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抗震设计原则

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抗震设计原则范文第1篇

关键词:高层建筑 抗震 设计 措施

        0 引言

        结构工程师按抗震设计要求进行结构分析与设计,其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳,从而经济地实现“小震不坏,中震可修,大震不倒”的目的。但是,由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载,建筑物的地震破坏机理又十分复杂,存在着许多模糊和不确定因素,在结构内力分析方面,由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素,计算方法还很不完善,单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。

        1 高层建筑抗震结构设计的基本原则

        1.1 结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能①结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。②对可能造成结构的相对薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。③承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

        1.2 尽可能设置多道抗震防线①一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架—剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成,双肢或多肢剪力墙体系组成。②强烈地震之后往往伴随多次余震,如只有一道防线,则在第一次破坏后再遭余震,将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度,有意识地建立一系列分布的屈服区,主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,提高结构抗震性能,避免大震时倒塌。③适当处理结构构件的强弱关系,同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后,其他抗侧力构件仍处于弹性阶段,使“有效屈服”保持较长阶段,保证结构的延性和抗倒塌能力。④在抗震设计中某一部分结构设计超强,可能造成结构的其他部位相对薄弱,因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小,改变抗侧力构件配筋的做法,都需要慎重考虑。

        1.3 对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力①构件在强烈地震下不存在强度安全储备,构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。②要使楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化,一旦楼层(部位)的比值有突变时,会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。③要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。④在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位),使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移,这是提高结构总体抗震性能的有效手段。   

        2 高层建筑抗震设计常见的问题

        在高层建筑的建设中,其中最主要的问题是对它的抗震问题的研究,其中又以中短柱问题为最主要的问题。现在首先介绍一下抗震设计中常见的一些问题。

        2.1 缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料,有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计,有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料,设计缺少了必要的依据。

抗震设计原则范文第2篇

[关键词]桥梁工程 抗震设计 方法

中图分类号:[TU997] 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)36-0489-02

抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想,正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造,以达到合理抗震设计的目的。合理的抗震设计,要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合。

一、桥梁结构地震破坏的主要形式

根据桥梁过去的地震破坏情况,除了如液化、断层等凼地基失效引起的破坏以外,混凝上桥梁最常见的破坏形式有以下四种:

1、弯曲破坏。结构在水平地震荷载作用下由于过大的变形导致混凝土保护层脱落、钢筋压屈和内部混凝土压碎、崩裂,结构失去承载能力。整个过程可以用以下四个阶段来描述:①当弯矩达到开裂强度时,截面出现水平弯曲裂缝;②随着裂缝的发展和荷载强度的提高,受拉侧的纵筋达到屈服强度;③随着变形量的增大,混凝土保护层脱落、塑性铰范围扩大;④钢筋压屈(或拉断)和内部混凝土压碎、崩裂。

1.2 剪切破坏(弯剪破坏)。在水平地震倚戟作用下,当结构受到的剪切力超过截而剪切强度时发生剪切破坏,整个破坏过程可以用以下四个阶段来描述:①截血弯矩达到开裂强度时,截面出现水平弯曲裂缝;②随着裂缝的发展和荷载强度的提高,柱内出现斜方向的剪切裂缝;③局部剪切裂缝增大,箍筋屈服导致剪切裂缝进一步增长;④发生脆性的剪切破坏。

3、落梁破坏。当梁体的水平位移超过梁端支撑长度时发生落梁破坏。落梁破坏是由于梁与桥墩(台)的相对位移过大,支座丧失约束能力后引起的一种破坏形式。发生在桥墩之间地震相对位移过大、梁的支撑长度不够、支座破坏、梁间地震碰撞等情况。

4、支座损伤。上部结构的地震惯性力通过支座传到下部结构,当传递荷载超过支座设计强度时支座发生损伤、破坏。支座损伤也是引起落梁破坏的主要原因。对于下部结构而言,支座损伤可以避免上部结构的地震荷载传到桥墩,避免桥梁发生破坏。

二、桥梁抗震设计原则

合理的抗震设计,要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合,使结构能够经济的实现抗震设防的目标。要达到这个要求,就需要设计工程师深入了解对结构地震反应有重要影响的基本因素,并具有丰富的经验和创造力,而不仅仅是按规范的规定执行[2]。以下为抗震设计应尽可能遵循的一些基本原则,这些原则基于历次的桥梁震害教训和当前公认的理论认识。

①场地选择。除了根据地震危险性分析尽可能选择比较安全的厂址之外,还要考虑一个地区内的场地选择。选择的原则是:避免地震时可能发生地基失效的松软场地,选择坚硬场地。②体系的整体性和规则性。桥梁的整体性要好,上部结构应尽可能是连续的。较好的整体性可防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落,同时它也是结构发挥空间作用的基本条件。无论是在平面还是在立面上,结构的布置都要力求使几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规整,避免突然变化。③提高结构和构件的强度和延性。桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动,因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小,并使结构具有适当的强度、刚度和延性,以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下,提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。刚度的选择有助于控制结构变形;强度与延性则是决定结构抗震能力的两个重要参数。由于地震动可造成结构和构件周期反复变形,使其刚度与强度逐渐退化,因此,只重视强度而忽视延性绝对不是良好的抗震设计。④能力设计原则。能力设计思想强调强度安全度差异,即在不同构件(延性构件和能力保护构件-不适宜发生非弹性变形的构件统称为能力保护构件)和不同破坏模式(延性破坏和脆性破坏模式)之间确立不同的强度安全度。通过强度安全度差异,确保结构在大地震下以延性形式反应,不发生脆性的破坏模式。在我国以前的建筑抗震设计中,普遍采用“强柱弱梁,强剪弱弯,强节点弱构件”的设计思想。⑤多道抗震防线。应尽量使桥梁成为具有多道抵抗地震侧向力的体系,则在强地震动过程中,一道防线破坏后尚有第二道防线可以支撑结构,避免倒塌。因此,超静定结构优于同种类型的静定结构。但相对于建筑结构,桥梁在这方面可利用的余地通常并不大。

三、桥梁抗震设计方法相关问题

1、桥梁抗震概念设计 抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想,正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造,以达到合理抗震设计的目的。合理抗震设计,要求设计出来的结构,在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合,使结构能够经济地实现抗震设防的目标。应当指出,强调概念设计重要,并非不重视数值计算,而是为了给抗震计算创造出有利条件,使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况。桥梁抗震概念设计阶段的主要任务是选择良好的抗震结构体系,主要根据桥梁结构抗震设计的一般要求进行。对于采用延性抗震概念设计的桥梁,还包括延性类型选择和塑性耗能机制选择。

