浅谈抗震概念设计的重要性
探讨抗震概念设计在建筑结构设计中的应用
多道抗震 防线就是采用多重抗侧力结构 , 提高部分的延性 ,并由若 干个这样的部分体系构成一个完整的抗震结构体 系,以便一方面使得结 构能够消耗大量 的地震能量 ,另一方面,当第一道 防线随地震而破坏, 建筑物 自振周期便与地震震动卓越周期错开 , 缓解 了建筑物的共振 , 从 而减轻地震 的破坏作用。具体而言 , 第一道抗震防线的抗侧力构件选用 无重力负载或者重力负载少的竖向支撑和填充墙或者轴压小 的抗震墙 、 实墙筒体之类构件。在建筑物中增设冗余部件 ,利用它们 的屈服变形来 消耗地震能量 的输入 , 并利用他们 的破坏而改变建筑物的 自 振周期 ,减 少因共振而带来 的破坏。 26 刚度、承载力和 延性 的匹配 . 大量的地震经验表明 ,建筑结构整体及其构件 、节点对地震反应的 强弱以及破坏程度 ,与结构整体 的刚度以及构件和节点的承载力及构造 密切相关 。一般说来 ,结构的刚度越大 , 则其延性 就越低 ,而此时 ,它 分担的地震能量恰恰需要其具有很高的延性 以消耗地震能量 , 而结构的 延性太强 ,则结构 的刚度不足,瞬间来袭 的破坏力 , 虽然可以很好地被 其消耗 ,但其 自 身却会因变形过大而不能继续使用。因此 ,确定 了建筑 结构 ,还要使得结构刚度、承载力及延性之间达到比较好的匹配关系。 在建 筑概念抗震设计 中,刚度 、承载力和延性 的匹配 ,一个 总的要求 是,结构部分的延性要求高于结构总体 的延性要求 ,即重要构件的延性 高于结构总体 的延性 ,构件 中关键杆件或部位的延性高于对整个构件 的 延性 。要使建筑物有很强的抗倒塌能力 ,比较理想 的状况是 ,在结构抗 侧力 的刚度达到一定的标准 的前提下 , 结构中的所有构件及构件中的所 有杆件都有较 高的延性,但这是理想状况 ,实际工程不可能完全做到 , 但可以选择结构中的重要构件以及某些构件中关键杆件,提高他们 的延 性 ,如 , 楼房 中会出现塑性变形集 中的楼层 , 房屋周边转角处、平面突 变处以及复杂平 面各翼相接处等 。
浅谈建筑结构设计中抗震结构设计 赵斌
浅谈建筑结构设计中抗震结构设计赵斌摘要:现当今,随着我国建筑工程的快速发展,建筑结构设计是关乎整个建筑质量的关键所在,科学合理的建筑设计能够提升建筑基础质量,并延长其使用寿命,因此与人们工作、生活、娱乐、出行等息息相关的相关建筑工程质量就成为人们越来越关注的对象。
伴随近年来生态环境的逐渐恶化,自然灾害的发生频率越来越高,与之而来的是对建筑结构的伤害,尤其是地震带来的危害,因此本文将以抗震设计为建筑结构重点,寻求有效的设计方法为人们的日常生活加强安全保障。
关键词:建筑结构设计;抗震结构设计引言我国的建筑工程行业在不断的发展中,不仅加强对施工技术方面的研究,还更加注重对建筑设计方面的研究,这是因为建筑结构设计直接关系到项目的建设质量和建设效果,建筑结构设计中最为重要的一部分就是抗震设计。
地质灾害的发生具有不可控性,对于人类社会的破坏也是极其重大的,尤其是地震灾害的发生,突发性强、灾害性大,且不可预测,影响范围广,建筑物的抗震等级不够,容易发生倒塌,还会给周边建筑带来危害。
建筑结构设计中的抗震设计是要考虑到建筑本身的结构特点以及当地的抗震需求,针对建筑抗震能力完成结构设计、空间设计和平面设计等,保证建筑物的稳固性,也为人民生命财产安全提供可靠的保障。
1建筑工程中抗震设计的必要性在实际生活中,对建筑结构造成巨大破坏的原因之一就是地震灾害,同时其也是使建筑物损伤最严重的自然灾害。
不仅如此,地震灾害还严重威胁人类生命安全。
多年来,地震给我国人民的生命财产安全带来不可估计的损失。
如唐山大地震,使几十万人失去了宝贵生命,还有汶川地震也造成了大量伤亡,同时给人们的心理也带来严重伤害。
随着我国经济的不断发展,城乡一体化工作也取得了很大进展,很多地区人口密集。
为尽可能地减少地震灾害带来的损失,人们开始将研究重点转移到发生地震时可能给人类带来巨大伤害的建筑物上,因此建筑工程中的防震设计十分必要。
在建筑结构的设计过程中加入防震设计,会使建筑本身具有很好的稳定和安全性。
浅谈高层建筑结构抗震的概念设计
6 结构延性要求和延性设计原则
6. 1 延Байду номын сангаас是指最大允许变形与屈服变形的比值 结构延性反映截面和构件的塑性变形能 力, 延性比数值越大, 说明截面和构件的延性 越好, 结构的延性也就越好。 6 . 2 提高钢筋混凝土梁延性的措施 选择适宜的梁截面尺寸, 经济的配筋率, 避免出现超筋或少筋梁。 采用中低级强度的钢 筋。 加密箍筋不仅可防止梁的剪切破坏, 同时 由于箍筋对混凝土的约束作用, 可大大改善梁 的延性。
混凝土的约束作用明显减弱。 (3) 剪力墙端部应形成I 、 形或设I 端 T 柱、暗柱。地震作用下, 它们对剪力墙的承载 力和边缘处的混凝土约束作用有明显的提高, 同时对抗倒塌和扭转亦非常有利。剪力墙的 端部、 暗柱、 端柱的设置应满足 《 高规》 第5. 3 . 16 条的构造要求。
3.3 框架一剪力 墙结构
3.4 底层大空间 剪力墙结构
(1)为了改善底层大空间剪力墙的缺点, 设 计中常常采用部分落地剪力墙 , 形成框一支剪 力墙和落地剪力墙协同工作的体系。设计时 2 适宜刚度的原则 梁为拉弯构件, 梁上部至少有 高层建筑结构设计中, 适宜的刚度非常重 应特别注意框支 50%的主筋贯通全梁, 下部钢筋全部贯通, 沿梁 要。刚度越大, 地震作用下承受的地震作用就 高配置间距不大于200mm , 直径不小于中16 大, 破坏后果相对就严重, 且会造成大量建筑 7 “ 小屁不坏. 中展可修, 大屁不倒”设计 框支柱应沿全高加密箍筋。 材料的浪费。 刚度过小, 建筑物较柔, 地震作 的腰筋, 原则 (2)底层大空间结构转换层的应力比较复 用、 风荷载作用下产生较大的变形, 影响正常 “ 小震不坏”要求建筑结构在小震( 多遇 应采用双向配筋, 转换层相邻的楼层板也 使用, 影响强度及稳定性。通常改变结构刚度 杂, 或常遇地震)作用下仍处于弹性工作状态, 建筑 在大空间部分的楼板不宜开洞, 物不出现任何损坏. “ 的方法有: 改变建筑结构水平构件(梁板)的整 应适当加强, 中震可修” 要求建筑结构 体性和刚度;改变竖向构件的整体性和刚度, 降 转换层的混凝土强度等级不宜低 C30 , 在中震(设防烈度地震)作用下允许有少量次要 低或增高其高宽比; 增大或减小构件的纵筋配 构件产生不严重的破坏, 经维修后即可恢复正 筋率, 提高或降低构件混凝土的强度等级等等。 4 等强度与耗能设计原则 常使用, 此时部分结构构件进人弹塑性状态, 所谓等强度, 就是在外力作用下各种构件 “ 大震不倒” 要求建筑结构在大震(罕遇地震)作 均充分发挥 自身的材性、特性。同时达到破 3 常用高层建筑结构抗屁设计的特点 用下, 虽然产生较大的塑性变形但不致倒塌。 坏状态。此种状态亦为最经济状态。这就是 3. 