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簡述結構抗震設計原則

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簡述結構抗震設計原則

簡述結構抗震設計原則范文第1篇

【關鍵詞】抗震;概念設計;問題;必要性

1 建筑抗震設計的簡述

地震是一種突發的自然災害,是由地下某處薄弱巖層破裂或地球板塊互相擠壓、沖撞引起振動,并以波的形式傳至地表引起的地面運動。在歷史上我國就是世界上的地震多發國家之一,1976年7月28日發生的唐山地震帶給人民的災難極為慘重,死亡達24萬多人,地震之所以造成人民生命財產和國民經濟嚴重的損失,直接原因有三:一是地震引起滑坡、地裂、斷層等嚴重的地面變形,直接損害結構物;二是地震引起結構物地基的震陷、砂土液化,使地基失效;三是結構物在劇烈的振動中因承載力不足、變形過大、連接接頭破壞、構件失穩甚至整體傾覆而破壞。建筑結構的抗震設計主要針對后一種情況而言,《建筑抗震設計規范》GB 50011(以下簡稱抗震規范)規定:對位于抗震設防區的建筑物必須進行抗震設計,以預防為主,使建筑經抗震設防后,減輕地震破壞,避免人員傷亡,減少經濟損失,實踐證明,若想防控建筑工程質量出現問題,工程的設計質量是第一道關口。由于在設計上出現的問題,會給工程施工階段與交付使用等方面帶來很多安全質量隱患,所以一定要嚴格的管理建筑的抗震設計,20世紀以來,中國共發生6級以上地震近千次。最近100里,中國死于地震的人數高達55萬之多,占全球地震死亡人數的53%。所以城市中的地震災害主要是由建筑物的倒塌、破壞直接或間接造成的,因而提高各類工程的抗震能力就成為減輕城市震害的重要對策之一??茖W地確定抗震設防標準,嚴格按照標準進行工程設計,認真按照抗震設計施工和監理,工程就會具有較強的抗震能力,強震發生時才能有效減輕震害。

2 建筑設計在抗震中的問題

我國地震活動頻度高、強度大、震源淺、分布廣,是一個地震多發國家。地震是一種多發性的隨機震動,其復雜性和不確定性很難把握,要準確預測建筑物震害的特性和參數,目前還很難做到??拐鹂畹脑O計強調,在工程設計一開始,就應把握好場地條件和場地土的穩定性、能量輸入、建筑物的平、立面布置及其體形、結構體系、剛度分布、抗側力構件的布置、構件延性;材料與施工質量等幾個主要方面,其中主要的問題有以下幾點:

2.1 設計人員“思想保守”與過于“開放”

“思想保守”體現在結構設計方面比較多,例如:現在很多高層住宅,剪力墻過多過厚,由于剛度過大,導致相對側移值過小,遠遠小于規范的規定值,一來不利于建筑物抗震,二來不經濟。

2.2 專業技術知識不扎實,專業之間配合不到位

有些設計人員沒有扎實的專業技術知識,自然設計出的建筑圖紙會出現很多問題,給施工帶來難度。不具備扎實的專業知識,在施工過程中出現的臨時性問題更是難以應付,有的甚至對施工工藝都不太了解。

2.3 平面布局的剛度不均。抗震設計要求建筑的平、立面布置宜規正、對稱,建筑的質量分布和剛度變化宜均勻,否則應考慮其不利影響。但有的平面設計存在嚴重的不對稱:一邊進深大,一邊進深小;一邊設計大開間,一邊為小房間;一邊墻落地承重,一邊又為柱承重。平面形狀采用L、π形不規則平面等,造成了縱向剛度不均,而底層作為汽車庫的住宅,一側為進出車需要,取消全部外縱墻,另一側不需進出車輛,因而墻直接落地,造成橫向剛度不均。這些都對抗震極為不利。

2.4 抗震構造柱布置不當。如外墻轉角處,大廳四角未設構造柱或構造柱不成對設置;以構造柱代替磚墻承重;山墻與縱墻交接處不設抗震構造柱;過多設置抗震構造柱等。

上述這些問題的存在,倘若不能得到改正,勢必對建筑物的安全帶來隱患。上述這些問題的存在,倘若不能得到改正,勢必對建筑物的安全帶來隱患。上述這些問題的原因是多方面的,有認識方面的原因有計劃經濟向市場經濟轉化過程中出現的原因,有設計人員忽視了抗震概念設計方面的原因(未能從整體、全局上把握好),有法律建設方面的原因(在工程抗震設防管理方面缺乏國家政府法律依據,特別是處罰方面),通過這些問題來研究中短柱的問題,并且根據實際建筑結構及其在強震作用下的破壞過程是很復雜的,目前難以對此進行較為精確而可靠的計算。因此,20世紀70年代以來,各國標準強調了工程技術人員必須重視“結構抗震概念設計”,即根據地震災害調查、科學研究和工程經驗等所形成的基本原則和設計思路,進行建筑結構的總體布局并確定細部構造。這種設計理念將有助于明確結構抗震思想,不但有利于提高建筑結構的抗震性能,而且也為有關抗震計算創造有利條件,使計算分析結果更能反映今后地震時結構的實際地震反應。

3 建筑設計在抗震方面的必要性

近幾十年來結構抗震設計方法的研究與進展,尤其是各國歷次大地震對人類造成嚴重災害的經驗教訓,使世界各國地震工程學者及工程抗震設計人員逐步取得了較為一致的認識。用形象語言來概括,即遵循“小震不壞,大震不倒”的設計原則。這已成為當今世界各國公認的結構抗震設計準則,并開始在各國規范中有所體現,根據城市和經濟高速穩步發展,對抗震設防提出了更高要求,也打造了良好的物質平臺。有效提高工程抗震能力,越來越成為社會共識。建筑抗震可歸納為:1、慎重選擇場地;2、科學確定工程的抗震設防標準,特殊工程要進行地震安全性評價;3、不同類型建筑要采用適合的結構形式;4、合理布置,平面立面要規則些,底層層高跨度不宜過大;5、盡量采用隔震減震技術;6、注重施工質量;地震是地殼運動在某些階段發生急劇變化時的一種自然現象。據統計,全世界每年發生的地震約達500萬次,其中絕大多數地震由于發生在地球深處或者它所釋放的能量小而人們難以感覺到;而人們感覺到的地震,也即有感地震,僅占總量的1%左右;能造成災害的強烈地震則為數更少,平均每年十幾起。然而,就是這些每年為數不多的地震,卻給人們帶來了無可挽回的巨大經濟財產損失和觸目驚心的人身傷亡事故。據有關方面對世界上130次傷亡巨大的地震震害資料所做的統計表明,95%以上的傷亡是因為無抗震能力或抗震能力低的建筑物倒塌而造成的。典型的例子如,日本是個多地震國家,政府一貫重視建筑物抗震設計,其防震設施和技術相當先進,建筑物通常具備了抗御7~8級地震的能力;而阿爾及利亞當地房屋建筑質量普遍低劣,抗震性能差,地震時易坍塌。由此可見,對建筑物進行有效的抗震設計是減輕地震災情最有效、最根本的措施,

