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斜张桥的抗震设计论文

2023-04-15 08:40:29 收藏本文 下载本文

“博叽小可爱”通过精心收集,向本站投稿了11篇斜张桥的抗震设计论文,以下是小编整理后的斜张桥的抗震设计论文,欢迎阅读分享,希望对您有所帮助。

斜张桥的抗震设计论文

篇1:斜张桥的抗震设计论文

1桥梁抗震设计的总体思想

在以上各国的抗震规范中,其共同点是在强震情况下不容许出现坍塌,但一定程度的损坏是可以接受的,即我们所说的“大震不倒,中震可修”,AASHTO规范中定义了可接受的破坏程度,即指柱子中的挠曲屈服(没有剪力破坏),而且此破坏必须是可以检测及修复的(在地面及水平线以上),所有其它的破坏(指基础、桥台、剪力键、连接构造、支座、上部结构的梁及桥面板的破坏)都是不能接受的。这一定义被其它规范广泛采用,尤其在挠曲破坏的类型方面。然而一些规范放松了对位置的要求,特别是容许在桩身、桩排架、桥台台背翼墙处的屈服。对强震的定义,即使在AASHTO规范中都很模糊,但一般认为是475年一遇的地震可称为强震。在频繁出现但规模小得多的情况下,要求桥梁基本上保持弹性运营状态(无破坏),对于这种状态没有特别的校核规定。

我国现行的桥梁抗震设计规范还很不完善,无论是铁路桥或公路桥,还是采用基于强度设防基础上的设计方法,即根据折减后的弹性地震反应进行抗震设计,而结构的延性要求没有明确规定,仅从墩柱的箍筋配筋率及构造方面提出要求,以保证结构的延性。因此对我国现行震规进行修订和补充,使其提高到一个新的先进水平已是刻不容缓。90年代初在上海南浦大桥的抗震设计中,首次提出了二水平的抗震设计方法。之后,用同样方法先后对20余座大桥、城市立交桥和城市高架桥进行了抗震研究,20余年来积累了很多科研成果,对桥梁抗震的设计思想也日趋成熟。在此基础上于开始,范立础教授将正式主持“城市桥梁抗震设计规范”的制订工作。

减震和隔震设计思想是利用材料或装置的耗能性能,达到减小结构地震反应的目的,是一种经济有效的方法。近年来世界各国在结构的减隔震设计方面也做了很多研究,如弹性支座隔震体系是目前能采用的最简单的隔震方法,其中普通板式橡胶支座构造简单、性能稳定,已在桥梁上广泛应用,法国跨度320m的伯劳东纳(Brotonne)预应力混凝土斜张桥的两个塔墩顶上各用了12块橡胶支座,该桥已通车,使用情况良好。

篇2:斜张桥的抗震设计论文

常用的结构抗震设计方法有震度法和动态分析法两种,动态分析法中又包括反应谱法和时程分析法。

动态分析法比震度法有了较大的改进,它同时考虑了地面运动和结构的动力特性。其中反应谱方法中一个重要概念是动力放大系数,或称标准化反应谱。其定义为:β(ω,)=|U+Ug|max/Ug,max

式中,右端项的.分子为单质点体系动力反应的绝对加速度反应,分母为地面加速度反应的峰值。

应用反应谱计算结构地震反应,首先要计算结构的动力特性和各阶振型参与系数,然后按各阶振型对某项反应的贡献程度进行线性叠加,得到这项反应的最大值。我国“震规”中的验算方法就是建立在反应谱理论的基础上的,但反应谱理论在大跨度桥梁抗震验算上的应用还存在一些问题,如“震规”中加速度反应谱,或桥址场地设计加速度反应谱的适用范围大都在5s以内,而大跨度桥梁是长周期结构,它们的基本周期大都大于5s,在长周期范围动力放大系数β的取值对大跨度桥梁的地震反应的准确性至关重要。项海帆教授早在八十年代初就对公路工程抗震设计规范中的反应谱提出了长周期部分的修正意见,王君杰副教授也提出了“长周期地震反应谱的取值和规范化应以强震记录位移反应谱的统计结果为依据”的观点,并以此为基础提出了对当前公路工程抗震设计规范中的反应谱的长周期部分的修正和补充方法,增加了表达长周期地震反应谱特性的参数;其次大跨度桥梁地震反应组合中,如何考虑地震动的空间变化也是一个需要考虑的问题,因为对于大跨度桥梁,地震动的空间变化效应是不可忽略的。另一个在大跨度桥梁抗震分析中需要解决的问题,就是在多分量地震动作用下振型组合问题,目前常用的组合方法有SUM法(最大值绝对值之和法)、SRSS法(最大值平方和的平方根法)、CQC法(基于平稳随机振动理论导出的完全二次组合法)等。由于CQC方法计入了振型间的相关性,较好地考虑了密集振型间的强耦合性,而大跨度桥梁的动力特性具有自振周期长、频率密集和阻尼较小的特点,因此CQC方法对大跨度桥梁的地震反应分析更为适用。除此以外,在反应谱分析中给出的反应值基本上还是弹性反应,不能做到真正的非线性分析。总之,反应谱方法在大跨度桥梁的方案设计阶段,对结构的抗震性能进行粗略的评估还是可行的,但是对于重要结构或大跨度桥梁的地震反应分析则应进行专题研究。

一个很重要的步骤,就是在桥址地震危险性分析的基础上,进行结构的时程反应分析,这在大多数工程抗震设计规范中都提出了这一要求。时程分析法与反应谱法相比具有能进行结构的非线性地震反应分析、考虑复杂场地的非一致激励影响、能给出任意截面(或结点)的任意一种反应的时间历程等特点,而这些方面在大跨度桥梁地震反应分析中是必须考虑的。但在进行时程分析时也应该注意到地震波选用的随机性,因为地震是一个随机事件,它发生的时间、空间、强度、频谱成分、波形等等都是不确定的。而时程分析法还是一个确定性分析法,它是根据地震危险性分析中的人工地震波作为分析依据。所以,为了提高分析结果的可靠性,一般要求在同一钻孔位置给出一组(一般3~5条)地震波,然后取各条地震波反应的最大值。

用动力可靠度理论进行结构在风载、地震荷载作用下的安全性评估也是近年来各国学者研究的热点。它以概率的形式来评价结构的安全程度,与确定性分析方法相比又前进了一步,它的研究说明人们在地震对结构的作用以及如何确保结构的安全、功能和经济方面的认识正在逐步提高。

摘要:斜张桥的抗震设计,是世界各国桥梁工程师都非常关心的重大技术难点问题。随着大跨度桥梁的发展,人们对结构的抗震越来越重视,对大型结构的抗震性能要求作专题研究,以确保结构的安全性。而且近年来经历了多次强震后,从这些大地震中的结构震害,使人们对以前的抗震设计方法进行了反思,对以前的抗震设计规范进行修改。本文将简要介绍各国桥梁抗震规范中的设计思想以及主要的设计方法。

篇3: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4:建筑结构抗震设计讨论论文

关于建筑结构抗震设计讨论论文

【摘要】近年来,人们对建筑的安全性与质量标准越来越高,而建筑行业技术通过不断革新,技术水平不断提升,使得建筑工程质量已得到大幅提升。通过总结近二十年地震易发区及已发区的建筑结构设计特征与效果,总结出本文,做出了建筑结构抗震设计的四大思想理念,并提出了几项重要的针对建筑结构抗震设计的措施。

