì)算深度(m),取覆蓋層厚度和20m兩者的較小值;
―剪切波在地面至計(jì)算深度之間的傳播時(shí)間;
―計(jì)算深度范圍內(nèi)第土層的厚度;
―計(jì)算深度范圍內(nèi)第土層的剪切波速(m/s);
―計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。
根據(jù)土層剪切波速的范圍,場(chǎng)地土的類型分為巖石、堅(jiān)硬土或軟質(zhì)巖石、中硬土、中軟土和軟弱土五類,且將堅(jiān)硬土與巖石的等效剪切波速分界值定為800m/s;同時(shí)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010規(guī)定,建筑場(chǎng)地覆蓋層厚度的確定為:一般情況下,應(yīng)按地面至剪切波速大于500m/s且其下臥各層巖土的剪切波速均不小于500m/s的土層的距離確定。
表2 各國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范場(chǎng)地類別分類標(biāo)準(zhǔn)比較[2]
規(guī)范標(biāo)準(zhǔn) 場(chǎng)地類別
中國(guó)抗震規(guī)范GB50011―2010 I1(h
II(3≤h≤15) II(3≤h≤50)
III(15≤h≤80) III(h>50) II(h≥5) I1(h=0) I0(h=0)
IV(h>80)
軟弱土 中軟土 中硬土 堅(jiān)硬土或軟質(zhì)巖土 巖石
Vse20= 150m?s-1250m?s-1 500m?s-1800m?s-1
美國(guó)抗震規(guī)范 ED C BA
Vse30=180m?s-1 360m?s-1760m?s-11500m?s-1
歐洲抗震規(guī)范 EDC BA
S1S2
Vse30=100m?s-1180m?s-1 360m?s-1800m?s-1
中國(guó)臺(tái)灣抗震規(guī)范 S3 S2S1
Vse30=180m?s-1 360m?s-1
篇8
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);抗震;概念設(shè)計(jì)
1建筑設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)的關(guān)系
建筑方案設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能起重要的基礎(chǔ)作用,合理的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)能最終實(shí)現(xiàn)建筑抗震設(shè)計(jì)理念。建筑抗震要求與建筑設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),能使建筑抗震設(shè)計(jì)水平達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)本身的和諧統(tǒng)一。這就要求建筑師能在建筑方案開始和初步設(shè)計(jì)深化中考慮抗震的要求,結(jié)構(gòu)工程師才可能對(duì)結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件系統(tǒng)進(jìn)行合理的安排與布置,確定建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布和剛度分布均勻協(xié)調(diào)以及相應(yīng)產(chǎn)生的地震作用、結(jié)構(gòu)受力和變形合理,最終使建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和抗震承載力得到改善和提高。從方案階段建筑設(shè)計(jì)考慮到抗震要求,并在深化方案中逐步落實(shí)、貫徹概念設(shè)計(jì)的思想,能從總體上對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)起著直接的制約作用。
2建筑抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀的體會(huì)
2.1愈發(fā)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)措施
TJ11-74《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》經(jīng)過(guò)了40多年的不斷發(fā)展和完善,我國(guó)先后制(修)訂頒布施行了以GB50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》為基礎(chǔ)的30多項(xiàng)抗震防災(zāi)為主的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容涵蓋建筑工程抗震設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)中非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、設(shè)備設(shè)施抗震設(shè)計(jì)以及專項(xiàng)工程和結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)(例如地鐵軌道交通)。除此以外,還有包括GB50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、JGJ99-2015《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、JGJ3-2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》等在內(nèi)的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程,這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程不同層面范圍均涉及具體的抗震設(shè)計(jì)技術(shù)內(nèi)容。一方面是抗震設(shè)計(jì)的規(guī)范越來(lái)越完備,另一方面使用中也給結(jié)構(gòu)工程師帶來(lái)困惑甚至矛盾。
2.2社會(huì)發(fā)展需求與規(guī)范技術(shù)發(fā)展之間的矛盾
