关键词:高烈度区域;多层建筑结构设计;结构选型;概念设计
随着时代的发展,建筑领域的要求标准越来越高,社会对建筑质量的重视度也有所提高,从经济和安全的方面进行考虑,建筑的设计需要更加严谨的规划,建筑工程的难度有所增加,在高烈度区的建筑要求更为严格,由于高烈度区的地震发生率要高于其他地区,所以对建筑的在结构上的牢固性和安全性有了进一步的标准,在多层建筑结构设计上的规划对建筑的抗震性有很大的影响,所以需要进行全方面的设计来完成多层结构建筑的工程,解决高烈度区的建筑问题。
1建筑结构选型的问题分析?
建筑结构框架的选型是非常重要的,框架结构主要以剪切变形为主,框架结构主要的优势在于能够增加内部大空间的使用率。但是,框架结构也有着自身的劣势,就是刚度较小,不适用在较高的建筑物。因此,框架结构主要应用在多层建筑结构的设计中,像,办公楼、商场、教学楼以及民用住宅等多层的建筑物中都用到了框架结构;建筑结构中的抗震墙,其主要以弯曲变形为主的设计结构,其空间整体性好,有着较大的侧向刚度,适应能力较强等特点,由此,我们可以看出,在进行高烈度区的多层建筑结构设计的时候,需要根据该地区的实际情况以及建筑的具体类型和使用目的进行结构的选型。在高烈度区建筑的结构选型中,需要注意符合高烈度地区的条件,并且需要满足多层建筑的所有功能。
2设计时需要注意的问题
通过对数据的调查分析,在高烈度区的地理环境属于板块的连接处,所以板块活动对环境造成一定的影响,导致自然灾害的发生,损害人身财产安全,设计高烈度区的建筑结构要全面的进行考虑,通过不断地完善建筑设计内容来达到最好的效果,设计者应该具备细节思考的能力,优化各个环节的设计,使高烈度去的建筑设计有坚固的基础,并且具备合理的建筑理念,这给建筑工程带来了难度。
2.1计算设计与概念设计需要同时重视起来?
在建筑结构抗震设计当中,其主要遵循着强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱等设计基本原则。强剪弱弯,主要是为了防止设计构件的剪力破坏,而且杆件在受到剪承载力应当不小于受弯承载力;强柱弱梁,在设计的时候对柱的要求就是它的抗弯能力应当高于梁的抗弯能力;强节点弱构件,为了避免节点在破坏先于构件。在近些年的建筑结构设计中,我们通过许多建筑工程的设计可以发现,在设计中的框架梁上部分的配筋都比较大,其主要作用就是梁裂缝宽度验算以及梁翼缘的作用,即增加了更多的纵向钢筋,增大了梁端承载力以及相应的柱端承载力就会逐渐的变小。
2.2共振的发生带来的建筑问题
设计高烈度区的建筑时,要注意共振问题带来的连锁反应,由振动产生的其他部分发生同样的反应,导致整个建筑发生振动,这使建筑本身的负担变大,极大的共振频率会使建筑物的振动超过限制范围,带来建筑物的损坏,存在着很大的安全问题,所以对共振现象的发生要考虑到建筑的振动频率时间以及周围的事物的振动情况,避免振动的时间一致造成共振,在设计时考虑这个问题,避免发生安全事故和建筑物的损毁。
2.3剪力墙连梁的设计问题?