1 框架结 构 避免应力集中, 8 多道设防设计原则 为防止房屋在地震作用下突然坍塌, 应避 要求在设计中加强薄弱环节, 防止因局部破坏引发整体破坏等。 免塑性铰出现在底层柱, 故在设计中必须保证 所谓多道设防是指人为加强某些竖向抗 一个高质量的高层建筑结构设计, 肯定也 底层柱的抗弯、抗剪强度、提高底层柱的可 侧力 结构, 提高该部分的可靠度, 使其在强震 是一个良好的耗能系统。人为地在一些次要 下仍处于工 靠度。进行框架计算时, 对梁端负弯矩进行 作状态, 有意识地设置一些薄弱环 部位、次要构件上设计若干薄弱环节对结构 调幅, 可以提高整个框架结构的延性。 节, 使其在强震下破坏并退出工作, 从而引发 的整体抗震性能是大有好处的。它能大大改 3.2 剪力 构 墙结 内力重分布, 达到减轻震害的目的。原则上应 (1)剪力墙结构的刚度很大, 其变形很容易 善结构的延性性能。应选择水平构件为主要 优先选择轴压比值较小的剪力墙, 筒体之类构 不应选用承受竖向荷载的构件, 如 件, 为 一 抗 防 的 侧 构 一 满足 《 高规》规定的要求。因其塑化历程是在 耗能构件, 作 第 道 震 线 抗 力 件, 粉 底部(1/ 8 总高范围且不小于底层层高范围)出 柱、剪力墙等。 情 下不 选 轴 比 大 框 柱 为 况 ,宜 用 压 很 的 架 作 挤 现塑性铰, 设计时应对该部分予以适当加强. 一道防线的抗侧力构件。 ( 2 ) 剪力墙内的竖向最小配筋率应满足 5 强柱弱梁、强剪弱弯. 更强节点的设 《 高规》第5. 3. 巧条, 以避免在罕遇地震作用 计原则 9 地展藕连作用 下产生脆性破坏。水平分布筋亦须满足 《 高 在结构设计中, 强柱弱梁、强剪弱弯、 地震除有水平作用外, 还有垂直作用和扭 规》第5 . 3 . 15 条规定, 水平分布筋过小, 对 更强节点是强度设计最重要的一个原则。它 转效应。《 高规》明确规定质量与刚度不对
从欧洲抗震设计规范的一般规定浅谈结构抗震概念设计的重要性_赵真
从欧洲抗震设计规范的一般规定浅谈结构抗震概念设计的重要性_赵真结构抗震概念设计是建筑抗震设计的重要部分,它对于确保建筑结构在地震中具有足够的抗震能力至关重要。
欧洲抗震设计规范中对结构抗震概念设计有一些一般规定,这些规定为工程师提供了指导,确保建筑在地震中的安全性。
首先,结构抗震概念设计的重要性体现在它是抗震设计的第一步。
在这个阶段,工程师需要确定建筑的设计目标,包括对建筑结构的可靠性、安全性和经济性的要求。
通过合理的抗震概念设计,工程师可以在设计初期确定适当的抗震设计方案,从而减少后期的设计修改和调整,提高工程效率。
其次,结构抗震概念设计的重要性还体现在它对于选择合适的结构体系和材料至关重要。
不同的结构体系和材料对地震的响应和行为具有不同的特点,因此在抗震概念设计阶段,工程师需要仔细考虑并评估不同的结构体系和材料的优缺点。
通过结构抗震概念设计,工程师可以选择最适合的结构体系和材料,确保建筑在地震中具有良好的抗震性能。
此外,结构抗震概念设计的重要性还体现在它对于确定地震设计参数的影响。
地震设计参数是指在地震作用下建筑结构需要承受的地震力和位移。
在结构抗震概念设计阶段,工程师需要根据地震区域的地震活动性和建筑的重要性等因素,选择合适的地震设计参数。
合理的地震设计参数可以确保建筑在地震中具有足够的抗震能力,同时也可以避免过于保守的设计,提高工程经济性。
最后,结构抗震概念设计的重要性还体现在它对于建筑整体安全性的影响。
在结构抗震概念设计阶段,工程师需要考虑建筑的整体结构布局、竖向和横向抗震设计原则等因素。
合理的抗震概念设计可以确保建筑在地震中具有良好的耐震性能,减小结构破坏的可能性,保护人员的生命安全。
综上所述,结构抗震概念设计在欧洲抗震设计规范中具有重要的地位和作用。
通过合理的抗震概念设计,工程师可以在设计初期确定合适的抗震设计方案,选择最适合的结构体系和材料,确定合理的地震设计参数,确保建筑在地震中具有足够的抗震能力,提高建筑的整体安全性。
浅谈建筑抗震概念设计的重要性
刚 度 和 承 载 力 突 变面 形 成 薄 弱 层。 建 筑 结 构 的 不规 则类 型 可 分 为平 全 适用 的原 则 。 但 是 这种 建筑 结 构 测算 也 仅 仅 只是 一 种 近 似 的算 法 , 面 不 规 则和 竖 向 不规 则 ( 2 表 3) 表 、 。 因 为建 筑 物 结 构 设 计 是 以 空 间来 计 算 的 ,各 种 结 构 之 间 是相 互 联 系 表 2 平面不规则 的类型 的 , 一 个 综 合 复 杂 的 整体 , 是 仅凭 极 限状 态 设计 是 很 难 估 算 建 筑 物 的 不 规 则 类 型 定 义
浅谈建筑抗震概念设计 的重 要性
马琨 ( 抚宁县城乡 设局总工办) 建
摘要 : 我国位于两条地震带上 , 使得我 国成为了世界上地 震的高发区之 部 分 应 采 用相 同 的质 地 的 地基 ,或 全 部 采 用 天 然地 基 或 全 部 采 用 桩
因 此 为 降 低 地 震 对 人 民生 命 安 全 和 国家 财 产 经 济 的 损 失 , 强 建 筑 物 的 基 ; 充分考虑到软 弱粘性 土、 加 ③ 液化土、 新近填土或严重 不均 匀土等 抗 震措 旋就 显 得 十 分 必要 与 迫 切 。 文 将 结 合 作 者 多 年 的 工作 实践 经 验 对 建 在 地 震 时 对 地基 产生 的不 利 影 响 , 各种 因素 要 进 行 综 合 考虑 , 采 本 对 并
设 计 的角 度 出 发 , 据 结 构破 坏 的不 同过 程 , 抗 震设 计 的原 则 要进 根 对
行灵活的运用。
邻 三个楼层侧 向刚度平均值 的 8 %; 0 除顶层 外, 局部 收进
结合震害论述抗震设计基本概念的重要性
结合震害论述抗震设计基本概念的重要性【摘要】抗震概念设计作为结构设计的重要组成部分,越来越受到建筑结构设计师的重视。
概念设计包括的内容非常广泛,从工程场址的选择、建筑和结构的布置到构件的设计,每个环节都离不开抗震概念设计内容。
本文结合房屋发生震害的原因,对抗震设计基本概念的重要性进行分析和探讨,以期为今后的结构设计工作提供参考。
【关键词】震害;结构概念设计;冗余度中图分类号:tu352.11我国是一个地震多发的国家,长期以来受地震灾害的影响,人民的生命财产受到了极大的创伤。
“概念设计”是根据实际的经验或试验研究所得到的非常重要的定性设计原则或工程判断进行设计。
是关于设计思想,设计原则,结构体系等方面内容。
包括:场地选择,建筑平立面造型,结构体系的选择,非结构构件的处理,材料的选用等。
由于对地震作用及结构性能的了解还远远不够,在某种意义上,概念设计比计算设计更重要。
因此,作为结构设计人员应对结构抗震概念设计充分理解,并体现在实际的工程设计中,提高建筑物的抗震性能。
1.房屋发生震害的原因分析结合近年来的震害经验,可将房屋发生震害的原因归纳为以下几点:其一,由于断层错动、滑坡、错位等地面变形而对其上建筑物造成严重破坏。
其二,地基失效引起砂土液化,造成地基不均匀沉降,使得上部结构受到破坏或发生整体倾斜。