2、桥梁延性抗震设计 目前延性抗震验算所采用的破坏准则主要有:强度破坏准则、变形破坏准则、能量破坏准则、基于低周疲劳特征的破坏准则以及用最大变形和滞回耗能来表达的双重指标破坏准则等。Housner在对悬臂式单质点系统的非线性地震反应进行分析后,将其破坏机理总结为:在形成完全的塑性反应之前,出现某种程度的塑性应变,由此而消耗的能量自然的构成结构等效粘滞阻尼的一部分;当完全进入塑性变形后,产生塑性漂移,并在单方向发展直到倒塌发生。他认为塑性反应阶段,保证结构不破坏的条件是让其保有足够的耗能能力。

3、多阶段设计方法 随着对地震产生机理、地震动特性以及地震作用下各类结构动力特性、破坏机理、构件能力研究认识的加深以及对结构在不同发生概率地震作用下预期性能目标的不同,促使结构设计在设计原则、设防水准等各个方面进行不断改进。由原来的单一设防水准一阶段设计逐渐改进为双水准或三水准两阶段设计、三阶段设计,以及多水准设防、多性能目标准则的基于结构性能的设计等。

抗震设计原则范文第3篇

关键词:桥梁,抗震设计,规范,发展

中图分类号:U452.2+8 文献标识码:A

一、前言

随着我国90年代经济起飞,交通事业迅猛发展,特别是高速公路的兴建、跨越大江、大河的大跨桥梁、大型立交工程以及城市中大量高架桥的兴建,规范已大大不能适应.但是目前所有国内的桥梁设计,对抗展设计均在设计书上标明的参照规范即是《公路工程抗展设计规范》和《铁道工程抗展设计规范》.2008-10-01 起,我国开始实施《公路桥梁抗震设计细则》,新规范总结了我国桥梁抗震设计方面

的经验教训并借鉴了国外抗震设计规范的先进思想和方法,在整体抗震设防思想和设计方法上较旧规范有较大改进,大大提高了中国桥梁抗震设计能力。然而,我国幅员辽阔,地震区分布广泛,地质条件有着较大差异,又由于各地区经济水平发展不均衡,新规范并非十分完善。.

二、 桥梁抗震设防标准

中国对桥梁等级的划分首先是根据桥梁的单跨跨径,以 150 m 为界,超过 150 m为最高设防类别,其次根据公路等级划分桥梁的抗震等级,对不同等级的桥梁制定不同的抗震设防目标;对桥梁类别的划分考虑了桥梁构件、土壤液化以及桥梁基本周期,对符合要求的桥梁统一进行抗震设防;对地震频发地区的桥梁划分为高等级设防;对维持交通通行非常重要的桥梁,特别是震后救灾的生命通道划分为高设防等级,保证震后正常的交通通行,但较定性化,工程人员不易判断桥梁抗震设防分类。总体来说,各国规范都是根据结构重要性、抗震救灾作用、地震可能造成的经济损失和人员伤亡、修复的难易程度等对桥梁进行设防分类,但又都较定性化,缺乏考虑对震后救灾有较大影响的非结构性因素。

三、设计地震

(一)、地及区划

设计地震动是继设计思想之后的影响到桥梁抗震设计全局的重要问题。地震作用强度是结构抗震设计中最重要的地震动参数之一。在当前各国的桥梁抗震设计规范中采用两种方式描述这一参数,一种方式是使用“烈度”这个量,如我国《公路工程抗震设计规范》,另一种是直接使用地震动参数。

(二)、场地分类

实际上,目前各国桥梁抗震设计规范中都考虑了场地条件对设计地震动参数的影响。具体做法是:根据一定规则对场地进行分类,然后分别给出各类别场地的地震设计反应谱。桥梁抗展设计规范的现状与发展趋势是场地剪切波速(或场地特征周期)和地表覆盖层厚度。

(三)、地展设计谱的阻尼修正

阻尼比是影响反应谱值一个重要参数。当结构阻尼比较小时,其变化会显著地改变反应谱值,从而影响结构所受地震力的大小.一般规范设计反应谱均以一个标准阻尼比值(通常取0.05)为基准,当结构主要振型的阻尼比偏离此标准值较多时,需要对设计反应谱进行修正。AASHTO、ATC一32、Caltrans和NZ规范不对反应谱进行阻尼修正,而EC一8、JAPAN和中国公路规范对设计谱进行阻尼修正。

四、地震反应分析和计算方法

我国桥梁抗展设计规范采用的地展反应分析方法,目前规范计算地震反应的方法有四种,即等效静力法、线性动力法、非线性静力法和非线性动力法.其中等效静力法和弹性动力法是目前规范中广泛应用的方法.非弹性静力分析方法主要是用来确定结构的倒塌机制和能力。

五、对我国城市桥梁抗震设计规范的建议

前面几节对我国的桥梁抗震设计规范进行了总结,总的来说,我国现行的《公路工程抗震设计规范》在设计思想、设计方法、构造措施和条文可执行性等方面显得落后许多.近十几年发生在世界各地的大地展给桥梁结构造成了重大破坏,同时也促进了桥梁抗震设计规范的修订工作.规范的修订主要参考了近十几年来的地震震害经验,同时借鉴了结构抗震研究领域的最新研究成果.概况起来,新规范的发展动向有以下几个方面:

(1)抗震设防标准.这是桥梁结构抗震设计的最基本问题.过去的几十年的时间里,桥梁抗展设计规范的现状与发展趋势师都提出分级抗震设防的原则:即小震不坏;中震发生有限的结构或非结构构件的破坏;大震发生严重的结构和非结构构件的破坏,但不产生严重的人员伤亡;而在可能袭击工程场地最严重的地震作用下,结构不倒塌。这些基本的结构性能目标今天被大多数的设计规程所采用。但传统的作法是,只针对单一的地震作用水平进行结构的抗展设计。现在的问题是针对每一个目标都给出相应的具体设计程序。这样一来,就需要对目前实际上还是单一水准强度抗震设计原则进行修订,采用多水准、多设防目标和多阶段的抗震设计原则。

