建筑結構抗震概念設計論文

時(shi)間:2022-10-09 11:05:17

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建筑結構抗震概念設計論文

【摘要】建筑結構抗震概念設計在抗震(zhen)設計(ji)(ji)中占據較大比例(li),與建(jian)筑(zhu)(zhu)抗震(zhen)效果(guo)密切聯系(xi)。本文主要對(dui)建(jian)筑(zhu)(zhu)結構(gou)抗震(zhen)概(gai)念設計(ji)(ji)的理解進(jin)行探討,主要從抗震(zhen)設計(ji)(ji)原則、設計(ji)(ji)思想等方面進(jin)行分析,并融入(ru)了地震(zhen)發生時(shi)建(jian)筑(zhu)(zhu)結構(gou)的實時(shi)情況,綜合全(quan)面的完(wan)成了建(jian)筑(zhu)(zhu)抗震(zhen)設計(ji)(ji),希望可以給相(xiang)關研究學(xue)者提供借鑒,進(jin)而(er)綜合全(quan)面的設計(ji)(ji)出理想的建(jian)筑(zhu)(zhu)抗震(zhen)結構(gou),減(jian)少地震(zhen)對(dui)建(jian)筑(zhu)(zhu)的損害。

【關鍵詞】建筑結構;抗震概念;實際(ji)設(she)計;理解(jie)

地震(zhen)是(shi)一種破壞力較強(qiang)的(de)自然災害(hai),主要損害(hai)建(jian)筑結構(gou)(gou),進而導致承重構(gou)(gou)件或地基失去作(zuo)用(yong)。現(xian)階段(duan),人(ren)們還不(bu)能深入的(de)認識到地震(zhen)的(de)損壞機理(li),直接影響了(le)(le)抗震(zhen)計(ji)(ji)算(suan)的(de)精確性。概念設計(ji)(ji)是(shi)一種指導總(zong)體(ti)方案開展的(de)方法(fa),良(liang)好的(de)概念設計(ji)(ji)不(bu)僅給日后(hou)建(jian)筑工程結構(gou)(gou)計(ji)(ji)算(suan)及工程造價等奠定基礎,同(tong)時(shi)還實現(xian)了(le)(le)抗震(zhen)設計(ji)(ji)的(de)目的(de),具(ju)有較廣的(de)應用(yong)意義(yi),必(bi)須及時(shi)進行分析。

1.建筑抗震設計

目前隨(sui)著(zhu)經濟的(de)發(fa)展,抗(kang)震結構(gou)(gou)設計(ji)已(yi)經呈現(xian)出新的(de)發(fa)展趨勢,可利用基于性能(neng)結構(gou)(gou)抗(kang)震現(xian)場理(li)論、材料抗(kang)震模(mo)糊可靠度等方法(fa)進行建(jian)筑(zhu)抗(kang)震設計(ji)。但(dan)(dan)是建(jian)筑(zhu)地(di)震災害依然在反(fan)復發(fa)作,雖然很多(duo)建(jian)筑(zhu)設計(ji)師已(yi)經認(ren)識到(dao)以上技術的(de)局限性,但(dan)(dan)是由于建(jian)筑(zhu)結構(gou)(gou)還會受到(dao)地(di)形、規劃、工程造(zao)價、施工技術等多(duo)方面(mian)(mian)因素影(ying)響(xiang),導致(zhi)“概(gai)念設計(ji)”開始被人(ren)們重視起(qi)來,并加(jia)大了對其(qi)的(de)研究。概(gai)念設計(ji)不(bu)僅完善了建(jian)筑(zhu)結構(gou)(gou),同時綜合(he)全面(mian)(mian)的(de)分析了地(di)震所產生的(de)影(ying)響(xiang),掌握了地(di)質活(huo)動破(po)壞機制,并可以綜合(he)全面(mian)(mian)的(de)了解抗(kang)震設計(ji)規范與(yu)準則,在長期實踐中還可以不(bu)斷(duan)提升建(jian)筑(zhu)結構(gou)(gou)的(de)抗(kang)震水平。

