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建筑结构的抗震措施

建筑结构的抗震措施

建筑结构的抗震措施范文第1篇

关键词:建筑结构;抗震措施;设计规范;

中图分类号:TU318 文献标识码:A

1、建筑结构的主要隔震措施

建筑物的抗震设计中,我们通常是对地基进行特殊处理,设置抗震装置,对建筑的上部结进行防震设计,在这里,我们对建筑设计中抗震的基本类型、主要措施结合具体实践经验进行研究,这几种措施通常是混合使用的,但是我们结合地震构造特点及建筑物本身结构,会有侧重的在关键部位设置隔震层,依据隔震层的位置不同我们把建筑物的隔震设计分为以下几种。

1.1建筑物地基采用特殊材

料隔震建筑物基础隔震,主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理,削弱地震时的地震波,从而减少地震对建筑物的损害。传统上是在建筑物的基础部分交替铺上粘土、砂子,直接设置粘土或砂子垫层。在中国建筑史上,曾经有人以糯米为原材料,在建筑物的基础部分设

置垫层,减少地震对建筑物的损害。近年来,有关部门在这方面的研究已经取得了突破性进展,以沥青为原料研究出一种特殊材料,以此设置隔震层效果更好。

1.2建筑物基础设置隔震装置减震

这一种隔震措施主要是在建筑物的基础与上部建筑之间设置特殊装置,减少地震向上传递,最高可减少地震对建筑物传递能量的2/3,但是,这种措施的缺陷是不适用于高层建筑,因为在高层建筑设置这种装置会延长建筑结构自身的自振周期,起不到减小地震对建筑物损

害的目的。通常采用的办法有:摩擦滑移隔震、粘弹性隔震等几种,设置的装置有橡胶垫、混合隔震装置等。通过在基础结构和上部结构之间设置隔震层,其中隔震支座能够安定持续地支撑建筑物重量,并且具有适当弹性恢复力,吸收地震输入能量。

1.3建筑物层间隔震措施

层间隔震这种方法主要适用于旧房改建,在施工方面具有简单、易操作的特点。与建筑物基础部分设置隔震装置的办法相比,层间隔震的效果不是非常明显,减震的效果可以达到0.2~0.3的范围。这种方法主要是依靠设置在建筑结构各层间隔的减震装置吸收或者削弱地震能量,从而减小地震对建筑物的危害,设置的装置基本与基础隔震的相同。这也就是通过引入隔震装置来延长结构的周期,避开地震能量相对集中的频段,改变结构动力特性,并利用耗能装置来抑制结构的位移。

1.4建筑物结构悬挂隔震

悬挂隔震是将建筑物的大部分或者整个结构悬挂起来,也就是我们通常所说的悬挂结构,这样,当地震来临时,地震的能量不会传递给悬挂起来的结构,从而达到减小地震损害的目的。这种隔震方式最常见于大型钢结构,大型钢结构总是采用钢结构悬挂体系,以此隔震。大型钢结构一般分为主框架和子框架,在悬挂体系中,子框架通过索链或者吊杆悬挂于主框架上,当地震来临时,主框架会随着地壳运动发生摇摆,但是,子框架和主框架之间是能够活动的索链和吊杆,地震的能量到达这个部位的时候就会削弱,不至于传递到子结构产生惯性力。

1.5建筑物走向设计抗震问题

地震是由于地壳的运动而引起的,与地质结构有非常重要的关系。在建筑物选址的时候,应该充分考虑当地地质条件,分析当地地震的震向,让建筑物的走向与地震震向垂直,尽量避免两个走向平行。从汶川地震和玉树地震的实际情况来看,与地震震向平行的建筑物的倒

塌率更高,与之相反,与地震震向垂直的建筑物就不太容易倒塌。研究发现,与地震震向平行的建筑物,在地震发生时,随地震波运动的幅度更大,因此更容易倒塌。我们在建筑设计中有关抗震都是坚持了小震不塌、大震能修的原则,虽然设计方面在抗震方面也采取了很多措施,但是,由于各种原因,还是不可避免的出现了在地震中因为建筑结构方面的问题而给人们带来巨大损失,建筑物走向设计抗震问题也是建筑物修建不容忽视的一面。

2、我国建筑设计的现状

近年来我国建筑层数和建筑高度增加,利用结构空间作用,又发展了框架,简体结构、简中简结构、多简结构和巨型结构等多种结构体系。高层建筑结构的承载能力、侧移刚度、抗震性能、材料用量和造价高低,与其采用结构体系有着密切关系。不同结构体系,适用于不同层数、高度和功能的建筑。在高层结构设计中,水平力是控制的因素,在地震区水平力是高层建筑结构设计的决定因素。剪力墙结构刚度大、周期短、地震作用大,在设计中应注意调整结构刚度。近年来出现了一系列新的结构体系,其中有巨型框架结构、巨型桁架结构、

悬挂和悬挑结构。目前采用这些结构体系的工程尚较少,对于这些结构的研究也不够深入、成熟尚不能普遍推广于设计与施工中。

2.1高层建筑设计的特点。在相同的建设场地中,建造高层建筑可以获得更多的建筑面积,建筑结构要抵抗竖向荷载和水平荷载,在低层和多层结构设计中,往往是以重力为代表的竖向荷载起控制作用,对于高层结构的设计,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要作用,但起控制作用的是水平荷载。因此,在高层建筑结构设计中,抗侧力的设计是关键,水平荷载是决定因素。对于一定高度的建筑物,作为其水平荷载的风荷载和地震作用将随结构动力特性的不同而有显著的变化。

