不规则结构抗震分析方法研究综述
高层建筑结构设计中不规则问题与抗震措施分析
高层建筑结构设计中不规则问题与抗震措施分析[摘要]:随着我国建筑材料与施工工艺的发展,建筑结构抗震设计方法已有诸多变化。
科学设计建筑结构的抗震性能,对提升建筑物的抗震性和稳定性有非常大的帮助,此外,建筑物质量关系到人们的财产安全和生命安全,所以,在设计建筑结构抗震性能时,设计人员应从多层面对相关问题进行解析,在丰富的实践中,提炼有用的经验,让抗震措施合理性得到切实提升,只有这样,当发生地震时,才会有效避免地震带来的严重损失,才能保障建筑业的稳健发展。
本文探讨高层建筑结构设计中的一些不规则问题以及对相应的抗震措施进行分析,以期能够更好地推动建筑行业的发展进程。
[关键词]:高层建筑;建筑结构设计;不规则问题;抗震措施引言地震是一种自然灾害,其会对人们的生命财产安全造成非常严重的危害,会严重破坏建筑物及相关的工程设施,也会因此引发二次危害。
高层建筑和我们的日常生活、生产有很大的关系,不管是农村还是城市,高层建筑的面积都是非常大的,所以,建筑企业在进行工程建设的时候,必须要充分考虑建设规模及建筑物所在地区的地质状况,然后制定出最合适、最完善的建筑抗震方案,让建筑结构的安全性、稳定性得到切实提升,这样可以有效避免地震发生时会带来极其惨重的经济损失,与此同时,也让人们的人身安全得到保障。
1高层建筑中不规则结构设计中存在的问题不规则建筑结构会产生较大的扭转力,这本身就对建筑的整体结构存在着一定程度上的影响。
例如,对于房屋的高宽比方面,因为一些建筑的功能需求,下部分的通常会设计成大空间的结构,而上部分的隔墙等结构较多,使得上下两部分的刚度有着较大的差距,为了保证建筑的质量安全,需要相关设计人员结合实际情况,对其进行调整,设计出合适的房屋宽度以及高度比。
在建筑物建造和设计的过程当中,对墙体的规划和设计也是非常重要的环节之一。
墙体的位置和墙体厚度都是需要考虑的内容,这两者都需要进行全面且合理的设计。
防震缝的出现也让建筑物的抗震能力得以大幅度提升,在设计过程中需要根据实际的建设需求来对其长度和宽度进行考虑,从而提高整体的抗震性能。
高层建筑结构设计中平面不规则问题的分析与抗震措施
之二十二,也高过了20%。
塔楼结构平面图勘察设计条件下的弹性时程以及不屈服,借助SATWE做出具体的验算以及分析;验算弹塑性静力的时候使用了EPDA,按照斜向以及水平作用正交对指标进行了计算。
3.2结果(1)分析周期。
无论是SATWE计算,还是GSSAP计算,都可以有如下所得:周期1、2都是平动的,周期3是扭转的。
比较扭转周期以及第1平动周期,二者之间的比值小于0.85这个限值,为0.807。
平动周期在两方面行比较接近,也就是运动性能没有很大的差距。
(2)水平位移。
不同水平荷载的条件下,弹性层间位移角即使在最大的条件下,也符合规范的具体要求。
(3)抗剪承载力值和层间刚度的比值。
伴随楼层增加,本建筑物的侧向高度呈均匀状态的减小。
不同工况条件下,规范的具体要求都能够得到满足:刚度最小的为首层刚度,和上一层相比,首层的刚度仅仅是其上一层的79%,和上面三层对应的平均刚度相比,首层的高度是平均水平的84%;在抗剪承载力方面,首层也是最小的,是其上一层剪承载力的95%,符合规范对应的具体要求。
(4)反应谱法其余主要计算结果。
计算时所选振型数满足规范要求,剪重比均大于1.6%,可不另作楼层地震剪力调整。
刚重比大于1.4,可通过整体稳定验算,且由于该值大于2.7,可不考虑重力二阶效应。
框架所承担的最大倾覆弯矩比例小于50%,底层框架承担的倾覆弯矩为45.6%,说明本工程结构布置的剪力墙数量较为合理,两程序在底部剪力及底部倾覆弯矩较接近,说明其计算结果可互相印证。
(5)弹性时程分析。
计算时选取了1条程序所提供的二类场地人工波数据以及2组天然波数据,经比对该3组波的计算结果,均符合《高规》3.3.5条要求。
(6)验算Pushover,中震和大震条件下的不屈服性能。
计算的过程中,大震推覆验算是依据X、Y向展开的。
结果告诉我们:推覆性能点在所有方向上对应的层间最大位移角应该要比限值小,这样结构体系能够在大震的情况下,具有抗震的功效。
建筑抗震论文:建筑抗震设计中结构平面不规则内容的分析
建筑抗震设计中结构平面不规则内容的分析在建筑的抗震设计中,保证结构安全的最重要的一项内容就是建筑布置的合理性。
地震荷载作用下,建筑会先从抗震性能相对较差的位置开始受到破坏,并且这些位置的破坏会造成建筑结构整体抗震性能的降低,甚至造成建筑结构的整体倒塌。
建筑中存在平面不规则结构是造成建筑抗震性能薄弱的主要原因,这种不规则结构更容易在地震发生时遭受破坏。
为了提高建筑抗震设计水平,需要了解并掌握结构平面不规则的具体内容,防止出现建筑结构平面不规则的现象。
1建筑抗震设计中结构平面不规则1.1结构中平面的质量存在偏心现象在建筑结构中,如果楼层中存在截面尺寸不同的构件,就一定会出现平面质量偏心的现象。
即使是我们称之为质量对称的结构,也会因质量分布存在随机性的特点,并且建筑材料与施工质量存在一定的不确定性,同样会造成结构存在一定程度上的质量偏心。
我们将结构的自重设为一个随机变量,通过概率分析与计算,在只考虑质量分布不均匀造成的偶然偏心的情况下,可以认为将0.05倍垂直于地震作用方向边长作为偶然偏心距具有一定的保证率。
1.2结构中平面的刚度存在偏心现象在建筑结构的设计中,“名义刚度”出现在理想化模型中,是由构件弹性模量与截面尺寸通过计算而得出的刚度值。
而“实际刚度”则是在建筑施工结束后,结构在实际的约束条件与载荷分布下,载荷与位移的比值。
在建筑施工过程中建筑材料存在不稳定性,构件的尺寸也存在偏差,构件的受荷历程也有较大的差异,并且构件实际约束与理想化模型不同,受到这些因素的影响,建筑结构的实际刚度就会存在较高的不确定性。
