結構工程師按抗震設計要求進行結構分析與設計,其目標是希望使所設計的結構在強度、剛度、延性及耗能能力等方麵達到最佳,從而經濟地實現“小震不壞,中震可修,大震不倒”的目的。但是,由於地震作用是一種隨機性很強的循環、wangfuhezai,jianzhuwudedizhenpohuaijiliyoushifenfuza,cunzaizhexuduomohuhebuquedingyinsu,zaijiegouneilifenxifangmian,youyuweinengchongfenkaolvjiegoudekongjianzuoyong、非彈性性質、材料時效、阻尼變化等多種因素,計算方法還很不完善,單靠微觀的數學力學計算還很難使建築結構在遭遇地震時真正確保具有良好的抗震能力。
1 高層建築抗震結構設計的基本原則
1.1 結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩定性、延性等方麵的性能
(1)結構構件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件、強底層柱(牆)”的原則。(2)對可能造成結構的相對薄弱部位,應采取措施提高抗震能力。(3)承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。
1.2 盡可能設置多道抗震防線
(1)一個抗震結構體係應由若幹個延性較好的分體係組成,並由延性較好的結構構件連接協同工作。例如框架―剪力牆結構由延性框架和剪力牆兩個分體組成,雙肢或多肢剪力牆體係組成。(2)強烈地震之後往往伴隨多次餘震,如隻有一道防線,則在第一次破壞後再遭餘震,將會因損傷積累導致倒塌。抗震結構體係應有最大可能數量的內部、waiburongyudu,youyishidijianliyixiliefenbudequfuqu,zhuyaohaonenggoujianyingyoujiaogaodeyanxingheshidanggangdu,yishijiegounengxishouhehaosandaliangdedizhennengliang,tigaojiegou抗震性能,避免大震時倒塌。(3)適當處理結構構件的強弱關係,同一樓層內宜使主要耗能構件屈服後,其他抗側力構件仍處於彈性階段,使“有效屈服”保持較長階段,保證結構的延性和抗倒塌能力。(4)在抗震shejizhongmouyibufenjiegoushejichaoqiang,kenengzaochengjiegoudeqitabuweixiangduiboruo,yincizaishejizhongbuhelidejiaqiangyijizaishigongzhongyidadaixiao,gaibiankangceligoujianpeijindezuofa,douxuyaoshenzhongkaolv。
1.3 對可能出現的薄弱部位,應采取措施提高其抗震能力
(1)構件在強烈地震下不存在強度安全儲備,構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。(2)要使樓層(部位)的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化,一旦樓層(部位)的比值有突變時,會由於塑性內力重分布導致塑性變形的集中。(3)要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協調。(4)在抗震設計中有意識、有目的地控製薄弱層(部位),使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發生轉移,這是提高結構總體抗震性能的有效手段。
2 提高短柱抗震性能的應對措施
有抗震設防要求的高層建築除應滿足強度、剛度要求外,還要滿足延性的要求。鋼筋混凝土材料本身自重較大,所以對於高層建築的底層柱,隨著建築物高度的增加,其所承擔的軸力不斷增加,而抗震shejiduijiegougoujianyoumingquedeyanxingyaoqiu,zaicenggaoyidingdeqingkuangxia,tigaoyanxingjiuyaojiangzhouyabikongzhizaiyidingdefanweineierbunengguoda,zheyangzebirandaozhizhujiemiandezengda,congerxingchengduanzhu,shenzhichengweijiankuabixiaoyu1.5dechaoduanzhu。zhongsuozhouzhi,duanzhudeyanxinghencha,youqishichaoduanzhujihumeiyouyanxing,zaijianzhuzaoshoubendiqushefanglieduhuogaoyubendiqushefangliedudedizhenyingxiangshi,henrongyifashengjianqiepohuaierzaochengjiegoupohuaishenzhidaota。
混凝土短柱的延性主要受軸壓比的影響,同時配箍率、箍筋的形式對混凝土短柱的影響也很大。高層混凝土結構短柱,特別是結構低層的混凝土短柱,其軸壓比很大,破壞時呈脆性破壞,其塑性變形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能,主要也就是提高混凝土短柱的延性。因此,可以從以下幾方麵著手,采取措施提高混凝土的抗震性能。
