浅谈高层建筑抗震
高层建筑中的建筑抗震设防与耐震性能
高层建筑中的建筑抗震设防与耐震性能随着城市化进程的加速和人口增长的需要,高层建筑的兴建如雨后春笋般涌现。
然而,高层建筑所面临的挑战也相应增加,其中一个重要的问题就是地震带来的风险。
因此,在高楼大厦的设计和施工过程中,建筑抗震设防和耐震性能成为至关重要的考虑因素。
本文将着重探讨高层建筑中的建筑抗震设防和耐震性能的关键要素。
一、基础设计和土壤处理高层建筑的抗震性能开始于基础设计和土壤处理。
建筑物需要具备足够的刚度和强度,以抵御地震引起的振动。
合理设计的承载力和变形能力可以有效地减少地震作用带来的破坏。
此外,针对不同地质条件,采取相应的土壤处理方法,如加固地基,确保建筑物与土壤之间的稳定性,也是确保抗震性能的重要一环。
二、结构设计和材料选择在高层建筑的结构设计中,采用合理的结构形式和材料选择是关键。
一种常见的设计方法是采用钢筋混凝土结构,它具有良好的抗震性能。
该结构能够吸收地震引起的能量,分散地震作用,从而减少结构的应力和变形。
此外,现代建筑设计还采用了各种新型材料,如纤维增强复合材料和钢结构等,以提高抗震性能。
三、防震措施和装备除了基础设计和结构设计,高层建筑中还应配备一系列抗震设备和防震措施。
其中,防震设备包括但不限于防震支座、防震支撑和减震器等,用于减少建筑物在地震中的晃动。
此外,采取适当的建筑经验措施,如设置应急通道和安全出口,确保在地震发生时人员能够安全撤离,也是十分重要的。
四、监测和维护为了保证高层建筑的耐震性能,监测和维护也不可或缺。
通过定期对建筑物的结构进行监测,可以及时发现潜在问题,并采取相应的修复措施。
此外,定期维护和保养建筑物的各种设备和抗震设备,确保其正常运行,也是提高耐震性能的重要一环。
综上所述,高层建筑中的建筑抗震设防和耐震性能至关重要。
合理的基础设计和土壤处理,合适的结构设计和材料选择,以及配备有效的防震设备和采取适当的防震措施,都是确保高层建筑在地震中具备良好耐震性能的关键要素。
高层建筑抗震设计对策
高层建筑抗震设计对策随着城市的快速发展,高层建筑如雨后春笋般涌现。
然而,地震等自然灾害的威胁始终存在,因此高层建筑的抗震设计至关重要。
良好的抗震设计能够在地震发生时保障建筑结构的稳定性和人员的生命安全。
本文将探讨高层建筑抗震设计的一些对策。
一、场地选择场地的选择是高层建筑抗震设计的首要环节。
应优先选择地质条件稳定、坚硬的场地,避免在地震断层、滑坡、泥石流等危险区域建设高层建筑。
同时,要对场地的地震效应进行详细的勘察和评估,包括场地土的类型、覆盖层厚度、卓越周期等。
例如,软弱土场地在地震时会放大地震波的作用,增加建筑物的地震响应,而坚硬场地则能有效减小地震影响。
二、结构体系的选择合理的结构体系是确保高层建筑抗震性能的关键。
常见的高层建筑结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
框架结构具有布置灵活的优点,但抗侧刚度相对较小,适用于层数较低的建筑。
剪力墙结构抗侧刚度大,能有效抵抗水平地震作用,但空间布置不够灵活。
框架剪力墙结构结合了框架和剪力墙的优点,既能提供较大的使用空间,又具有较好的抗震性能,是高层建筑中应用较为广泛的结构体系之一。
筒体结构,如框筒、筒中筒等,具有极大的抗侧刚度和承载能力,适用于超高层建筑。
在选择结构体系时,需要综合考虑建筑的高度、使用功能、经济因素等。
同时,要保证结构的整体性和连续性,避免出现薄弱部位。
三、抗震计算分析准确的抗震计算分析是高层建筑抗震设计的核心。
目前常用的抗震计算方法包括底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。
底部剪力法适用于高度不超过 40 米、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构。
振型分解反应谱法考虑了结构的多振型效应,能更准确地反映结构在地震作用下的响应,适用于大多数高层建筑。
时程分析法则通过输入实际的地震波,对结构进行动态分析,能更真实地模拟地震作用,但计算工作量较大,通常用于重要或复杂的高层建筑。
在进行抗震计算时,要合理确定地震作用的取值,包括地震烈度、设计基本地震加速度、设计地震分组等参数。
高层建筑结构抗震设计
浅谈高层建筑结构抗震设计摘要:近年来,我国建筑业的发展突飞猛进,各地高楼林立。
在高层建筑中,抗震设计是一项不容忽视的关键任务,因此,本文主要就高层建筑结构抗震设计进行了分析。
关键词:高层建筑抗震设计应用中图分类号:[tu208.3]文献标识码:a 文章编号:abstract: in recent years, the development of construction industry in our country by leaps and bounds, tall buildings all over the line. in the high-rise building, the seismic design is a not allow to ignore the key task, therefore, this article mainly aseismic design of high-rise building are analyzed.keywords: high building aseismic design applications随着我国经济的蓬勃发展,各地的高层建筑纷纷拔地而起,速度惊人。
高层建筑结构的抗震设计一直以来就是建筑设计和施工的重点,要使工程建设真正能够减轻甚至避免地震带来的危害,把握好抗震设计是关键。
因此,我们首先要对建筑地震进行必要的理论分析,然后进行抗震设计,从而来探索高层建筑的抗震设计理念和方法,以采取必要的抗震措施。