【关键词】建筑结构;抗震;设计;问题

建筑行业发展步伐紧紧跟随着城镇化发展愈来愈快的脚步。受到不同区域限制,及自然灾害的产生,使得建筑结构抗震设计成为建筑设计中一项不得或缺的设计任务,从保证建筑的安全性出发,为人身安全做出了保障。那么如何对建筑结构的抗震效果做出合理设计,需要考虑到什么?对抗震设计需要采取什么具体措施?本文将对以上问题进行探讨与解决。

1.建筑结构抗震设计的思想

1.1与不利区域相互避开

施工选区对建筑结构抗震能力有着至关重要的影响。再好的设计更需要有一个好的根基,建筑物的构建,需要避开地质状况不佳、地震低发区域,从而从根基上保证建筑地基能够坚实稳固。当地震灾害发生时,直接破坏的是建筑结构。如有特殊情况,无法避开不利建筑区域,这时必须使用特殊方式适当解决对应问题,并在建筑结构的构建设计上,需要对抗震能力大幅提升。所以选择一个最佳建筑建设区域,能够从根本上提高抗震性能。

1.2建筑外形设计

根据统计得出,建筑构件截面及平立面更容易突变,发生地震应力,引发地震灾害。当今时代,许多建筑设计师更注重通过建筑外形的设计稳定抗震性,设计师清楚地明白:①建筑设计注重整体性。建筑的整体性强,才能保持“传力通道”通畅,保证抗震能力强;②建筑结构遵循规则性。建筑结构不规则时,需要通过加倍地震产生的作用力与内力来重新计算建筑受力,调整设计;③设计方案的重要性。方案是否合理,直接影响着整个工程的耗材与建筑的安全性。

1.3协调设计

如何把控建筑结构的抗震效果?不仅需要的是对平立面设计的规则与对称,更需要的是建筑构造设计师与建筑工程工程师之间的协调与配合。建筑构造设计师与建筑工程工程师不仅要各司其职地完成设计与分析工作,还需要通过沟通交流,完成配合,对建筑结构的抗震设计进行调整,最终达到建筑结构规则要求与抗震设计标准。

1.4确定结构体系

当确定建筑结构后,需要选择并确定合适的结构体系。建筑结构体系的选择与确定,抗震设计中的建筑实际条件(建筑区域地质、地基深浅、建筑材料、建筑高度等)、抗震类别等决定了建筑结构体系的选择,再通过各体系间经济、技术等对比,可确定最终的建筑结构体系。确定结构体系对抗震整体分析有着不可替代的重要作用。拥有地震传递与作用途径、计算简图,能够把控地震的作用力并分析出作用力的传递方向,达到预防地震来袭并在一定程度地避免了对建筑物迫害的作用。

2.建筑结构抗震构造的关键措施

要提升建筑结构的`抗震效果,必须要采取一定的构建措施。本文介绍了:设置防震缝、增设构造柱、设置圈梁三种防控地震的构建建筑的措施。具体措施介绍如下。

2.1设置防震缝

在抗震地区,建筑物立面高差≥6m、建筑物有错层、楼板间错层高度差很大、或是建筑物各组件间硬度或重量差距过大时,需要设置防震缝。防震缝的作用就是将建筑整体划分成若干个体单元,使这些个体单元的刚度以及重量均匀,从而降低地震对建筑物的破坏程度。防震缝一般设置于地基之上,宽度基本在50~100mm内取值。

2.2设置构造柱

为增强抗震能力,加强建筑材料强度与剐度分别在建筑物拐角、墙根部、隔断、高墙体中部、楼梯以及电梯间等位置设置构造柱,并通过圈梁、构造柱与墙体三体之间紧密相连构造出稳固的空间骨架,大大提高了建筑物强度及稳定性,也对墙体的应变能力得以提升,使建造出的建筑物达到“裂而不倒”的高标准要求。建筑施工过程中需要按照“砌墙→逐段柱身”的顺序来进行工程搭建,在柱身过程中需要现浇钢筋混凝土,使之更加坚固,在构造柱时,要做好根基,在柱下固定钢筋混凝土,保证其根基稳定,柱的截面应≥180mm×240mm,主筋采用一般规格:4×412mm,箍筋间距应≤250mm,墙柱间沿墙高每≤250mm增设4×46mm的钢筋加以连结(嵌于墙内钢筋需≥1m)。

2.3设量圈梁

需要圈梁来配合楼板进行搭建是提高建筑物空间的刚度,加强空间整体性,巩固墙体稳定性,减少开裂情况,提高抗震能力的必要措施。圈梁的材料有两种可以选择:钢筋砖与钢筋混凝土。钢筋砖圈梁用于地震低发区的非抗震区域;钢筋混凝土则相反用于抗震地区,它的宽度基本和墙体厚度相当,高一般≥120mm,其最小横截面为240mm×120mm。抗震地区建筑建设中圈梁务必完全闭合,保证不能被洞口截断。

3.结语

建筑结构的抗震设计的优劣,是衡量工程质量的重要因素,为建筑质量作以保障。建筑结构的抗震设计直接影响的是建筑寿命,而间接影响的是建筑承纳人员的生命安全以及建筑单位的经济效益。所以,建筑结构抗震设计的整体思想必须遵循:避开不利区域选择合理的建筑建设地区(了解建筑施工地区的实地情况)、进行全方面合理设计(工程人员与设计人员的协调设计、建筑外形设计)、通过总结与对比选定合适的结构体系,结合最佳抗震技术,把握建筑建设过程中抗震的重点措施。根据上述设计思想,才能够完全保障建筑结构的抗震效果。

参考文献

[1]王秀丽.多层钢框架梁柱连接节点抗震性能研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,.

[2]钱俊,张大圣,冯俊等.浅谈建筑结构工程中抗震技术分析[J].城市建设理论研究:电子版,(20):65.

[3]万利超,蒋丽平.结构抗震技术在建筑工程中的应用分析[J].城市建设理论研究:电子版,(32):38-40.