4 總結:

地震是一種突發式的自然災害現象,從世界各國減輕地震災害所采取的措施來看,主要有三條:一是加強地震預報,力爭在地震發生前采取行動以減少損失;二是在設計和施工方面提高各類建筑物對地震的抵抗能力,包括對已建建筑進行抗震能力鑒定及加固;三是加強地震時應急指揮和救援工作??傊?,從各個環節上重視和把關,把地震災害盡量降到最小、最輕。

參考文獻:

[1]現行建筑設計規范大全[M].北京:中國建筑工業出版社,2008.

[2]王崇杰,崔艷秋.建筑設計基礎[M].北京:中國建筑工業出版社,2009.

簡述結構抗震設計原則范文第2篇

關鍵字:三水準,剛度,地震烈度,屈服機制。

抗震設計中的基本概念在抗震設計中占有及其重要的地位,是每一位結構工程師都要遵循的指導思想,它是建筑抗震設防的政策、方針、及基本目的,同時給出了現階段抗震設防的基本思想,下面結合震害分析簡述抗震設計基本概念的重要性

我國的《建筑抗震設計規范》中提出實行以預防為主的方針,使建筑經抗震設計后,減輕建筑的地震破壞,避免人員傷亡,減少經濟損失。地震中由于建筑物的倒塌造成大量人員傷亡及經濟損失,為此提出了“三水準”的抗震設計思想。即“小震不壞、中震可修、大震不到”。這三個水準設防目標是通過“兩階段設計”來實現,第一階段設計:第一步采用第一水準烈度的地震動參數,先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應,與風、重力等荷載效應組合,并引入承載力抗震調整系數,進行構件截面設計,從而滿足第一水準的強度要求;第二步是采用同一地震動參數計算出結構的彈性層間位移角,使其不超過規定限制;同時采取相應的抗震構造措施,保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段設計:采用第三水準烈度的地震動參數,計算出結構(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節)的彈塑性層間位移角,使之滿足規范要求;并結合必要的抗震構造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。

通過對國內外一些地震中建筑物的破壞情況的分析,總結歸納出幾個主要方面:場地地基方面;房屋體形方面;結構體形方面;剛度分布方面;結構形式方面;非結構方面等幾個主要方面。

1985年9月墨西哥地震后,墨西哥“國家重建委員會首都地區規范與施工規程分會”對地震中房屋破壞原因進行統計分析,結果表面,拐角形建筑的破壞率達到42%。明顯高于其他形狀的房屋;從有利建筑抗震的角度出發,地震區的房屋建筑平面形狀應為方形、矩形、圓形為好,結構工程師可以通過設置抗震縫將平面不規則的建筑分解,使其成為平面簡單規則的建筑,這樣可大大減小由平面不規則引起的震害。

一般而言,房屋越高,所受的地震力和傾覆力矩越大,破壞的可能性也越大。在抗震設計中,房屋的高寬比是一個比房屋高度更要慎重考慮的問題,建筑物的高寬比值越大,即建筑物越瘦高,地震作用下的側移越大,地震引起的傾覆作用越嚴重。巨大的傾覆力矩在柱中和基礎中引起的壓力和拉力會導致嚴重的破壞。1967年委內瑞拉的加拉加斯地震,曾發生明顯由于傾覆力矩引起的破壞的案例,該市一棟11層旅館,底部三層為框架結構,以上各層為剪力墻結構底部三層框架,由于傾覆力矩引起的巨大壓力使軸壓比達到很大數值,延性降低,柱頭均發生剪壓破壞。另一棟18框架結構的Caromay公寓,地上各層均為有磚填充墻,地下室空曠。由于上部磚墻增加了剛度,加大了的傾覆力矩在地下室柱中引起很大的軸力,造成地下室很多柱在中段被壓碎,鋼筋彎曲呈燈籠狀。1985年墨西哥地震,墨西哥市一棟鋼筋混凝土結構,因地震時產生的傾覆力矩使建筑物傾倒,埋深2.5米的箱形基礎翻轉45°,并將下面的摩擦樁拔出。由此可見控制建筑的高寬比是很重要的。

結構平面布置時,應盡量均勻,對稱,特別注意具有很大抗側剛度的鋼筋混凝土墻和鋼筋混凝土芯筒的位置,力求居中和對稱,使結構的剛度中心和質量中心盡可能的靠近重合,以減小由偏心造成的扭轉。此外,抗震墻宜沿建筑物周邊布置,以使結構具有較強的抗扭剛度和較強的抗傾覆能力。天津754廠11號車間,為高25.3米的5層鋼筋混凝土框架體系,全長109米,房屋兩端的樓梯間采用490mm厚的磚承重墻,剛度很大;建筑物長度的中央設置雙柱伸縮縫,將建筑物分成獨立的兩個區段,就一個獨立的區段而言,因為伸縮縫處是開口的,無填充磚隔墻,結構偏心很大。1976年唐山地震時,由于強烈的扭轉震動導致2層有11根中柱嚴重破壞,柱身出現很寬的X形裂縫;1985年墨西哥地震中,一棟建筑,兩面臨街,全部為大玻璃窗,背街的兩面框架內用磚墻填實,剛度增大很多,造成結構偏心,地震時發生扭轉破壞;1972年尼加拉瓜的馬那瓜地震,位于市中心的兩棟相鄰高層建筑的震害對比,有力的說明結構偏心會帶來多么大的危害,15層的中央銀行,有一層地下室,采用框架結構體系,兩個鋼筋混凝土電梯井和兩個樓梯間均集中布置在平面右端,同時,右端山墻還砌有填充墻,造成很大的偏心,地震時強烈的扭轉震動造成較嚴重的破壞,一些框架節點損壞,個別柱子屈服,圍護墻等非結構部件破壞嚴重,修復費用高達房屋原造價的80%。另一棟是18層的美洲銀行,有2層地下室,采用對稱布置的鋼筋混凝土芯筒。地震后,僅3~17層連梁上有細微裂縫,幾乎沒有其他非結構部件的損壞。

