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序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇抗震技术论文范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
关键词:砌体结构,抗震加固,综合抗震能力指数
2008年5月12日,在我国四川省汶川县发生了里氏8.0级大地震,震害较为严重地集中在砌体结构房屋,最典型的就是预制板结构的多层住宅楼和学校教学楼。汶川地震中砌体结构房屋的震害情况,为我们敲响了警钟,同时也提供了十分重要的借鉴经验,对改进建筑抗震设计和抗震加固技术具有十分重要的意义。
对砌体结构进行抗震加固的方法有很多,主要有增设抗震墙、外加圈梁-钢筋混凝土柱加固、钢筋网砂浆面层加固、钢筋混凝土板墙加固、支撑加固、包角加固等等,本文在如何选择抗震加固技术时,本着从结构体系——结构材料——结构构件——构件连接——非结构构件的顺序原则来进行抗震加固。
1、建筑层数及总高度超限:历次震害证明,砌体建筑的层数越多,高度越高,其地震破坏就越大。因为建筑层数及高度值越大就意味着侧向地震作用就越大,同时也加大了建筑底部的倾覆力矩。因此在地震中,倾覆力矩过大使得底部墙体产生过大的压力和剪力而被破坏。《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)第5.2.2节和第5.3.1节中分别对A类建筑和B类建筑做出了具体规定,《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)(2008年版)第7.1.2节中对C类建筑也做出了具体规定。
当砌体房屋的总高度及层数均超限时,应采用改变结构体系的加固方案,具体有以下两种形式:(1)双面普遍加钢筋混凝土板墙形成组合墙的方法;(2)增设一定数量的钢筋混凝土单面或双面板墙的方法,混凝土板墙厚度单面不小于140mm,双面合计不小于140mm,且结构全部地震作用分别由两个方向增设的钢筋混凝土板墙承担,并应计入竖向压应力滞后的影响,墙体配筋按混凝土剪力墙结构计算确定(原砌体墙不承担地震作用)。
2、平立面不规则、具有明显扭转效应:合理的建筑布置在抗震设计中是头等重要的,提倡平、立面简单对称。因为震害表明,简单、对称的建筑在地震时较不容易破坏。而且道理也很清楚,简单、对称的结构容易估计其地震时的反应,容易采取抗震构造措施和进行细部处理。“规则”包含了对建筑的平、立面外形尺寸,抗侧力构件布置、质量分布,直至承载力分布等诸多因素的综合要求。硕士论文,综合抗震能力指数。。建筑平面、立面应尽可能简洁、规整,使结构质量中心与刚度中心相一致。建筑立面应避免头重脚轻,房屋的重心尽可能降低,避免采用错落凹凸的立面,突出建筑屋面部分的高度不应过高,以免地震时发生鞭梢效应,同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。
当建筑的平立面、质量、刚度分布和墙体等抗侧力构件的布置在平面内明显不对称时,应进行地震扭转效应不利影响的分析,尽量在适当部位设置抗震缝,将体型复杂、平面不规则的建筑分割成几个相对规整的独立单元;当结构竖向构件上下不连续或刚度沿高度分布突变时,应在缺失部位补砌筑新墙体,使主要受力墙体沿竖向上下连续,并选择合适部位用钢筋网砂浆面层加固墙体,使加固后的楼层综合抗震能力指数大于1.0,且不宜超过下一楼层综合抗震能力指数的20%。
3、房屋的整体性不满足要求:在地震中多层砌体结构的纵、横向地震作用主要由相应墙体承担。因此,纵、横墙的合理布置且控制横墙的间距,可控制纵、横墙的侧向变形,增强了空间刚度和整体性,对承受纵、横两个方向的水平地震作用及抗弯、抗剪都非常有利。硕士论文,综合抗震能力指数。。墙体布置时,应尽量采用纵墙贯通的平面布置,而当纵墙不能贯通布置时,则应在墙体交接处采取加强措施。