篇5:超高层建筑结构抗震设计论文

1超高层建筑

超高层建筑高度要求与结构类型和抗震烈度密不可分,超高层结构设计要进行两种方法以上的抗震核算,并且进行抗震设防专项审查。世界超高层建筑有迪拜哈利法塔,高828m;广州塔,高600m、上海环球金融中心,高492m等。超高层建筑因其超高的高度而具有不同于普通建筑和高层建筑的特点。首先,对于超高层建筑,传统的砖、石等材料已难以适用,其结构类型也更具选择多样性,如钢筋混凝土结构、全钢结构和混合结构等。其次,超高层建筑的垂直交通与消防,由于其超高的高度,较依赖于垂直交通,同时也给消防增加了困难,这就要求超高层建筑的每一层都需设置灵敏的烟雾报警器、自动喷淋和适当的避难所。最后,超高层建筑通过对风作用效应、重力荷载作用效应、施工过程的影响、空间整体工作计算、结构整体内力与位移、抗震性能等设计计算分析,进而提高超高层的抗震性和安全性。

2超高层建筑结构抗侧刚度设计与控制

为了提高超高层建筑的抗震性,其足够的结构侧向刚度必不可少。足够的结构侧向刚度不仅可以保障建筑物的安全性、抗震性,还可在一定程度上有效抵抗建筑结构构件的不利受力情况及极限承载力下的安全稳定性。设计超高层建筑的结构抗震侧向刚度,应重点从其结构体系和刚度需求进行。

2.1结构设计。结构初步设计根据建筑高度和抗震烈度确定高度级别和防火级别。超高层结构设计首先满足规范要求的高宽比限值和平面凹凸尺寸比值限值,其次控制扭转不规则发生:在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下,扭转位移比不大于1.4;最大层间位移角不大于规范限值的0.4倍时,扭转位移比不大于1.6;混凝土结构扭转周期比不大于0.9,混合结构及复杂结构扭转周期比大于0.85。最后设计过程中严格控制偏心、楼板不连续、刚度突变、尺寸突变、承载力突变、刚度突变等现象。满足结构设计规范的同时,还应考虑建筑师的设计意图和功能需求,同时满足设备专业设计要求。结构平面的规整程度直接影响着抗震设计的强弱,尽量采用筒体结构,以使得承受倾覆弯矩的结构构件呈现为轴压状态,且其中的竖向构件应最大程度的安置在建筑结构的外侧。各竖向构件和连接构件的受力合理、传力明确,降低剪力滞后效应,杜绝抗震薄弱层产生。

2.2结构侧向刚度控制。超高层建筑的抗震性能设计主要与结构侧向刚度的最大层间位移角和最小剪力限制相关。对于层间位移角限值,其是衡量建筑抗震性的刚度指标之一,地震作用应使得建筑主体结构具有基本的弹性,保证结构的竖向和水平构件的开裂不会过大。同时,因超高层建筑的底部楼层、伸臂加强层等特殊区域的弯曲变形难以起主导作用,所以应采取剪切层间位移或有害层间位移对其变形进行详细的分析与判断。对于最小地震剪力,其最重要的两个影响因素是建筑结构的刚度和质量,当超高层建筑难以达到最小地震剪力要求时,设计人员应该结合具体情况适度的增加设计内力,提高其抗震能力和稳定性,然而,当不能满足最小地震剪力时,还需通过重新设计或调整建筑结构的具体布置或提高刚度来提高建筑物在地震作用下的`安全性,而非单纯增高地震力的调整系数。

3超高层建筑的性能化抗震设计

超高层建筑的抗震性能设计,国内主要根据“三个水准,两个阶段”,即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。超高层建筑来说,其建筑工程复杂、高度极高、面积大、成本高,一旦受到地震损害,其损失程度会更高,因此,必须充分考虑各方理论、实际情况和专家意见,兼顾经济、安全原则,定量化的展开超高层建筑的性能化抗震设计。同时,相关文件虽针对超高层建筑结构的性能化设计制定了较具体且系统的指导理念,涉及宏观与微观两个层面。但是,由于结构构件会受到损坏,且损坏与整体形变情况的分析计算都需进行专业的弹塑性静力或动力时程计算,而目前我国尚未形成相关的定量化的评价体系,因此,设计人员应在积极参考ATC-40和FEMA273/274等规范。此外,对于弯曲变形为主导的建筑结构,在大震作用后应尤其注重构件承载力的复核。

4超高层建筑多道设防抗震设计

除了上述注意事项外,针对超高层建筑进行抗震性设计时,还因注重设计多道的抗震防线。多道抗震防线是指一个由一些相对独立的自成抗侧力体系的部分共同组成的抗震结构系统,各部分相互协同、相互配合,一同工作。当遭遇地震时,若第一道防线的抗侧移构件受到损害,其后的第二道和第三道防线的抗侧力构件即会进行内力的重新调整和分布,以抵御余震,保护建筑物。目前,我国超高层建筑主要依靠内筒和外框的协同工作来达到提供抗侧刚度的目的,包含两种受力状态:首先,建筑的内外结构通过楼板和伸臂析架来协调作用,进而使得外部结构承受了较多的倾覆弯矩和较少的剪力,而内筒则承受了较大的剪力和一些倾覆弯矩,广州东塔就是此受力方式的典型;其次,以交叉网格筒或巨型支撑框架为代表的建筑外部结构,其十分强大,依靠楼板的面内刚度,外部结构即可同时承受较大的倾覆弯矩和剪力,如广州西塔。

5结语

综上所述,超高层建筑的抗震性能不仅关乎着建筑工程的投资,还威胁着人们的生命财产安全,因此,设计单位和相关工作人员必须树立正确的观念,积极学习并引进国内外的先进理念和设计,不断提升自身的设计水平,为促进超高层建筑的发展奠定基础。

篇6:高层建筑抗震优化设计论文

1性能抗震设计与常规抗震设计的对比分析

1.1常规抗震设计和性能设计方面的区别

性能设计提出小震不坏,中震可修,大震不倒的设计宗旨。与常规抗震设计的区别在于,第一,它的设计目标主要针对小地震,中型地震还有大型地震。而且还通过对全国65个城镇的地震所发生的概率,从而再对地震的强烈程度进行衡量,确保房屋建筑不发生破坏,达到可修,不倒的目标,通过对这些要求的论述可以看出,这些大多数都是针对建筑在宏观性能方面的控制。第二,为了实际施工中的效果有有据可依,最终选用了分两个阶段的简化分析方法,第一个步骤是对结构的构建进行验算,主要是对它的承载力进行计算。对这个计算,具体是选用了在地震比较小的情况下,按照相应的弹性反映理论,通过计算得到在小震作用下的标准值,以及相应的地震作用下的内力以及形变效应。通过可靠的分析,从而得到构件承载力的具体结果。随后将概念设计有关的内力进行调整,从而放大抗震的结构构造,这种措施可以有效满足对第二水准以及第三水准在地震宏观性能方面的控制要求。第二个阶段,就是要对构件结构的弹塑性以及其中的变形进行验算,同时还要对地震在倒塌状况下的结构,或者是有特殊要求的一些建筑结构,一定要对它的薄弱部位进行加固,以此来适应在大震发生时不会倒塌,或者是发生位移的情况,。

1.2常规设计和性能设计方法的比较分析

对于常规的抗震设计而言,它的设计目标是小震不坏,中震可修,大震不倒,具体而言就是在小地震的情况下有相关的性能指标,而在大型地震下有一定的位移要求,剩下的就是宏观方面的指标,在建筑的使用功能上,具体的分为了甲乙丙丁四种级别,在这四种级别的建筑当中,对防倒塌的要求不尽相同,其余的基本都是一样的,而针对性能的抗震设计,它是按照使用的功能来划分的,并且在这个领域提出了很多的预期性能目标,其内容不仅涉及了建筑的结构,同时还包括非结构的,还有一些设施的具体指标。而在具体的实施方法上,常规的抗震设计是按照指令性和处方的形式进行规划和设计的,根据不同的建筑结构概念而进行设计,比如小型地震下的弹性设计,在经验方面的内力调整内容,以及对构造的放大处理等,这些都是为了达到预期的宏观设计而落实的具体措施。而针对性能方面的抗震设计,除了满足最基本的要求以外,还要提出一些满足预期具体要求的有利论证来作为依据。这方面的内容主要包括建筑结构的体系,依据比较细致的分析内容,还有对完成抗震指标的具体试验措施等。还要有对这些内容的专业评价等。通过这几个方面的对比分析不难发现,针对于建筑的抗震在性能要求方面的设计方法的提出,成为了当前的发展趋势,而且在目前来看,在对高层建筑的结构设计当中,其可行性是非常好的。如果想要在所有的建筑结构中进行推广,还需要对其进行更深一步的探讨,还有相关设计人员自己的理解与掌握。

