抗震设计论文范文

时间:2023-03-18 01:27:12

抗震设计论文

抗震设计论文范文第1篇

本文拟结合北京地铁10号线车站的工程背景,引用相关文献提出的刚度折减理论,探索对结构损伤缺陷的简化描述;同时基于数值模拟仿真,研究其在不同运营阶段的地震动力响应规律。目的是为了揭示地铁隧道在疲劳损伤积累作用下的抗震动力学机理,并为进一步合理地改进和优化地铁隧道等地下结构的设计和施工、地下结构抗震设计规范的制定提供一定的参考依据。

初始损伤缺陷的描述与长期累积效应表达

根据相关的试验及文献研究,在长期的荷载及环境腐蚀等作用下,结构的劣化过程是由于诸如微裂缝、微孔洞等这样的初始损伤缺陷随运营时间的增加在不断发展,最后导致结构失效。事实上,对于既有地铁隧道而言,引起结构初始损伤缺陷的因素是多方面的,初始损伤缺陷的定义也是多方面的。例如,可以定义为施工质量方面导致的初始缺陷、工后运营过程中由于沉降导致的初始缺陷以及受邻近或穿越施工影响带来的初始缺陷等等。为了保证隧道结构在运营期间的安全,地铁隧道结构在长期运营动载作用下随时间的动力响应及初始缺陷的演变机理在不断得到人们的关注,尤其是初始缺陷长期累积作用下结构的抗震动力学行为。这里不妨采用前人文献试验研究,采用刚度折减理论来体现隧道结构衬砌初始缺陷及其在列车不同运营阶段的抗震动力特性。

力学模型与计算参数

1工程背景

本文以10号线双井车站由于列车振动所引起的隧道衬砌结构的动力响应为研究背景。10号线双井站为地下三层两跨(局部三跨)岛式站台车站,全长181.0m。车站地下一层为设备层,地下二层为站厅层,地下三层为站台层。车站南、北两段为地下三层明挖结构,中间段为地下一层暗挖结构。在图1中可以看出,北侧三层结构与中间暗挖段及中间暗挖段与南侧三层结构之间均有宽20mm的变形缝。由于变形缝的存在,因此,构想以变形缝为界,只考虑对双井站中间暗挖段结构衬砌进行动力响应分析。此举目的在于,变形缝起着减振的作用,三段结构彼此振动影响不大;建立模型时能使计算单元的数量大大减少,即提高了计算运行速度,又能得到较理想的计算精度。

2基于FLAC3D地震响应的三维模型的建立

考虑到边界效应和地下结构开挖所影响的范围,整体模型截取范围为61.3m×59.24m×41.55m的土体。网格大小划分满足Kuhlemeyer和Lysmer通过模型的波传播精度的表达式,就是单元的空间尺寸ΔL,必须小于与输入波的最大频率相应的波长的1/8~1/10。10号线双井站模型示意图如图2所示。

3模型边界条件及计算参数的确定

根据北京地铁10号线双井站的地质资料,将土体视为均匀介质,并取土性参数的加权平均值作为计算参数。计算中采用不同的本构模型模拟不同的材料,对于各层土体采用莫尔-库仑(M-C)本构模型,隧道衬砌应用线弹性本构模型。衬砌混凝土力学参数如下:密度为2.5g/cm3,剪切模量为15.28GPa,体积模量为11.46GPa。静力计算时,模型四周分别约束相应的水平向位移,底部为竖向固定、水平自由的边界,上表面为自由边界。在设置动力边界条件及阻尼前,应将静力计算模型中的初始位移及初始速度设置为0。动力计算时,在模型四周边界上施加自由场边界条件,底部边界取为静态边界,上表面为自由边界。模型采用瑞丽阻尼机制,使用时需要考虑两个参数,即自振频率和阻尼比。自振频率的确定是使模型不设置阻尼,在重力作用下求解一定的步数,使模型产生振荡,分析模型关键节点响应,使其完成至少一个周期振荡。本文求解的振荡周期为0.09s,由此计算出自振频率为11.11Hz。阻尼比的确定是根据经验方法,选取岩土体的阻尼比参数为0.005。

4地震波的选择

因工程建筑场地类别为Ⅱ类,且北京按8度设防,所以本文采用比较著名的埃尔森特(EICEN-TRO)波,截取包括峰值加速度在内的5s段进行分析,峰值加速度为1.96m/s2,满足建设部颁发的《关于统一抗震设计规范地面运动加速度设计取值的通知》规定的8度设防取0.2m/s2加速度峰值的要求。由于输入的EI波为频率范围很广的离散载荷形式,因此在地震反应分析中对EI波中的高频波进行滤波处理,以提高计算精度。图3为滤波前后加速度时程曲线的对比图。本文采用地震过程中对结构破坏最大的横波(X方向传播)和纵波(Z方向传播)共同作用于地下结构进行抗震性能研究。依据抗震设计规范中规定的水平向地震荷载设计谱乘以某一固定系数作为竖向设计抗震的说明,本文取竖向设计荷载为水平向的2/3。

地震动力响应分析

考虑在不同阶段下的3种工况对地铁车站结构进行抗震性能分析。在大量隧道震害调查中,发现隧道拱顶、拱肩及仰拱位置为薄弱部位,因此选取地铁结构衬砌的拱顶、拱肩和仰拱的X,Z方向位移和应力进行全程监测,研究在地震荷载作用下各运营阶段的位移、大小主应力的时程曲线规律。

1位移时程分析

采用刚度折减理论对不同运营阶段的隧道结构进行动力响应数值分析,部分结果如图4~图6所示。数值结果表明,隧道结构各控制点的位移波动趋势具有极大的相似性,说明了隧道结构在地震动力作用下的整体性;位移曲线和地震波的波形基本一致,因此时程曲线主要取决于输入地震波的特性;各控制点的竖向位移比水平位移要小,这是因为输入的竖向地震动加速度小于水平地震动,并且竖向变形受到土体及结构自重的约束较为明显;在3种不同刚度下,各控制点的位移均呈现出随刚度的减小反而增大的趋势,如在水平地震作用下,100%刚度下控制点(拱顶)的位移最大值为0.151m,80%刚度下变为0.154m,65%刚度下为0.157m,较100%刚度分别增大了1.9%和3.9%,这说明经长期损伤积累致使隧道衬砌刚度减小,增加了隧道变形破坏的风险。

2应力时程分析

在地震动力响应作用下,可以得到不同刚度条件下隧道结构在列车不同运营阶段的大小主应力时程效应,部分结果如图7和图8所示。数值结果表明,在列车运营不同阶段即不同刚度下应力时程曲线呈现出随刚度的减小而随之减小,但各控制点时程曲线趋势一致,可见,刚度变化与其曲线变化趋势无关。其中在80%刚度及65%刚度时拱肩的最大主应力分别较100%刚度下降了9%和15%,而最小主应力分别下降了4.7%和9.9%;仰拱的最大主应力分别较100%刚度下降了1.6%和5%,对应的最小主应力分别下降了2.9%和6.7%;拱顶的最大主应力分别较100%刚度下降了8.3%和18.6%,同时最小主应力分别下降了4.4%和8.7%。可见,各控制点随着刚度的减小而出现不同程度的内力衰减,最大主应力及最小主应力均为负值,说明各控制点以压应力的形式出现;柱顶随刚度的衰减其表现形式最明显,主应力时程曲线随着刚度的衰减均比其余控制点应力时程曲线差异明显,说明刚度的大小对柱顶的内力影响最大;从大小主应力的表现看,仰拱所承受的内力应是最大的,因此此处是车站在地震作用下易出现应力集中导致破坏的位置,应进行注浆加固等处理措施,使其与自身结构刚度相匹配,提高抗震能力。

3塑性区分析

在静载或者动载激励作用下,车站结构周围土体破坏导致其所受影响最为直观的表现为土体产生下陷、震陷、隆起表错、甚至塌方等现象,在数值模拟计算中较为直观地表现出其周边土体破坏程度大小的为该模型的塑性区大小。其中图9中none表示始终处于弹性状态;shear-p表示弹性,但之前曾剪切破坏;shear-n表示正在剪切破坏。在车站结构3种运营阶段状态下即3种不同刚度下车站结构受震后周围土体的塑性区分布模型图如图9所示。由图9可知,车站结构周边土体出现了不同程度剪切破坏,并且主要发生在车站结构周边及地面附近区域;在3种不同刚度下,其车站周边土体塑性区随着刚度的减小而减小。这说明隧道衬砌刚度越小,则与其周边土体的刚度越加匹配,两者产生了相对变形,使其更难到达塑性变形。也就是说,隧道衬砌因刚度的减小而产生变形增大,增加了其变形破坏的程度

