混凝土结构保持抗震概念设计原则是什么?
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篇1:混凝土结构保持抗震概念设计原则是什么?
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合理控制结构的塑性铰区,掌握结构的屈服过程及屈服机制。
构件耐震设计的4项基本准则:强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉。
嵌固部位(基础或地下室),应具有足够的整体刚度和承载能力
篇2:结构抗震概念设计论文
结构抗震概念设计论文
一、结构抗震概念设计的提出原因及必要性
每栋建筑物都是一个空间结构体,在荷载作用下各构件并非是以脱离体系的单一构件独自工作,而是以相当复杂的方式共同工作,精确计算其作用和受力是相当困难的,在计算地震作用时尤其如此,由于地震作用下的结构构件受力状态的复杂性及不确定性、人们对地震时结构响应认识的局限性和模糊性、理论计算中的假定与实际情况的差异性,注定了在现阶段无论计算工具再如何发展,计算过程再如何严格,其结果也只能是一种比较粗略的估计,甚至有时还根本无法计算。
显然在结构设计中,仅依靠现有理论进行抗震计算往往不能满足结构安全性、可靠性的要求,无法达到预期的设计目标。因此在不确定因素众多,受力状况复杂的结构抗震设计中,抗震概念设计的提出和应用就显得尤为重要了。
二、结构抗震概念设计的涵义
所谓抗震概念设计,一般是指不经过计算,尤其在难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中,依据整体结构体系与分结构体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、实验现象和工程经验中所获得的基本设计原则和设计思想,从总体的角度来进行建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制,从而从根本上保证结构的抗震性能。
三、结构抗震概念设计的基本原则和具体要求
(一)建筑场地的选择
地震造成建筑的破坏,除地震动直接引起结构破坏以外,还有场地条件的原因,诸如:地震引起的地表错动与地裂,地基土的不均匀沉陷、滑坡和土体液化等。因此选择有利于抗震的建筑场地是减轻建筑物地震灾害的第一道重要工序。
(二)建筑物的平面、立面及竖向剖面的布置建筑物平面和立面的规则性是抗震概念设计中需要考虑的一个重要因素。
规则的建筑方案体现在:建筑物的平面布置基本对称;结构体型简单;抗侧力体系的刚度和承载力上下变化连续、均匀。因为,简单、对称的结构容易估算其在地震时的反应,容易有针对性的采取抗震措施并对其进行细部处理。因此,这就要求建筑专业的设计人员具有一定的抗震知识素养,应该对所设计的建筑的抗震性能有所估计,避免采用抗震性能差的严重不规则的设计方案。
(三)结构体系的确定和结构布置
结构体系的.确定是结构设计中头等重要的大事。结构设计时应通过综合分析使结构体系尽量合理且经济,应优先采用抗震能力强、延性好、耗能能力强、便于施工且具有多道防线的结构体系(如框架-剪力墙结构,框架-筒体结构,设置耗能连梁的剪力墙结构等),避免采用抗震能力较低的结构体系(如板柱-剪力墙结构,单跨框架结构等),尤其应避免采用看似“合法”(符合规范)但不合理的结构体系(如当房屋高度接近规范框架结构类适用高度上限时,仍采用框架结构,震害表明,框架结构的侧向刚度较小,整体性较差,结构的抗震性能较差,此情况下应采用抗震性能较好的框架-剪力墙结构为宜)。
而在结构布置时,应采用概念清晰、传力途径明确的布置方式,尽量避免造成结构扭转、平面和立面的里出外进、竖向传力杆件的间断与不连续等问题。
(四)多道抗震防线的设置
单一结构体系只有一道抗震防线,一旦破坏就会造成建筑物倒塌的严重后果。特别是当建筑物的自振周期与地震动卓越周期相近时,建筑物由此而发生的共振,更加速其倒塌进程。而如果建筑物采用的是多重抗侧力体系时,第一道防线的抗侧力构件在 当第一道抗侧力防线因共振而破坏,第二道防线接替工作,建筑物自振周期将出现较大幅度的变动,与地震动卓越周期错开,使建筑物的共振现象得以缓解,避免再度严重破坏。在双重结构体系中一般应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙,或轴压比值较小的抗震墙、实墙筒体等构件作为第一道防线的抗侧力构件,如框架-剪力墙结构中的剪力墙,框架-填充墙结构中的填充墙,单层厂房纵向体系中的柱间支撑,均可作为各自体系中的第一道抗震防线。如因条件限制,只能采用单一的框架体系,则框架就成为整个体系中唯一的抗侧力构件,此时应采用“强柱弱梁”型的延性框架。