我國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)一直沿用的“兩階段、三水準(zhǔn)”的設(shè)計(jì)方法,其目的是實(shí)現(xiàn)防止建筑在預(yù)期的大震下倒塌破壞,保證建筑使用人員的生命安全。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,人們對(duì)房屋建筑的要求不僅僅局限于生命安全的單一水準(zhǔn)要求上,根據(jù)不同維度的需求提出了多層次的建筑性能要求。工程實(shí)踐中也出現(xiàn)了很多新型建筑結(jié)構(gòu)形式,比如,伴隨新型城鎮(zhèn)化和建筑工業(yè)化的發(fā)展,新型預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)、混凝土-鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)(包括水平復(fù)合、豎向復(fù)合等)必將大量使用,綜合地下軌道交通工程、綜合市政工程、地下綜合管廊等地下結(jié)構(gòu)等。新型結(jié)構(gòu)型式急需抗震設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范的支持。
2.3現(xiàn)行規(guī)范沒有能完全覆蓋的結(jié)構(gòu)體系
僅從建筑結(jié)構(gòu)這個(gè)領(lǐng)域看,現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范體系對(duì)以下結(jié)構(gòu)體系仍然沒有能夠完全覆蓋,如:建筑空間需要的少墻框架結(jié)構(gòu)和少支撐框架結(jié)構(gòu),高層建筑結(jié)構(gòu)中下部混凝土-上部鋼框架復(fù)合結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土核心筒-鋼框架組合結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土/型鋼混凝土框架-鋼支撐組合結(jié)構(gòu)、體育館等大跨空間結(jié)構(gòu),功能組合復(fù)雜的地下建筑結(jié)構(gòu),正在快速發(fā)展、使用消能減震技術(shù)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐上,工程師仍然要通過(guò)對(duì)規(guī)范的實(shí)質(zhì)地把握和自己的工程經(jīng)驗(yàn),對(duì)涉及的問(wèn)題進(jìn)行判斷及探索。
2.4基于性能的設(shè)計(jì)方法
我國(guó)現(xiàn)行的抗震規(guī)范有三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo):第一階段是結(jié)構(gòu)彈性階段,截面設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)第一水準(zhǔn)強(qiáng)度要求,隨后驗(yàn)算彈性位移及配合抗震構(gòu)造措施實(shí)現(xiàn)滿足第二水準(zhǔn)的變形要求,第二階段用第三水準(zhǔn)烈度驗(yàn)算彈塑性變形及結(jié)合抗震構(gòu)造措施滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求,其基本目的是保障生命安全。近十幾年來(lái)的大震震害調(diào)查顯示,按現(xiàn)行抗震規(guī)范設(shè)計(jì)和建造的建筑物,在已經(jīng)發(fā)生的地震中經(jīng)受住了檢驗(yàn),基本實(shí)現(xiàn)沒有倒塌,保障了生命安全的目標(biāo)。但是地震破壞仍然造成了嚴(yán)重的包括間接損失在內(nèi)的經(jīng)濟(jì)損失,甚至影響到了社會(huì)的發(fā)展,而且這種破壞和損失經(jīng)常超出設(shè)計(jì)者、建造者和業(yè)主預(yù)先的估計(jì)。從另一方面看,伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化城市化的進(jìn)程,城市人口密度在不斷加大,城市設(shè)施愈發(fā)復(fù)雜,單次地震造成的綜合損失和間接影響未來(lái)只會(huì)越來(lái)越大,迫使人們逐漸認(rèn)識(shí)到僅強(qiáng)調(diào)抗震結(jié)構(gòu)在地震作用下不受嚴(yán)重破壞和不倒塌,仍然不是一種全面、完整的抗震思想。實(shí)際上,公眾與社會(huì)對(duì)不同的結(jié)構(gòu)抗震性能存在多種層次的需求,如何改進(jìn)現(xiàn)行的單一抗震設(shè)計(jì)理念,使結(jié)構(gòu)在地震災(zāi)害中的抗震性能達(dá)到人們多層次、個(gè)性化的目標(biāo)要求,這是結(jié)構(gòu)工程師面臨的重要課題。2010版抗震設(shè)計(jì)規(guī)范增加了關(guān)于性能化設(shè)計(jì)的原則規(guī)定與性能化參考指標(biāo)要求,在一定程度上已反映出這些需求的區(qū)別,性能化設(shè)計(jì)的方向已經(jīng)確定,但在實(shí)踐中尚需要進(jìn)一步完善。
2.5建筑抗震與防災(zāi)減災(zāi)的融合
總體上城鄉(xiāng)建設(shè)抗震防災(zāi)基礎(chǔ)依然薄弱。建設(shè)工程抗震管理缺少法律法規(guī)支撐,抗震防災(zāi)管理和技術(shù)力量薄弱。城市抗震設(shè)施建設(shè)數(shù)量不足,設(shè)防水平低,布局不均衡,應(yīng)急保障和服務(wù)水平不高。農(nóng)村自建住房抗震水平偏低,小震大災(zāi)情況時(shí)有發(fā)生。城鎮(zhèn)不滿足抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)或未進(jìn)行抗震設(shè)防的房屋建筑存量大,《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》修訂后這一短板更加凸顯。新建建筑工程抗震設(shè)防有抗震設(shè)防審查等一系列制度支持,抗震政策落實(shí)貫徹基本到位,市政公用設(shè)施抗震設(shè)防專項(xiàng)論證制度逐步實(shí)施,建筑工程可持續(xù)抗震能力可以預(yù)期。工程實(shí)踐上經(jīng)常遇到村鎮(zhèn)建筑,由于沒有納入基本建設(shè)管理范圍,村鎮(zhèn)建筑安全選址和抗震防災(zāi)要求,村鎮(zhèn)建筑防災(zāi)設(shè)計(jì)、抗震措施普及、農(nóng)房抗震設(shè)防水平等都是盲區(qū)。
3回到原點(diǎn)的建筑抗震概念設(shè)計(jì)
3.1概念設(shè)計(jì)