一、高层建筑结构抗震设计的理论和规范我国《建筑抗震设计规范》(gb50011-2001)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:1、高度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法。
2、除1款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱方法。
3、特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
浅论高层建筑抗震框架-剪力墙结构体系
2 高层建 筑框 架一 剪 力墙 结构抗 震设计 技术 要点
2 . 1 提 高剪 力墙 抗震 性 能
首先 , 在设计过程中, 为了阻止斜向的裂缝不会 向邻近的结构扩展, 可以
在剪 力墙 的周 围增加 梁柱 结构 以形 成边 框 剪力 墙 , 注 意所 增 加 的边 框要 具 备 斜截 面 的承 载能 力 , 这 样做 还可 以在 剪力 墙破 坏 后代 替其 承载 。 其次 , 确定 合
不会作为一个单独的个体来承受各种弯曲变形或者剪切变形 的影响。而且 , 这 样 一来 , 框架一 剪 力墙 在 同 一个 楼 层 内 的位 移 是 基 本 相 同 的 , 因此 , 框架一
剪 力墙 结 构在 水 平 面 内的位 移 呈 现 出来 的 特征 是 介 于框 架 与 剪力 墙 之 间 的
的方向发展 , 因此, 在进行高层建筑结构设计时, 需要综合考虑的受力结构形 式也更多种多样 , 这其中的关键就是竖向传力体系。建筑的空间形态是由结 构传力体系支撑的 , 传力体系的剖面形式可以直接反映结构竖直荷载传递 的 路径, 影 响到 建筑 物 的使 用功 能 。 框架一 剪力 墙结 构 体系 由 于同 时具 备框架 和 剪 力墙 的 特征 , 优 点 明显 , 效 果显 著 , 而 且在 高层 建 筑领 域 得 到广 泛应 用 。 目
计 中需要 注意 的 问题 以及 相关 的应 对措 施 。
关键词 : 高层建筑; 框架一 剪力墙;结构设计 ; 抗震措施
随着 经 济社 会 的不 断 发展 , 人 们 生活 水 平不 断 提 高 , 对 高 层 建筑 的要 求 也在 逐渐 提 升 , 目前 的 建筑结 构 正在 向着 高 度更 高 、 功 能更 全 面 、 用 途 更广 泛
高层建筑抗震设计原则
高层建筑抗震设计原则在现代城市的天际线中,高层建筑如同一座座挺拔的巨人。
然而,这些巨人在面对地震这一自然力量时,需要具备强大的“韧性”和“抵抗力”。
高层建筑抗震设计至关重要,它关系到人们的生命财产安全,也关系到城市的可持续发展。
接下来,让我们一起探讨一下高层建筑抗震设计的原则。
一、场地选择场地选择是高层建筑抗震设计的首要环节。
一个合适的场地能够在很大程度上减轻地震对建筑物的影响。
首先,应避开地震活动断层、滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害易发区。
这些区域在地震发生时,往往会加剧地面的震动和破坏程度。
其次,选择地势较为平坦、坚硬的场地。
这样的场地能够减少地震波的放大效应,使建筑物所受到的地震作用相对较小。
此外,还要考虑场地的土类型和覆盖层厚度。
松软的土层会放大地震波,增加建筑物的振动,而坚硬的土层则能起到一定的减震作用。
二、结构体系合理的结构体系是高层建筑抗震的核心。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
在选择结构体系时,需要综合考虑建筑物的高度、使用功能、抗震要求和经济因素等。
框架结构具有布置灵活的优点,但抗震性能相对较弱,一般适用于较低的建筑。
剪力墙结构能够提供较大的抗侧刚度,适用于较高的建筑。
框架剪力墙结构则结合了框架和剪力墙的优点,具有较好的抗震性能。
筒体结构,如框筒、筒中筒等,适用于超高层建筑,能够有效地抵抗水平荷载。
在设计结构体系时,要确保结构的整体性和连续性。
构件之间的连接应牢固可靠,避免出现薄弱环节。
同时,要合理布置结构的抗侧力构件,使其能够共同工作,有效地抵抗地震作用。
例如,在剪力墙结构中,剪力墙应均匀布置,避免出现局部集中或缺失的情况。
三、抗震计算准确的抗震计算是高层建筑抗震设计的重要依据。
目前,常用的抗震计算方法包括反应谱法、时程分析法等。
反应谱法是一种基于统计分析的方法,能够较为简便地计算出结构在地震作用下的响应。
时程分析法则通过输入地震波,对结构进行动态模拟,能够更准确地反映结构在地震作用下的实际受力情况。
高层住宅建筑抗震设计论文
高层住宅建筑抗震设计论文在当今城市化进程不断加快的背景下,高层住宅建筑如雨后春笋般涌现。
然而,地震作为一种不可预测的自然灾害,对高层住宅建筑构成了严重威胁。
因此,高层住宅建筑的抗震设计至关重要,它直接关系到人们的生命财产安全。
一、高层住宅建筑抗震设计的重要性地震的破坏力巨大,它能够导致建筑物的倒塌、损坏,从而造成人员伤亡和财产损失。
高层住宅建筑由于其高度较高、结构复杂,在地震中的受力情况更加复杂,一旦发生地震灾害,后果不堪设想。
因此,进行科学合理的抗震设计,提高高层住宅建筑的抗震性能,是保障居民生命安全和社会稳定的关键。
二、高层住宅建筑抗震设计的基本原则1、整体性原则高层住宅建筑的抗震设计应将整个建筑结构作为一个整体来考虑,确保各个部分之间的协同工作,共同抵抗地震作用。
2、规则性原则建筑的平面和立面布置应尽量规则、对称,避免出现过大的凹凸变化和偏心,以减少地震作用下的扭转效应。
3、刚度和强度合理分布原则在设计中,应使结构的刚度和强度在竖向和水平方向上合理分布,避免出现薄弱层,以保证结构在地震作用下能够均匀受力。
4、多道防线原则设置多道抗震防线,如框架剪力墙结构中的框架和剪力墙、框架结构中的填充墙等,当第一道防线破坏后,后续防线能够继续抵抗地震作用。
三、高层住宅建筑抗震设计的关键因素1、结构体系的选择常见的高层住宅建筑结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等。