2高层结构的抗震性能优化

在地震水准不同的情况下,对高层的建筑结构在性能水准,还有性能目标方面的要求也不同,具体而言,它的抗震结构性能可以分为下面几个标准。第一,高层结构在发生地震之后,最好是完好无损伤,同时在一般的情况下,是不需要进行修理就可以继续使用的,而且建筑还要可以进行正常的安全出入以及使用。第二,如果地震发生后,其结构发生了非常明显的损坏,而且大多数的构件都发生了中等的损坏,从而进入屈服状态,在有比较明显的裂缝下,大部分的构件都有很严重的损坏程度,但是其整体的结构并不会发生倒塌,同时也没有局部倒塌的情况,建筑中的人员会有一定程度的伤害,但是对他们的生命安全却没有太大的威胁。

3结构抗震优化计算及试验要求

3.1建筑结构的模型设计分析

对高层建筑结构,尤其是在性能设计方面的计算要特别严格,不仅要对构件的承载力,还有变形进行计算,还要考虑构件在屈服之后其性能发生的变化。对这些方面的`正确计算,对分析建筑的抗震性能,还有结构的实际所受应力情况都能够直观表现出来。但是这些计算都是要在合理的力学模型上来计算,而且结果不能脱离实际,否则没有任何参考价值的,在对结构抗震性能在弹性方面的计算,还有非线性方面的计算中,一定要分析结构的整体模型状况,还有构件以及节点的各种数据参数,必须保证其正确合理。如果建筑结构中拥有水平转换的构件,同时在区分这些问题的时候,还要对楼层的层数和层高进行计算。在涉及到剪力墙的计算方面,一定要关注对非线性的计算和分析,这对计算出模型的相关参数方面至关重要。如果建筑设计中选用了滑动的支座结构,必须对支座两侧的结构,以及它们之间的相互作用关系进行考虑,否则会对整体的计算模型产生严重的影响。

3.2结构抗震试验的设计要求

在进行高层建筑结构抗震方面的设计时候,在某些方面没有设计理念,缺乏一些相关的依据时,进行相关的模型试验很有必要。比如说选用的混凝土要有很高的含钢率,用这种材料来建设梁柱和剪力墙,在对拥有型钢的异形截面构件,或者是一些新型的构件进行使用的时候,对这些构件必须要进行相关的模型试验。在使用杆件比较多的铸铁点,还有多级的转换层,以及让楼梁侧面的楼板发生开洞,使楼梁本身和梁柱的节点地方不和楼板产生直接有相连接的关系时,对这些新设计结构的部件必须进行模型试验。

4总结

基于性能方面的抗震设计,无论任何时刻其重要性都毋庸置疑。这种方法和现有常规方法相比较,通过以上的阐述显示,其优点极其明显。在目前,高层建筑在结构的设计上都是选用的针对性能设计方面的理念,而且方法的可行性表现非常好,所以对未来的高层建筑在结构设计以及技术进步和创新上,是非常有利的。

篇7:隧道抗震设计研讨论文

隧道抗震设计研讨论文

北京地铁10号线车站的工程背景,引用相关文献提出的刚度折减理论,探索对结构损伤缺陷的简化描述;同时基于数值模拟仿真,研究其在不同运营阶段的地震动力响应规律。目的是为了揭示地铁隧道在疲劳损伤积累作用下的抗震动力学机理,并为进一步合理地改进和优化地铁隧道等地下结构的设计和施工、地下结构抗震设计规范的制定提供一定的参考依据。

初始损伤缺陷的描述与长期累积效应表达

根据相关的试验及文献研究,在长期的荷载及环境腐蚀等作用下,结构的劣化过程是由于诸如微裂缝、微孔洞等这样的初始损伤缺陷随运营时间的增加在不断发展,最后导致结构失效。事实上,对于既有地铁隧道而言,引起结构初始损伤缺陷的因素是多方面的,初始损伤缺陷的定义也是多方面的。例如,可以定义为施工质量方面导致的初始缺陷、工后运营过程中由于沉降导致的初始缺陷以及受邻近或穿越施工影响带来的初始缺陷等等。为了保证隧道结构在运营期间的安全,地铁隧道结构在长期运营动载作用下随时间的动力响应及初始缺陷的演变机理在不断得到人们的关注,尤其是初始缺陷长期累积作用下结构的抗震动力学行为。这里不妨采用前人文献试验研究,采用刚度折减理论来体现隧道结构衬砌初始缺陷及其在列车不同运营阶段的抗震动力特性。

力学模型与计算参数

1工程背景

本文以10号线双井车站由于列车振动所引起的隧道衬砌结构的动力响应为研究背景。10号线双井站为地下三层两跨(局部三跨)岛式站台车站,全长181.0m。车站地下一层为设备层,地下二层为站厅层,地下三层为站台层。车站南、北两段为地下三层明挖结构,中间段为地下一层暗挖结构。在图1中可以看出,北侧三层结构与中间暗挖段及中间暗挖段与南侧三层结构之间均有宽20mm的变形缝。由于变形缝的存在,因此,构想以变形缝为界,只考虑对双井站中间暗挖段结构衬砌进行动力响应分析。此举目的在于,变形缝起着减振的作用,三段结构彼此振动影响不大;建立模型时能使计算单元的数量大大减少,即提高了计算运行速度,又能得到较理想的计算精度。

2基于FLAC3D地震响应的三维模型的建立

考虑到边界效应和地下结构开挖所影响的范围,整体模型截取范围为61.3m×59.24m×41.55m的土体。网格大小划分满足Kuhlemeyer和Lysmer通过模型的波传播精度的表达式,就是单元的空间尺寸ΔL,必须小于与输入波的最大频率相应的波长的1/8~1/10。10号线双井站模型示意图如图2所示。

3模型边界条件及计算参数的确定

根据北京地铁10号线双井站的地质资料,将土体视为均匀介质,并取土性参数的加权平均值作为计算参数。计算中采用不同的本构模型模拟不同的材料,对于各层土体采用莫尔-库仑(M-C)本构模型,隧道衬砌应用线弹性本构模型。衬砌混凝土力学参数如下:密度为2.5g/cm3,剪切模量为15.28GPa,体积模量为11.46GPa。静力计算时,模型四周分别约束相应的水平向位移,底部为竖向固定、水平自由的边界,上表面为自由边界。在设置动力边界条件及阻尼前,应将静力计算模型中的初始位移及初始速度设置为0。动力计算时,在模型四周边界上施加自由场边界条件,底部边界取为静态边界,上表面为自由边界。模型采用瑞丽阻尼机制,使用时需要考虑两个参数,即自振频率和阻尼比。自振频率的确定是使模型不设置阻尼,在重力作用下求解一定的步数,使模型产生振荡,分析模型关键节点响应,使其完成至少一个周期振荡。本文求解的振荡周期为0.09s,由此计算出自振频率为11.11Hz。阻尼比的确定是根据经验方法,选取岩土体的阻尼比参数为0.005。