当纵横墙连接教差时,可采用钢拉杆、外加柱及圈梁的方法来加固;当墙体布置在平面内不闭合时,应增设墙段形成闭合,在开口处增设现浇钢筋混凝土框;当构造柱和圈梁的布置不满足构造要求时,可采用外加柱及圈梁内加拉杆的方法,或者采用钢筋网砂浆面层或钢筋混凝土板墙加固,在面层及板墙内设置配筋加强带来代替构造柱及圈梁的作用,从而全面提高房屋的整体性及刚度。
4、砌块及砂浆强度不满足:采用钢筋网水泥砂浆面层。水泥砂浆面层的厚度宜为20mm,钢筋网砂浆面层的厚度宜为35ram,再厚则己不 经济 。钢筋外保护层厚度不应小于10mm钢筋网与墙面的空隙不宜小于5mm;这是因为钢筋的外保护层要确保钢筋避免锈蚀,而试验和现场检测表明,钢筋网竖筋紧靠墙面将会导致钢筋与墙体无粘结,加固效果不好,而采用5mm的间隙有较强的粘结能力,使得钢筋网砂浆与原墙体共同作用。钢筋网的试验结果表明,钢筋间距不宜太小或太大,网格尺寸实心墙宜300mm×300mm,空斗墙宜为200mm×200mm,这样钢筋的作用才能发挥出来。单面加面层的钢筋网应采用L形锚筋,用水泥砂浆固定在墙体上;双面加面层的钢筋网应采用S形穿墙筋连接,L形锚筋的间距宜为600mm,S形穿墙筋的间距宜900mm,呈梅花状布置。钢筋网四周应与楼板或大梁、柱或墙体连接,可采用锚筋、插入短筋、拉结筋等连接方法进行连接。硕士论文,综合抗震能力指数。。
5、预制板抗震能力差:屋面和楼层处开间大于11m的房间需对预制板进行加固,具体做法有两种:底部加角钢来或上部增设钢筋混凝土整浇层。底部加角钢,角钢型号可以取L100×6,在墙体和花篮梁上都可使用,采用螺栓和加劲勒可以有效的把预制板和下部墙或梁连成整体,施工比较麻烦,会破坏吊顶和弄脏整个房间,并且在施工期间得停止使用;在屋面增设钢筋混凝土整浇层也是相当麻烦的,要把屋面的保温层和防水层都破坏掉,成本比较高,优点是不影响到房屋的正常使用,在住宅中建议使用增设钢筋混凝土整浇层,特别是结合“平改坡”工程一起做就更好了。
结束语:在对砌体结构房屋进行抗震加固时,应优先从改善结构体系方面入手,使整个结构的抗震能力得到加强才是最重要的,也是加固砌体结构最根本的导向。
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大连理工大学
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五四一高级技工学校
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关键词:高层建筑 ;剪力墙 ;结构设计;
中图分类号:TU97 文献标识码:A
引言
随着建筑高层化的发展,对剪力墙性能及施工质量提出了更高要求。对于从事高层结构设计的工程师来说,只有对框架结构剪力墙结构的优缺点和技术要点全面把握,并能够吸收当代高层建筑结构设计的一些成功经验,并把结构的经济性、合理性与结构抗震的安全性等诸多因素加以统筹考虑,才能很好的与建筑师配合并设计出经济合理的高层建筑结构体系。
一、框架、剪力墙的受力特点
1 框架结构的受力特点
柱子是承重的关键,柱子上方架着横梁,横梁上面铺设楼板。框架结构的建筑物往往有粗大的柱子,这样才能够能够保证柱子有足够的强度支撑建筑物的重量。框架结构的这一受力特点导致采用框架结构的建筑物对横向受力的抵抗力不足,尤其是如果遇到地震,楼层间甚至可能出现移动。
2 剪力墙结构的受力特点
剪力墙结构是利用钢筋混凝土结构的墙体作为主要承重结构,比如建筑外墙,这些墙体有着抗震,抗侧刚度大,结构的整体性好的特点。尤其是现浇的钢筋混凝土,负载高,水平荷载大,抵抗水平力的作用明显。
3 框架一剪力墙结构的受力特点
框架一剪力墙结构是由梁柱搭建框架,再在部分框架间布置剪力墙,框架间填充加气混凝土轻型墙体,让剪力墙和框架一起承重,增加建筑物的承重能力。利用框架结构的灵活多变的特点划分建筑空间,利用水平荷载能力强的剪力墙抵抗水平方向的受力。框架一剪力墙结构把框架和剪力墙的优点结合在一起,相互弥补了对方的弱点。
二、设计计算中的几个问题
1 剪力墙的布置
