[建筑結構中抗震設計研究] 建筑結構抗震設計與研究 胡慶昌
發(fā)布時間:2020-02-16 來源: 幽默笑話 點擊:
隨著汶川地震的發(fā)生,我國地震越來越多,地震是一種自然現(xiàn)象,它是無法進行預測和防止的,而面對無法預測和防止地震而言,人們只能從遇到地震時使損失降至最低方面入手進行控制,因此,建筑結構抗震設計顯得越來越重要。隨著建筑結構抗震相關理論的不斷發(fā)展,抗震設計也發(fā)生了一系列變化。本文主要對建筑結構中抗震設計的常見問題進行分析。
1.選擇場地地基
在進行建筑場地的選擇時,要根據(jù)工程需要,以及地震活動情況和工程地質有關資料進行綜合評價。對于不同的場地,應對天然地基時的抗震承載力進行分析,對震陷、震動液化可能性與液化危害度進行分析。必要時,對其處理可采用規(guī)范的相應的地基來進行。根據(jù)地震烈度、場地土的厚度和斷裂的地質歷史來對避讓距離進行確定,從而確定場地范圍內(nèi)的地震斷裂。在選擇場地地基時,要避開對建筑不利的地段,如果沒法避開時,采用適當?shù)目拐鸫胧?
2.選擇抗震體系類型
首先,建筑的體型要簡單,平立面布置宜規(guī)則。建筑物要是體型簡單且規(guī)則,其不僅具有明確地受力性能,而且在設計時在地震作用下的實際反映及其內(nèi)力很容易分析。并且也比較容易處理結構細部的構造。因此,此結構在遭遇地震使迫害程度很輕。其次,建筑地震作用的產(chǎn)生、傳遞和分配受結構體系類型的規(guī)則性影響,并且建筑物的固有周期和抗震延性也受其建筑材料和結構體系的影響。因而,影響了建筑的抗震作用。因此,對于體型復雜、平立面特別不規(guī)則的就建筑結構的適當位置設置防震縫。如果平面不規(guī)則的建筑結構,應進行水平地震作用計算和內(nèi)力調整,并且采用有效的抗震結構措施,其應用到較薄弱位置。在體型復雜的建筑中,不設防震縫時,計算模型應選擇符合實際的結構來進行精細的抗震分析,對局部應力和變形集中以及扭轉影響進行估計、對易損部位進行判別,從而提高抗震能力。如果設置防震縫時,將建筑分成規(guī)則的結構單元,防震縫留有足夠的寬度,應完全分開其兩側上部結構。
3.選擇抗震結構體系
―般情況下,應優(yōu)先選擇不負擔重力荷載的豎向支撐或填充墻,或選用軸壓比不太大、延性較好的抗震墻等構件,作為第一道抗震防線的抗側力構件?蚣塄D抗震墻結構體系中的抗震墻、處于第一道防線,當抗震墻在一定強度的地震作用下遭受可允許的損壞,剛度降低而部分退出工作并吸收相當?shù)牡卣鹉芰亢,框架部分起到第二道防線的作用。這種體系的設計既考慮到抗震墻承受大部分的地震力。對于強栓弱梁型的延性框架。應具備必要的強度,良好的變形能力和耗能能力。如果抗震結構體系有較高的抗側力強度,但缺乏足夠的延性,則這樣的結構在地震時很容易破壞(如元筋砌體);但如結構有較大的延性、而抗側力強度不高,在不大的地震作用下結構產(chǎn)生較大的變形(如純框架結構),如果砌體結構加上屆邊約束構件,使其只有較好的變形能力。如果框架中設琶抗震墻,使其抗例力強度增加,則上述兩種結構的抗震潛力都增大了。宜具有合理的剛度和強度分布,避免因局部削弱或突變形成薄弱部位。產(chǎn)生過大的應力或塑性變形集中,對可能出現(xiàn)的薄弱部位,應采取措施提高抗震能力。結構在強烈地震下不存在強度安全儲備、構件的實際強度分布是判斷薄弱層(部位)的基礎。
抗震計算中的延性保證。延性控制準則的一般要求都包括對兩個物理量的要求:一是所討論的部件(如包括節(jié)點在內(nèi)的梁柱接頭區(qū))在預定部位(如梁端)屈服后所能達到的變形量的大。涣硪粋是直到變形量增大到預期值為止,部件各部位都必須保持其應具備的承載力而不發(fā)生先期承載力失效。其中第一個物理量是被衡量和控制的量,第二個量是第一物理量的基本保障。對節(jié)點而言,就是要求節(jié)頭區(qū)梁端或柱端屈服后達到某個必要的變形之前不會先行發(fā)生破壞或剪切失效。具體框架節(jié)點延性設計準則表達如下。提高抗震結構構件的延性、改變其變形能力,力求避免脆性破壞;為此砌體結構應按規(guī)定設置鋼筋混凝土圈梁和構造柱、芯校,或采用配筋砌體和組合砌體柱等;鋼筋混凝土構件應合理的選擇尺寸、配置縱向鋼筋和箍筋。為了保證強柱弱梁,強剪弱彎,強節(jié)點弱構件的抗震設計理念,在配置縱向鋼筋和箍筋時,應考慮梁翼緣板的作用和梁裂縫寬度驗算或超配而增加梁縱筋的影響?蚣芸v向鋼筋的最小配筋率,應與《建筑抗震設計規(guī)范》一致,或者略小。在配置柱縱筋和箍筋時,應考慮這部分的梁縱筋的影響,柱增加的單向縱筋和箍筋可按以下簡化計算確定:
柱增加的單邊縱筋:
柱增加的箍筋:
其次,保證抗震結構構件之間的連接具有較好的延性、是充分發(fā)揮各個構件的強度、變形能力,從而獲得整個結構良好抗震能力的重要前提。為了保證連接的可靠性,構件節(jié)點的強度不應低于其連接構件的強度,預埋件的錨固強度不應低于其連接構件的強度;裝配式結構構件之間應采取保證結構整體性的連接措施。
4.常用的抗震分析方法
在結構設計中,需要將用來進行內(nèi)力組合及截面設計的地震作用值進行確定。計算地震作用值通常采用底部剪力法、彈性時程分析方法以及振型分解反應譜法,這三種方法都是彈性分析法。其中最為簡單的屬底部剪力法,其在質量、剛度沿高度分布較均勻的結構中較為適用。其思路就是對地震影響系數(shù)的確定通過對結構的第一振型周期的估計來進行,總的水平地震作用確定是結合結構的重力荷載來進行,然后分配至各層按照一定方式來進行結構設計。對于較為復雜的結構體系的抗震計算,采用振型分解反應譜法來進行,它的思路就是根據(jù)振型疊加原理,將各種振型對應的地震作用、作用效應以一定方式疊加起來得到結構總的地震作用、作用效應。對于彈性時程分析而言,其適合用于特別不規(guī)則和特別重要的結構中,此方式為直接動力分析方法。
現(xiàn)代抗震設計理論越來越先進,世界各國已經(jīng)在抗震方面取得了較好的成績,例如,大量鋼筋混凝土構件的抗震性能試驗的進行。在這樣的大背景下,我國的抗震設計也應該進行完善,不斷向前發(fā)展。
參考文獻
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(作者單位:霍山天地勘察設計院安徽六安237200)
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