建筑设计抗震规范

建筑设计抗震规范
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建筑设计抗震规范范文第1篇
关键词:建筑抗震;设计规范;发展
中图分类号:TU352.1+1 文献标识码:A 文章编号:
建筑抗震设计规范作为建筑抗震工作的重要依据,在很在程度上影响着人们的生命财产安全,因此,抗震工作人员必须根据本国的经济发展水平和科技发展水平,制定出科学合理的建筑抗震设计规范,有效地保障人们的生命财产安全。
一、当代建筑抗震设计规范的内涵
建筑抗震设计规范是指为了减轻地震对建筑的破坏程度,减轻人员伤亡和经济损失对建筑建设规范作出的要求和规定。它包括对地震所产生的作用的客观分析、由各方制定的关于建筑建设活动的规定文件、对建筑的结构抗震性能的分析、对不同的建筑物和建筑场地的地基分析,以及建筑抗震方法策略经验的总结。建筑抗震设计规范受国家经济水平和科学技术水平的影响较大,因此,它能够反应一个国家的经济技术发展状况和抗震理念,有很重要的研究价值。
二、当代建筑抗震设计规范的发展趋向及问题
随着抗震理论的不断提高,当代建筑抗震设计规范也不断的发展。目前建筑抗震设计规范的发展现状是反应谱理论在设计规范中的应用比较全面,但是动力理论尤其是非线性动力理论的应用还有待完善。应用抗震设计规范的对象一般都是数量较大、面积较广的结构物,一些比较复杂的设计规范必须进行精简,形成具体简单地设计方法,才能够被更好的利用。在当代建筑设计规范的发展中,主要涉及到以下几个问题:
1、建筑抗震设防标准
地震的发生规律是不可预测的,当代建筑抗震设防标准是根据对地震发生概率的分析,采用了“大震、中震、小震”三个标准。大震是指大于当地抗震设防烈度的地震,也叫做罕遇烈度的地震;小震指小于当地抗震设防烈度的地震,也叫众值烈度的地震;中震是指等于当地抗震设防烈度的地震,也叫基本烈度地震。抗震设防是为了尽量减少地震对建筑的破坏和人们生命财产安全的危害,对于大小不同的地震,要根据建筑的重要性和人口的集中度,给与不同标准的设防,可以概括为“大震不倒塌,中震能修补、小震不损坏”。我国是一个人口众多、面积辽阔的国家,而且各地区的地理条件差别很大,地震给不同地区带来的危害,差别也很大。在制定建筑抗震设防标准的过程中,需要根据不同地区的实际情况,制定合理的建筑抗震设防标准。
2、建筑物的设计结构
建筑结构的体系类型、建筑的施工因素以及建筑结构的使用功能都在很大程度上影响结构地震的反应。当代建筑抗震设计规范对此有不同的规定。对于建筑结构的使用功能的重要程度,建筑抗震设计规范给出了不同分类,对不同的类型给予不同的抗震措施。在建筑的结构体系方面,对于平面或立面不规则等复杂的的平面结构的建筑结构,要考虑扭转振动效应,进行水平地震的计算和内力调整;对于比较均匀和对称的结构要运用通过地震的作用效应来实现扭转效应。但是现实中,那些均匀结构的建筑,也存在扭转破坏的情况,由于地震自己可以产生扭转的作用,有时会使结构的扭转作用变大。所以,当通过地震的作用效应来考虑扭转效应时,要注意结构的平面大小对扭转效应的影响,进行不同的调整。
3、地震的作用
有很多因素会对地震的作用产生影响,地震的作用可以表示成地震发生的概率的一个函数,如果将地震的作用用参数来表示,要考虑地震发生的一个概率,通过地震的频谱特征、地震的强度和持续时间来表示,地震的大小、发生地的地理情况、震中距等都会对地震的作用有很大程度的影响。因为地震的发生的持续时间也不能确定,而且震级较小但持续时间较长的地震破坏力比震级大但是持续时间较短的地震破坏力更大,对于这种情况,往往通过调整地震的频谱特征和强度来表示。在时程分析法中才能考虑地震的持续时间对结构的影响,用拟静力理论的振型分解法和底部剪力法也可以反映地震的持续时间,今后,运用地震的持续时间来调整地震的作用也需要给予重视。
4、场地和地基
当选择建筑场地时,应该先了解场地的地质结构和地震活动情况,总结出抗震的有力地段、不利地段和危险地段,尽量避开不利和危险地段。场地和地基常常通过场地的土分类和它们的特征周期值来影响地震,当代建筑抗震设计规范,运用运用场地土覆盖层的厚度以及剪切波速来划分场地的类型,但是这在表示场地土层对地震的影响上并不全面,党对场地图层进行分类时,还要考虑到承载力、基数等的变化对分类的影响,并且要在构造方法、计算方法和概念的设计上加以分析。在当代建筑抗震设计规范中,对于场地条件在地震影响上的研究还有待完善,应该在抗震设计规范中进行必要的修正。
