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【摘 要】建筑结构如果抗震性能太低的话,遇到等级较强的地震,就会造成巨大的财产损失和人员伤亡。因此,工程行业已经越来越重视建筑结构的抗震设计。而随着城市化进程加速发展,全国各地的建筑不断涌现,作为工程人员必须充分了解建筑抗震设计特点,本文首先从建筑抗震设计的特点出发,阐述高层建筑设计,然后其对结构的影响进行探讨,以供参考。
【关键词】地震;抗震设计;连续性倒塌;结构影响
引言
地震作为破坏力最强的自然灾害,其对于人们的生活及建筑物损坏的程度是毁灭性的,为了防止地震对人类生活及建筑物的过度破坏,实现对人类生命及财产安全的保护,建筑工程必须要在结构设计环节中做好抗震设计。近年来,在专家、学者的共同专研和努力下,我国建筑工程结构的抗震设计水平得到了显著提升,这帮助我国建筑工程结构的抗震安全性实现了突破,我国的建筑结构抗震设计水平正在逐步完善。
一、高层建筑抗震设计的特点分析
(一)、刚柔相济
在建筑抗震设计过程中若一味的增加结构刚度,提高结构抗力,在增加结构刚度的同时也增强了地震作用,即在地震发生过程中会导致结构刚度大则地震作用也会相应增大,当地震发生时则往往造成建筑物局部受损导致各个击破建筑物;而若建筑物刚度太柔,虽然消减外力可以依靠其柔性,但很可能造成建筑物过大形变而不能使用,甚至导致在地震发生时整体倾覆。因此应坚持刚柔相济原则进行高层建筑物的设计,即在地震过程中建筑物既能满足变形要求,又可以减小地震力的双重目标。
(二)、多道设防
由于每次强震之后都会伴随多次余震,因此若只有一道设防在建筑物的抗震设计过程中,则其在余震来临时由于受到首次被破坏而其结构将因损伤积累而倒塌,因此,应由若干个延性较好的分体系组成建筑物的抗震结构体系,由具有较好延性的结构构件协同工作在地震发生时来抵挡地震作用。
二、保证建筑结构抗震水平的先决条件
(一)、合理的选址
在建筑结构抗震水平设计中,合理的选址是最基本的先决条件。为了保证选址的正确、合理性,我国政府部门已经出台了《中华人民共和国减灾抗震法》等法律条文,其中明确规定“对于有可能发生的重大建设性工程以及次生灾害进行严格的地震安全指标评价,按照地震安全评价结果,明确相关建筑物的抗震设防要求,并对其进行分别设防”。建筑结构的设防标准根据其实际质量可分为四个标准,其中:甲类:地震时间或大型建筑工程可能发生的次生建筑类灾害;乙类:地震中不能中断使用功能,且必须要逐步恢复的建筑类型;丙类:除甲、乙两类建筑外的其他普通建筑类型;丁类:抗震级别相对较低的建筑。
(二)、科学的设计
当地震发生时,不同的建筑结构所受到的地震影响是不同的,为了最大限度降低地震灾害的影响,建筑设计人员在抗震设计环节中,要根据当地地段的实际情况来进行建筑结构的选择。目前,我国常用的鹅建筑结构可以分为“钢筋混凝土结构”、“砌体结构”、“钢混结构”和“钢结构”四种类型。通过对四种结构的比较分析得出,钢筋混凝土结构的抗震能力相对较强,因为其自身具有较好的柔韧性,所以当建筑物因地震灾害而出现应力变形时,钢筋混凝土结构能够依靠自身良好的承载力对其进行一定程度的控制,这是其它三种结构所不具备的优势。
三、高层建筑抗震设计要点
(一)、结构规则性
建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求进行合理的布置建筑。大在地震时量地震灾害表明对称且平立面简单的结构类型建筑物具有较好的抗震性能,因为该种结构建筑容易估计出其地震反映易于进行细部处理并且采取相应的抗震构造措施。建筑结构的规则性是指建筑物在平立面外形尺寸承载力分布、抗侧力构件布置等多方面因素要求。
(二)、层间位移限制
在风力和地震作用下高层建筑都具有较大的高宽比,其往往就会产生较大的层间位移,甚至会出现超位限。而该位移限值大小国内普遍认为与结构材料、结构体系甚至侧向荷载以及装修标准等诸多因素有关,其中相比钢结构(1/200-1/500范围内),钢筋混凝土结构的位移限值(一般在1/400-1/700范围内)要求严格,相比地震作用下,风荷载作用下的限值的要求严格,因此在进行高层建筑结构设计时应根据所处的地理位置以及建筑物的实际情况进行设计,在水平荷载的作用下既要避免结构产生过大的位移而影响结构的稳定性、承载力以及正常使用功能等,又要满足其具有足够的刚度。
(三)、控制地震扭转效应