原则上,布置剪力墙应该尽量保证对称、均匀、分散。剪力墙应该沿着房屋的方向,纵横布置,以外墙、电梯、楼梯、拐角剂周边等处为宜。在分布上尽量满足对称原则,这样的分布可以尽量使建筑物的刚度中心和质量中心接近。增加抵抗扭转的内力臂,最大化的加强建筑物的整体强度,提高抗扭转能力。在纵向方向布置的剪力墙应该从地基一直到房顶,保证墙体刚度。每片剪力墙的尺寸不要太长,最好不超过8m,尽量分散成多片,增加一片剪力墙就等于增加了一个抵抗水平力的结构。尤其是具有一定转折的剪力墙拥有更加优秀的抗侧力效果,比如L形、十字、圆形等形状。
2 剪力墙的厚度
框架一剪力墙结构中,对于带有边框的剪力墙厚度有一定的规范。如果该建筑处于震区,或者要考虑到抗震设计,那么剪力墙的高度大于等于建筑物层高的1/16,底部的剪力墙加强部位厚度应该大于等于200mm,无论是第一级还是第二级剪力墙都应该满足这个规范。如果不考虑抗震设计,那么剪力墙的高度应该大于等于建筑物层高的1/20,且厚度大于等于160mm。而边框的梁最合适的宽度就等于剪力墙的厚度,边框梁的高以剪力墙的2倍为宜。
3 重视屋面小塔楼的不利影响
现在的高层建筑物,在屋顶处常会设计小塔楼、电梯间、等突出屋顶的建筑结构。由于塔楼结构的质量和刚度比建筑物主体小很多,一旦发生地震,在鞭梢效应的影响下,小塔楼会产生水平位移。就算建筑物主体并未受到损坏,塔楼也可能会因为鞭梢效应的作用遭到破会。目前,大部分高层建筑物在设计的时候都将塔楼和建筑物主体分离设计,在抗震设计的时候也是分别进行计算。计算高层建筑物顶部小塔楼的地震作用非常重要,现在主流的计算方法是底部剪力法,计算顶部塔楼受到的地震作用需要考虑增大系数。由于底部剪力法计算比较复杂,为了简化计算方法,我们可以将小塔楼看做一个单独的结构,在地面计算小塔楼受到的地震作用,将得到的结果乘以增大系数就可以得到小塔楼在屋顶受到的地震作用了。由于设计建筑主体的时候一般都忽略塔楼对建筑主体的地震作用,仅仅计算和塔楼连接的部位。这样的算法还是存在缺陷,如果遇上强震,塔楼在鞭梢效应的影响下,必定会对建筑物主体产生不良作用。
4 框架剪力墙结构的抗震设计
在设计框架剪力墙结构的抗震性能时,必须符合相关规程。在水平力作用下,框架剪力墙结构底层的框架部分所承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩有一个比值(以下简称力矩比值),根据这个比值的不同,要采取不同的设计:当力矩比值小于lO%时,按剪力墙结构进行设计,其中的框架部分应按框架一剪力墙结构的框架进行设计。当力矩比值大于10%时,按框架一剪力墙结构设计,力矩比值在5O%至80%之间的,可以适当的增加框架剪力墙的最大高度。框架和剪力墙的部分应该按照各自的标准设计抗震等级及轴压比。当力矩比值大于80%时,框架剪力墙的最大高度必须按照框架结构设计,在抗震等级及轴压比的设计上也和前一种情况有所不同,框架部分按照框架结构设计,剪力墙按照框架剪力墙结构进行设计。
三、高层框剪结构抗震设计的技术要点
1 提高剪力墙的抗震能力
(1)提高剪力墙的抗震能力需要加强对倾斜方向裂缝的控制,我们可以利用边框剪力墙来实现这一目的。将梁柱设计在剪力墙的边上,增加拥有倾斜方向承载力的边框结构,这些边框能够阻拦倾斜的裂缝。如果剪力墙产生裂缝,边框结构可以减低附加剪应力,阻止裂缝衍伸到其他部位。
(2)合理的肢墙面积。
如果剪力墙纵向设计有洞口,那么这片剪力墙就变成了联肢墙,联肢墙的中间受到横梁的约束。联肢墙有双肢墙和多肢墙两种情况,双肢墙上只有一列洞口,多肢墙上有多列洞口。
这样的设计降低了剪力墙的刚度,增强抗震能力。即使出现裂缝也往往是在洞口或横梁部位,降低了对墙体的伤害。
2 改善框架的抗震能力
(1)强化角柱。要增强抗震能力就应该强化框架的角柱,提高抗剪应能力。作为框架结构的关键部分,角柱起到连接梁和柱子的作用只有强化了角柱才能从整体加强框架结构。
(2)增强框架的抗震能力需要提高整体框架对推力的抗性,降低横向的位移,尤其要注意减少楼层之间的移动。可以在框架内分散布置用钢筋混凝土浇筑的剪力墙。由于这样的设计没有良好的延展性,我们可以设计一些有延展性的墙体,降低刚度。比如在剪力墙的墙体上合理的增加开口,形成耗能结构,有效的将震能释放。