在剪力墙结构设计中,连梁的设计也非常的重要,连梁具有截面大、跨度小并且与它相连接墙体的有着刚度较大的特点。连梁的设计中,在水平荷载的作用下的破坏,在高烈度区的建筑结构设计当中,设计师会经常性的把连梁的截面尺寸做得比较大,但是这样的设计是非常的不合理不经济的,更有失强剪弱弯的基本设计原则,不仅如此,在连梁尺寸过大时,出现板块运动的时候非常的容易发生剪切破坏,不利于建筑的安全性和稳定性,造成很大的安全隐患。
3高烈度区建筑的成本控制
选择建筑材料时,要充分考虑成本的消耗,由于高烈度区的建筑结构需要更加严格的标准,所以需要投入的成本很大,为了控制成本的范围,避免材料的浪费和经济的大额支出,要合理的选择建筑材料,既要降低造价,又要保证建筑的质量达到要求。首先在设计上要对结构的材料及搭建方式进行方案设定,计算出不同方案所需的成本,然后再筛选出经济消耗少且实用性强的建筑方案,最重要的是保证建筑结构的安全性,高烈度区的建筑有抗压性强,坚固性高的特点,尤其在基础工程上要进行严谨的施工,将材料的消耗放在重要的环节上,提高安全的同时,能够节省材料的使用,减少成本的浪费,体现出良好的经济观念和可持续发展理念,加强建筑的质量,提升工程效率?。
4高烈度区建筑的完善对策
4.1结构材料的正确选择
由《抗规》3.9.2-2条对材料的要求,高烈度地震区重点设防的混凝土多层或者标准设防的混凝土高层,其抗震等级通常为一级的框架结构,我们常选混凝土强度等级为C30及以上,纵向受力钢筋HRB400为主,这不仅为了满足结构的强度要求,选用具有一定安全度的材料也是使构件充分发挥承载能力的有效保证。通常楼层越高受力越小,所以混凝土强度等级可由下至上逐渐减小,适当提高低层区域的混凝土强度等级可以减少钢筋的用量。值得注意的是,高标号的混凝土容易开裂,因此也不能太高,一般取C35、C30是常见且适宜的。另外,材料自重对结构受力具有较大影响,因此对于填充墙、隔墙等部位宜选用轻质材料,这样可以减轻自重,降低含钢量,使建筑结构更为经济。
4.2荷载优化对结构的影响
竖向荷载值影响结构构件的配筋,也关系到工程含钢量的控制。荷载的取值应按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)(以下简称《荷载规范》)取用,并仔细进行荷载统计。填充墙上门窗开洞面积较大时,应注意扣除或折算洞口部分重量。由于楼面上的活荷载不可能以标准值大小同时满布在所有楼面上,因此对楼面梁、墙、柱及基础的设计,应根据《荷载规范》5.1.2条进行活荷载折减。结构除承受竖向荷载外,水平荷载也起着重要作用。在多层建筑中,水平荷载主要以风荷载和地震作用的水平力,在荷载组合时起控制作用。随着建筑高度增加,风荷载影响越大,由其引起的侧向位移及扭转是高层建筑的主要控制因素。
4.3合理的结构选型与结构布置
通过配置剪力墙可以吸收水平地震力,或者采用框架-剪力墙结构,这样能有效控制结构位移。合理的结构布置能有效保证建筑的可靠安全,我们可以从平面布置、竖向布置以及复杂体型建筑的布置这三方面来讨论。(1)对称的平面布置,在水平地震作用下只发生平移振动,各构件获得相等侧移量,使水平地震作用按构件刚度进行均匀的受力分配。结构布置中,应保证力的平衡分布,避免非对称结构因质心与刚心不重合,在平动作用下出现扭转而破坏。(2)均匀的竖向布置,这可以最大限度使得竖向强度、刚度均匀变化,避免出现薄弱层。抗震设防结构要使两主轴方向的动力特性(刚度)相近,以降低在地震或风荷载作用下的破坏。在高烈度区,通过设置剪力墙可有效减少水平位移,需注意的是,剪力墙宜分散均匀布置,适当加大剪力墙肢长,控制剪力墙的布置数量。
5总结
通过对高烈度区的多层建筑设计的分析,结合建筑知识理论,建筑工程师应根据多烈度区的地理环境特点,建筑在抗灾能力上的问题以及安全隐患等多方面进行全面考虑,严格的按照标准设计建筑结构并使用耐性强的建筑材料进行建构,对建筑的稳定性和安全性进行优化提升,保证建筑结构的质量,提高高烈度区建筑的安全指数,为建筑发展增加动力。
参考文献:
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