通過對歷次地震的震害分析表明,在同一次地震中,體型復雜的房屋比體型規則的房屋容易破壞甚至倒塌,因此建筑方案的規則性對建筑結構的抗震安全性來說十分重要,這里的“規則”包括對建筑平面、立面外形尺寸,抗測力構件布置、質量分布,直至承載力分布等諸多因素的綜合要求。

《建筑抗震設計規范》對建筑的規則性提出了明確的要求,“建筑設計應符合抗震概念的要求,不規則的建筑方案應按規定采取加強措施;特別不規則的建筑方案應進行專門研究和論證,采取特別的加強措施;不應采用嚴重不規則的建筑方案”。作為抗震設計的強制性條文,要求業主、建筑師、結構工程師必須嚴格執行,優先采用符合抗震概念設計原理的、規則的設計方案;對于一般不規則的建筑方案應按規范的有關規定采取加強措施;對于特別不規則的建筑方案要求進行專門研究和論證采取高于規范、規程規定的加強措施,對于特別不規則的高層建筑應嚴格按建設部令111號文進行抗震設防專項審查;對于嚴重不規則的建筑方案應要求建筑師予以修改、調整。

在實際工程中,對于各種不規則的判斷與把握,可參照建質[2006]220號文件《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》的相關規定執行,該規定量化了一般不規則,特別不規則的界定標準,結構工程師應按其規定執行,控制建筑物的規則性,并采取有效的加強措施,從而減小地震時由此帶來的震害。

一次地震產生的地面運動,能造成建筑物破壞的強震持續時間,少則幾秒,多則幾十秒,有的甚至更長(比如汶川地震的強震持續時間達到80s以上)。如此長時間的地震,一個接一個的強脈沖對建筑物產生往復式的沖擊,造成積累式的破壞。如果建筑物采用的僅有一道防線的結構體系,一旦該防線破壞后,在后續地面運動的作用下,就會導致建筑物的倒塌。特別是當建筑物的自振周期與地震卓越周期相近時,建筑物會由此而發生共振,更加速其倒塌進程。如果建筑物采用多重抗側力體系,第一道防線的抗測力構件破壞,后備的第二道乃至第三道防線的抗測力構件立即接替,抵擋住后續的地震沖擊,進而保證建筑物的最低限度安全,避免倒塌。因此,設置合理的多道防線,是提高建筑抗震能力、減輕地震破壞的必要手段。

自1906年洛杉磯地震以來,通過國內外的建筑地震震害分析表明,對于一般的高層建筑,剛比柔好,采用剛性結構方案的高層建筑,不僅主體結構破壞輕,而且由于地震時結構變形小,隔墻、圍護墻等非結構構件受到到保護,破壞也較輕。而采取柔性結構方案的高層建筑,由于地震時產生較大的層間位移,不但主體破壞嚴重,非結構構件也大量破壞,經濟損失慘重,甚至危機人身安全。所以,層數較多的高層建筑,不易采用剛度較小的框架體系,而應采用剛度較大的框架―抗震墻體系、框架―支撐體系或筒中筒體系等抗測力體系。基于上述原因,規范給出各類結構多遇地震下彈性層間位移角限值以及各類結構罕遇地震下彈塑性層間位移角限值,以確保建筑物有足夠的剛度,達到抗震設計三水準的要求。

一般而言,結構的屈服機制可以分為兩個基本類型,即樓層屈服機制和總體屈服機制。所謂的樓層屈服機制,是指結構在側向荷載作用下,豎向桿件先于水平桿件屈服,導致某一樓層或某幾個樓層發生側向整體屈服。所謂總體屈服機制,是指結構在側向荷載作用下,全部水平桿件先于豎向桿件屈服,然后才是豎向桿件的屈服。從建筑抗震設防角度,我們要有意識的配置結構構件的剛度與強度,確保結構實現總體屈服機制。為實現這一目的,結構中桿件發生強度屈服的順序應該是符合下列條件:桿先于節,梁先于柱,彎先于剪,拉先于壓。就是說,一棟建筑遭遇地震時,其抗側力體系中的桿件的損壞過程應該是:梁、柱、墻、斜撐桿件的屈服先于節點,梁的屈服先于柱,而且梁和柱又是彎曲屈服在前,剪切屈服在后;桿件截面產生塑性鉸的過程,是受壓屈服在前,受壓破壞在后。這樣,構件發生變形時,均具有較好的延性,而不是混凝土被壓碎的脆性破壞。即各環節的變形中,塑性變形成分遠大于彈性變形成分。那么,建筑物就具有較高的耐震性能,遭遇等于或高于設防烈度不超過一度的地震時,建筑不會發生嚴重破壞;遭遇高于設防烈度一度的地震時,建筑不至于倒塌。為使抗側力構件的破壞狀態和過程能夠符合上述準則,進行構件設計時,需要遵循以下設計準則:強節點弱桿件,強柱弱梁,強剪弱彎,強壓弱拉。

非結構構件。一般不屬于主體結構的一部分,非承重結構構件在抗震設計時往往容易被忽略,但從震害調查來看,非結構構件處理不好往往在地震時倒塌傷人,砸壞設備財產,破壞主體結構,堵塞逃生通道。對非結構構件的抗震對策,可根據不同的情況區別對待:做好細部構造,考慮非結構構件的質量、剛度、強度和變形;加強連接防止倒塌;加強設備支架等與主體的連接與錨固,盡量避免發生次生災害等等。2008年在我國汶川地震中,出現很多樓梯間填充墻倒塌堵塞樓梯間造成樓梯間無法使用。人員無法逃生。樓梯間作為緊急逃生的豎向通道是至關重要的,在抗震設計時對其圍護構件應采取加強措施。

總之,抗震設計基本概念是非常重要的,其所涵蓋的內容也很廣,是抗震設計的指導思想,他是結構工程師必須遵循的基本原則。

參考文獻

[1]建筑抗震設計規范北京:中國建筑工業出版社

[2]王亞勇,戴國瑩。建筑抗震設計規范疑問解答。北京:中國建筑工業出版社,2006

[3]李愛群,高振世。工程結構抗震與防災。南京:東南大學出版社,2003

[4]黃世敏,楊沈等建筑震害與設計對策。北京:中國計劃出版社2009

智偉季鵬

工作單位: 中國建筑東北設計研究院有限公司

摘要:簡述抗震設計“三水準”兩階段設計的基本理念及在抗震設計中的重要地位;結合震害分析論述建筑結構不規則時的破壞情況、劃分界限及應對策略;建筑設置多道抗震防線的原理和必要性;建筑結構的屈服機理及設計準則,結合實際震害論述非結構構件破壞及抗震設計。