(3)在框架剪力墙结构中,设计赘余构件可以有效的抵消地震部分的能量。设计赘余构件时可以使用钢筋做骨架的混凝土作为支撑构件,发生地震时,震能会首先影响这些构件,当这些构件被破坏之后,建筑物的整体结构也会发生一定的改变,同时改变了自振频率,避免和形成共振。
3 改善整体抗震能力
( 1)如果在框架剪力墙结构中的梁端和柱端安装“塑性铰”,可以在框架剪力墙结构中形成耗能结构。由于塑性铰能够承受、传递一定的弯矩,地震发生时,即使纵向钢筋发生屈服也不会瞬间破坏结构,而是在塑性铰的作用下承载。水平的构件会先于纵向构件发生屈服,
避免建筑物发生垮塌。
( 2)依照建筑物的实际情况,在框架剪力墙整体结构的刚度和承载能力之间寻求平衡。由于地震发生时,建筑物会的自振周期容易和地震产生共振,如果使用了过多的剪力墙就会减小自振周期,增加建筑物的刚度。那么,加大自振周期就可以有效减少地震作用。在设计的时候布置数量合理的剪力墙,适当的使用短肢墙来减少剪力墙的面积,既可以减轻建筑物的整体重量,有能够有效的防御地震的影响。
( 3)由于框架和剪力墙的材料,制造工艺不相同,两者的结构也不一样,他们存在着刚度、弹性和延展性等多种差异。有可能导致框架剪力墙结构的构件之前无法有效的合作,构件之前缺乏协调,降低了建筑物的抗震能力。只有在考虑协调性的基础上,经过严密的计算和设计,在结构的刚度、弹性和延展性之间做好平衡才能够最大程度抵抗地震力。
四.结语
尽管在高层建筑中框架剪力墙已经得到广泛的应用,并且也取得了前所未有的高度和成就,但是该结构复杂的受力特性使得在抗震性能上还有很大的改进空间。在进行转换层的设计构造时,严格遵循本文提到的结构设计要求,特别是抗震概念要求,在转换层附近适当提高其构造等级要求,增强整体抗震能力,使得框架剪力墙结构更好地应用到高层建筑中。
【参考文献】
[1] 文伟 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析 [期刊论文] 《城市建设》 -2010年35期
[2] 刘仲臣 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年1期
论文摘要:笔者经过实践并进行理论总结后,在本文中就房屋基础隔震技术的原理和施工技术要点做了详细和系统的介绍,并且通过比较将房屋基础隔震技术抗震性能好和节约成本等优越性展现出来。最后笔者还就目前该技术的应用情况做出了总结。
2008年的5·12汶川地震在给我们带来伤痛的同时也引起了各界对房屋建设的关注,对于每一名房屋设计和建设者来说如何提高房屋的抗震能力成了必须思考和探索的问题。广木线穿心店站的货运楼在其周围房屋基本倒塌的情况下仍然可以保持房屋上部结构的基本完整性这一特殊的现象为我们有效提高房屋抗震性能提供了一种可能。经过调查发现该楼房在修建过程中应用房屋基础隔震技术,这就提示我们房屋基础隔震技术能有效提供房屋抗震性能,而这一点在国家现行的GB 50011.2001建筑抗震设计规范中得到证明。下面就介绍一下房屋基础隔震技术的基本原理和优越性,并且探讨一下其应用的方法。
1 房屋基础隔震技术的基本原理
房屋基础隔震技术的基本原理就是在房屋的上部结构同地基之间实现柔性连接——一般是在上下结构的中间增加水平刚度低且具有适当的隔震和增加结构系统的柔性,使上部结构得以同可能造成破坏的地面运动分离,以达到降低房屋上部结构的地震能量加速,且提高房屋对于地震的抵抗能力的目的。可以说基础隔震技术通过“以柔克刚”的方式使得房屋的抗震性能大大提高。当地震破坏程度较小时,“隔震装置的初始刚度足以使房屋屹立不动”[1],在遇到破坏性大的地震时这种设计就可以保持房屋的基本结构让房屋不至完全倒塌,就像5·12地震中的广木线穿心店站的货运楼。
房屋结构应用基础隔震措施后,其周期是没有应用基础隔震结构的2~3倍,依据反应谱理论可知较长的隔震建筑的周期可以使地震对房屋的影响大幅度减小。但就传统对原理的解释来看,这种隔震设计一般多用于层数较少的楼房,而目前我国在高层建筑中也开始了基础隔震技术的使用。虽然,这用传统的理论很难解释其合理性,但是从实际运用中来看,我们仍旧可以发现其合理因素所在,即就隔震能力本身而言基础隔震技术降低房屋上部结构的地震能量加速。