4地震波的选择

因工程建筑场地类别为Ⅱ类,且北京按8度设防,所以本文采用比较著名的埃尔森特(EICEN-TRO)波,截取包括峰值加速度在内的5s段进行分析,峰值加速度为1.96m/s2,满足建设部颁发的《关于统一抗震设计规范地面运动加速度设计取值的通知》规定的8度设防取0.2m/s2加速度峰值的要求。由于输入的EI波为频率范围很广的离散载荷形式,因此在地震反应分析中对EI波中的高频波进行滤波处理,以提高计算精度。图3为滤波前后加速度时程曲线的对比图。本文采用地震过程中对结构破坏最大的横波(X方向传播)和纵波(Z方向传播)共同作用于地下结构进行抗震性能研究。依据抗震设计规范中规定的水平向地震荷载设计谱乘以某一固定系数作为竖向设计抗震的说明,本文取竖向设计荷载为水平向的2/3。

地震动力响应分析

考虑在不同阶段下的3种工况对地铁车站结构进行抗震性能分析。在大量隧道震害调查中,发现隧道拱顶、拱肩及仰拱位置为薄弱部位,因此选取地铁结构衬砌的拱顶、拱肩和仰拱的X,Z方向位移和应力进行全程监测,研究在地震荷载作用下各运营阶段的位移、大小主应力的时程曲线规律。

1位移时程分析

采用刚度折减理论对不同运营阶段的隧道结构进行动力响应数值分析,部分结果如图4~图6所示。数值结果表明,隧道结构各控制点的位移波动趋势具有极大的相似性,说明了隧道结构在地震动力作用下的整体性;位移曲线和地震波的波形基本一致,因此时程曲线主要取决于输入地震波的特性;各控制点的竖向位移比水平位移要小,这是因为输入的竖向地震动加速度小于水平地震动,并且竖向变形受到土体及结构自重的约束较为明显;在3种不同刚度下,各控制点的位移均呈现出随刚度的减小反而增大的趋势,如在水平地震作用下,100%刚度下控制点(拱顶)的'位移最大值为0.151m,80%刚度下变为0.154m,65%刚度下为0.157m,较100%刚度分别增大了1.9%和3.9%,这说明经长期损伤积累致使隧道衬砌刚度减小,增加了隧道变形破坏的风险。

2应力时程分析

在地震动力响应作用下,可以得到不同刚度条件下隧道结构在列车不同运营阶段的大小主应力时程效应,部分结果如图7和图8所示。数值结果表明,在列车运营不同阶段即不同刚度下应力时程曲线呈现出随刚度的减小而随之减小,但各控制点时程曲线趋势一致,可见,刚度变化与其曲线变化趋势无关。其中在80%刚度及65%刚度时拱肩的最大主应力分别较100%刚度下降了9%和15%,而最小主应力分别下降了4.7%和9.9%;仰拱的最大主应力分别较100%刚度下降了1.6%和5%,对应的最小主应力分别下降了2.9%和6.7%;拱顶的最大主应力分别较100%刚度下降了8.3%和18.6%,同时最小主应力分别下降了4.4%和8.7%。可见,各控制点随着刚度的减小而出现不同程度的内力衰减,最大主应力及最小主应力均为负值,说明各控制点以压应力的形式出现;柱顶随刚度的衰减其表现形式最明显,主应力时程曲线随着刚度的衰减均比其余控制点应力时程曲线差异明显,说明刚度的大小对柱顶的内力影响最大;从大小主应力的表现看,仰拱所承受的内力应是最大的,因此此处是车站在地震作用下易出现应力集中导致破坏的位置,应进行注浆加固等处理措施,使其与自身结构刚度相匹配,提高抗震能力。

3塑性区分析

在静载或者动载激励作用下,车站结构周围土体破坏导致其所受影响最为直观的表现为土体产生下陷、震陷、隆起表错、甚至塌方等现象,在数值模拟计算中较为直观地表现出其周边土体破坏程度大小的为该模型的塑性区大小。其中图9中none表示始终处于弹性状态;shear-p表示弹性,但之前曾剪切破坏;shear-n表示正在剪切破坏。在车站结构3种运营阶段状态下即3种不同刚度下车站结构受震后周围土体的塑性区分布模型图如图9所示。由图9可知,车站结构周边土体出现了不同程度剪切破坏,并且主要发生在车站结构周边及地面附近区域;在3种不同刚度下,其车站周边土体塑性区随着刚度的减小而减小。这说明隧道衬砌刚度越小,则与其周边土体的刚度越加匹配,两者产生了相对变形,使其更难到达塑性变形。也就是说,隧道衬砌因刚度的减小而产生变形增大,增加了其变形破坏的程度

结语

采用FLAC3D对隧道结构在不同运营阶段的地震动力响应进行数值模拟,初步得到以下结论。(1)隧道结构各控制点的位移波动趋势具有极大的相似性,隧道结构在地震动力作用下具有整体性,时程曲线主要取决于输入地震波的特性,在3种刚度作用下,其位移时程曲线随着刚度的减小而响应值却增大。这说明随着刚度的减小,衬砌结构在控制变形方面是不利的,增加了变形破坏的风险。(2)各控制点的大小主应力时程曲线均呈现出随刚度的减小而随之减小的变化,因为刚度减小即柔度增加,使其结构内力变小,但需结合静力变形条件,否则就会出现局部应力集中,导致发生破坏。隧道仰拱位置为地震作用下容易导致破坏的位置,应进行注浆加固等处理措施,使其与自身结构刚度相匹配,提高抗震能力;柱顶随刚度的衰减其表现形式最明显,说明刚度的变化对柱顶影响最大。(3)隧道周边土体易发生剪切破坏,其塑性区分布随着刚度的减小而减小。这说明地下结构中土体与结构是整体运动的,隧道衬砌刚度越小,则与其周边土体的刚度越加匹配,两者产生了相对变形,使其更难到达塑性变形,隧道衬砌因刚度的减小而变形增大,增加了其变形破坏的程度。

