浅析高层建筑结构设计的中震设计概念
浅谈高层建筑结构抗震设计

浅谈高层建筑结构抗震设计≯嚣曩宫方武1玉琢2(1.杭州市房产安全鉴定所浙江杭州3100032.杭州欣新房地产开发有限公司浙江杭州310001)裂器N E YV A L LE l工程荤萼学[摘要]高层建筑抗震工作一直建筑设计和施工的重点,概述高层建筑的发展,对建筑抗震进行必要的理论分析.从而来探索高层建筑的设计理念、方法从而采取必须的抗震措施。
.【关键词】高层建筑抗震设计方法探索中图分类号:T U3文献标识码:^文章编号:1671--7597(2008)0520059--01现阶段,土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析‘在概念上进一步走向完善,如果可以在结构与地基的材料特性,动力响应,计算理论,稳定标准诸方面得到符合实际的发展,自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。
一、高赓建筑发展概况80年代,是我国高层建筑在设计计算及施工技术各方面迅速发展的阶段。
各大中城市普遍兴建高度在l O O m左右或l O O m以上的以钢筋为主的建筑,建筑层数和高度不断增加,功能和类型越来越复杂,结构体系日趋多样化。
比较有代表性的高层建筑有上海锦江饭店,它是一座现代化的高级宾馆,总高153.52m,全部采用框架一芯墙全钢结构体系,深圳发展中心大厦43层高165.3m,加上天线的高度共185.3m,这是我国第一幢大型高层钢结构建筑。
进入90年代我国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段。
不仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高度上长幅很大有一个飞跃。
深圳于1995年6月封顶的地王大厦,8l层高,385.95m为钢结构,它居目前世界建筑的第四位。
:、建筑抗震的理论分析(一)建筑结构抗震规范建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。
浅谈高层建筑结构抗震的概念设计

6 结构延性要求和延性设计原则
6. 1 延Байду номын сангаас是指最大允许变形与屈服变形的比值 结构延性反映截面和构件的塑性变形能 力, 延性比数值越大, 说明截面和构件的延性 越好, 结构的延性也就越好。 6 . 2 提高钢筋混凝土梁延性的措施 选择适宜的梁截面尺寸, 经济的配筋率, 避免出现超筋或少筋梁。 采用中低级强度的钢 筋。 加密箍筋不仅可防止梁的剪切破坏, 同时 由于箍筋对混凝土的约束作用, 可大大改善梁 的延性。
混凝土的约束作用明显减弱。 (3) 剪力墙端部应形成I 、 形或设I 端 T 柱、暗柱。地震作用下, 它们对剪力墙的承载 力和边缘处的混凝土约束作用有明显的提高, 同时对抗倒塌和扭转亦非常有利。剪力墙的 端部、 暗柱、 端柱的设置应满足 《 高规》 第5. 3 . 16 条的构造要求。
3.3 框架一剪力 墙结构
3.4 底层大空间 剪力墙结构
(1)为了改善底层大空间剪力墙的缺点, 设 计中常常采用部分落地剪力墙 , 形成框一支剪 力墙和落地剪力墙协同工作的体系。设计时 2 适宜刚度的原则 梁为拉弯构件, 梁上部至少有 高层建筑结构设计中, 适宜的刚度非常重 应特别注意框支 50%的主筋贯通全梁, 下部钢筋全部贯通, 沿梁 要。刚度越大, 地震作用下承受的地震作用就 高配置间距不大于200mm , 直径不小于中16 大, 破坏后果相对就严重, 且会造成大量建筑 7 “ 小屁不坏. 中展可修, 大屁不倒”设计 框支柱应沿全高加密箍筋。 材料的浪费。 刚度过小, 建筑物较柔, 地震作 的腰筋, 原则 (2)底层大空间结构转换层的应力比较复 用、 风荷载作用下产生较大的变形, 影响正常 “ 小震不坏”要求建筑结构在小震( 多遇 应采用双向配筋, 转换层相邻的楼层板也 使用, 影响强度及稳定性。