2 房屋基础隔震设计的优越性
无论是从理论上还是实践中基础抗震设计较传统抗震设计在抗震能力和节约成本方面都有很大的优势。
2.1 抗震能力更好 明显有效地提高了地震对房屋结构的影响。基础隔震技术使得房屋结构的加速度降低60%左右,也就是相当于没有运用基础抗震技术结构的1/10~1/4。如此一来房屋上部结构的地震反应也刚体平动十分类似,从而能让房屋的整体结构得到有效的保护,同时也因结构的震动得以保持在较为轻微的水品内而让房屋的内部设施。同时在地震时,应用了基础抗震设计的房屋能够保持上部结构的弹性工作状态的正常运作,这可以给某些重要的建筑物以可靠的保护。
2.2 节约成本 从目前国内的房屋建设实例来看,采用了基础隔震设计的房屋在初始造价上往往较非基础隔震设计的房屋高,但是我们在计算隔震设计的经济性时不能只考虑初始的工程费用,而应该从其抗震性能、抗震安全性、震后维护等方面来进行评估。首先,房屋基础隔震可以有效的保护房屋内部的浮放设备,防止内部物品的破损,减少了受灾群众的经济损失和次生灾害的发生。其次,抗震措施简单明了,隔震设计仅考虑隔震装置,“这样就可以把设计、试验、制造的注意力集中到这些构件上”[2],因此建筑结构的设计与施工得以简化。最后,地震后无需对隔震建筑进行过多的维修。
3 房屋基础隔震设计的应用方法
3.1 隔震装置的选择 现阶段常用的隔震装置有:加铅芯的多层橡胶支座、橡胶隔震支座、摩擦滑动层隔震装置、阻尼器。这些隔震装置都各有其优缺点,具体什么选择还得按照房屋的总体设计需要来,但总的来讲要想隔震装置在地震中发挥作用,保证房屋整体的抗震性能和安全性,就必须就有适当的阻尼及消能能力基础隔震装置必须具有一定的阻尼、消能能力和竖向承载能力。下面我们就以叠层橡胶隔震支座为例。叠层橡胶隔震支座一般用天然橡胶或者人工合成橡胶制作,呈圆柱形,直径在300mm以上1000mm以下,单个可以承重500KN到700KN。其有点是有很好的自复能力。其缺点是“由于上部结构的粱是由叠层橡胶支座为其竖向支座的,为了减小梁的跨度,就需要放置比较多的叠层橡胶支座,那么就提高了整个隔震体系的成本。”[3] 3.2 确定水平向减震系数 水平向减震系数取值必须大于等于0.25,而且隔震作用发挥后,地震作用的总水平应该是隔震结构相对的减震系数的百分之七十。为了更加合理化水平向减震系数,我们要根据具体情况配合相应的防烈度,具体来说可看下表:
水平向减震系数 防裂度
0.25 6-7
0.38 6-8
0.5 6-8
0.75 7-9
3.3 基础设计要点 当我们进行抗震设计的基础设计时可以不考虑隔震产生的减震效果,只需按原设防烈度着手设计即可。
3.4 隔震层设计要点 隔震层能在地震中起到应有作用是设计的根本,因而就必须确保整体隔震结构得以协调工作,这样一来我们在将具有合适刚度的梁板体系安排在隔震结构的项部的同时要做到让该层隔震装置的两种负荷——永久、可变负荷的“竖向平均压应力限值不超过相关规范规定,且在罕遇地震下不出现拉应力。”[4]还有一点需要我们注意,就是虽然在前面已经列出了防烈度的相应系数,但是考虑到在遇到竖向地震是隔震层的相对无力,在上部结构设计是我们有必要把水平向换算烈度提高。基础隔震设计不是单靠哪一个部分就能够完成的,要想使得隔震设计的性能得到良好的发挥,就必须保证设计的每个部分都不能脱节,要重视连接点的重要性,从全局出发着手设计。
3.5 隔震层设计注意事项 隔震层的抗震性能还收其以下结构的影响,因此我们要注意一下的设计要点:①对于支柱、支墩等地相连且有相当大的承重任务的结构,在设计时要以高标注也就是罕见破坏性地震作为隔震底部相关力如竖向力和水平力的计算依据。②要具体问题具体分析,不同的地区对于隔震建筑地基有这不同的要求和标准,所以我们在作出精确计算和设计时不能忽略相应地区抗震防烈度。
4 房屋基础隔震设计在我国的应用情况和前景展望