(2)挠度和位移.传统的桥梁抗震设计采用强度设计方法,即使考虑到延性和位移,也是通过强度指标间接地实现.现在人们越来越认识到了位移在桥梁结构抗震设计中的重要性,很多研究者和工程师建议在抗震设计中直接使用位移为设计参数,这样就将形成多参数抗震设计方法。在这方面,各种非弹性反应谱的研究和应用工作一直在进行.一些建筑结构抗震设计指南和准则已经引人了位移设计的概念和方法。

(3)耗材和减震设计.桥梁结构减、隔震和耗能技术经过数十年的研究和开发后,已经逐渐进人实用阶段.未来桥梁结构的抗震设计规范应对这些技术在桥梁抗震设计中的应用作出具体、细致的规定。实际上,日、美、欧、新西兰等主要地展国家的桥梁抗震设计规范已经引人相应的条款,我国新的《城市桥梁抗震设计规范》和即将修订的《公路工程抗震设计规范》也应有相应的章节规范这一技术的使用.应当注意,这一技术对桥梁的实际减震效果虽有少量的验证,但其减震规律变化和经济合理性都有待深人论证。

抗震设计原则范文第4篇

关键词:性能;建筑结构;抗震设计

随着我国建筑行业的发展,建筑结构方面提出抗震的设计要求。我国传统的建筑结构,在抗震性能上有不同程度的缺陷,不利于建筑结构的可靠性及稳定性,为了提高建筑结构抗震的水平与性能,应该在性能的基础上,按照建筑结构抗震功能的需求,完善抗震结构的设计,保证抗震结构在建筑工程中的效果,以此来延长建筑结构的使用寿命。

一、基于性能的建筑结构抗震设计

1、结构抗震基于性能的建筑结构抗震,不论是结构体系还是非结构体系,都比较注重参数的设计,所以建筑结构性能抗震方面,将结构抗震作为核心的内容,细化建筑结构的构造,保证建筑结构的抗震性能,可以满足整体结构的安全目标,规避地震作用对建筑结构抗震性的干扰[1]。站在性能的角度上,探讨建筑结构的抗震构造。建筑构件或构造方面,抗震设计时要重点考虑变形与能量,基于性能的建筑构造抗震设计,此两项内容是具有特征的项目。结构抗震方面,首先设计过程中,要明确抗震计算的方式,充分考虑结构抗震性能目标的多样化,合理分配线性或者是非线性的计算方法,确保结构抗震性能的合理性,进而保证结构抗震达到性能的规范标准;然后是结构抗震的直观性与多变性,结构抗震的设计人员,采用直观性和多变性的方法,解决建筑结构抗震中的各项问题,尤其是目标参数的数值计算,促使各项参数数据,均能具备适用性;最后是结构抗震中的概念设计,全面完善结构抗震的概念设计,保障后期结构抗震设计工作的顺利进行。2、抗震设计建筑结构抗震设计中,以性能为基础的设计方法,需注重抗震安全的运用,全方位的评估建筑结构的抗震能力,明确抗震设计在建筑结构性能中的安全程度,有效分配好强度、刚度、最大变形、累积变形等内容,体现出建筑结构抗震设计的高效性[2]。不同的建筑结构性能体系,抗震设计的方法不同,按照性能方面的相关准则,在建筑结构抗震研究的现场,随机选择地震的发生点,明确地震的发生地点、震级以及相应的时间,考虑到各项因素不是固定不变的,就要研究抗震设计中的地震发生概率,利用概念提高抗震性能设计的可靠度。抗震设计先在要在理论上达到标准的适用性,才能应用到实际的建筑施工中。基于性能的抗震设计指标,在建筑结构中起到重要的作用,而且和地震随机性,存在密切的关联。抗震设计中,应该采用统一的执行标准,综合研究抗震设计的整体性能,由此才能保证建筑结构的抗震设计,达到最佳的施工状态。

二、基于性能的建筑结构抗震评价

1、安全评价安全评价是基于性能建筑结构抗震评价的指标,也是抗震设计中的重要评价方式。安全评价时,应该确定地震动性能指标,估计抗震性能中的刚度、强度等,促使抗震安全性能,可以最大程度的保护建筑结构。我国近几年的建筑结构抗震性能方面,经过评价得出结论,安全评价下的建筑结构抗震性能,适用于建筑工程,需要按照不同的结构体系,选择出建筑抗震结构,采用概率可靠度性能评价的方式,辅助对建筑结构抗震性能设计进行安全评价,同时还要对性能评价中的能量、变形等,实行标准性的控制。2、效益评价建筑结构抗震性能设计的效益评价,是指社会经济效益。社会、业主等,对建筑结构抗震的社会经济效益,均有最佳的评价方案,目的是站在社会效益、经济效益的指标基础上,对建筑结构的抗震性能设计,实行标准的效益评价,估计出地震后,建筑结构的损耗、相关费用等,进而实行科学的抗震设计,优化建筑结构抗震性能的设计过程,遵守效益评价的原则,降低地震对建筑结构的破坏力度。

三、基于性能的建筑结构抗震控制

首先基于性能的建筑结构抗震设计控制,遵循地震是随机性的原则,站在安全、保护的角度上,通过科学的结构抗震设计,完善建筑结构的性能及施工,站在专业的角度考虑,建筑结构抗震性能的控制方面,可以分配结构自控、设备控制的形式方法,在建筑结构性能的应用层上,控制好抗震结构的自适应能力,强调建筑结构的自控性能,促使建筑结构抗震性能,具有自我保护、自我控制的优势,避免增加建筑结构抗震性能的运行压力,加强建筑结构抗震性能的控制能力。然后是基于性能考虑中,建筑结构抗震设计的构件控制。例如:现代高层建筑的抗震结构性能方面,耗能装置上取消了剪力墙构件,将抗震设计的重点放在加固、修复的方面,此类的构件中,耗能装置如果有破损、损坏的情况,基本是来源于小型的建筑,中型或大型的建筑,抗震构件就会失去保护的性能,导致现场呈现无法修理的局面,我国高层建筑行业中,应该积极控制抗震性能设计中的构件,促使构件可以满足建筑结构的根本需求,以免干扰建筑结构抗震设计的效果。最后在抗震设计控制中,积极推进新型耗能结构的应用,常见的有钢梁-混凝土柱,充分发挥抗震控制结构的有效作用,体现出基于性能的建筑结构抗震控制的作用和运用价值。建筑结构抗震性能设计的未来发展中,将新型耗能结构作为一项重点,考虑到建筑行业的专业化、多元化发展,需要充分发挥新型耗能结构的价值,以免影响建筑抗震设计的效果,体现出新型耗能结构在抗震设计控制中的必要性。

结束语

建筑结构的抗震设计,要以实际的性能为主,根据建筑工程抗震设计的社会、经济等要求,规范好建筑结构抗震性能的设计过程,在性能的基础上,评价建筑结构的抗震性能,加强建筑结构抗震性能的控制力度,完善相关的设计内容,避免影响建筑结构抗震性能的稳定性及可靠性,进而确保建筑结构抗震性能的安全度,消除潜在的抗震风险。

参考文献

[1]汪梦甫,周锡元.基于性能的建筑结构抗震设计[J].建筑结构,2003,03:59-61.