三、对建筑抗震设计规范的完善
针对当代建筑抗震设计规范发展中的一些问题,必须采取适当的措施加以解决,使建筑抗震设计规范更为完善。
首先是对于建构抗震设防分区的完善,地震对建筑所在地的影响,应该运用地震动强度以及设计反应谱来反映。其次是对于场地地基和基础抗震设计的完善,包括根据不同场地的类型采取抗震构造措施的措施,对建筑场地类型划分的部分调整,以及在地基基础抗震设计和岩土勘察上的完善。还有就是对于不同结构的建筑在抗震方法上的完善,钢筋混凝土结构的建筑要在框架结构上进行调整;砌体结构的建筑要注意,在层数和总高度上同时控制砌体建筑的使用范围,在一个墙段内要有多个芯柱和构造柱。
总之,在对建筑物进行抗震设计时,主要要有一些设计概念:1.选择对抗震有利的场地,避开对抗震不利的地段;2.建筑形状力求简单、规则;3.利用多道抗震防线;4.加强结构的延性,防止脆性破坏;5.非结构构件应满足抗震要求。
结束语:
由于地震严重威胁人类的生命财产安全,而地震的发生有不可预测,所以,抗震工作十分重要。建筑抗震设计规范对抗震工作的实施有很好的规范和指导作用,随着抗震理念的不断发展,建筑抗震设计规范也不断完善,必然会在指导抗震工作上发挥更大的作用。
参考文献:
[1] 谢礼立,马玉宏.现代抗震设计理论的发展过程[J].国际地震动态.2003(8)
[2] 蔡健,周靖,禹奇才.建筑抗震设计理论研究进展[J].广州大学学报(自然科学版).2005(01)
建筑设计抗震规范范文第2篇
【关键词】 建筑设计;抗震设计;应用
随着国家经济的飞速发展,建筑领域正呈现繁荣发展趋势,在建筑设计中加入抗震设计不仅符合当前发展的趋势,更是关乎国计民生的重要课题。自汶川大地震以来,国家不断增加抗震建筑的投资力度,同时出台相关政策保障抗震设计能够得到发展的足够空间。建筑领域的抗震因素不仅一定程度上关系着国家社会的稳定,还有利于建筑结构的发展变化,促进建筑领域的长足发展。所谓的建筑设计,即是对房屋建筑结构相关方面的设计,包括建筑高度、结构承载力等。
一、建筑设计与抗震设计的关系
总体来说,建筑设计是作为建筑抗震设计的基础存在的,抗震设计作为建筑设计的一部分,其任何方面的作业都必须要在满足建筑设计合理性的基础上展开。通常来说,建筑设计的结构设计方面难以对整体的建筑设计产生较大的影响,因为建筑设计基本上已经定性,在结构设计作业就必须要按照相关的设计原则展开。在进行建筑设计时,如果方案能够满足抗震设计的标准,那么建筑设计师就可以合理布局建筑结构,在保证建筑质量的基础上,最大程度的提高建筑抗震性能。
二、建筑抗震设计的现状
当前,我国在建筑抗震设计方面虽已取得长足的发展,但不容忽视的是,与西方发达国家相比,依然存在较大的差距,不仅是由于我国起步较晚,发展缓慢,还由于我国科技力量薄弱,在理论发展方面不如发达国家。总而言之,在建筑抗震发展方面,我国缺乏理论的指导,同时在实践方面缺少创新,从而问题频出。具体体现在以下几方面:
1.缺乏理论指导,缺少经验积累
在理论基础方面,我国存在较大的缺陷,知识力量的薄弱导致对于地质地震的认识不够全面完善,在地震成因、预测、防治等方面的研究尚不够深入,还不能制定科学的地震防治相关规范。由此,在进行抗震设计时,没有科学合理的理论依据或者依据不完善,因而在建筑设计时难以将抗震设计完美融入。
2.未考虑实际情况
在当前的建筑抗震设计中,将力学参数作为建筑设计固定的规范,在设计方案时,整个方案的完成仅仅依靠这几项参数,未对实际情况认真考察,导致设计未从实际出发。比如在我国的地震研究中,对小地震赋予固定的统计意义,而在具体的建筑抗震设计时,主要就是依照小地震进行结构设计,但是,对于结构设计的承载能力等必须要依照实际情况而定,不可一概而论。除此之外,在设计时如果不能深入了解地震对建筑结构的破坏,就 不能在设计时兼顾主体与细节,同时不能依据实际情况灵活运用抗震原则。
三、抗震设计标准
1.严格遵守规范