结语

抗震设计论文范文第2篇

在以上各国的抗震规范中,其共同点是在强震情况下不容许出现坍塌,但一定程度的损坏是可以接受的,即我们所说的“大震不倒,中震可修”,AASHTO规范中定义了可接受的破坏程度,即指柱子中的挠曲屈服(没有剪力破坏),而且此破坏必须是可以检测及修复的(在地面及水平线以上),所有其它的破坏(指基础、桥台、剪力键、连接构造、支座、上部结构的梁及桥面板的破坏)都是不能接受的。这一定义被其它规范广泛采用,尤其在挠曲破坏的类型方面。然而一些规范放松了对位置的要求,特别是容许在桩身、桩排架、桥台台背翼墙处的屈服。对强震的定义,即使在AASHTO规范中都很模糊,但一般认为是475年一遇的地震可称为强震。在频繁出现但规模小得多的情况下,要求桥梁基本上保持弹性运营状态(无破坏),对于这种状态没有特别的校核规定。

我国现行的桥梁抗震设计规范还很不完善,无论是铁路桥或公路桥,还是采用基于强度设防基础上的设计方法,即根据折减后的弹性地震反应进行抗震设计,而结构的延性要求没有明确规定,仅从墩柱的箍筋配筋率及构造方面提出要求,以保证结构的延性。因此对我国现行震规进行修订和补充,使其提高到一个新的先进水平已是刻不容缓。90年代初在上海南浦大桥的抗震设计中,首次提出了二水平的抗震设计方法。之后,用同样方法先后对20余座大桥、城市立交桥和城市高架桥进行了抗震研究,20余年来积累了很多科研成果,对桥梁抗震的设计思想也日趋成熟。在此基础上于1998年开始,范立础教授将正式主持“城市桥梁抗震设计规范”的制订工作。

减震和隔震设计思想是利用材料或装置的耗能性能,达到减小结构地震反应的目的,是一种经济有效的方法。近年来世界各国在结构的减隔震设计方面也做了很多研究,如弹性支座隔震体系是目前能采用的最简单的隔震方法,其中普通板式橡胶支座构造简单、性能稳定,已在桥梁上广泛应用,法国跨度320m的伯劳东纳(Brotonne)预应力混凝土斜张桥的两个塔墩顶上各用了12块橡胶支座,该桥已通车20年,使用情况良好。

2斜张桥梁抗震设计方法

常用的结构抗震设计方法有震度法和动态分析法两种,动态分析法中又包括反应谱法和时程分析法。

动态分析法比震度法有了较大的改进,它同时考虑了地面运动和结构的动力特性。其中反应谱方法中一个重要概念是动力放大系数,或称标准化反应谱。其定义为:β(ω,ξ)=|U+Ug|max/Ug,max

式中,右端项的分子为单质点体系动力反应的绝对加速度反应,分母为地面加速度反应的峰值。

应用反应谱计算结构地震反应,首先要计算结构的动力特性和各阶振型参与系数,然后按各阶振型对某项反应的贡献程度进行线性叠加,得到这项反应的最大值。我国“震规”中的验算方法就是建立在反应谱理论的基础上的,但反应谱理论在大跨度桥梁抗震验算上的应用还存在一些问题,如“震规”中加速度反应谱,或桥址场地设计加速度反应谱的适用范围大都在5s以内,而大跨度桥梁是长周期结构,它们的基本周期大都大于5s,在长周期范围动力放大系数β的取值对大跨度桥梁的地震反应的准确性至关重要。项海帆教授早在八十年代初就对公路工程抗震设计规范中的反应谱提出了长周期部分的修正意见,王君杰副教授也提出了“长周期地震反应谱的取值和规范化应以强震记录位移反应谱的统计结果为依据”的观点,并以此为基础提出了对当前公路工程抗震设计规范中的反应谱的长周期部分的修正和补充方法,增加了表达长周期地震反应谱特性的参数;其次大跨度桥梁地震反应组合中,如何考虑地震动的空间变化也是一个需要考虑的问题,因为对于大跨度桥梁,地震动的空间变化效应是不可忽略的。另一个在大跨度桥梁抗震分析中需要解决的问题,就是在多分量地震动作用下振型组合问题,目前常用的组合方法有SUM法(最大值绝对值之和法)、SRSS法(最大值平方和的平方根法)、CQC法(基于平稳随机振动理论导出的完全二次组合法)等。由于CQC方法计入了振型间的相关性,较好地考虑了密集振型间的强耦合性,而大跨度桥梁的动力特性具有自振周期长、频率密集和阻尼较小的特点,因此CQC方法对大跨度桥梁的地震反应分析更为适用。除此以外,在反应谱分析中给出的反应值基本上还是弹性反应,不能做到真正的非线性分析。总之,反应谱方法在大跨度桥梁的方案设计阶段,对结构的抗震性能进行粗略的评估还是可行的,但是对于重要结构或大跨度桥梁的地震反应分析则应进行专题研究。

一个很重要的步骤,就是在桥址地震危险性分析的基础上,进行结构的时程反应分析,这在大多数工程抗震设计规范中都提出了这一要求。时程分析法与反应谱法相比具有能进行结构的非线性地震反应分析、考虑复杂场地的非一致激励影响、能给出任意截面(或结点)的任意一种反应的时间历程等特点,而这些方面在大跨度桥梁地震反应分析中是必须考虑的。但在进行时程分析时也应该注意到地震波选用的随机性,因为地震是一个随机事件,它发生的时间、空间、强度、频谱成分、波形等等都是不确定的。而时程分析法还是一个确定性分析法,它是根据地震危险性分析中的人工地震波作为分析依据。所以,为了提高分析结果的可靠性,一般要求在同一钻孔位置给出一组(一般3~5条)地震波,然后取各条地震波反应的最大值。

用动力可靠度理论进行结构在风载、地震荷载作用下的安全性评估也是近年来各国学者研究的热点。它以概率的形式来评价结构的安全程度,与确定性分析方法相比又前进了一步,它的研究说明人们在地震对结构的作用以及如何确保结构的安全、功能和经济方面的认识正在逐步提高。

摘要:斜张桥的抗震设计,是世界各国桥梁工程师都非常关心的重大技术难点问题。随着大跨度桥梁的发展,人们对结构的抗震越来越重视,对大型结构的抗震性能要求作专题研究,以确保结构的安全性。而且近年来经历了多次强震后,从这些大地震中的结构震害,使人们对以前的抗震设计方法进行了反思,对以前的抗震设计规范进行修改。本文将简要介绍各国桥梁抗震规范中的设计思想以及主要的设计方法。

抗震设计论文范文第3篇

论文摘要:本文从抗震的角度探讨建筑的体型,建筑平面布置和竖向布置、规范中设计限值的控制、屋顶建筑等设计问题。

建筑设计是否考虑抗震要求,从总体上起着直接的控制主导作用。结构设计很难对建筑设计有较大的修改,建筑设计定了,结构设计原则上只能是服从于建筑设计的要求。如果建筑师能在建筑方案、初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求,则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置,建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调,使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到较大的改善和提高;如果建筑师提供的建筑设计没有很好地考虑抗震要求,那就会给结构的抗震设计带来较多困难,使结构的抗震布置和设计受到建筑布置的限制,甚至造成设计的不合理。有时为了提高结构构件的抗震承载力,不得不增大构件的截面或配筋用量,造成不必要的投资浪费。由此可见,建筑设计是否考虑抗震要求,对整个建筑起着很重要的作用。因此,我们在建筑抗震设计过程别要注重以下几个问题。

一、建筑体型设计问题

建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明,许多平面形状复杂,如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏,有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中,应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则;在平面形状上,矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型,尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布,避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。

二、建筑平面布置设计问题

建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等,都要在建筑的平面布置图上明确下来。而且,由于建筑使用功能不同,每个楼层的布置有可能差异很大,建筑平面上的墙体,包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称,墙体与柱子分布的不对称、不协调,使建筑物在地震时产生扭转地震作用,对抗震很不利。有的建筑物,其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧,结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏。这是因为电梯井筒具有极大的抗侧力刚度,吸引了地震作用的主要部分[3]。有的建筑物,在平面布置上一侧的墙体很多,而另一侧的墙体稀少,这就造成平面上刚度分布的很不对称,质量分布也偏心,使结构的受力和变形不协调,导致扭转地震作用效应,带来局部墙面的破坏。有的建筑物,如底层为商场的临街建筑,临街一侧往往不设墙体,而其另一侧则有刚度很大的墙体封闭,两侧在刚度上相差很多,也将在地震时引起扭转地震作用,对抗震不利。还有的建筑平面布置上,经常出现内隔墙不对齐或中断,使刚度发生突变和地震力传递受阻,对抗震也带来不利,客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大,从概念上要解决的一个核心问题是:建筑平面布置设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀,对称协调,避免突变,防止产生扭转效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件,使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体,充分发挥建筑设计在建筑抗震中的作用。

三、建筑竖向布置设计问题

建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑沿高度(楼层)结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层,还是高层建筑或超高建筑,这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是,由于建筑使用功能的不同要求,如底层或下面几层是商场、购物中心,建筑上要求是大柱距、大空间;而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼,低层设柱、墙很少,而上面则是以墙为主,柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅,在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大,形成突变[3]。在刚度最差的楼层形成对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。在实际设计中,在建筑使用功能不同的情况下,很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐,柱子不对齐,墙体不连续,不到底;上层墙多,下层墙少;上层有柱,下层无柱等,使地震力的传递受阻或不通;抗震用的剪力墙设置不能直通到底层、剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。多次大震害表明,建筑物竖向楼层刚度的过大变化,给建筑物造成很多破坏,甚至是整个楼层的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中,有多栋钢筋混凝土高层建筑发生了中间楼层的整体坐落倒塌破坏。因此,尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑物底部,不宜中断或不到底。尽量避免其某楼层刚度过少,尽量避免产生地震时的钮转效应。