即使是我们称之为对称的结构,其刚度也会在一定程度上存在刚度偏心的现象,造成结构的抗侧刚度的分布发生变化,而结构的扭侧刚度比与抗扭刚度等也会发生变化。
1.3结构中平面的强度存在偏心现象在建筑结构中,质量与刚度分布不对称属于直观的偏心现象,而结构中因抗侧力构件强度的差异造成的强度偏心通常不会被轻易发现,容易被忽略。
不规则高层建筑结构的抗震探究
不规则高层建筑结构的抗震探究摘要:随着科技水平的不断提升,建筑行业的相关技术发展到一个崭新的阶段,如今高层建筑的结构体系已逐渐完善,并且向不规则性体系结构的建设方向迈进。
由于不同的环境和地质,在建筑设计的过程中必须重点突出对不规则设计的研究,只有这样才能保障不规则建筑结构具有良好的抗震性能。
在此背景下,本文将具体探究不规则高层建筑的抗震性能,主要从不规则高层建筑结构的发展现状、不规则高层建筑结构的类型分析、不规则高层建筑结构设计中应采取的措施三个方面展开探究,以期能够提升不规则高层建筑的结构性能,提升建筑结构的设计水平。
关键词:不规则高层建筑;结构探究;抗震性能分析随着国民经济的不断发展,不规则高层建筑已经逐渐在建筑行业崭露头角,在各大大中型城市得到应用。
不规则高层建筑的结构非常复杂,在进行抗震设计的过程中,需要综合考虑抗震结构设计、地震时的受力情况等因素。
为了提升不规则高层建筑的抗震性能,本文将具体从不规则高层建筑结构的发展现状、不规则高层建筑结构的类型分析、不规则高层建筑结构设计中应采取的措施三个方面展开论述,以期能够提升不规则高层建筑的抗震性能,保障地震时的安全。
一、不规则高层建筑结构发展存在的问题(一)不规则建筑物的超高限问题随着不规则建筑物高度的增加,很多结构参数会发生一定的质变,超出原有的安全系数范围,这样会降低不规则高层建筑的安全保障性能。
如今随着科学技术水平、建筑科研水平、施工水平的不断提升,土建规范体系的建设逐步完善,但是依旧存在着很多的超高限建筑物,如果建筑物超出了安全的高度限制,建筑物的防烈度和结构稳定性会降低,为此,不规则高层建筑物的高度应该由专家进行论证,并结合模型振动台进行试验,保障不规则高层建筑物的抗震性能。
(二)材料的选用和结构体系存在问题目前国内可选用的不规则高层建筑结构主要有三大类:框—筒、筒中筒和框架—支撑体系,结构材料主要以钢结构和钢筋混凝土结构为主,但是,不规则高层建筑的框架在实际选用中主要是以框架—核心筒体系为主,用钢量少,建筑的变形控制主要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准,但是是在施工过程中的弯曲变形侧移较大,钢结构的负担增大,加强层与转换层之间的大刚度容易导致刚度突变。
高层建筑结构不规则问题及抗震措施分析
高层建筑结构不规则问题及抗震措施分析摘要:不规则结构能够提升建筑的美观,但是会对建筑结构的刚度产生显著的影响,具体表现为不规则以及不连续问题。
对于这方面的问题如果不进行科学合理的设计,就会对整个建筑结构的安全性和稳定性构成威胁,从而埋下重大的安全隐患。
本文针对高层建筑不规则性的概念进行了介绍,在此基础上详细介绍了建筑不规则结构的两种主要类型,最后具体阐述了加强不规则设计的有效以及具体实践问题。
关键词:不规则高层建筑结构;抗震设计引言:高层建筑结构抗震设计直接决定了高层建筑的抗震性能和效果,为保证用户生命财产安全,需将高层建筑结构的抗震设计现状作为关键切入点,根据高层建筑的建设质量标准要求,合理地落实高层建筑结构抗震设计。
同时,采取有效防范措施,强化高层建筑结构的抗震性能和整体安全性,为居住安全提供保证,且在满足居民生活需求的同时满足其审美需求。
1、高层建筑结构抗震设计的内容地震是自然灾害事件,对人类的生存和发展会产生重要影响,高层建筑结构抗震性能与人们的生命安全、财产安全之间有着密切关联。
因此,高层建筑结构抗震设计不仅要考虑外观美感,同时还要结合实用性、经济性等特点。
在发生地震时,建筑物的抗震结构会受到地震的严重影响,因此抗震设计要满足地震作用下的结构性能需求,考虑到结构弹塑性变形能力的设计效果,针对不同超越概率水平地震作用下高层建筑结构的性能要求、变形要求,设计人员要落实有效的抗震设计方案。
高层建筑结构抗震设计需根据抗震规范要求进行,利用弹性方法分析内力位移,结合极限的状态进行设计。
针对重要的建筑物或是有特殊要求的建筑物,则采取时程分析法,在补充计算的方式下进行设计,对大震作用下高层建筑结构的变形状态进行计算,保证抗震设计效果能够满足其建筑性能的要求,提高抗震能力。
2、高层建筑不规则结构最近几年以来,我国在不断的推进城市化进程,使得对于建筑用地的需求量在迅速增加,城市用地出现紧张局面,为了使得该问题得到一定程度的缓解,越来越多的高层建筑拔地而起,进入人们的视线。
竖向不规则结构的抗震设计研究
, ,
。
断 出建 筑 楼 层 结 构 的 竖 向不 规 则 质 量 分 布 状 况 必 须 全面 展 开 对 各 个 楼 层 有 效质 量 的 比 较 分 析
。
,
各 个 楼层 的 有 效 质 量 指 的 是 结 构 每 层 自重 荷 载 标 准 值 与 一 定 的 可 变 载 荷 组 合
抗震 设 计 工 作 者 必 须 从 实 际 情 况 出 发 充 分 认 识 到抗 震设 计 的 各个要 点 不 断 提 升 自 身 的 抗震 设 计 水 平
2
, ,
,
用 是 由 于 在 震 动 加 速 度作 用 在 楼层 出 发 生 的 须 存 在 一 个 良好 的持 续传 递 途 径
,
所 以这 个 过 程 必
要 满 足 国家 对 于 建 筑 结 构 的 刚度 和 扭 转 抗 力 的 标 准 要 求
, ,
。
设计
这 样 才可 以将 楼 层 内力 以及 惯 性 力 从 楼层 经 竖 向 构件传 到 楼层 基 础地 面 我 们 通 过 利 用 力
,
,
。
.