我国在建筑设计领域有着严格的规范,不仅是因为建筑是国民经济的基础,在促进经济飞速发展意义重大,更是因为建筑设计关系到国民生活的基础,在保证国民生活安全有序方面发挥着巨大的作用。在进行建筑抗震设计时,必须严格遵循国家相关单位出台的相关设计规范,科学合理的运用设计原则,严格执行施工标准,并且不断借鉴国内外先进经验,结合本地区的实际情况,科学设计。
2.实施多级防震措施
多级防护模式不仅可以提高建筑主体抗震性能,最大程度的减轻因地震带来的经济损失,还可以保证建筑在地震时更加的安全可靠。下图一为抗震墙的相关数据。
图一抗震墙约束边缘构件范围
3.将概念设计与性能设计完美融合
在充分考察建筑施工地的具体情况以后,在满足设计原则的基础上结合实际,设计出科学合理严谨的建筑设计。在设计时,不仅要充分考虑建筑理念的融入,还要考虑建筑性能的实现。
四、建筑设计应注意的细节问题
1.平面布局设计
建筑平面布局设计在建筑整体设计中占据十分重要的地位,平面布局的合理性对于整体建筑功能的发挥以及建筑实用性影响巨大,除此之外,平面布局设计还与抗震设计具有不容忽视的相关性。通常来说,要想将建筑设计与抗震设计两者完美融合,首先就要保证建筑刚度达标,另外,还要保证建筑结构的均匀分布,以保证建筑结构分布的对称性,尽量避免出现建筑扭转的现象。在建筑墙体设计时,也要保持设计的匀称性,尤其是在设计抗震墙时,一定要保证其与抗震建筑设计完美结合,在布置刚度较大的楼层的电梯时,要尽量使其处于中心位置,以避免出现建筑扭转现象。
对于建筑结构的平面布局设计,要充分考虑建筑抗侧力的合理布局,从而促进建筑的使用功能与抗震需求相结合,以便充分发挥出建筑的抗震设计效果。
2.纵向布局设计
在进行建筑设计时,要尽可能的将刚度分布较为接近的建筑物沿纵向分布,值得注意的是,在进行剪力墙的布置时,要尽量使其均匀分布并能够纵向贯穿,由底至顶。在设计时避免中断或者不连贯情况的发生,同时也要避免设计时出现某一楼层刚度过小的情况出现。下图二为房屋层数与高度的数据。
图二 房屋层数与高度限值
3.整体布局设计
所谓的整体布局,通常包括平面和立体两方面的设计。在进行建筑设计整体布局时,要做到不论是平面还是立体空间上,都要保持简洁规则的特性。在建筑的平面形状的选择方面,可以选择圆形、方形或者矩形等,既可以保证建筑的美观欣赏价值,还可以增加建筑的抗震性能。要尽量避免凹凸型的建筑平面形状,这种形状不利于建筑抗震性能的最大化发挥。如果想设计出间兼具艺术欣赏与实用价值的建筑,必须要把建筑艺术与建筑功能二者完美结合,同时完美融入建筑抗震设计。
4.屋顶抗震设计
随着建筑科技的不断发展,同时为满足当前经济的高速发展,高层建筑与超高层建筑正逐渐步入大众视野,在进行这一类建筑设计时,对于屋顶的设计也是整体设计中最为重要的一环。但从当前的建筑设计情况来看,依然存在诸多问题,如设计较高或设计较重。屋顶设计过重,无疑会加大屋顶建筑的压力,从而加速屋顶变形,同时不利于建筑物抗震作用的发挥。因此,在屋顶设计时,要尽量降低屋顶建筑的高度。
建筑设计抗震规范范文第3篇
关键词:建筑设计;建筑抗震设计;建筑体型;建筑平面布置
Abstract: this paper discusses the architecture design in the building of the important role of aseismic design, points out that the architecture design is the foundation of the structure seismic design. Architectural design is considered good seismic requirements, will directly influence the seismic resistance of buildings. Good anti-seismic design must be building design and structure design of the good cooperation and work together to accomplish.