基础隔震的概念早在1881年就已提出,但其真正开始在工程上运用是到上世纪20年代才开始。而我国却是到了60年代才开始有学者关注这一技术,所以该技术的应用在我国起步较晚,不过经过不断的推广,目前国内已经有包括北京、天津、汕头、西安、南京、深圳等在内的地方进行了基础隔震技术工程的试点建设和推广。但是我们发现在西部,这一技术的应用并不充分,而我国西部一些人口密集的城市地处地震带,汶川、玉树的地震给我们提了个醒,我们应该重视推广该技术的应用辐射地区,特别是西部地区。
参考文献:
[1]张文福.房屋基础隔震的概念与设计方法.石油规划设计.1998年第3期
[2]岑巍.浅述房屋基础隔震技术的应用.山西建筑.2010年第20期
关键词:抗震施工技术;住宅建筑;建筑结构;居住环境
如何使建筑工程的抗震施工的相关技术在城市建设过程中发挥出重要的作用,已经成为城市建设当中重要的课题,我国还处于两大地震带,是多地震的国家,做好建筑工程的抗震施工意义更大。
1、关于建筑工程当中抗震施工技术的重要性
经过历次证明,房屋的倒塌大部分是由于地震灾害所造成的,这主要是因为大多数的建筑缺乏相对规范管理,而且其房屋的质量比较差,不仅不能抵挡强烈地震,而且一般在6级左右的中强地震,会出现比较强的震感,引起房屋损失,人身伤害。目前在众多建筑工程中,会出现再生钢材现象,但是因为钢筋抗拉强度达不到工程技术相关要求。所以提高房屋的抗震性能,能够避免一些地震灾害。以图1为例,在设计住宅时,需要在框架的节点上增加附加的钢筋,保证建筑架构的稳定性。
图1:住宅室内外针对抗震的设计
2、最常见的抗震结构性能的相关比较
就现在而言,我国的民用建筑最为常见的建筑结构包含了:钢结构、砖混结构、框架结构和砖木的结构,这些结构的建筑在抗震性有着一些区别。
2.1关于钢结构建筑的抗震性能
钢毕露构建筑是21世纪绿色的建筑,其独特的可循环使用建筑结构比较符合现在发展节能省地建筑,同时满足经济持续健康的发展。钢结构的建筑,首先是重量轻而且强度高,如果用钢结构构建住宅重量是钢筋混凝土住宅的二分之一,所以其使用面积比钢筋混凝土的住宅要提高大概4%,其次是抗震性比较好,如技术钢材料具有匀质性和强韧性,会发生较大的变形,而且有可能承受比较大的动力荷载,一般情况下具有非常好的抗震性。根椐国内外震后调查,钢结构的建筑倒塌数相对比较少,而且从理论上看,钢结构的建筑比框架和砖混结构要结实得多,而且使用的年限也会比较长。
2.2关于砖混结构的构建筑抗震性能
砖混结构一般是由砖墙进行支撑、现浇以及预制钢筋混凝土构成,由于建筑质量有所不同,其抗震性也会有较大差异,所以砖的抗压性较差,在遇到六七度的地震时,会造成局开裂和慢慢散落,其裂缝会扩大。有些建筑的施工质量比较好,砖的形状和砂浆强度比较高,这类房屋在10度地震情况下极易破坏。
一般情况下这种结构的房屋容易发生问题,比如跨度大的横梁和楼梯间的墙体和较大洞口的墙体,在地震发生时,住房需要避开类似结构的部位和构件,可以进入结构相对稳定的空间,如厕所或者是小厨房。
对比砖混结构的抗震性能,明显好于砖砌体的相关结构,砖混结构在唐山地震中经受住了考验,这种结构相对比较实惠,冬暖夏凉。
3.住宅建筑抗震技术的应用和建议
根椐近年来,住宅的建筑抗震技术及相关的应用在慢慢完善,但是根椐实施过程中,我国仍然面临着许多弊端,所以需要根椐实际的工作,加强住宅建筑的抗震性。
3.1加强宅建墙体的抗震性
一般情况下住宅的建筑墙体框架结构是住宅的建筑抗震施工技术的关键,它属于围护构件的相关承重的范围,其所产生的抗震性能,是取决于建筑材料的质量,同时也需要考虑建筑承重的结构的连接,以及建筑地基的状态。在实际的抗震施工技术和应用中,需要在抗震施工中采用高标号的水泥,严格控制砂浆的比例,同样的墙体通过砂浆粘结构成墙面整体。
3.2加强住宅建筑的构造柱的抗震能力
抗震施工技术中,关于构造柱和圈梁的施工占有非常重要的位置,需要进行加强和改进其技术,所以在众多的砖混结构我们需要根椐住宅的要求,通过合理的设计构造柱和圈梁,从而保证其抗震的性能,可以实现住宅的最大的抗震的能力和相关的效果,需要特别注意构件之间的连接,注重强有力的施工的要求,这样两者就共同构成了其住宅的建筑的骨架,这样可以充分发挥有效约束的墙体的作用。以图二为例,需要根椐墙体构造柱的设置重点加强抗震的能力。