關鍵字:三水準,剛度,地震烈度,屈服機制。

抗震設計中的基本概念在抗震設計中占有及其重要的地位,是每一位結構工程師都要遵循的指導思想,它是建筑抗震設防的政策、方針、及基本目的,同時給出了現階段抗震設防的基本思想,下面結合震害分析簡述抗震設計基本概念的重要性

我國的《建筑抗震設計規范》中提出實行以預防為主的方針,使建筑經抗震設計后,減輕建筑的地震破壞,避免人員傷亡,減少經濟損失。地震中由于建筑物的倒塌造成大量人員傷亡及經濟損失,為此提出了“三水準”的抗震設計思想。即“小震不壞、中震可修、大震不到”。這三個水準設防目標是通過“兩階段設計”來實現,第一階段設計:第一步采用第一水準烈度的地震動參數,先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應,與風、重力等荷載效應組合,并引入承載力抗震調整系數,進行構件截面設計,從而滿足第一水準的強度要求;第二步是采用同一地震動參數計算出結構的彈性層間位移角,使其不超過規定限制;同時采取相應的抗震構造措施,保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段設計:采用第三水準烈度的地震動參數,計算出結構(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節)的彈塑性層間位移角,使之滿足規范要求;并結合必要的抗震構造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。

通過對國內外一些地震中建筑物的破壞情況的分析,總結歸納出幾個主要方面:場地地基方面;房屋體形方面;結構體形方面;剛度分布方面;結構形式方面;非結構方面等幾個主要方面。

1985年9月墨西哥地震后,墨西哥“國家重建委員會首都地區規范與施工規程分會”對地震中房屋破壞原因進行統計分析,結果表面,拐角形建筑的破壞率達到42%。明顯高于其他形狀的房屋;從有利建筑抗震的角度出發,地震區的房屋建筑平面形狀應為方形、矩形、圓形為好,結構工程師可以通過設置抗震縫將平面不規則的建筑分解,使其成為平面簡單規則的建筑,這樣可大大減小由平面不規則引起的震害。

一般而言,房屋越高,所受的地震力和傾覆力矩越大,破壞的可能性也越大。在抗震設計中,房屋的高寬比是一個比房屋高度更要慎重考慮的問題,建筑物的高寬比值越大,即建筑物越瘦高,地震作用下的側移越大,地震引起的傾覆作用越嚴重。巨大的傾覆力矩在柱中和基礎中引起的壓力和拉力會導致嚴重的破壞。1967年委內瑞拉的加拉加斯地震,曾發生明顯由于傾覆力矩引起的破壞的案例,該市一棟11層旅館,底部三層為框架結構,以上各層為剪力墻結構底部三層框架,由于傾覆力矩引起的巨大壓力使軸壓比達到很大數值,延性降低,柱頭均發生剪壓破壞。另一棟18框架結構的Caromay公寓,地上各層均為有磚填充墻,地下室空曠。由于上部磚墻增加了剛度,加大了的傾覆力矩在地下室柱中引起很大的軸力,造成地下室很多柱在中段被壓碎,鋼筋彎曲呈燈籠狀。1985年墨西哥地震,墨西哥市一棟鋼筋混凝土結構,因地震時產生的傾覆力矩使建筑物傾倒,埋深2.5米的箱形基礎翻轉45°,并將下面的摩擦樁拔出。由此可見控制建筑的高寬比是很重要的。

結構平面布置時,應盡量均勻,對稱,特別注意具有很大抗側剛度的鋼筋混凝土墻和鋼筋混凝土芯筒的位置,力求居中和對稱,使結構的剛度中心和質量中心盡可能的靠近重合,以減小由偏心造成的扭轉。此外,抗震墻宜沿建筑物周邊布置,以使結構具有較強的抗扭剛度和較強的抗傾覆能力。天津754廠11號車間,為高25.3米的5層鋼筋混凝土框架體系,全長109米,房屋兩端的樓梯間采用490mm厚的磚承重墻,剛度很大;建筑物長度的中央設置雙柱伸縮縫,將建筑物分成獨立的兩個區段,就一個獨立的區段而言,因為伸縮縫處是開口的,無填充磚隔墻,結構偏心很大。1976年唐山地震時,由于強烈的扭轉震動導致2層有11根中柱嚴重破壞,柱身出現很寬的X形裂縫;1985年墨西哥地震中,一棟建筑,兩面臨街,全部為大玻璃窗,背街的兩面框架內用磚墻填實,剛度增大很多,造成結構偏心,地震時發生扭轉破壞;1972年尼加拉瓜的馬那瓜地震,位于市中心的兩棟相鄰高層建筑的震害對比,有力的說明結構偏心會帶來多么大的危害,15層的中央銀行,有一層地下室,采用框架結構體系,兩個鋼筋混凝土電梯井和兩個樓梯間均集中布置在平面右端,同時,右端山墻還砌有填充墻,造成很大的偏心,地震時強烈的扭轉震動造成較嚴重的破壞,一些框架節點損壞,個別柱子屈服,圍護墻等非結構部件破壞嚴重,修復費用高達房屋原造價的80%。另一棟是18層的美洲銀行,有2層地下室,采用對稱布置的鋼筋混凝土芯筒。地震后,僅3~17層連梁上有細微裂縫,幾乎沒有其他非結構部件的損壞。

通過對歷次地震的震害分析表明,在同一次地震中,體型復雜的房屋比體型規則的房屋容易破壞甚至倒塌,因此建筑方案的規則性對建筑結構的抗震安全性來說十分重要,這里的“規則”包括對建筑平面、立面外形尺寸,抗測力構件布置、質量分布,直至承載力分布等諸多因素的綜合要求。

《建筑抗震設計規范》對建筑的規則性提出了明確的要求,“建筑設計應符合抗震概念的要求,不規則的建筑方案應按規定采取加強措施;特別不規則的建筑方案應進行專門研究和論證,采取特別的加強措施;不應采用嚴重不規則的建筑方案”。作為抗震設計的強制性條文,要求業主、建筑師、結構工程師必須嚴格執行,優先采用符合抗震概念設計原理的、規則的設計方案;對于一般不規則的建筑方案應按規范的有關規定采取加強措施;對于特別不規則的建筑方案要求進行專門研究和論證采取高于規范、規程規定的加強措施,對于特別不規則的高層建筑應嚴格按建設部令111號文進行抗震設防專項審查;對于嚴重不規則的建筑方案應要求建筑師予以修改、調整。