不同的结构体系具有不同的抗震性能和适用范围。
框架结构具有较好的灵活性,但抗震性能相对较弱;剪力墙结构抗震性能较好,但空间布置不够灵活;框架剪力墙结构则结合了两者的优点,是高层住宅建筑中常用的结构体系之一。
2、地震作用的计算地震作用的计算是抗震设计的重要环节。
目前,常用的地震作用计算方法有反应谱法、时程分析法等。
反应谱法是一种基于统计分析的方法,计算简便,但对于复杂结构和不规则结构的计算结果可能不够准确;时程分析法则能够更准确地反映地震作用的时变特性,但计算工作量较大。
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
高层建筑结构抗震设计现状及措施分析
05
高层建筑结构抗震设计的优化 建议与发展方向
高层建筑结构抗震设计的优化建议
优化结构体系
加强构件设计
采用合理的结构体系,如框架-核心筒结构 、筒中筒结构等,以提高结构的整体性和 抗震性能。
对关键构件进行详细设计,如梁、柱、墙 等,确保其具有足够的承载力和延性,以 防止构件在地震中发生破坏。
考虑地震动特性
高层建筑结构的消能减震措施
阻尼器
通过在建筑物结构中设置阻尼器,吸 收和消耗地震能量,降低结构的地震 反应。
调谐质量阻尼器
通过在建筑物顶部设置调谐质量阻尼 器,利用地震时产生的惯性力来抵消 地震能量,降低结构的地震反应。
高层建筑结构的加固措施
抗震加固
通过加强结构构件的连接和支撑 ,提高结构的整体性和抗震能力
02
高层建筑在地震中容易产生过大 的加速度和位移,导致结构破坏 和倒塌。
高层建筑结构抗震设计的基本原则
采取合理的建筑结构 形式和体系,增强结 构的整体性和稳定性 。
考虑地震动特性,采 取有效的抗震措施, 如隔震、减震等。
提高结构构件的强度 和刚度,确保构件之 间连接的可靠性和稳 定性。
高层建筑结构抗震设计的现状和发展趋势
细化,提高设计效率和准确性。
绿色环保
注重绿色环保理念,采用环保材料和节能 技术,降低高层建筑在建设和使用过程中 的能耗和环境影响。
多元化结构体系
探索和发展多种结构体系,以满足高层建 筑多样化的功能和造型需求,同时提高结
构的抗震性能。
跨学科合作
加强与地震工程、岩土工程等相关学科的 合作,共同研究高层建筑结构抗震设计的 关键技术和方法,推动该领域的发展。
国内外高层建筑抗震设计规范 和标准不断完善,强调结构的 性能设计和细部构造。
浅析高层住宅的抗震结构设计
浅析高层住宅的抗震结构设计随着城市化进程的加速,高层住宅在城市中如雨后春笋般涌现。
然而,地震作为一种不可预测的自然灾害,对高层住宅的安全性构成了严重威胁。
因此,抗震结构设计成为高层住宅建设中至关重要的环节。
本文将对高层住宅的抗震结构设计进行简要分析。
一、高层住宅抗震设计的重要性地震具有强大的破坏力,会导致建筑物的倒塌、人员伤亡和财产损失。
高层住宅由于其高度较高、自重较大、结构复杂等特点,在地震中的受力情况更为复杂。
一旦发生地震,如果高层住宅的抗震设计不合理,其后果将不堪设想。
因此,做好高层住宅的抗震结构设计,不仅是保障居民生命财产安全的需要,也是城市可持续发展的重要保障。
二、高层住宅抗震结构设计的基本原则1、整体性原则高层住宅的抗震结构设计应从整体出发,考虑结构的协同工作性能。
结构的各个部分应相互协调,共同抵抗地震作用,避免出现局部薄弱环节。
2、规则性原则建筑的平面和立面布置应规则、对称,质量和刚度分布均匀。
避免出现过大的凹凸、悬挑、收进等不规则形状,以减少地震作用下的扭转效应和应力集中。
3、多道防线原则在抗震结构体系中,应设置多道抗震防线。
例如,框架剪力墙结构中,框架和剪力墙共同工作,当一道防线破坏后,还有其他防线能够继续抵抗地震作用,提高结构的抗震可靠性。
4、强柱弱梁、强剪弱弯原则通过合理的设计,使柱子的抗弯能力大于梁的抗弯能力,梁的抗剪能力大于其抗弯能力。
这样在地震作用下,梁端先出现塑性铰,消耗地震能量,保护柱子不发生破坏,从而保证结构的整体稳定性。
三、高层住宅抗震结构体系的选择1、框架结构框架结构由梁和柱组成框架共同抵抗水平荷载和竖向荷载。
其优点是建筑平面布置灵活,缺点是侧向刚度较小,在地震作用下变形较大,适用于层数较少的高层住宅。
2、剪力墙结构剪力墙结构依靠墙体承受水平荷载和竖向荷载。
其侧向刚度大,在地震作用下变形小,但建筑平面布置不够灵活。
适用于对侧向刚度要求较高的高层住宅。
3、框架剪力墙结构框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点,具有较好的抗震性能和建筑适应性,是目前高层住宅中应用较为广泛的结构体系。
高层建筑结构的抗震设计
高层建筑结构的抗震设计【摘要】本文主要对高层建筑结构的抗震设计进行了相关阐述,随着我国经济的飞速发展,高层结构建筑大幅增加。
由于我国地处地震多发带,高层建筑结构的抗震仍然是建筑物安全考虑的重要问题,抗震设防更是工程设计面临的迫切任务。
本文通过分析地震作用下高层建筑结构的破坏特点,针对高层建筑结构抗震设计的基本方法进行探讨,以期通过本文的阐述对抗震设计方法进行总结,促进高层建设技术进步。
结合自身工作经验,提出相关问题及看法,以便同行借鉴参考。
【关键词】高层建筑;抗震设计;破坏特点;设计方法1.地震作用下高层建筑结构的破坏特点随着社会经济的飞速发展,关于抗震设计也在不断优化。
近几十年国内外发生的多次大地震资料中可以得出,在静荷载下受力合理的结构,在地震作用下就呈现出受力不合理而破坏,这是因为在地震作用下建筑物的动力反应有其特殊性,主要表现在以下几个方面。
1.1 地基方面(1)在具有较厚软弱冲积土层场地,高层建筑的破坏率显著增高;(2)地基土液化导致地基不均匀沉降,从而引起上部结构损坏或整体倾斜;(3)建造在不利或危险地段的房屋建筑,因地基破坏导致房屋损坏。
(4)当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时,因共振效应破坏程度将加重。