2.建筑結構(gou)抗震(zhen)概念設計遵循的原則

2.1建筑選址并確定地基穩定條件

合理的(de)(de)(de)規(gui)劃選址(zhi)(zhi)已經(jing)成為建(jian)筑設(she)計(ji)成功的(de)(de)(de)基(ji)(ji)礎,對(dui)建(jian)筑結(jie)構抗(kang)震(zhen)(zhen)設(she)計(ji)整(zheng)體質量(liang)具(ju)有(you)很大影(ying)(ying)響。實際操作中要(yao)求規(gui)避地(di)(di)震(zhen)(zhen)不利地(di)(di)段,盡量(liang)選擇安全穩(wen)定的(de)(de)(de)建(jian)筑場地(di)(di),如果受(shou)各方(fang)面因(yin)素影(ying)(ying)響,導致實際操作中無法避開不利地(di)(di)段,必(bi)須結(jie)合實際情況采取針對(dui)性的(de)(de)(de)措施,提高地(di)(di)基(ji)(ji)穩(wen)定性與安全性。現有(you)基(ji)(ji)礎設(she)計(ji)規(gui)范中明(ming)確指出(chu),結(jie)構單元中個別應地(di)(di)質因(yin)素而(er)采用(yong)天然地(di)(di)基(ji)(ji)或(huo)樁基(ji)(ji)的(de)(de)(de)做(zuo)法不可取,尤其是不允許(xu)在地(di)(di)震(zhen)(zhen)高發段建(jian)設(she)建(jian)筑物。地(di)(di)震(zhen)(zhen)作用(yong)力(li)(li)較(jiao)強,一(yi)般(ban)會(hui)引起承載力(li)(li)降低或(huo)出(chu)現基(ji)(ji)土液化,進而(er)影(ying)(ying)響了地(di)(di)基(ji)(ji)穩(wen)定性,容(rong)易出(chu)現建(jian)筑開裂、傾斜和(he)倒塌等問題。同時受(shou)地(di)(di)震(zhen)(zhen)影(ying)(ying)響所產生的(de)(de)(de)滑坡、泥石流等情況也與建(jian)筑選址(zhi)(zhi)密切聯(lian)系,保證(zheng)建(jian)筑基(ji)(ji)礎穩(wen)定已經(jing)成為提高抗(kang)震(zhen)(zhen)力(li)(li)的(de)(de)(de)核心條件(jian)。

2.2選擇有利(li)于建筑的(de)立面(mian)或平面(mian)

為了(le)避(bi)免(mian)(mian)地震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)發生(sheng)時產生(sheng)應力(li)集中(zhong)、扭曲(qu)或塑性變(bian)形(xing)等(deng)問題,要(yao)求(qiu)(qiu)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)平、立面(mian)必(bi)須合理設(she)置(zhi)(zhi),一(yi)般要(yao)求(qiu)(qiu)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)物的(de)平、立面(mian)布(bu)置(zhi)(zhi)對稱,同(tong)時質量和剛度(du)均勻,盡量避(bi)免(mian)(mian)樓(lou)蓋錯層(ceng)。實(shi)際(ji)操(cao)作(zuo)中(zhong)可(ke)(ke)從(cong)兩反面(mian)操(cao)作(zuo),一(yi)方面(mian),不(bu)設(she)抗(kang)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)逢,對建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)物進行(xing)結構抗(kang)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)分(fen)(fen)析(xi),了(le)解局(ju)部(bu)應力(li)和變(bian)形(xing)集中(zhong)及(ji)(ji)扭轉等(deng)的(de)影(ying)響,并采取加強(qiang)措施進行(xing)處(chu)理。另一(yi)方面(mian),設(she)置(zhi)(zhi)抗(kang)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)縫(feng),將建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)物劃分(fen)(fen)為很多(duo)結構單元,可(ke)(ke)結合抗(kang)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)設(she)防強(qiang)度(du)、材料種類、結構型號及(ji)(ji)單位布(bu)置(zhi)(zhi),并留有足夠的(de)寬度(du),要(yao)求(qiu)(qiu)伸縮縫(feng)與沉降縫(feng)滿足防震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)縫(feng)要(yao)求(qiu)(qiu)。控制好建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)剛度(du)與質量變(bian)化,各個樓(lou)層(ceng)不(bu)能(neng)錯層(ceng),條(tiao)件(jian)允許(xu)時可(ke)(ke)在每層(ceng)設(she)置(zhi)(zhi)防震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)縫(feng),可(ke)(ke)根(gen)據建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)結構實(shi)際(ji)情況設(she)置(zhi)(zhi)。一(yi)般體型結構復(fu)雜(za)的(de)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)必(bi)須給(gei)其設(she)置(zhi)(zhi)計算模型,并展開抗(kang)震(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)分(fen)(fen)析(xi)。