由于地震是一種隨機(jī)震動(dòng),具有不確定性,加之地震影響非常復(fù)雜,要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出條件千差萬(wàn)別的建筑結(jié)構(gòu)所遭遇地震的準(zhǔn)確特性和參數(shù),目前很難做到。在從結(jié)構(gòu)分析角度,由于未能充分考慮材料的非彈性性質(zhì)、空間作用、材料的時(shí)效性等復(fù)雜因素,結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算分析本身就是近似的。從這個(gè)角度看,工程結(jié)構(gòu)抗震問(wèn)題不能完全依靠結(jié)構(gòu)“計(jì)算設(shè)計(jì)”解決。以工程抗震基本理論為基礎(chǔ)結(jié)合長(zhǎng)期工程抗震經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的工程抗震基本理念,往往成為良好結(jié)構(gòu)抗震性能的決定性因素,這即是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中非常重要的“概念設(shè)計(jì)”。概念設(shè)計(jì)在抗震防災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)中是根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想,是在工程設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)總體布置和確定細(xì)部構(gòu)造的一個(gè)過(guò)程。概念設(shè)計(jì)包括場(chǎng)址和線路方案選擇、建設(shè)場(chǎng)地條件、地震影響特性(震級(jí)大小、地震影響強(qiáng)弱、震中距大小等)、建筑體型、設(shè)備工藝要求和結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)體系、設(shè)置多道抗震防線、結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力和結(jié)構(gòu)延性的平衡、構(gòu)件連接、材料性能和施工方面提出完整配套的一系列措施,概念設(shè)計(jì)落實(shí)過(guò)程從不同的方面整體落實(shí)工程設(shè)施的抗震性能。
3.2牢固樹立概念設(shè)計(jì)理念意識(shí)
建筑方案設(shè)計(jì)的目的是構(gòu)造功能與美觀協(xié)調(diào)統(tǒng)一的建筑空間,結(jié)構(gòu)工程師的首要任務(wù)是在此過(guò)程中配合處理好結(jié)構(gòu)方案、整體結(jié)構(gòu)、子結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的整體關(guān)系。結(jié)構(gòu)工程師的概念設(shè)計(jì)能力積累會(huì)貫穿于在一系列設(shè)計(jì)實(shí)踐的不懈追求中,結(jié)構(gòu)工程師要不斷用行動(dòng)抵制被動(dòng)參與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),抵制只關(guān)注結(jié)構(gòu)計(jì)算是否通過(guò)規(guī)范及計(jì)算機(jī)輔助程序的計(jì)算反饋快速出圖和完成設(shè)計(jì)的誘惑。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)把更多的精力放在建筑方案階段對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的思考上,綜合運(yùn)用其掌握的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)理念,實(shí)現(xiàn)選擇效果最好、經(jīng)濟(jì)性平衡的結(jié)構(gòu)方案,從整體上把握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方向,避免誤入歧途。
3.3牢固樹立概念體系思想
GB50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)抗震結(jié)構(gòu)體系歸納、明確了幾點(diǎn)要求:①結(jié)構(gòu)體系計(jì)算簡(jiǎn)圖應(yīng)該明確,結(jié)構(gòu)地震作用傳遞途徑合理;②結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該避免因構(gòu)件破壞或部分結(jié)構(gòu)破壞而導(dǎo)致體系整體喪失抗震能力和結(jié)構(gòu)對(duì)重力的承載能力,即要求具有多道抗震防線;③結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有必要強(qiáng)度、良好變形能力及地震作用下的耗能能力;④合理強(qiáng)度和剛度分布的結(jié)構(gòu)體系避免出現(xiàn)體系薄弱部位(局部削弱和突變產(chǎn)生應(yīng)力集中或塑性變形集中),對(duì)結(jié)構(gòu)體系中潛在薄弱部位,通過(guò)采取提高抗震措施方法提高抗震能力。設(shè)計(jì)實(shí)踐上,要自始至終樹立完整的體系思想,避免掉入個(gè)別指標(biāo)不夠或超限的“細(xì)枝末節(jié)”的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)“陷阱”。
3.4具有多道抗震防線的結(jié)構(gòu)布置
多道抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)體系的特性包括:①結(jié)構(gòu)平面質(zhì)量分布宜均勻?qū)ΨQ,剛度中心宜盡量與質(zhì)量重心靠近,從而減少偏心;②整體結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度,且結(jié)構(gòu)不同區(qū)段剛度沿豎向連續(xù)均勻,避免突變;③多道抗震設(shè)防防線的結(jié)構(gòu)在大震作用時(shí),實(shí)現(xiàn)利用贅余桿件的屈服滯回與反復(fù)變形耗散地震波輸入的能量,從而實(shí)現(xiàn)局部屈服破壞后使整體結(jié)構(gòu)仍然能過(guò)渡到另一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系。
3.5構(gòu)造措施實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的延性