其三,尤其在深厚软弱冲积土层的场地上,在地震作用下,高层建筑的破坏程度明显增高。
其四,建筑物在地震作用下,产生剧烈震动,使得结构因强度不足而产生较大变形,失衡或整体倾覆而破坏。
因此,在进行抗震设计时,必须选择合理的结构体系以及有利于抗震的地段。
2.选择合理的有利于抗震的建筑布局和结构体系一般来说,建筑物的动力特性主要由建筑布局及结构布置来决定,若布置简单、合理,地震时则具有良好的抵御能力,不容易遭受地震破坏,相反,若建筑物的布局奇特复杂,地震时则极易在结构薄弱部位发生破坏,继而对整个建筑物的抗震性能造成严重削弱。
浅谈建筑抗震概念设计的重要性
浅谈建筑抗震概念设计的重要性我国位于两条地震带上,使得我国成为了世界上地震的高发区之一,因此为降低地震对人民生命安全和国家财产经济的损失,加强建筑物的抗震措施就显得十分必要与迫切。
本文将结合作者多年的工作实践经验对建筑物的抗震性建设以及抗震概念设计进行简单的论述。
标签:建筑工程抗震概念重要性1 关于建筑结构抗震概念设计的概述在我国数学发展的历史长河中,结构计算理论经历了不断成熟发展的阶段,促进了我国结构计算的科学性、实用性和精确性的发展态势。
在我国现阶段的建筑结构测算中普遍采用的《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则,促使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用的原则。
但是这种建筑结构测算也仅仅只是一种近似的算法,因为建筑物结构设计是以空间来计算的,各种结构之间是相互联系的,是一个综合复杂的整体,仅凭极限状态设计是很难估算建筑物的真正承载力。
此外,地震是地壳活动的结果,具有随机性、破坏性和复杂性,因此目前很难对此做到精确的预测。
同时,建筑物本身是一个庞大复杂的整体系统,其本身受到多种不确定因素的影响,在地震的作用下使得建筑物本身的破坏过程显得非常的复杂。
所以,要想对建筑物受到地震破坏的特性和参数进行准确的预测合计算,就不能单纯的靠计算来解决,而是要随着情况的不断变化,不断调整工程抗震的系数和相关的设计标准,要从抗震基本概念中不断提取一些抗震的基本原理以及相关的经验总结。
在总结建筑结构总体地震反应时要从概念设计的角度出发,根据结构破坏的不同过程,对抗震设计的原则要进行灵活的运用。
既注意对总体布置上的大原则进行全面合理地解决结构设计中的基本问题,又可以考虑到各个相关的细节,从而在根本上提高结构的抗震能力。
概念设计、抗震计算和构造措施是建筑领域所公认的建筑抗震设计的三个主要方面,三者相辅相成,不可分割,缺少其中的任何一点都会使得建筑抗震结构设计不能有效进行。
浅谈民建建筑中的抗震设计
浅谈民建建筑中的抗震设计摘要:在建筑工程设计中,民建建筑抗震设计一直是人们关注的重要课题。
结构抗震模式的设计思路得到广泛应用,其发展也受到越来越多人的重视。
在抗震的研究中,结构抗震和抗震概念为建筑结构设计开拓了全新的思路。
本文从几个角度分析讨论了民建建筑中的结构抗震和抗震概念。
关键字:民建;抗震设计;结构抗震;概念设计abstract: in the construction engineering design, seismic design of building with is an important subject of concern. the pattern design of structure seismic thought to be widely applied, its development is more and more people’s attention. in seismic research, structure seismic and anti-seismic concept for building structural design opens up a new train of thought. this paper analyzed some problems with the architecture of structure seismic and anti-seismic concept.keyword:china democratic national construction association; seismic design; structure seismic; concept design中图分类号:s611文献标识码:a 文章编号:在抗震的研究中,结构抗震和概念设计的提出从整体抗震设计的角度增加建筑的安全性。
经过民建建筑工程实践的多年抗震探索经验,抗震设计理念已能从宏观角度对建筑抗震结构进行设计。
浅析抗震的重要性以及设计意义
浅析抗震的重要性以及设计意义摘要:地震造成人员伤亡的直接原因是地表的破坏和建筑物、构筑物的破坏与倒塌。
据对世界上130余次伤亡较大地震灾害进行的分类统计表明,其中95%以上的伤亡是由于建筑物、构筑物破坏、倒塌造成的。
因此,对各种建筑物、构筑物依法进行相应的抗震设防,使其在破坏性地震中不损坏、不倒塌,是避免人员伤亡的关键。
建筑结构抗震加固设计及安全施工措施在建设工程中的意义,非常重要!地震灾害防御是地震发生前应做的防御性工作。
震害防御主要有工程性防御措施和非工程性防御措施。
工程性防御措施是减轻地震灾害最主要的途径。
工程性防御措施是用工程的抗震设防和抗震加固来完成防御建筑物、构筑物遭受地震破坏,减轻地震灾害的措施。
我国对建设工程的抗震设防作了明确规定:新建、扩建、改建建设工程,必须进行抗震设防,达到抗震设防要求。
一般工业与民用建筑建设工程,必须按照国家颁布的《中国地震动参数区划图》规定的抗震设防要求,进行抗震设防。
重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程、核电站和核设施建设工程必须进行地震安全性评价,并根据经过国家和省级地震行政主管部门审定的地震安全性评价结果,确定抗震设防要求,进行抗震设防。
建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设计,并按抗震设计进行施工。
已建成的重大建设工程、可能发生严重次生灾害的建设工程,有重大文物价值和纪念意义以及地震重点监视防御区的建筑物、构筑物,未采取抗震设防措施的,应当按照国家有关规定进行抗震性能鉴定,并采取必要的抗震加固补强措施。
关键词:抗震、设计、地震地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。
强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。
据统计,历史上各种自然灾害曾毁灭了世界各地52个城市,其中因地震而毁灭的城市有27个。
地震之外的其它各种灾害,如水灾、火灾、火山喷发、风灾、沙灾、旱灾等毁灭的城市为25座。
浅谈建筑结构抗震概念设计的进展
浅谈高层建筑的抗震概念设计