竖 向不 规则 结 构 及 其 特 点 对于 建 筑 物 结 构 竖 向规 则 与不 规 则 的 明确 判 断
。
,
,
在世界范
围 内不同国 家有着自身的判定标准
造 成 建 筑 结 构 竖 向不 规 则
、
的因 素众多 造型
,
尤 其 是 对于 那 些层 次 繁多
。
结 构 复杂 多 变 的 建 筑
设计 策 略 建 筑 竖 向 不 规 则 机 构 的 优化 设 计 可 以展 开 以 下 工 作 :1 ) 高 效应 用 中支 撑 体 系 因 为 该 体 系 具 备 了 良好 的 抗 侧 强 刚 度 能 够 适 应 各种 高 强 度 环 境 最 大 程 度 降低地 震作 用 下 的 破坏 力 ;
高层建筑结构设计中不规则问题与抗震的措施分析
高层建筑结构设计中不规则问题与抗震的措施分析摘要:在我国近年来的社会经济发展过程中,建筑行业的发展进程逐步加快,大大提高了人民群众的生活水平。
高层建筑工程项目数量不断增加,同时建筑功能、建筑外观、住房类型也越来越多样化和个性化,以满足人们的居住需求。
在实施高层建筑施工工程时,最重要的问题是建筑结构中不规则,抗震性低,而高层建筑结构抗震性差,会影响结构安全和人们的居住体验。
本文主要分析这两个方面问题并提出相关的优化措施,为提高高层建筑的结构安全提供了宝贵的建议。
关键词:建筑结构设计;不规则问题;抗震的措施分析引言我国经济的发展必然会产生新的社会现象,同时正处于经济高速发展阶段,城市化进程不断加快,在城市中最常见的是高层建筑工程的建设,我国在现代城市建设过程中,都可以看到高层建筑的设计,往往强化结构设计的不规则性,这在很大程度上符合我国年轻人的美学。
高层建筑不仅要注重结构设计原则,还要提高建筑物的抗震性能以及实际应用性能。
高层建筑结构设计不规则也会带来了许多新的问题,建设单位需要加强对这些问题的研究,继续深入探索关键因素,以便找到适当的解决方案,促进我国建筑行业的发展。
结构设计的合理性、科学性和实用性,能够增强建筑的抗震性,也能保证建筑行业的长期发展。
1.不规则结构设计中遇到的问题不规则的建筑结构会产生很大的扭转力,这本身会对建筑的整体结构产生一定的影响。
例如对于房屋的高宽比外观等等,由于高层建筑物的功能要求,楼层下部通常设计为大空间结构,而隔墙上部和其他结构更多,因此上部和下部的刚度有会有很大的差异,为保证建筑物的质量和安全,相关设计师有必要结合实际情况进行调整,设计适当的房屋宽度和高度比。
2.地震设计中不规则问题的注意事项2.1结构划分标准的明确定义建筑设计师在优化不规则问题时,应结合高层建筑结构设计的具体要求来完成每项工作任务,减少实际运行中产生的问题,促使工程项目的抗震设计更符合法规,避免产生不规则问题。
分析不规则高层建筑结构抗震
方格子格局打破, 于是这种结构复杂 的高层建筑应运而生 。
3 国 内外对 不 规则 结构 的研 究
通 过研究表 明, 在大地震 中, 那些抗扭转 刚度弱 的、 平 面不规则 的、
刚度 与质量偏 心的建筑结构 , 容 易在地震 中受到较严重的破坏 。另外 , 国 内一些研究项 目也表面 ,扭转 效应是 导致建筑 结构受到破 坏 的主要原
最高的西尔斯 大厦在 芝加哥建成,有 4 4 3 m高 ,总层数是 l 1 O层 。到 了
4 不规 则结构 的产 生 及存在 的问题
4 . 1不规则结构的产生
地 震区的高层建筑 一般都是规 则结构 , 平 面简单 对称 , 楼层 的刚 度
1 9 7 9年, 世界上建成的 2 0 0 m以上的建筑 已经 有 5 O多幢 , 这些建筑大部 分在美国。 1 9 9 6 年, 彼得罗纳斯大 厦在马来西亚吉隆坡建成, 它高 4 5 0 m,
填充墙、 幕墙的正常工作很不利 。 因此 , 在建筑平面布置中要 尤其重视建 规则得 到合理 限制 , 这样才可 以减少偏心导致 的扭转效应 。
2 高层建 筑 的发 展
2 . 1 高层建筑层数和 高度不断增加
现代 建筑 的高层建筑层数和高度在不 断增加 , 1 9 7 4 年的时候世界上
一
挑机构、 悬挂 结构也在办公建筑和旅馆 中被应用 的越来越多 。
城饭店 、 昆仑饭店 和国际宾馆等 , 遮羞都是建筑 物不规 则结构 的代表性
O 年代里建成 了许多体型复杂和 建筑材料方面 , 钢筋混凝土 的高层建筑也在 美国和 日本等发达 国家 建筑 。美 国西海岸 高强度 地震区也在 8 结构对称规则 的 迅速得到发展 , 而美 国和 日本在 高层建筑 上市在原有的高层钢结构起步 不规则 的高层 建筑 。还有一些表面上看起来体 型简单, 但是 因为在抗侧力构件上的布置, 结构上却是不对 称的。 像 尼家 拉 的。日本因为多发地震 , 所 以在大力进行基本构件和结构 的抗震研究 , 尤 建筑 , 瓜马那瓜 的中央银行 , 虽然建筑在外 表上是简单 的矩形 , 但是在 建筑 的 其大力发展钢筋混凝土 结构 。工程上主要 结构为框 剪结构、 框架结构的
不规则建筑结构地震反应分析与性能评估的研究
中图 分 类 号 :U 5 T 32
文 献 标 识码 : A
文章 编 号 :0 6 4 1 (0 0)9 0 6 — l 10 — 3 12 1 0 — 12 0
在 采 用 振 型 分 解反 应 谱 方法 计 算 地 震作 用 效 应 时 , 于 单 向水 对 随着 社 会 的 发展 与 进 步 , 们 对 建 筑 功 能 和 建筑 美 学 的要 求不 平地震效应组合方法, 人 我国新建筑规范 中增加了考虑两个主轴 方向 断 提高 , 国 出现 了越 来 越 多型 体 复 杂 、 构 不 对 称 的 建 筑 , 且 不 同 时 施 加 地 震 作 用 , 我 结 而 以及 双 向 水平 地 震 作 用 效应 的 组 合 , 取 一 个 即 规则 建 筑 结 构 已经 逐 渐 成 为 建筑 发 展 的新 趋 势 。 近 年 来 , 国历 经 方 向 10 我 0 %的值 与 另 一个 方 向 8%的值 的 “ 方和 平 方根 组合 ” 由 5 平 。 了 多 次 地 震 的 重 创 , 次地 震 的 震 害 经 验 表 明 , 筑 结 构 的 平 面 规 此 可见 , 国对 建 筑 结构 抗 震 性 能 提 出 了越 来 越 高 的要 求 。嘲 历 建 我 则性 对 结 构 的抗 震性 能 有 重 要 影 响。 