篇8:桥梁抗震设计研究论文

[摘 要]我国地震时常发生,震害强烈,破坏力大。

因此,对于我国的公路桥梁工程建筑来说,必须要加强防震措施,减少地震带来的损失。

我国安全防灾等相关部门要不断加强公路桥梁质量规范和设计,推进抗震措施的理论发展和实践技术,来保障人民财产在地震灾害中不受较大的损失,促进社会的和谐发展。

[关键词]桥梁抗震设计、破坏的类型、措施

一、地震给桥梁带来的破坏类型

(一)支座破坏

根据我国对地震灾害中桥梁的调查显示112座桥梁中有53座桥梁约占47%发生了支座破坏,综合国内外十次大地震的调查报告,支座的破坏现象属于普遍现象。

支座的地震灾害主要表现为支座倾斜和剪断、自动支座的脱落和支座自身建造组成的破坏。

支座垫块被重力压碎,使得桥板不稳定,甚至造成落梁。

落梁的发生与支座破坏密切相关,支承破坏使得桥梁上部失去支撑,造成落梁事故。

当支座破坏时会使得墩-梁之间产生位移,当墩梁间的相对位移大于主梁搁置长度后,主梁将从桥墩脱落从而使得发生落梁。

(二)梁体移位造成的破坏

上部梁体的移位是震害中常见的破坏,根据地震的震向而发生纵向移位、横向移位以及扭转移位。

其中伸缩缝处发生移位成为主要灾害。

地震时地势的扭曲,桥梁的梁体移位是绝对的。

如果震幅较小不会发生太大的移位,震后将换掉不能正常工作的的支座,把梁体加固后恢复原位,桥梁就还可以正常工作。

但是,如果震幅过大,造成较大移位就会导致落梁。

所以采取抗震措施减小梁体位移就显得十分重要。

就如云南地震时的有些桥梁上部结构没有落梁,发生了比较大的移位。

虽然没有出现塌落事故,但是已经成为废桥不再能够正常使用了。

(三)地基与基础破坏

地基与基础的严重破坏是导致桥梁倒塌的重要原因,而且倒塌后基本无法修理。

基础与地基的紧密相连,基础的好坏直接影响着地基的稳定程度。

基础的破坏势必会引起地基的破坏,使得出现移位、倾斜、下沉、折断和屈曲失稳等现象。

扩大基础的震害一般由砂土液化、地基失效的不均匀沉降、土承载力和稳定性较差、地面变形较大等导致地层发生水平滑移、下沉、断裂而造成的基础破坏。

常见基础破坏除了上面的原因外,还有上部结构传导下来的惯性力所引起的桩基剪切、弯曲破坏,更有桩基础设计不当所引起的。

桥墩在地震中会出现桥墩倾斜、沉降、移位、墩身剪断、开裂,受压缘的混凝土崩坏,钢筋屈曲、裸露,桥墩与基础连接处折断、开裂等现象。

二、桥梁的抗震设计要点

(一)抗震概念设计

地震的发生存在多种偶然的复杂性因素,使得结构计算模型需要的假定结果与实际情况存在较大差异,以致计算机在一定程度上难以预测抗震性能。

所以,在桥梁结构抗震设计中,不一定要完全信赖计算,概念设计其实比计算设计更加准确可信。

优秀的概念设计使得桥梁结构的抗震性能更加出色。

优秀的概念设计需要根据桥梁的功能和结构作出相应的力学分析,设计出独特的防震结构体系。

抗震桥梁设计时,应对动力特征进行简单分析和对震力进行预测,找到桥梁结构设计的薄弱部位进行加固;然后对上、下部结构连接部位和过渡孔处连接部位及塑性铰预期部位和桥墩形式的选取、构造设计等进行分析同时作出相应的补救措施,防治桥梁出现坍塌,来保证桥梁结构的经济性、抗震安全性和选择结构体系正确性。

最后,应根据分析结果对抗震性能的好坏进行综合性评定,根据分析结果再对设计方案进行不断的修改和完善,力求达到最佳。

(二)延性抗震设计

桥梁的抗震设计,要对预期会出现的塑性铰部位进行配筋设计计算,对其进行加固和防护;同时为保证抗震安全性,对桥梁结构进行分析,直到通过抗震能力检测。

考虑多数条件,多种墩高和场地及多种地震烈度的情况,在进行桥墩线弹性最大弯矩比和非线性位移延性比参数的变化规律分析是通过大量数据分析统计和计算得到的,根据随机地震反应理论和动力计算,总结出估算解决桥墩位移延性的方法,降低地震所造成的危害。

(三)桥梁减、隔震设计

进行桥梁减震和隔震设计可以较好地提高桥梁抗震能力,并且具有简便、先进、经济等优点。

减隔震支座的设计装置使得结构消耗的能量较少同时增大结构的振型周期,降低了地震时的震波频率,良好的自我复位能力结合了结构特点选取适当的建设方案,建立相应的建造参数,合理有效的使得结构地震的反应程度降低,使地震后桥梁上部结构基本能够恢复到原来的位置,最大程度的减少了桥梁建筑损失程度。

(四)场地的选择

在场地选择的过程中,应该选择有利于桥梁抗震的地势基础。

其中有利于抗震的地段主要指一些土壤条件好和比较坚实的地段。

不利于桥梁抗震的地段主要是指在地震的过程中可能发生陷落的松软地段以及土壤成因、岩石状态和性质都不明显的地段。

三、公路桥梁的防震措施

(一)防止落梁的措施

主梁的支承长度按照公式:a≥50+L(L是指梁的跨径;L单位为m;a单位为cm)有伸缩缝的相联桥墩在设置主梁限位装置的时候,适当的将主梁的支承长度在伸缩范围内取值稍微偏大一点。

依据国内外建设规范以及抗震建筑设计细则,应设置纵向防落梁的安全防卫构造,但是限位装置不能妨碍防落梁构造作用的正常发挥。

挡板构造尺寸应该适当偏大,主筋配筋要足,挡块内侧加入减震橡胶块,特别是在斜弯桥设计中应比直线桥具备更多的考虑挡块,内侧不仅应设置橡胶块,还应考虑留有不小于5cm的缝隙,同时桥墩盖梁端部悬出挡块外10cm为宜。

(二)桥台的抗震防护措施

桥台胸墙需要加强,并加大配筋数量,用来缓冲地震的作用力。

在各个梁中间和梁与桥台胸墙中间适当设置弹性垫块,选取浅基的桥洞和通道来加强下部的支撑梁板,为防止墩台在地震时滑移,尽量使结构形状保持四铰框架。

当桥位位置处于液化土或软土的地基时,使得桥梁中线与河流保持正交形状,并适当增加架桥距离,才能保证桥梁的安全质量。

当桥台处于路堤较高的.高度时,这样的情况就应该首先选择在地形平坦、横坡较缓的地段通过,来保证桥台的稳定。

桥台高度的降低是稳定的前提,然后再将台身掩埋在路堤土方内,保证填土的密实度。

基础的建设应尽量采取整体性强的T形、U形或箱形桥台,来保证地基的稳定强度。

为防止砂土在地震时液化,桥台背部的每一层都需要非透水性的填料进行夯实,并且要加强防水设施的建设。

(三)桥墩抗震保护措施

桥梁抗震设计中利用桥墩的延性减震的方法是现在最实用的方法。

高位桥墩应该采用钢筋混凝土的建筑结构,同时加强空心截面,加大桥桩和桥柱的半径。

在桥墩塑性铰位置和挨着承台下桩基的范围区域内加强箍筋数量的配置,墩柱之间的箍筋距离与延性有着重要关系,距离越大延性越小,相对的间距越小延性越大。

桥墩的高度相差过大时高度低的墩将延性较差最先受到严重的破坏。

现有的绝大多数桥梁建筑中的结构都是钢筋混凝土结构,虽然钢筋混凝土结构具有优秀的抗震性能,但是如果设计不合理,钢筋混凝土结构在地震的作用下就会造成巨大的破坏。

所以,通过一些抗震的措施来保证结构具有抗震所需的延性,抗震能力十分重要,这种做法也是为了在大强度的地震中保证桥台建筑物的结构不被改变和破坏,从而实现建筑抗震设计这一目标,使建筑物结构的完整与安全得到有效地保障。