四、建筑上应满足的设计限值控制问题

根据大量震害的经验总结,现行《建筑抗震设计规范》(GBJll-89)对房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制提出了规定。这些规定,建筑设计应予遵守:一是房屋的建筑总高度和层数;二是对房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。

五、屋顶建筑的抗震设计问题

在高层和超高层建筑设计中,屋顶建筑是一个重要的设计部分。从近几年对一些高层建筑抗震设计审查结果来看,屋顶建筑存在的主要问题,一是过高,二是过重。这样的屋顶建筑加大了变形,也加大了地震作用。对屋顶建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上,且前者的抗侧力墙与其下楼层的抗侧力墙体上下不连续时,更会带来地震的扭转作用,对建筑物抗震更不利。为此,在屋顶建筑设计中,宜尽量降低其高度。采用高强轻质的建筑材料和刚度分布比较均匀、地震作用沿结构的传递比较通畅,使屋顶重心与其下部建筑物的重心尽可能一致;当屋顶建筑较高时,要使其具有较好的抗震定性,使屋顶建筑的地震作用及其变形较小,而且不发生扭转地震作用。超级秘书网

六、结束语

总的来说,建筑设计是建筑杭震设计的一个重要方面,建筑设计与建筑

抗震设计有着密切关系。它对建筑抗震起着重要的基础作用。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。

参考文献:

[1]《建筑抗震设计规范》(CBJll-89),中国建筑工业出版社,2005。

[2]包世华、方鄂华,《高层建筑结构设计》,清华大学出版社,2003。

[3]赵西安,《钢筋混凝土高层建筑结构设计》,中国建筑出版社,2005。

抗震设计论文范文第4篇

关键词:抗震规范

1.R-μ-T关系及其应用

在二十世纪五十年代,当美国的权威人士G.W.Houser导出了第一条地震反应谱和对地震激励下的弹性反应规律的研究很快被学术界接受后,人们很快发现了一个与当时的抗震设计方法相矛盾的问题,那就是例如对一个第一振型周期为0.5s~1.5s,阻尼比为0.05的结构,结构地震反应加速度约为地面运动峰值加速度的1.5~2.5倍,比如赋予上述结构一个不大的地面运动加速度0.15g,则根据反应谱导出的结构反应加速度已达到0.23g~0.375g,而世界各国当时的设计规定中一般用来确定水平地震力大小的加速度只有0.04g~0.15g,但让人不解是,震害表明,虽然设计用的反应加速度很小,但结构在地震中的损伤却不太大。这么大的差距是不能用安全性或设计误差来解释的,于是,各国的学术界加紧了对这一问题的研究,大家通过对单自由度体系的屈服水准、自振周期(弹性)以及最大非弹性动力反应之间的关系;同时还研究了当地面运动特征(包含场地土特征)不同时,给这种关系带来的变化,我们把这方面的研究工作关系其中R是指在一个地面运动下最大弹性反应力与非弹性反应屈服力之间的比值,称为弹塑性反应地震力降低系数,简称地震力降低系数或者反应调节系数;µ为最大非弹性反应位移与屈服位移的比值,称为位移延性系数;T则为按弹性刚度求得的结构自振周期。研究表明,对于长周期(指弹性周期且T>1.0s)的结构可以适用“等位移法则”,即弹性体系与弹塑性体系的最大位移反应总是基本相同的;而对于中周期(指弹性周期且0.12s<T<0.5s)的结构,则适用于“等能量法则”,即非弹性反应下的弹塑性变形能等于同一地震地面运动输入下的弹性变形能。

之所以存在上诉规律,我们应该注意到钢筋混凝土结构的一些相关特性。首先,通过人为措施可以使结构具有一定的延性,即结构在外部作用下,可以发生足够的非线性变形,而又维持承载力不会下降的属性。这样就可以保证结构在进入较大非线性变形时,不会出现因强度急剧下降而导致的严重破坏和倒塌,从而使结构在非线性变形状态下耗能成为可能。其次,作为非线弹性材料的钢筋混凝土结构,在一定的外力作用下,结构将从弹性进入非弹性状态。在非弹性变形过程中,外力做功全部变为热能,并传入空气中耗散掉。我们可以进一步以单质点体系的无阻尼振动来分析,在弹性范围振动时,惯性力与弹性恢复力总处于动态平衡状态,体系能量在动能、势能间不停转换,但总量保持不变。如果某次振动过大,体系进入屈服后状态,则体系在平衡位置的动能将在最大位移处转化为弹性势能和塑性变形能两部分,其中,塑性变性能将耗散掉,从而减小了体系总的能量。由此我们可以想到,在地震往复作用下,结构在振动过程中,如果进入屈服后状态,将通过塑性变性能耗散掉部分地震输给结构的累积能量,从而减小地震反应。同时,实际结构存在的阻尼也会进一步耗散能量,减小地震反应。此外,结构进入非弹性状态后,其侧向刚度将明显小于弹性刚度,这将导致结构瞬时刚度的下降,自振周期加长,从而减小地震作用。

2我国现行抗震设计规范中的不足之处

抗震规范规定,我国的抗震设防目标必须坚持“小震不坏,中震可修,大震不倒”的原则,而建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑,地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求,其值应按批准的地震安全性评价结果确定;抗震措施,当抗震设防烈度为6-8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求。乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑,抗震措施,一般情况下,当抗震设防烈度为6-8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求。丙类建筑应属于甲、乙、丁类以外的一般建筑,地震作用和抗震措施应符合本地区抗震设防烈度的要求。我们知道,一栋建筑在大震下能否不倒,已经不是看其承载力的大了了,而是看它的延性是否能够到达设计要求。由上面的建筑物抗震类别划分可以看出,我们对甲、乙、丙、丁建筑物延性的要求是依次从高到低的,此时,结构的延性实际上是由其抗震措施来决定的,现以一栋乙类建筑和丙类建筑为例:

表1

设防烈度

抗震措施烈度

实际延性

6

7(6)

7

8(7)

中等

8

9(8)

稍高

9

比9度高(9)

说明:在抗震措施烈度中,括号外为乙类建筑,括号内的为丙类建筑。

由表1可以看出,如果按规范设计,就可能会出现9度(设防烈度)下的丙类建筑的延性比7度(设防烈度)下的乙类建筑延性还要高的情况出现,而根据上面所述的R-μ-T理论关系的研究可以知道,当R取值不变时,对结构的延性要求也应该是不变的,与处在什么烈度区没有关系,如果R-μ-T理论关系的研究结果是正确的,那么我国规范对甲、乙、丙三类建筑的要求就存在概念性矛盾。

我国取R=3.33,与国外规范相比较,我们对乙类和丙类建筑的是比较合理,而对于甲类建筑则过于偏松,对丁类建筑过于严格了。

目前,国际上逐步形成了一套“多层次,多水准性态控制目标”的抗震理念。这一理念主要含义为:工程师应该选择合适的形态水准和地震荷载进行结构设计。建筑物的性态是由结构的性态,非结构构件和体系的性态以及建筑物内容物性态的组合。目前性态水准一般分为:损伤出现(damageonset)、正常运作(operational)、能继续居住(countinuedoccupancy)、可修复的(repairable)、生命安全(lifesafe)、倒塌(collapse)。性态目标指建筑物在一定程度的地震作用下对所期望的性态水准的表述。对建筑抗震设计应采用多重性态目标,比如美国的“面向2000基于性态工程的框架方案”曾对一般结构、必要结构、对安全起控制作用的结构分别建议了相应的性态目标―基本目标(常遇地震下完全正常运作,少遇地震下正常运作,罕遇地震下保证生命安全,极罕遇地震下接近倒塌,相当与中国的丙类建筑)、必要目标(少于地震下完全正常运作,罕遇地震下正常运作,极罕遇地震下保证生命安全,相当与中国的乙类建筑)、对安全其控制作用的目标(罕遇地震下完全正常运作,极罕遇地震下正常运作,相当与中国的甲类建筑),目前中国正在进行用地震动参数区划分图代替基本烈度区画图的工作。对重要性不同的建筑,如协助进行灾害恢复行动的医院等建筑,应该按较高的性态目标设计。此外,也可以针对业主对建筑提出的不同抗震要求

2.钢筋混凝土结构的核心抗震措施

我国抗震设计对钢筋混凝土结构提出的基本上是“高延性要求”,也就是要求结构在较大的屈服后塑性变形状态下仍保持其竖向荷载和抗水平力的能力,对于有较高延性要求的钢筋混凝土结构必须使用能力设计法进行有关设计。“能力设计法”的要求是在设计地震力取值偏低的情况下,结构具有足够的延性能力,具体做法是通过合理设计使柱端抗弯能力大于梁端从而使结构在地震作用下形成“梁铰机构”,即塑性变形或塑性铰出现在比较容易保证具有较大延性能力的梁端;通过相应提高构件端部和节点的抗剪能力以避免构件发生非延性的剪切破坏。其核心是:

(1)“强柱弱梁”措施:主要是通过人为增大相对于梁的抗弯能力,使塑性铰更多的出现在柱端而不是梁端,让结构在地震引起的动力反应中形成“梁铰机构”或“梁柱铰机构”,通过框架梁的塑性变形来耗散地震能量。

“强柱弱梁”措施是“能力设计法”的最主要的内容。

根据对构件在强震下非线线动力分析可知,强震下,由于构件产生塑性变形,因此可以耗散部分地震能量,同时根据杆系结构塑性力学的分析知道,在保证结构不形成机构的要求下,“梁铰机构”或“梁柱铰机构”相对与“柱铰机构”而言,能够形成更多的塑性铰,从而能耗散更多的地震能量,因此我们需要加强柱的抗弯能力,引导结构在强震下形成更优、更合理的“梁铰机构”或“梁柱铰机构”。

这一套抗震措施理念已被世界各国所接受,但是对于耗能机构却出现了以新西兰和美国为代表的两种不完全相同的思路。这两种思路都承认应该优先引导梁端出塑性铰,但是双方对柱端塑性铰出现的位置和数量有分歧。

新西兰追求理想的梁铰机构,规范中底层柱的弯距增大系数比其它柱的弯距增大系数要小一些,这么做的目的是希望在强震下,梁端塑性铰形成较为普遍,底层柱塑性铰的出现比梁端塑性铰迟,而其余所有的柱截面在大震下不出现塑性铰的“梁铰机构”。但是新西兰人也不认为他们的理想梁铰方案是唯一可用的方法,因此他们在规范中规定可以选用两种方法,一种是上述的理想梁铰机构法,另一种就是类似与美国的方法。

美国规范的做法则希望在强震下塑性铰出现较早,柱端塑性铰形成较迟,梁端塑性铰形成得较普遍,柱端塑性铰可能要形成得要少一些的“梁-柱塑性铰机构”(柱端塑性铰可以在任何位置形成,这一点是与新西兰规范的做法是不同的)。中国规范和欧洲EC8规范也是采用与美国类似的方法。

(2)“强剪弱弯”措施:用剪力增大系数增大梁端,柱端,剪力墙端,剪力墙洞口连梁端以及梁柱节点中的组合剪力值,并用增大后的剪力设计值进行受剪截面控制条件验算和受剪承载力设计,以避免在结构出现脆性的剪切破坏。

我们在上学期学过,钢筋混凝土的抗剪能力由混凝土自身的抗剪能力、裂缝界面的骨料咬合力、纵筋销栓力和箍筋的拉力4部分构成,而通过对框架梁在强震下的抗剪分析可知,混凝土的梁端抗剪能力在形成塑性铰后会比非抗震时有所下降,主要原因有几下几个:

1由结构力学和材料力学的分析可知,梁端总是正剪力大于负剪力,如果发生剪切破坏时,剪压区一般都在梁的下部,而此时混凝土保护层已经剥落,且梁下端又没有现浇板,所以混凝土剪压区的抗剪能力会比非抗震时偏低

2由于在强震下剪切破坏要发生在塑性铰充分转动的情况下,而非抗震时的剪切破坏往往发生在纵筋屈服之前,因此在抗震条件下混凝土的交叉裂缝宽度会比非抗震情况偏大,从而使斜裂缝界面中的骨料咬合效应慢慢退化,加之斜裂缝反复开闭,混凝土体破坏更严重,这使得混凝土的抗剪能力进一步被削弱。

3混凝土保护层的剥落和裂缝的加宽又会使纵筋的抗剪销栓作用有所退化。

我们一般在计算钢筋混凝土的抗剪能力时,只计算了混凝土自身的抗剪能力和箍筋的抗剪能力(V=Vc+Vsv),而把斜裂缝界面中的骨料咬合能力及纵筋的销栓作用作为它多余的强度储备。在抗震下梁端的塑性铰的形成,使得骨料咬合力及纵筋的销栓作用有所下降,钢筋混凝土的抗剪强度储备也会下降,同时由于混凝土的抗剪能力(Vc)的下降,V也会比非抗震时小,如果咬使V不变,那么就只有使Vsv变大,即增加箍筋用量,所以我们可以得出这样的结论,在抗震情况下箍筋用量比非抗震时要大一些,这不是因为地震使梁的剪力变大了而增加箍筋用量,而是由于混凝土项的抗剪能力下降,相应的必须加大箍筋用量。其他构件的原理也相似。

(3)抗震构造措施:通过相应构造措施保证可能出现塑性铰的部位具有所需足够的延性,具体来说就是塑性转动能力和塑性耗能能力。

对于梁柱等构件,延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点:混凝土极限压应变,破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。

对于梁而言,无论是对不允许柱出现塑性铰(底层柱除外)的新西兰方案,还是允许柱出现塑性铰但控制其出现时间和程度的方案,梁端始终都是引导出现塑性铰的主要部位,所以都希望梁端的塑性变形有良好的延性(即不丧失基本抗弯能力前提下的塑性变形转动能力)和良好的塑性耗能能力。因此除计算上满足一定的要求外,还要通过的一系列严格的构造措施来满足梁的这种延性,如:

1控制受拉钢筋的配筋率。配筋率包括最大配筋率和最小配筋率,前者是为了使受拉钢筋屈服时的混凝土受压区压应变与梁最终破坏时的极限压应变还有一定的差距(梁的最终破坏一般都以受压区混凝土达到极限压应变,混凝土被压碎为标志的);后者是保证梁不会在混凝土受拉区刚开裂时钢筋就屈服甚至被拉断。

2保证梁有一定的受压钢筋。受压钢筋可以分担部分剪力,减小受压区高度,另外在大震下,梁端可能出现正弯距,下部钢筋有可能受拉,。

3保证箍筋用量,用法。箍筋的作用有三个,一是抗剪,这在前文已经说过,这里不再充分;二是规定箍筋的最小直径,保证纵筋在受压下不会过早的局部失稳;三是通过箍筋约束受压混凝土,提高其极限压应变和抗压强度。

4对截面尺寸有一定的要求。规范规定框架梁截面尺寸宜符合下列要求:1>截面宽度不宜小于200mm;2>截面高度与宽度的比值不宜大于4;3>净跨与截面高度的比值不宜大于4。在施工中,如梁宽度太小,而梁上部钢筋一般都比较多,会使混凝土的浇注比较困难,容易造成混凝土缺陷;在震害和试验中多次发生过腹板较薄的梁侧向失稳的事例,因此提出要求了2;一般我们把跨高比小于5的梁称为深梁,深梁的抗弯和抗剪机理与一般的梁(跨高比大于5的梁)有所不同,所以我们在设计中最好能避免设计成深梁,如果实在不能避免,就要去看专门的设计方法和规造措施。

柱的构造措施也和梁差不多,但是柱除了受弯距和剪力以外,还要承受轴力(梁的轴力一般都很小,在设计中都不予以考虑),尤其是高层建筑,轴力就更大了,所以柱还有对轴压比的限制,其中对不同烈度下有着不同延性要求的结构有着不同的轴压比限值;另外,柱端箍筋用量的控制条件不是简单的用体积配箍率,而是用配箍特征值,它同时考虑了箍筋强度等级和混凝土强度等级对配箍量的影响。

高强度混凝土(C60以上)的极限压应变都比一般混凝土(C60及其以下)要小一些,而且强度越高,小的越多;另外,强度越高,混凝土破坏时脆性特征越明显,这些对于抗震来说是不利的。

3.常用的抗震分析方法

结构抗震设计的首要任务就是是对结构最大地震反应的分析,以下是一些常用的抗震分析方法:

1.底部剪力法

底部剪力法实际上时振型分解反应谱法的一种简化方法。它适用于高度不超过40m,结构以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构,此时假设结构的地震反应将以第一振型为主且结构的第一振型为线性倒三角形,通过这两个假设,我们可近似的算出每个平面框架各层的地震水平力之和,即“底部剪力”,此方法简单,可以采用手算的方式进行,但精确度不高。

2.振型分解反应谱法

振型分解反应谱法的理论基础是地震反应分析的振型分解法及地震反应谱概念,它的思路是根据振型叠加原理,将多自由度体系化为一系列单自由度体系的叠加,将各种振型对应的地震作用、作用效应以一定方式叠加起来得到结构总的地震作用、作用效应。此法计算精度高,但计算量大,必须通过计算机来计算。

3.弹性时程分析

弹性时程分析法,也称为弹性动力反应分析。所谓时程分析法就是将建筑物作为弹性或弹塑性振动系统,直接输入地面地震加速度记录,对运动方程直接积分,从而获得计算系统各质点的位移,速度,加速度和结构构件地震剪力的时程变化曲线。而弹性时程分析法就是把建筑物看成是弹性振动系统。