在地震作用下,框架梁成为第一道抗震防线,框架柱为第二道抗震防线,用框架梁的变形去消耗地震能量,使框架梁的屈服先于框架柱的屈服,从而保护了框架柱的相对完整,最终达到“大震不倒”的要求。
(五)结构抗震设计关键点的把握
在结构抗震概念设计中,还应注重对结构体系中的关键部位(如薄弱层,加强层等)、关键部位中的关键构件(如加强层的重要竖向构件、转换层的水平转换构件等)、关键构件中的关键节点(如梁柱节点,柱根部位等)几个关键点的把握,从而实现“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固、强柱根弱杆件”的设计理念。
结构抗震概念设计不是拒绝进行复杂结构设计,而是要求在处理复杂结构设计时明确:什么是结构设计的最佳选择?采用不合理的结构方案或结构布置可能会带来什么样的后果?需要采取哪些补救或加强措施,并对这些措施的合理性和有效性做出客观的评价,以保证结构性能目标的实现,确保房屋安全。结构抗震概念设计不是指手画脚的空洞说教,而是具有丰富内涵的实实在在的工作。
篇3:结构分灾抗震设计:概念和应用
结构分灾抗震设计:概念和应用
详细论述了结构分灾抗震设计的产生背景、设计思想、优化模型和基本原则,指出结构分灾设计是在分析基于投资-效益准则的结构抗震设计模型的基础上,对工程实践中一些成功经验的提炼和概括而形成的设计方法,工程领域中一些现行设计方法和措施就是分灾设计的.具体应用.当工程师们待处理的问题必须考虑高度不确定性因素时,将分灾设计作为一种可能选用的设计理念,将有助于工程师们实现设计创新.分灾设计符合基于性能的抗震设计思想,可以方便地实现基于性能的设计.
作 者:杨迪雄 李刚 YANG Di-xiong LI Gang 作者单位:大连理工大学,工程力学系,工业装备结构分析国家重点实验室,辽宁,大连,116023 刊 名:世界地震工程 ISTIC PKU英文刊名:WORLD EARTHQUAKE ENGINEERING 年,卷(期): 23(4) 分类号:P315 关键词:抗震设计 分灾设计 设计思想 优化设计 基于性能的设计篇4:建筑结构抗震概念设计
建筑结构抗震概念设计
进行建筑结构抗震概念设计会让人们在学习和实践中建立正确的概念,学会如何运用正确的思维和判断力来整体的把握结构的性能,对结构的承载能力,变形能力等等更深的把握,合理地确定结构总体与局部设计,接结构具有良好的品性和性能。 由于地震用做的不确定性和不可预知性,结构计算假定与实际情况的不符合性。使得往往的计算结果不能全面,真实的反映结构的真是受力和变形的情况,但是为了确保建筑物能够拥有良好的抵抗地震作用的性能,我们要以大的方向着手,做好这方面的设计。因为如果这方面做不好的话,其他的工作都有可能是白费,避免不了结构发生重大的破坏,所以根据这么多年来世界各个地区发生的地震,通过对其的分析和研究,大致归纳并总结出一些抗震概念设计的如下一些要点: 一、选择对抗震十分有利的建筑场地,地段和地基 1.抗震有利地段 众所周知,选择施工和建造的建筑物的时候,宜选择对抗震十分有利的地段,避开对其抗震设计不利的地段。那么怎么样才算是有利呢,有利的抗震地段如稳定的基岩,坚硬的地基土,开阔,平坦,密实度高,土壤分布均匀的中硬等级的土等。抗震相对危险的地段是指可能发生例如山体滑坡,崩塌,地陷,地裂,泥石流等,以及地震设防烈度为8度以上的可能发生错位的地区。就地形而言,一般指突出的山嘴,孤立的山包和高差较大的地台边等。就场地土质而言,一般指软弱土,易液化土,断层破碎带以状态不明的地段。 2.选择对抗震有利的建筑场地和地基 为了减少由于地面运动通过建筑场地和地基传给上部结构的地震能量,应采取下列方法:(1)选择薄的场地覆盖层;(2)选择坚实的场地土;(3)将建筑物的自振周期与地震动的卓越周期错开,避免共振;(4)采取基础隔震或消能减震措施。 此外,为了确保天然地基和基础的抗震承载力,需按《抗震规范》的要求进行抗震验算,并且地基承载力应该是地基承载力特征值乘以地基承载力调整系数(≥1)。