Keywords: architectural design; Building aseismic design; Building shape; Building layout
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
一、引言
对于建筑抗震设计,至今仍然存在着一种误解,似乎建筑抗震只是结构工程师的事,与建筑师关系不大。因而,长期来只有对结构设计的抗震设计规范和规定,却没有一本专门谈建筑设计的抗震设计规范或规定。建筑抗震的实践表明,一个地震区的工业建设项目(建筑物),如果没有良好的建筑总体布置方案,单靠结构抗震计算和抗震构造措施,在较强烈地震作用下,仍是难以取得建筑抗震的较好效果,甚至减轻不了建筑物的震害程度。正是鉴于此原因,在《建筑抗震设计规范》内容中,在抗震设计的基本要求一章里,针对建筑师建筑设计应遵守的有关规定。这是非常正确而必要的。有了这方面的规定,就可以使建筑设计与建筑抗震要求有机地结合起来,使建筑抗震设计水平达到一个新的比较完善的高度。
二、建筑设计在建筑抗震设计中的几个主要设计问题
1.建筑体型设计问题
建筑体型包括建筑的平面形状和立体的空间形状的设计。震害表明,许多平面形状复杂,例如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。海城地震和唐山地震中有不少这样的震例。而平面形状简单规则的建筑(包括单层和多层建筑)在地震中都未出现较重的破坏;有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则,例如相邻单元的高差过大、出屋面建筑部分的高度过高、有的建筑装饰悬伸过大过高,这些沿高度形状上的变化,在地震时都会造成震害,特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。在历次地震中工业与民用建筑都有此类震例。所以,在建筑体型的设计中,应尽可能的使平面和空间的形状简洁、规则;在平面形状上,矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说,都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体形,尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼,在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布,避免产生因体形不对称导致质量与刚度不对称而引起建筑物在地震时发生对抗震极不利的扭转反应。在建筑设计中,特别是高层建筑的建筑设计中,为了建筑立面美观和艺术上创意,复杂的建筑体型是难以避免的,但是,在设计时一定要把建筑艺术、建筑使用功能同结构抗震安全很好的地结合起来。
2.建筑平面布置设计问题
建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离,内墙的布置,空间活动面积的大小,通道和楼梯的位置,电梯井的布置,房间的数量和布置等等,都要在建筑的平面布置图上明确下来;而且,由于建筑使用功能的不同,每个楼层的布置有可能差异很大。因此,这就带来一个建筑平面布置的多样化如何同时考虑结构抗震要求的问题。一个比较突出的问题是,建筑平面上的墙体(包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙)布置不对称;墙体与柱的分布不对称,不协调;造成建筑结构质量与刚度在平面上分布的不对称,不协调;使建筑物在地震时产生扭转地震作用,对抗震很不利。根据抗震设计审查结果统计,有的城市在建筑平面布置上不合理的达17%,在墙体设置上不符合抗震要求的达24%。
在对上海市高层建筑的抗震设计审查中,也发现有多栋建筑在平面内墙体和电梯井筒布置不利于抗震;有的剪力墙太少,有的墙体布置不对称,直接影响建筑物的抗震能力。从以上可知,建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大,从概念上要解决的一个核心问题是,建筑平面布置设计上要尽可能作到使结构的质量和刚度分布均匀,对称协调,避免突变,防止产生扭转效应。在墙体布置上要均匀对称;在抗震墙(剪力墙)布置上尽量与结构抗震要求相结合;对刚度很大的楼、电梯井筒要居中布置,避免偏心和扭转地震作用的产生。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件,使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体,充分发挥建筑设计在建筑抗震中的基础作用。
3·建筑竖向布置设计问题
