高層建筑抗震問(wèn)題的感想

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè) 高層建筑抗震問(wèn)題的感想 目前，城市的高層、超高層建筑越來(lái)越多，相關(guān)安全性問(wèn)題也備受關(guān)注這就使得房屋建筑物的抗震性能顯得尤為重要。對(duì)于一個(gè)高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),遇到的問(wèn)題可能錯(cuò)綜復(fù)雜,只能具體問(wèn)題具體分析。在高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中, 工程設(shè)計(jì)人員只有抗震概念清晰,采用抗震效果好的建筑結(jié)構(gòu)體系及平面布置，應(yīng)用抗震性能優(yōu)良新型建筑材料三者有機(jī)結(jié)合,才能取得比較理想的結(jié)果。才能大幅度增強(qiáng)建筑物的防震抗震能力,在這個(gè)過(guò)程中抗震構(gòu)造重于結(jié)構(gòu)計(jì)算。本文對(duì)建筑抗震進(jìn)行必要的理論分析,從而探索

2、高層建筑的抗震設(shè)計(jì)理念、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,運(yùn)用高效的抗震材料以及采取必要的抗震措施。 1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 1.1水平荷載成為決定因素。一方面，因?yàn)闃欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對(duì)某一定高度樓房來(lái)說(shuō)，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。 1.2軸向變形不容忽視。高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會(huì)對(duì)連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩

3、值減小，跨中正彎矩之和端支座負(fù)彎矩值增大；還會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值，對(duì)下料長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整；另外對(duì)構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，與考慮構(gòu)件豎向變形比較，會(huì)得出偏于不安全的結(jié)果。 1.3側(cè)移成為控制指標(biāo)。與較低樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。 1.4結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。相對(duì)于較低樓房而言，高樓結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，?lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的

4、延性。 我國(guó)建筑抗震規(guī)范（GB50011-2001）對(duì)建筑的抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求。當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時(shí),結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段,建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此,要求建筑結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算,要求建筑的彈性變形不超過(guò)規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時(shí),結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段,建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此,要求結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰?變形能力)不發(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。當(dāng)遭遇第三設(shè)防烈度地震

5、即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時(shí),結(jié)構(gòu)雖然破壞較重,但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞,從而保障了人員的安全。因此,要求建筑具有足夠的變形能力,其彈塑性變形不超過(guò)規(guī)定的彈塑性變形限值。在對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，除要考慮概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算外，歷次地震后人們?cè)谙拗平ㄖ叨?，提高結(jié)構(gòu)延性（限制結(jié)構(gòu)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)材料使用）等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗(yàn)一直是各國(guó)規(guī)范重視的問(wèn)題。 2高層建筑結(jié)構(gòu)分析的基本假定 2.1彈性假定。目前工程上實(shí)用的高層建筑結(jié)構(gòu)分析方法均采用彈性的計(jì)算方法。在垂直荷載或一般風(fēng)力作用下，結(jié)構(gòu)通常處于彈性工作階段，這一假定基本符合結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況

6、。但是在遭受地震或強(qiáng)臺(tái)風(fēng)作用時(shí)，高層建筑結(jié)構(gòu)往往會(huì)產(chǎn)生較大的位移，出現(xiàn)裂縫，進(jìn)入到彈塑性工作階段。此時(shí)仍按彈性方法計(jì)算內(nèi)力和位移時(shí)不能反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)工作狀態(tài)的，應(yīng)按彈塑性動(dòng)力分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2.2小變形假定。小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。但有不少人對(duì)幾何非線(xiàn)性問(wèn)題（P效應(yīng)）進(jìn)行了一些研究。一般認(rèn)為，當(dāng)頂點(diǎn)水平位移與建筑物高度H的比值 /H 1/500時(shí), P效應(yīng)的影響就不能忽視了。 2.3剛性樓板假定。許多高層建筑結(jié)構(gòu)的分析方法均假定樓板在自身平面內(nèi)的剛度無(wú)限大，而平面外的剛度則忽略不計(jì)。這一假定大大減少了結(jié)構(gòu)位移的自由度，簡(jiǎn)化了計(jì)算方法。并為采用空間薄壁桿件理論計(jì)算筒體結(jié)構(gòu)提