抗震計(jì)算分析與抗震措施落實(shí)是保證結(jié)構(gòu)安全性的兩種不同手段。由于地震發(fā)生后不同場(chǎng)地條件地面運(yùn)動(dòng)的不確定性,在抗震概念設(shè)計(jì)理念指導(dǎo)下的抗震措施尤為重要。在不同的抗震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中,有關(guān)構(gòu)造措施的要求和條文均占了非常大的比例,而且強(qiáng)調(diào)了措施要求的重要性,這也是抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)別于其他工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的顯著特點(diǎn)。在第三水準(zhǔn)抗震設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)入彈塑性狀態(tài),決定結(jié)構(gòu)安全的不再是強(qiáng)度而是結(jié)構(gòu)本身延性實(shí)現(xiàn)的多道防線及大震不倒。而結(jié)構(gòu)延性的實(shí)現(xiàn)主要依靠合理的構(gòu)造措施來(lái)控制與保障,因此,有效的抗震構(gòu)造措施對(duì)結(jié)構(gòu)抗震目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)非常重要。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)改善豎向構(gòu)件延性的構(gòu)造措施手段包括:①剪切型破壞的延性弱于彎曲型破壞,構(gòu)件彎曲屈服到破壞所耗散的地震輸入能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于剪切型破壞耗散能量,也就是控制好構(gòu)件的破壞形態(tài),有意識(shí)控制結(jié)構(gòu)破壞發(fā)展及塑化過(guò)程,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)破壞過(guò)程中對(duì)地震能量的消耗,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在計(jì)算與構(gòu)造采取措施實(shí)現(xiàn)更多構(gòu)件彎曲破壞避免剪切破壞。②結(jié)構(gòu)構(gòu)件軸壓比。對(duì)于混凝土框架,豎向構(gòu)件結(jié)構(gòu)柱是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)不倒塌最重要構(gòu)件,鋼筋混凝土柱延性比隨柱軸壓比增大會(huì)急劇下降,設(shè)計(jì)中控制好柱子軸壓比是整體延性的關(guān)鍵,設(shè)計(jì)采用適度增加箍筋的配置實(shí)現(xiàn)構(gòu)造上延性的改善。③對(duì)于應(yīng)力分布復(fù)雜、剪力大、延性差的個(gè)別構(gòu)件,通過(guò)型鋼混凝土的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)抗剪需求和構(gòu)件延性平衡。④高強(qiáng)混凝土的使用可以降低軸壓比進(jìn)而實(shí)現(xiàn)豎向受力構(gòu)件的延性,設(shè)計(jì)中注意與之關(guān)聯(lián)的剪壓比指標(biāo)合理等。
3.6注重結(jié)構(gòu)整體性
建筑在地震作用下,由于不合理的局部構(gòu)件失效導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)變成機(jī)動(dòng)體系倒塌、結(jié)構(gòu)構(gòu)件平面外失去穩(wěn)定性倒塌都屬于結(jié)構(gòu)喪失整體性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要加強(qiáng)構(gòu)件間的連接,保證傳遞地震作用的強(qiáng)度要求和地震時(shí)后變形延性需求,保證構(gòu)件充分發(fā)揮其作用,構(gòu)件連接不破壞與失效,始終保持結(jié)構(gòu)體系的整體完整性。除了常規(guī)分析整體性,在施工階段的施工也存在整體性的考慮,如砌體結(jié)構(gòu)中,作為砌體結(jié)構(gòu)的約束構(gòu)件構(gòu)造柱,通過(guò)先砌筑墻體后澆筑構(gòu)造柱混凝土的方式,使組合構(gòu)件的整體性得到實(shí)現(xiàn)。
3.7重視非結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)
非結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般不屬于主體結(jié)構(gòu)的一部分,是依附于主體結(jié)構(gòu),非承重的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在抗震設(shè)計(jì)時(shí)也是容易被忽略的部分。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要包括非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑附屬機(jī)電設(shè)備,都應(yīng)該進(jìn)行抗震設(shè)計(jì),大致可以歸屬以下幾類:①女兒墻、廠房高低跨封墻、雨篷等附屬構(gòu)件,此類構(gòu)件的抗震問(wèn)題主要是加強(qiáng)自身的整體性與同主體結(jié)構(gòu)可靠連接錨固;②維護(hù)墻、內(nèi)隔墻與填充墻等非結(jié)構(gòu)墻體對(duì)主體結(jié)構(gòu)抗震性能的不利影響,包括減小主體結(jié)構(gòu)自震周期增加地震作用,改變主體結(jié)構(gòu)的剛度分布從而改變地震作用下構(gòu)件之間內(nèi)力分布,改變主體結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),如局部高度的填充墻造成主體結(jié)構(gòu)短柱存在導(dǎo)致柱脆性破壞;③建筑裝飾、貼面、頂棚與懸吊物等,通過(guò)加強(qiáng)連接與柔性連接并舉,防止地震時(shí)的脫落與破壞;④附屬機(jī)電設(shè)備支架等地震影響,主要是位置設(shè)置適當(dāng)、與主體結(jié)構(gòu)連接錨固可靠。
3.8利用好計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)驗(yàn)證概念設(shè)計(jì)