面 较 规则 的结 构 在 地 震作 用 平 3 不规 则 结 构 的 地震 反 应 分 析 与评 估 下扭 转 反 应 较小 , 损伤 较 轻 ; 不规 则 、 而 不连 续 的结 构 平 面 布 置 所 产 31振 型 分 解 反 应 谱 法 分析 振 型 分 解 反 应 谱 法 是 利 用 单 自由 . 生 的扭 转 效 应导 致 的结 构 破坏 是 相 当严 重 的。 因此 , 不 规 则 建 筑 度 体 系反 应 谱和 振 型 分 解 原理 , 决 多 自由度 体 系地 震 反 应 的计 算 对 解 结 构 设 计 的抗 震 性 能 我们 应该 提 出更 高 的 要 求 。 方法 , 它考 虑 了结 构 动 力 特 性 与地 震动 力特 性 之 间 的 关 系 , 过 反 通 1 结 构 产 生 扭转 反 应 的 原 因 及 判定 应 谱 来 计 算 由 结构 动 力 特性 所 产 生 的 动 力反 应 。 应谱 曲线 是 以 周 反 11结 构 本 身 不 规 则 结 构 本 身 的不 规 则 包 括 三 个 方 面 :第 一 期 为横 轴 , 应 为 纵轴 的反 应 周 期 关 系 曲线 。 . 反 是 楼 层 质 心 的偏 移 , 是 由于 质 量 分布 的 随机 性 造成 的 , 要 表 现 这 主 32振 型 分 解 反 应谱 法优 点 振 型 分 解 反 应谱 法考 虑 了地 震 强 . 在 结 构 自重和 荷 载 的 实 际 分布 变化 , 量 中 心与 结 构 的几 何 中 心 不 度 和 结 构 物 的动 力特 性 , 质 以及 建 筑 场 地和 震 中距 的影 响 。 早 在 五十 重 合 , 在 一 定 程 度 的偏 离 ; 二 , 于 施 工 工 艺 和 条 件 的 限制 、 存 第 由 构 年代反应谱法就广泛地为各国建筑规范所采用 , 而且至今仍然是我 件尺寸控制的误差 、 结构材料性质的变异性、 构件受荷历程的不同、 国和 世界上 许多国家结构抗 震设计 规范中地震作用计算 的理论 基 构 件 实 际 的 边界 条 件 与 设 想 的差 别 等 因素 ,使 刚 度 存 在 不确 定 性 , 础 。此 外 , 由于 反应 谱 是 根 据 国 内外 大 量 地 震记 录 计 算 出的 单质 点 造 成 的 刚度 中 心偏 移 ; 三 是 结 构 刚度 退 化 的 不均 匀 , 结构 进 入 系最 大 地 震 反 应而 绘 制・ 的 , 统 计 理 论 角度 能较 确 切 地 给 出 结 构 第 当 出 从 弹 塑性 阶段 时 , 来 是 规 则 对 称 的结 构 , 会 出现 随 变 形 形 态 而 变 在 其 使 用期 内遭 遇 地 震 的最 大 反应 , 对 在 定 量 上较 为 可 靠 , 正 本 也 相 这 化 的扭 转效 应 。 如 , 构 某 一 角柱 进 入 弹 塑 性状 态 , 的 刚度 较 弹 是 反 应 谱 法 的 突 出优 点 。【 例 结 它 3 】 性 阶段 日 小 , 其他 的角 柱 可 能 仍 处于 弹性 阶段 , 时 , 度 分 布在 寸 而 这 刚 33振 型 分解 反应 谱 法 评 估 虽 然 反应 谱 法 有 着 理 论 成 熟 、 . 计 结 构 平 面 内 发生 了变 化 , 致 刚度 不对 称 , 结 构 产 生 扭 转反 应 。 【 算 简 单 的优 点 。 而 , 导 使 1 】 然 由于 其 实质 上 的局 限 性 , 应 谱法 有 如 下 不足 反 12扭 转 不规 则 的 判定 建 筑 结 构 的 平 面 不 规则 性 大 致 可 以 分 之 处: 反应谱虽然考虑 了结构动力特性所产生 的共振效 应 , . ① 但在 为三 种 : 是 平 面形 状 不 规 则 , 称 为 凹 凸 不 规 则 是楼 板局 部 不 设计中仍然把地震惯性力按 照静力来对待 , 以反应谱理论只是一 一 也 二 所 连续 , 连接较弱 ; 三是抗侧力体系布置引起 的扭转不规则。国内外的 种准动力理论 ; ②地震动的三要素是振幅 、 频谱和持续时 间, 在制作 建 筑 规 范都 是 从 不 规 则结 构 的震 害 实 际 调 查着 手 , 虑 地 震作 用 的 反 应 谱过 程 中只 考 虑 了地 震动 的前 两 个 要 素— — 振 幅 和 频 谱 , 能 考 未 不 确 定 性和 地 震 效 应计 算 的不 完 整 性 , 结 构 的 不 规 则 性 给 出 了 判 反映地震动持续时间对结构破坏程度的重要影响 ; 对 ③反应谱 是根据 只 别的准 则。在这三种 不规则性中 , 平面形状不规则和楼板局部 不连 弹 性 结 构地 震反 应 绘 制 的 , 能 笼统 地 给 出结 构 进 入 弹 塑性 状 态 的 续 的判 别 比较 直 观 。 而扭 转 不 规 则 , 结 构 平 面 不 规 则 最 重 要 的控 结 构 整 体 最 大地 震反 应 , 能 给 出结 构 地 震 反 应 的全 过 程 , 不 能 是 不 更 制 指 标 , 要 进 行 分析 计 算 来 判 别 。 需 给 出地震过程 中各构件进入弹塑性变形阶段的内力和 变形状态 , 因 [ 4 因此 如 13判定指标——位移 比值 由不规则 结构 的地 震反应特征 入 而 也 就 无 法找 出结 构 的 薄 弱环 节 。 1 , 何 弥 补振 型分 解 反应 谱 . 手, 通过分析质量和 刚度平面分布 , 确定结构反应 , 计算扭转变形与 法 的不 足 , 我们 在 未来 工 作 中 需要 研 究 、 讨 和解 决 的关键 问题 。 是 探 侧 向变 形 的相 对 大 小 ,通 过 扭 转 位 移 比值 来 判 别 结 构 的 不规 则 性 。 4 结 语 如 果 结 构 扭 转 变 形 太 大 , 造 成 边 缘 构 件 变形 过 大 , 而 过 早 的进 会 进 由于地震作用的不确定性 , 以往大量的计算结果表 明 , 结构对 入破坏状态 , 造成 局部倒塌继而可能 引起整体结构倒塌 , 这样 的破 不 同地震波 的反应差 别很 大, 致使计算结果 , 即弹塑性位移和 内力 坏�
不规则高层建筑结构的抗震研究
不规则高层建筑结构的抗震研究摘要:现如今,城市化建设进程不断深化,高层建筑如雨后春笋般出现在城市各个角落,在缓解城市用地压力等方面发挥着积极作用,也成为城市发展水平的重要标准之一。
在众多高层建筑中,不乏涉及到鸟巢、水立方、长城饭店等标新立异的建筑,为城市增添了不一样的色彩。
