摘要:目前,社会进步迅速,我国的高层建筑的发展也有了改善。从设计方法的基本理念和侧重点来看,近现代抗震技术先后经历了基于强度、基于延性修正强度、基于位移、基于性能的抗震设计方法等。然而,无论是早期基于强度的抗震设计方法还是目前较为热门的基于性能的抗震设计方法,建筑结构地震作用及响应的计算均是基于基底嵌固的封闭隔离体系采用牛顿第二运动定律进行的。其主要差别在于静力法将建筑简化为刚性体,动力法考虑了建筑结构自身动力特性的影响。牛顿第二运动定律是经典的质点动力学方程,采用该方法求解结构体系的动力响应时,涉及到结构中连续分布质量如何离散为集中质量的问题。传统的做法是将竖向构件(墙、柱等)的分布质量向楼层位置集中,所有的竖向构件只有刚度,没有质量。按照固体力学的波动理论,此时竖向构件的振动传播速度趋于无穷大,造成构件上下两质点之间的传播时间为０,结构各楼层之间的地震响应分析结果同步,响应相位差为０。
关键词:高层建筑;地震波动;效应分析方法
引言
地震自然灾害具有突发性和不可预见性的特点,其破坏范围广、程度大是人类面臨的重大自然灾难,对人们的生产生活有着严重的影响。在建筑早期设计时,由于建筑物抗地震倒塌能力设计水平和建造质量不高,地震来袭时,房屋建筑出现了不同程度的破坏甚至倒塌,造成大量人员伤亡和财产损失。随着国内外地震灾害的频发,如何增加房屋的抗震抗倒塌能力,减少人员伤亡和财产损失,建筑结构的抗地震倒塌能力设计将面临更大的挑战。
我们知道地震能量主要通过横波、纵波和混合波三种形式传播,横波和混合波的破坏性较大,纵波的破坏性较小。混合波凭借对建筑物的强大冲击力,造成建筑物的震荡,倘若建筑物抗地震倒塌能力不够,那么势必会造成建筑物的损毁,甚至倒塌。因此,在建筑结构设计过程中,如何以科学的设计方法和设计理念,对建筑的抗震性能进行有效提升,已经成为现代建筑结构设计的重要内容。在建筑结构设计中,设计人员应围绕抗地震倒塌能力采用科学、有效的设计方法和设计思路,最大程度提高建筑结构的塑性变形能力和抗震能力,减缓或吸收地震能。具体提高建筑结构抗地震倒塌能力,笔者认为仍应从材料选用、结构设计、施工质量几个方面综合控制,方能起到实效。
1关于提高抗震抗倒塌能力的要点
1.1房屋建筑结构的布置
在完成房屋建筑结构的选型之后.要对于整体建筑结构的体系进行细致、合理、科学的设置。在进行房屋结构布置中。要保证整体承重结构的承重力得到有效承担.布置均匀。具有良好的规则性。避免出现外挑或者内收等问题.并且保证侧向刚度的变化均匀。一般来说,厚层侧向刚度需要大于70%的上部邻近楼层侧向刚度。另外。还要保证整体结构具有较好的承载能力、变形能力。并且避免由于部分构件出现问题.而影响整体结构的承重能力。针对于整体结构中的薄弱部位。要做好检查,并且做好扭转效应与局部变形情况的预防可控制。在水平与纵向结构承载力与刚度的布置上。要保证合理分配。避免出现连续倒塌现象。
1.2选择合适的地基
建筑基础无疑对建筑工程的抗震性能非常重要,也可以认为,在抗震概念设计中,基础的选择是所有工作开展的必要前提。在分析抗震性能的过程中,建筑本身的高度也必须考虑在内,另外还要考虑周围的实际情况,以及实际资源和材料等等。只有因地制宜才能设计出最好的建筑工程。
1.3合理的进行抗震防线设置