图二:
墙身构造柱的重要设置
3.3加强住宅建筑的框架节点的抗震性能
住宅建筑的框架的节点,需要充分发挥连接的框架和梁之间的重要作用,所以框架的节点需要符合抗震的相关标准,这样才能提高整体的抗震。如果框架的节点遭到破坏,那么就会导致住宅的建筑整体建筑的结构就会发生严重的移位,所以我们根椐框架的节点的抗震技术施工的现实和重要,所以全面加强框架的节点,在实际的抗震技术在施工的进程,需要将混凝土慢慢浇筑到梁底的标底,然后将框架节点连同梁板进行完美的浇筑,所以施工队伍需要不断地加强抗震施工技术应有识,坚决拒绝施工的隐患。
结束语
根椐大多数对于地震等自然灾害进行了解,所以我们和抗震有关的建筑设计的情况进行探寻和摸索,根椐现在的情况,其搞垮的相关设计还没有达到科学的程度,尤其是我国人口的分布相对比较广泛,所以单纯的依靠建筑来提高抗震性不是很科学,也不全面,这样不仅不能减少地震的损失。根椐我国发生地震的损伤来看,我们需要非常重视建筑结构的良好的抗震性能,同时还要加上强大的室内抗震设计,一起实现建筑的抗震,保证建筑物自身质量和功能的完整性。
参考文献
[1]杨文斌,韩世文,张敬军等.地震应急避难场所的规划建设与城市防灾[j].自然灾害学报,2011,(1):126-131.
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:
论文摘要:使结构安全适用、经济合理、是结构工程师的任务和责任。根据长期工作体会从概念设计的观点出发,介绍抗震设计中遵循的原则,提高房屋抗震性能的措施。结合工程实际介绍了环境类别和保护层厚度的确定、按简支梁计算构造钢筋的设置等问题。
一、概念设计和结构构造
抗震设计中,影响整个结构抗震能力的因素很多,如:结构构件的承载力和变形能力;非结构构件的材料性能及提供的强度储备;结构的连接构造;结构的稳定性;结构的整体性能在经受第一次地震后多次余震反复作用下的抗破坏能力。目前只对第一种因素作了计算,其它因素尚无法进行计算,靠概念设计和结构构造做到结构体系具备必要的承载力、刚度、稳定性、能力吸收及耗能能力,也就是具有足后的延性。对复杂结构,七分计算三分构造,更重要的是概念设计。
(一)概念设计
材料性能、构件性能、连接构造、结构体系通过实验、实践检验,但还不能计算,称为概念设计,抗震设计中应遵循以下原则:(1)结构的承载力、刚度、质量在平面内和沿高度应均匀、对称和连续分布,避免应力集中:(2)应尽可能设置多道抗震防线,布置超静定结构及延性较高的耗能构件,注意适当加强静定结构部位、关键部位和薄弱环节;(3)注意结构的连接整体性,结果单元应采用牢固连接,不同结构单元应遵守彻底分开的要求;(4)估计和控制塑形铰区出现的范围和部位,有针对性的进行构造布置,掌握结构的屈服过程以及最后形成的屈服机制;(5)做到强柱弱梁、强剪弱弯;(6)采取有效措施防止过早的混凝土剪切破坏,钢筋锚固滑移和混凝土压碎等脆性破坏;(7)构件和节点连接的承载力和刚度要与结构的承载力和刚度相适应,节点连接的承载力不低于构件的承载力;(8)应该避免盲目增加钢筋,某一部分结构设计承载力超强或不足,都可能造成结构的相对薄弱,梁端、柱端及抗震墙的加强部位受弯配筋在满足承载力和抗震构造要求的条件下,应减少钢筋超配;(9)考虑非结构性部件对主体结构抗震产生有利和不利的影响。
(二)结构构造
结构体系靠力学计算保证构件的承载力及变形,又靠构造措施将构件连接在一起,形成结构体系,合理的构造保证构件传力明确;保证在力的多次作用下能力的吸收及耗散;避免因部分构件破坏而使结构体系丧失承载能力及抗震能力;保证在设计使用年限内的耐久性。可以说结构构造是概念设计的具体化。我国通过几十年的实践,特别是唐山地震所总计的经验教训,后来试验研究都有完整的结构构造措施。但是认识在不断提高,概念设计在不断发展,结构设计除正确运用目前的构造措施,同时还需要不断总结、充实、提高。
二、结构计算