2.2抗震设计要求更高。在高层建筑结构的抗震设防设计时,要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载,还必须使建筑结构具有良好的抗震性能,做到小震不坏、中震可修、大震不倒。计算结构的延性是困难的,结构或构件的延性是通过一系列的构造措施实现的。在高层建筑设计中,为使结构具有良好的延性,构件要有足够大的截面尺寸,柱的轴压比、梁和剪力墙的剪压比、构件的配筋率都要适宜,应遵照规范、规程的要求。此外,高层结构中的剪力墙的截面也往往很大。因此,剪切变形的影响不可忽略。

2.3防震措施中减轻高层建筑自重比多层建筑更重要减轻高层建筑的自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑,如果在同样的地基或桩基情况下,减轻房屋自重意味着在不增加基础的造价和处理措施的前提下,可以多建层数,这在软弱土层上可能具有突出的经济效益。地震效应与建筑的自重成正比,减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑的质量大了,不仅作用于结构上的地层剪力大,还由于重心高、地震作用倾覆力矩大对竖向构件产生很大的附加轴力,也造成很大的附加弯矩。

3、我国建筑设计技术不完善

3.1传统的建筑抗震设计

传统的建筑抗震设计只能保证结构本身具有足够的强度、刚度和延性。

(1)没有塑性变形能力的结构遭受大地震时,容易发生脆性破坏,造成人员伤亡。

(2)有一定柔性的结构可以保证人身安全,但发生震灾后也会造成结构物倾斜,以致地震后不能维持其功能。更重要的并不是提高结构的强度就能解决问题的,结构强度大时,结构内部的加速度反应相应随之增大,引起倾覆、重要机器的破损等。而我们的建筑防震主要

还是停留在增加其结构强度上。因此,在建筑设计防震部门应从长远利益出发,依据当地的地理环境,地形等将结合,把建筑物与地面隔离开,即使地面出现振动,建筑物也不会受影响。

3.2我国建筑材料方面的差异

中国目前使用的基本都是传统材料中的钢筋混凝土材料、砖混材料。在坟川地震中,大量砖混结构发生整体倒塌,甚至是粉碎性倒塌,造成了惨重的人员损失。日本在大量使用传统建筑材料的同时,也在积极开发新的建筑材料,据传统材料中,日本防震建筑大多采用木材、

钢材、钢筋混泥土等材料。而钢筋混土材料是当今中日两国都大量采用的建筑材料,因为钢筋抗拉性能好,混凝土的抗压性能好,钢筋混凝土材料将两者结合起来,使它们的力学性能得到合理的应用。但是同时也是地震灾害的罪魁祸首。在我国地震带地区,今后可以广泛设

计推广免震建筑,并且不断开发利用新型的建筑材料。

4、结语

建筑物的抗震问题是目前建筑结构设计界讨论比较多的话题之一,也是涉及到人类生命财产安全的重要问题,因此,我们在对建筑物进行结构设计的时候,必须把建筑物的抗震问题放到非常重要的位置,并采取适当的措施,尽量避免地震对建筑物的损坏。我国目前的抗震

烈度定得偏低,为增强我国建筑的抗震能力,首先要提高建筑抗震设防标准,将每个城市的建筑抗震设防烈度水平,并在此基础上进一步推广运用抗震技术,要求更多的城市建筑按照抗震设防标准进行设计和建造。

参考文献:

建筑结构的抗震措施范文第2篇

关键词:建筑结构 抗震设计 方法 措施

一、抗震概念设计的基本原则

1.选择有利场地

对建筑抗震有利的地段,一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均匀中硬场地土。建造于这类场地上的建筑一般不会发生由于地基失效导致的震害,从而可从根本上减轻地震对建筑物的影响。

2.采用合理的建筑平立面

建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理,结构布置符合抗震原则,就能从根本上保证房屋具有良好的抗震性能。经验表明,简单、规则、对称的建筑抗震能力强,在地震时不易破坏;反之,如果房屋体形不规则,平面上凸出凹进,立面上高低错落,在地震时容易产生震害。而且,简单、规则、对称结构容易准确计算其地震反应,可以保证地震作用具有明确直接的传递途径,容易采取抗震构造措施和进行细部处理。

3.提高结构的延性

结构的延性可定义为结构在承载力无明显降低的前提下发生非弹性变形的能力。结构的延性反映了结构的变形能力,是防止在地震作用下倒塌的关键因素之一。

4.结构材料的选择

单从抗震角度考虑,作为一种结构材料应轻质、高强、材质均匀;构件问的连接应有良好的整体性、连续性及延性,且能发挥材料的全强度。按照这一原则,不同材料结构的抗震性能优劣排序是:钢结构;型钢混凝土结构;混凝土一钢混合结构;现浇钢筋混凝土结构;预应力混凝土结构;装配式钢筋混凝土结构;配筋砌体结构。

(1)钢结构:钢结构最符合抗震材料的要求,从已有的地震震害实例来看,钢结构的表现均很好;但它当前的造价及维护费用较高。

(2)现浇钢筋混凝土结构:该结构整体性好,造价低廉,有较大的抗侧移刚度,并且经良好的设计可保证结构具有良好的延性。但该材料也存在难以克服的弱点:当地震持时较长时,在周期性往复水平荷载作用下,构件刚度因裂缝的开展而递减,且塑性铰区会产生反向斜裂缝,将混凝土挤碎,产生永久性的“剪切滑移”。