1.2 结构体系方面(1)采用“填墙框架”的房屋结构,钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏,外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏;(2)采用框架一抗震墙体系的房屋结构,破坏程度较轻;(3)采用“底框结构”体系的房屋,刚度柔弱的底层破坏程度十分严重;采用“填墙框架”体系的房屋,当底层为敞开式框架间未砌砖墙,底层同样遭到严重破坏;(4)采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑,因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏,各层楼板坠落重叠在地面。
1.3 刚度分布方面(1)矩形平面布置的建筑结构,电梯井等抗侧力构件的布置当存在偏心时,因发生扭转振动而使震害加重;(2)采用三角形、l 形等不对称平面的建筑结构,同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。
高层建筑的抗震设计
高层建筑的抗震设计高层建筑是现代城市发展中不可或缺的一部分,它们不仅提供了大量的办公和居住空间,也是城市地标和人们生活的象征。
然而,由于地震的频发和破坏力,高层建筑的抗震设计显得尤为重要。
本文将探讨高层建筑的抗震设计原则、技术以及未来的发展趋势。
一、抗震设计原则1. 结构合理性高层建筑的结构设计应合理,结构形式选择应考虑各种力的影响,如竖向荷载、水平荷载以及地震荷载。
2. 隔震设计隔震设计是高层建筑抗震的关键措施之一。
通过设置隔震装置,能有效减轻地震对建筑物的冲击。
常见的隔震装置包括橡胶隔震支座和钢球隔震装置等。
3. 抗震墙抗震墙是高层建筑中常见的抗震设计手段。
通过将抗震墙布置在建筑的关键部位,可以提高建筑的整体抗震能力。
4. 钢结构设计钢结构在高层建筑中的应用越来越广泛,其强度和韧性使其成为抗震设计的理想选择。
钢结构能够在地震中更好地吸收能量,并分散到整个结构中。
5. 增加结构强度通过增加材料的强度和截面尺寸,可以提高高层建筑的抗震能力。
在设计过程中,应根据地震的烈度和建筑物的高度,选择适当的强度和截面尺寸。
二、抗震设计技术1. 数值模拟数值模拟是高层建筑抗震设计中常用的技术手段之一。
通过计算机模拟地震力对建筑物的作用,可以评估不同结构形式和材料参数的抗震性能。
2. 结构监测与预警系统结构监测与预警系统可以实时监测高层建筑的结构状态,并在地震发生前提供预警信息。
这为人们提供了逃生和避险的宝贵时间。
3. 新型材料的应用随着科技的进步,新型材料如碳纤维复合材料等逐渐应用到高层建筑的抗震设计中。
这些材料具有更好的抗震性能和轻质高强的特点。
4. 钢筋混凝土结构的优化在高层建筑的抗震设计中,钢筋混凝土结构是最常见的结构形式之一。
通过优化设计方法和加强施工质量管理,可以提高钢筋混凝土结构的抗震性能。
三、未来的发展趋势1. 结构柔性化未来的高层建筑抗震设计将朝着结构柔性化发展。
通过使用可调节的结构和材料,在地震发生时,建筑物可以自动调整结构形态,减少地震荷载对建筑的影响。
高层建筑结构抗震性能分析
高层建筑结构抗震性能分析随着城市化进程的加快,高层建筑的兴起已成为都市发展的一道靓丽风景线。
然而,高层建筑由于其特殊的结构形式,常常面临地震带来的巨大挑战。
因此,对高层建筑结构抗震性能进行深入分析和研究,具有重要的理论和实践意义。
一、高层建筑结构的特点高层建筑结构通常具有以下几个特点:1. 高度:高层建筑一般高度超过50米,甚至更高。
这种高度特点使得结构容易受到地震力的影响。
2. 自重:高层建筑自身的自重通常较大,使得结构需要更强的抗震能力。
3. 柔性:高层建筑通常采用柔性的结构形式,如钢结构、混凝土框架结构等。
这种柔性使得结构在地震中更容易受到水平荷载的作用。
二、高层建筑抗震设计原则为了确保高层建筑在地震中具备较强的抗震能力,需要遵循以下抗震设计原则:1. 抗震性能目标:确定高层建筑的抗震性能目标,包括地震烈度、安全性能要求等。
2. 结构计算方法:选择合适的结构计算方法,包括静力计算、准静力计算和动力响应谱计算等。
3. 结构材料和形式:选择适当的结构材料和结构形式,如钢结构、混凝土框架结构等。
4. 结构稳定性:保证高层建筑结构的整体稳定性,防止结构在地震中发生局部破坏。
5. 预制与拼装:采用预制和拼装结构,提高结构的整体性能和施工质量。
6. 基础处理:合理设计高层建筑的基础,确保其抗震性能。
三、高层建筑结构抗震分析方法高层建筑结构抗震分析有多种方法,可以根据具体情况选择合适的方法,常用的有:1. 静力分析方法:通过静态荷载计算,分析结构的受力情况和位移响应。
2. 响应谱分析方法:基于地震响应谱,分析结构的动力特性和受力情况。
3. 时程分析方法:通过地震波时程分析,模拟结构在地震中的实际受力情况。
4. 参数分析方法:通过改变结构参数,分析结构的敏感性和抗震性能。
四、高层建筑结构抗震加固与改造对于现有的高层建筑,如何提升其抗震性能是一个重要的问题。
常见的高层建筑结构抗震加固与改造方法有:1. 增加承载力:通过增大柱子和梁的截面,提高结构的抗震能力。
浅谈高层建筑的抗震设计
浅谈高层建筑的抗震设计十八世纪末的产业革命带来了生产力发展与经济的繁荣,大工业兴起使人口集中到城市中来,造成用地紧张,地价上涨,城市范围逐步扩大仍感局促,为了在较小的土地范围内建造更多的建筑面积,所以说高层建筑是城市发展的必然产物。
但是由于近年地震频发,建筑物的抗震设计越来越受到重视。
文章主要针对高层建筑抗震设计要点进行分析。
标签:高层建筑结构设计抗震设计高层建筑的结构设计是一个庞大复杂的系统。
它一方面要满足包括抗风、抗震等内在安全性能的要求。
另一方面,还需要满足高层建筑结构设计的合理性与科学性。