建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑物沿高度(沿楼层)建筑结构的质量和刚度分布设计上。在工业和民用建筑中,无论单层和多层都存在此问题。在大量的高层建筑和超高层建筑中,此问题更突出。存在的主要问题是,由于建筑使用功能的不同要求,如:底层或下面几层是商场、购物中心,建筑上要求的是大柱距、大空间;而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼居室,前者主要是设柱,墙很少,而后者则是以墙为主,柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅;在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅;还有健身房,游泳池等等。建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度(楼层)分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大,形成突变。在刚度最差的楼层形成了对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。
在实际设计中,在建筑使用功能不同的情况下,很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐;柱子不对齐;墙体不连续,不到底;上层墙多,下层墙少;上层有柱,下层无柱等,使地震力的传递受阻或不通。抗震用的剪力墙设置也受到限制,有的剪力墙(因下层大空间的限制)不能直通到底层(基础层);有的则是剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置,都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。导致刚度发生突变的薄弱层的严重破坏。多次大地震的震害表明,建筑竖向布置设计上带来的上下楼层刚度的过大变化(突变),给建筑物造成很多破坏,甚至是整个楼层的倒塌。分析研究认为,其主要原因就是该倒塌的楼层的侧移刚度远低于其上下楼层的刚度,在刚度突变的相邻部位产生了极大的应力集中和塑性变形,使该楼层失去了抗震承载能力而产生大变形倒塌。所以,要在建筑设计中,尽可能使沿竖向的刚度分布比较接近些,特别是在结构上不设刚度很大的刚度转换层的情况下,更要注意此点。应特别重视的是,尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑底部,不宜中断或不到底。尽量避免某一楼层刚度的过小;尽量避免产生地震时的扭转效应。
4.建筑上应满足的设计限值控制问题根据大量震害的经验总结,现行《建筑抗震设计规范》对房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制提出了规定。这些规定,建筑设计应予遵守:一是房屋的建筑总高度和层数;二是对房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。5.屋顶建筑的抗震设计问题在高层和超高层建筑设计中,屋顶建筑是一个重要的设计部分。从近几年对一些高层建筑抗震设计审查结果来看,屋顶建筑存在的主要问题,一是过高,二是过重。这样的屋顶建筑加大了变形,也加大了地震作用。对屋顶建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上,且前者的抗侧力墙与其下楼层的抗侧力墙体上下不连续时,更会带来地震的扭转作用,对建筑物抗震更不利。为此,在屋顶建筑设计中,宜尽量降低其高度。采用高强轻质的建筑材料和刚度分布比较均匀、地震作用沿结构的传递比较通畅,使屋顶重心与其下部建筑物的重心尽可能一致;当屋顶建筑较高时,要使其具有较好的抗震定性,使屋顶建筑的地震作用及其变形较小,而且不发生扭转地震作用。
建筑设计抗震规范范文第4篇
关键词: 建筑师 建筑抗震设计 建筑体型 建筑平面和竖向布置先进建筑抗震技术
近年来世界上很多国家地震灾害频发,例如:我国的1999年9月21日台湾地震和2008年5月12日汶川大地震;国外的2010年2月27日智利大地震和2011年3月11日日本东北大地震,地震灾害因建筑物倒塌造成重大的人员和财产损失。因此,建筑物的抗震设计显得特别重要。我国已实施多年的《建筑设计抗震规范》(GB50011-2001)对建筑物的抗震设防设计提出了严格规定,对保障建筑物抗震安全起到关键作用。对于建筑抗震设计,长期以来人们存在一种误解,认为其只是结构工程师的工作,与建筑师关系不大。但是实践表明,位于地震多发区的建筑物在建筑设计中如果没有合理的建筑总体布置方案,没有均匀分布的质量和刚度,单靠结构抗震计算和抗震构造措施,在遇到强烈地震时,仍然难以取得较好的抗震效果,有时甚至会加重震害程度。因此,建筑师的设计工作对建筑抗震的作用尤为重要,建筑师在进行方案构思和施工图设计时必须了解、注意和解决建筑抗震设计中有关建筑专业的主要问题。