4.非线(弹)性时程分析

非弹性时程分析法,也称为非线性动力反应分析。就是将建筑物作为弹塑性振动系统来输入地面地震加速度记录。上面所提到的基于地震反应谱进行设计的方法,可以求出多遇地震作用下结构的弹性内力和变形,同样可以求得罕遇地震作用下结构的弹塑性变形。但是它不能确切了解建筑物在地震过程中结构的内力与位移随时间的反应;同时也难以确定建筑结构在地震时可能存在的薄弱环节和可能发生的震害;由于计算简化,抗震承载力和变形的安全度也可能是有疑问的。而时程分析法就可以准确而完整的反映结构在强烈地震作用下反应的全过程状况。所以,它是改善结构抗震能力和提高抗震设计水平的一项重要措施。

5.非线(弹)性静力分析:

抗震设计论文范文第5篇

建筑设计方案是建筑设计的核心,建筑设计方案的初步确定,是建筑设计师根据使用者提出的建筑主要使用功能,结合该功能建筑的特点、建设地点及周边环境特点等综合因素考虑而形成的。同时方案设计也受到建设资金、使用方的一些想法等因素制约。现代建筑设计特点并不是一味地追求新奇特,而是让外部立面设计上更能贴近现代审美要求,使内部空间更适用于现代生活之需要。一个优秀的建筑设计方案是在突出个性特点基础上,更完善的处理解决各个方面产生的矛盾。

2抗震设计与建筑设计方案

抗震设计与建筑方案虽然在多方面表现是矛盾的,但不是不可协调的。设计师们广开思路,运用现代科技手段,是可以设计出优秀的建筑作品的。

1)对于建筑外部整体平面布局的设计要求

可将复杂的建筑平面进行分割设计,采用设置变形缝的方法,将其分成若干个规整单元,既能满足抗震规范要求,也不会破坏平面使用功能和整体造型。对于有些观点提出的变形缝不好看,影响立面效果,设计师可以通过将该部位两侧主体错位设计方法,即利用视觉差,弱化人们对变形缝的直观感觉;对于要彻底消除变形缝影响,则需借助外装饰构件,可采取外装饰幕墙等轻质构件对外立面的变形缝进行装饰处理。抗震设计要求结构主体设置变形缝,并规定相应变形缝宽度,是防止在地震时建筑物间晃动、碰撞造成结构主体的破坏,由于轻质外装饰构件会在地震时变形破坏,不会对建筑物主体结构产生约束作用。所以,通过轻质外装饰材料的设置,可以解决由于设置变形缝引来的美观问题,并且不会影响到结构主体抗震性能。

2)对于住宅类型建筑

由于其使用功能单一,房间分隔墙较多,结构沿竖向布局比较均匀,一般只是平面形状变化较大,只要结构设计师按照建筑平面方案合理布置结构抗震构件,采用框架、框架-剪力墙结构、剪力墙结构等一般常规结构形式都可以满足本地区抗震设计要求。对于高层住宅底部要求设置商业用途的建筑,应该优先选用转换结构体系。有些结构设计人员不愿意做转换结构,认为转换了,结构受力复杂了,造价增加了,往往在设计中过度减小剪力墙长度、剪力墙开较大洞口的方法,来满足建筑对底部大空间的使用要求。但即使是这样做也不会完全适应建筑功能的要求,同时由于剪力墙不适当减少及剪力墙的不合理布置,也影响到建筑整体的抗震性能,造成结构配筋不合理。合理的采用转换结构体系,既不会给建筑物抗震带来不利影响,也不会过多的增加工程整体造价。建筑功能上可以最大限度地满足建筑设计方案的初衷,结构的抗震性能达到优化,使建筑物整体含钢量达到最低。

3)对于公建类型建筑

由于其平面使用功能的不确定性,各个楼层间使用功能不统一的特点,故不宜过多采用剪力墙,剪力墙设置应在电梯间、楼梯间等较为固定使用空间的部位。要求建筑设计师在平面布局中加以考虑,在考虑建筑功能需要的同时,也兼顾结构抗震设计的合理性布置。由于对空间的需求,框架体系元素更多地运用在公建类型的建筑中。由于建筑高度较高,各层使用荷载较大,使得钢筋混凝土框架柱截面一般较大,即使是采用高标号混凝土的钢筋混凝土柱截面也会很大;适当在抗震性能要求较高的部位,采用型钢混凝土及钢管混凝土的结构体系更加合理,既有混凝土结构的刚度,又有钢结构的良好延展性,可以让该混合结构在抵抗地震灾害时发挥最大的作用。对于大跨度的框架梁,也可以多采用型钢结构及型钢混凝土结构,既可以提高建筑的水平抗震性能,也有效的降低框架梁的高度。对于预应力梁的运用,不建议大量使用,虽然预应力梁的采用可以降低框架梁的高度,但其性质类同于普通钢筋混凝土梁,且对梁端约束要求较大,协调变形能力一般。

4)随着现代科学技术的发展

高层建筑的高度已经不是制约建筑设计的主要问题了,通过计算机软件的抗震模拟计算,使更多的高层建筑的设计方案得以优化。高层建筑设计方案中存在的主要问题是结构体系的选择,随着建筑高度的增加,结构柱截面会增大,剪力墙数量也会增多,对建筑内部平面功能影响较大。一般结构设计师会根据常规经验先选择框架结构,然后框架-剪力墙结构、剪力墙结构,最后选择框筒结构以及钢和混凝土混合结构。认为这样可以节省造价。实际上这是一个误区,只有根据建筑使用功能特点,合理选用结构形式才是降低成本的最好途径。隔震设施及减震设施已在许多工程得到了应用,通过实验室内地震模拟实验及国内外一些实际工程中应用的经验,会逐步在更多的现代建筑设计中得到应用及发展,也会给建筑设计方案的创作带来最大的自由度。

3结语

建筑设计与结构设计是建筑设计中最重要的环节,抗震设计也是关乎人民生命安全的头等大事。建筑设计师与结构工程师之间的工作是密不可分的,建筑设计师应更多了解结构设计的原理及构造,结构工程师应更大胆放开,多利用现代科技手段,帮助建筑设计师实现更多新颖、丰富多彩的建筑作品。

抗震设计论文范文第6篇

(1)刚性抗震设计。刚性抗震设计是传统的结构抗震设计方式,即通过强化设计结构强度,提高建筑抵抗地震破坏能力;通过强化塑性设计,提高建筑的延性以及抗倒塌能力;通过强化结构刚性设计,提高建筑的抗变形能力的抗震设计方式。目前,世界范围内采用最广泛的抗震设计方式为刚性抗震设计方式,其抗震设计以混凝土的结构为主,主要通过增加抗侧力构件的截面,例如柱、梁等,提高混凝土标号以及增加配筋量等措施来提高建筑物自身的延性以及刚性,以此实现抗震的效果。刚性钢针设计的优点在于该种抗震设计理念经过长期的应用和发展,形成了一套相对成熟和完整的理论,不仅技术非常成熟,还有丰富的实践经验。同样,其缺点在于增大工业和民用建筑刚度的同时,由于建筑结构自身刚度无论多大,抵抗能力都相对有限,当遇到强烈的地震作用时并不能有效保证建筑不受损害,同时增加了地震加速度,导致建筑受到的地震效应更强,抵抗地震损害的能力相对有限。

(2)局部抗震设计。局部抗震设计主要包括以下几个方面:其一,在详细的分析了地震的破坏机理之后,发现地震纵波的传播速度比地震横波快,地震纵波在建筑结构的主体部位以及连接构件之间形成了一个相对容易被破坏的环节,当地震横波抵达后会直接作用在工业与民用建筑结构主体,导致工业与民用建筑出现倒塌的问题,通过对工业与民用建筑发生的地震资料进行分析,工业与民用建筑的后砌墙结构和楼板很容易出现损坏与坍塌的问题,因此,应该充分的考虑建筑主体结构与连接构件之间的质量,科学的设计截面形式以及接触面积,同时深入探讨和设计后砌墙和模板之间的连接状况,有效的提高工业与民用建筑结构设计的抗震能力;其二,科学的选择建设场地,工业与民用建筑场地对建筑的抗震性能具有直接的关系,全面的分析工业与民用建筑场地的岩土工程、工程地质遗迹地形地貌等环境条件,确定最为合理、科学的场地条件,尽可能的降低建筑上部结构对建筑接触的影响,以此降低在地震作用下对建筑结构的损坏程度,因此,在选择建筑场地时,应该尽可能的避免选择软弱粘土区、采空区、非岩质陡坡区等,如果需要在软土地基中上建筑工业与民用建筑,应该采取合理的地基处理基础有效的提高地基的整体性与刚性,以此保证工业与民用建筑在地震作用下具备较强的抗震能力;其三,提高施工质量,根据近几年较大地震的相关资料显示,影响工业与民用建筑抗震能力的原因与施工质量具有直接的关系,因此,为了保证人们的生命和财产安全,工业与民用建筑的抗震设计人员以及施工人员,应该以国家、社会以及人们的生命财产安全为出发点进行抗震设计和施工,以此保证工业与民用建筑具备足够的抗争能力。

2强化工业与民用建筑结构抗震设计的有效措施

(1)选择合适的抗震结构形式。目前,我国工业与民用建筑的结构形式相对较多,主要包括钢筋混凝土结构、砖混结构、钢结结构等形式,各种建筑结构形式的抗震性能存在一定的差异。因此,为了提高工业与民用建筑的抗震性能,应该根据建筑现场的具体状况,选择具有较强承载能力、变形能力、柔性以及抗争能力的抗震结构形式,防止工业与民用建筑在地震作用下受到破坏。