但由于这些建筑以不规则形态呈现出来,对工程设计师提出了更大的挑战,尤其是抗震方面,在遵循规范准则的同时,还要高效处理建筑结构抗震问题。
基于此,本文对不规则高层建筑结构的抗震进行分析。
关键词:不规则;高层建筑结构;抗震1前言抗震工作是建筑设计和施工的重点,为使所设计的高层建筑结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳,结构工程师要进行严格系统的结构分析与设计。
不规则高层建筑的不规则性,对高层建筑的结构设计提出了更高的难度和要求,论文就此展开论述。
2不规则高层建筑结构概述以往,高层建筑造型与火柴盒一样,单调且乏味,缺乏新意。
但上个世纪八十年代,随着城市化进程建设不断加快,人们物质生活得到了极大的改善,对精神文化需求不断增强,为建筑设计带来了发展机遇。
复杂、不规则及不对称结构高层建筑涌现,并成为建筑发展的潮流。
如上海希尔顿酒店、深圳发展中心等,正因为建筑造型独特引起了人们的关注。
与此同时,美国高烈度地震区的西海岸也出现了很多形式复杂、不规则高层建筑物,虽然,我们看到的建筑物体型规则、简单,但由于其抗侧力构件布置与一般建筑差别较大,使其能够在结构上以不对称形态呈现出来。
如尼加拉瓜马那瓜的中央银行,在设计中,其主要呈现简单的矩形状,但在建筑东西方向设置电梯井,在很大程度上增加了建筑物刚度。
虽然不规则高层建筑看上去给人一种摇摇欲坠的视觉效果,但由于其设计依据科学的力学计算,是科学的。
不规则高层建筑以扭转、凹凸不规则等多种形式存在,相比较一般建筑来说,不规则高层建筑设计难度较大,故要给予更多关注和重视。
3不规则高层建筑结构抗震分析3.1案例分析某高层建筑地上25层,地下3层,总体高度104.2米。
高层建筑结构设计中不规则问题与抗震措施分析
高层建筑结构设计中不规则问题与抗震措施分析摘要:现代城市发展的过程中,涌现出了一系列造型别致的不规则性建筑结构,但是在建筑强调美观的同时更重要的还是其安全性以及实用性,这种不规则的建筑结构在发展的过程中也因此遇到了一些问题,需要相关设计人员细心的分析各种因素并且找出相关结构的薄弱点,对整体结构的刚度进行合理的布置,以满足建筑的实际需求。
关键词:高层建筑结构设计;不规则;问题;抗震措施为满足人们对建筑的多样性功能需求,不规则的设计表现形式在当前的高层建筑结构设计中极为常见,以此可达到强化高层建筑综合设计灵动性的效果。
相比普通建筑来说,这种不规则的结构设计难度较高,且对抗震性能有着更高的要求,需相关人员着重引入多样性抗震措施,保证结构不规则高层建筑的质量与使用安全。
1不规则结构的定义不规则结构的出现源于人们对建筑外形、功能的追求,其在达到高层建筑各种功能要求的同时,也满足了视觉审美要求。
然而,此种情况也给结构工程师带来了巨大挑战,不规则建筑结构的质心、刚心不重合,在地震作用下,极易发生较大的扭转变形。
目前,根据JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)、GB50011—2010《建筑抗震设计规范》(2016年版,以下简称《抗规》)对不规则结构进行了如下划分:1)平面不规则:包括扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续等情况。
其中,扭转不规则结构要求在规定水平力作用下,楼层最大弹性水平位移(或层间位移)超过两端弹性水平位移(或层间位移)均值的1.2倍;凹凸不规则结构要求平面凹进尺寸超过投影方向总尺寸的30%;楼板局部不连续则为楼板尺寸、平面刚度出现急剧变化。
2)竖向不规则:包括竖向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变等情况。
其中,竖向刚度不规则指该层侧向刚度未达上一层的70%,或是未达其他3个楼层侧向刚度的80%,除了顶层、出屋面小建筑以外,局部收进水平向尺寸超过下一层的25%;竖向抗侧力构件不连续主要是指竖向抗侧力通过水平转换构件朝下传递的结构;楼层承载力突变是指抗侧力构件层间受剪承载力达不到上一层的80%。
平面不规则结构抗震设计方法的探讨
平面不规则结构抗震设计方法的探讨摘要:在地震作用下,平面布置不规则的建筑结构的地震反应复杂,为保证结构安全,结构的动力反应不能超过一些限定值。
文章在对平面不规则结构的类别和与抗震设计有关的概念的深入剖析的基础上,分析不规则结构在地震作用下的动力反应特点,总结出设计平面不规则结构的一些方法。
并引入动力规则性的概念和判别标准。
以对结构设计工作效率的提高提供参考。
关键词:抗震设计;平面不规则结构;动力规则性随着社会的发展,建筑物不仅需满足多样性使用功能要求,还需满足美观性要求。
由此往往设计出平面不规则的建筑物。
历次震害结果表明,建筑结构在地震作用下不仅会发生水平和竖向振动,还可能发生扭转振动。
平面不规则性结构的扭转振动尤其明显,扭转反应造成结构抗震性能退化,是导致结构破坏甚至倒塌的重要原因。
进行结构设计时应采取措施使结构在地震作用下的反应不超过一些限定值,以保证建筑物的安全性。
1 平面不规则结构的分类和定义1.1 平面几何形状的不规则类型文献[1]从建筑结构的平面几何形状反映结构的不规则,即平面凹进的尺寸大于相应投影方向总尺寸的30%或楼板的尺寸急剧变化时为平面不规则结构。
1.2 不对称结构类型这类结构平面在几何形状上称规则平面,但由于竖向抗侧力构件布置在平面的一侧或者角部,质心和刚心偏离大,在地震作用下的扭转效应十分显著。
这种平面布置较严格的说可定义为结构自由振动的某一振型同时出现平动与扭转振型。
1.3 扭转不规则类型从结构的整体计算结果上,文献[1]规定楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍为扭转不规则类型。
同时文献[2]从位移比和周期比上对扭转不规则进行了划分。
①位移比:在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍;B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
不规则建筑结构地震反应分析
不规则建筑结构地震反应分析文章首先通过对不规则建筑结构抗震的概述进行了阐述,接着对不规则建筑结构体系发展现状进行了细致的分析,最后重点探讨了不规则建筑结构的抗震设计。