(3)预应力混凝土结构在非开裂状态下能承受较大的变形,因而在烈度不高时结构破坏较轻,相应地其所贮藏的弹性变形能要比钢筋混凝土高,但预应力混凝土结构的滞回曲线比钢筋混凝土狭窄,所能耗散的滞后能量要少一些,且由于预应力构件受压区配筋一般相对较少,一旦混凝土开始压碎,承载能力就会急剧下降,因此在高烈度地区,必须采取措施提高延性,方能使用预应力混凝土结构。

二、建筑结构设计的抗震措施

1.建筑场地的选址和地基与基础设计

(1)建筑物的抗震能力与场地的选择有紧密的联系,实践证明,由于建筑的场地的不同虽然是同种建筑物,但是破坏的程度大有不同,建筑场地选址时应尽量选择平原地带,没有断层通过或是断层交汇的地带。

(2)地基与基础设计在防震结构设计中起着重要的作用,由于是基础工程,它设计的质量直接影响着整个设计的流程进行,要想是建筑顺利进行,就要处理好地基沉降及承载力的问题,要调节好不均匀的沉降基础,尽量减少影响地基沉降的因素,使其在承载力或是整体结构上达到规范性的要求

2.建筑结构抗震体系的合理选择

(1)建筑结构体系应当避免因部分结构或构件的破坏而导致整个建筑结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。建筑结构抗震设计的一个重要原则就是结构应当具有必要的赘余度、良好的变形能力和内力重分配的功能,地震中,即使一部分构件退出工作,其余部分构件仍能承担起竖向荷载,避免整体建筑结构失稳。

(2)建筑结构体系应当具有清晰明确的计算简图和恰当合理的地震作用传递路径。在这过程中,竖向建筑构件的布置,应尽量使竖向建筑构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平接近均匀;楼屋盖梁体系的布置,应尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去;转换结构体系的布置,应尽量做到使上部结构竖向构件传递来的垂直重力荷载通过转换层一次至多二次转换。

3.刚度、承载力和延性的匹配

当结构具有较高的抗力时,其总体延性的要求可有所降低;反之,较低的抗力需要较高的延性要求相配合。地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关,具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧刚度,往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物具有很强的抗倒塌能力,最理想的是使结构中的所有构件都具有较高的延性,然而实际工程中很难做到。

4.多道抗震防线的设置

建筑结构的抗震措施范文第3篇

【关键词】 混凝土结构 地震危害 结构刚度和延性 框架――剪力墙结构

【中图分类号】 TU528.571 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123(2012)02-010-03

地震是经常发生的严重自然灾害,其特点是具有突发性,人类提前准确预报的机率极低。我国属于地震多发国家,需要采取抗震设防的地域广大,对此,加强研究结构的抗震减轻地震造成的损失极其重要。在国际抗震理论的影响下,国内从上世纪50年代即开始研究现代抗震设计理论,并形成了自己的特色,积累了相当的研究成果和实践应用经验,相继制定了一些规范和标准,如抗震设计规范GB50011-2001经过多次修改提高,技术含量达到国际水平,但受国家经济实力的限制,安全可靠度的设置仍低于发达国家。要切实有效按照现行抗震规范制定的思路进行,应从以下几个方面加强构造处理。

1 重点加强结构的刚度和延性

地震也分为小震,中震和大震几个震级。小震是经常遇到的地震,50年出现的概率大约为60%以上,而重现期为50年。中震是指50年出现的概率约为10%,重现期为470年,而大震是属于罕见的地震,50年出现的概率为2~3%,重现期为2千年左右。对于偶然性很大的地震荷载,要达到设计强度一定大于结构力是不可能实现的。受经济能力制约的因素,只能从概率的角度考虑,使建筑结构体在一定概率保证下,可安全正常地发挥作用,这应当是抗震设计的指导思想,即是经常说的“小震不坏,中震可修,大震不倒”的理念。

1.1 在小震的作用力下要求结构不受损伤或不修理仍然正常使用。从结构的抗震分析来看,就是要求结构在小震作用出现后保持结构的弹性反应状态。而不出现使建筑结构体产生非结构性破坏的非弹性反应状态,同时结构侧向变形应力控制在合理的限制范围以内,作用是使结构具有足够的抗侧向刚度。

1.2 中震是属于达到设防烈度的地震,当出现中震作用的地震力时,建筑结构可以有一定程度的损失和破坏,经过简单修复或表面处理就可以正常使用,从适用角度考虑经过简单表处达到正常使用的费用并不高。

1.3 对于发生概率极小的,罕见大地震如汶川5・12大地震,遭受的破坏是极其严重的。建筑物的设防烈度必须要提高1~2度,要求结构在遇到时不倒或不出现危及生命的程度。

采取一种这样的设防目标应该是合适和经济的。因为地震的发生极其偶然难以预测,如果一味地追求结构的强度以确保发生中,大震时不被破坏,将会造成大量材料及在大部分时间内,甚至几十年都处于不能发挥的现象,造成的浪费更大。

在这种设计指导精神下就要求建筑结构所处的状态是:

首先,当小震时能确保所建工程的结构件在抵抗震动力时具有足够的强刚度,通过验箅在小震作用处于弹性状态不损坏。在处于这个阶段的结构件不会发生非线性变形,没有必要采取特别的构造措施处理。

其次,在中地震应力下,结构的某些关键部位会超过弹性强度,进入屈服阶段的较大变形状态,达到非线性阶段。这时对延性的需求极其迫切,包括承受极大变形的能力和靠滞回特性吸收能量的能力,是抗震设计中一个极重要的特性。当中震来临时因结构具有非弹性特征,某些特殊构件超过其弹性强度进入到塑性状态。由于它具有一定的延性,其非线性可以承担塑性变形,使它在变形中能耗费和吸收地震能量。结果是会导致宽裂缝的产生,砼起壳脱落或是残余变形,但不会导致安全失效后果,达到中震可修的设防目标。处于这个阶段的结构对延性提出相应的需求,而延性的细部构造是设计的重要控制内容。

最后,当大震来临时,建筑结构的非线性变形十分严重,会发生不可能修复的破坏状况。处于这个状态下的建筑结构就需要通过计算,使弹塑性变形达到结构不倒塌的目标。

在正常情况下只需要按小震的作用效应,同其它荷载效应的结合,验算构件截面抗震承载力及其弹性变形。而中震的作用效应则是需要靠一定的塑性即延性变形能力来低抗。从此可以看出建筑物结构的延性构造是何等重要。

2 地震力决定延性的设计

上述介绍到在常规下承载力设计是取小震水平考虑,当更大的地震来临时,则靠结构的延性来抵御。一般不取用设防裂度作用力进行结构承载力设计,而需要把设防裂度降低一个地震力系数,如果地震力系数取值越大,地震作用就取值越小; 地震力降低系数取得越小,地震作用就取值越大。在同一个设防烈度下,地震力降低系数取得越大而地震作用就取值越小,那么按照小的地震作用力设计的建筑结构屈服水平就越低,表明结构在相应的强地震下产生非弹性变形就越大,这就要求结构具有较大的延性,保证其较大的非弹性变形的实现,对延性提出的要求则更高。

这种延性等级的建筑结构即是低设计地震力取值,较高延性要求的高延性等级结构体。地震力降低系数取得越小,地震作用就越大,如此设计的大地震作用下的建筑结构屈服水平就越高,表示结构在相应的强地震下产生非弹性变形就越小,这就要求结构具有较小的延性,保证其较小的非弹性变形的实现,因此对延性提出的要求则更低。这一延性等级的建筑结构即是较高设计地震力取值,较低延性要求的低延性等级结构体。同样,在同一个设防烈度下,地震力降低系数取为中等,地震作用也是中等,因此对延性提出的要求也是中等。这一延性等级的建筑结构即为中等设计地震力取值,中等延性要求的中等延性等级结构。这样地震力降低系数大小就决定了设计地震力取值也就是延性要求的大小。

我国规范把设防烈度地震作用降低的3倍进行承载力设计,即设防烈度地震作用反应谱除以地震力降低系数3,而设计得到所用的反应谱。抗震设防规范按设防烈度从大到小对结构延性提出了要求,具体仍是用抗震等级来表示,其分为一、二、 三、四个等级。中国同国外一些国家的规定下降系数不同,见表1所示。

从表1中的印象是中国规范的地震力降低系数取值偏低。这似乎表明中国的地震力取值较高。因此并不需要对结构提出高延性要求。其实并不是,在上表1中国同西方国家的设防地震作用反应谱曲线后,发现在中长周期范围内西方国家比中国高,也就是说中国在较低的反应谱水平下降低3倍,同西方在较高的反应谱水平下降低5倍,之后的作用水平是降低相差很少的,表明中国对抗震结构提出相当于西方地震力降低系数等于5,甚至还高一个档次的高延性要求水平。

3 技术素质设计控制

技术素质水平及能力设计法已被许多国家所接受,通过能力设计以选择性质不同抗侧力构件,在地震影响下产生的变形,可形成较好的耗能效应。为了使钢筋砼结构在地震引起的动力反应过程中达到一定的延性,设计人员技术素质水平及能力设计法,使塑性变形更多表现在容易保证良好延性性能,或者具备一定延性能力的构件上,其设计法思路有以下几点:

3.1 选择一个可以接受的塑性变形机构,所选机械的位移延伸性应该靠塑性铰处最小非线性转动来达到。一旦选定了合适的塑性变形机构,可以精确的确定能量耗散部位。能力设计法在选择塑性变形机构上存在两个不同方案:

a.是梁铰机构,具体措施是人为的大幅度增加柱端的抗弯能力。使除了底层柱以外的各柱端部在强力地震作用下,原则上不进入屈服后状态,即不出现塑性铰。由于柱端部原则上不进入屈服,且曲率小因此对底层柱底的其它各层柱端,不需要提出严格的轴压比控制要求。不一定要把柱端的受力状态控制在距大,小偏心受压界限状态,还存在一定距离的延性好的大偏受压区。这样的机构主要是靠梁端出铰来耗费地震的能量。

b.是梁柱铰机构,具体措施是只在一定程度上人为增加柱的抗弯能力,因此从总体上说柱端虽然与梁端相比相对要强,但处在较强和很强的地震应力下,柱端仍有可能出现屈服,只不过是粱端出现塑性的机会更多且早,而塑性转动较大;柱端塑性铰则出现相对晚,塑性转动相对较小。只要采取对柱的轴压比控制严格,使柱端不出现小偏心受压和离大,小偏压分界状态,过近的大偏心受压情况,再通过加强对柱端塑性铰区的约束,就可使柱端具备需要的塑性转动能力,这样处理主要是靠梁柱共同出铰耗费地震的能量。