浅谈高层建筑的抗震概念设计【关键词】高层建筑;抗震;结构立面从20世纪70年代以来,人们在总结大震灾害经验中发现:对结构抗震设计来说,“概念设计”远比“计算设计”更重要。
然而抗震概念设计的重要性和丰富内涵往往在严格的规范规定和一体化的程序设计中被淡化了。
历次地震表明:如果概念设计不利于抗震,那么不论计算多“精密”,也常常无济于事;如果概念设计非常成功,建筑物往往能承受大大超过计算时的抗震烈度而安然无恙。
但设计中建筑师不可能完全按照结构“概念设计”的准则进行设计,常常是结构师要向业主、建筑师作一定的妥协和让步。
从工程安全、经济出发,妥协让步不是无底线的,结构师面临的难点就是如何守住结构不规则的底线。
现行的《高层建筑混凝土结构技术规程》jgj3 -2002(以下简称《高规》)对抗震概念设计的要求作了更全面、更符合实际的规定,并作了诸多定量的限制,使得抗震概念设计在工程应用中能更具体、更明确地落到实处。
本文主要从现行规范的相关规则性条款为切人点讨论结构抗震概念设计中应该注意的若干问题。
1 结构平面布置中的规则性探讨1.1 位移比对扭转不规则的控制《高规》对于扭转不规则的控制主要可概括为对位移比、周期比两个宏观比值的控制,对楼层最大位移与平均位移比值的下限和上限分别是1.2和1.5,扭转不规则对抗震的不利影响可根据如下分析:δ1为同一侧楼层角点竖向构件最小水平位移或最小层间位移;δ2为同一侧楼层角点竖向构件最大水平位移或最大层间位移。
当δ2达到不规则判别准则的界限值时,即:δ2=1.2 ;δ2 =1.5δ1(下限)或δ2=1.5 ;δ2 =3δ1(上限);此时整个结构无论是竖向受力体系还是水平受力体系都处于受力非常不均匀的状态。
高层建筑结构按单向水平地震作用计算位移比时,需考虑质量偶然偏心的影响,比《抗震规范》的规定严格(多层建筑可不考虑),这主要是考虑高层建筑结构的需要。
当质量与刚度分布明显不对称、不均匀时,应按双向水平地震作用计算扭转影响,此时可不考虑质量偶然偏心的影响。
建筑结构抗震概念设计
浅谈建筑结构抗震概念设计摘要:文章通过对建筑结构抗震“概念设计”的研究,从场地选择、地基基础设计、平立面布置、结构体系等方面进行了论述,明确了“概念设计”的原则和要求,以达到合理抗震设计的目的。
关键词:概念设计,结构抗震,结构体系强烈地震是一种破坏作用很大的自然灾害,会导致建筑物发生严重破坏,使结构丧失整体性、承重构件强度破坏和地基失效。
目前对建筑物的地震破坏机理和过程还没有充分认识,因此要进行精确的抗震计算是很困难的。
人们通过总结大地震灾害经验,提出了建筑结构抗震的“概念设计”。
所谓概念设计是指正确地解决总体方案、材料使用和细部构造,灵活运用抗震设计原则,既能注意总体布置上的大原则,又能顾及到关键部位的细节,从而达到合理抗震设计的目的。
根据概念设计原理,在进行抗震设计时,要考虑的主要因素有:(1)场地、地基和基础;(2)建筑平立面;(3)结构体系;(4)非承重结构构件和主体结构的关系;(5)材料的选择和施工质量。
一、选择对抗震有利的场地、地基和基础(一)建筑场地选择选择建筑场地时,应根据工程需要,掌握地震活动情况和工程地质的有关资料,对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价。
1.建筑场地尽可能要求宽阔平坦而且避开斜坡和崖地,要尽量选择坚实均匀的场地土。
微风化和中等风化的基岩,坚实的砂土层,不含水的粘土层等都属好的场地土。
2.对建筑抗震不利地段提出避开要求,当无法避开时应采取有效措施。
3.不应在抗震危险地段建造甲、乙、丙类建筑,建筑抗震危险地段一般是指地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流及地震断裂带上可能发生地表位错的部位。
(二)地基和基础设计1.同一结构单元不宜设计在性质截然不同的地基土上。
2.同一结构单元不宜部分采用天然地基,部分采用桩基。
3.地基为软质粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土时,应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响,并采取相应的措施。
4.同一结构单元的基础埋置深度宜相同。
建筑结构抗震概念设计的探讨
建筑结构抗震概念设计的探讨摘要:目前,建筑结构设计考虑抗震要求,严格遵守抗震规范,已经成为特别重要的环节,因为它关系着人民生命财产安全。
笔者阐述了建筑结构设计抗震的概念,提出了几种常用的建筑结构设计抗震方法,并对强化建筑工程抗震措施的对策进行了探讨。
关键词:地震灾害;建筑结构;抗震;概念设计中图分类号: s611 文献标识码: a 文章编号:建筑结构设计中抗震措施是关公关系到人民生命财产安全的重要问题,关于建筑物抗震问题的研究也有相当的讨论,从建筑设计领域和我国建筑设计领域上来看,均取得了一定的成效,人们也更加注重建筑物的抗震设计。
一直以来,我们在建筑设计中有关抗震都是坚持了小震不塌、大震能修的原则,虽然设计方面在抗震方面也采取了很多措施,但是,由于各种原因,还是不可避免的出现了在地震中因为建筑结构方面的问题而给人们带来巨大损失的例子,分析原因,最主要的就是施工人员从思想上不够重视,存在侥幸心理,偷工减料,私自修改设计方案,没有真正将抗震措施落到实处。
在这里,我们对建筑设计中抗震的基本类型、主要措施结合具体实践经验进行研究,以期和同仁交流学习。
1关于建筑结构抗震概念设计的概述我国结构计算理论经历了经验估算、容许应力法、破损阶段计算、极限状态计算,到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。
现行的《建筑结构可靠度设计统一标准》(gb50068—2001)则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则,以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用的原则。
概率极限状态设计法更科学、更合理,但该法在运算过程中还带有一定程度近似,只能视作近似概率法,并且仅凭极限状态设计也很难估算建筑物的真正承载力。
事实上,建筑物是一个空间结构,各种构件以相当复杂的方式共同工作,并非是脱离结构体系的单独构件。
地震具有随机性、不确定性和复杂性,要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数,目前是很难做到的。
而建筑物本身又是一个庞大复杂的系统,在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。
浅谈建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用
浅谈建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用摘要:本文主要论述了建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用,指出了建筑设计是结构抗震设计的基础。