建筑個(gè)性化的需求越來(lái)越受到重視,這些個(gè)性化帶來(lái)建筑平面變化、立面豐富甚至特殊,各種新型復(fù)雜組合體形(包括大底盤多塔、主裙樓整體連接、結(jié)構(gòu)連體、立面多次收進(jìn)退層和懸挑等結(jié)構(gòu))、復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系(多體系組合結(jié)構(gòu)、不同類型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換和巨型結(jié)構(gòu)等)越來(lái)越多。對(duì)這些結(jié)構(gòu)體系的分析,應(yīng)采取相應(yīng)的、多個(gè)不同的力學(xué)模型進(jìn)行分析比較。這些分析比較經(jīng)常關(guān)注不同分析模型在地震作用下承載力的客觀一致性,主要振動(dòng)周期、振型、位移和最大受剪承載力出入不大,對(duì)補(bǔ)充進(jìn)行彈性時(shí)程分析地震波選取符合規(guī)范統(tǒng)計(jì)意義上相符,彈塑靜力分析或彈塑性動(dòng)力補(bǔ)充分析及按分析結(jié)構(gòu)校核及進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)手段,可以圍繞性能化設(shè)計(jì)的要求,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)體系的性能化設(shè)計(jì)。通過(guò)正確運(yùn)用這些技術(shù)手段,能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析過(guò)程的可視性,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和經(jīng)濟(jì)合理性。這些輔助技術(shù)的運(yùn)用,回過(guò)頭來(lái)又促進(jìn)了建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)理念的全面落實(shí)。
3.9隔震與消能減震設(shè)計(jì)
隔震與消能減震設(shè)計(jì)都是目前發(fā)展迅速的減輕地震災(zāi)害的技術(shù)。隔震技術(shù)通過(guò)在建筑物基礎(chǔ)與底部或者上部與下部之間設(shè)置隔震層,隔離地震能量向上部傳遞,有效降低上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。理論分析與強(qiáng)震記錄證實(shí),建筑隔震可以降低地震水平作用60%左右,相當(dāng)于降低設(shè)防烈度1.0~1.5度,高烈度區(qū)隔震建筑可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。消能減震建筑通過(guò)設(shè)置消能部件(阻尼器、連接支撐或其他連接構(gòu)件組成),阻尼器在地震中變形吸收和消耗地震能量同時(shí)附加結(jié)構(gòu)阻尼,減少地震反應(yīng),實(shí)現(xiàn)保護(hù)主體結(jié)構(gòu)不發(fā)生或僅僅發(fā)生較小的地震損傷。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該主動(dòng)利用好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新技術(shù)提升抗震概念設(shè)計(jì)。
4結(jié)語(yǔ)
概念設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑抗震設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ),為提高建筑物的整體抗震性能提供了可能。在建筑抗震設(shè)計(jì)中,建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須協(xié)調(diào)統(tǒng)一。概念設(shè)計(jì)是解決抗震設(shè)計(jì)本身的計(jì)算近似性及地震作用的不確定性的基本途徑,結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累過(guò)程就是概念設(shè)計(jì)思維運(yùn)用的積累過(guò)程,建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的把握甚至比設(shè)計(jì)軟件的計(jì)算運(yùn)用要求更高。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中只有自覺遵守主動(dòng)運(yùn)用概念設(shè)計(jì)理念原則,才能不斷適應(yīng)建筑需求變化給結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)帶來(lái)的各種新的挑戰(zhàn)。
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篇9
關(guān)鍵詞:建筑;抗震設(shè)計(jì);問(wèn)題;對(duì)策
一、建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題
正如上述分析中,我們知道了建筑設(shè)計(jì)中從抗震角度來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)是很重要的工作,但是,就目前我國(guó)建筑設(shè)計(jì)中還存在著許多問(wèn)題,這些不足之處帶來(lái)的危害是不容忽視的。主要表現(xiàn)在以下方面:1、在多層磚房的設(shè)計(jì)中,對(duì)于抗震設(shè)計(jì)的計(jì)算沒有做到位,比如說(shuō)房屋的抗震承載力計(jì)算,由于缺乏足夠的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),使得相似的磚房采用的砌體強(qiáng)度差別較大;還有在整體的抗震設(shè)計(jì)要求上沒有一致,比如說(shuō)關(guān)于柱和圈的設(shè)置,大部分的設(shè)計(jì)存在較多的富余,而有一小部分的設(shè)計(jì)存在不足。2、一些住房的要求不同,因此,設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)存在許多缺陷和隱患之處,有的房屋為了要求屋內(nèi)面積足夠大,就設(shè)置大窗戶和大門洞,造成了結(jié)構(gòu)的不規(guī)范性,還有的是室內(nèi)設(shè)計(jì)要求復(fù)雜,設(shè)置的平面造型錯(cuò)綜復(fù)雜,出現(xiàn)了不對(duì)齊和不連續(xù)等狀況。3、在磚房建筑中,房屋的設(shè)置過(guò)高或者層次過(guò)多,這些都是為了滿足大面積的需要,因此,在頂層或者底層采用混雜的鋼筋內(nèi)框架結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)的要求不能與抗震設(shè)計(jì)要求相符合??傊u房作為我國(guó)大部分的建筑樣式,它本身具有的結(jié)構(gòu)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足抗震要求的設(shè)計(jì),存在著許多問(wèn)題需要我們亟待解決。