抗震设计原则范文第5篇

关键词:房屋建筑、抗震;

中图分类号:TU8文献标识码: A

前言:我国地震灾害频发不断,为了能够尽可能地降低地震灾害对人们生命财产安全的危害程度,我们必须要高度重视建筑结构工程中的抗震设计,结合工程实践,积极地探索总结经验和技术,全面提高建筑结构工程中的抗震设计质量,这是当今建筑领域需要面对和亟待解决的重要课题,需要大家的不断努力来实现。

1.关于抗震概念设计的概述及其所应遵循基本原则的分析

1.1抗震概念设计的基本涵义概述

所谓抗震概念设计是指基于建筑结构的整体抗震反应、抗震过程及所形成的破坏机制在对一定基本原则进行遵循的基础上应用抗震设计准则来完成建筑结构的布置。在实际当中,存在着很多方面的因素这些因素会对抗震建筑物抗震性能产生着极大的影响,因而进行准确估算建筑物所受地震作用的大小是相当困难的放在实际当中就“概念设计”和“数值计算”这二者所产生的作用来看,“概念设计”所产生的作用显然要重要得多。所以,能对建筑物结构抗震性能起着决定性作用的因素就是抗震概念设计撇好结构抗震概念设计是建筑设计中的一大重要问题。

1.2抗震概念设计所应遵循的基本原则

1.2.1整体合理性原则;进行基础的设置,对建筑物的相关规定要求进行有效满足,以便能实现建筑物的结构刚强度与其所对应承载力的完美结合通过抗震概念设计完美有效地把建筑结构中的各个荷载向基础进行传递。通过这种整体的构件布置,达到把各部分建筑物有效融合起来的作用从而带来效果极佳的整体抗争性这就是遵循整体合理性原则所带来的效果。

1.2.2结构合理性原则;实践表明实现建筑物整体质量布置对称性的前提条件.是进行建筑物自身的对称性布局;进行建筑物的对称性布局不仅可大大增强建筑物的抗侧力而且还会产生出一种均衡的抵抗力来应对各种外力从而大大增强了建筑物的结构抗震性。

1.2.3形状简单原则;对于建筑物形状而言若设计得较为简单则往往会带来较为明确的建筑结构,这就为进行建筑物各个构件的具体准确受力分析,提供了极大的方便此外,这种具有较为简单形状的建筑物结构,一旦遭到地震破坏,其所受影响程度也不大那些相对比较薄弱的部分区域要进行控制或进行修复也比较容易,因此.遵循这一原则来进行结构抗震概念设计,就可有效实现起建筑物抗震所需要的要求。

2. 建筑结构工程抗震设计注意事项

2.1 建筑物建筑场地的选择。

在建筑结构工程抗震设计阶段,建筑场地的选择是抗震设计过程中必须要注意的关键技术性问题,抗震设计人员在设计时应深入到建筑场地,对建筑场地的地质情况和水文情况进行勘察,收集记录数据,认真研讨在该建筑场地建筑房屋对抗震设计的影响因素,比如建筑场地处于地震频发地段或者建筑场地的地基为软弱地基等,所以在建筑场地选择时应尽量避开这些地段,如果无法避开,就需要充分地运用建筑抗震设计理论知识,对建筑地基和结构进行强化和优化设计,保证建筑整体结构的稳固性,进而提升建筑的抗震能力。同时,根据建筑物地域性分布及结构特征选择不同的建筑材料和抗震设计方案,如果建筑场地处在地震高发区,建筑房屋的抗震防烈度要求高,这就需要对建筑结构的柔性和延展性进行考虑。

2.2 建筑结构体系的选择。

在建筑结构体系选择时要对建筑结构的特征进行综合考虑分析,在设计过程中要对建筑结构中的任何一个构件都要进行抗震能力的分析及试验,避免因某个微小的房屋构件未达到抗震设计要求,一旦地震发生,会因一个微小的建筑构件影响整个建筑的抗震能力。因此在建筑结构体系选择时,首要工作是对建筑结构中的各个构件承重能力,构件均匀沉重分布情况及构件的抗震能量传输进行分析和计算;

2.3建筑结构中的抗震设计.

另外一个需要注意的问题是建筑平面布置问题,在建筑结构抗震设计时,除了抗震设计达到有关要求外,还需要注意建筑平面布置的规则性,做到既能满足抗震要求又能满足城镇建设规划要求。

2.4墙体和屋盖的抗震设计要求

经大量的房屋建筑结构抗震设计及实践表明,房屋建筑的质量越轻,房屋建筑结构的稳定性越强,受地震破坏程度越小,所以在房屋建筑墙体设计时尽可能地从减少墙体重量入手,比如采用新型的防震砌块; 屋盖方面也应选择质量比较轻的新型建筑材料,尽量不要在屋顶设置过多的装饰性建筑,以防增加房屋建筑的整体高宽比影响房屋建筑的抗震性能。

3.高层建筑结构抗震优化设计的关键问题

由于我国高层建筑越来越多,在此对高层建筑的抗震设计关键问题进行重点说明。

对于高层建筑来说,提高其抗震能力是十分重要的工作,而要提高抗震能力,就得做好设计工作,优化抗震设计可以从以下几个方面入手:首先,同样也是场地的选择,场地选择的好坏会直接影响高层建筑的抗震性能,还会给人们的生产生活带来极大的影响,因此应做好场地的选择工作,其次,结构体系的选择,可以从三个层次来分析:第一,结构体系需要避免对高层建筑整体抗震产生不利影响,在进行设计的时候,不能因为部分结构的破坏而导致整个高层建筑结构抗震能力下降或者丧失,第二,结构体系需要有明确的计算简图和