在實際工程中,對于各種不規則的判斷與把握,可參照建質[2006]220號文件《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》的相關規定執行,該規定量化了一般不規則,特別不規則的界定標準,結構工程師應按其規定執行,控制建筑物的規則性,并采取有效的加強措施,從而減小地震時由此帶來的震害。

一次地震產生的地面運動,能造成建筑物破壞的強震持續時間,少則幾秒,多則幾十秒,有的甚至更長(比如汶川地震的強震持續時間達到80s以上)。如此長時間的地震,一個接一個的強脈沖對建筑物產生往復式的沖擊,造成積累式的破壞。如果建筑物采用的僅有一道防線的結構體系,一旦該防線破壞后,在后續地面運動的作用下,就會導致建筑物的倒塌。特別是當建筑物的自振周期與地震卓越周期相近時,建筑物會由此而發生共振,更加速其倒塌進程。如果建筑物采用多重抗側力體系,第一道防線的抗測力構件破壞,后備的第二道乃至第三道防線的抗測力構件立即接替,抵擋住后續的地震沖擊,進而保證建筑物的最低限度安全,避免倒塌。因此,設置合理的多道防線,是提高建筑抗震能力、減輕地震破壞的必要手段。

自1906年洛杉磯地震以來,通過國內外的建筑地震震害分析表明,對于一般的高層建筑,剛比柔好,采用剛性結構方案的高層建筑,不僅主體結構破壞輕,而且由于地震時結構變形小,隔墻、圍護墻等非結構構件受到到保護,破壞也較輕。而采取柔性結構方案的高層建筑,由于地震時產生較大的層間位移,不但主體破壞嚴重,非結構構件也大量破壞,經濟損失慘重,甚至危機人身安全。所以,層數較多的高層建筑,不易采用剛度較小的框架體系,而應采用剛度較大的框架―抗震墻體系、框架―支撐體系或筒中筒體系等抗測力體系?;谏鲜鲈颍幏督o出各類結構多遇地震下彈性層間位移角限值以及各類結構罕遇地震下彈塑性層間位移角限值,以確保建筑物有足夠的剛度,達到抗震設計三水準的要求。

一般而言,結構的屈服機制可以分為兩個基本類型,即樓層屈服機制和總體屈服機制。所謂的樓層屈服機制,是指結構在側向荷載作用下,豎向桿件先于水平桿件屈服,導致某一樓層或某幾個樓層發生側向整體屈服。所謂總體屈服機制,是指結構在側向荷載作用下,全部水平桿件先于豎向桿件屈服,然后才是豎向桿件的屈服。從建筑抗震設防角度,我們要有意識的配置結構構件的剛度與強度,確保結構實現總體屈服機制。為實現這一目的,結構中桿件發生強度屈服的順序應該是符合下列條件:桿先于節,梁先于柱,彎先于剪,拉先于壓。就是說,一棟建筑遭遇地震時,其抗側力體系中的桿件的損壞過程應該是:梁、柱、墻、斜撐桿件的屈服先于節點,梁的屈服先于柱,而且梁和柱又是彎曲屈服在前,剪切屈服在后;桿件截面產生塑性鉸的過程,是受壓屈服在前,受壓破壞在后。這樣,構件發生變形時,均具有較好的延性,而不是混凝土被壓碎的脆性破壞。即各環節的變形中,塑性變形成分遠大于彈性變形成分。那么,建筑物就具有較高的耐震性能,遭遇等于或高于設防烈度不超過一度的地震時,建筑不會發生嚴重破壞;遭遇高于設防烈度一度的地震時,建筑不至于倒塌。為使抗側力構件的破壞狀態和過程能夠符合上述準則,進行構件設計時,需要遵循以下設計準則:強節點弱桿件,強柱弱梁,強剪弱彎,強壓弱拉。

非結構構件。一般不屬于主體結構的一部分,非承重結構構件在抗震設計時往往容易被忽略,但從震害調查來看,非結構構件處理不好往往在地震時倒塌傷人,砸壞設備財產,破壞主體結構,堵塞逃生通道。對非結構構件的抗震對策,可根據不同的情況區別對待:做好細部構造,考慮非結構構件的質量、剛度、強度和變形;加強連接防止倒塌;加強設備支架等與主體的連接與錨固,盡量避免發生次生災害等等。2008年在我國汶川地震中,出現很多樓梯間填充墻倒塌堵塞樓梯間造成樓梯間無法使用。人員無法逃生。樓梯間作為緊急逃生的豎向通道是至關重要的,在抗震設計時對其圍護構件應采取加強措施。

總之,抗震設計基本概念是非常重要的,其所涵蓋的內容也很廣,是抗震設計的指導思想,他是結構工程師必須遵循的基本原則。

參考文獻

[1]建筑抗震設計規范北京:中國建筑工業出版社

[2]王亞勇,戴國瑩。建筑抗震設計規范疑問解答。北京:中國建筑工業出版社,2006

簡述結構抗震設計原則范文第3篇

【關鍵詞】靜力彈塑性分析;剪力墻結構;結構抗震性能評價;EPDA

1、前言

一般建筑結構的抗震設計都需要考慮結構的彈塑。由于時程分析法計算工作量大, 結果處理繁雜, 相比之下, pushover法更方便于進行抗震設計。尤其是上世紀 90年代以后, 隨著基于性能的抗震設計思想的提出和發展,pushover 方法得到了深入的研究和日益廣泛的應用。我國在新的建筑結構抗震設計規范中也引入了pushover方法。

利用pushover方法進行結構分析的優點在于:既能對結構在多遇地震下的彈性設計進行校核,也能夠確定結構在罕遇地震下潛在的破壞機制,找到最先破壞的薄弱環節,從而使設計者僅對局部薄弱環節進行修復和加強,不改變整體結構的性能,就能使整體結構達到預定的使用功能。

對多遇地震的計算,可以與彈性分析的結果進行驗證,看總側移和層間位移角、各桿件是否滿足彈性極限要求,各桿件是否處于彈性狀態;對罕遇地震的計算,可以檢驗總側移和層間位移角、各個桿件是否超過彈塑性極限狀態,是否滿足大震不倒的要求。

2、原理與實施步驟

2.1 原理

靜力非線性分析方法是基于性能評估現有結構和設計新結構的一種方法。它是將靜力彈塑性分析和反應譜相結合進行圖解的快速計算方法。其原理是使結構分析模型受到一個沿結構高度為單調逐漸增加的側向力或側向位移 ,直至控制點達到目標位移或建筑物傾覆為止。