一、 建筑抗震设计中有关建筑专业的主要问题和解决方法
1. 建筑体型
建筑的平面形状和立体空间形状为建筑体型。通过对多次震害研究发现,建筑平面形状复杂,外凸和凹进部分比例过大、以及不对称布置较悬殊等都会使建筑物局部吸收大量地震力而遭受破坏。同样,建筑高度上立体空间形状复杂不规则,如相邻楼层错层相差过大、建筑装饰悬伸过大过高、出屋面局部过高等,都会因结构刚度产生突变而发生部分破坏。
建筑师在方案设计中讲求建筑立面美观和艺术创意,有时会出现复杂的建筑体型,这是难以避免的。但是,我们在建筑体型设计中应尽量考虑抗震安全,选择简洁规则的平面和空间形状,例如平面上的方形、矩形、圆形,减少外凸和内凹尺寸,在体型上使结构质量和刚度分布均匀,有利于抗震。建筑师的建筑创作一定要将建筑使用功能、建筑艺术同结构的抗震安全结合起来,才能实现时间经久的建筑作品。
2.建筑平面和竖向布置
(1) 建筑平面布置反映建筑物的使用功能和要求,这是建筑设计中最基本和重要的部分,同时它与建筑抗震关系很大。由于建筑使用功能的多样化而使每层的墙体布置位置差异很大,有时墙体和柱分布不协调、不对称,质量分布偏心,导致扭转地震作用效应,引起结构局部破坏。
建筑师在进行建筑平面布置时应从概念上解决核心问题,即尽可能做到柱和墙体对称协调,墙体均匀分布,筒体大刚度剪力墙平面要居中布置,避免偏心和地震扭转作用,为结构抗侧力合理布置创造条件。这样才能使平面使用功能与建筑抗震融合起来,在建筑抗震中发挥建筑设计的基础作用。
(2) 建筑竖向布置反映了建筑物沿楼层高度上的结构质量和刚度分布,在多层和高层建筑中都存在此问题。例如:商住楼、购物中心、综合商业办公楼底下几层为大柱距、大空间,上面楼层为大开间办公室或小开间居室,不同楼层设有不同开间的会议厅、展厅等。由于建筑使用功能不同,使上下楼层质量和刚度相差过大形成突变,刚度差的楼层因抗震承载力不足形成变形较大的薄弱层,在1999年台湾地震出现此情况,发生中间薄弱层整体坐落倒塌,这是建筑抗震中十分不利的事实。
要解决建筑竖向刚度过大不均匀分布的方法,就是在建筑设计中尽可能使剪力墙布置均匀并竖向由下到上贯通,不宜中断,在刚度相差较大的上下楼层处设置刚度转换层,避免某一层刚度过小产生地震扭转现象。
3.建筑构造和设计限值控制
(1) 建筑设计中,有许多属于建筑设置的非结构构件,如:建筑立面的外贴瓷片,外挂石板材、玻璃幕墙;室内的内隔墙,玻璃隔断,天花吊顶等。这些构件与建筑物主体结构的连接点是否牢固,是否能适应地震产生大变形的要求,也就是建筑构造是否合理,这些关系到地震时这些构件是否会脱落而伤人。因此,我们在建筑设计时应重视这些构造节点的连接强度和变形能力,保证其能锚拉牢固的同时又能随变形力自由伸缩。
(2) 建筑设计限值有关抗震部分主要有:建筑总高度和层数;房屋的高宽比;房屋抗震横墙间距和局部墙体尺寸的限值控制。这些限值控制在现行《建筑设计抗震规范》(GB50011-2001)中有严格规定,我们进行建筑设计时应予遵守。
二、 建筑师应学习和应用先进的建筑抗震技术
1. 计算机仿真技术在建筑抗震领域的应用
计算机仿真技术的开始研究出现在上世纪70年代的发达国家,在90年代被引进到建筑学领域,其中的多主体(Agent)仿真技术被更多地运用于建筑学专业中疏散(包括地震灾害下人员紧急逃生)模拟的研究。日本作为地震多发国家之一,其地震多主体计算仿真技术一直位于世界前列,并取得成效,可通过运算将地震发生时人员的逃生路径、出口等以3D动画形式显示出来。多主体仿真技术已成为建筑物内人员逃生的训练工具和建筑物抗震评价手段,并为建筑设计提供和完善科学依据。
随着科技的不断发展,知识的不断更新,建筑师的设计技术也应与时俱进,思想不能停留在对原有知识的认识上,要不断利用先进技术来充实专业知识,计算机仿真技术就是一种先进工具,我们可以利用它为建筑物的防灾减灾设计提供科学依据。
2. 计算机模拟技术与建立实体模型实验相结合
当建筑师在设计抗震重要性很高和建筑体型很特殊的建筑物时,对于建筑物的抗震设计实施可行性除了要以现行有关规范进行验证,还要借助计算机模拟技术与建立实体模型进行实验验证。日本名古屋的“Mode螺旋塔学园”(图1)是一座自由形体的超高层建筑,在多震国家建造体型很不规则的建筑物无疑是一个挑战,然而建筑设计通过建立实体模型和计算机模拟实验,使得设计方案可行实施:其抗震原理是把建筑物比作一颗树木,基础是树根,内桁架钢管是树干,列柱是树枝,边梁和大梁是树杈,设计中对各部位的屈服强度及塑性进行模拟实验,调整数据参数达到抗震要求。另外,广州的“小蛮腰”新电视塔(图2和世博会“中国馆”也是通过此方法进行抗震辅助设计。