合理的地震作用传播途径,第三,结构体系必须具备良好的承载能力,变形能力与消耗地震能量的能力,最后,结构的规则性,结构的规则性主要表现在高层建筑主体抗侧力结构上,尤其需要注意以下问题:第一,高层建筑抗侧力的主体结构的主轴刚度要保持一致的水准,两主轴的变形特性也应该保持在相似的范围之内,因为高层建筑的主体结构是三维立体的,地震的作用力,实际风荷载等在方向上的任意性比较大,而高层建筑的主体抗侧力结构的主轴刚度,变形特性只要保持在一致的高度上,就可以使建筑结构具有较好的抗震能力

和抵御强风的能力,第二,高层建筑主体抗侧力结构的层剪切刚度不能突变,要保持一定的均匀性,而这种较为均匀的刚性结构可以防止建筑因某一薄弱层的损坏而导致整个主体结构的损坏,特别是处于强震区的高层建筑,对建筑结构的主体抗侧力的刚度要求更加严格,第三,高层建筑的主体抗侧力结构的平面布置还要保持结构中心与其周边结构在刚度上的均匀协调性,使主体结构的刚度协调性保持均匀一致性,同时,还要保证结构主体的抗扭刚度维持在一定的水准,这样可以有效避免高层建筑结构在强风或强震的扭矩作用下发生扭曲变形,避免由此而引起的结构性或者非结构性的变形损坏。

结束语:随着我国建筑行业的迅猛发展,促使了我国房屋建筑在设计方面的要求日益提高在房屋结构设计方面也日趋复杂化;建筑设计师在进行建筑外观与平面设计时所追求的独特新颖要求等都极大增加了建筑结构设计的复杂性和结构布置的难度;在这一建筑设计过程中加果建筑设计师未能充分了解有关建筑结构的抗震设计这不仅会大大降低建筑结构的抗震性能而且也会给建筑在施工过程中带来较大的施工难度以及较大的经济损失;因此,就建筑结构抗震概念设计所起的作用而言虽然只是建筑的一个基础胆在整个建筑结构设计中却起着极为关键的作用,对于整个建筑的施工质量产生着极大的影响正日益受到建筑设计师的重视和认可。

参考文献:

[1]周石,徐彤.基础隔震结构的能量设计方法田[J].地震工程与工程振动 2011.

[2]赵艳.关于改进我国抗震设计反应谱的探讨川[J].地震工程与工程振动2006.

抗震设计原则范文第6篇

关键词: 概念设计 ; 抗震 ;桥梁 ;匝道;延性

中图分类号:U448文献标识码: A

引言

郑州市花园路与连霍高速公路互通立交,是郑州市城市路网中的一个重要节点,其中花园路是郑州市区南北方向的主要交通通道,是郑州市唯一的一条绿色通道,也是郑州市主要交通北出口之一。连霍高速公路郑州段是交通部规划的连云港至霍尔果斯国家主干道的组成部分,也是河南省交通最繁忙的路网中的一段,它横穿郑州市北部地区,是郑州市快速路网中的重要骨架道路。花园路立交桥梁工程:包括C匝道(跨连霍高速)桥、C匝道(跨花园路)桥、J匝道桥、K匝道桥、L匝道桥、M匝道桥、N匝道桥。本文只对C匝道(跨连霍高速)桥梁的抗震概念进行探讨。

C匝道(跨连霍高速)桥:跨径布置为(4x20m+4x20m)钢筋混凝土连续梁+(40.5m+39.5m)钢结构连续梁+(4x20m,4x20m)钢筋混凝土连续梁,部分桥段位于R=67.75m曲线上。上部结构采用单箱多室斜腹板带圆弧断面,下部结构采用双柱式桥墩,采用矩形带弧形形式,墩顶设置横系梁,基础采用4根φ1.2m钻孔灌注桩。

图1C匝道(跨连霍高速)桥型布置图(单位: cm)

图2C匝道(跨连霍高速)桥桥墩横断面图(单位: cm)

基于抗震设计在城市桥梁设计工作中的重要作用和意义,在花园路立交设计工作中, 抗震设计作为一条红线贯穿于设计工作的全过程。桥梁结构的抗震设计,包括两个范畴:概念设计和参数设计,这两者是相辅相成的。概念设计是桥梁结构设计的一个重要环节,在欧美规范中,在抗震的概念设计非常重视。经验表明:对结构抗震设计来说,概念设计比结构计算设计更为重要,结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”。由于地震动的不确定性和复杂性,以及结构计算模型与实际情况的的差异,难以保证理论计算分析与实际情况完全吻合。作为正确的抗震设计,必须重视抗震概念设计,灵活而又合理地运用抗震设计思想,使计算工作不至于盲目而且更有针对性;同时,通过计算,可以对桥梁的抗震概念设计进行验证,或者对概念设计中考虑不周到的地方进行修正。

1桥梁抗震设计基本原则

结构抗震设计采用的是“小震不坏,中震可修,大震不倒”的三级设防思想。《公路桥梁抗震设计细则》采用的是两水平设防,两阶段设计。第一阶段的抗震设计,采用弹性抗震设计,第二阶段采的抗震设计,采用延性抗震设计方法,并引入能力保护设计原则。通过第一阶段的抗震设计,即对应E1地震作用的抗震设计,可达到和原规范基本相当的抗震设防水平。通过第二阶段的抗震设计,即对应E2地震作用的抗震设计,来保证结构具有足够的延性能力,通过验算,确保结构的延性能力大于延性需求。

2桥位选择

选择桥梁建设场址时,应根据桥梁工程的需要,全面掌握场址处的地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料做出综合分析。应避免将桥址选择在地质情况不良的地方:断层、易产生滑坡的陡峭的山区、存在容易液化砂土或软弱夹层的坡地、大面积采空区等;而开阔、平坦地带的基岩、坚实的碎石地基、坚硬场地土或密实均匀的中硬场地是桥梁选址的有利地区。如必须设置在可液化或松软土层的河岸地段时,桥长应适当增长,将桥台置于稳定的河岸上,而桥墩基础要加强。

3结构方案的选择

3.1 立交匝道桥特点

互通立交的匝道桥,受地形、地物和占地面积等影响,其总体布局跟其他桥梁相比,有以下特点:

a)由于互动立交区匝道的最小平曲线半径可达到30m,如果桥梁刚好位于小半径曲线上,则该桥就可能做成曲线桥梁,且往往超高值较大,故桥梁的横坡较大;

b)由于要在短距离内实现高差,匝道桥往往纵坡较大;

c)桥面较窄;

d)匝道桥有时候要跨越主线或其他匝道,以及非机动车道,因此匝道桥的单跨跨径受到限制,不能减小。

综上所述,不难得出,匝道桥具有斜、弯、坡、异形等特点,属于不规则桥梁,在地震作用下的响应比较特殊,其抗震设计将更复杂,不仅要满足常规桥梁所规定的构造,而且在某些方面需要提出更高的要求。震害表明,曲线梁桥具有较高的地震易损性,薄弱环节较多,因此其抗震概念设计就显得尤为重要。