基于結構行為設計使用Pushover分析,包括形成結構近似需求曲線和能力曲線,并確定曲線交點。需求曲線基于反應譜曲線,能力曲線基于靜力非線性Pushover分析。在Pushover分析中,結構受到逐漸增加的荷載作用,從而得到需求曲線和能力曲線的交點,即性能點。由于性能點定義了結構的底部剪力和位移,因此通過結構在性能點的行為和現行規范進行比較,從而確定結構是否滿足要求。

2.2實施步驟

(1)準備工作:建立結構模型,包括幾何尺寸、物理參數以及節點和構件的編號,并輸入構件的實配鋼筋以便求出各個構件的塑性承載力。

(2)求出結構在豎向荷載作用下的內力。這時還要求出結構的基本自振周期。

(3)施加一定量的水平荷載。水平力大小的確定原則是:水平力產生的內力與第(2)步豎向荷載產生的內力疊加后,恰好能使一個或一批構件進入屈服。

(4)對在上一步進入屈服的構件的端部,設定塑性鉸點變更結構的剛度,這樣,相當于形成了一個新的結構。求出這個“新”結構的自振周期,在其上再施加一定量的水平荷載,又使一個或一批構件恰好進入屈服。

(5)不斷地重復第(4)步,直到結構的側向位移達到預定的破壞極限。記錄每一次有新的塑性鉸出現后結構的周期,累計每一次施加的荷載。

(6)成果整理:將每一個不同的結構自振周期及其對應的地震影響系數繪成曲線,也把相應場地的各條反應譜曲線繪在一起,如圖1所示。這樣如果結構反應曲線能夠穿過某條反應譜,就說明結構能夠抵抗那條反應譜所對應的地震烈度。還可以在圖中繪出相應的變形,更便于評價結構的抗震能力。

3、工程實例

某工程為28層剪力墻結構,用SATWE進行過振型分解法分析,現用EPDA進行push-over法的分析,判斷結構的抗震性能,并與SATWE程序的計算結果進行對比。

4、結論及問題討論

4.1樓板對梁剛度的影響

從以上工程實例與SATWE的對比結果可以看出,在多遇地震下,當SATWE的“中梁剛度增大系數”Bk=1時,結構的自振周期SATWE與push-over的結果基本一致,而當Bk=2時,SATWE計算的自振周期比push-over要短,說明了push-over計算中并未考慮樓板對梁剛度的影響,程序中也沒有提供相關的參數設置,建議程序對此作進一步改進。

4.2周期折減系數Tc的影響

從以上的對比中,還可以看出“周期折減系數”Tc的影響,在多遇地震下,當Tc

周期折減系數的取值要注意的是當結構的側向變形達到一定范圍后,由于填充墻的逐漸破壞,周期折減系數要相應調整,以反映填充墻抗側剛度的降低甚至消失。

4.3混凝土本構關系模型的假定

簡述結構抗震設計原則范文第4篇

中圖分類號:TU375文獻標識碼:A

前言:

延展結構是指如果一個建筑結構在承載力基本保持不變的情形下,仍能有較大塑性變形能力。延性結構在地震作用下進入彈塑性狀態時,能吸收耗散大量地震能量,此時雖然變形較大但不會出現超出抗震要求的嚴重破壞或倒塌, 故結構都應按照延性要求進行抗震設計。

具備一定經驗的結構設計師都知道,延性鋼筋混凝土結構即使在大震下結構構件達到屈服,仍然可以通過屈服截面的塑性變形來耗散地震能,避免發生脆性破壞。下面分別對鋼筋混凝土框架結構和剪力墻結構的延性設計做一簡述。

1.框架結構的延性設計要點

1)強柱弱梁

從抗彎角度講,要求柱端截面的屈服彎矩要大于梁端截面的屈服彎矩,使塑性鉸盡可能首先出現在梁的端部,不會引起結構局部或整體破壞耗能的梁塑性鉸早出多出,結構仍能繼續承受外荷載而只有當柱根也出現塑性鉸時結構才達到破壞,從而形成強柱弱梁,但不允許在梁的跨中出角。底層柱柱根的塑性鉸應較晚出現,各層柱子的屈服順序應錯開,不要集中在某一層。

2)強剪弱彎

強剪弱彎的設計要點實質是控制梁柱構件的破壞形態, 使其發生延性較好的彎曲破壞, 避免脆性的剪切破壞。適筋梁或大偏壓柱具有較好的延性,可耗散地震能量,使內力重分布得以充分發展,而鋼筋混凝土梁柱在受到較大的剪力時,往往呈現脆性破壞。故應使構件的受剪承載力大于受彎承載力,且保證構件在塑性鉸出現之后也不過早剪切破壞。下面根據國家抗震規范中與此相關的具體設計指標逐一闡述。

①梁柱的剪跨比 λ 限制λ=M/(Vh0),M 為計算截面上與剪力設計值對應的彎矩設計值;h0 為截面計算高度剪跨比 λ 反映了構件截面承受的彎矩與剪力的相對大小,是影響梁柱變形能力的主要因素之一。對于柱,λ≥2 的屬于長柱,只要設計構造合理,通常會發生延性的彎曲破壞;1.5≤λ

②梁柱的剪壓比限制設計中應使梁柱的剪壓比即, V/(fcbh0)不超過規范允許的限值, 它實質上是對構件最小截面尺寸的規定。規范對不同情況下的剪壓比規定了最大值。梁柱滿足剪壓比要求,可以有效地防止斜裂縫的較早出現, 減輕混凝土破壞程度, 這是因為如構件截面尺寸過小或混凝土強度過低,按抗剪承載力公式算出的箍筋面積會很大, 則箍筋還未充分發揮作用之前,構件就會過早地出現脆性斜壓破壞。

③框架柱的最大軸壓比 μN 和最小體積配箍率 ρV軸壓比 μN=N/(fCA),其中N 為包含地震作用組合的柱軸壓力設計值;fC 為混凝土軸心抗壓強度設計值;A 為柱的全截面面積。

試驗究表明,軸壓比大小與柱的破壞形態和變形能力密切相關。軸壓比過大時,柱會出現受拉鋼筋并不屈服的小偏心受壓破壞;而軸壓比適中時,柱可出現受拉鋼筋首先屈服的大偏心受壓破壞,受拉鋼筋可以較好地耗散地震能量。且軸壓比是影響柱的延性的重要因素之一,柱的變形能力隨軸壓比增大而急劇降低,尤其在高軸壓比下, 增加箍筋對改善柱的變形能力作用并不明顯。因此在設計中應按規范的最大軸壓比限值要求, 嚴格限制不可過大,以使框架柱在地震作用下仍能實現大偏心受壓下的彎曲破壞,使柱具有足夠的延性變形能力。