从以上两个方案中,梁铰机构实际上是提高了柱的强度,加强了柱弹性变形能力。在应用到具体配筋时,纵向筋用量较多,而箍筋的用量则较少。而梁柱铰机构实际上是提高了柱的塑性变形能力,设计到具体配筋时,纵向筋用量较少,而箍筋的用量则较多。而现行规范选择了“梁柱铰机构”的应用,也就是“强梁弱柱”形式。为达到此目的通常的做法是对柱截面的组合弯矩乘以增大系数,对由梁端实际配筋再反算出梁端可抵抗的弯矩,也就是实际弯矩乘以增大系数的方法实现,并用增加后的弯矩值进行柱端截面的控制承载力设计。

3.2 通过人为因素增大各类构件的抗剪切能力。使结构在强烈地震作用下不致在延性未发挥时产生剪切破坏,通常所说的强剪弱弯现象。设计的做法是用剪力增大系数,来增强梁端,柱端,剪力墙端及洞口连续梁,梁柱节点处的组合值,并用增大后的剪力设计值进行受剪控制截面的条件,进行验算后再设计。其具体做法也有两种:

一种是直接对一跨梁两端截面的顺时针,或者反时针方向的组合弯矩值乘以增大系数,再同梁上作用的竖向重力荷载代表值,共同从平衡中求得梁端的剪力。

而另一类是沿顺时针,或者反时针方向求得一跨梁两端截面,按实际配筋可以抵御的弯矩,对其乘以增大系数,再与梁上作用的竖向重力荷载代表值共同从平衡关系中求得梁端剪力。

3.3 通过相应的技术构造措施,使可能出现的塑性铰部位具有所需要的塑性转动能力,来消耗地震力。处理方法是通过箍筋加密,限制轴压比等手段加强保证。

这3种方法采取的措施是互相关联的。人为因素增大各类构件的抗剪切能力是一个可以接受的塑性变形措施实现的重要保证,因为只有塑性铰区不至于发生剪切失效,才能保证梁柱塑性铰区的塑性转动。塑性变形机构要求严格,而技术构造措施相对较弱。如果柱弯矩增强系数很大,足够保证除底层以外的其它柱端都不出现塑性铰,则并不要对轴压比和约束箍筋提出严格限制,也不必使柱处于延性较好的大偏压状态,使柱具有很强的转动能力,这也就是形成的梁铰机构。如果是控制柱的弯矩增强系数,达到使梁端出铰较柱端早且转动也大,柱端出铰则相对迟且转动小,这即是梁柱铰结构。对此需要对柱轴压比提出限制,使柱端的受力状态处于大偏压,同时,加强对塑性铰区箍筋的约束,以提高塑性铰区的转动能力,这样就提高了柱端的延性能力,使其在所需要的塑性转动下不被压坏。对此可以认为,柱的弯矩增大系数越大,对轴压比的限制和箍筋的约束要求就越低,而弯矩增大系数越小,对轴压比的限制和箍筋的约束要求就越高。

4 目前抗震体系的基本性能

4.1 框架结构体系。根据上述结构设计理念,通过认真的合理构思是可以把框架结构设计成延性框架的。由于延性框架在大震作用下,先出现梁铰后出现柱铰这样一种耗能机构,来耗费大量的地震能量,使结构承受一定的侧向变形。如果是单独的框架结构是一种抗震性能较好的体系。但同时也看到由于单独的框架结构抗侧刚度较小,造成的侧移量比较大,建筑的高度受到限制。而非结构构件如框架填充墙在地震作用下也会出现裂缝至破坏。框架和填充墙之间的硬性连接造成的刚度增大效应,可能造成设计上未考虑到的增大侧向力。若是较低的填充墙还会导致形成短柱,使刚度增大承受较大剪力,使柱子遭剪切而破坏。

4.2 剪力墙结构体系。剪力墙结构体系的承载力及刚度都很大但侧移变形小,因此它的使用范围可以比纯框架结构更高,适用于框架结构构件的非线性抗震性能的总体要求,也可以用于剪力墙体系,把剪力墙设计成为延性剪力墙。但剪力墙不论是墙肢还是连续梁,其截面特点是短而高,这类构件对剪切变形很敏感,容易产生裂缝和脆性剪切破坏。因此精心设计是才能使剪力墙具有良好的抗震性能和延伸性。剪力墙的破坏形态与剪跨比关系较大,对剪跨比很小的矮墙是以剪切破坏形状为主,而塑性变形能力很差,所以在抗震结构设计中尽量少采用矮墙。

对于悬臂梁的能量耗散主要是通过墙底部出铰进行的。而对于联肢墙,经过认真分析设计开洞部位,使其能量耗散与强梁弱柱的梁铰机构相似,形成强墙弱梁。也就是连续梁梁端出铰,墙底部出铰,而墙体的其它部位均不出现塑性绞。淌若是连梁强于墙肢则会出现与柱铰机构相同的层变形机构。对于较长的悬臂墙可通过人为开洞使之变成联肢墙,因为悬臂墙作为静定结构,一旦有一处遭受失效就会导致结构失败和倒塌,而联肢墙则可以设计成强墙弱梁,出铰数量多耗费能量也多。同框架结构强剪弱弯一样,连梁及墙肢也需要通过强剪弱弯来提高其抗剪承载力,延长剪切强度而改善其延性。但是也受其自身截面的影响,构件不能保证不出现剪切破坏,尤其是连梁一般情况是普通配筋的连梁很难实现高的延性,在进行结构设计时要专门采取措施改善其性能。