3.2 上部结构

由于匝道桥自身的特殊性,受力复杂,需要采用抗扭刚度较大的截面,且桥梁上部结构的整体性要好。因此,尽量选取具有连续的上部结构形式,避免采用松散的简支梁形式,减少伸缩缝,以防止落梁。抗弯、抗扭性能强,整体性强的现浇箱型的截面形式,是较为理想的城市桥梁抗震设计的备选结构截面形式。

3.3 下部结构

3.3.1 桥墩的形式

匝道桥一般相对较窄,桥墩一般采用双柱墩或者独柱墩,桥墩的刚度相对较小。在地震作用下墩身的弯矩和剪力一般不大,但是位移相对较大,如有较好的限位措施,对于抗震来说,未必是不利的。而对于小半径匝道桥来说,地震作用下,可能会导致桥墩会产生较大的扭矩,所以桥墩墩身宜采用抗扭刚度相对较大且整体性较好的结构,如独柱实心墩或者空心墩,如采用双柱式墩,应对其进行全桥空间地震响应分析,对关键部位进行加强。

3.3.2 桥墩的刚度

对于连续梁桥,同一联内各桥墩的高度不同而导致其抗推刚度相差较大,则水平地震力在各墩间的分配不均衡,刚度大的墩将承受较大的水平地震力,严重时可能导致刚度较大的桥墩发生破坏,从而导致全桥损毁。如果刚度中心和质量中心偏离,上部结构还将伴随产生水平转动,又可能导致落梁或者上部结构的碰撞,而匝道桥恰好容易符合这两个条件:纵坡较大,桥墩高差将会比较大;在小半径曲线上,地震作用下可能会出现上部结构的水平转动。

虽然匝道桥的桥墩高度相差较大,可以通过改变桥墩截面的形式或大小来对其抗推刚度进行调节。对于相对较高的桥墩,可以采用刚度较大的截面形式,或者增加其截面尺寸。如此一来,可以使得地震作用下各桥墩的水平地震相应达到均衡。

如果桥梁位于小半径曲线上,地震来临时,桥墩承受的水平力方向是不确定的,且有扭矩的存在。因此,桥墩截面的刚度在各个方向大致相同将会是比较好的处理方法。

3.3.3 桥墩的配筋方式

提高桥墩的延性对其抗震性能作用巨大,配置数量足够的,锚固合理的横向钢筋,对于墩柱来说,可以起到三个方面的作用:约束塑性铰区域内的混凝土,提高混凝土的抗压强度和延性;提高抗剪能力;防止纵向钢筋压曲。因此,箍筋或螺旋筋的间距应小一些。各国抗震设计规范对塑性铰区横向钢筋的最小配筋率都作了具体的规定。

图3C匝道(跨连霍高速)桥桥墩横断面配筋图(单位: cm)

4桥梁细节构造

4.1 支座

为保证桥梁刚度和质量的平衡,设计时应优先考虑采用等跨径、等墩高、等桥面宽度的结构形式。如不能满足也可通过调整墩柱的截面尺寸和支座等方法来改善桥的平衡情况。其中,调整支座可能是最简单易行的办法了,效果也显著。当采用橡胶支座后,由墩和支座构成的串联体系的水平刚度为:

Kt=KzKp/(Kz+Kp)

其中:Kt是由墩和支座构成的串联体系的水平刚度,Kz和Kp分别为橡胶支座的剪切刚度和桥墩的水平刚度。

水平地震力就是根据各墩串联体系的水平刚度按比例进行分配的。从上式可以看出,调整支座的刚度可以有效的调整各墩位处的刚度平衡。另外,如果地震设防烈度较高,须考虑将支座设计成抗震支座,以达到减、隔震的目的。

4.2 梁连接方式

匝道桥,尤其处于小半径曲线上的桥梁,桥梁应采用挡块、螺栓连接和钢夹板连接等防止纵横向落梁的措施。

图4C匝道(跨连霍高速)桥梁纵向抗震连接构造立面图(单位: cm)

图5C匝道(跨连霍高速)桥桥墩横向抗震挡块构造立面图(单位: cm)

5桥梁延性设计

我国在2008年颁布实施的《公路桥梁抗震设计细则》中增加了桥梁延性抗震设计和能力保护原则有关规定,增加了延性构造细节设计的有关规定,以期增加初始强度没有明显变化的情况下的非弹性变形能力,避免结构在大震中倒塌。

新西兰学者鲍雷等提出了能力设计原理。在新西兰最先广泛应用能力设计方法,其他国家也先后在各自的结构抗震设计规范中采纳应用了能力设计原理的一些基本概念。能力设计强调构件之间的安全度差异,通过这种差异,保证结构在强震中延性形式的出现,避免发生脆性破坏。同时为了保证结构在强震中延性形式的出现,在高烈度震区桥梁设计中应该重视延性构建的细部设计。

6结语

匝道桥由于其特殊性,在抗震设计中应予以特别关注。概念设计可以总体上把握桥梁的抗震性能,在桥梁抗震设计中起到指导性的重要作用。只有根据具体工程,始终坚持将桥梁的抗震思想贯彻于桥梁设计的全过程,按照桥梁抗震原则,具体实施设计工作,采取一系列有效的抗震措施。才能达到结构的良好的抗震效果。

参考文献

[1] JTG/T B02-2008,公路桥梁抗震设计细则[S].北京:人民交通出版社,2008.