《抗震规范》还规定,对于存在饱和砂土和饱和粉土的地基,除6度设防外,应进行液化判别;存在液化土层的地基,应根据建筑的抗震设防类别,地基的液化等级,结合具体情况采取相应的抗液化措施。 二、设计有良好抗震作用的体型,进行合理的结构布局 1.有良好抗震作用的体型 有迹象表明,属于不规则的结构,布置布局又不太合理,就会给建筑物带来不利的影响甚至造成严重的震害。结构的不规则程度主要体现在形体,刚度,质量沿高度,平面的分布等因素进行判别。 结构的规则与否是影响结构抗震性能的主要因素。由于建筑物的设计是多种多样的,所以保证不了所有建筑物的设计都是规则的。规则的结构可以用较简单的计算方式如底部剪力法来计算,而不规则的结构则需要更加精确地方法来计算,并提高抗震等级采取相应的有效措施。不同结构的建筑物应该有各自合适的高度。一般而言,建筑物越高,其所受到的地震力和倾覆弯矩越大,危险程度也就越高。所以必须根据结构的的抗震性能,地基基础条件,震害经验,抗震设计经验和经济性等因素来确定结构的形式。 此外,建筑物的高宽比还应该被限制,因为高宽比越大,地震作用所产生的结构的侧移和基地的倾覆弯矩越大,由于这种作用在基底的力很难被处理,所以必须采取措施来对建筑物的高宽比进行限制。 房屋的防震缝的设置应根据建筑类型,结构体系和建筑体型等实际情况来区别考虑。不过,高层设置防震缝后,会给建筑和结构专业带来很大的困难。因此,高层建筑宜通过调整平面形状和尺寸,在构造上和施工上采取措施,尽可能不设缝。 防震缝的宽度不宜小于两侧建筑物在较低建筑物屋顶高度处的垂直防震缝方向的侧移之和。一般情况下,钢筋混凝土结构的防震缝最小宽度,应符合我国《抗震规范》的要求。 2.合理的抗震结构布局 大家都应该知道,对称布置的结构体系能有效避免扭转,对称结构在单项水平地震作用下,仅发生平移振动,各层构件的侧移量相等,水平地震力则按刚度分配受力比较均匀。非对称结构由于质量中心和刚度中心不重合,即使在单向水平地震力下也会激起扭转振动产生平移-扭转藕连振动。由于扭转振动的影响,远离刚度中心的构件侧移量明显增大,从而所产生的'水平地震剪力随之增大,较易引起破坏,甚至严重破坏。为了把扭转效应降低到最低程度,应尽可能减小结构质量中心与刚度中心的距离。除了结构平面布置要足够合理外,结构沿竖向的布置应等强。结构抗震性能的好坏,除了取决于总的承载能力,变形和耗能能力外,避免局部的抗震薄弱部位是十分重要的。 三、选择合理的结构材料 抗震结构的材料应该满足下列要求:延性系数,强度和重力比值大;匀质性好,正交各向同性;构件的连接具有整体性,连续性和较好的延性,并能充分发挥材料的强度。 1.钢筋混凝土的构件的延性和承载力,在很大程度上取决于钢筋的材性,所使用的钢筋应符合下列要求: (1)不建议在抗震结构中用高强度钢筋,一般选择中强度钢筋。延伸率不小于4%-6%。 (2)钢筋的实际屈服强度不能太高,要求钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3。 (3)钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值之比值不应小于1.25,以保证有足够的强度储备。 (4)不能使用冷加工钢筋 (5)应检测钢筋的应变老化脆裂,可焊性,低温抗脆裂。 2.混凝土 要求混凝土强度等级不能太低,否则锚固不好。对于框支梁,框支柱及抗震等级为一级框架梁,柱,节点核心区,不应低于C30;构造柱,芯柱,圈梁及其各类构件 C20.混凝土结构的混凝土强度等级,9度时不宜超过C60,8度时不宜超过C70 四、结语 总体来讲,结构抗震概念设计是学设计过程中一项非常重要的学问,它能够帮助人们在学习和实践中建立正确的概念,让人学会用自己的思维和判断力,能够全面正确的把握整体性能。使我们能够在结构设计中,更加合理的确定总体布局,使结构更加安全更加处于良好的状态。
篇5:结构抗震设计一般原则之抗震构造有哪些措施?
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所用材料等级不低于规范要求的最低等级,从而有效减小材料的脆性,计算中还应严格控制梁的相对受压区高度。砌体结构应按规范要求设置圈梁、构造柱等,有效约束砌体,提高砌体的延性和整体性。非结构构件比如框架填充墙两端应与柱有效拉结,附属构件女儿墙、雨篷、挑檐等除保证自身整体性能外,还应与主体结构有可靠连接和锚固。
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