标签:不规则;建筑结构;地震反应一、前言钢筋混凝土在解决不规则建筑结构问题中起到了很大的作用,只有在工程中完善不规则建筑结构的抗震设计,分析其出现的问题并制定解决措施,对不规则建筑结构抗震设计的现状和发展趋势进行分析,才能够使钢筋混凝土的作用得到更大的发挥。
二、不规则建筑结构抗震的概述异形柱不规则建筑结构的层间变形能力介于普通矩形柱不规则建筑结构和剪力墙结构之间;以T形柱为例,推导了异形柱轴压比限值的计算公式,通过与等面积矩形柱的对比分析,认为异形柱的轴压比限值与其截面尺寸的比例关系有关;当腹板受压或翼缘受压时,T形柱轴压比限值存在较大差异;不同的荷载角作用,轴压比限值变化较大;矩形柱的轴压比限值要大于异形柱的轴压比限值。
将衡量结构在大震作用下抗震性能的重要指标——延性引入到异形柱抗震性能的研究中,分别推导了异形柱截面的屈服曲率和极限曲率计算公式,给出了腹板受压和翼缘受压时的延性计算公式;采用线性回归的方法,利用Excel软件对计算公式进行了简化,并与矩形柱延性公式进行对比,分析比较了二者的异同点,从理论上说明了异形柱变形能力不如矩形柱的原因。
按照抗震规范(GB50011一2001)的相关规定,用振型分解反应谱法和弹性动力时程分析法,对不规则建筑结构进行了多遇地震下的计算分析。
用各项控制指标,如周期、剪压比、轴压比、层间位移角等进行对比分析,给出在8度区该结构的最大可建造层数和最大适用高度。
三、不规则建筑结构体系发展现状1、不规则建筑结构的特点不规则建筑结构是指框架柱采用肢长与肢厚比小于 4 的L 形、T 形、十形截面柱与梁、楼板构成不露柱子的隐型框架承重结构,并采用轻质墙体作保温、隔热的围护结构的不规则建筑结构,其具改善使用功能,避免了普通不规则建筑结构体系屋角柱子棱角突出对室内观瞻及占用空间的影响;.减轻结构自重,有利于抗震和节约基础投资;建筑出房率高于砖混住宅8%-10%;充分利用工业废料,避免毁田,节约能源。
建筑结构设计中的不规则问题与抗震方法
建筑结构设计中的不规则问题与抗震方法摘要:本文将以高层建筑工程实例,从其特点和设计思路两个角度,对建筑结构设计中的不规则问题进行分析,并从抗震等级和目标、抗震等级的强化措施等几个方面进行了论述。
研究结果显示,在优化抗震设计、加固框架梁、设置抗震墙等措施下,高层建筑抗震能力得到了有效提高。
关键词:结构设计;不规则结构;抗震方法1引言在进行建筑结构设计时,由于存在着许多不规则性问题,会造成建筑结构在使用时出现局部受力过大、刚度突变、楼板局部破坏等现象,这些都会影响到高层建筑的整体抗震能力和使用性能。
而对于不同类型的建筑来说,其抗震等级也会不同。
通常情况下,对于高层建筑来说,在设计中因为考虑到地震作用及动力时程反应问题等因素,建筑物往往存在着较大的高宽比、层高等不规则性问题,在这种情况下设计出来的建筑物非常不利于抗震,并且会使结构出现明显偏心,由此将需要基于建筑结构设计中的不规则问题提出相应的抗震方法,以期更好地提升高层建筑的抗震能力。
2高层建筑的不规则结构设计主要内容2.1 主要特点分析2.1.1 高层建筑平面的不规则设计特点以某高层建筑项目为例,该建筑结构平面不规则表现形式为,建筑平面布置中,既存在纵横轴线上的竖向不对称现象,又存在竖向与水平方向的扭转刚度不规则。
实践中,经计算发现,该高层建筑的平面不规则表现形式主要有以下几个方面:第一,竖向不对称。
某楼层在平面中呈两个正方形对称布置于两侧;第二,纵向刚度不规则。
某楼层在同一方向上的刚度比相邻两个方向上的刚度大;第三,扭转偏心距较大。
由于建筑结构是平面上的多个单元组成,所以扭转偏心距较大。
此外,该建筑项目还存在平面形状不规则问题。
如该建筑项目的结构平面有规则的方形平面、矩形平面及“L”形和“T”形平面等,而这些不规则造型又导致建筑结构受力复杂,构件承载力增大。
2.1.2 高层建筑竖向的不规则设计特点高层建筑的竖向不规则设计是指高层建筑在不同方向上刚度不均匀、扭转刚度或平动刚度不同,或者结构扭转效应控制不合理导致结构抗侧刚度在竖向与水平方面的差异过大。
略谈不规则结构抗震分析方法
略谈不规则结构抗震分析方法1、早期的抗震分析方法对于结构抗震的探索和研究,是从20世纪初年美国San Francisco地震后才逐渐被认识和重视。
1915年日本的佐野率先提出了评估地震动的一些概念,并认定作用于结构的地震作用F=RW(R为震度,W为建筑物自重)。
随后该方法被列入日本相关法规,并规定取R=0.1。
20世纪20~30年代,国际上比较普遍的把抗震结构设计纳入到建筑设计中去,当时已经意识到房屋惯性力的重要性,在还无法对结构进行可靠量测得情况下,又缺乏对动力结构反应的认识,对地震力惯性加速度无法给出可靠的估算,一般认可的是取建筑物的质量10%的水平力进行设计。
2、反应谱理论分析方法第一个强震加速度记录是1933年的美国长滩发生地震时取得的,在随后美国EIcentro地震时取得了大量重要的强震加速度记录。
通过对这些强震记录的加工整理以及对结构自振特性的研究总结,美国的一些学者提出了地震反应谱理论。
1956年,美国旧金山采用了新的抗震设计规定,该规定以加速度反应谱为基础,建立了建筑物自振周期、阻尼比和基底剪力系数的关系。
此后,经过包括我国在内的一些国家的研究发展,形成比较合理、目前普遍采用的抗震设计方法。
我国及国际山多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论和结构能力设计的原则。
3、基于性能的抗震分析方法自20世纪90年代开始,美国、日本、澳大利亚、欧洲混凝土协会和我国有关机构和专家研究并提出了基于性能的抗震设计理念。
美国的ATC40、FEMA273提出了原有建筑检测评估和加固中使用多重抗震目标的意见,并提出了相应的设计方法。
1995年美国加州SEMAO提出了基于性能的结构抗震理念。
2003年美国国际法规委员会推出了《建筑物及设施的性能规范》,其内容全面,无所不包,涉及到结构的正常使用阶段性能、受到各种偶然和必然灾害(风、火、地震)时的性能、施工階段和长期使用阶段的性能,该规范对基于性能设计的各项准则做出了具体全面而又精确的规定。
平面不规则结构的抗震性能研究
平 面 不 规 则 结 构 的 抗 震 性 能 研 究
但
摘
敏
贺 培 源