[2] CJJ 166-2011,城市桥梁抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

抗震设计原则范文第7篇

关键词:桥梁 抗震 设计

中图分类号: TU997文献标识码: A

一、桥梁的抗震设计原理

目前桥梁的抗震设计计算原理是建立在一定假设条件基础上的,尽管分析的手段不断的在提高,分析的理论不断的在完善,但由于地震作用的复杂性,地基影响的复杂性以及桥梁结构体系本身的复杂性,可能会导致理论计算分析和实际情况相差很大。现常见的桥梁抗震设计方法有:设计静力法、反应谱法和动态时程分析法。下面就分别对应不同的假设条件和设计原理做一探讨。

(一)静力法

静力法把地震加速度看作是桥梁结构破坏的惟一因素,忽略了结构本身动力特性对结构反应的影响,应用存在较大局限性[

]。事实上只有绝对刚性的物体才能认为在振动过程中各个部分与地震动具有相同的振动,所以只对刚度很大的结构例如重力桥墩、桥台等结构适用静力法近似计算。

(二)反应谱法

反应谱方法是目前我国公路及铁路桥梁采用的重要方法。其思路是对桥梁结构进行动力特性分析,对各主振动应用谱曲线作某强震记录的最大地震反应计算,最后一般通过统计理论对各主振型最大反应值进行组合,近似求得结构的整体最大反应值。

(三)动态时程分析法

动态时程分析法是上世纪60年代以后伴随有限元法、计算机技术两方面的发展而出现的。该法把大型桥梁结构离散成多节点、多自由度的结构有限元动力计算模型,将地震强迫振动的激振直接输入,借助计算机逐步积分求解结构反应时程。

二、桥梁抗震设计原则  

合理的抗震设计,要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合,使结构能够经济的实现抗震设防的目标。要达到这个要求,就需要设计工程师深入了解对结构地震反应有重要影响的基本因素,并具有丰富的经验和创造力,而不仅仅是按规范的规定执行[]。以下为抗震设计应尽可能遵循的一些基本原则,这些原则基于历次的桥梁震害教训和当前公认的理论认识。  

1场地选择

除了根据地震危险性分析尽可能选择比较安全的厂址之外,还要考虑一个地区内的场地选择。选择的原则是:避免地震时可能发生地基失效的松软场地,选择坚硬场地。 

2体系的整体性和规则性

桥梁的整体性要好,上部结构应尽可能是连续的。较好的整体性可防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落,同时它也是结构发挥空间作用的基本条件。无论是在平面还是在立面上,结构的布置都要力求使几何尺寸、质量和刚度均匀,对称、规整,避免突然变化。 

3提高结构和构件的强度和延性

桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动,因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小,并使结构具有适当的强度、刚度和延性,以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下,提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。刚度的选择有助于控制结构变形;强度与延性则是决定结构抗震能力的两个重要参数。由于地震动可造成结构和构件周期反复变形,使其刚度与强度逐渐退化,因此,只重视强度而忽视延性绝对不是良好的抗震设计。 

4能力设计原则

能力设计思想强调强度安全度差异,即在不同构件(延性构件和能力保护构件-不适宜发生非弹性变形的构件统称为能力保护构件)和不同破坏模式(延性破坏和脆性破坏模式)之间确立不同的强度安全度。通过强度安全度差异,确保结构在大地震下以延性形式反应,不发生脆性的破坏模式。在我国以前的建筑抗震设计中,普遍采用“强柱弱梁,强剪弱弯,强节点弱构件”的设计思想。 

三、桥梁的抗震设计方法和抗震要点

1、桥梁抗震的设计方法

采用减隔震支座。

采用减、隔震支座(铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等)在梁体与墩、台的连接处增加结构的柔性和阻尼以减小桥梁的地震反应;采用减、隔震支座桥梁结构的梁体通过支座与墩、台相联结,大量的试验和理论分析都表明采用减震支座对桥梁结构的地震反应有很大的影响,在梁体与墩、台的联结处安装减、隔震支座能有效地减小墩、台所受的水平地震力。

利用桥墩延性减震。

利用桥墩的延性减震是当前桥梁抗震设计中常用的方法,桥墩延性减震是将桥墩某些部位设计得具有足够的延性,以便在强震作用下使这些部位形成稳定的延性塑性铰产生弹塑性变形来延长结构周期、耗散地震能量。

采用减震的新结构。

型钢混凝土结构是在混凝土上包裹型钢做成的结构。它与钢筋混凝土结构相比具有一系列优点,其承载力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件承载力一倍以上,具有较好的抗剪能力,延性比明显高于钢筋混凝土结构,滞回曲线较为饱满,耗能能力有显著的提高,从而呈现出良好的抗震性能。能够隔离、吸收和耗散地震能量,同时可以节约材料,降低造价。

2、减震设计中的要点

(1)结构的刚度对称有利于抗震,不等跨的桥梁容易发生震害。

特别是一座桥内墩身高度相差过大,在较矮的桥墩上会产生很大的地震水平力,跨径不同。在大跨径的桥孔的桥墩上也产生大的地震力。设计上应尽量避免在高烈度区采用这种桥型,如无法避免,宜在不利墩上设置消能措施降低墩顶集成刚度,如设置抗震支座等。

斜桥的抗震性能较差。

由于斜交桥的质心和扭转中心并不重合,导致了在地震反应当中上部结构有旋转的趋势。在地震中,斜交桥相对于正交桥更易遭到破坏。另外,地震时桥台处河岸不稳,易向河心滑移,使桥长缩短,桥孔发生错动或扭转,造成墩台身开裂或折断。如地基条件允许,可采用T型或型这类整体性强、抗扭刚度大的桥台。如在松软的地基上,桥梁宜正交,并适当增加桥长,使桥台放在稳定的河岸上。

四、小结:

桥梁结构有效的抗震措施还有许多, 此我们在桥梁设计过程中须认真分析和了解结构的地震反应和特性,精心设计并采取一系列有效的抗震措施。桥梁抗震设计是一项系统工程,体现在设计的各个阶段,需要认真对待。

参考文献:

[1] 范立础,胡世德,叶爱君.大跨度桥梁抗震设计[M].北京:人民交通出版社,2001

[2] 宋晓凯.桥梁抗震设[M].山西建筑,2007 

[3] 严家伋. 道路建筑材料第三版[M].北京:人民交通出版社,2004.01

[4] 刘滨谊.桥梁规划设计[M].东南大学出版社,2002

[5] 赵永平,唐勇. 道路勘测设计[M].北京:高等教育出版社 ,2004.08

作者简介:黄神忠(1984.09~),男,汉族,广西贺州人,大学本科学历,广西华蓝设计(集团)有限公司助理工程师,主要从事道路、桥梁设计工作和研究。

抗震设计原则范文第8篇

关键词:建筑结构;抗震设计;平面布置

1、引言

据相关数据统计,全球每年发生约500万次地震。而我国是一个地震多发的国家,县级及县级以上的城镇约2900个,其中具有抗震设防的城镇约为2500个。近些年来,我国特大地震频发,给地震区带来了毁灭性的打击,这进一步提高了人们对地震的重视程度。为了减少地震带来的人员和财产损失,必须做好建筑的抗地震设计工作,尤其是在地震频发区,更应该对该区域的建筑进行合理的抗震设计。因此,本文将对几种典型的建筑结构抗震设计方法进行论述,同时对抗震结构设计过程中需要注意的关键内容予以重点论述。