通过计算机模拟技术与建立实体模型进行抗震实验,我们可以更直观的看到建筑物遭受地震时的破坏情形,为建筑抗震设计采取的相对应处理方案提供参照物。
3.建筑隔震技术的应用
建筑基础橡胶支座隔震技术已被列入国家建筑设计抗震规范,其做法是:在建筑物基础与地基之间安装橡胶隔震垫,该隔震支座由钢板和橡胶相互夹层粘贴、模压硫化而成,装置具有垂直承载力大,水平刚度小,在发生地震时可产生较大水平位移消耗部分地震能量,起到缓冲、隔震消能作用。建筑隔震技术在一些多震国家已应用多年,我国汕头市1993年应用该技术的住宅楼在2006年12月台湾海峡7.2级地震中取得很好的隔震效果。另外,汕头市援建四川地震灾区汶川草坡乡各公共建筑项目包括小学(图3)、卫生院等建筑物,我们在建筑单体上也应用了橡胶支座隔震技术,防范以后可能再度出现的地震灾害,各建筑项目
我们建造建筑物的目的是为人们提供使用和活动场所,建筑师的设计工作也是“以人为本”为原则,在经济条件允许前提下,一切保护人们生命财产安全的先进建筑抗震技术应该给予推广应用。
三、结语
建筑设计抗震规范范文第5篇
论文摘要:本文从抗震的角度探讨建筑的体型,建筑平面布置和竖向布置、规范中设计限值的控制、屋顶建筑等设计问题。
建筑设计是否考虑抗震要求,从总体上起着直接的控制主导作用。结构设计很难对建筑设计有较大的修改,建筑设计定了,结构设计原则上只能是服从于建筑设计的要求。如果建筑师能在建筑方案、初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求,则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置,建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调,使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到较大的改善和提高;如果建筑师提供的建筑设计没有很好地考虑抗震要求,那就会给结构的抗震设计带来较多困难,使结构的抗震布置和设计受到建筑布置的限制,甚至造成设计的不合理。有时为了提高结构构件的抗震承载力,不得不增大构件的截面或配筋用量,造成不必要的投资浪费。由此可见,建筑设计是否考虑抗震要求,对整个建筑起着很重要的作用。因此,我们在建筑抗震设计过程别要注重以下几个问题。
一、建筑体型设计问题
建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明,许多平面形状复杂,如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏,有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中,应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则;在平面形状上,矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型,尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布,避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。
二、建筑平面布置设计问题
建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等,都要在建筑的平面布置图上明确下来。而且,由于建筑使用功能不同,每个楼层的布置有可能差异很大,建筑平面上的墙体,包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称,墙体与柱子分布的不对称、不协调,使建筑物在地震时产生扭转地震作用,对抗震很不利。有的建筑物,其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧,结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏。这是因为电梯井筒具有极大的抗侧力刚度,吸引了地震作用的主要部分[3]。有的建筑物,在平面布置上一侧的墙体很多,而另一侧的墙体稀少,这就造成平面上刚度分布的很不对称,质量分布也偏心,使结构的受力和变形不协调,导致扭转地震作用效应,带来局部墙面的破坏。有的建筑物,如底层为商场的临街建筑,临街一侧往往不设墙体,而其另一侧则有刚度很大的墙体封闭,两侧在刚度上相差很多,也将在地震时引起扭转地震作用,对抗震不利。还有的建筑平面布置上,经常出现内隔墙不对齐或中断,使刚度发生突变和地震力传递受阻,对抗震也带来不利,客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大,从概念上要解决的一个核心问题是:建筑平面布置设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀,对称协调,避免突变,防止产生扭转效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件,使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体,充分发挥建筑设计在建筑抗震中的作用。