通常改变结构刚度 杂, 或常遇地震)作用下仍处于弹性工作状态, 建筑 在大空间部分的楼板不宜开洞, 物不出现任何损坏. “ 的方法有: 改变建筑结构水平构件(梁板)的整 应适当加强, 中震可修” 要求建筑结构 体性和刚度;改变竖向构件的整体性和刚度, 降 转换层的混凝土强度等级不宜低 C30 , 在中震(设防烈度地震)作用下允许有少量次要 低或增高其高宽比; 增大或减小构件的纵筋配 构件产生不严重的破坏, 经维修后即可恢复正 筋率, 提高或降低构件混凝土的强度等级等等。 4 等强度与耗能设计原则 常使用, 此时部分结构构件进人弹塑性状态, 所谓等强度, 就是在外力作用下各种构件 “ 大震不倒” 要求建筑结构在大震(罕遇地震)作 均充分发挥 自身的材性、特性。同时达到破 3 常用高层建筑结构抗屁设计的特点 用下, 虽然产生较大的塑性变形但不致倒塌。 坏状态。此种状态亦为最经济状态。这就是 3. 1 框架结 构 避免应力集中, 8 多道设防设计原则 为防止房屋在地震作用下突然坍塌, 应避 要求在设计中加强薄弱环节, 防止因局部破坏引发整体破坏等。 免塑性铰出现在底层柱, 故在设计中必须保证 所谓多道设防是指人为加强某些竖向抗 一个高质量的高层建筑结构设计, 肯定也 底层柱的抗弯、抗剪强度、提高底层柱的可 侧力 结构, 提高该部分的可靠度, 使其在强震 是一个良好的耗能系统。人为地在一些次要 下仍处于工 靠度。进行框架计算时, 对梁端负弯矩进行 作状态, 有意识地设置一些薄弱环 部位、次要构件上设计若干薄弱环节对结构 调幅, 可以提高整个框架结构的延性。 节, 使其在强震下破坏并退出工作, 从而引发 的整体抗震性能是大有好处的。它能大大改 3.2 剪力 构 墙结 内力重分布, 达到减轻震害的目的。原则上应 (1)剪力墙结构的刚度很大, 其变形很容易 善结构的延性性能。应选择水平构件为主要 优先选择轴压比值较小的剪力墙, 筒体之类构 不应选用承受竖向荷载的构件, 如 件, 为 一 抗 防 的 侧 构 一 满足 《 高规》规定的要求。因其塑化历程是在 耗能构件, 作 第 道 震 线 抗 力 件, 粉 底部(1/ 8 总高范围且不小于底层层高范围)出 柱、剪力墙等。 情 下不 选 轴 比 大 框 柱 为 况 ,宜 用 压 很 的 架 作 挤 现塑性铰, 设计时应对该部分予以适当加强. 一道防线的抗侧力构件。 ( 2 ) 剪力墙内的竖向最小配筋率应满足 5 强柱弱梁、强剪弱弯. 更强节点的设 《 高规》第5. 3. 巧条, 以避免在罕遇地震作用 计原则 9 地展藕连作用 下产生脆性破坏。水平分布筋亦须满足 《 高 在结构设计中, 强柱弱梁、强剪弱弯、 地震除有水平作用外, 还有垂直作用和扭 规》第5 . 3 . 15 条规定, 水平分布筋过小, 对 更强节点是强度设计最重要的一个原则。它 转效应。《 高规》明确规定质量与刚度不对
高层建筑结构与抗震

高层建筑结构与抗震在现代城市的天际线中,高层建筑如林立的巨人,它们不仅是城市繁荣的象征,也是建筑技术与工程学的杰作。
然而,这些高耸入云的建筑面临着诸多挑战,其中结构的稳定性和抗震能力尤为关键。
高层建筑的结构设计是一项极其复杂的任务。
首先,要考虑的是垂直荷载,也就是建筑自身的重量以及居住者、家具、设备等带来的重量。
想象一下,几十层甚至上百层的建筑,其重量是何等巨大,这就要求结构能够承受这一垂直向下的压力。
为了应对这一挑战,工程师们通常会选择使用高强度的材料,如钢筋混凝土和钢结构。
钢筋混凝土结构具有良好的抗压性能,能够有效地承受垂直荷载。
它由钢筋和混凝土共同工作,钢筋提供抗拉强度,混凝土则承担抗压任务,两者相辅相成,形成坚固的结构体系。
而钢结构则以其高强度和轻质的特点,在一些超高层建筑中得到应用。
钢结构能够提供更大的跨度和更灵活的空间布局,但成本相对较高。
除了垂直荷载,高层建筑还面临着水平荷载的考验,其中最主要的就是风荷载和地震作用。
风在高层建筑周围流动时,会产生压力差,从而对建筑施加水平推力。
而地震则会带来地面的震动,使建筑产生水平和竖向的振动。
为了抵抗这些水平荷载,高层建筑的结构需要具备足够的刚度和强度。
在结构形式上,常见的有框架结构、剪力墙结构和框架剪力墙结构等。
框架结构由梁柱组成,能够提供较大的空间,但抗侧刚度相对较小。
剪力墙结构则通过一片片的钢筋混凝土墙体来抵抗水平荷载,具有较好的抗侧性能,但空间布局相对受限。
框架剪力墙结构结合了两者的优点,在框架中设置一定数量的剪力墙,既能满足空间需求,又能保证结构的稳定性。