(一)荷载要准确
荷载包括结构自重,建筑材料做法,设备荷载(设备自重、管道重),建筑功能需要的活荷载,风、雪荷载、地震力、温度变化产生应力以及其它偶然作用等。有的荷载规范有所规定,可作依据,有的需要各专业提高。建筑专业提高的不仅仅是荷重,而应该是具体的材料做法,设备专业则应提供所选用的样本。由于建筑做法和设备一般要到订货时才能落实,在这以前变换的可能性很大,结构设计人员应该意识到这一点,并要求有相关的知识,准确计算所采用的荷载。
隔墙荷载占总荷载的比例较大,隔墙材料品种繁多,但尚无十分理想的隔墙材料,不是荷重偏大就是隔音差、抗撞击差或板块之间易出现裂缝。当隔墙位置固定且隔墙材料确定时,预留荷载是必要的,但考虑过重的隔墙会使结构用钢量过大。一般可与建筑专业配合,易采用轻质材料并在施工图中说明隔墙材料,允许荷载值及位置。
结构计算最忌讳漏掉荷载,他将使计算白费或使结构存在隐患,应引以为戒。
(二)应分析计算结果
对复杂或重大工程一般需要用两种不同单元模型的程序进行分析和比较,对特殊工程应选择适当的计算程序。建立的模型,边界、支撑条件应尽量符合实际。程序中的输入数据应弄明其缘由,弄清其概念,对提高设计质量是不可缺少的。
(三)环境类别与保护层的确定问题
混凝土设计规范第3.4.1条规定了耐久性设计的原则及构件环境类别的分类标准。规范第9.2.1条给出了各类环境条件下的构件纵向受力筋保护层最小厚度。这是新规范重视耐久性问题的具体体现。由于规范是依据构件所处的环境类别来确定纵向受力筋保护层最小厚度的,对于处在两种环境交界部位的构件,如地下室墙,迎水面侧一般为二类环境,而其室内一侧一般为一类环境,两侧面的受力筋保护层最小厚度也应有所区别。因此笔者认为,对于处在两种环境交界部位的构件,在选用最低混凝土级别、确定混凝土配合比等耐久性基本要求(规范第3.4.2~3.4.8条)时应接交界面上两种环境类别中的最不利环境类别确定,在确定受力筋保护层最小厚度时,则应按构件表面所处的环境类别分别考虑。否则,对于基础地板、地下室外墙,随着保护层厚度的增大,采用商品混凝土时,构件表面出现早期收缩缝的机率也随之增大,而构件表面开裂后,反而影响构件的耐久性。所以保护层厚度不是越大越好,而应构件表面所处的环境类别有针对性地选用。
(四)安简支计算的梁端部上部构造钢筋设置问题
混凝土结构设计规范第10.2.6条对实际受约束的简支梁端上部构造筋作了规定。此时梁端实际受到部分约束,如按梁端的实际约束条件采用弹性理论进行整体内分析,计算所得的实际弯矩除与梁上承受的荷载大小有关外,更与梁端的约束构件即边梁或构件柱的相对刚度有关。将梁端构造钢筋的截面面积与梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积相关联,只体现了梁上承受荷载的大小,而没有考虑梁端实际约束程度,如果梁端实际约束程度很弱,非常接近于简支,即使梁上承受的荷载很大,梁端实际弯矩仍很小,因而没必要配置太多钢筋,这是其一。其二,条文所指部分约束梁端的构件通常是指砖混结构的构造柱、框架和主次梁体系中的边梁,如果梁端实际配筋较大,梁承受的负弯矩也较大,与之平衡的构造柱弯矩或边梁的扭矩也较大,当约束构件是构造柱时,由于构造柱配筋较小,一般为4φ12,很可能造成构造柱的配筋不足;当约束构件是框架或主次梁体系中的边梁时,虽然按弹性理论计算边梁有较大的扭矩,但国外的试验资料表明5,边梁开裂后,其抗扭刚度约相当于弹性抗扭刚度的1/10。塑性内力重分的结果使得边梁扭矩和梁端实际弯矩值都很小,没比要配置太多的钢筋。新的混凝土结构设计规范实施前,我院设计的大部分工程终于边梁相交的梁端实际配筋统一为2φ12(四肢箍为4φ12),20世纪六七十年代设计的部分工程甚至为2φ10或2φ8这些工程已正常使用了30年综上所述,规范所给的这种配筋策略是否合适值得商榷。
参考文献
[1]混凝土结构设计规范(GB50010-2002).2002
[2]中国建筑科学研究院.混凝土结构设计.中国建筑工业出版社.2003
[3]吕西林。高层建筑设计(第二版).武汉理工大学出版社.2003。