建筑设计的是否考虑好抗震要求,将直接影响建筑物的抗震能力。
好的建筑抗震设计必须是建筑设计与结构设计的共同协作和良好配合才能实现。
关键词:建筑设计;建筑抗震设计;建筑体型;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中图分类号:s611文献标识码:a 文章编号:一、引言对于建筑抗震设计,至今仍然存在着一种误解,似乎建筑抗震只是结构工程师的事,与建筑师关系不大。
因而,长期来只有对结构设计的抗震设计规范和规定,却没有一本专门谈建筑设计的抗震设计规范或规定。
探讨建筑结构抗震的概念设计
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
损害 的程度 的非线性 变化 ,在建筑结构 薄弱层容易 出现变形或 者转移而造成 的建筑结构上 的强度 和内力 的分布结构 。不 同构 件 的空 间的作用 和填充墙 和其他 的结构构件都会产生影响 。现 在 的抗震计算理论和相关 的计算程序这些影 响都被忽略 ,造成 某些建筑结构抗震计算分析 的结果 和实际 的反差很大 。综上所 述 ,可 以看 出根据抗震 的计算结果来完成建筑结构抗震概念的 设计时片面 的,可能还会不安全 。只有建立正确 的建筑结构 的 抗震概念设计并且和抗震计算相结合来完成 ,财会是建筑结构 震能力 。 具 有一 定可靠的抗震 能力 。 1场 地条件、土和地基的选择 3建筑结构抗震 的概念设计主要 内容 在对建 筑抗 震场地的选择上 ,应该避开对建筑抗震不利 因 3 . 1 对建筑面布置 的要求 素的场地 ,不能在危 险的地段进 行建筑。当无法避开场地时 , 建筑平立面布置应该符合建筑设计 的理念要求 ,不能采用 应该采取有效 的措施 ,考虑发生地震 时因为场地的不利条件而 不合格 的方 案 ,不合格的建筑在建筑结构的设计 上 ,要进行水 简洁的引起建筑结构上 的破坏 的原 因 ,例如地基土 的陷 、沉 、 平计算 和内部 的力度调整 ,对相对弱 的地方采取抗震的措施。 滑和发生地震时引发 的地表错动 和地裂 等因素。当地基 出现软 3 . 2在 结 构 材 料 上 的 选 择 如粘 性土 、液化土和土层 的不均匀 时 ,应该适度 的采取措施 , 在建筑材料结构的选择上 ,确定符 合和建筑结构抗震 的要 加 强整体 性。 求 ,采用什 么样 的材料 ,什么样 的结构 ,在经济技术 的条件上 2建筑结构抗震 的概念 设计重要 性 综合 的选择确定 。此 时 ,建筑 结构 的延性强度都 比较好 ,尽可 建筑结构抗震概念 的设计首先就是必须要遵 守正确的建筑 能 的减少房屋 的中心 ,充分 的发挥建筑材料 的强度 ,并且提 出 结构抗震 概念设计的思绪 ,尽可能 的满足概念设计 的要求 。在 了结构 的主轴方 向动力的特点 。 这样 的基 础上 , 加 上必要的抗震计算 , 抗震计算是非常重要 的, 3 - 3地震的持续作用 ,带来的往复作用 不可 缺少 的一部分。在建筑结构抗震设计 的计算是抗震 的前提 地震发生 之后 ,对倒 塌的建筑 物进行分析研究 ,我们可 以 和基础条件 ,概念 的设 计和抗震的计算相 比,有着决定性 的作 了解到 ,地震 的往复作用会破坏建筑 的结构 ,而房屋 的倒塌是 用 ,主要原 因有 : 因为建筑结构受到破坏 ,它 的承载力呈现着重力负荷 。安全的 2 . 1 地 震 及 其 地 面 运 动 的 不 稳 定 性 房屋建筑结构体系是层层设 防的,在地震发生时 ,所有能够抵 我国当代 的科 学技术水平受到限制 ,抗震计算 的依据很难 抗外力的元件都在通力合作。我生存的希望寄托在某个 单一的 确定 ,地震发生 时 , 震 波根 据震 源传到地球表面 ,经过岩石 的 构件上 ,是极其危险的 ,假如一个单一的框架结构 ,其中框架 折射 , 在土层 中进行非线性传播 , 这个 非线 性传 播是非常复杂 、 是唯一的抗外力构件 ,在水平地震作用下 ,我们可以利用梁变 多变的过程 ,造成地 面的运 动的不稳 定。如美国一位学者 曾经 形 中所 消耗的能量 ,是框架到第二防线。适度的处 理建 筑结构 研究 E l e e n t r o台站 上发 生的 1 5次 地震 记 录之后指 出,不 同 的 中构 件的关系 ,并 且形成多条防线 ,增加建筑结构的抗 震能力 震源所造成地震 的加速度 的差别很 大。近些年来 ,我 国发生 的 的有效措施 。 大地震 ,大多数 已经超过 了原定 的设 防强烈度 ,不 同程度 的造 总 结 成 了社会 经济 的影 响和损失 。如 1 9 6 6年 3月 2 2日在河北邢台 地震 的发生时一种 自然的现象 ,为了减少对人 类的伤害, 发 生 的地震 ,高 达 l O级 ;1 9 6 7年 7月 2 6日在 广 东 阳江发 生 这就要要求建筑结构的工程师们根据抗震的规则并且运用好建筑 的地震 ,高达 8级 ;1 9 7 6年 7月 2 8日在河北唐 山发生得地震 , 结构抗震概念的设计 ,做到结构功能和外部 的条件保持~致 ,充 高达 1 1 级 。所 以 ,设计 者如果单 单是根据 设 防烈 度来进行 建 分的发展先进 的建筑结构抗震的概念设计理念 ,并与经济协调发 筑结构 的抗震设计计算是很难确保人 们的居住安全的。 展 ,更好的对建筑结构的抗震设 莲 行解决处理 ,利用定量的计 2 . 2地震时地面运动的复杂性 算方法对建筑进行抗震的数据分析。客观事物的多样性 ,都在不 地震发生时,地面运动一般分解为 6 个 自由度,但是世界 断的变化与发展 ,随着事物认识的加深 ,概念理论也在发展,这 上到 目 前为止还没有记载最简单 的地面运动记录。地震对建筑结 对我们做好建筑结构抗震概念的设计有着深远 的意义与影响。 构的破坏并没有记载 ,对于复杂的地表运动分量很少人会掌握。 在目 前 的抗震计算 中,只要根据最简单的水平和竖 向方向进行计 参考文献 I 】 付 向红 . 建 筑结构抗震 的概念设计 . 住宅科 技,2 0 0 7 ,( o 7 ) . 算 ,它与复杂的地表运动 的 作用有所差距 。在地震发生 时,不同 [ 【 2 】 鹿 钊恺 . 建 筑结构抗震 的概念设计初探 [ J ] . 建 材世界 ,2 0 1 0 ,( 0 5 ) 地表运动可能会造成建筑结构 的破坏的复杂 牲 好没人掌握。 2 . 3抗震计算对反映建筑结构破坏的复杂过程 作者 简介 :朱建 国 ( 1 9 7 8 一 ),男 ,汉族 ,浙江 湖州南 浔人, 中 在发 生地震时 ,建筑结构的破坏是不断地在变化 、改动、 非线性 的复杂过程 ,只要有 结构和构建 出现 的裂缝 的现象及其 级工程 师,本科 ,研 究方 向:结构设计。
高层建筑结构设计中抗震概念设计的重要性