(2)选择合适的建筑场地。全面的熟悉和了解我国相关的抗震减灾法,尤其是对于可能发生自然灾害的地区的工业与民用建筑工程来说,更应该重视工业与民用建筑的抗震性能,通过评价工业与民用建筑的抗震性能符合国家的相关标准之后,设置相应的抗震标准。通常状况下,抗震设防主要分为甲、乙、丙、丁四种,对于容易发生地震灾害的工业与民用建筑,在选择建筑场地时,应该选择能够降低或者消除地震影响的地理位置,尽量避免在容易影响工业与民用建筑工程安全的区域建造工业与民用建筑,特别是软弱地基,在地震的作用下很容易出现液化现象,降低工业与民用建筑地基的抗震能力,导致工业与民用建筑出现倾斜甚至倒塌的问题。

3结束语

总而言之,工业与民用建筑结构抗震性能直接关系到国家和人民的生命财产安全,但是其抗震设计是一项系统、复杂的工程,为了保证工业与民用建筑的抗震能力,在进行工业与民用建筑结构抗震设计时,应该选择合适的抗震设计方法,然后采取相应的强化措施提高工业与民用建筑结构的整体抗震能力,进而促进整个建筑行业的健康、可持续发展。

抗震设计论文范文第7篇

1.1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。根据对相关法规的分析,在进行建筑物结构设计时,必须要选择对建筑有利的场地,避免在不利地段建设大型民用建筑,以防止地震破坏隐患的出现。对于一些软基地段,也必须要进行充分的处理,才能够进行合适的建筑设计。另外对于地震可能引起的次生灾害问题,也必须要予以正确的处理,进一步保证选址的正确性。

1.2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。近年来,高层建筑建设的增多,大大增大了其在地震灾害影响下的水平位移和抗侧移刚度,这在无形之中就加大了地震灾害的影响,为了避免地震灾害影响程度的增大,在设计和审核高层建筑抗震设计时,必须要考虑结构的侧移度。

1.3坚实的质量地震作为破坏性超强的自然灾害,想要最大限度降低其对建筑的破坏,保证建筑设计坚实的质量是最基本的防护措施。相比较而言,我国建筑设计水平发展较为缓慢,在地震设计方面也存在不够合理的情况,这使得很多建筑结构都出现了地震安全隐患,过大的自身重量也加大了地震危害。为了保证建筑结构抗震水平,必须要在建筑抗震设计环节中科学的运用抗震理论,根据相关设计原则,利用有效措施来提高建筑结构的可靠性与安全性。

2实现建筑结构抗震水平设计的措施

2.1基础性防震措施应用基础性防震措施根据建筑的结构的不同位置有着不同的措施:(1)地基隔震。地基隔震是在建筑地基与土层之间设置缓冲层,以便在地震发生时减小建筑与土层之间的震动碰撞,实现对震能的有效吸收和反射作用,减小地震对建筑物的破坏。目前,我国最常使用的地基隔层为沥青原料隔震层。(2)基础隔震。基础隔震是整个建筑结构抗震设计中的关键,想要降低地震对建筑物的破坏,就必须要做好基础隔震措施。在对建筑基础采取抗震措施时,为了减小地震对上部结构的破坏,需要在建筑物的上部结构和基础位置接触处设置隔震层,防止地震力由地基处向上部结构传播,降低地震对建筑上部结构的破坏。基础抗震装置一般采用混合隔震装置、基底滑移隔震装置和夹层橡胶隔震装置等。(3)间层隔震。间层隔震是为了吸收地震的冲击余力而设置的,间层隔震的有效设置能够对震力进行再次削减,以达到降低地震对建筑的破坏作用。间层隔震一般都安装在原始结构层上,其实我国最早使用的的抗震措施,具有施工操作简单的优势。(4)悬挂隔震。悬挂隔震是通过悬挂的方式,将建筑物全部或部分结构脱离地面,从而在地震出现时,降低地面震动与建筑物之间的震力作用。目前,此种抗震措施多用于大型钢结构建筑当中,收到了较为不错的抗震效果。

2.2机敏减震支撑体系机敏减震支撑体系是集成现代科技技术的防震系统,其利用活塞运动的原理,对建筑结构进行设计。在地震灾害发生时,保证建筑结构中的内、外钢能够通过不断的滑动来消减地震的破坏力,减轻震力破坏和消耗地震作用力的传导。目前,这项技术还在不断的研究和完善当中,相信其很快就能够实现有效的应用,为建筑抗震设计水平的提升做出贡献。

2.3效能减震技术应用效能减震是实现对地震所产生动能的消耗,来减轻地震能的传导大小,从而降低其对建筑物的破坏程度。目前,在此技术方面一般采用消能器和阻尼器,两种器械都能够实现地震能量的有效消耗和吸收,减小震力对建筑主体的破坏,以达到对建筑主体结构安全、稳性定的保护。目前,效能减震技术在我国建筑防震设计中得到了有效的应用,其在新建筑的防震设计和旧建筑的抗震加固方面,都起到了良好的效果。

3总结

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。

抗震设计论文范文第8篇

建筑抗震设计的内容包括了各方各面的知识,比如说地震基础知识,场地、地基和基础知识。设计者对存在民用建筑中的相关理论以及方法等要进行重点把握,对如何进行减震进行学习。在工作过程中,设计者应该具备较强的责任心和严谨的工作态度。地震在我国多发,因此必须加强对建筑抗震性设计的重视程度,提高建筑物的抗震能力,较少地震导致的危害。

2建筑抗震设计的思想与方法

2.1选择建筑场地建筑设计之前,先进行建筑结构选址时,要对将要施工的现场环境进行全面的勘测,熟悉掌握当地水文地质的具体情况,对已有材料进行分析对比,从而选择出合适的场地。选址要有利于抗震,计算好建筑的高度和负荷,尽量选择硬度大、地域宽广平坦的地区来建造高层大建筑。在选择地基时,要注意避开斜坡崎岖地段,以避免滑坡、泥石流等自然灾害。还要选择地质均匀的建筑场地作为地基,以避免地震时出现地面裂开,沉降不均匀的现象,因而导致建筑物倾斜。

.2建筑结构规则建筑物的结构规则很重要,往往一些结构简单的建筑在地震中毁坏程度最低,因为结构简单规则的建筑受力较为均匀,在震中不易发生倾斜,稳固性较好。据有关人士表示,在保证建筑的长宽为2比1时,能够产生最大的抗震效果,此外,对称结构的抗震性能更好,能够减少毁坏发生的几率。建筑的竖直结构不规则也很容易导致建筑底层的承受力倾斜,竖向规则的建筑可以在地震中保持相对平衡。

2.3增强建筑材料的延展性钢和木材是代表性的建筑材料,具备一定的延展性能。我国传统的木结构建筑有着良好的抗震性,在几次地震中,我国的文物木质建筑虽然因为年代久也有损坏,但相对浮躁的现代建筑受地震的影响就晓得多了。在钢制的钢梁结构中,延伸性能比较好,能够有很大程度的变化幅度,吸收作用力。对于建筑整体来说,增强建筑材料的延展性可以很好的提高建筑的强度,即使在地震中发生一次稍微偏移,地震中的能量被延展性材料吸收,短时间内可恢复到其原本位置,这样就可以避免建筑在地震中局部受力过大发生崩裂。

2.4减轻建筑的质量对于高层建筑,建筑质量越大,其中心离地面也越高,摆动周期也会变大,建筑顶点的位移也很大,建筑的危险性也就明显变大。因此,对于特定环境下的高层建筑,要综合各方面因素,对其进行高度限制。在进行建筑设计时应该对建筑的重心进行合理设计,保持高层的建筑质量轻,低层的质量重,能够减轻建筑的倾斜力矩的产生。所以建筑材料最好选择质量轻强度大质量好的材料。

2.5选好建筑材料建筑过程中应该注意建筑材料的选择,对建筑部位的承载能力进行分析,对材料参数的误差进行合理的分析。抗震计算时应考虑各种材料的刚度、质量、延展性、承载力等,另外还要选择不同振动频率的材料,避免在地震中建筑材料共振,破坏力加倍。

2.6采用现浇板工艺现浇板是指在施工现场就搭好模板,然后安装好钢筋,再浇筑混凝土,最后拆除模板。现浇楼板不仅在增强房屋的整体性和抗震性能上占有优势,而且具有很大的承载力,刚度和强度都相对较高。同时在隔声,隔热,保温以及防水等方面与普通的预制空心板相比,也有相当好的效果。

2.7加强建筑薄弱部分可以对建筑薄弱部分加双重保护,使建筑重要部位第一层材料毁坏时还有第二层材料替补,延缓地震对建筑的破坏,使高层建筑中的居民有更多时间逃生,加强建筑的安全性。对建筑中受力较大,承载力薄弱的底层结构等部位来进行加固处理,采取有效措施增强建筑的强度和刚度。提高短柱的延展性和承载力,采用“强柱弱梁”的框架,在地震中可以利用梁的形变吸能来消耗地震的能量,这样可以有效避免框架坍塌。