而在抗震设计方面,更是需要精心规划和计算。
地震是一种不可预测的自然灾害,其能量的释放和传播非常复杂。
为了确保高层建筑在地震中能够保持结构的完整性,工程师们需要对建筑所在地区的地震风险进行评估,并根据评估结果确定抗震设防烈度。
抗震设计的基本原则是“小震不坏,中震可修,大震不倒”。
这意味着在较小的地震作用下,建筑结构不应出现损坏;在中等强度的地震作用下,建筑可能会出现一些损坏,但经过修复后仍可继续使用;在强烈地震作用下,建筑不应倒塌,以保障人员的生命安全。
浅谈高层建筑结构的概念设计

浅谈高层建筑结构的概念设计摘要:随着我国经济的发展,城市的发展有横向发展转化为立体发展,高层建筑越来越受到人们的重视,怎样使高层建筑更好的满足社会的需求。
通过分析高层建筑结构的受力性能,阐述了结构概念设计方法,可对建筑师和结构工程师在建筑方案设计时的结构选型起指导作用,而建造出适用、安全、经济、美观的现在高层经济。
关键词:概念设计;高层建筑;抗震设计近年来我国的建筑设计水平有了很大的提高。
大量的工程实践表明:对高层建筑而言,在设计前期通过建筑师与结构工程师的密切配合,正确运用结构概念,对主要结构体系有比较地选择,就能创作出一个性能良好、造价经济、令人满意的建筑方案,为后续工作打好坚实的基础。
本文试图对高层建筑的结构设计概念及设计方案中的结构抗震设计作一论述。
一、概念设计的重要性概念设计是展现先进设计思想的关键,一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计,并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。
大部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天,对计算机结果明显不合理、甚至错误而不能及时发现。
随着年龄的增长,导致他们在大学所的那些孤立的概念都被逐渐忘却,更谈不上设计成果的不断创新。
强调概念设计的重要,主要还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性,比如对混凝土结构设计,内力计算是基于弹性理论的计算方法,而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法,这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远,为了弥补这类计算理论的缺陷,或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计,都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。
二、高层建筑结构一般概念设计高层建筑的结构性能与一般中、低层建筑有所不同,必须引起设计人员的重视。
在混凝土和钢结构设计中,在不增加更多成本的前提下,只要我们遵守下列基本原则,按照高层建筑的结构概念进行结构布置,就能够增加高层建筑抵抗侧向力和变形的能力:一是增加抗弯结构体系的有效宽度,因为增加宽度可以直接减小倾覆力矩,并且当其它条件不变时,变形按宽度增加的三次方比例减小。
论高层建筑结构设计抗震设计

一Leabharlann 防 线 ,这 样 的 结 构 体 系 对 保 证 结 构 的 抗 震 安 全 性 是 非 常 有 效 的 。 同 时
底框建筑 底层高度 不宜 太高,应控 制在 4. m以 下。高度 加大 ,底层 5
刚 度 减 小 ,重 心 提 高 , 使 框 架 柱 的 长 细 比增 大 , 更 容 易 产 生 失 稳 现
建筑 与 发展
。3 ‘ 2
J an Zhu Yu f Fo Zhan
一
线 写 真
YiXi an Xi Zhen e
论高层建筑结构设计抗震设计
桂振 东
桐城 市规划建筑设计 院
【 摘
安徽
安庆
2 10 3 40
要 】 随着高层 建筑的增 多, 结构抗震 分析和 设计 已越 来越 重要。 本文结合 了自身工作经验对 高层建 筑设计 中抗震设计进行 了分析 、 探讨 、
1 实 行 建筑 抗 震 设 计 规 范 , 总 结 工 程 经 验 妥 善 处 理 工 程 问 .