7、供了條件。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)框架體系和剪力墻體系采用這一假定是完全可以的。但是，對(duì)于豎向剛度有突變的結(jié)構(gòu)，樓板剛度較小，主要抗側(cè)力構(gòu)件間距過(guò)大或是層數(shù)較少等情況，樓板變形的影響較大。特別是對(duì)結(jié)構(gòu)底部和頂部各層內(nèi)力和位移的影響更為明顯?？蓪⑦@些樓層的剪力作適當(dāng)調(diào)整來(lái)考慮這種影響。 2.4計(jì)算圖形的假定。高層建筑結(jié)構(gòu)體系整體分析采用的計(jì)算圖形有三種：（1）一維協(xié)同分析。按一維協(xié)同分析時(shí)，只考慮各抗側(cè)力構(gòu)件在一個(gè)位移自由度方向上的變形協(xié)調(diào)。在水平力作用下，將結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)化為由平行水平力方向上的各榀抗側(cè)力構(gòu)件組成的平面結(jié)構(gòu)。根據(jù)剛性樓板假定，同一樓面標(biāo)高處各榀抗側(cè)力構(gòu)件的側(cè)移相等，由此即可建立一維協(xié)同的基本方

8、程。在扭矩作用下，則根據(jù)同層樓板上各抗側(cè)力構(gòu)件轉(zhuǎn)角相等的條件建立基本方程。一維協(xié)同分析是各種手算方法采用最多的計(jì)算圖形。（2）二維協(xié)同分析。二維協(xié)同分析雖然仍將單榀抗側(cè)力構(gòu)件視為平面結(jié)構(gòu)，但考慮了同層樓板上各榀抗側(cè)力構(gòu)件在樓面內(nèi)的變形協(xié)調(diào)。縱橫兩方向的抗側(cè)力構(gòu)件共同工作，同時(shí)計(jì)算；扭矩與水平力同時(shí)計(jì)算。在引入剛性樓板假定后，每層樓板有三個(gè)自由度u，v，（當(dāng)考慮樓板翹曲是有四個(gè)自由度），樓面內(nèi)各抗側(cè)力構(gòu)件的位移均由這三個(gè)自由度確定。剪力樓板位移與其對(duì)應(yīng)外力作用的平衡方程，用矩陣位移法求解。二維協(xié)同分析主要為中小微型計(jì)算機(jī)上的桿系結(jié)構(gòu)分析程序所采用。（3）三維空間分析。二維協(xié)同分析并沒(méi)有考慮抗側(cè)力

9、構(gòu)件的公共節(jié)點(diǎn)在樓面外的位移協(xié)調(diào)（豎向位移和轉(zhuǎn)角的協(xié)調(diào)），而且，忽略抗側(cè)力構(gòu)件平面外的剛度和扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)具有明顯空間工作性能的筒體結(jié)構(gòu)也是不妥當(dāng)?shù)?。三維空間分析的普通桿單元每一節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度，按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節(jié)點(diǎn)還應(yīng)考慮截面翹曲，有7個(gè)自由度。3震害分析歷次震害表明，高層混合結(jié)構(gòu)房屋受地震破壞最為嚴(yán)重。1976年的唐山地震，在一千余棟高層磚房中，倒塌率為7090%。1991年的新疆柯坪地震、1993年的云南普洱地震，高層磚混房屋的破壞率達(dá)到75%。其中，未設(shè)防的老舊建筑比經(jīng)設(shè)防的新建建筑破壞嚴(yán)重，縱墻承重房屋比橫墻或縱橫墻承重房屋破壞嚴(yán)重，平面形狀不規(guī)則的建筑物震害比簡(jiǎn)單體型的建

10、筑物嚴(yán)重，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造不合理、縱橫墻拉結(jié)不充分、整體剛度差，均為地震嚴(yán)重破壞的隱患?？偨Y(jié)歷次地震宏觀調(diào)查結(jié)果，可以看出高層磚房的破壞規(guī)律有以下特點(diǎn)：3.1房屋倒塌地震時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)下部、特別是底層墻體強(qiáng)度不足時(shí)，易造成房屋底層倒塌，從而導(dǎo)致房屋整體倒塌;當(dāng)結(jié)構(gòu)上部墻體強(qiáng)度不足時(shí)，易造成上部結(jié)構(gòu)倒塌，并將下部結(jié)構(gòu)砸壞;當(dāng)結(jié)構(gòu)平、立面體形復(fù)雜又處理不當(dāng)，或個(gè)別部位連接不好時(shí)，易造成局部倒塌。3.2墻體開(kāi)裂砌體結(jié)構(gòu)墻體在地震作用下可以產(chǎn)生不同形式的裂縫。與水平地震作用方向相平行的墻體受到平面內(nèi)地震剪力以及豎向重力荷載的共同作用，當(dāng)該墻體內(nèi)的主拉應(yīng)力超過(guò)砌體強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生斜裂縫或交叉斜裂縫，當(dāng)墻體受到與之方