體積配箍率 ρV箍筋對核心混凝土具有約束作用,對柱的延性非常有利, 這已被震害實例和結構試驗所證明。一般用體積配箍率 ρV 來衡量箍筋對核心混凝土所具有約束程度:

ρV=AvLv/bhs,其中Av 為箍筋的截面積, Lv 為箍筋的總長度, 則 AvLv 為箍筋的總體積,bh 為構件核心混凝土的截面積, s 為箍筋的間距,則 bhs 為在箍筋分布間距內的構件核心混凝土總體積。

規范對框架柱的體積配箍率 ρV 最小值,根據不同的軸壓比規定了不同的數值,在設計箍筋時應嚴格遵守。同時箍筋對核心混凝土具有的約束作用,不僅與箍筋的配置量有關, 還與箍筋的配置形式密切相關。單個矩形箍筋對核心混凝土的約束作用較弱,螺旋箍筋的約束作用最好,復式箍筋對鋼筋混凝土具有的約束作用大大好于單個矩形箍筋。故在設計時,應采用復式箍筋,最好為螺旋箍。隨柱軸壓比的升高,通過箍筋約束混凝土提高延性的效果會逐漸減弱,故只有在中等軸壓比的情況下,才可通過提高箍筋用量的辦法改善柱子延性。但在高層建筑的設計中, 底層柱子要承擔很大的軸向壓力, 很難把其軸壓比控制在較低水平。大量的試驗究表明,在柱中設置矩形核心柱(規范對于核心柱的截面尺寸和箍筋配置量均有相關規定),不僅可以提高柱子的受壓承載力,也可提高柱子的延性變形能力,尤其對于軸壓比很大的短柱。

④梁柱應設置箍筋加密區大量震害表明,框架梁端部和柱端部破壞嚴重,是框架梁柱的薄弱部位,故按照強剪弱彎原則箍筋應加密布置在梁柱端部的塑性鉸區,規范稱其為箍筋加密區。規范對加密區長度和箍筋間距,直徑,體積或面積配箍率有具體規定。在梁柱端部的箍筋加密區配置足夠的箍筋,可以約束核心混凝土,提高塑性鉸區混凝土的極限應變值,提高抗壓強度,防止斜裂縫的開展,這樣塑性鉸能充分變形和耗能,提高延性。梁柱的最大和最小縱筋配筋率試驗表明:鋼筋混凝土單筋梁的變形能力,隨截面混凝土受壓區相對高度 x/h0 的增大而減小,而 x/h0 著配筋率的增大,鋼筋屈服強度的提高和混凝土強度等級的降低而增大,梁的延性性能就會降低。故國家《抗震規范》對框架梁的相對受壓區高度x/h0 和最大配筋率 ρmax 作出了具體規定;同時框架梁也應滿足最小配筋率要求。

國家《抗震規范》 對不同等級的框架柱最小配筋率 ρmin 也作出了具體規定,設計時應嚴格滿足要求。這是為了避免地震作用下框架柱過早進入屈服階段,增大屈服時柱的變形能力,提高柱的延性和耗能能力。

3)強節點及強錨固

因為梁柱節點區的受力情況非常復雜,故在設計時必須保證各節點不出現脆性剪切破壞,才可使梁柱承載力和變形能力得以發揮,即在梁柱塑性鉸出現完成之前,節點區必須不能過早破壞。同時還要具有良好的延性,則其鋼筋的錨固須足夠強,不可失效,設計中應按規范的構造要求執行。

2.剪力墻結構的延性設計要點

剪力墻結構的延性設計要點與框架類似又不同,因為剪力墻的抗側和抗扭剛度大,承載能力大,小震下變形小,但也應使其具有良好的延性和耗能能力?,F簡述如下:

1)強墻肢,弱連梁

除小開口墻和弱連梁連接的獨立墻肢外,剪力墻大多為聯肢墻;聯肢墻的延性設計可通過 “強墻肢弱連梁” 來實現,使連梁先于墻肢屈服(可能是剪切或彎曲破壞),使變形和耗能分散于連梁中,墻肢之后屈服,并通過構造措施使墻肢具有良好延性和耗能能力??拐鹨幏锻ㄟ^彈性計算時把連梁剛度折減,從而減小連梁的內力來實現“強墻弱梁” 。

2) 強剪弱彎

抗震規范采用剪力增大系數來調整墻肢底部加強部位截面的剪力設計值和連梁端截面的組合剪力設計值,來實現墻肢和連梁的強剪弱彎。

3)墻肢和連梁的剪壓比限制

為避免墻肢或連梁發生脆性的斜壓破壞,抗震規范對二者截面的平均剪應力和混凝土抗壓強度的比值加以限制,即設計時應限制墻肢和連梁的剪壓比。

4)墻肢的軸壓比限制

墻肢的軸壓比是影響其延性的主要因素之一,為使墻肢具有一定的延性,應限制墻肢截面的相對受壓區高度,該點可轉換為限制墻肢的軸壓比,故規范對不同抗震等級的墻肢的軸壓比最大值做了詳細規定。

簡述結構抗震設計原則范文第5篇

【關鍵詞】連體高層建筑;剪力墻; 結構設計

隨著人們對住宅,特別是連體高層住宅平面與空間的要求越來越高,普通框架結構和框架——剪力墻的露柱構件對建筑空問的嚴格限定與分隔已不能滿足人們對住宅空間使用和立面美觀的要求。純剪力墻結構既可以保證結構安全可靠性,又可以使室內空間合理墻面平整,所以連體高層建筑結構中便越來越多地采用剪力墻結構,剪力墻的受力、變形特征,類似于框剪結構,但比框剪結構的剛度分配、內力分配更合理,結構的變形協調導致的豎向位移差別,也比框剪結構小,傳基礎荷載更均勻、合理。這樣的結構形式能使建筑取得較好的經濟效果和建筑功能效果。

1. 高層建筑結構設計特點

隨著城市人口的增長,大規模的城市高層建筑越來越多。高層建筑在結構設計上有著以下共同特征:

(1)水平荷載成為決定因素。

(2)軸向變形不容忽視。

(3)側移成為控制指標。

(4)結構延性是重要設計指標。伴隨著這些設計特點逐步發展形成了能適應人們新的住宅觀念的高層住宅結構形式,即“短肢剪力墻結構”形式。短肢剪力墻結構是指墻肢的長度為厚度的5~8倍的剪力墻結構,常用的有“T”形、“L”形、“十”形 、“Z”形、 折線形、“一”字形。