题 :
11 择 有 利 的抗 震 场 地 .选
地 震 造 成 建 筑 物 的 破 坏 ,除 地 震 动 直 接 引 起 的 结 构 破 坏 外 , 场 地 条 件 也 是 一 个 重 要 的 原 因 。地 震 引 起 的 地表 错 动 与 地 裂 ,地 基 土 的 小 均 匀沉 陷 , 滑 坡 和粉 ,砂 土 液 化 等 。 因 此 , 应 选 择 对 建 筑 抗 震 有 利 的 地 段 ,应 避 开 对 抗 震 不 利 地 段 , 如软 弱地 图, 易液化 土 ,条件 突 出 的山嘴 ,高 耸孤 立 的山丘 ,非岩 质 陡坡 、采 空区 。 河岸 和 边坡 边 缘 ,场 地 土在 平面 分 布 上 的原 因 、
浅谈高层建筑结构设计中的隔震减震措施

层间隔震在隔震减震中的应用最初的目的是在建筑物的结构上安装减震的装置,当地震来临时,装置隔震和减震共同运用于消耗地震的能量,消弱因地震引发的损失,进而减少因地震给高建筑结构的安全系数造成影响[3]。总的来说,层间隔震技术是结合了抗震技术以及隔震技术。但是层同隔震的实际减震效果没有达到基础隔震技术的减震效果,即使层间隔震技术的减震效果不是很明显,但该项技术在高层建筑物的隔震减震中得到了广泛应用。新建建筑物既有建筑物都可利用该技术进行隔震减震。对于隔震装置的支座材料的选择上,可以使用橡胶,通过建筑结构夹层或原结构隔震层,达到最佳的隔震减震目的。
浅谈高层建筑结构设计中的隔震减震措施
摘要:地震作为一种自然灾害,由于近几年地壳运动多发,地震灾害已经成为严重威胁人类生命以及财产安全的最为多发的地质灾害。为了保障人类的建筑使用安全,在设计过程中已经尝试通过各种结构来提高建筑物的地震抗灾减灾的能力,特别对于高层建筑物的结构设计的隔震减震提出类更高的技术要求。隔震结构是利用结构的来对地震中的能量进行吸收的抗震结构。本文针对高层结构隔震技术的应用难点,提出了一些隔震减震措施,以供高层结构工程设计参考。
2.3悬挂隔震装置
悬挂隔震装置的隔震减震原理是消耗地面的地震波向建筑主体结构传递地震波的力量,尽可能避免建筑物主体结构因地震受到影响。在安转悬挂隔震装置时,一是该装置的很大部分悬挂安转,二是全部悬挂在地面上。一旦地震发生时,该装置将高层建筑的上层结构和下层进行分离,使得惯性力大大减小,从而达到隔震减震的目的[4]。对于适用范围而言,悬挂隔震技术没有如其他技术那样得到广泛地应用。悬挂隔震装置主要使用的结构是大型钢结构,该结构由主框结构和子结构两部分组成,当悬挂隔震结构发挥作用时,主框架结构便与子结构实现了分离,大大降低了地震能量对高层建筑物的影响,有效减少了地震能量的的传递带给高层建筑的损害。
建筑结构设计中的抗震结构设计理念

建筑结构设计中的抗震结构设计理念摘要:随着国家经济发展水平的稳步提升,人们对建筑工程中的建筑工程结构设计质量关注度越来越高。
由于地震灾害会对人民生命财产安全产生严重威胁,因而希望能通过更高质量的建筑工程结构设计来提升抗震效果。
基于此,相关人员在对建筑工程进行设计研究时,一定要注重对抗震技术的探究,以此确保发生地震灾害时,建筑工程能够具备较强的抗震性能,进而为人民生命财产安全提供有力保障。
关键词:建筑结构设计;抗震结构设计理念;措施1引言建筑工程结构抗震设计直接决定了建筑工程的抗震性能和效果,为保障用户生命财产安全,需将建筑工程结构的抗震设计现状作为关键的切入点,根据建筑工程的建设质量标准要求,合理地落实建筑工程结构抗震设计。
同时,采取有效防范措施,强化建筑工程结构的抗震性能和整体安全性,在保障用户居住安全的同时,满足用户的生活需求。
2建筑结构性能抗震设计当前看到的大部分建筑结构抗震性能设计理论大部分都是基于结构抗震性能分析实现的。