11、向垂直的水平地震剪力作用，發(fā)生平面外受彎受剪時(shí)，產(chǎn)生水平裂縫。門(mén)窗洞口開(kāi)得多而且大的墻體破壞嚴(yán)重，如窗間墻布置不合理，墻段長(zhǎng)度過(guò)大或過(guò)小，寬墻垛因吸收過(guò)多地震作用而先壞，窄墻垛則因穩(wěn)定性過(guò)差也隨后失效。對(duì)于大洞口的上部過(guò)梁或墻梁，在豎向地震作用下，有時(shí)在中部斷裂破壞。當(dāng)洞口過(guò)大且過(guò)高時(shí)，若洞口邊緣離最近的垂直方向墻體過(guò)長(zhǎng)而無(wú)有效約束，形成懸墻，容易造成失穩(wěn)而率先破壞。3.3縱橫墻連接處破壞在水平及豎向地震作用下，縱橫墻連接處受力復(fù)雜，應(yīng)力集中。當(dāng)縱橫墻交接處連接不好時(shí)，易出現(xiàn)豎向裂縫，甚至造成縱墻外閃倒塌。4影響震害的主要因素地震造成房屋的破壞，影響的因素是多方面的。由于磚混結(jié)構(gòu)的布置形式、結(jié)

12、構(gòu)反應(yīng)和動(dòng)力特性不同，抗震性能也各有不同，而且還與地震烈度、地基條件、建筑體型、房屋的質(zhì)量、剛度、空間整體性、構(gòu)造措施和施工質(zhì)量等因素有關(guān)?，F(xiàn)就其主要影響因素分析如下：4.1場(chǎng)地和地基的影響由于地質(zhì)構(gòu)造不同，場(chǎng)地卓越周期的不同，對(duì)上部各種建筑的結(jié)構(gòu)反應(yīng)和震害影響也各有不同。當(dāng)場(chǎng)地的卓越周期與高層磚混結(jié)構(gòu)的剛性房屋的自振周期相近時(shí)，地基與建筑物產(chǎn)生共振作用，加大了震害，最容易造成房屋的嚴(yán)重破壞。4.2墻體強(qiáng)度的影響高層混合結(jié)構(gòu)房屋的墻體破壞嚴(yán)重，主要是因?yàn)榇u砌體、砂漿等材料是脆性材料，抗拉和抗剪強(qiáng)度都很低。墻體在水平地震作用下，主要是受剪和受彎，而磚墻砌體磚縫的抗剪和抗拉強(qiáng)度較低，從而使得墻體出

13、現(xiàn)裂縫而破壞。從各種震害特征中看到，影響墻體抗震性能最重要的因素是墻體的強(qiáng)度。往往由于砂漿抗剪強(qiáng)度低，砌筑質(zhì)量差，使墻體震害加重。4.3結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施的影響高層房屋的墻體、樓蓋，以及各部的構(gòu)件之間的錨固和拉結(jié)，可以構(gòu)成空間整體，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的整體作用，加強(qiáng)空間剛度，使地震作用迅速傳遞，分布合理。因此，合理地采取結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施，加強(qiáng)墻體之間、墻體與樓層之間、各部位構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn)連接，是很重要的。5主要抗震結(jié)構(gòu)體系5.1高層砌體房屋。是以砌體（無(wú)筋砌體或配筋砌體）抗震墻為抗震結(jié)構(gòu)體系，其中以橫墻承重為主的結(jié)構(gòu)體系較有利，承重橫墻兼作橫向抗震墻，縱向自承重墻作為縱向抗震墻，必要時(shí)也可以采用縱、橫墻混合承

14、重。5.2高層內(nèi)框架房屋。指外墻為磚墻垛（或壁柱）承重，內(nèi)柱為鋼筋砼柱承重的房屋，適用于工藝上需要較大空間或使用上要求有較空曠的大廳的輕工廠房和民用公共建筑等。5.3底層框架磚房。底層要求有較大空間作商店、服務(wù)大廳等，上部則為隔墻較多的住宅或辦公樓，是一種上下材料不同、強(qiáng)度和剛度不連續(xù)的結(jié)構(gòu)體系，在抗震設(shè)計(jì)中有較嚴(yán)格的要求。5.4框架結(jié)構(gòu)。多應(yīng)用于高層及高層民用建筑和高層的工業(yè)建筑，建筑平面布置靈活，易于布置較大房間。但純框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度小，屬柔性結(jié)構(gòu)，故其層數(shù)和高度都受到一定限制。5.5框架抗震墻結(jié)構(gòu)。在高層和高層鋼筋混凝土房屋的縱向和橫向布置適當(dāng)?shù)目拐饓?，并與框架結(jié)構(gòu)形成框架抗震墻協(xié)同工作