2、建筑结构抗震设计的主要方法

建筑结构的抗震设计所采用的方法是多样的,在抗震设计过程中不但要设计出完美的方案,还应该做好建筑物的不就措施。因此,通常建筑师在抗震设计过程中需要进行综合分析,合理的对结构的布置与材料使用进行探讨,这将直接影响到建筑结构抗震能力的效果。所以,在设计过程中要合情合理,不偷工减料,这样才能够最大程度的减轻地震带来的破坏。

2.1 建筑抗震结构体系的选择

建筑的抗震结构体系是建筑结构设计需要重点考虑的内容,建筑结构方案的选择是否合理对整个建筑的安全性与经济性起着至关重要的作用。具体来看,应该从以下几个方面进行设计:首先,建筑结构体系应该尽量避免由于部分结构或作建筑构件破坏而造成整个结构失去抗震能力,甚至失去其自身的承载能力。抗震结构设计的一个基本原则就是要求结构具有足够的赘余度以及内力的重分配能力,即使由于地震而使得建筑结构的部分构件丧失,其他的构件依然可以承担其建筑载荷的能力,保证整个结构的稳定性;其次,建筑的结构体系应具有清晰的计算简图以及科学的地震力传递途径。在该过程中,竖向构建布置时要尽量使得其在垂直载荷力的作用下棋应力水平趋于均匀。建筑屋盖梁系的布置应该通过最短的途径传递至竖向构件的墙、柱结构中,而且尽量保证期上部结构竖向构件传来的垂直重力载荷通过一到两层转换层的转换。同时,整个结构的抗侧力体系也应该予以明确,通过有框架、剪力强、简体与支撑等形成,其应该尽量贯通使用,使得其竖向载荷尽量均匀;再次,建筑结构体系必须具有足够的承载能力,其良好的变形能力能够很好的消耗地震能量。且建筑的钢筋混凝土结构能够很好的对其塑性内力重新分布,可以更加充分的发挥其耗散地震能量的作用;最后,应该保证建筑结构体系具有足够的强度和刚度。通过合理分布强度和刚度使得建筑局部不会出现被削弱或突变的问题,从而有效控制了应力集中或者塑性变形的问题。同时,框架结构设计要保证节点不会被破坏,对于结构薄弱的部位,可以适当采取提高抗震能力的相关措施。

2.2 合理选择结构形式

当前,我国建筑所使用的结构形式主要包括砖混结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土结构与全钢结构几种。在抗震设计过程中要根据不同的地震区域以及需要的抗烈度能力选择对应的结构形式。其中,钢筋混凝土具有较强的柔性,使得其具有较强的变形能力,而且承载能力较高,因此其具有较强的抗震能力。在选择抗震结构方案的过程中,可以根据建筑的功能需要以及抗震要求进行综合选择,尤其是对于高层建筑的设计,该原则起着至关重要的作用。随着建筑楼层与高度的增加,抗震结构在地震的作用以及使用载荷的作用下产生的位移将迅速增加,这时就需要抗震结构具有更大的抗侧移刚度。因为不同类型的钢筋混凝土结构体系的构件与组合方式的不同,其受力特点也不一样,其抗侧移刚度同样存在较大的差别,因此其适应不同高度的楼层。这些因素在抗震结构设计过程中都必须考虑到。

3、注重建筑平面体系的布置

建筑的平面与立面布置必须符合建筑结构抗震概念设计的相关原则,适合选择规则的建筑设计方案,不宜采用明显不规则的设计方案。根据建筑结构抗震设计的相关规范,对于不规则平面或者竖向不规则的平面、立面,可以采用空间结构进行计算。而对于凹凸不规则或者楼板局部存在的不连续问题时,可以采用与楼板平面内实际刚度变化相吻合的模型进行计算。对平面中的薄弱部位应该乘以对应的内力增大系数,按照设计规范中的相关要求你进行结构的弹塑性变形分析,同时对薄弱部位采用有效的抗震构造措施。

我国建筑结构抗震设计中,对称性结构主要是指建筑的抗侧力主体结构对称。对于对称性结构,例如平面对称的简体结构、框架式结构、筒中筒结构、框剪结构与剪力墙结构等,通常都容易实现结构的堆成。

规则性结构设计主要包括如下四个方面:首先,建筑主体抗侧力结构的两个主轴方向刚度应该接近,且变形特性相似;其次,建筑主体的抗侧力结构沿竖向断面、构成的变化要均匀,不得存在突变;再次,建筑主体的抗侧力结构平面布置必须在同一主轴方向保持均匀的抗侧力刚度;最后,在对建筑主体的抗侧力结构进行平面布置时,还应该注意到构件中央与其周边结构的刚度协调均匀性,确保主体结构具有足够的抗扭刚度,以免建筑在地震作用下产生过大的扭转变形,从而造成结构件的破坏。

3.1 平面的布置

建筑平面最好采用圆形、方形或者矩形平面,其他的对称结构,诸如扇形、正多边形等同样可以采用。虽然三角形平面看似较为简单,且对称,但是由于其没有沿主轴方向完全对称,在地震力作用下降产生较强的扭转振动,因此地震频发地区的建筑应噶尽量避免选择三角形平面布置。同时,对于较长翼缘的L形、U形、H形等平面也不宜使用,因为该类型平面在地震作用下降容易发生差异性侧移。

3.2 立面的布置

建筑的里面也应该尽量选择矩形、梯形等均匀性的几何形状,不宜选择带有突然变化的立面形状,以免造成质量和刚度的突变,导致该部位在地震过程中出现塑性变形,从而加大了地震力的破坏效果。在地震频发区,尤其要避免出现倒梯形建筑以及大底盘建筑,随着这两种建筑结构形式较为流行,但是其在质量、敢赌以及强度分布方便与抗震设计原则不符:其上部质量大而下部质量小,使得建筑整体重心偏高,增加了建筑倾覆力矩;上部刚度大而下部刚度小,则增大了建筑底层的薄弱程度。许多建筑都由于平面布置结构不合理而出现缺陷,影响建筑的整体结构强度及使用寿命。

参考文献