2.8抗震防线的设计为避免建筑物的局部毁坏影响整体的结构,有必要进行抗震系统的设置。比如说抗震墙能够成为框架受损后的第二框架,抗震墙能有效的减缓建筑倒塌时间,减轻地震震波对建筑的毁坏,然而只有一道防线是不够的,需要多设置几道抗震防线才能加强建筑的抗震效果。此外设计木质楼梯也能起到一个预防目的,木质材料延性大,有诸多优点,可作为重要逃生通道,给被困地震中的人增加生还的机会。在人流量大的建筑群里,还需要建筑特殊通道,便于人员疏散。

3结语

目前,我国建筑施工技术在不断发展进步,建筑结构形式也多种多样,然而,抗震设计依然在建筑设计中占重要地位。我国地域广阔,同时却也是地震多发国家,在多次地震灾害血的教训下,人们的抗震意识增强,建房的施工质量和抗震性能相比以前也有了很大的提高。

抗震设计论文范文第9篇

关键词:桥梁基础抗震设计日本规范

一、引言

近十年来,世界相继发生了多次重大地震,1989年美国LomaPrieta地震(M7.0)、1994年美国Northridge地震(M6.7)、1995年日本阪神地震(M7.2)、1999年土耳其伊比米特地震(M7.4)、1999年台湾集集地震(M7.6)等等。因此,专家们预测全球已进入一个新的地震活跃期。随着现代化城市人口的大量聚集和经济的高速发展,地震造成的损失越来越大。地震灾害不仅是大量地面构筑物和各种设施的破坏和倒塌,而且次生灾害中因交通及其他设施的毁坏造成的间接经济损失也十分巨大。以1995年日本版神地震为例,地震造成大量高速公路及高速铁路桥隧的毁坏,经济总损失高达1000亿美元。

近几次大地震造成的大量桥梁的破坏给了全世界桥梁抗震工作者惨痛的经验教训。各国研究机构纷纷重新对本国桥梁抗震规范进行反思,并进行了一系列的修订工作。日本1995年阪神地震后,对结构抗震的基本问题重新进行了大量的研究,并十分重视减振、耗能技术在结构抗震设计中的应用。桥梁、道路方面的抗震设计规范已经重新编写,并于1996年颁布实施。美国也相继在联邦公路局(FHWA)和加州交通部(CALTRANS)等的资助下开展了一系列的与桥梁抗震设计规范修订有关的研究工作,已经完成了ATC-18,ATC-32T和ATC-40等研究报告和技术指南。与旧规范相比,新规范或指南无论在设计思想,设计手法、设计程序和构造细节上都有很大的变化和深入。

中国现行《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)在80年代中期开始修订,于1989年正式发行。随着中国如年代经济起飞,交通事业迅猛发展,特别是高速公路兴建、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,对抗震设计均在设计书上标明的参照规范即是《公路工程抗震设计规范》和《铁道工程抗震设计规范》。与国外如日本、美国的同类规范相比,中国现行《公路工程抗震设计规范》水准远落后于国外同类规范。若不进行改进,则必将给中国不少桥梁工程留下地震隐患。

本文主要介绍了各国桥梁抗震设计规范中基础部分的抗震设计。基础部分对全桥的地震响应以及墩柱力的分布均有非常重要的影响。基础设计不当会导致桥梁墩柱在地震中发生剪断、变形过大不能使用等等,有时甚至是桩在根部直接剪断破坏。基础设计需要考虑的方面除了基础形式的选择以外还包括抗弯强度、抗剪强度桩基础连接部分的细部构造、锚固构造等方面。本文首先对中、美、日、欧洲、新西兰五国或地区抗震设计规范中有关基础的部分进行了一般性的比较。笔者认为,相对而言中国的规范在基础抗震设计方面较为粗糙、可操作性不强。而日本规范在这方面作的最为细致,技术也较为先进。因此,在随后的部分中详细介绍了日本抗震规范的基础设计方法。

二、主要国家桥梁抗震规范基础抗震设计的概况

本文将中国桥梁抗震规范与世界上的几种主要抗震规范(美国的AASHTO规范、Cal-tans规范、ATC32美国应用技术协会建议规范,新西兰规范NZ,欧洲规范EC8,日本规范JAPAN)进行基础抗震设计方面的比较。

中国桥梁抗震设计规范有关基础设计的部分十分笼统,只以若干定性的条款,从工程选址方面加以考虑,而对基础本身的抗震设计,特别是对于桩基础等轻型基础抗震设计重视不够。这方面,日本的桥梁抗震设计规范和准则规定得比较详细,是我们应当学乱之处。基于阪神地震的经验,地震后桥梁上部结构的修复和重建都比下部基础经济和省时、省力,因此桥梁基础的抗震能力的要求应比桥墩高。

三、日本桥粱基础抗震设计方法细节

1.按流程,先用震度法设计。震度法基本概念是把设计水平震度

Kh乘以结构Kh的计算方法如下:

其中Cz--地区调节系数;

Kh0--设计水平震度的标准值。

其中,δ是把抗震设计所确定的地基面以上的下部结构质量的80%或100%和该下部结构所支承的上部结构质量的100%之和作为外力施加到结构上在上部结构惯性力作用点位置发生的位移。

2.用震度法设计以后,如果基础结构是桥台基础或者桥墩的扩大基础,不需要用地震时保有水平耐力法设计。这是因为设计桥台基础时,地震时动力压力的影响非常大,此外结构背面存在的主体也使结构不容易发生振劾。而对于扩大基础来说一般地基条件非常好,因此,地震时基础某些部位转动而产生非线变形可以消耗许多地震能量。

3.用地震时保有水平耐力法设计时,首先要判断基础水平耐力有没有超过桥墩的极限水平耐力。这是因为地震时保有水平耐力法的基本概念是尽量使地震时在桥墩而不是在基础出现的塑性铰。如果在基础出现塑性铰,发生损伤后,修复很困难。所以,我们要把基础的行为控制在屈服范围内。

如果基础水平耐力小于桥墩的极限水平耐力,则要判断桥墩在垂直于桥轴方向的抗震能力是不是足够大(按式(3))。因为如果桥墩在垂直于桥轴方向具有足够大的抗震能力(例如壁式桥墩),而且基础的塑性反应在容许范围以内,则基础的非线能吸收大量的振动能量并且基础仍然是安全的。

桥墩的极限水平耐力Pu≥1.5KheW(3)

Khco--设计水平震度的标准值;

Cz--地区调节系数;

μa--容许塑性率;

W-一等价质量(W=Wu十CpWp);

Wu--振动单位的上部结构质量;

Wp--振动单位的桥墩质量;

Cp--等价质量系数(剪断破坏时1.0,剪断破坏以外是0.5)。

4.桥墩的极限水平耐力满足Pu≥1.5KheW时,对基础塑性率进行对照检查。虽然基础的非线行为能吸收大量振动能量,但是对于有的基础部件来说,可能会遭受过大的损伤。所以要控制基础的反应塑性率,按如下要求:

μFR≤μFL(4)

式中μFR--基础反应塑性率;

μFL--基础反应塑性率的限度。

5.发生液化时,要降低土质系数。随后的计算(对照和检查)同上述方法基本一致。

6.在地震时保有水平耐力法的流程中,最后是对基础水平位移、转角的对照和检查。要求是基础最大水平位移为40cm左右,基础最大容许转角为0.025rad左右。

四、结语

抗震设计论文范文第10篇

关键词:砖柱厂房地震震害抗震设计

单层砖柱厂房具有选价低廉、构造简单、施工方便等优点,在中小型工业厂肩中得到广泛应用。砖柱厂房是以砖柱(墙)做为承重和抗侧力构件,由于材料的脆性性质,其抗震性能比钢筋混凝土柱厂房差;由于砖往厂房内部空旷、横墙问距大,地震时的抗倒塌能力不如砌体结构的民用建筑。因此根据砖柱厂房的震害特点,找出杭震的薄弱环节,提出相应的抗震措施,提高其抗震能力是必要的。

1.地震震害及其特点:

地震震害表明:6、7度区单层砖柱厂房破坏较轻,少数砖柱出现弯曲水平裂缝:8度区出现倒塌或局部倒塌,主体结构产生破坏;9度区厂房出现较为严重的破坏,倒塌率较大。

从震害特点看,砖柱是厂房的薄弱环节,外纵墙的砖柱在窗台高度或厂房底部产主水平裂缝,内纵墙的砖柱在底部产生水平裂缝,砖柱的破坏是厂肩倒塌的主要原因。山墙在地震时产生以水平裂缝为代表的平面外弯曲破坏,山墙外倾、檩条拔出,严重时山墙倒塌,端开间屋盖塌落。屋盖形式对厂房抗震性能有一定的影响,重屋盖厂房的震害普遍重子轻屋盖厂房,楞摊瓦和稀铺望板的瓦木屋盖,其纵向水平刚度和空间作用较差,地震时屋盖易产生倾斜。