高层建筑结构设计中抗震概念设计的重要性- 结构理论摘要:抗震概念的设计是指通过总结地震发生全过程,并且从中找出相关的规律,然后通过试验验证之后的得到的一些认知,并且得出可以通过改变建筑的设计结构设计、建筑选址、及相关材料和施工技术的选择就可以很好的增强高层建筑结构的抗震性能,这些抗震知识的累积慢慢的形成了抗震概念。
本文作者结合多年来的工作经验,对高层建筑结构设计中抗震概念设计的重要性进行了研究,具有重要的参考意义。
关键词:抗震概念设计;高层建筑;结构设计1高层建筑结构设计中抗震概念设计的意义概念设计的应用范围广泛,包含了极多的结构设计,从中可以知道概念设计的作用越来越重要概念设计的重要性主要有以下几点:(1)如今的计算理论及结构设计理论有待完善,存在着各种各样的缺陷以及不可计算性所以,概念设计的应用则不仅解决了计算理论的缺点,还解决了在结构设计中实际存在的那些大量无法计算的问题,更加合理的完成了建筑的结构设计。
(2)结构设计过程需要进行大量的数学计算,需要借助计算机来完成而在方案的初级设计阶段不能使用计算机来辅助计算因此,需要熟练掌握结构概念的结构工程师根据自己的合理计算和准确的判断来筛选高效低造价的结构设计方案。
(3)对于结构设计的工程中存在的大量繁琐的计算,往往需要借助计算机完成构设计人员也过分依赖计算机,这样会降低工作人员对设计数的敏感性,对于计算中存在的数据错误和运算方法不合理问题不能辨别和纠正,从而使结构设计存在诸多问题,并给建筑结构留下很多安全隐患由以上分析可知,概念结构设计对建筑结构设计有相当重要的影响,其地位是不可取代的。
2高层建筑结构设计中抗震概念设计的原则2.1结构的整体性在高层建筑结构中,楼盖的整体性对高层建筑结构的整体性起到十分重要的作用,其相当于水平隔板,不仅要求聚集和传递惯性力至各个竖向抗侧力的子结构,还要求这些子结构具有较强的抗震能力,能够抵抗地震作用,尤其是当竖向抗侧力子结构的分布不均匀、结构布置复杂以及抗侧力子结构的水平变形特征存在差异时,整个高层建筑就依靠楼盖使抗侧力子结构进行协同工作。
浅谈工程抗震设计及必要措施
信息系统工程 l 0 0多 层 建 筑钢 结 构 抗 震 设计 等 ,多种 设 计 相互 配合 从 而达 到减 小地 震 带来 的损 失危 害 的作 用 。 栋 建筑抗 震性 能的好 坏, 要靠 三 方面 的质量 : 质 量. 料 设计 材 质量和 施工质 量。 设计 靠施 工来体 现, 料通过 施工发挥 其作用 . 材 整 栋建筑 抗 震性能 的好坏 , 工质量 是关键 。 它直接 关系到 结构 各部 施 件 的强度和 各部件 间 的连接 整体性 , 也关 系到建筑 物 在地 震袭 从而 击下 的命运。 根 据 抗 震 设计 要 求 实 行 建筑 计 划 是 一个 必 要 的前 提 ,但 是 按 照设 计 标准 进行 施 工 也 是 一个 不 可 或缺 的环 节 ,在 建 筑 施 工 中 实施 有 效 的监 管 ,可 以 加 大房 屋 的 安 全性 。 但 是在 现 实 情 况 下这 种 情 况却 不能 更 好 的 实施 ,开 发 商很 容 易 在 利 益 的驱 使 下 刻意 减 少 钢筋 数量 ,甚 至 使用 劣 质 钢筋 以次 充 好 等 ,大 大 降 低 房 屋 的抗 震性 。 有 专 家 分析 表 示 ,提 高房 屋 抗 震 等 级可 能 造成 房 屋 建 筑成 本增 加 ,但 这一 点 增 加 比 起我 国 目前房 地 产 业 的利 润 而 言 ,仍 然是 “ 牛一 毛 ” ,不会 给房价 造成 上 行压 力。 九 由此 可见 ,建 筑 抗 震标 准 的实 施缺 乏的 是行 之有 效 的监 督 体 制 。 建筑 质 量 是 牵 涉 每 个人 生 命 安危 的大 事 ,规划 师、 建筑 师 、政 府 官 员 、开 发 商 … …每 一 个环 节 都 应 该严 格 把 关 。如 果 让 这 些标准 和监 督流 于 形式 ,付 出生 命 的代 价就过 于 惨痛 。 有 效 的 实施 工 程 抗 震 设计 标准 ,加 大 在 施工 过 程 中监 管力 度 ,在 设计 上 多多 实 施 有效 的抗 震 结构 设 计 ,对 国家 公 民 的人 身安 全 会 大 大 的提 高 ,可 以大 大减 少 国 家的 财 产 损失 ,对 国 家 人 民都 是有 利无 害 的 ,国家 也应 该 多多 支持 。 . 1
浅谈建筑设计在抗震设计中的重要性
浅谈建筑设计在抗震设计中的重要性【摘要】随着我国在2008年和2010年连续遭遇了严重的汶川地震和玉树地震后,人们对建筑的抗震性投入了越来越多的关注度,国家也对建筑的抗震性能也提出了更加严格的要求。
建筑设计作为建筑结构抗震设计的基础,对建筑物的抗震能力造成了直接影响。
良好的建筑抗震设计必须是通过结构设计和建筑设计之间共同协作与相互配合方能实现。
本文结合工作实际,从地震导致建筑破坏的原因出发,并从抗震角度探讨了在建筑抗震设计中主要的建筑设计问题,以此论述了建筑设计在抗震设计中的重要性。
【关键字】建筑设计;抗震设计;重要性08年的汶川地震和10年的玉树地震对整个中国而言都是重大的打击,不仅是巨大经济上的损失,更心痛那许多鲜活的生命就此永远的离开了我们。
与此同时,也不得不让人们去反思我国在建筑中抗震设防上所存在的不足。
建筑抗震实践证明,如果缺乏良好的建筑总体方案,仅仅依靠结构抗震计算和抗震构造措施,是无法取得较好的建筑抗震效果的,甚至不能减轻建筑的震害程度。
因此,必须将建筑设计和建筑抗震要求进行有机的结合,从而使建筑抗震设计水平能达到一个新的高度。
一、地震所引发建筑破坏的原因通过我国历年来遭受地震的经验,对地震期间高层建筑受到破坏的直接原因可分为以下三种情况:1、因地震所导致的软土震陷和砂土液化等方式的建筑地基失效,使地基上部建筑物结构受到损坏。
2、地震所引发的自然环境大幅度破坏,如地表滑坡、山体崩陷、岩石断层、地面大幅度变形、水灾、海啸等等,而导致上部建筑受到直接破坏。
3、因地震所引起的地面剧烈震动过程中,建筑物结构构件失稳、连接破坏、变形过大、整体倾覆或者强度不足而受到的破坏。
二、在建筑抗震设计中的几个主要建筑设计问题建筑设计是否考虑到建筑抗震的要求,将在总体上对建筑的抗震性能起到直接的控制与主导作用。
在建筑抗震的设计过程中应着重注意以下几方面问题:1、建筑体型设计方面的问题建筑体型的设计主要包括了对建筑平面形状与立体空间形状这两个方面的设计。
建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用
82建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用王华 陕西同济土木建筑设计有限公司摘 要:一个优良的建筑抗震设计,必须是在建筑设计与结构设计相互配合协作共同考虑抗震的设计基础上完成。
为此,要充分重视建筑设计在建筑抗震设计中的重要性,在建筑抗震设计中更好地发挥建筑设计应有的作用。
关键词:建筑设计;抗震设计1 地震的基本知识地震,是一种常见的自然现象,是地壳运动的一种表现,即地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动。