15、的結(jié)構(gòu)體系。在地震作用下層間位移比純框架結(jié)構(gòu)顯著減小，故其建筑高度可以高很多。5.6抗震墻結(jié)構(gòu)。是全部由縱、橫抗震墻組成的結(jié)構(gòu)體系，其抗震性能較好，在高層住宅、公寓、旅館等建筑中廣泛應(yīng)用。6結(jié)合資料的自己的想法國(guó)家在建筑抗震設(shè)計(jì)上要求，一般的民用建筑是要抗7度，及可抗6級(jí)地震，對(duì)一些超高層的建筑，必須要做地震安全性的評(píng)價(jià)，通過(guò)安全評(píng)價(jià)性去測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，以保 證建筑達(dá)到基本抗震地區(qū)的要求。除了設(shè)計(jì)達(dá)標(biāo)以外，施工的質(zhì)量也是非常關(guān)鍵的，要有合規(guī)的設(shè)計(jì)，合乎要求的標(biāo)準(zhǔn)，合格的施工質(zhì)量，幾個(gè)方面做好了，才可以 達(dá)到抗震的標(biāo)準(zhǔn)。 地震時(shí)，建筑物象卡片搭成的房子一樣坍塌。受損最重的是那些六、七層高的辦公樓和平房

16、等中型建筑。我國(guó)將有數(shù)千棟這樣八九十年代低標(biāo)準(zhǔn)的建筑物等待著坍塌?？茖W(xué)家們警告說(shuō)這只是早晚的事。 科學(xué)家們正在尋求既最有可能又經(jīng)濟(jì)的途徑來(lái)修繕或是加固原有建筑。 在國(guó)家防災(zāi)所里，要試驗(yàn)一種加固老建筑的新方法，試驗(yàn)要用25噸重的巨大的地震模擬結(jié)構(gòu)。重要的是巨大的長(zhǎng)方形灰色混凝土塊。放在藍(lán)色框架內(nèi)做這個(gè)試驗(yàn)?；疑炷翂K代表日本未加固的老建筑的一個(gè)樓層。中間那個(gè)大縫隙就算是房間。 整個(gè)物體放在一個(gè)面積為20米X20米的大振動(dòng)臺(tái)上。振動(dòng)臺(tái)的原理是左右搖晃。左右運(yùn)動(dòng)的范圍約為30厘米。 它前后晃動(dòng)，混凝土塊很快開(kāi)裂。如果沒(méi)有藍(lán)色安全鋼柱的話(huà)，整個(gè)構(gòu)筑物可能早就倒塌了。 現(xiàn)在準(zhǔn)備試驗(yàn)新的修繕技術(shù)。把另一

17、個(gè)試驗(yàn)品與激光探測(cè)器和變送器用電纜連結(jié)起來(lái)，可以在控制室內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在構(gòu)筑物內(nèi)增加一套新的減震系統(tǒng)。就是畫(huà)面中央的褐色和藍(lán)色柱子。這個(gè)柱子是專(zhuān)為吸收地震能量而設(shè)計(jì)的。 這就是新系統(tǒng)的全部秘密。這兒是那個(gè)中心柱，這兒，涂成藍(lán)色的地方，是兩塊鋼板。一塊由底部向上伸，一塊由頂部垂下，用作鋼質(zhì)指針，彼此互不接觸。二者之間有一層黑色的高強(qiáng)粘性材料。地震時(shí)，這種材料升溫變得有韌性。能使那兩塊鋼板鋼質(zhì)指針相向移動(dòng)，這樣就能為整個(gè)建筑提供緩沖，增加穩(wěn)定性。施工質(zhì)量的好壞，對(duì)房屋的抗震性能影響很大。盡管建筑設(shè)計(jì)合理、場(chǎng)地選擇適當(dāng)，如果不注意施工質(zhì)量，同樣達(dá)不到抗震的目的。 施工質(zhì)量涉及到建筑材料的選擇、灰漿的制法和使用、砌筑工藝等方面。建筑材料應(yīng)選擇強(qiáng)度大的材料，有條件時(shí)，應(yīng)盡量采用輕質(zhì)材料，如荊條、木筋草、石棉纖維板、礦棉板、石膏板、草纖維板、玻璃鋼制品等；砌筑時(shí)，要保證灰漿飽滿(mǎn)、砌體結(jié)實(shí)。磚石表面要干凈、干磚要浸水后再砌，這樣才能使磚石與灰漿粘結(jié)牢固。所有的墻身磚砌必須犬牙交錯(cuò)，互相咬銜，不能砌成通縫，尤其是轉(zhuǎn)角處，更應(yīng)注意；