4.3 框架――剪力墙结构体系。是将框架剪力墙结构结合在一起共同抵抗竖向和水平荷载的设计。它是利用剪力墙的高抗侧力刚度和承载力,来弥补由于框架结构的抗侧刚度差和变形大的不足。由于剪力墙与框架的共同工作,改善了框架和纯剪力墙的变形能力,使得变形量减小,层间变形量减小且上下均匀。当在地震作用下剪力墙承担了大多数剪力,框架则承担了很小一部分剪力,一般是剪力墙先屈服,而屈服后产生的内力量分配,框架承担的剪力会加大,如果地震作用继续增加,使框架结构屈服形成先剪力墙后框架的两遒设防,合作成为一个良好的耗费能量体。如果同单独的框架结构相比,这种结构体也存在不足之处:

首先,由于连续梁自身截面的特点,极容易发生剪切破坏。使连续梁在塑性变形过程中在没有达到需要的延性之前,已经出现了剪切破坏。从而使它的塑性转动能力得不到有效发挥,比框架连续梁不能充分转动,耗散的能量也不充分。

其次,这种结构受到开洞位置的影响是较大的,若是墙体上开洞位置不当或过大,则会出现不可预料的塑性耗能机构。

最后,当剪力墙屈服后形成的塑性内力重新分布,使体系中的框架承担的剪力,超过其按出铰之前弹性计算所考虑分配的剪力,在框架设计时估计偏低,这是需要引起重视。

参考文献

1 建筑抗震设计规范[S] .GB50011-2001北京.中国建筑工业出版社,

2001

建筑结构的抗震措施范文第4篇

关键词:建筑;钢筋混凝土;框架结构;抗震

地震给人类造成了巨大的伤害,由于无法预料地震的震动规律,因此,我们很难将其具有的复杂性与不确定性有效的把握;要想将地震后的建筑物的特性与参数准确的测量出来,这一目标目前还无法真正的实现。也就是说,柱子不能比梁先坏,因为如果梁破坏了,属于局部性的,而柱子破坏却对整个建筑结构的安全性造成严重的威胁,严重者会坍塌,所以,在实际中,我们应将柱子的安全性相对提高。本文论述了部分地区发生地震后对钢筋混凝土梁框架结构房屋造成的破坏程度,并对地震灾害发生的规律进行了总结,提出了有效的措施用于抗震[1]。

1 钢筋混凝土框架结构概述

钢筋混凝土框架结构是指由钢筋混凝土梁和柱以刚接或者铰接相连接而构成承重体系的结构。框架结构具有空间分隔灵活、自重轻、节省材料,可以较灵活地配合建筑平面布置的优点,利于安排需要较大空间的建筑结构;采用现浇混凝土框架时,结构的整体性、刚度要好,且设计处理好也能达到较好的抗震效果,而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。但是框架结构体系也有不少的缺点,具体为:框架节点应力集中显著;框架结构的侧向刚度小,属柔性结构框架,在强烈地震作用下,结构所产生的水平位移较大,易造成严重的非结构性破坏等等。在地震区,由于地震作用明显,对于水平抵抗力弱的框架结构,如何利用框架结构的优点,合理地设计结构体系是现在建筑设计的重点和热点问题[2]。

2钢筋混凝土框架结构的震害

2.1结构布置不合理产生的震害

这主要是指由于平面布置不对称而造成的建筑物边缘部位的扭转破坏;立面布置不均匀造成的竖向不规则;塑性变形集中产生的薄弱层破坏;两个结构物防震缝预留的宽度不足,导致在大地震下,建筑水平位移过大,防震缝之间的结构碰撞产生的破坏等等。

2.2框架柱、梁和节点的震害

由于在水平地震作用下,柱端处的弯矩、剪力和轴力都比较大,柱的箍筋配置不足或锚固不好,在弯、剪共同作用下,使箍筋失效、混凝土剥落,甚至压碎崩落,纵向力使纵筋压曲呈灯笼状。当有错层、夹层或有半高的填充墙,或不适当地设置某些连续梁时,容易形成短柱。在地震中,房屋不可避免地要发生扭转,因此角柱所受剪力最大,同时角柱又受有双向弯矩作用,而其约束又较其他柱小,所以震害重于内柱。

2.3框架砖填充墙的震害

框架中嵌砌砖填充墙,容易发生墙面斜裂缝,并沿柱周边开裂。端墙、窗间墙和门窗洞口边角部位破坏更加严重。烈度较高时墙体容易倒塌。由于框架侧向变形属剪切型,下部层间位移大,填充墙震害呈现“下重上轻”的现象。填充墙破坏的主要原因是,墙体受剪承载力低、变形能力小、墙体与框架缺乏有效的拉结,所以在往复变形时墙体易发生剪切破坏和散落。