大体来说.造成建筑结构被地震所破坏的主要原因,是建筑物自身地基出现沉降,进而破坏整体结构。在进行地基设计的时侯,就必须将地基抗震防线设计纳入重要的设计环节中。在设计上要做好前期勘察,对于一些容易发生地质灾害的地区进行提前勘测。做好前期准备工作。并且力争选择土质较为坚硬地区,减小日后出现地震情况的破坏。与此同时,还要对于基础预埋深度进行合理的设置.并且保证建筑受到水平作用力時,可以对倾覆和滑移进行抵抗,提高整体稳定性。另外,多道抗震防线的设置,可以有效的对于建筑物局部出现破坏时的整体荷载力影响进行避免,并且减少建筑物倒塌可能。
1.4保证结构的延性与规则性
在建筑结构受到地震力冲击时会产生变形,这种变形能力被乘坐建筑物的结构延性。结构延性通过对于地震所产生能量进行分散,有效的提高了整体结构的承载力。并且在建筑结构发生变形的过程中,会降低变形过量以及结构变脆等问题.是提高建筑结构抗震能力的有效原则。在进行延性篷熬设计的过程中,可以通过设置塑性铰区域。来实现建筑结构的塑性变形应对能力的保证。与此同时,还要结合整体建筑结构的特点,避免采用不规则的设计方案,保证涉及房干具有良好的规则性与对称性,并且保证建筑刚度的变化军营内,不存在偏心现象。保证建筑结构刚度和质量,是提高建筑物抗震能力的重要基础。
2新型组合隔震结构地震响应
普通地震动作用下隔震层上部结构层间位移角减震效果明显。近断层脉冲型地震动作用下的层间位移角减震效果较好,但劣于普通地震动下的减震效果。近断层脉冲型地震下铅芯基础隔震结构的减震系数在0.6以内,平均减震系数0.30-0.45之间;新型组合隔震的减震系数在0.55以内,平均减震系数在0.25-0.40之间。可见,新型组合隔震结构的减震效果优于铅芯橡胶支座基础隔震。普通地震下隔震支座的平均位移为54mm,近断层脉冲型地震动作用下隔震支座最大变形比普通地震动显著放大4倍。分析表明,由于脉冲特性的影响,隔震支座在近断层脉冲型地震动作用下的位移值将明显增大。且按《建筑抗震设计规范》中近场影响系数1.5的新型组合隔震结构设计,不能够有效反应脉冲特性对隔震结构的不利影响。新型组合隔震对普通地震动具有很好的减震性能,且减震效果优于近断层脉冲型地震动。近断层脉冲型地震动作用下新型组合隔震结构减震性能较明显,但底部一层的弹塑性层间位移角有所放大,且减震效果劣于普通地震动。铅芯橡胶基础隔震减震性能比新型组合隔震优越,但近断层脉冲型地震下的铅芯橡胶基础隔震由于隔震层位移过大而处于失效状态,不能满足近断层脉冲型地震下的结构减震需求。近断层脉冲型地震动作用下基础隔震结构加速度的平均减震率在50%-70%之间;新型组合隔震的加速度减震率均在30%以上,平均减震率在45%-80%之间,中部楼层加速度减震率明显提高15%左右。表明,新型组合隔震加速度减震效果与铅芯橡胶基础隔震结构相近,但中部楼层的加速度减震效果能得到明显提高。
结语
对于高层建筑来说,提高抗地震抗倒塌能力的重要性已得到人们的广泛重视。现在城市人口数量还在不断增加,高层建筑将成为未来的主要建筑类型,但其安全始终是一个重要和难点,需要我们给予关注。本文分析了上述问题,我国位于地质活跃地带,所以我们也要整合抗震概念,在高层建筑设计工作中也要提高建筑的抗震抗倒塌能力,这样才能不断提高工程质量,保证人们的生命财产安全。本文探讨了抗震概念设计的意义和提高建筑工程抗震抗倒塌能力的相关措施,希望可以给相关工作的开展提供一些参考。
参考文献:
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