二、關(guān)于建筑抗震設(shè)計(jì)存在問(wèn)題提出的解決對(duì)策
建筑抗震設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)建筑行業(yè)都起著舉足輕重的作用,那么,針對(duì)上述建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的一些問(wèn)題,我們就提出了相應(yīng)的解決對(duì)策,從以下幾個(gè)方面闡述了建筑設(shè)計(jì)要注意的問(wèn)題。
第一, 關(guān)于建筑體型方面的設(shè)計(jì)
在建筑體型方面主要需要考慮兩個(gè)方面的內(nèi)容,包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀,許多地震后造成的建筑破環(huán)現(xiàn)狀來(lái)看,那些平面形狀和空間形狀比較復(fù)雜的建筑都受到了嚴(yán)重的創(chuàng)傷,這就要求我們?cè)诳紤]抗震因素的時(shí)候需要注重平面形狀和主體空間形狀的簡(jiǎn)單與規(guī)范。就比如說(shuō)在平面形狀的設(shè)計(jì)上,盡量選擇規(guī)則的形狀,如圓形和矩形等形狀,避免那些不規(guī)則或者是復(fù)雜的形狀,如凹形和凸性以及一些不對(duì)稱的體型,那些規(guī)則的形狀有助于減少地震的強(qiáng)度。還要注意的是,建筑的體型布置中關(guān)于結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度的分布應(yīng)該要平均分布和設(shè)置,這是為了防止因體型設(shè)置的不規(guī)則性出現(xiàn)質(zhì)量和剛度的不對(duì)稱性,進(jìn)而影響整個(gè)建筑的體型分布和合理設(shè)置。
第二, 關(guān)于建筑平面布置方面的設(shè)計(jì)
建筑的平面設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)中非常重要的組成部分,這一方面決定著建筑屋的功能和相關(guān)要求,比如說(shuō)墻體的設(shè)置要求、建筑房間的布置數(shù)量和大小和樓梯的位置安排等平面設(shè)計(jì),如墻體與柱子的設(shè)置不協(xié)調(diào)導(dǎo)致地震時(shí)候的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象,還有內(nèi)隔強(qiáng)的不對(duì)稱設(shè)置導(dǎo)致的中斷或者不連續(xù)現(xiàn)象,這些現(xiàn)象都是對(duì)抗震有著重要影響的。因此,在建筑的平面設(shè)計(jì)中要盡量做到建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與剛度的均勻分布,防止產(chǎn)生地震時(shí)的鈕轉(zhuǎn)現(xiàn)象,還有,關(guān)于建筑平面布置的整體設(shè)計(jì)時(shí),要充分利用建筑的使用功能與建筑抗震要求達(dá)到平衡和協(xié)調(diào)的狀態(tài),使得建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中體現(xiàn)重要的意義。
第三, 關(guān)于建筑豎向布置方面的設(shè)計(jì)
建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要反映在建筑平面的設(shè)計(jì),也要重視建筑豎向的設(shè)計(jì),關(guān)于建筑豎向布置主要是體現(xiàn)在建筑樓層結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度布置。據(jù)相關(guān)地震資料顯示,許多震后的建筑容易倒塌的原因主要是反映在建筑樓層結(jié)構(gòu)的剛度不夠,還有質(zhì)量的分布也不夠均勻,這就告訴我們?cè)谶M(jìn)行建筑豎向布置的設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該盡可能的在建筑的豎向分布上做到質(zhì)量和剛度的分布均勻,使得整體建筑的布置能夠從頂層到底層的合理和均勻布置,這樣才能有效的防止地震帶來(lái)的鈕轉(zhuǎn)效應(yīng),降低地震帶來(lái)的建筑整體倒塌現(xiàn)象。
最后,關(guān)于建筑布置的其他方面的設(shè)計(jì)
篇10
關(guān)鍵詞:多層框架;框架結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 設(shè)計(jì)構(gòu)造方面的問(wèn)題
1.1 框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)箍筋配置應(yīng)滿足要求對(duì)于規(guī)范中規(guī)定的框架柱箍筋加密區(qū)的箍筋最小體積配箍率的要求,絕大部分設(shè)計(jì)人員都能給予足夠的重視,但對(duì)于《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)中規(guī)定的“一、二、三級(jí)框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)配箍特征值分別不宜小于0.12、0.10和0.08,且體積配箍率分別不宜小于0.6%、0.5%和0.4%。”設(shè)計(jì)中經(jīng)常被忽視,尤其是柱軸壓比不大時(shí),常常不滿足要求。這一規(guī)定是保證節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)延性的重要構(gòu)造措施,應(yīng)嚴(yán)格遵守。
1.2 底層框架柱箍筋加密區(qū)范圍應(yīng)滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)中規(guī)定:“底層柱,柱根處箍筋加密區(qū)范圍為不小于柱凈高的1/3”。這是新增加的要求,設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)說(shuō)明。