我国是一个地震多发的国家。
尤其是自汶川地震发生以来,抗震设计分析显得更为重要。
因此,高层建筑的抗震设计必须从客观、科学的角度全面考虑,让建设结构更安全、合理。
一、抗震设计中的常见问题1、缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。
无岩土工程勘察资料,设计缺少了必要的依据。
2、结构的平面布置。
外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大,同一结构单元内,结构平面形状和刚度不均匀不对称,平面长度过长等。
3、一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系。
如一半采用砌体承重,而另一半或局部采用全框架承重或排架承重;底框砖房中一半为底框,而另一半为砖墙落地承重。
4、底框砖房超高超层。
如1999年某地块住宅竣工交付使用验收中发现有幢底框砖房超高超层,甚至有超三层的幢底框砖房超高超层,甚至有超三层的。
5、结构的竖向布置。
在高层建筑中,竖向体型有过大的外挑和内收,立面收进部分的尺寸比值B1/B不满足≥0.75的要求。
6、抗震构造柱布置不当。
如外墙转角处,大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置;以构造柱代替砖墙承重;山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱;过多设置抗震构造柱等。
7、框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。
砌体外围护墙砌筑在框架柱外又没有设置抗震构造柱,框架间砌体填充墙高度长度超过规范规定要求又没有采取相应构造措施。
8、平面布局的刚度不均。
高层建筑中的建筑地震与抗震设计
高层建筑中的建筑地震与抗震设计随着城市化进程的加速和人口的不断增长,高层建筑在现代城市中扮演着重要的角色。
然而,地震作为一种自然灾害,对于高层建筑而言存在着巨大的风险。
因此,对于高层建筑的抗震设计显得尤为关键。
本文将探讨高层建筑中的建筑地震对结构的影响,并介绍一些常见的抗震设计方法。
首先,让我们了解高层建筑中的建筑地震对结构的影响。
相对于低层建筑,高层建筑所面临的地震力会更加巨大。
这主要是由于高层建筑的自重和惯性力相对较大。
当地震发生时,地震波向上传播,当遇到高层建筑时会产生反射和折射现象,进而导致建筑物受力不均衡。
这种不均衡的受力会使得高层建筑的结构产生变形和破坏,从而威胁到人们的生命财产安全。
为了确保高层建筑在地震中的安全性,抗震设计变得至关重要。
抗震设计的目标是通过优化结构、增加耐震性和减小震害来保护建筑物和居民的安全。
下面介绍几种常见的抗震设计方法。
首先,合理的地基设计是抗震设计中的关键步骤之一。
地基的稳定性不仅关系到建筑物的整体结构,还关系到建筑物与地面的相互作用。
合理的地基设计可以通过增加基础的承载力和刚度来提高建筑物的抗震性能。
常见的地基设计方法包括深基坑技术、地基处理以及地基加固等。
其次,结构的设计和材料的选择也是保证高层建筑抗震性能的重要因素。
对于高层建筑的结构设计,应该考虑到建筑物的整体刚度和稳定性。
传统的加筋混凝土结构往往被用于高层建筑的建设,但这种结构在地震中容易发生裂缝和破坏。
新型结构材料如高性能混凝土、钢筋混凝土框架以及钢结构等,可以有效提高高层建筑的抗震性能。
另外,引入减震设备也是提高高层建筑抗震性能的常见方法。
减震设备通过吸收和分散地震能量,减小建筑物的震动幅度和响应。
常见的减震设备包括阻尼器、减振器以及隔震层等。
这些设备的应用可以有效地降低地震对建筑物的冲击,保护结构不受损害。
最后,建筑地震与抗震设计的研究也应该与现代科技相结合。
数字化建模、计算机仿真以及数据分析等技术的应用,可以帮助工程师更加准确地评估高层建筑的抗震性能,并根据实际情况进行相应的优化设计。
浅谈高层建筑抗震
浅谈高层建筑抗震随着城市化进程的加速,高层建筑在城市中如雨后春笋般涌现。
然而,地震作为一种不可预测的自然灾害,给高层建筑带来了巨大的威胁。
因此,高层建筑的抗震设计和施工至关重要,它关系到人们的生命财产安全以及城市的可持续发展。
地震对高层建筑的影响是多方面的。
首先,地震产生的水平力会使建筑物发生水平位移,过大的位移可能导致结构的破坏甚至倒塌。
其次,地震还会引起建筑物的竖向振动,对结构的竖向构件产生不利影响。
此外,地震可能引发地基的不均匀沉降,从而影响建筑物的整体稳定性。
为了确保高层建筑在地震中的安全性,抗震设计是关键环节。
抗震设计需要遵循一定的原则。
一是整体性原则,即要将建筑物作为一个整体来考虑,使各个部分能够协同工作,共同抵抗地震作用。
二是多道防线原则,通过设置多种抗震防线,如框架结构中的框架柱和剪力墙,当第一道防线失效时,后续防线能够继续发挥作用,提高结构的抗震能力。
三是刚柔相济原则,结构既要有足够的刚度以抵抗地震力,又要有一定的柔性来吸收和耗散地震能量。
在抗震设计中,结构选型尤为重要。
常见的高层建筑结构形式包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构等。
框架结构具有布置灵活的优点,但抗侧刚度相对较小;剪力墙结构抗侧刚度大,但空间布置不够灵活;框架剪力墙结构结合了两者的优点,能够较好地满足高层建筑的抗震要求;筒体结构则适用于更高的建筑,其具有良好的抗侧力性能。
基础设计也是高层建筑抗震的重要组成部分。
良好的基础能够有效地将建筑物的荷载传递到地基中,并减少地震作用下地基的不均匀沉降。
在地震区,通常会采用桩基础、筏板基础等形式,以提高基础的承载能力和稳定性。
除了设计,施工质量对于高层建筑的抗震性能同样有着重要影响。
施工过程中,要确保建筑材料的质量符合要求,钢筋的绑扎、混凝土的浇筑等施工工艺要严格按照规范进行。