要: 综述 了 P s vr 析 方 法 的 原理 及 步骤 , 出采 用 P soe 评 估 不 规 则 结 构 抗 震 性 能 时 , 了选 用 合 适 的侧 向 ub e 分 o 指 uhvr 除
加载模式 , 还应从正反 向进行加载 , 并利用 E A S程序对 一不规 则结构进行 了 P so e T B uhvr分析 , 面评 估 了结 构 的抗震 全 性 能, 出了相关结论。 得
将梁高减小点再行试算 。
4 确定 梁柱 截面 尺寸 时需 注意 的 问题
1框架梁宽最好不要小于 2 0 一般来讲 , ) 5, 布置梁纵筋时 ,5 20
3 4 进 一步调 整 梁柱截 面尺寸 , 重新计 算 . 再
宽梁要 比 2 0宽梁方 便得 多。2 梁 高 的确定要 结合建 筑 图纸综 0 ) 由于柱轴 压 比和梁配筋率与理想值均较 接近 , 调整范 围不 要 合考虑 , 特别是 当梁下设 门窗时 , 从方便施 工考虑 , 梁底与 门窗顶 太大 , 取柱截面尺寸 60×6 0 梁截 面尺寸 2 0×5 0 重 新计算 , 最好平齐 , 0 0, 5 5, 如果建筑不允许 门窗顶标高调整 , 可适 当加大梁高 , 以 所选框架 梁柱 的配筋简 图如 图 2所示 , 最大柱轴 压 比 0 8 , 近 方便施工 。3 高层建筑 内力及配筋 多由水平荷载控 制 , 大轴压 .5 接 ) 最 且小 于 0 9 说 明调 整 后 的 柱 截 面 尺 寸 是 合 适 的 。 梁 两 端 受 拉 钢 比 的柱 多 发 生 在 边 柱 或 角 柱 ( 柱截 面 相 同 的 情 况 下 )确 定 柱 截 ., 各 ,
不规则高层建筑结构的抗震研究 侯凯
不规则高层建筑结构的抗震研究侯凯摘要:经济的发展和人口数量的增加,高层建筑项目也在不断增多。
很多建筑物为了满足人们的需求,在进行结构设计时,出现了平面或者竖向的不规则结构。
但是,现阶段的平面不规则建筑结构还存在一些问题,尤其是在抗震性能方面较弱。
因此,研究平面不规则结构的抗震设计具有十分重要的意义。
本文就不规则高层建筑结构的抗震展开探讨。
关键词:不规则;高层建筑;结构抗震引言随着人们生活水平的提高,对建筑的多样性和美观性要求越来越高。
因此,很多建筑物都设计出平面不规则结构。
近年来,地震灾害频发,人们对建筑质量的安全和抗震性能的关注日益提高,由于地震发生时,建筑物不仅受到水平和竖向地震作用,而且很可能发生扭转振动,尤其是平面不规则结构的建筑物,这种震动更加明显,导致产生的抗震性能弱化更严重,产生结构损坏甚至坍塌的可能性更高。
因此,研究平面不规则结构的抗震设计具有重要的现实意义。
1不规则建筑结构的特点随着国民对建筑物个性化要求不断提高,现代建筑结构中不规则建筑逐渐增加。
其中最为常见的有平面不规则和竖向不规则,两种不规则形式的特点各不相同。
(1)竖向不规则性。
竖向不规则类型的可以分为四种:侧向刚度不规则、竖向抗侧力不规则、质量突变、承载力突变。
四种竖向不规则类型分别对建筑刚度、抗侧力、楼层质量和楼层承载力进行判断。
由于现代建筑对底部大空间使用要求较高,转换结构成为一种常见结构形式。
以国外某中央银行大厦为例,结构形式为带转换层的框架-核心筒结构,其中上部的64根柱子是通过托柱转换,由10根框支柱转换,就是典型的竖向抗侧力构件不连续,同时亦存在楼层承载力突变。
必须通过严格计算并采用相应的加强措施,以保证结构的抗震性能满足设计要求。
(2)平面不规则性。
平面不规则可分为扭转不规则、凹凸不规则以及楼板局部不连续三种形式。
由于建筑平面要求,凹凸不规则和楼板局部不连续往往是固有特性,以凹凸度和楼板尺寸作为不规则的判定标准。
不规则高层建筑结构抗震解析
不规则高层建筑结构抗震解析摘要:随着经济发展水平的不断提高,人们对生活环境的要求越来越高,抗震建筑也变得越来越重要。
然而,地震是具有强周期性的自然现象,建筑物的地震破坏机理非常复杂,而中国又是一个经常发生地震的国家,不规则建筑的抗震设计变得至关重要。
对不规则建筑进行抗震设计工作,提高建筑物的价值是合理的。
关键词:建筑结构;施工设计;抗震性引言随着社会经济水平的不断提高,我国的建筑物层出不穷,大量的建筑物满足了人们的工作需要,建筑物内有大量不规则的平面建筑物。
有三种类型的不规则平面:不规则扭转,凹凸不规则和局部板不规则。
垂直不规则有三种类型:横向刚度不规则,纵向横向力构件不连续,地板承载力,文章分析了不规则建筑的抗震设计。
随着我国经济发展水平不断提高,建筑结构抗震设计理念也不断发展。
我国工程师在建设防震研究方面取得了显着成效。
建立地震研究是一个重要的课题。
它不仅可以发现当前的地震缺陷,而且为更好地设计高精度建筑钢针解决方案奠定了基础,为我国的社会发展和人民生活提供了有力的保障。
1不规则高层建筑结构抗震计算方法当出现地震时,地面静止的建筑物会发生运动,出现强烈的震动。
一般而言,结构地震是属于动力反应范畴的,它的力度大小同地面运动相关,还和结构动力特质相关。
因此,会需要用到结构力学分析方法进行分析得出结论,当下我国比较常用的方法有底部剪力法、振型分解反应谱法以及时程法。
1.1时程分析法。
该方法是在点子信息技术背景下产生的,综合运用了实验技术和计算机技术,是一种新型分析方法,使用该方法之前,选择一定的地震波,将收集到的地震波熟知直接输入设计结构程序中,再对结构运动微分方程进行精准积分分析,得到了在地震时程内具体的地震反应数据。
这种方法被广泛使用于不规则建筑抗震计算分析中,这是一种完全动力法,计算量非常大。
但是计算精度非常高,使用该方法,确定出两个步骤,逐步积分法以及振型分解法。
这是时程分析法的分类。
不同的方法具有不同的分析效果,也会得出不不同的分析结论。
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不规则结构抗震分析方法研究综述
摘要:随着经济的不断发展,人们生活水平逐渐提高,尤其是近些年房地产业繁荣,人们的审美观点越来越多元化,人们对建筑功能和建筑美学的要求不断提高,不断打破传统规则建筑,体型复杂的建筑在世界的各大城市逐渐增多。
但是,不规则结构在地震作用下的安全性越来越被重视,本文主要对研究不规则结构地震分析方法进行概述。
1、早期的抗震分析方法
对于结构抗震的探索和研究,是从20世纪初年美国san francisco地震后才逐渐被认识和重视。
1915年日本的佐野率先提出了评估地震动的一些概念,并认定作用于结构的地震作用f=rw (r为震度,w为建筑物自重)。