1.3 框架梁的縱向配筋率應(yīng)注意《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)中規(guī)定:“當(dāng)框架梁梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時(shí),梁箍筋最小直徑的數(shù)值應(yīng)比表6.3.3中規(guī)定的數(shù)值增大2mm。”在目前設(shè)計(jì)中,這一規(guī)定常被忽視,造成梁端延性不足。
1.4 框架梁上部縱筋端部水平錨固長(zhǎng)度應(yīng)滿足要求《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)中規(guī)定:“框架端節(jié)點(diǎn)處,梁上部縱向鋼筋也可采用90?彎折錨固的方式。此時(shí)梁上部縱向鋼筋應(yīng)伸至柱外側(cè)縱向鋼筋內(nèi)邊并向節(jié)點(diǎn)內(nèi)彎折,其包含彎弧在內(nèi)的水平投影長(zhǎng)度不應(yīng)小于0.4Lab,彎折鋼筋在彎折平面內(nèi)的包含彎弧段的投影長(zhǎng)度不應(yīng)小于15d?!碑?dāng)框架柱截面尺寸小于400×400mm時(shí),應(yīng)注意梁上部縱筋直徑的選擇,否則這一項(xiàng)要求不容易得到保證。
2 多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)計(jì)算中應(yīng)注意的問(wèn)題
2.1 獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的荷載取值
鋼筋混凝土多層框架房屋的基礎(chǔ)形式多采用的是柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中,合理地選取荷載設(shè)計(jì)值,是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。實(shí)際工作中,常會(huì)出現(xiàn)2種情況:①依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)第4.2.1條指出的“當(dāng)?shù)鼗饕芰臃秶鷥?nèi)不存在軟弱黏性土層時(shí),不超過(guò)8層且高度在24m以下的一般民用框架房屋或基礎(chǔ)荷載相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房,可不必進(jìn)行天然地基和基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算”的要求,忽略風(fēng)荷載的影響;②在設(shè)計(jì)獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí),作用在基礎(chǔ)頂面上的外荷載(柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值)只取軸力設(shè)計(jì)值、彎矩設(shè)計(jì)值而無(wú)剪力設(shè)計(jì)值,甚至只取軸力設(shè)計(jì)值。工程設(shè)計(jì)實(shí)踐證明,這2種情況的設(shè)計(jì)結(jié)果都會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)尺寸偏小、配筋偏少。如果在涉及混凝土多層框架房屋的整體計(jì)算分析中輸入風(fēng)荷載,讓軸力設(shè)計(jì)值、彎矩設(shè)計(jì)值和剪力設(shè)計(jì)值共同作用于柱腳,基礎(chǔ)本身及其上部結(jié)構(gòu)的安全就更為可靠。
2.2 基礎(chǔ)拉梁層計(jì)算模型的選定
用TAT或SATWE等電算程序進(jìn)行框架整體計(jì)算時(shí),對(duì)于基礎(chǔ)拉梁層無(wú)樓板的情況下,樓板厚度應(yīng)取0,并定義彈性節(jié)點(diǎn),用總綱分析方法進(jìn)行分析計(jì)算。當(dāng)房屋平面不規(guī)則時(shí),雖然樓板厚度取0,也定義彈性節(jié)點(diǎn)但未采用總綱分析,程序分析時(shí)卻自動(dòng)按剛性樓面假定進(jìn)行計(jì)算,這與實(shí)際情況不符,設(shè)計(jì)過(guò)程中要特別注意這一點(diǎn)。
2.3 結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)
在工程設(shè)計(jì)中,多數(shù)房屋建筑按其抗震設(shè)防分類屬于丙類建筑,如民用住宅、辦公樓及一般工業(yè)建筑等等,其抗震等級(jí)可根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋的高度按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)表6.1.2確定。對(duì)于電訊、交通、能源、消防和醫(yī)療等類建筑以及大型體育場(chǎng)館、大型零售商場(chǎng)等公共建筑,可首先根據(jù)《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB50223-2004)確定其中哪些建筑屬于乙類建筑(可能還有甲類建筑,本文不涉及)。若為丙類建筑,其地震作用均按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度計(jì)算;若為乙類建筑,一般情況下,當(dāng)抗震設(shè)防烈度為Ⅵ~Ⅷ度時(shí),抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高I度的要求。例如,位于Ⅷ度地震區(qū)(如北京)的乙類建筑,應(yīng)按Ⅸ度由《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)表6.1.2確定其抗震等級(jí)為一級(jí);當(dāng)Ⅷ度乙類建筑的高度超過(guò)表6.1.2規(guī)定的范圍時(shí),還應(yīng)經(jīng)專門研究,采取比一級(jí)抗震等級(jí)更有效的抗震措施。
2.4 地震力的振型組合數(shù)