同时,要加强施工过程中的质量监督和检测,及时发现和解决问题。
另外,建筑的非结构构件如填充墙、门窗、幕墙等也会对高层建筑的抗震性能产生影响。
高层建筑结构的抗震设计探讨
高层建筑结构的抗震设计探讨摘要:随着社会生产与科学技术的进步,高层建筑的结构体系也得到不断的发展。
随着经济水平的增长和高层建筑的增多,结构抗震分析和设计已经变得越来越重要。
特别是我国处于地震多发区,高层建筑结构的抗震设计更显得尤为重要。
关键词:高层建筑、结构、抗震设计高层建筑是社会生产的发展和人类物质生活的产物,是现代社会工业化、商业化和城市化的必然结果。
当前我国高层建筑数量不断的增加,一方面提高了有限的土地的使用效率,促进了我国建筑行业的发展,另一方面给建筑结构抗震设计工作带来极大的挑战。
我国是一个地震多发国家,很多城市都位于地震带上,因此在高层建筑结构设计过程当中一定要做好相应的结构设计工作,从而减少地震带来的破坏和损失。
一、抗震设计目标国家为了规范建筑的抗震设计,出台了一系列的标准,其中的抗震设防烈度就是一个十分重要的标准,对于规范我国的建筑抗震设计具有十分重要的意义。
抗震设防烈度是指按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。
我国《建筑抗震设计规范》提出三个水准的设防要求,即“小震可修,中震不坏,大震不倒”。
它是通过二阶段设计方法来实现的。
(1)按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合演算结构构件的承载能力,以及在小震作用下演算结构的弹性变性。
(2)在大震作用下验算结构的弹塑性变形,以满足第三水准抗震设防目标的要求。
第二水准抗震设防目标的要求,是以抗震构造措施来保证的。
抗震设计目标是整个高层建筑抗震设计的大方向,所有的抗震设计工作都围绕着抗震设计目标而进行,因此对于建筑的抗震设计具有重大的意义。
二、高层建筑抗震设计中存在的问题。
研究高层建筑结构的抗震设计,必须要先明确目前高层建筑抗震设计中所存在的问题,影响抗震设计效果的因素。
1、地基选取不合理。
高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地,远离河岸,不应垮在两类土壤上,避开不利地形、不采用震陷土作天然地基,避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。
高层建筑结构设计中的抗震要求
高层建筑结构设计中的抗震要求随着城市化进程的推进,高层建筑越来越多地出现在我们的生活中。
然而,随之而来的地震风险也使得高层建筑的抗震设计显得尤为重要。
在高层建筑的结构设计中,抗震要求是必不可少的考虑因素之一。
本文将探讨高层建筑结构设计中的抗震要求,以期对读者有所启发。
首先,高层建筑的抗震要求包括几个方面。
首要的要求是:高层建筑的结构必须具备足够的强度和刚度,能够在地震发生时承受地震力的作用。
为了实现这一目标,结构镇定性、储能能力、耗能能力等等都需要考虑在内。
此外,高层建筑的抗震设计还需考虑剪切变形、位移控制、结构的耐久性等方面,以保证建筑在地震中能够安全稳定地运行。
其次,抗震设计中的考虑因素十分复杂。
高层建筑作为非常特殊的建筑形式,要求对结构系统及其构件进行全面的抗震分析。
在进行抗震设计时,应考虑地震波特性、建筑材料的性能、结构系统的动力特性等因素。
此外,还应充分考虑地震引起的破坏机理,如剪力开裂、弯曲断裂等。
只有全面考虑这些因素,才能使高层建筑在地震中具备足够的抗震能力。
然而,光考虑这些因素还不够,高层建筑的抗震设计还应兼顾建筑的经济性和施工的可行性。
在追求高层建筑的抗震性能的同时,也应合理利用建筑材料、优化结构系统并遵循合理的施工工艺。
只有综合考虑这些因素,才能使高层建筑的抗震设计真正实用有效。
当前,高层建筑结构设计中的抗震要求越来越高。
随着科学技术的发展,人们对高层建筑的抗震性能要求也在不断提升。
与此同时,中国政府也对高层建筑的抗震要求制定了一系列规范和标准。
例如,我国建筑抗震设计规范对地震烈度、结构基本要求、设计方法等进行了详细的规定。
这些规范和标准为高层建筑的抗震设计提供了依据,对保障建筑结构的安全具有重要意义。
最后,高层建筑抗震设计中的科学研究和技术创新亟待加强。
虽然在抗震设计领域已经取得了一定的成就,但是面对日益严峻的地震威胁,我们还需要不断加强科学研究和技术创新。
只有通过不断探索和创新,才能提高高层建筑的抗震能力,进一步保障人民生命财产的安全。
浅谈楼板开大洞高层建筑的抗震分析
配 筋 率加 大 1 0 %。 2 ) 7 - 9 轴 处墙 、 柱抗 震等 级 均提高 至 二级 并考 虑 中震 弹性 和
本工程采用框架剪力墙结构 , 抗震等级为三级 ; 7  ̄ 9 轴楼板开大洞且为大 开 间结 构 , 为 加强 此部 位 结构 延性 并减 小 轴压 比柱 采 用钢 骨 混凝 土 结构 。楼 盖结构根据建筑功能采用双向交叉梁及主次梁, 楼板厚度 1 2 0 mm, 典型梁中
距 约 为4 . 2 m。
2 . 2 结 构超 限情 况分 析
大震不屈服设计; 7 - 9 轴范围楼板采用大震不屈服设计 , 确保楼层在大震下的 整体 性 及传 递 水 平 力 的有 效性 , 同时 适 当加 厚 混凝 土 楼 板至 1 5 0 mm, 按 双 层 双向配筋 , 每层每方向的配筋率不小于0 . 3 %。 3 ) 中厅考虑局部跨层柱的影响 , 提高 跨层 柱 的抗震 等 级 , 并对 其进 行 中震 弹性 验算 ; 4 ) 地下 室错 层 部位 墙 、 柱 抗震 等级 均 提高 至二 级 ; 5 ) 屋面 局部 挑空 大厅 , 充分 考 虑地 震作 用 的放 大 ( 即 鞭 梢效 应 ) , 将顶 部 塔楼 地 震 力放 大 1 . 5 倍 并 采 用 高 阶 阵 型分 析 ; 6 ) 屋 面女 儿 墙墙体较高 , 此部位增加梁上柱形成闭合框架, 并将女儿墙位置风荷载放大2 倍, 地 震力 放大 1 . 5 倍 考虑 。 7 ) 本工 程 楼面 长度 超过 规 范长度 4 2 %, 通过 设置 伸