桥梁工程的抗震设计对整个桥梁质量安全有着重要的意义。

四、结束语

近些年来,国内外地震灾害频繁发生,给人类生存带来了极大的威胁。

随着科技的发展,我国在抗震措施方面有了较大的突破。

在公路桥梁设计上对抗震建设的重视,保证了人民财产的安全和公路桥梁设施的完整,避免了公路桥梁结构受到地震灾害的毁灭。

主要阐述了我国公路桥梁的主要震害,对公路桥梁设计与抗震措施进行了简单的分析和指导。

篇9:桥梁抗震设计研究论文

摘 要:作者针对公路桥梁抗震设计做了一些理论和实践的探讨,内容主要包括桥梁结构震害及其原因分析和桥梁减震设计要点,并对公路桥梁抗震设防措施进行了介绍

关键词:公路桥梁;抗震设计

篇10:建筑结构抗震设计方法探究论文

建筑结构抗震设计方法探究论文

摘要:地震是怎么样引起了地震是怎么样引起了,是现在网络及其国家地震局一直都在关注的话题,也是一直都在研究的问题,近些年不同城市发生的地震也是比较常见的问题市发生的地震也是比较常见的问题,地球板块运动过于频繁,导致地震的屡屡出现,因此,全球都在对建筑结构抗震设计采取了梳理分析理分析,对现有的建筑都设定了抗震设计方案,对于高层及其低层建筑中防震设计都在不断的提高,防止造成的伤害及其破坏,这种伤亡性的破坏对于任何国家来说都是惨痛的种伤亡性的破坏对于任何国家来说都是惨痛的,因此,本文针对我国建筑结构抗震设计的发展和问题进行细节分析,并做出相关的措施的措施,希望对建筑抗震设计带来帮助。

关键词:建筑结构;抗震设计;方法发展;问题分析

1前言

我国在建筑结构抗震设计方法上的发展比较晚我国在建筑结构抗震设计方法上的发展比较晚,从唐山大地震到汶川大地震的发展大地震到汶川大地震的发展,我国建筑抗震安全性能都是比较重视的较重视的,从最早的抗震方法静力测力上可以接受一些小型震源的稳定震源的稳定,然而在现代建筑特别是高层建筑上,是很多抗震问题无法避免的问题无法避免的,例如从现在大多数采用框架剪力墙结构上来说来说,最大的特点是灵活,承受力大,而且抗震能力很强,这一技术也在不断的推广技术也在不断的推广,为建筑行业带来很好的选择,但是在一些高层建筑上还存在一些问题些高层建筑上还存在一些问题,对此我们要通过问题的根源对抗震所面临的问题进行分析对抗震所面临的问题进行分析,并提出相关的解决方案,希望惨痛的场面尽可能少发生惨痛的场面尽可能少发生。

2分析-建筑抗震设计过程注意的问题及其事项

2.1设计问题上--建筑体型。第一第一,我国相关条例规定在实施建筑项目中,有一条抗震设计的合理性是必须要进行检测的一项任务设计的合理性是必须要进行检测的一项任务,从平面设计图中来分析地震波的损害层度中来分析地震波的损害层度,这是建筑商在施工之前将这项工作反馈到国家房管局的工作反馈到国家房管局的,第二,在设计上一般会有平面设计和空间设计和空间设计,一般我国地震常出现余震和波及周边震源的情况况,不规则建筑受到的地震影响最为严重,因为在不规则建筑中中,地震波会存在左右及其上下的晃动,一些复杂的建筑在这个期间最容易错位及其坍塌现象个期间最容易错位及其坍塌现象,过多复杂的建筑在受到地震波的影响一瞬间倒塌震波的影响一瞬间倒塌,求生的'机会都不存在,例如汶川大地震中震中,相关专家分析,主要是不规则建筑引起受创伤比较大,第二就是地型的变化第二就是地型的变化;最后,在地震波晃动过程中,建筑体型设计尽可能保持整洁设计尽可能保持整洁、规则,这样防止因为一些外凸和内凹的现象现象,还有就是少一些不对称的建筑,这样保证在最后确定体型上保证质量和需求度的分布均匀及其避免发展不对称的反应反应。

2.2建筑平面布置设计问题。首先首先,要分析建筑物内,会有柱、梁、板的布置到整个建筑物的承重和受力物的承重和受力。在进行建筑结构的平面的布置过程中,建筑商要对楼层之间的关系和布局进行分析筑商要对楼层之间的关系和布局进行分析,使得整个楼层之间的内外墙填充满间的内外墙填充满,这样在发生地震时就不会存在不协调的问题问题,这只是针对平面设计的要求,可以防止扭转动地震对其建筑的破坏建筑的破坏;其次,就是在电梯布置上要进行合理的设计,这样是导致地震发生时最为紧俏的问题之一样是导致地震发生时最为紧俏的问题之一,主要的原因就是很多结构的设计者由于没有考虑到电梯井有非常大的抗侧力的刚度的刚度,这样在有地震发生时,对建筑结构产生破坏,这些问题就是在平面布置中没有把建筑结构放在第一位的原因题就是在平面布置中没有把建筑结构放在第一位的原因;最后后,就是墙体布置考虑不周到,墙体不均匀,结构刚度分析不合理合理,在发展地震波的时候,建筑结构受力不均匀导致破坏,很多建筑对于内外墙不够重视很多建筑对于内外墙不够重视,楼层之间的空间及其位置功能设计都不合理能设计都不合理,导致建筑结构平面设计出现误差。

2.3在屋顶建筑的抗震设计中的点笔之处。现代建筑行业多出现的是高层建筑现代建筑行业多出现的是高层建筑,在未来建筑中超高层建筑也是可以出现的层建筑也是可以出现的,这样的抗震设计主要是在屋顶,从结构特点上分析构特点上分析,主要在屋顶中一般会出现质量过高、过重的现象象,这些只是片面问题,其中最主要的是建筑重心,要熟悉建筑结构的中心位置筑结构的中心位置,在重心处设计最强硬的抗震,所以就避免屋顶过高屋顶过高,一定要处于四周平稳状态,这样对出现地震的现象也不会存在破坏性也不会存在破坏性,最终的结果就是防止问题的扩大化。

2.4建筑上应满足的设计限值控制问题。这个问题主要是抗震设计的专业问题这个问题主要是抗震设计的专业问题,每个建筑商在递交平面设计和空间设计时交平面设计和空间设计时,都会有抗震工作组对其建筑结构进行观测进行观测,并对设计的最终结果给予肯定或否定,例如:会根据物理的力学据物理的力学、空间学术及其抗震中的地质条件来决定设计限制中的控制问题限制中的控制问题,还有就是在设计楼层时也是要综合分析的的,不是开放商想建几层就建几层的,而是需要根据限值来控制的制的,最终的目的就是减少破坏性。