2.3選擇科學合理的抗震結構體(ti)系

抗(kang)震結(jie)(jie)構(gou)(gou)體(ti)(ti)(ti)系要(yao)求(qiu)從建筑重要(yao)程度、房屋高(gao)度、地(di)基(ji)基(ji)礎、技術、經濟及(ji)使用(yong)等多(duo)方面進行判斷。通常選擇(ze)建筑結(jie)(jie)構(gou)(gou)體(ti)(ti)(ti)系時,必(bi)(bi)須(xu)滿(man)足(zu)以(yi)下(xia)條件(jian)(jian):(1)具有詳細的計算簡圖,并有恰當的傳遞地(di)震途徑;(2)具有較(jiao)強(qiang)(qiang)的強(qiang)(qiang)度、耗能(neng)(neng)及(ji)變形能(neng)(neng)力(li);(3)設置多(duo)道地(di)震防線,避免(mian)(mian)部分結(jie)(jie)構(gou)(gou)或構(gou)(gou)件(jian)(jian)對整體(ti)(ti)(ti)構(gou)(gou)件(jian)(jian)造成影響;(4)控制好(hao)強(qiang)(qiang)度與(yu)剛度,避免(mian)(mian)局(ju)部形成薄(bo)弱部位(wei)或者應力(li)或塑性變形集中(zhong);(5)控制好(hao)結(jie)(jie)構(gou)(gou)在(zai)兩主軸之間的動力(li)特性。設計構(gou)(gou)件(jian)(jian)連接(jie)(jie)時,要(yao)求(qiu)滿(man)足(zu)以(yi)下(xia)條件(jian)(jian):(1)構(gou)(gou)件(jian)(jian)節點強(qiang)(qiang)度不能(neng)(neng)低(di)于(yu)連接(jie)(jie)構(gou)(gou)件(jian)(jian)強(qiang)(qiang)度;(2)裝配(pei)結(jie)(jie)構(gou)(gou)連接(jie)(jie)整體(ti)(ti)(ti)性必(bi)(bi)須(xu)得到保證;(3)預(yu)埋件(jian)(jian)錨固強(qiang)(qiang)度不能(neng)(neng)低(di)于(yu)連接(jie)(jie)構(gou)(gou)件(jian)(jian)強(qiang)(qiang)度。選擇(ze)抗(kang)震結(jie)(jie)構(gou)(gou)構(gou)(gou)件(jian)(jian)時,要(yao)求(qiu)滿(man)足(zu)以(yi)下(xia)要(yao)求(qiu):(1)砌體(ti)(ti)(ti)結(jie)(jie)構(gou)(gou)必(bi)(bi)須(xu)結(jie)(jie)合(he)施工要(yao)求(qiu),合(he)理(li)設置混(hun)凝土圈梁(liang)與(yu)構(gou)(gou)造柱,提高(gao)結(jie)(jie)構(gou)(gou)抗(kang)震水平(ping);(2)設置鋼(gang)結(jie)(jie)構(gou)(gou)構(gou)(gou)件(jian)(jian)時,要(yao)求(qiu)控制好(hao)其尺寸,避免(mian)(mian)出現(xian)局(ju)部或整體(ti)(ti)(ti)構(gou)(gou)件(jian)(jian)失(shi)穩(wen);(3)混(hun)凝土結(jie)(jie)構(gou)(gou)構(gou)(gou)件(jian)(jian)必(bi)(bi)須(xu)合(he)理(li)選擇(ze)尺寸,配(pei)置好(hao)箍(gu)筋(jin)與(yu)縱向(xiang)鋼(gang)筋(jin),避免(mian)(mian)剪切在(zai)彎曲前(qian)破壞,同時要(yao)求(qiu)混(hun)凝土壓潰先于(yu)鋼(gang)筋(jin)屈服(fu)、鋼(gang)筋(jin)錨固粘接(jie)(jie)在(zai)構(gou)(gou)件(jian)(jian)破壞前(qian)損壞。