基于结构性能的抗震设计是指所设计和建造的工程结构在各种可能遇到的地震作用下的反应和破坏程度均在设计预期的要求范围内,不仅能保证生命安全,而且能使经济损失最小。
换句话说,是使得建筑物在某一特定设防地震等级下最大的破坏程度能按预期执行的设计。
在建筑物的使用寿命期间,当受到大于本地区设防烈度的罕见大地震时,可以容许建筑物有一定程度的损坏,但为了保护用户的人身安全,是不允许发生倒塌或危及生命的严重破坏。
因此考虑安全性和经济性的平衡是过去抗震设计的主要目标。
但是,对建筑物抗震性能的要求是各种各样的,只考虑安全性,就不能完全满足用户各种各样的要求。
因此,进行基于性能的抗震设计方法是非常有必要的。
基于性能设计的基本思想就是使所设计的工程结构在使用期间满足各种预定的性能目标要求,而具体性能要求可根据建筑物和结构的重要性确定。
对于结构工程师来说,可明确描述结构性能状态的物理量主要有:力、位移(刚度)、速度、加速度、能量和损伤。
高层建筑的抗震设计

高层建筑的抗震设计高层建筑是现代城市发展中不可或缺的一部分,它们不仅提供了大量的办公和居住空间,也是城市地标和人们生活的象征。
然而,由于地震的频发和破坏力,高层建筑的抗震设计显得尤为重要。
本文将探讨高层建筑的抗震设计原则、技术以及未来的发展趋势。
一、抗震设计原则1. 结构合理性高层建筑的结构设计应合理,结构形式选择应考虑各种力的影响,如竖向荷载、水平荷载以及地震荷载。
2. 隔震设计隔震设计是高层建筑抗震的关键措施之一。
通过设置隔震装置,能有效减轻地震对建筑物的冲击。
常见的隔震装置包括橡胶隔震支座和钢球隔震装置等。
3. 抗震墙抗震墙是高层建筑中常见的抗震设计手段。
通过将抗震墙布置在建筑的关键部位,可以提高建筑的整体抗震能力。
4. 钢结构设计钢结构在高层建筑中的应用越来越广泛,其强度和韧性使其成为抗震设计的理想选择。
钢结构能够在地震中更好地吸收能量,并分散到整个结构中。
5. 增加结构强度通过增加材料的强度和截面尺寸,可以提高高层建筑的抗震能力。
在设计过程中,应根据地震的烈度和建筑物的高度,选择适当的强度和截面尺寸。
二、抗震设计技术1. 数值模拟数值模拟是高层建筑抗震设计中常用的技术手段之一。
通过计算机模拟地震力对建筑物的作用,可以评估不同结构形式和材料参数的抗震性能。
2. 结构监测与预警系统结构监测与预警系统可以实时监测高层建筑的结构状态,并在地震发生前提供预警信息。
这为人们提供了逃生和避险的宝贵时间。
3. 新型材料的应用随着科技的进步,新型材料如碳纤维复合材料等逐渐应用到高层建筑的抗震设计中。
这些材料具有更好的抗震性能和轻质高强的特点。
4. 钢筋混凝土结构的优化在高层建筑的抗震设计中,钢筋混凝土结构是最常见的结构形式之一。
通过优化设计方法和加强施工质量管理,可以提高钢筋混凝土结构的抗震性能。
三、未来的发展趋势1. 结构柔性化未来的高层建筑抗震设计将朝着结构柔性化发展。
通过使用可调节的结构和材料,在地震发生时,建筑物可以自动调整结构形态,减少地震荷载对建筑的影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
浅析高层建筑结构设计的中震设计概念
发表时间:2016-06-27T14:51:54.553Z 来源:《基层建设》2016年5期作者:隆凡梅
[导读] 本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作,并提出一些个人见解以供参考。
摘要:对于普通建筑物的结构抗震设计,目前我国是以小震为设计基础,中震和大震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的。