当建筑结构的平面布置等不对称、不规则导致建筑结构刚度中心与建筑层间水平荷载合力中心不重合,建筑结构在地震发生时除发生水平位移外还易发生扭转性破坏甚至会导致结构整体倒塌,因此应充分重视在结构设计中扭转的影响。在扭转作用下由于建筑物各片抗侧力结构的层间变形不同,其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大。
四、抗震设计对结构抗连续倒塌的影响
(一)、抗震设计与抗连续倒塌设计的关系
抗连续倒塌设计的主要目的在于防止建筑结构倒塌的连续性,连锁性的发生。抗震设计的标准是比较小的地震,建筑没有出现任何的结构的问题。较大的地震建筑结构不会倒塌。一般中等地震造成的破坏仍旧可以重新的进行结构的维修。抗震设计和抗连续性设计都有一个共同点就是都特别的注重结构的整体性和连续性。在地震作用性,建筑结构造成结构一定的破坏,抗倒塌能力的作用主要是在梁抵抗内力重分布上。
(二)、地震作用及倒塌机制
地震可以造成建筑倒塌是地震造成一切破坏的主要形式,是为结构在外部作用力下的倒塌。连续性的倒塌是因为内部内力发生重新分布而造成的。在地震作用下,构建的受力和质量分布有关系,构建受力分布在整个结构之中。整个结构的非弹性形变能够很好的减轻地震队构建的破坏。建筑结构的倒塌开始于结构中大部分梁柱节点的损坏。近而造成其他部件和结构的倒塌和破坏,这也叫做建筑结构的连续性倒塌。
(三)、抗震设计对结构抗连续倒塌的影响
目前,抗震设计对抗倒塌能力的影响有两种不同的观点:一种认为抗震设计通常是可以取代抗连续倒塌设计的,主要在于抗震设计的结构有整体牢固性的特点,使得结构的抗连续倒塌性能提高。另一种观点认为,抗震设计和抗连续性的倒塌设计有着不同的出发点和目的,存在较大的差别。
对于每一种设计都应该充分的考虑,不能够想当然的认为抗震设计可以取代抗连续倒塌设计。因为结构抗震设计中的一点点的构造的方法可能增加了。
结束语
综上所述,建筑工程作为人类工作、学习和生活的基本场所,其对于人类正常生活秩序的重要性是不言而喻的。为了实现对人类生活正常秩序的有效维持,保证人类的生命及财产安全,做好对建筑结构的抗震设计是对建筑设计、施工企业的基本要求。在实际设计过程中,为了能够将抗震设计的功能性最大限度发挥出来,设计人员应多分析此前的抗震设计经验,结合实际建筑的特点,来进行科学的抗震设计,为提升建筑结构的抗震水平打下良好而又坚实的基础。
参考文献:
[1] 杨克家.带加强层高层建筑结构抗震性能及基于性能的抗震设计方法研究[D].西安建筑科技大学,2008.
[2] 倪国葳,赵亚敏,苏幼坡.框架隔震建筑设计方法及应用[J].世界地震工程,2005,21(4):113-118.
【关键词】地震;抗震设计;连续性倒塌;结构影响
引言
地震作为破坏力最强的自然灾害,其对于人们的生活及建筑物损坏的程度是毁灭性的,为了防止地震对人类生活及建筑物的过度破坏,实现对人类生命及财产安全的保护,建筑工程必须要在结构设计环节中做好抗震设计。近年来,在专家、学者的共同专研和努力下,我国建筑工程结构的抗震设计水平得到了显著提升,这帮助我国建筑工程结构的抗震安全性实现了突破,我国的建筑结构抗震设计水平正在逐步完善。
一、高层建筑抗震设计的特点分析
(一)、刚柔相济
在建筑抗震设计过程中若一味的增加结构刚度,提高结构抗力,在增加结构刚度的同时也增强了地震作用,即在地震发生过程中会导致结构刚度大则地震作用也会相应增大,当地震发生时则往往造成建筑物局部受损导致各个击破建筑物;而若建筑物刚度太柔,虽然消减外力可以依靠其柔性,但很可能造成建筑物过大形变而不能使用,甚至导致在地震发生时整体倾覆。因此应坚持刚柔相济原则进行高层建筑物的设计,即在地震过程中建筑物既能满足变形要求,又可以减小地震力的双重目标。
(二)、多道设防
由于每次强震之后都会伴随多次余震,因此若只有一道设防在建筑物的抗震设计过程中,则其在余震来临时由于受到首次被破坏而其结构将因损伤积累而倒塌,因此,应由若干个延性较好的分体系组成建筑物的抗震结构体系,由具有较好延性的结构构件协同工作在地震发生时来抵挡地震作用。
二、保证建筑结构抗震水平的先决条件
(一)、合理的选址
在建筑结构抗震水平设计中,合理的选址是最基本的先决条件。为了保证选址的正确、合理性,我国政府部门已经出台了《中华人民共和国减灾抗震法》等法律条文,其中明确规定“对于有可能发生的重大建设性工程以及次生灾害进行严格的地震安全指标评价,按照地震安全评价结果,明确相关建筑物的抗震设防要求,并对其进行分别设防”。建筑结构的设防标准根据其实际质量可分为四个标准,其中:甲类:地震时间或大型建筑工程可能发生的次生建筑类灾害;乙类:地震中不能中断使用功能,且必须要逐步恢复的建筑类型;丙类:除甲、乙两类建筑外的其他普通建筑类型;丁类:抗震级别相对较低的建筑。