2.4計算校核的(de)必(bi)要性

目前計(ji)算機輔助設(she)計(ji)系(xi)統已經廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)到結(jie)構設(she)計(ji)中(zhong),而(er)(er)且(qie)應(ying)用(yong)范(fan)圍較廣(guang),實(shi)際分(fen)析中(zhong),可應(ying)用(yong)計(ji)算機相(xiang)關軟(ruan)件(jian)完成(cheng)設(she)計(ji)與校核(he)。軟(ruan)件(jian)是輔佐校核(he)的(de)工具,實(shi)際操(cao)作中(zhong)為(wei)了提高校核(he)效果,必須(xu)由具有豐富經驗(yan)的(de)結(jie)構設(she)計(ji)技術(shu)人員分(fen)析,同時(shi)掌握(wo)軟(ruan)件(jian)的(de)適用(yong)范(fan)圍、條(tiao)件(jian)、計(ji)算模型等,深入理解設(she)計(ji)規(gui)范(fan),而(er)(er)且(qie)要端正自己對待(dai)工作的(de)態度,只(zhi)有如此(ci),才能(neng)反復進行驗(yan)證(zheng),進而(er)(er)將精確(que)校核(he)的(de)計(ji)算結(jie)果成(cheng)功應(ying)用(yong)到工程項目建設(she)中(zhong)。

3.正確(que)處理主體(ti)結構與非承重結構的關系(xi)

主體結(jie)(jie)構(gou)(gou)與非承重結(jie)(jie)構(gou)(gou)關系的處(chu)理已經成為(wei)抗震(zhen)(zhen)設計的基(ji)礎(chu),具有減(jian)少地震(zhen)(zhen)損(sun)失及避免附加震(zhen)(zhen)害(hai)的作用。附屬結(jie)(jie)果構(gou)(gou)件(jian)要求必須與主體結(jie)(jie)構(gou)(gou)或(huo)錨固穩定連(lian)接,避免實際操作中出(chu)現設備(bei)損(sun)害(hai)或(huo)砸到人員等問題出(chu)現。設置圍護墻與隔墻時(shi),必須綜合考(kao)核結(jie)(jie)構(gou)(gou)抗震(zhen)(zhen)所產生的不(bu)(bu)利影(ying)響,避免設置不(bu)(bu)恰當損(sun)害(hai)主體結(jie)(jie)構(gou)(gou)。例如,廠房柱間或(huo)框架填充不(bu)(bu)完整時(shi),就會損(sun)壞柱子。此外,吊掛件(jian)、裝(zhuang)飾(shi)貼(tie)面與幕墻均要與主體合理連(lian)接,避免地震(zhen)(zhen)時(shi)造成人員傷害(hai)。