2. 高層建筑冀力墻結構設計計算原則

剪力墻結構設計時,應根據規范要求綜合考察結構是否合理,就結構設計中的幾個重要技術指標調整原則簡述如下。

2.1樓層最小剪力系數(剪重比)的調整原則在滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩不超過40%的前提下盡可能少布置剪力墻,以大開間剪力墻布置方案為目標,使結構具有適宜的側向剛度,使樓層最小剪力系數接近規范限值(不小于限值),能夠減輕結構自重,有效減小地震作用的輸入,同時降低工程造價。

2.2剪力墻連梁超限的調整原則剪力墻連梁的跨高比不宜小于2.5,跨高比小于2.5的連梁很容易出現剪力和彎矩超過規范限值。《高規》規定跨高比不小于5的連梁宜按框架梁進行設計,即跨高比不小于5的連梁剛度不應折減。而跨高比在5~6之間時,若連梁剛度不折減則也容易出現剪力或彎矩超限。該條文若能在實際工程設計中充分利用,則對節省工程造價有非常明顯的影響,即將跨高比不大于5的連梁(剛度需折減)和減小剪力墻墻肢長度使連梁跨高比變為大于6的框架梁(剛度不折減),而后者的鋼筋及混凝土用量均小于前者,能節省工程投資。

2.3樓層層間最大位移與層高之比(位移)的調整原則規范規定多遇地震作用標準值產生的樓層最大的彈性層間位移在計算時,除以彎曲變形為主的高層建筑外,可不扣除結構整體彎曲變形,應計入扭轉變形。對于一般的高層建筑,重點是樓層間的剪切變形及扭轉變形。剪切變形的控制是以豎向構件的多少來決定的,但豎向構件足夠多(剪重比偏大)而布置不合理,則會造成扭轉變形過大,同樣不能滿足層問位移的要求。因此,對于高層建筑應盡可能使扭轉變形最小,而不能僅根據層問位移不夠不加分析地增加豎向構件的剛度。

3. 剪力墻結構設計建議

3.1剪力墻合理定位剪力墻結構中,剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向布置;抗震設計的剪力墻結構,應避免僅單向有墻的結構布置形式。對一般的矩形、L形、T形等平面宜沿兩個軸線方向布置;對三角形、Y形平面宜沿三個軸線方向布置,對正多邊形,圓形及弧形平面可沿徑向及環向布置。剪力墻的平面布置應盡可能均勻、對稱,盡量使結構的剛度中心和質量中心重合,以減少扭矩。內外剪力墻應盡量拉通、對直。

剪力墻墻肢截面宜簡單、規則。剪力墻的抗側力剛度不宜過大。為充分發揮剪力墻的抗側力剛度和承載能力,增大剪力墻可利用空間,剪力墻的間距不宜太密,使結構具有適宜的側向剛度。如何判斷結構的側向剛度是否適宜,剪力墻數量是否合適呢?規則結構周期的經驗公式:T1=(0.05~0.06n,n為結構層數。

3.2剪力墻厚度確定《高規》中對剪力墻的截面尺寸有著詳細的規定,對于設計8度區的三級抗震剪力墻的規定:按二級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度,底部加強部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/16,且不應小于200mm,其他部位不應小于層高或剪力墻的1/20,且不應小于160mm。如某設計中的11層小高層住宅,層高3m,剪力墻無支長度>3m,1/16為188mm,1/20為150mm。因此就是說剪力墻最小厚度為200mm,于是可確定墻體均為200mm的原則。

3.3剪力墻墻身鋼筋的分布及構造要求《高規》中規定一般剪力墻豎向和水平分布筋的配筋率,在一、二、三綴抗震下設計時不應低于0.25%,而對于四級抗震設計和非抗震設計時則不應低于20%。按照這一原則,位于9度區的一級抗震剪力墻,墻身分布鋼筋配筋率必須大于0.25%。同時應注意這個配筋率是指:“水平配筋率+垂直配筋率”的總稱,具體在《混凝土結構設計規范》中也有具體條款規定。

3.4剪力墻中大墻肢的處理剪力墻結構應具有延性,細高的剪力墻(高寬比大于2)容易設計成彎曲破壞的延性剪力墻,從而可避免脆性的剪切破壞。當墻的長度很長時,為了滿足每個墻段高寬比大于2的要求,可通過開設洞口將長墻分成長度較小、較均勻的墻段。洞口連粱宜采用弱連梁(跨高比大于6),使其可近似認為分成了獨立墻段。此外,墻段長度小時,受彎產生的裂縫寬度較小,墻體的配筋能夠較充分地發揮作用。而對于剪力墻結構中,有少量長度大于8m的大墻肢,計算中樓層剪力主要由這些大墻肢承受。其他小的墻肢承受的剪力很小,一旦地震,尤其超烈度地震時,大墻肢容易首先遭受破壞,而小的墻肢又無足夠配筋,使整個結構形成各個擊破,這是極不利的。當墻肢長度超過8m時。有兩種處理方法:開施工洞或開計算洞。開施工洞,即在施工時墻上留洞,完工時砌填填充墻,把長墻肢分成短墻肢。開計算洞,即結構計算時設有洞,施工時仍為混凝土墻,這樣計算,可使其它小墻肢的配筋得到加強。適用于地下室外墻等,不能開施工洞的位置。

3.5剪力墻連梁超筋的處理剪力墻結構設計中連梁超筋是一種常見現象。連梁的超筋,實質是剪力不滿足剪壓比要求。連粱易超筋的部位,一般剪力墻結構中,在總高度的1/3左右的樓層;平面中當墻段較長時,多在其中部的連梁;某墻段中墻肢截面高度大小懸殊不均勻時,在墻肢處連粱易超筋。剪力墻連梁對剪切變形十分敏感,當剪力墻連梁不滿足連梁的尺寸要求時,《高規》處理方法:(1)減小連梁的截面高度。(2)抗震設計的剪力墻中連梁彎矩及剪力可進行塑性調幅。(3)當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時,可考慮在大震作用下該連梁不參與工作,按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下結構內力分析,墻肢應按兩次計算所得的較大內力進行配筋計算。

當第1、2種措施不能解決問題時,可采用第3種措施來處理,即假定連梁在大震下破壞,不再約束墻肢。另外,可在易超筋的部位,連梁按鉸接處理進行整體計算,但應注意結構層間位移比尚需滿足規范要求。

4. 結語

高層剪力墻結構因其抗側剛度大,能有效地減少側移,且具有較好的抗震性能,因而被廣泛應用于多層和連體高層鋼筋混凝土建筑中。因此掌握剪力墻結構受力特點,運用剪力墻結構設計的基本原則,建筑設計就會更加安全、實用、可靠、經濟。

參考文獻

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