(二)、科学的设计
当地震发生时,不同的建筑结构所受到的地震影响是不同的,为了最大限度降低地震灾害的影响,建筑设计人员在抗震设计环节中,要根据当地地段的实际情况来进行建筑结构的选择。目前,我国常用的鹅建筑结构可以分为“钢筋混凝土结构”、“砌体结构”、“钢混结构”和“钢结构”四种类型。通过对四种结构的比较分析得出,钢筋混凝土结构的抗震能力相对较强,因为其自身具有较好的柔韧性,所以当建筑物因地震灾害而出现应力变形时,钢筋混凝土结构能够依靠自身良好的承载力对其进行一定程度的控制,这是其它三种结构所不具备的优势。
三、高层建筑抗震设计要点
(一)、结构规则性
建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求进行合理的布置建筑。大在地震时量地震灾害表明对称且平立面简单的结构类型建筑物具有较好的抗震性能,因为该种结构建筑容易估计出其地震反映易于进行细部处理并且采取相应的抗震构造措施。建筑结构的规则性是指建筑物在平立面外形尺寸承载力分布、抗侧力构件布置等多方面因素要求。
(二)、层间位移限制
在风力和地震作用下高层建筑都具有较大的高宽比,其往往就会产生较大的层间位移,甚至会出现超位限。而该位移限值大小国内普遍认为与结构材料、结构体系甚至侧向荷载以及装修标准等诸多因素有关,其中相比钢结构(1/200-1/500范围内),钢筋混凝土结构的位移限值(一般在1/400-1/700范围内)要求严格,相比地震作用下,风荷载作用下的限值的要求严格,因此在进行高层建筑结构设计时应根据所处的地理位置以及建筑物的实际情况进行设计,在水平荷载的作用下既要避免结构产生过大的位移而影响结构的稳定性、承载力以及正常使用功能等,又要满足其具有足够的刚度。
(三)、控制地震扭转效应
当建筑结构的平面布置等不对称、不规则导致建筑结构刚度中心与建筑层间水平荷载合力中心不重合,建筑结构在地震发生时除发生水平位移外还易发生扭转性破坏甚至会导致结构整体倒塌,因此应充分重视在结构设计中扭转的影响。在扭转作用下由于建筑物各片抗侧力结构的层间变形不同,其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大。
四、抗震设计对结构抗连续倒塌的影响
(一)、抗震设计与抗连续倒塌设计的关系
抗连续倒塌设计的主要目的在于防止建筑结构倒塌的连续性,连锁性的发生。抗震设计的标准是比较小的地震,建筑没有出现任何的结构的问题。较大的地震建筑结构不会倒塌。一般中等地震造成的破坏仍旧可以重新的进行结构的维修。抗震设计和抗连续性设计都有一个共同点就是都特别的注重结构的整体性和连续性。在地震作用性,建筑结构造成结构一定的破坏,抗倒塌能力的作用主要是在梁抵抗内力重分布上。
(二)、地震作用及倒塌机制
地震可以造成建筑倒塌是地震造成一切破坏的主要形式,是为结构在外部作用力下的倒塌。连续性的倒塌是因为内部内力发生重新分布而造成的。在地震作用下,构建的受力和质量分布有关系,构建受力分布在整个结构之中。整个结构的非弹性形变能够很好的减轻地震队构建的破坏。建筑结构的倒塌开始于结构中大部分梁柱节点的损坏。近而造成其他部件和结构的倒塌和破坏,这也叫做建筑结构的连续性倒塌。
(三)、抗震设计对结构抗连续倒塌的影响
目前,抗震设计对抗倒塌能力的影响有两种不同的观点:一种认为抗震设计通常是可以取代抗连续倒塌设计的,主要在于抗震设计的结构有整体牢固性的特点,使得结构的抗连续倒塌性能提高。另一种观点认为,抗震设计和抗连续性的倒塌设计有着不同的出发点和目的,存在较大的差别。
对于每一种设计都应该充分的考虑,不能够想当然的认为抗震设计可以取代抗连续倒塌设计。因为结构抗震设计中的一点点的构造的方法可能增加了。
结束语
综上所述,建筑工程作为人类工作、学习和生活的基本场所,其对于人类正常生活秩序的重要性是不言而喻的。为了实现对人类生活正常秩序的有效维持,保证人类的生命及财产安全,做好对建筑结构的抗震设计是对建筑设计、施工企业的基本要求。在实际设计过程中,为了能够将抗震设计的功能性最大限度发挥出来,设计人员应多分析此前的抗震设计经验,结合实际建筑的特点,来进行科学的抗震设计,为提升建筑结构的抗震水平打下良好而又坚实的基础。
参考文献:
[1] 杨克家.带加强层高层建筑结构抗震性能及基于性能的抗震设计方法研究[D].西安建筑科技大学,2008.
[2] 倪国葳,赵亚敏,苏幼坡.框架隔震建筑设计方法及应用[J].世界地震工程,2005,21(4):113-118.