2.4底部楼层侧移过大,并导致倒塌

底部楼层侧移过大的主要原因是:由于底层作为商用或公共停车场等大空间使用,上部楼层为住宅或者宾馆,填充墙使上部楼层的层刚度增大,形成柔性底层结构,导致底层坍塌。

3 将房屋钢筋混凝土框架结构加固的措施

以某钢筋混凝土框架结构办公楼发生地震后的梁、柱加固的工程为例,以此对地震后房屋钢筋混凝土框架结构受损害之后采取何种措施对梁、柱加固进行了论述。此办公楼所处的位置,地震对其造成的影响程度为7度,此楼的整体长度为27.6米,总宽度为11.64米,总共有六层,其总建筑面积为2021.53平方米,建筑的总体高度为22.5米。此办公楼的结构属于钢筋混凝土框架结构。地震发生时,此办公楼有部分混凝土梁、柱出现了裂缝的情况,但是其产生的裂缝宽度不大,楼层之间也没有明显的位移。填充墙体在地震的影响下,部分部位受到了损害,个别墙体的震害程度较为严重,并且,其还与混凝土梁的结合处出现了松动的情况,进而导致水平裂缝的发生。根据上述描述的情况,提出了以下几点加固的措施[3]:

第一,对混凝土梁,应采用外包复合砂浆钢筋网的方式使其加固,对于混凝土柱,应采用增大截面的方法使其加固。

第二,对于受到地震损害的梁、柱,在对其进行加固过程中,还应设置安全防护措施。

第三,在加固施工的前期阶段,使用灌缝材料将构件上存在的裂缝进行填充。

第四,对于受到地震损害的混凝土梁构件,应采用外包复合砂浆钢筋网的方式将其加固,以此将构件的承载能力与刚度等性能全面提高。为了确保新界面与旧界面之间能够保持连接,应在这两者界面上涂抹一层界面剂,同时还要将锚固筋埋入到梁体内部。

4提高钢筋混凝土框架结构房屋抗震能力的对策

4.1 强度与刚度要均匀

对于多层建筑物,在实际建筑过程中各层之间的强度与刚度必须要均匀,如果其楼层比较薄弱,那么,此处就会因为地震的原因而导致部分部位发生变形,而建筑物就会随着这一部位出现严重的破坏,严重的可能会导致建筑物整体发生破坏。如发现存在薄弱的地方,应在第一时间内制定有效的措施,将其抗震能力全面提高。

4.2 保证结构的延性抗震能力

按照要求合理的选择了建筑结构之后,应制定有效的抗震措施,以此确保结构具有较高的延性抗震能力,从而使得结构在发生大小地震时都不会受到多大的损害。系统的抗震措施具有以下几个方面:强柱弱梁;人为地将柱增大相对于梁的抗弯曲能力,以此确保钢筋混凝土框架结构在发生地震的情况下,梁端塑性铰能够较早的出现,那么这样,塑性的转动就比较大;而当柱端塑性铰出现的时间较晚,那么,它的塑性转动的就比较小,从而使得钢筋混凝土框架结构塑性消耗能力大大提高;强弱剪弯;剪切破坏通常是没有延性的,如果某一个部位出现了剪切破坏的现象,那么,此部位就不具备抗震能力,并且,柱端如果出现剪切破坏就会导致结构整体出现坍塌现象。所以,可以人为的将柱端与梁端增大,这样结构就不会在地震的作用下而发生剪切破坏现象[4]。

4.3 进一步增强构件的相互连接

要确保各个构件之间紧密的连接,只有这样,各个构件自身所具有的强度就会得到充分的发挥,才能将地面产生震动的力相互传递,这样各个构件才能将地震力全面的吸收,整个构件的延性才会得到提高。并且,将各个构件之间进行有效的连接,能够促进结构的整体性。

4.4 超静定结构次数多

超静定结构如果超出了其自身的荷载能力时,就会使得多余的杆件受到外力的作用而发生变形,将部分能量吸收掉,从而使得整个结构的稳定性提高了,降低了地震发生造成的破坏程度。由于超静定的结构次数比较多,因此,其就能够将地震能量更好的消耗,同时,也使得建筑抗震能力得到了进一步增强[5]。

结论

本文主要论述了部分地区在发生地震过程中对钢筋混凝土梁框架结构房屋造成的破坏程度,并对地震灾害发生的规律进行了总结,提出了有效的措施用于抗震。

参考文献:

[1]汪小林,顾祥林,印小晶,黄庆华. 现浇楼板对钢筋混凝土框架结构倒塌模式的影响[J]. 建筑结构学报,2013,04:23-31+42.

[2]雷拓,钱江,刘伯权. 既有钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震评估[J]. 工程抗震与加固改造,2013,03:113-120.

[3]王红伟. 钢筋混凝土框架结构抗震延性设计[J]. 建材世界,2013,02:126-129.