地震力的振型組合數(shù),對(duì)高層建筑,當(dāng)不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí),至少要取3,且為3的倍數(shù);振型數(shù)也不能取的太多,不能多于結(jié)構(gòu)有質(zhì)量貢獻(xiàn)的自由度總數(shù)(每個(gè)剛性板取3個(gè),每個(gè)彈性節(jié)點(diǎn)取2個(gè))。例如全部為剛性樓板的結(jié)構(gòu),振型數(shù)不能超過(guò)樓層數(shù)的3倍,否則可能出現(xiàn)異常。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)規(guī)定:抗震設(shè)計(jì)時(shí),B級(jí)高度的高層建筑結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)和本規(guī)程第10章規(guī)定的復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu),宜考慮平扭耦聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng),振型數(shù)不應(yīng)小于15,對(duì)多塔樓結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓數(shù)的9倍,且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使各振型參與質(zhì)量之和不小于總質(zhì)量的90%。當(dāng)結(jié)構(gòu)樓層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)層剛度突變較大時(shí),如高層、錯(cuò)層、越層、多塔、樓板開大洞、頂部有小塔樓、有轉(zhuǎn)換層、有彈性板等復(fù)雜結(jié)構(gòu),振型數(shù)應(yīng)相對(duì)多取。只有當(dāng)定義彈性樓板,且采用總綱分析,必要時(shí)振型數(shù)才可以取得較少?!督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)指出,合適的振型個(gè)數(shù)一般可以取振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90%所需的振型數(shù)。SATWE等電算程序已有這種功能,可以很方便地輸出這種參與質(zhì)量的比值。有些設(shè)計(jì)人員不大重視電算程序使用手冊(cè)的應(yīng)用,選取振型數(shù)時(shí)比較隨意,這是應(yīng)當(dāng)改進(jìn)的。此外,對(duì)于耦聯(lián)計(jì)算,可在必要時(shí)補(bǔ)充非耦聯(lián)計(jì)算。
2.5框架結(jié)構(gòu)應(yīng)注意帶樓梯、電梯的小井筒的設(shè)計(jì)
多層框架結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免設(shè)置鋼筋混凝土樓梯、電梯小井筒。因?yàn)殇摻罨炷辆驳拇嬖跁?huì)吸收較大的地震剪力,相應(yīng)地減少框架結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的地震剪力,而且井筒下的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也比較困難,故在設(shè)計(jì)過(guò)程中這些井筒多采用構(gòu)造柱夾砌體材料做填充墻形成隔墻。當(dāng)必須設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土井筒時(shí),井筒墻壁厚度應(yīng)當(dāng)減薄,并通過(guò)開豎縫、開結(jié)構(gòu)洞等辦法進(jìn)行鋼度弱化;配筋也只宜配置少量單排鋼筋,以減小井筒的作用。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),除按框架確定抗震等級(jí)并計(jì)算外,還應(yīng)按帶井筒的框架(當(dāng)平面不規(guī)則時(shí),宜考慮耦聯(lián))復(fù)核,并加強(qiáng)與井筒墻體相連的柱子的配筋。此外,還要特別指出,對(duì)框架結(jié)構(gòu)出屋頂?shù)臉请娞蓍g和水箱間等,應(yīng)采用框架承重,不得采用砌體墻承重;而且應(yīng)當(dāng)考慮鞭梢效應(yīng)(按塔樓考慮)乘以增大系數(shù);雨篷等構(gòu)件應(yīng)從承重梁上挑出,不得從填充墻上挑出;樓梯梁和夾層梁等應(yīng)承重在柱上,不得支承在填充墻上。
2.6 柱部分
2.6.1 地上為圓柱時(shí),地下部分應(yīng)改為方柱,方便施工。圓柱縱筋根數(shù)最少為8根,箍筋用螺旋箍,并注明端部應(yīng)有一圈半的水平段。方柱箍筋應(yīng)使用井字箍,并按規(guī)范加密。角柱、樓梯間柱應(yīng)增大縱筋并全柱高加密箍筋。幼兒園不宜用方柱。
2.6.2 原則上柱的縱筋宜大直徑大間距,但間距不宜大于200。
2.6.3 柱內(nèi)埋管,由于梁的縱筋錨入柱內(nèi),一般情況下僅在柱的四角才有條件埋設(shè)較粗的管。管截面面積占柱截面4%以下時(shí),可不必驗(yàn)算。柱內(nèi)不得穿暖氣管。
2.6.4 柱斷面不宜小于450×450,混凝土不宜小于C25,否則梁縱筋錨入柱內(nèi)的水平段不容易滿足0.4La的要求,不滿足時(shí)應(yīng)加橫筋;而且在梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋太密,混凝土澆筑困難。異型柱結(jié)構(gòu),梁縱筋一排根數(shù)不宜過(guò)多,柱端部縱筋不宜過(guò)密,否則節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑困難。當(dāng)有部分矩形柱部分異型柱時(shí),應(yīng)注意異型柱的剛度要和矩形柱相接近,不要相差太大。
2.6.5 柱應(yīng)盡量采用高強(qiáng)度混凝土來(lái)滿足軸壓比的限制,減小斷面尺寸。
2.6.6 盡量避免短柱,短柱箍筋應(yīng)全高加密,短柱縱筋不宜過(guò)大。
2.6.7 考慮到豎向地震作用,柱子的軸壓比及配筋宜留有余地。
2.6.8 獨(dú)立柱上或柱的中部(半層處)有挑梁時(shí),挑梁長(zhǎng)度應(yīng)有限制。
3 結(jié)束語(yǔ)
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)雖然相對(duì)簡(jiǎn)單,但設(shè)計(jì)中仍有很多需要注意的問(wèn)題,只有熟練地掌握規(guī)范,并具有良好的結(jié)構(gòu)概念,才能設(shè)計(jì)出既安全又經(jīng)濟(jì)適用的優(yōu)秀作品。
參考文獻(xiàn):
[1]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011~2010[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.
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