据统计,全世界每年发生地震大约 500 万次。
其中,绝大多数地震很小,不用灵敏仪器觉察不到,约占地震总数的 99%,其余的 1%,约 5 万次,才会被人们觉察出来,5 级以上地震就能造成破坏,习惯上称为破坏性地震。
我国地处世界上两个地震带之间,有些城区就是这两个地震带的组成部分,受它的影响,我国地震活动不仅频度高,强度大,而且地震活动的范围很广,几乎全国各个省均发生过强震,我国大陆地震约占世界大陆地震的三分之一;上个世纪以来全球大陆 7 级以上的强震,我国占 35%。
1966 年河北邢台、1975 年辽宁海城、1976 年河北唐山、1999 年台湾集集和2008 年四川汶川发生的地震是我国影响最大、破坏性最强烈的几次地震。
地震时各类房屋建筑的破坏是导致人民生命财产损失的主要原因,也是抗震工作的主要对象,工程结构的破坏情况随结构类型的不同和抗震的措施的多少而有差别,即使是在等烈度区内的同类型房屋,其破坏程度也不尽相同。
承载能力不足引起的破坏、连接不牢引起的破坏这两种破坏现象主要是由于地震时地面的强烈震动造成的,称为震动破坏;为了防御这种破坏,必须对结构采取抗震措施;地基失效而引起的破坏是地震时有一些建筑物虽然结构本身并无损坏,但由于地基失效而倾倒,这种破坏应当采取必要的地基抗震措施,加强建筑物基础的稳定性。
其次,地震还会带来次生灾害,这是因为地震发生后,由于工程设施遭受破坏,而引起的二次或三次灾害,例如:停水、停电、火灾、煤气爆炸、有毒物质的扩散、放射性物质的逸散、疫病蔓延和环境污染等。
浅谈建筑结构抗震的概念设计
土, 液化土 , 故河道 、 疏松 的断层破碎带 、 暗埋的塘浜沟谷和半填半 挖地基等 , 以及在平 面分 布 上成 因、 岩 性、 状 态 明显不 均匀 的土 层, 高含水量的可塑黄土 , 地表存在结构性裂缝等 。而地震时可能 发 生 滑坡 、 崩塌 、 地 陷、 地裂 、 泥石 流等 及 发 震 断 裂 带 上 可 能 发 生 地 表位 错的部 位则属于建筑抗震危险地段 。 3 . 2采 用 合 理 的 建 筑 平 立 面 。 建筑物体 自身的动力性 , 主要来 源于建筑在 建造指 出的结 构 布置 、 建筑布局 。只要建筑 物的结构布置能够简单合理 , 并且各个 部位都完 全符合抗震 的设计原则 , 那么就 可以使得建筑物体 能够 保 障地震 发生时 , 建 筑物 内部所受到 的扭转 和各个方 向的应 力能 够最大限度的传递到地 面 , 减少薄弱部位 的出现 , 有效 的提 升了建 筑物体 的抗震性能。 通过对地震多发地区的建筑在 地震 中的反应 来看 , 建筑 结构 简单 、 规则并且 极为对 称 的建筑 , 其抗 震性 能远超 其它 造型 的建 筑, 在 地震 过程 中受 到 破 坏 的 影 响 的最 小 ; 与之相反 的是 , 一 些 建 筑物体 自身 的整体造型不规 范 , 高低床 错落 、 前凸后 凹 , 在地 震过 程中所受到 的破坏为严重 。并且 , 结构相 对于简单 的建筑能 够更 为方 便的进行震 中反应计 算 , 完全 掌握了地震过程 中建筑 内部应 力的传递途径 , 能够在建筑在建造过程中采取相应 的措施 , 对某些 细节部分不断完善 , 提高建筑抗震性能。 3 . 3选择 合 理 的 结构 形 式 。 抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键 问题 。按结构材料分 类, 目前主要应用的结构体系有砌 体结构 、 钢结构 、 钢筋混凝 土结 构、 钢 .混凝土 结 构等 ; 按 结构 形式 分类 , 目前 常 见 的有框 架结 构、 剪力墙结构 、 框架剪力墙 结构 、 简体结构 等。结 构体 系的确定 受到抗震设 防烈度 、 建筑重要性 、 房屋 高度 、 场 地、 地基 、 基础 以及 建筑材料、 施工条件 、 经济条 件等诸 多因素影响 , 是一个综 合 的技 术经济问题 , 需 进 行 周 密 考虑 确 定 。 抗震规范对建筑结构体 系主要有 以下规定 : ①结构 体系应具 有 明确 的计算 简图和合理 的地震作 用传 递途径 ; ② 结构体 系宜具 有多道抗震防线 , 应避免因部分结构或构 件破 坏而导致整个 结构 丧失抗震能力 或对重力荷载 的承载能力 ; ③结 构体系应具有 必要 的抗震承载力 , 良好 的变形能力和消耗地震能量 的能力 ; ④结 构体 系宜具有合 理的刚度 和承载力分布 , 避免 因局部削弱或 突变 形成 薄弱部位 , 产生过大 的应力集 中或塑性 变形集 中, 对 可能 出现的薄 弱部位 , 应 采取措施提高抗震能力。
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浅谈抗震概念设计的重要性
摘要本文结合规范浅谈在抗震设计中概念设计的必要性、依据和来源、特点、应用
关键词总体地震效应薄弱层抗震设计概念设计
一、概述
目前,建筑抗震理论远未达到十分科学严密,单靠理论计算很难使建筑物具有良好的抗震能力,而着眼于建筑总体抗震能力的“概念设计”则愈来愈受到工程界的普遍重视,它在我国的抗震设计规范也开始有所体现。
下面我就概念设计几点进行探讨。
二、抗震设计不确定因素
1. 地震发生的时间、地点和强度是不确定的,而且在某一次实际发生的地震中,方圆几千米区域内的地震加速度变化很大,表现出很强的离散型和不确定性。
但实际设计时,往往是某一行政区域内所采用的地震作用参数确定的,例如,北京市为8度(0.2g,第一组,对于Ⅱ类场地设计特征周期为0.35s)设防区,上海为7度(0.1g,第一组,对于二类场地土为0.35s)设防区等,设计所采用的理论化结果和实际可能发生的地震作用之间不可能一致。
就现阶段而言,结构抗震设计实际上只是一种校核或验算,即对给定结构的尺寸,给定预测的地震作用,验算结构是否满足强度和变形要求。
即使考虑了结构构造措施的作用,也是在假定的地震作用条件下考虑的。
由于地震的发生是未知的,一旦实际发生的地震大于预先假定的地震作用,结构就难以达到预先设计的安全性。
2. 结构理论本身也存在着许多不确定性,例如:结构构件材料性能、截面几何参数和计算模式的精度的不确定性导致结构构件抗力的不确定性,在结构整体分析中采用简化计算分析模型所引起的误差导致的不确定性,以及场地土类型的不确定性等。
这些不确定性反映在工程设计方面,主要表现在以下几方面(1)结构分析的影响;(2)材料的影响;(3)阻尼系数的变化。
(4)基础差异沉降的影响(5)地基承载力的影响(6)持续荷载的影响。
由此可见,由于地震作用的不确定性和复杂性,以及结构计算模型的基本假定与实际受力情况的不一致性,仅靠计算分析得出的数据进行的抗震设计即计算设计(或称为数值计算)所设计出的结构必然缺乏对不同地震作用的适应性,很难有效的控制结构的抗震性能。
总结历次大地震灾害的经验教训,人们发现,在抗震设计时不能完全依赖计算,概念设计比计算设计更为重要,《建筑抗震设计规范》(GBJ 11-08)的条文说明中明确提出“结构抗震性能的决定因素是良好的概念设计”.
