浅谈建筑的抗震性能设计.docx

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除浅谈建筑的抗震性能设计我国处于地震多发地区，地震对建筑的危害之大令人触目惊心，因此，建筑抗震必须引起建筑设计师的高度重视。建筑设计师应以科学严谨的态度，从多方面设计来提高建筑结构的抗震性能。本文结合笔者多年设计工作经验，介绍了从建筑结构的规则性、增强建筑物的刚度及整体性、保证结构的延性能力、优选抗震性能突出的结构材料等四个方面来提高建筑结构的抗震性能。1、前言地震是人类社会面临的一种严重的自然灾害之一，破坏力极强，唐山、汶川大地震至今令人触目惊心。在建筑安全因素中，地震作为一种随机的、尚不能准确预见和准确计算的外部作用必须给予充分的考虑。地震给建筑造成的损害是巨大的，主要有以下三点：一是地震引起建筑地基的震陷、砂土液化，从而使地基失效；二是地震引起整个地面严重变形而使建筑物重心转移而倒塌；三是结构物由于地面运动剧烈震动，因变形过大、连接接头的破坏、结构强度不足造成构件失稳甚至整体倾覆。所以，提高建筑结构的抗震性能设计便成为设计师不得不面对的迫切课题。本文从提高建筑结构的规则性、增强建筑物的刚度及整体性、保证结构的延性能力、优选抗震性能突出的结构材料等四个方面阐述了建筑结构抗震性能的提高，从而可以防止和减少地震给建筑造成的危害。2、选择有利的抗震场地建筑场地的工程地质条件对建筑物的抗震性能起到很关键的影响作用，因此，要提高高层建筑结构的抗震性能，远景设计研究院的建议是首先要选好建筑场地，尽量避开对抗震不利的场地进行建设，以减轻地震灾害。选择建筑场地应遵循以下几点原则：2.1、应选择对建筑抗震有利的地段，如宽阔平坦而又坚实均匀的场地。坚实的砂土层，中等风化的基岩和不含水的粘土层都属于良好的场地；尽量避开软弱土、液化土，高耸孤立的山丘、非岩质陡坡、河岸和边坡边缘等状态明显不均匀地段。2.2、当无法避开上述的不利地段时，应根据抗震设防类别、地基液化等级来采取适当的加强措施，可加强地基和上部结构整体性和刚度，采取措施部分消除或全部消除地基液化造成的沉陷。2.3、当地基内存在软弱粘性土层、严重不均匀土层和新近填土时，应估计地震时造成的地基不均匀沉降或其他不利影响，并采取对桩基、地基的加固措施以及加强基础和上部结构的处理，对于地震时可能导致滑移、崩塌、地陷或地裂的场地，应采取相应的地基稳定措施，并且此类地段不宜建造甲、乙、丙类建筑。3、从结构设计方面加强建筑物的抗震性能做好场地选择工作之后，在建筑结构的设计方面提高整体抗震性能，具体可以从设计方面提高结构的整体性、规则性、延展性以及整体刚度。下面具体从设计方面介绍几种提高建筑结构抗震性能的方法和途径。3.1、尽量提高建筑结构的规则性汶川地震经历表明，简单、规则、对称的建筑在地震时不易被破坏，其抗震能力较强；反之，如果房屋平面上凸出凹进，体形不规则，则在地震时容易产生震害。并且结构规则的建筑容易准确计算其地震反应，其确定地震作用的传递途径，并进行细部处理或采取其他抗震构造措施。因此，使建筑平立面布置简单、规则、对称、合理已成为抗震设计的基本原则之一，这也是远景设计研究院做建筑设计时一直遵循的。还应保证结构质量和刚度变化均匀，避免出现楼层错层。3.1.1、建筑形状力求简单规则。尽量不让平立面出现凸角的结构，若凸角难以避免，应满足建筑平面突出部分的长度不大于该方向总长度的30%，且不大于建筑的总宽度。除了局部突出的楼、电梯间之外，房屋立面局部收进尺寸不大于总尺寸的25%。不宜使房屋平面的总长度过长，并且结构平面的长宽比也不宜过大。3.1.2、建筑结构尽量对称均匀。结构对称均匀是抗震设计十分重要的原则，不对称结构会在地震作用下产生较强的扭转作用。若周边构件的强度和刚度不对称，则应在布置时从总体上减小刚度偏心，并在计算时充分估计构件的内力和变形及薄弱侧的位移。3.2、增强建筑物的刚度及整体性建筑物是由纵、横向承重构件和楼盖组成的结构体系，它必须具有足够大的整体刚度和整体稳定性。增大结构构件的刚度，可以推迟地震时构件屈服，降低对构件延性的要求。还应注意抗侧力构件的布置以及结构质量的分布。刚性楼盖能保证各个抗侧力的构件按各自侧移刚度合理分配地震作用。3.3、保证结构的延性能力。要使建筑物在遭受大地震时具有较强的抗震能力，可通过使部分结构构件破坏来延性耗散地震能量，从而减少整体承受的地震能量。例如可以通过合理调整构件之间承载力的相对大小，实现有效的屈服机制。结构延性能抵抗地震作用下的非弹性变形，其对于结构抗震性能的作用丝毫不亚于结构的强度。为使结构在地震中表现出必要的延性，就应尽量使塑性变形更多地集中在具有一定延性能力的构件上。可采取以下方法提高结构的延性：3.3.1、选择一个可接受的塑性变形机构，即通常所说的“强柱弱梁”。它是通过人为作用使柱的抗弯能力比梁强，使得在地震作用下，钢筋混凝土框架的梁端塑性铰出现较早，而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时，前者塑性转动较大，而后者塑性转动较小或根本不出现塑性铰。这样就能保证框架具有较大的塑性耗能能力。3.3.2、为避免在强烈地震作用下，结构在其延性未发挥出来之前就遭到剪切破坏，应人为增大各类构件的抗剪切能力，即我们通常所说的强剪弱弯，即增大梁端、柱端以及节点处的组合剪力值，来避免构件发生剪切破坏。可直接将一跨梁两端截面的组合弯矩值乘以增大系数，再从平衡关系中求得梁端剪力。3.3.3、通过相应的抗震构造措施，保证可能出现塑性铰的部位具有足够的塑性转动能力和塑性耗能能力。我国的抗震措施中采用“梁柱塑性铰机构”耗能机构模式。增加箍筋能提高构件在发生剪切破坏时所达的延性。3.4、优选抗震性能突出的结构材料建筑结构体系的抗震能力，实质是不同建筑构件在地震来袭时其承载能力与延展能力的集合。所以远景设计研究院提醒，在建筑中，根据建筑工程的条件，优选抗震性能突出的结构材料。按照抗震性能比较，不同材料的结构类型性能等级排序为：钢结构、型钢混凝土结构、现浇钢筋混凝土结构、装配式钢筋混凝土结构、钢筋砌体结构。因此，尽可能采用钢结构或型钢混凝土结构。通过减小柱断面尺寸，提高结构的抗震性能。在建筑中还应注意选用新型建筑结构和材料，减轻结构自重。在相同地基处理的情况下，利用钢管混凝土承重柱自重可减轻65%左右，从而降低建筑体的重心，减小地震作用时倾覆力矩，提高建筑体稳定性，优化其抗震性能。4、结语综上所述，地震作用是一个非常复杂、不可知的过程。提高建筑的抗震性能是建筑设计师不得不面对的迫切课题，建筑设