1 工程概 况
本项 目位于无锡高铁站商务区, 总建筑面积5 6 6 7 5 . 3 5 平方米 , 地上l 9 层
地下 3 层, 建筑 高度 7 5 . 6 m, 长7 0 . 9 米, 宽2 3 . 3 米, 主要作 用 为商 务 办公 ( 见图1 ) 。
高层建筑结构抗震设计分析
高层建筑结构抗震设计分析摘要:近年来,高层建筑在我国越来越普及,其结构抗震设计原则主要是基于“小震不损、中震可修、大震不倒”三大设防标准。
建筑结构的抗震设计主要通过两个设计阶段来实现结构的抗震目标。
建筑抗震设防的第一阶段主要是验算结构的承载力。
用地震动参数计算建筑结构地震作用的弹性特征值及其地震效应,用分项系数分析建筑结构截面的承载力,以满足小震的抗震要求。
地震下可修复的建筑结构的设防要求主要是根据建筑结构的设防措施来实现的。
本文论述了高层建筑结构抗震设计的要点。
关键词:高层建筑结构;抗震设计引言随着时代的发展,高层建筑受到许多大中城市的追捧,成为城市综合实力的象征。
然而,在地震灾害面前,高层建筑结构需要承受更大的地震作用,一旦倒塌,将面临不可估量的损失。
因此,在设计中要加强结构的抗震设计,充分考虑工程选址、结构体系和材料应用,尽可能提高高层建筑结构的整体抗震性能。
1高层建筑结构抗震设计问题1.1工程选址问题高层建筑需要很强的承载力和延性作为支撑,对地质条件要求很高。
根据相关研究,地震灾害中,地面错动、软土沉降、土壤液化和边坡失稳都是导致建筑结构破坏的重要因素。
因此,工程选址成为抗震设计的首要内容,设计烈度必须根据基本烈度和场地烈度来确定。
如遇不良地质条件或有特殊意义的建筑,可在基本烈度的基础上适度提高设计条件,综合勘察场地的地形、地质条件、水文条件等方面,为建筑结构抗震设计提供准确的数据支持。
1.2抗震设计问题在高层建筑结构设计中,抗震设计作为一项难度大、重要性高的关键工作,也需要引起设计人员的重视,这方面的问题不容忽视。
一旦建筑结构的抗震设计不合理,不仅会增加建筑结构变形的风险,还会导致地震作用下的严重破坏,影响建筑结构的安全。
通过具体分析高层建筑结构抗震设计中存在的问题,一是设计人员不能准确把握抗震设计要求,抗震等级和具体参数选择不合理,会导致后续抗震设计工作的错误指导,造成高层建筑结构整体稳定性不足。
浅谈超限高层建筑大震弹塑性分析方法及步骤
浅谈超限高层建筑大震弹塑性分析方法及步骤摘要:随着城市超高层建筑越来越多,超高层建筑结构的超限审查也越来越严格,因此结构超限计算和分析也显得尤为重要,超限计算包括弹性计算、弹性时程分析、等效弹性分析、静力弹塑性和动力弹塑性分析,本文仅针对过程和方法较为复杂的动力弹塑性分析方法和步骤作简单介绍。
关键词:超限性能目标罕遇地震地震波动力弹塑性分析结构损伤1概述本文以武汉某超高层住宅楼为例,简要介绍超限高层结构的动力弹塑性方法和步骤。
2工程概况武汉某超高层住宅楼,结构高度为166.6m,为B级高度,地上55层,地下3层。
结构标准层长约48m,等效宽度约18.7m,高宽比约9.1;采用混凝土剪力墙结构型式。
按《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)及武城建[2016]5号、[2016]154号文规定,本楼栋抗震设防类别为标准设防类。
剪力墙、框架梁及连梁抗震等级均为二级。
本楼栋建筑结构安全等级为二级,结构设计使用年限为50年。
根据《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗规》),本地区设计抗震设防烈度为6度,场地类别为Ⅱ类,基本地震加速度为0.05g,设计地震分组为一组;按《中国地震动参数区划图》相关规定,多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下的地震加速度的最大值分别为17cm/s2、50cm/s2、115cm/s2,水平地震影响系数最大值αmax分别为0.0417、0.125、0.2875,特征周期分别为0.35、0.35、0.4.3结构超限情况及解决方案3.1结构超限情况根据国家《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》中的相关规定,本项目为钢筋混凝土剪力墙,超限高度限值为140m,因此高度超限,无其他超限项;需要进行抗震超限审查。
3.2抗震性能目标根据《高规》第3.11节及条文说明,本项目可选用结构抗震性能目标为D级,具体如下:规范抗震概念:小震不坏、中震可修、大震不倒;性能水准为1、4、5;性能目标:关键构件(底部加强区、楼梯间及端山墙通高剪力墙):在小震作用下无损坏、弹性;中震作用下轻度损坏、抗震承载力满足不屈服;大震作用下中度损坏、抗震承载力宜满足不屈服。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
浅谈高层建筑抗震
2008年的汶川地震和2010年的玉树地震对中国来说无不是沉重的打击,不但造成巨大的经济损失,更心痛的是有那么的生命离开了我们,这不得不让人们反思我们建筑的抗震设防能力。
在地震中,几乎所有的建筑都倒塌了,相对于低层建筑而言,高层建筑破坏和倒塌的后果就更加严重。
近年来国内国外高层、超高层建筑的高度不断攀升,就在2010年正式开放的哈利法塔的高度达到了惊人的828米,而且建筑的体型越来越复杂,不规则结构越来越多,这对于结构的抗震都是十分不利的。
为保证高层结构的抗震安全,达到安全和经济的统一,有必要对高层结构的抗震设计、抗震结构和抗震技术进行探讨。
1.地震导致建筑破坏的原因
根据地震经验,地震期间导致高层建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况:
(1)地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形,对其上部建筑的直接危害;
(2)地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效,对上面建筑物所造成的破坏;
(3)建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动过程中,因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆而破坏;
2.建筑的抗震概念设计
所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,依此进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。
科技论文。
3.建筑抗震设计方法的发展过程
3.1、静力理论阶段
水平静力抗震理论始创于意大利,发展于日本,1900年日本学者大森房吉提出“震度法”的概念。
该理论认为:结构物所收到的地震作用,可以简化为作用于结构的等效水平静力,其大小等于结构重力荷载乘以一个系数。
3.2、反应谱理论阶段
我国及国际上多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论及结构能力设计原则。
其主要特点如下:
(1) 用规范规定的设计反应谱进行结构线弹性分析。
(2) 结构构件的承载力是根据设计反应谱所作的结构线弹性计算通过荷载和地震作用效应组合后内力进行设计。
(3) 在早期方案设计阶段,结构体系、结构体型的规则性及结构的整体性满足规范的规定,以使结构能可靠地发挥非弹性延性变形能力。
3.3、动力理论阶段
1971年美国圣费南多地震的震害,使人们清楚地认识到“反应谱理论只说出了问题的一大半,而地震持时对结构破坏程度的重要影响没有得到考虑”,从而推动了采用地震加速度过程a(t)来计算结构反应过程的动力法的研究。
此一新理论不但考虑了地震的持时,还更近一步地考虑了地震过程中反应谱所不能概括的其他特性。
4.高层建筑结构体系
设计地震区的高层建筑,在确定结构体系时,除了要考虑前面所提到的材料用量、建筑内部空间和使用的房屋高度等因素外,还需进一步考虑下列抗震设计准则:
(1)具有明确的计算简图和合理的地震力传递路线;
(2)具备多道抗震防线,不会因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抵抗侧力或承受重力荷载的能力
(3)具有必要的承载力、良好的延性和较多的耗能潜力,从而使结构体系遭遇地震时有足够的防倒塌潜力;
(4)沿水平和竖向,结构的刚度和强度分布均匀,或按需要合理分布,避免出现局部削弱或突变形成薄弱环节,从而防止地震时出现过大的应力集中或塑性变形集中。
在确定建筑方案的同时,应综合考虑房屋的重要性、设防烈度、场地条件、房屋高度、地基基础以及材料供应和施工条件,并结合体系的经济、技术指标,选择最合适的结构体系。
5.建筑抗震措施或设计
5.1、错开地震动卓越周期
一个场地的地面运动,一般均存在着一个破坏性最强的主振周期,如果建筑物的自振周期与这个卓越周期相等或相近,建筑物的破坏程度就会因共振而加重。
地震动卓越周期又称地震动主导周期。
从众多的地震倒塌建筑物中可以看出,建筑周期与地震动卓越周期相接近,是引起建筑共振破坏的主要因素和直接原因。
因此,在进行高层建筑设计时,首先要估计地震引起该建筑所在场地的地震动卓越周期;然后,在进行建筑方案设计时,通过改变房屋层数和结构类型,尽量加大建筑物基本周期与地震动卓越周期的差距。
5.2、采取基础隔震措施
传统的抗震方法是依靠结构的承载力和变形能力,来耗散地震能量,使结构免于倒塌,但由于是一种“被动防震”,就不免存在许多不足之处。
地震对建筑的破坏作用,是由于地面运动激发起建筑的强烈振动所造成的,也就是说,破坏能量来自地面,通过基础向上部结构传递。
人们总结地震经验后发现,地震时结构底部的有限滑动,能大幅度地减轻上部结构的破坏程度。
科技论文。
基于可动概念的基础隔震方案很多,主要有:(1)软垫式隔震。
在房屋底部设置若干个带铅芯的钢板橡胶隔振装置,使整个房屋坐落在软垫层上,遭遇地震时,楼房底面与地面之间产生相对水平位移,房屋自振周期加长,主要变形都发生在软垫块处,上部结构层间侧移变得很小,从而保护结构免遭破坏。
(2)滑移式隔震。
在房屋基础底面处设置钢珠、钢
球、石墨、砂粒等材料形成的滑移层或滚动层,使建筑物遇地震时在该处发生较大位移的滑动,达到隔震目的。
(3)摆动式隔震。
科技论文。
摆动式隔震方式实质上是柔性底层概念的改进和引伸。
(4)悬吊式隔震。
这一隔震方式的构思是,将整个建筑悬吊在支架下面,避免地震的直接冲击,从而大幅度较小建筑物所受到的地震惯力。
5.3、削减地震反应——提高结构阻尼
为了提高结构阻尼,可以在结构上设置阻尼器,以吸收地震输入的能量,减小结构变形。
台北101大楼在87~92楼安装了一个巨大的钢球风阻尼器,是世界上目前最大的大楼风阻尼器,它的球体直径5.5米,由四十一层12.5厘米厚钢板结合为球形,重量660吨,可以有效减轻由于飓风和地震所引起的震动和侧移。
为高层建筑提供附加阻尼的另一新途径,是利用主体结构与刚性挂板之间特殊装置的非弹性性能和摩擦。
采取这一措施后,可以使阻尼比仅为2%的抗弯钢框架,有效粘滞阻尼比增加到8%或更多,从而使底部地震剪力和顶点侧移降低50%。
此外,通过采用高延性构件和附设耗能装置也能有效削减地震反应。
6.高层建筑抗震技术发展展望
未来高层建筑的发展趋势,体型将更趋复杂,结构体系将更趋多样化。
出于对建筑艺术上的要求,高层建筑的体型将会更为复杂和多样,许多高层建筑都是综合性的和多用途的,因此对建筑和结构必然提出新的更高的要求。
从结构体系上看,也决不会停留在原有的几种形式上,而会更好地满足功能和艺术上的需求,创造出新的结构体系。