3详细分析建筑抗震设计中高层建筑的细节部分

3.1高层结构设计的标准。在建筑结构上来说在建筑结构上来说,最为重要考虑的就是高层结构设计的合理化和标准化的合理化和标准化,要综合考虑高层的框架,而且每一个框架都要做到抗震设计都要做到抗震设计,一般内部的接连中会出现刚度设计比较长得现象长得现象,这是有利于框剪设计中比较稳固的状态,这样可以有效的排除抗震出现的问题有效的排除抗震出现的问题;其次,就是墙的设计规格,框架完善后完善后,就是每堵墙的填充状态,墙体受到破坏力和承受力是最为主要的最为主要的,在布局过程中会把墙分成几段,这样整体高度和宽度都比较合适宽度都比较合适,因此在高层设计中,两边的边缘延伸及其框架是最好的设计前提条件架是最好的设计前提条件,也是避免发生破坏的主要原因。

3.2抗震端的设计。针对高层建筑的抗震设计中针对高层建筑的抗震设计中,抗震端是一个比较严重的问题问题,这就是设计中的细节问题之一,抗震端及其部分肢墙的截面的高度相差不应该太大截面的高度相差不应该太大,这个细节的关键就在此处,这点上一要稳定再次就是加固了上一要稳定再次就是加固了,在加固上选择材料是需要保证的的,材料是保证加固稳定的基础,但是如果发现漏洞的话,要及时进行修补工作及时进行修补工作,这样可以有效的保证抗震端设计的强度,在修补工作中我们会选取混凝土进行修补在修补工作中我们会选取混凝土进行修补,这样保证后期的使用度和稳定性使用度和稳定性。

4结语

综上所述综上所述,地震是无法预知的,也是一种普遍的现象,我们唯一可以做的就是预防们唯一可以做的就是预防,在建筑设计上的预防,地震带来的破坏和伤亡是可想而知的破坏和伤亡是可想而知的,从唐山大地震到汶川大地震这些事实都是我们为建筑结构防震设计最大的影响事实都是我们为建筑结构防震设计最大的影响,要综合考虑建筑的布局及其应用建筑的布局及其应用,在楼层及其结构上要通过检测才可以实施实施,在破坏和利益面前,我们要尽人为而形式,防止地震带给我们的伤害给我们的伤害,所以防震设计工作是一项需要我们不断去学习、去研究的去研究的,只有从学习和研究中才能找到真谛。

参考文献:

[[1]王映梅.浅谈竖向地震作用对建筑结构的影响[J].华章工程,2011(20).

[[2]杨国建.浅谈高层建筑混凝土框架结构设计[J].价值工程,20112011(20).

篇11:建筑抗震概念设计分析论文

建筑抗震概念设计分析论文

摘 要:根据地震作用的特点,阐述了结构抗震设计中“概念设计”的重要性以及对结构进行概念设计的原则。在提高结构的整体抗震性能时,运用新的抗震设计理念,为工程设计人员在今后的设计工作中提供了一些思路。

关键词:地震作用;抗震概念设计;场地;抗震措施

地震是地球内部构造运动的产物,是普遍存在的一种自然现象,由于地震作用的随机性、复杂性、藕联性,每次地震所产生的波形各异,因而其对建筑物的作用各不相同,所产生的破坏程度也千差万别。地震对建筑物的'作用与建筑物自身所固有的自振周期、场地土的动力特性有关,但因结构计算中计算模型、自振周期、材料性能、基础类型以及阻尼变化等均与实际情况存在差异,使得抗震计算时所考虑的地震作用无法准确估算,因而,在进行结构的抗震设计时,不能完全依赖地震作用计算,更要综合考虑多种因素,切实做好建筑抗震概念设计。

1 抗震概念设计的含义

抗震设计是通过地震作用的取值和抗震措施共同实现的,通过总结历次地震灾害后发现,对于结构抗震设计来说,“概念设计”比“数值计算”更为重要。结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”,也就是说,“概念设计”是结构抗震设计的首要问题。所谓“概念设计”是指在进行结构设计时,既要着眼于结构的整体地震反应,又按照结构的破坏机制和过程,灵活运用抗震设计准则;既要把握整体布置的大原则,又兼顾了关键部位的细节,从根本上解决了结构抗震设计的问题,有效地提高了结构自身的整体抗震能力。

2 抗震设计的一般原则

2.1场地和地基

建筑结构在地震作用下的破坏情况有四种:

(1)地震时,在水平和竖向振动作用下,建筑物的内力和变形骤增,甚至结构的受力形式发生改变,最终导致建筑物承载力不足甚至于丧失或者变形过大而破坏。

(2)地震作用下,由于节点强度不足、延性不够、锚固失效,使得结构构件缺乏可靠的连接,建筑物丧失整体性而遭破坏。

(3)地震作用下,由于地基承载力下降或地基土液化,使得地基部分失效甚至于完全失效,最终导致建筑物倾斜、倒塌。

(4)由地震引发的次生灾害如火山、洪水、滑坡、泥石流等造成建筑物的严重破坏。

所以场地的选择是建筑抗震设计成功的第一步,从选址工作开始就应该选择对抗震有利的地段,尽量避开不利的地段,避不开时应采取有效措施确保地基的稳定性;任何情况下均不考虑在抗震危险地段建造建筑物。

2.2规则性建筑

在建筑的方案设计阶段就应该尽量采用规则建筑方案,即建筑平、立、剖应规则、简单、对称;结构侧向刚度、材料强度和质量的分布应均匀、连续,无突变,因为不规则的建筑在水平地震作用下也会产生扭转振动,进而破坏。

2.3合理的结构体系

一个合理的结构体系,首先应有明确的计算简图和合理、简洁的传力途径,对于不规则建筑,应采用空间计算模型计算地震力,考虑扭转藕联影响,使其更接近实际工况。不在同一结构单元混用受力体系,优先选用现浇混凝土结构,在多层砌体房屋中优先采用横墙承重的结构体系,在底层框架抗震墙砌体房屋中,优先采用混凝土抗震墙。体型复杂的建筑,设置合理的抗震缝将上部结构分割成相互独立、相对规则的结构单元。

2.4计算结果的校核

一般来说,在结构设计中,通常采用计算软件进行抗震分析,这就要求设计人员对所用软件的适用范围、技术条件、计算模型等均有深刻的认识和充分的掌握,对所有计算结果,应经认真分析校核,只有经分析判断结果合理、有效后,方可用于工程实际。

2.5抗震构造措施

对结构构件采用多道设防,严格按规范要求保证“强柱弱梁”,“强剪弱弯”,“强节点弱构件”,加强节点连接,加强梁、柱端头箍筋加密区的箍筋量。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。

结语

结构设计人员在日常设计工作中,必须学会熟练运用概念设计,并使这一理念贯穿于结构设计工作的整个过程当中,既要严格把握好设计的大原则,又要全面考虑诸多因素,最终才能保证设计的科学性和严谨性,为社会创造更多精品工程。

参考文献

[1]GB50011-2001,建筑抗震设计规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2008:6-14.

[2]GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[3]黄存汉.建筑抗震设计技术措施[M].北京:中国建筑工业出版社,2001:29-31.

[4]韦定国.抗震结构设计[M].武汉:武汉理工大学出版社,2004:69-71.

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