2.1 提高短柱的受壓承載力
提高短柱的受壓承載力可減小柱截麵、提高剪跨比,從而改善整個結構的抗震性xing能neng。減jian小xiao柱zhu截jie麵mian和he提ti高gao剪jian跨kua比bi,最zui直zhi接jie的de方fang法fa就jiu是shi提ti高gao混hun凝ning土tu的de強qiang度du等deng級ji,即ji采cai用yong高gao強qiang混hun凝ning土tu來lai增zeng加jia柱zhu子zi的de受shou壓ya承cheng載zai力li,降jiang低di其qi軸zhou壓ya比bi;danyouyugaoqianghunningtucailiaobenshendeyanxingjiaocha,caiyongshixushenzhonghuoyuqitacuoshipeiheshiyong。ciwai,keyicaiyonggangguhegangguanhunningtuzhuyitigaoduanzhudeshouyachengzaili。
2.2 采用鋼管混凝土柱
gangguanhunningtushitaoguhunningtudeyizhongteshuxingshi,youhunningtutianrubobiyuanxinggangguanneierxingchengdezuhejiegoucailiao。youyugangguanneidehunningtushoudaogangguandecexiangyueshu,shidehunningtuchuyusanxiangshouyazhuangtai,congershihunningtudekangyaqiangduhejixianyayingbiandedaohendadetigao,hunningtutebieshigaoqianghunningtudeyanxingdedaoxianzhugaishan。tongshi,gangguanjishizongjin,youshihengxianggujin, 其管徑與管壁厚度的比值至少都在90以下,相當於配筋率2至少都在4.6%。
當選用了高強混凝土和合適的套箍指標後,柱子的承載力可大幅度提高,通常柱截麵可比普通鋼筋混凝土柱減小一半以上,消除了短柱並具有良好的抗震性能。
2.3 采用分體柱
由you於yu短duan柱zhu的de抗kang彎wan承cheng載zai力li比bi抗kang剪jian承cheng載zai力li要yao大da得de多duo,在zai地di震zhen作zuo用yong下xia往wang往wang是shi因yin剪jian壞huai而er失shi效xiao,其qi抗kang彎wan強qiang度du不bu能neng完wan全quan發fa揮hui。因yin此ci,可ke人ren為wei地di削xue弱ruo短duan柱zhu的de抗kang彎wan強qiang度du,使shi抗kang彎wan強qiang度du相xiang應ying於yu或huo略lve低di於yu抗kang剪jian強qiang度du,這zhe樣yang,在zai地di震zhen作zuo用yong下xia,柱zhu子zi將jiang首shou先xian達da到dao抗kang彎wan強qiang度du,從cong而er呈cheng現xian出chu延yan性xing的de破po壞huai狀zhuang態tai。分fen體ti柱zhu方fang法fa已yi在zai實shi際ji工gong程cheng中zhong得de到dao應ying用yong。人ren為wei削xue弱ruo抗kang彎wan強qiang度du的de方fang法fa,可ke以yi在zai柱zhu中zhong沿yan豎shu向xiang設she縫feng將jiang短duan柱zhu分fen為wei2或4個(ge)柱(zhu)肢(zhi)組(zu)成(cheng)的(de)分(fen)體(ti)柱(zhu),分(fen)體(ti)柱(zhu)的(de)各(ge)柱(zhu)肢(zhi)分(fen)開(kai)配(pei)筋(jin)。在(zai)組(zu)成(cheng)分(fen)體(ti)柱(zhu)的(de)柱(zhu)肢(zhi)之(zhi)間(jian)可(ke)以(yi)設(she)置(zhi)一(yi)些(xie)連(lian)接(jie)鍵(jian),以(yi)增(zeng)強(qiang)它(ta)的(de)初(chu)期(qi)剛(gang)度(du)和(he)後(hou)期(qi)耗(hao)能(neng)能(neng)力(li)。一(yi)般(ban),連(lian)接(jie)鍵(jian)有(you)通(tong)縫(feng)、預製分隔板、預應力摩擦阻尼器、素砼連接鍵等形式。
3 結束語
現階段,土與結構物共同工作理論的研究與發展使建築抗震分fen析xi在zai概gai念nian上shang進jin一yi步bu走zou向xiang完wan善shan,如ru果guo可ke以yi在zai結jie構gou與yu地di基ji的de材cai料liao特te性xing,動dong力li響xiang應ying,計ji算suan理li論lun,穩wen定ding標biao準zhun諸zhu方fang麵mian得de到dao符fu合he實shi際ji的de發fa展zhan,自zi然ran會hui在zai建築結構抗震領域內起到重要的作用。
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