但是对于较重要的、超高的、超限的建筑物则需要进行中震和大震的抗震计算。
本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作,并提出一些个人见解以供参考。
关键词:中震设计概念;地震影响系数;荷载
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001 2008年版)(下简称《抗规》)中对中震设计仅在总则中提到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标,但没有给出中震设计的设计要求和判断标准。
首先我们了解一下现行《抗规》存在几个问题:
1规范未对结构存在的薄弱构件进行分析并作出专门的设计规定,仅对框架类剪切型结构适用的薄弱层作了一些规定; 2在中震作用下,规范仅提出“中震可修”的概念设计要求,没有具体的抗震设计方法;
3“中震可修”的技术经济问题:可修的标准决定工程¬¬¬¬造价、破坏损失、震后修复费用。
随着时代的进步,现在的建筑物体型复杂,结构新颖,超高超限越来越多,因此要求对结构进行中震的设计也越来越多。
2 中震设计
2.1 为何要进行中震设计呢?
《抗规》条文说明1.0.1条指出,对大多数结构,可只进行第一阶段设计(即小震下的弹性计算),而通过概念设计和抗震构造措施来实现“中震可修和大震不倒”的设计要求,但前提是建筑物的体型常规、合理,经验上一般能满足大中震的抗震要求。
反之对于一些体型很不好的甚至超限的建筑物,在大震下的结构反应和小震完全不同,不进行相应的中震和大震计算是没法保证结构安全的。
为达到各阶段抗震要求,须对于上述体型异常、刚度变化大、超高超限等类型建筑物进行中震抗震设计,其余类型建筑物建议可按中震抗震进行验算。
2.2 中震设计的基本概念
抗震设计要达到的目标是在不同频数和强度的地震时,要求建筑物具有不同的抵抗能力。
中震设计就是为了使建筑物满足该地区的基本设防烈度,即能够抵抗50年限期内可能遭遇超越概率为10%的地震烈度。
中震设计和大震设计都可称为性能设计。
基于性能的抗震设计是建筑结构抗震设计的一个新的重要发展,它的特点是使抗震设计从宏观性、规范指定的目标向具体量化的多重目标过渡,业主(设计者)可选择所需的性能目标,而不仅仅是按现行规范通过分项系数、内力调整系数、抗震构造措施等粗略、定性的手段来满足中震和大震的设防要求。
针对本工程的结构特点,设定本结构的抗震性能目标。
对超限结构而言,利用这些指标能更合理地判断整体结构在中震、大震作用下的性能表现,给超限设计提供可靠的判断依据。
2.3 中震设计的分类
中震设计就是结构在地震影响系数按小震的2.875倍(αmax=0.23)取值下进行验算。
目前工程界对于结构的中震设计有两种方法,第一种按照中震弹性设计,第二种是按照中震不屈服设计。
首先明确一点,中震弹性和中震不屈服是两个完全不同的概念,两者所采用的设计方法与设防目的均不相同。
中震弹性设计,设计中取消《抗规》要求的各项地震组合内力调整系数,保留材料、荷载等分项系数,对应地保留了结构的安全度和可靠度,结构仍属于弹性阶段,属正常设计。
中震不屈服设计,设计中除了地震内力不作调整,同时也取消了材料、荷载等分项系数,对应地不考虑结构的安全度和可靠度,结构已经处于弹塑性阶段,属承载力极限状态设计,是一种基于性能的设计方法。
由此可见,中震弹性设计接近于平常的小震弹性设计,而中震不屈服设计则与大震设计同属于基于性能的设计。
3 基本方法及应用
根据中震设计的分类,以下分别阐述中震弹性及中震不屈服的具体设计方法,介绍如何在satwe、etabs、midas等软件中实现中震设计。