三、建筑竖向布置设计问题
建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑沿高度(楼层)结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层,还是高层建筑或超高建筑,这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是,由于建筑使用功能的不同要求,如底层或下面几层是商场、购物中心,建筑上要求是大柱距、大空间;而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼,低层设柱、墙很少,而上面则是以墙为主,柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅,在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大,形成突变[3]。在刚度最差的楼层形成对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。在实际设计中,在建筑使用功能不同的情况下,很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐,柱子不对齐,墙体不连续,不到底;上层墙多,下层墙少;上层有柱,下层无柱等,使地震力的传递受阻或不通;抗震用的剪力墙设置不能直通到底层、剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。多次大震害表明,建筑物竖向楼层刚度的过大变化,给建筑物造成很多破坏,甚至是整个楼层的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中,有多栋钢筋混凝土高层建筑发生了中间楼层的整体坐落倒塌破坏。因此,尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑物底部,不宜中断或不到底。尽量避免其某楼层刚度过少,尽量避免产生地震时的钮转效应。
四、建筑上应满足的设计限值控制问题
根据大量震害的经验总结,现行《建筑抗震设计规范》(GBJll-89)对房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制提出了规定。这些规定,建筑设计应予遵守:一是房屋的建筑总高度和层数;二是对房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。
五、屋顶建筑的抗震设计问题
在高层和超高层建筑设计中,屋顶建筑是一个重要的设计部分。从近几年对一些高层建筑抗震设计审查结果来看,屋顶建筑存在的主要问题,一是过高,二是过重。这样的屋顶建筑加大了变形,也加大了地震作用。对屋顶建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上,且前者的抗侧力墙与其下楼层的抗侧力墙体上下不连续时,更会带来地震的扭转作用,对建筑物抗震更不利。为此,在屋顶建筑设计中,宜尽量降低其高度。采用高强轻质的建筑材料和刚度分布比较均匀、地震作用沿结构的传递比较通畅,使屋顶重心与其下部建筑物的重心尽可能一致;当屋顶建筑较高时,要使其具有较好的抗震定性,使屋顶建筑的地震作用及其变形较小,而且不发生扭转地震作用。超级秘书网
六、结束语
总的来说,建筑设计是建筑杭震设计的一个重要方面,建筑设计与建筑
抗震设计有着密切关系。它对建筑抗震起着重要的基础作用。一个优良的建筑抗震设计,必须是在建筑设计与结构设计相互配合协作共同考虑抗震的设计基础上完成。为此,要充分重视建筑设计在建筑抗震设计中的重要性,在建筑抗震设计中更好地发挥建筑设计应有的作用。
参考文献:
[1]《建筑抗震设计规范》(CBJll-89),中国建筑工业出版社,2005。
[2]包世华、方鄂华,《高层建筑结构设计》,清华大学出版社,2003。
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