2.适用范围及结构布置

2.1单跨和等高多跨的单层砖柱厂房,当无吊车且跨度和柱顶标高均不大时,地震破坏较轻。不等高厂房由于高振型的影响,变截面柱的上柱震害严重又不易修复,容易造成屋架塌落。因此规定砖柱厂房的适用范围为单跨或等高多跨且无桥式吊车的中小型厂房,6-8度时厂房的跨度不大子15m且柱顶标高下大于6.6m,9度时跨度不大于12m且柱顶标高不大于4.5m。

2.2厂房的平立面应简单规则。平面宜为矩形,当平面为L、T形时,厂房阴角部位易产生震害,特别是平面刚度不对称,将产生应力集中。对于立面复杂的厂房,当屋面高低错落时,由于振动的不协调而发主碰撞,震害更为严重。

2.3当厂房体型复杂或有贴建的房屋(或构筑物)时,应设置防震缝将厂房与附属建筑分割成各自独立、体型简单的抗震单元,以避免地震时产主破坏。针对中小型厂房的特点,钢筋混凝上无檀屋盖的砖柱厂房应设置防震缝,而轻型屋盖的砖柱厂房可不设防震缝。防震缝处宜设置双柱或双墙,以保证结构的整体稳定性和刚度,防震缝的宽度应根据地震时最大弹塑性变形计算确定。一般可采用50~70mm。

3.结构体系

3.1地震时厂房破坏程度与屋盖类型有关,一般来说重型屋盖厂房震害重,轻型屋盖厂房震害轻,在高烈度区影响更为明显。因此要求6-8度时宜采用轻型屋盖,9度时应采用轻型屋盖。人之地震震害调查表明:6、7度时的单跨和等高多跨砖柱厂房基本完好或轻微破坏,8、9度时排架柱有一定的震害甚至倒塌。因此《建筑抗震设计规范》(G8Jll一89)规定:6、7度时可采用十字形截面的无筋砖柱,8度1、2类场地应采用组合砖柱,8度3、4类场地及9度时边柱宣采用组合砖柱,中柱直采用钢筋混凝土柱。经过地震震害分析发现:非抗震设计的单层砖柱厂房经过8度地震也有相当数量的厂房基本完好,所倒塌的厂肩大部份在设计和施工上也存在先天不足,因此正常设计正常施工和正常使用的无筋砖柱单层厂后,在8度区仍然具有一定的抗震能力。可见对8度区的单层砖柱厂房都配筋的要求是偏严的,在抗震规范的修订稿中将8度1、2类场地“应”采用组合砖往改为“宜”采用组合砖柱,允许设计人员根据不同情况对是否配筋有所选择。一般来说,当单层砖柱厂房符合砌体结构刚性方案条件,经抗震验算承载力满足要求时,可以采用无筋砖柱。

3.3对于单层砖柱厂房的纵向仍然要求具有足够的强度和刚度,单靠砖柱做为抗侧力构件是不够的,如果象钢筋混凝土柱厂房那样设置柱间支撑,会吸引相当大的地震剪力。使砖拄剪坏。为了增强厂房的纵向抗震承载力,在柱间砌筑与柱整体连接的纵向砖墙,以代替柱间支撑的作用,这是经济有效的方法。

3.4当厂房两端为非承重山墙时,山墙顶部与檩条或屋面板恨难连接,只能依靠屋架上弦与防风柱上端连接做为山墙顶部的支点,这不仅降低了房屋整体空间作用,对防止山墙的出平面破坏也不利,因此厂房两端均应设置承重山墙。

3.5厂房的纵横向内隔墙宣做成抗震墙,其目的充分利用培体的功能,避免主体结构的破坏。当内隔墙不能做成抗震墙时,最好采用轻质隔墙,以避免墙体对柱及柱与屋架连接节点产生不利影响,如果采用非轻质隔墙,则应考虑隔墙对柱及其与屋架节点产生的附加剪力。

3.6无窗架不应通至厂房单元的端开间,以免过份削弱屋盖的刚度。天窗架采用砖壁承重时,将产生严重的震害甚至倒塌,地震区应避免使用。

4抗震承载力计算

4.1横向抗震计算

单层砖往厂房横向抗震计算的计算简图,可按下列规定选取:(1)当厂房柱为无筋砖柱或边柱为组合砖柱、中柱为钢筋混凝土柱时,可采用下端为固接、上端为铰接的徘架结构模型;(2)当厂肩边柱为无筋砖柱、中柱为钢筋混凝士柱,在确定厂房自振周期时,砖柱下端按固接考虑,在计算水平地震作用时,砖柱下端按铰接考虑。这主要是考宅到在地震作用下,随着变形的不断增加,无筋砖柱下端开裂并退出工作,囚而全部横向地震作用由中部的钢筋混凝土柱承担。轻型屋盖单层砖柱厂房的横向抗震计算,可以忽略空间工作影响·采用平面排架进、厅计算。对于钢筋混凝上屋盖和密铺望板的瓦木屋盖厂肩,其空间作用不能忽略,应按空间分析的方法进行计算:但为了简化,对于一定条件下的厂房可以按平面排架进行计算,考虑到其空间工作影响,对计算的地震作用效应要进行调整。

4.2纵向抗震计算

对于钢筋混凝土屋盖的等高多跨砖柱厂房,当考虑屋盖为刚性时,纵向地震作用在各柱列之间的分配与柱列的侧移刚度成正比:当考虑屋盖的弹性进行空间分析时,侧移刚度较大柱列分配的地震作用比按刚性屋盖分配的地震作用小,而侧移刚度较小柱列分配的地震作用比按刚性屋盖分配的地震作用大。设计中为了利用刚性屋盖假定时纵向地震作用分配形式简单的优点,可以针对不同屋盖形式对柱列的侧移刚度乘以修正系数,做为纵向地震分配时的柱列刚度,并对所计算的厂房自振周期进行修正,以考虑屋盖的弹性影响。

对于纵墙对称布置的单跨厂房,在厂房纵向沿跨中切开,取一个柱列单独进行纵向计算与对厂房进行整体分析结果是相同的。对于轻型屋盖的多跨厂房虽然屋盖仍具有一定的水平刚度,考虑到屋盖与砖墙的弹性极限变形值相差较大,为了计算简便,仍可假定各纵向往列在地震时独立振动,按柱列法进行计算。

5抗震构造措施

5.1单层砖柱厂房采用钢筋混凝上屋盖时的抗震构造措施可参照钢筋混凝土柱厂房的有关规定。采用瓦木屋盖时,设有满铺望板的抗震能力比无望板强得多,望板能起到阻止屋架倾斜的作用。地震震害表明,未设上弦及下弦水平支撑的楞摊瓦屋盖,屋架产主倾斜甚至倒塌的震害较多,因此要有足够的屋盖支撑系统,保证屋盖沿纵向有足够的刚度和稳定,以满足抗震的要求。

5.2圈梁对增强厂房的整体性起到了重要作用,但预制圈梁抗震性能差,地震时在连接外容易拉断,因此要求圈梁应现浇且在厂房柱顶标高处沿房屋外墙及承重内墙闭合。对于8、分度区还应沿墙高每隔3-4m增设一道圈梁,可提高砖墙的抗震性能,并能够限制地震时墙体裂缝的开展,减轻墙体破坏。当地基为软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时,地震易出现裂缝,如果裂缝穿过厂房将使房屋撕裂,基础顶面应设置基础圈梁,以减轻地震灾害。当圈梁兼做门窗过梁或抵抗不均匀沉降影响时,圈梁的截面和配筋除满足抗震构造要求外,还应根据实际受力计算确定。采用钢筋混凝土无檩屋盖的砖柱厂房,地震时在屋盖处圈梁下一至四皮砖的砖墙上易出现水平裂缝,因此8、9度时,在墙顶沿墙长每隔1m左右埋设1根8竖向钢筋,并插入顶部圈梁内,以避免上述震害的产生。

5.3地震中屋架与砖柱连接不牢,柱头产主破坏甚至屋盖坍落的震例是较多的。为了加强屋架与砖柱的连接,柱顶垫块应与墙顶圈梁整体浇注,屋架与垫块的预埋件采用螺栓连接或焊接。当垫块厚度或配筋过小时。预埋件的锚固不能满足要求,垫块厚度丁应小于240mm,井配置两层直径不小于8间距不大于100mm的钢筋网。烈度较高时,屋盖承受的地震作用较大,与垫块整体浇注的圈粱受到较大的扭矩,垫块两侧各500mm范围内圈梁的箍筋应加密,其间距不应大子100mm。

5.4山墙是砖柱厂房抗震的薄弱部位,地震时产生外倾、局部倒塌甚至全部倒塌,震害的主要原因是山墙顶部与屋盖系统拉结不牢。为了使屋盖与山墙可靠连接,应在山培顶部设置钢筋混凝上卧梁,通过卧梁内的预埋件与屋盖构件锚拉。

由于山墙比较高大,在横向地震作用下,墙体内的平面弯曲应力使墙体产主水平裂缝,墙体内的剪力使墙体产生交叉裂缝;在纵向地震作用下,墙体产生平面外倾倒。在山墙壁柱中配筋,可以防止或减轻上述震害的产生,壁柱的截面和配筋不应小于排架柱,并应通到墙顶与卧梁、屋面构件连接。

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