三、概念设计的定义及原则
概念设计是指进行结构抗震设计时着眼于结构的总体地震反应,依靠设计者得知识和经验,运用思维和判断正确的决定建筑的总体方案和细部构造,综合解决设计的基本问题,做到合理的进行抗震设计。
概念设计概括起来包括以下几个原则:1.合理的结构总体布置;2.设置多道抗震防线;3.恰当地选择结构类型,任何一个工程一般都不会只是一个“唯一解“,往往得到的是一组“可行解”,在多数情况下,我们是在众多的解答中选一个各方比较满意的“满意解”;4.加强结构整体性;5.消除或强化薄弱环节;6.提高结构构件的延性;7.采用轻质材料;8.考虑非结构构件的影响。
四、概念设计的主要依据和来源
概念设计不是凭空产生的,容柏生在一次讲座中指出,概念设计的主要依据和来源如下:1.深刻理解各种结构的工作原理和力学性质;2.熟悉各类结构的设计原则;3.掌握各种计算机程序的适用范围、力学模型、处理原则、开关使用等;
4.丰富的工程经验,包括积累的直接经验和间接吸收的间接经验。
通过概念设计可以做到:1.保证正确的设计方向,即方向要对头;2.符合外部条件,使设计经济、合理;3.发现并解决设计中的问题;4.判断设计结构的正确性;
5.促进创新提高设计质量。
创新发明不是盲目的,通过原理分析使之与外部条件相适应。
新设计源于概念合乎逻辑。
五、概念设计的特点
工程建设最大的特点是它涉及的技术除了综合性以外,还有很强的个性。
个性是指工程建设与建设的地域、环境有非常密切的联系。
一个土木工程师一生面临的工程问题大部分不是仅靠计算就能解决的。
案例和经验的积累对一个土木工程师来说,就像他们对医生、律师一样,非常重要。
因此,概念设计应具有以下特点:1.有效性。
地震作用的随机性和强度变化的不确定性要求结构对不同强度的地震作用必须具有较好的适应性。
2.实用性。
在正常使用阶段,能满足结构的各种正常使用要求,在地震作用下必须符合“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防要求。
3.可操作性。
概念设计的基本要求要简单明了,易于被广大设计者掌握,并在实际工程中推广应用。
4.经济性。
工程建设的最终目标是追求技术、经济和建筑艺术的统一。
概念设计所采用的措施造价低廉、施工方便,符合我国目前经济发展水平和施工技术水平。
可见,在实际工程设计中,对某一局部过分精细的计算意义不大。
当今抗震科学尚处于较低水平,试验手段和技术还不能确切模拟地震对建筑作用,因而地震区建筑物的破坏状况更成为探索地震破坏作用和结构震害机理最直接和最全面的大型结构试验。
因此,有必要在充分吸收历史地震经验和教训的基础上,结合现代技术,在基本理论、计算方法和构造措施等多方面,研究改进建筑设计技术,以进一步提高建筑的抗震可靠度。
六、概念设计的应用
一个大的工程结构设计不能仅通过计算机上的模型计算来得到最佳方案,概念设计成为弥补计算设计缺陷的重要手段和不可或缺的途径。
因此设计阶段应有意识地加强重点部位和重要构件。
正因为结构计算与实际地震作用、实际正常使用条件存在不一致,构件设计时一般均留有一定的富余量或对构件相对强弱关系进行人工干预。
根据概念设计的思想,《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)将概念设计的内容具体化,例如,第11.3.1条和第11.3.6条是通过控制混凝土受压高度、规定最小配筋率、梁上部和下部纵筋的比例关系以及梁端箍筋配置要求的措施,以确保梁端塑性铰区具有足够的塑性铰转动的能力。
第11.3.2条、第11.4.2条~第11.4.7条主要是通过各种内力调整系数,确保“强剪弱弯”和“强柱弱梁”设防目标的实现,其实质则是调整梁端箍筋和纵筋、梁纵筋和柱纵筋、柱箍筋和纵筋之间的相对比例关系,是结构在较强或更强地震作用下形成梁端塑性铰出现较早、较普遍,柱端塑性铰出现较迟、数量相对略偏少,且不致形成明显的“楼层柱铰机构”的塑性耗能机构,并通过塑性耗能避免在较强地震作用下的结构严重损伤和在更强地震作用下发生人身安全的局部或整体失效。
同样,在剪力墙底部一定高度范围内设置塑性铰区,通过内力调整使其他部位不出现屈服,而在塑性铰区内采取加强横向分布钢筋和边缘构件的配筋等措施,防治剪力破坏,提高剪力墙的变形能力,从而增强结构防倒塌的抗震性能。
也就是可提高通过调整上下楼层的配筋相对关系,有目的地利用各楼层刚度分布和塑性内力重分布来控制薄弱层或薄弱部位,使之不致发生过大弹塑性层间变形,达到既有足够的变形能力,又不使薄弱层转移。
对于正常使用条件下,为确保常规荷载作用下的结构安全,非抗震区的梁、板、柱、墙或地震区得楼板等构件设计时一般也应留有一定的富余量,
七、结束语
在进行工程抗震设计时,应高度重视概念设计,但也不能忽视理论计算的结果。
只有将二者有机结合起来,才能从整体上提高工程的整体抗争能力,才能达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标。