建筑结构的抗震措施范文第5篇

【关键词】房屋结构;抗震技术;建筑

中图分类号:TU99 文献标识码: A

目前,多数房屋相对于技术配备方面而言,更注重的是内部的装饰,对于房屋安全性的重视度还不够高,一旦发生地震等地质灾害,将会给居民带来严重的生命、财产损失。为了保护建筑物,尽可能避免人员伤亡,我们应该加大力度研究房屋的抗震技术。我国地震灾害频发,每年都出现大量因地震灾害坍塌的房屋,给居民的生命、财产安全造成了严重危害。所以,在房屋的设计阶段就应该采用抗震技术,科学的设计很大程度上能够避免地震带来的损害。

一.抗震技术概述

(一)抗震技术的意义

地震是一种较为普遍的地质灾害,它的特点是难以预测,破坏力大,极易对房屋建筑造成世严重损害。

我国地震灾害频发,在经历了近几年的地震、特别是2008年汶川地震的惨痛教训后,既积累了一定的经验,在挽回地震造成的损失中取得了较大的进步,也相应地对抗震设防标准、抗震技术都有了更高标准的要求,对居民房屋的抗震性尤为重视。目前仍有大量房屋地震后出现严重破损的现象,因此,在房屋设计中一定要遵循保护居民生命财产安全的原则,运用抗震技术完善房屋的质量。

(二)抗震技术的原理

地震的破坏力源自地壳内部的能量,并通过横波和纵波向四周传递,建筑物受到能量波的带动,产生剧烈震动,对内部结构产生严重的破坏。在地震中,建筑物的振幅受本身阻力影响,阻力的大小和振幅大小呈负相关,即阻力越小,建筑物对地震产生的能量的抵消值就越小,建筑物振幅就越大,对建筑物的损毁程度也就越大。因此,抗震技术的原理就是增加建筑物的阻力,进而减小建筑物在地震中的振幅,降低地震对建筑屋的损害。

(三)抗震技术的标准

1.甲类建筑

即重大工程建筑,或可能在地震中出现严重损害的建筑。甲类建筑在结构设计中,抗震设防烈度必须高于本地区要求指数。

2.乙类建筑

此类建筑的结构设计中,应结合本地具体情况进行抗震设计,如果建筑物规模较小,可以采用抗震性能更优的结构,抗震措施只需依照当地抗震防烈度要求即可。

3.丙类建筑

对本类建筑的抗震措施要求为:只要满足本地区的抗震防烈度要求即可。

4.丁类建筑

此类建筑的抗震措施可以略低于本地区的抗震设防烈度要求,抗震设防烈度是6度的情况下不再降低。

二.房屋结构设计中抗震技术的应用

(一)房屋结构设计中的抗震措施

在房屋结构设计中,一定要考虑到地质条件、建筑物本身的基础结构、材料、地理位置等,结合建筑类型和抗震设计标准,有针对性地进行双重抗震设计,运用有效的抗震技巧,全面提升建筑物在可能发生的地质灾害中的稳定性,确保建筑物的稳固。

(二)房屋结构设计中的建材选择

建筑材料是建筑结构设计中最重要的承重原料,抗震结构对建材的塑性、刚度都有较高要求。在运用建材的过程中,要以保证建筑物的稳定性为目标,参照当地地震史,并经过科学的理论分析,选用最合适的建材。通常在不影响建筑物的结构和使用效果的情况下,应选用质量小的材料,因为在地震中,此类材料相比之下破坏力低,不易造成人员伤亡。

例如,在我国东北,建筑物经常使用钢筋混凝土作为主要材料,大型建筑物还会运用伸缩缝的方法,这样不但保证了建筑结构的完整性,还能很程度上防御地震的破坏。

(三)房屋结构设计中的隔震措施

设计者应考虑到建筑物的规模、所处地理环境进行抗震结构设计,并科学地安排建筑物的抗震位置、抗震装置,在关键位置构架起用以减消地震冲击的隔震层。隔震层根据其位置的不同,可以分为地基隔震隔震措施、基础隔震措施、间隔隔震措施与悬挂隔震措施这四类。

所谓地基隔震,指的是在土层、建筑物基础的底部相连位置设置一个缓冲层,在地震波传导过来时,发挥其吸收、反射的作用,减消一部分地震能量,从而实现降低地震对建筑物的破坏的目的。目前在我国地基隔震层普遍采用沥青作为原料,在今后的发展中,隔震层的材料也会得到创新,减震效果也将更好。

建筑物的基础承载着整个建筑物,基础结构的建设在建筑物的抗震设计中是非常重要的,其技术要求也相对偏高。具体是指在建筑物的基础和上部结构的连接处设置隔震层,防止地震波向上传导,减小地震对上部结构的破坏力。基础隔震一般采用多层建筑施工,设置夹层橡胶隔震、混合隔震和基底滑移等几类隔震装置。

间层隔震的作用是吸收、并且再次消减冲击余力,可以在原来的结构层的基础上装置隔震层,这种隔震措施施工简单,在早期建筑中应用得非常广泛。

悬挂隔震措施,顾名思义,就是将建筑物或其某一部分采取悬挂的方式进行隔震,这是一种普遍应用于大型钢结构建筑的有效抗震措施。地震过程中,悬挂结构虽然也会受到地震波的影响,但由于缺少介质,这种影响会大幅度减少,把地震破坏力的传导范围控制到最小。这种隔震措施目前已经开始被应用于钢结构建筑,并取得了良好的抗震效果。

(四)房屋结构设计中的机敏减震

机敏减震运用了活塞运动原理,让建筑物在地震发生时,通过内外钢在滑动层面上的不断滑动,起到减小地震破坏力、控制地震波传导的作用。

(五)房屋结构设计中的效能减震

效能减震的原理采用阻尼器、效能器对地震力进行主动消耗和吸收,从而减少地震对建筑主体的破坏,确保建筑主体安全。这种减震技术目前应用也很广,在,新、旧建筑物抗震加固中均能起到很好的抗震作用。