3.1 中震不屈服设计
3.3.1 不同抗震烈度下的各级屈服控制
若场地安评报告提供实际的地震影响系数,则应取用所提供的多遇地震、设防烈度地震下相应的地震影响系数,屈服判别地震作用1、2 的地震影响系数可相应插值求得。
3.3.2 SAWTE计算:地震信息中抗震等级均为四级;αmax按表3取值;总信息中风荷载不参加计算;勾选地震信息中的按中震(或大震)不屈服做结构设计选项;其它设计参数的定义均同小震设计。
3.3.3 MIDAS/Gen计算:主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→定义抗震等级:四级;主菜单→荷载→反应谱分析数据→反应谱函数:定义中震反应谱,在相应的小震反应谱基础上输入放大系数β即可,β值按表3计算所得;总信息中风荷载不参加计算;主菜单→结果→荷载组合:将各项荷载组合中的地震作用分项系数取为1.0;主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→材料分项系数:将材料分项系数取为1.0;其它同小震。
3.3.4 ETABS计算:选项→首选项→混凝土框架设计→定义抗震设计等级:四级;定义→反应谱函数→Add Chinese 2002 Spectrum→定义中震反应谱,地震影响系数最大值αmax取值,其余参数按《抗规》;静荷载工况中不定义风荷载作用;定义→荷载组合→各项荷载比例系数均取为荷载分项系数1.0x荷载组合系数φ;定义→材料属性→填写各材料的强度标准值其它同小震。
4 工程算例
4.1 示范算例
4.1.1 基本参数:二十二层框支剪力墙结构,三层楼面转换,无地下室,首、二层4.5米,标准层3.5米,总高79m。
结构平面布置如图一所示。
结构高宽比3.76,长宽比1.22;抗震参数,7 度,第一组,0.10g;场地II类;风荷载100年一遇为0.9kN/㎡。
三层转换层结构布置图图一标准层结构布置图
4.1.2 由《抗规》查得,该结构抗震等级除框支框架为一级外,其余均为二级。
5 中震设计的存疑
5.1 中震设计,暂时只是一种业界约定,并未形成规范规程,相关参数选项不同的设计单位有不同的设置,对结果的判定方法也不统一,缺乏统一标准。
5.2 中震计算,构件存在小震弹性、中震不屈服、中震弹性三种配筋结果,如何确定选取那一种计算结果应用到实际工程?三者关系如何?
5.3 中震设计取消了相应的地震组合内力调整系数(即强柱弱梁、强剪弱弯调整系数),这一设计理念与规范相左,可能使得结构不安全。
5.4 中震设计取消风荷载组合,但实际中,风荷载较大的地区、超高层及高宽比较大的建筑物的结构内力和变形均由风荷载起控制作用,而不是地震作用。
那么取消风荷载作用组合是否安全、可行呢?若考虑风荷载参加组合,则组合系数又如何确定呢?
6 对未来抗震设计的展望
目前的结构设计基本上是基于小震的,对于性能目标提出的中震、大震的要求,我们的设计措施是非常缺乏的。
汶川大地震后,很多结构专家提出竖向构件设计过渡到中震设计(框架梁还是按小震设计),保证竖向构件的承载力,有利于真正实现“大震不倒”的设计意图。
实际上,发达国家都按中震设计结构。
通过竖向构件承载力提高和中震作用的切入,这种细分的性能设计比较容易落实,实际工程中也比较容易操作,更容易达到强柱弱梁的基本指标。
完善我国规范中二阶段设计的内容,是提高我国建筑整体抗震性能的重要工作之一。
将性能设计的思想以及实现的思路、手段更加明确地写入规范条文,给性能设计的实践创造更好的条件。
因此规范应该尽快给出中震设计、乃至大震设计思路和方法。
参考文献:
[1]建筑抗震设计的屈服判别法及其工程应用—魏琏、王森
[2]复杂高层建筑结构设计—徐培福。