随后该方法被列入日本相关法规,并规定取r=0.1。
20世纪20~30年代,国际上比较普遍的把抗震结构设计纳入到建筑设计中去,当时已经意识到房屋惯性力的重要性,在还无法对结构进行可靠量测得情况下,又缺乏对动力结构反应的认识,对地震力惯性加速度无法给出可靠的估算,一般认可的是取建筑物的质量10%的水平力进行设计。
2、反应谱理论分析方法
第一个强震加速度记录是1933年的美国长滩发生地震时取得的,在随后美国eicentro地震时取得了大量重要的强震加速度记录。
通过对这些强震记录的加工整理以及对结构自振特性的研究总结,美国的一些学者提出了地震反应谱理论。
1956年,美国旧金山采用
了新的抗震设计规定,该规定以加速度反应谱为基础,建立了建筑物自振周期、阻尼比和基底剪力系数的关系。
此后,经过包括我国在内的一些国家的研究发展,形成比较合理、目前普遍采用的抗震设计方法。
我国及国际山多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论和结构能力设计的原则。
3、基于性能的抗震分析方法
自20世纪90年代开始,美国、日本、澳大利亚、欧洲混凝土协会和我国有关机构和专家研究并提出了基于性能的抗震设计理念。
美国的atc40、fema273提出了原有建筑检测评估和加固中使用多重抗震目标的意见,并提出了相应的设计方法。
1995年美国加州semao提出了基于性能的结构抗震理念。
2003年美国国际法规委员会推出了《建筑物及设施的性能规范》,其内容全面,无所不包,涉及到结构的正常使用阶段性能、受到各种偶然和必然灾害(风、火、地震)时的性能、施工阶段和长期使用阶段的性能,该规范对基于性能设计的各项准则做出了具体全面而又精确的规定。
随后,日本也开始将抗震性能设计的理念纳入新建结构的抗震设计和既有建筑加固的标准中,并由建筑研究所确定各种具体建筑的性能标准。
澳大利亚则在基于性能设计的整体框架方面做出了许多研究,提出并制定了相应的建筑规范。
2003年欧洲混凝土协会出版了《钢筋混凝土建筑结构基于位移的抗震设计报告》。
我国在基于性能设计方面也有显著的发展,2010年《建筑结构抗震设计规范》首次将性能设计引入规范。
基于性能设计时结构抗震设计的一个新的重要发展。
它的主要特点是:将抗震设计从宏观单调抗震设计目标向具体定量的多重目标推进,并且将性能目标的选择权交给业主;对结构的抗震性能进行细致深入的计算分析,并经过相关专业人员的的评测和检验。
抗震设计中更注重对性能目标的实施标准的具体分析和验证,有利于促进结构抗震设计的发展和改革,现行规范中还未涉及到的新的结构体系、新的科学技术、新型材料可以经过论证后加以采用;这样可以根据不同的场地情况、抗震设防目标和结构的重要程度采取不同抗震设防目标,这是一个新的发展方向,目前仍未在工程中得到普遍的应用和推广,还有许多问题尚待解决和改进,例如:地震的偶然性、结构计算的模型以及相关参数的取用存在许多经验成分、模型试验不足、震害试验缺乏、对非结构的抗震性能目标和地震灾害预估研究不深入。
但随着它在工程中的逐渐得到推广和应用,必将会趋于成熟。
复杂结构建筑结构设计比较适合基于性能的抗震设计方法。
这些工程都属于不规则结构,甚至是特别不规则结构。
结构建筑混凝土技术规程虽然对此类结构的常规设计方法提出了设计规定,但实际工程经常遇到规程适用范围以或规程中尚未规定的问题,此外结构钢结构和混合结构的复杂结构体系目前还有相应的设计规定。
对这些工程的进行抗震设计时无法参考现行的设计规范,缺少具体详细可靠的设计依据、设计目标和方法,设计者按照实际工程情况的需要,进行具体细致的计算分析和专业可靠的的检验论证,必要时还
需要按照实际结构建立模型进行试验论证,从而采取比规范规定的更加可靠、实用和有针对性的抗震措施,这就需要业主提供相应的经济援助,同时设计人员的论证也必须接受抗震设防专项审查,以保证结构的在抗震性能目标下的安全性能。
这中设计程序和设计理念和性能设计的核心思想完全一致。
近年来的结构建筑工程的抗震设防专项审查的实践表明,不少工程的设计和专项审查已经涉及到基于性能抗震设计的理念和方法。
在实际的复杂结构建筑工程设计中设计者和审查专家都基于性能的设计要求,因此在复杂结构建筑结构中采用性能设计的时机已经成熟。
4、基于性能的抗震分析方法举例
4.1静力弹塑性分析
静力弹塑性分析又被称为pushover分析,是基于性能的抗震设计中具有代表性的分析方法。
所谓基于性能的抗震设计是以某种目标性能为设计控制目标,而不是单纯的满足规范要求的极限承载能力,最后通过非线性位移结果评价结构是否满足目标性能要求。
在新颁布的《建筑抗震设计规范》(gb50011-2010)中关于结构分析方面的条文3.6.2中规定:“不规则且具有明显薄弱部位可能导致重大地震破坏的建筑结构,应按本规范有关规定进行罕遇地震作用下的弹塑性变形分析。
此时,可根据结构特点采用静力弹塑性分析或弹塑性时程分析方法”
pushover方法的早期形式是“能力谱方法”(capacity spectrum method csm),是基于能量原理的一些研究成果,试图将多自由度
体系在大震作用下的弹塑性特性通过转化成单自由度来体现,目的是构思一种罕遇地震作用下结构抗震性能的快速评估方法。
4.2时程分析
时程分析又称为动态分析法,一般可分为弹性时程分析和弹塑性时程分析。
它是将地震波按时段进行数值分析后,按照地震波的特性施加到结构上,时程分析法可以得出结构在地震波中各个时段的各个构件的应力和位移反应,计算出结构在整个强震下的振动状态全过程,并描述各个时刻每一构件的内力和变形,时程分析法可以具体和准确的描述出结构在实际地震作用下各个构件的工作状态。
在不规则建筑中,结构体型变化大,且常常出现平面、立面收进并存在楼板开洞严重等,导致了结构的刚度和质量分布不合理,可能引起结构发生整体或局部的扭转。
结构本身存在着很多薄弱环节和安全隐患。
通过时程分析可以查找发现结构在地震作用下薄弱部位和安全隐患,从而保证结构的抗震性能。
因此,在抗震设计过程中,对结构进行地震下的时程分析是必要的。
5、结束语
本文主要研究了不规则结构在地震作用下的分析方法,包括早期的抗震分析方法,反应谱理论分析方法和基于性能的抗震设计分析方法等等,列举出目前基于性能的抗震设计分析方法的实际应用,对不规则结构的抗震分析的若干方法进行了综述。