4.控制好(hao)材料(liao)與施工質量

材(cai)料選擇與(yu)施工質(zhi)量(liang)(liang)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)對抗震(zhen)結(jie)(jie)構(gou)設(she)(she)計具有很大(da)作(zuo)用(yong)(yong),不(bu)(bu)(bu)僅提高了(le)施工質(zhi)量(liang)(liang),還保證了(le)其(qi)他工序的(de)(de)(de)順利(li)開(kai)展。目前抗震(zhen)結(jie)(jie)構(gou)設(she)(she)計中已經(jing)對材(cai)料與(yu)施工質(zhi)量(liang)(liang)提出了(le)要(yao)求(qiu)(qiu),必須在(zai)設(she)(she)計文件(jian)中明確,具體操作(zuo)如下:(1)黏土(tu)磚等(deng)級(ji)要(yao)求(qiu)(qiu)不(bu)(bu)(bu)低(di)于(yu)(yu)(yu)MU10,同時(shi)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)好(hao)砌筑(zhu)砂漿強(qiang)度(du)(du)(du)(du)與(yu)等(deng)級(ji),不(bu)(bu)(bu)呢低(di)于(yu)(yu)(yu)M5;(2)混凝(ning)(ning)(ning)土(tu)抗震(zhen)與(yu)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)等(deng)級(ji)均使(shi)用(yong)(yong)一級(ji)框架梁(liang)、柱與(yu)節點,要(yao)求(qiu)(qiu)不(bu)(bu)(bu)能(neng)低(di)于(yu)(yu)(yu)C30,芯柱、基礎與(yu)圈(quan)梁(liang)不(bu)(bu)(bu)應低(di)于(yu)(yu)(yu)C30,其(qi)他構(gou)件(jian)不(bu)(bu)(bu)能(neng)低(di)于(yu)(yu)(yu)C20;(3)混凝(ning)(ning)(ning)土(tu)小型砌塊(kuai)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)在(zai)MU7.5,要(yao)求(qiu)(qiu)砌筑(zhu)砂漿強(qiang)度(du)(du)(du)(du)在(zai)M7.5以(yi)上;(4)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)好(hao)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)強(qiang)度(du)(du)(du)(du),要(yao)求(qiu)(qiu)縱(zong)向鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)使(shi)用(yong)(yong)Ⅱ、Ⅲ級(ji)變(bian)形鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin),箍筋(jin)(jin)為Ⅰ、Ⅱ熱軋鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin),構(gou)造(zao)柱與(yu)芯柱使(shi)用(yong)(yong)Ⅰ、Ⅱ級(ji)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)。進(jin)行(xing)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)混凝(ning)(ning)(ning)土(tu)結(jie)(jie)構(gou)施工時(shi),由于(yu)(yu)(yu)實(shi)際設(she)(she)計中缺少規定的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)型號,使(shi)用(yong)(yong)其(qi)他規格型號的(de)(de)(de)替(ti)(ti)代(dai)時(shi),不(bu)(bu)(bu)能(neng)使(shi)用(yong)(yong)屈服強(qiang)度(du)(du)(du)(du)較高的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)替(ti)(ti)代(dai)原始鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)。實(shi)際替(ti)(ti)換中可結(jie)(jie)合截面(mian)實(shi)際屈服強(qiang)度(du)(du)(du)(du)合理(li)換算,并要(yao)求(qiu)(qiu)替(ti)(ti)代(dai)后構(gou)建曲面(mian)屈服強(qiang)度(du)(du)(du)(du)不(bu)(bu)(bu)能(neng)超(chao)過原截面(mian)屈服強(qiang)度(du)(du)(du)(du)。此(ci)種操作(zuo)的(de)(de)(de)主要(yao)目的(de)(de)(de)是(shi)減少了(le)薄弱部位轉移,避免了(le)混凝(ning)(ning)(ning)土(tu)脆性損壞,如剪(jian)切(qie)破壞或混凝(ning)(ning)(ning)土(tu)壓碎(sui)等(deng)問(wen)題。

5.結語

建筑結構抗震(zhen)設(she)計(ji)(ji)時(shi)一項較(jiao)系統(tong)的(de)工程(cheng),改變以計(ji)(ji)算為中心的(de)傳(chuan)統(tong)設(she)計(ji)(ji)、評估與校核,實現(xian)了(le)設(she)計(ji)(ji)者多年(nian)經驗與設(she)計(ji)(ji)規(gui)范的(de)結合,避免了(le)盲目(mu)開展計(ji)(ji)算工作,對抗震(zhen)設(she)計(ji)(ji)創造了(le)獨(du)特的(de)發展空間,并真實展現(xian)了(le)結構的(de)實時(shi)情況,進而科學(xue)合理的(de)進行抗震(zhen)設(she)計(ji)(ji)。

作者:柴梅(mei)卿(qing) 單位:國家林業局西北林業調查規劃設計院

參考文獻

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