钢结构抗震年度总结
钢结构抗震年度总结 第一篇
超高层建筑高度要求与结构类型和抗震烈度密不可分，超高层结构设计要进行两种方法以上的抗震核算，并且进行抗震设防专项审查。世界超高层建筑有迪拜哈利法塔，高八二八m；广州塔，高六零零m、上海环球金融中心，高四九二m等。超高层建筑因其超高的高度而具有不同于普通建筑和高层建筑的特点。首先，对于超高层建筑，传统的砖、石等材料已难以适用，其结构类型也更具选择多样性，如钢筋混凝土结构、全钢结构和混合结构等。其次，超高层建筑的垂直交通与消防，由于其超高的高度，较依赖于垂直交通，同时也给消防增加了困难，这就要求超高层建筑的每一层都需设置灵敏的烟雾报警器、自动喷淋和适当的避难所。最后，超高层建筑通过对风作用效应、重力荷载作用效应、施工过程的影响、空间整体工作计算、结构整体内力与位移、抗震性能等设计计算分析，进而提高超高层的抗震性和安全性。
二超高层建筑结构抗侧刚度设计与控制
为了提高超高层建筑的抗震性，其足够的结构侧向刚度必不可少。足够的结构侧向刚度不仅可以保障建筑物的安全性、抗震性，还可在一定程度上有效抵抗建筑结构构件的不利受力情况及极限承载力下的安全稳定性。设计超高层建筑的结构抗震侧向刚度，应重点从其结构体系和刚度需求进行。
结构设计。结构初步设计根据建筑高度和抗震烈度确定高度级别和防火级别。超高层结构设计首先满足规范要求的高宽比限值和平面凹凸尺寸比值限值，其次控制扭转不规则发生：在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，扭转位移比不大于；最大层间位移角不大于规范限值的倍时，扭转位移比不大于；混凝土结构扭转周期比不大于，混合结构及复杂结构扭转周期比大于。最后设计过程中严格控制偏心、楼板不连续、刚度突变、尺寸突变、承载力突变、刚度突变等现象。满足结构设计规范的同时，还应考虑建筑师的设计意图和功能需求，同时满足设备专业设计要求。结构平面的规整程度直接影响着抗震设计的强弱，尽量采用筒体结构，以使得承受倾覆弯矩的结构构件呈现为轴压状态，且其中的竖向构件应最大程度的安置在建筑结构的外侧。各竖向构件和连接构件的受力合理、传力明确，降低剪力滞后效应，杜绝抗震薄弱层产生。
结构侧向刚度控制。超高层建筑的抗震性能设计主要与结构侧向刚度的最大层间位移角和最小剪力限制相关。对于层间位移角限值，其是衡量建筑抗震性的刚度指标之一，地震作用应使得建筑主体结构具有基本的弹性，保证结构的竖向和水平构件的开裂不会过大。同时，因超高层建筑的底部楼层、伸臂加强层等特殊区域的弯曲变形难以起主导作用，所以应采取剪切层间位移或有害层间位移对其变形进行详细的分析与判断。对于最小地震剪力，其最重要的两个影响因素是建筑结构的刚度和质量，当超高层建筑难以达到最小地震剪力要求时，设计人员应该结合具体情况适度的增加设计内力，提高其抗震能力和稳定性，然而，当不能满足最小地震剪力时，还需通过重新设计或调整建筑结构的具体布置或提高刚度来提高建筑物在地震作用下的安全性，而非单纯增高地震力的调整系数。
三超高层建筑的性能化抗震设计
超高层建筑的抗震性能设计，国内主要根据“三个水准，两个阶段”，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。超高层建筑来说，其建筑工程复杂、高度极高、面积大、成本高，一旦受到地震损害，其损失程度会更高，因此，必须充分考虑各方理论、实际情况和专家意见，兼顾经济、安全原则，定量化的展开超高层建筑的性能化抗震设计。同时，相关文件虽针对超高层建筑结构的性能化设计制定了较具体且系统的指导理念，涉及宏观与微观两个层面。但是，由于结构构件会受到损坏，且损坏与整体形变情况的分析计算都需进行专业的弹塑性静力或动力时程计算，而目前我国尚未形成相关的定量化的评价体系，因此，设计人员应在积极参考ATC-四零和FEMA二七三/二七四等规范。此外，对于弯曲变形为主导的建筑结构，在大震作用后应尤其注重构件承载力的复核。
四超高层建筑多道设防抗震设计
除了上述注意事项外，针对超高层建筑进行抗震性设计时，还因注重设计多道的抗震防线。多道抗震防线是指一个由一些相对独立的自成抗侧力体系的部分共同组成的抗震结构系统，各部分相互协同、相互配合，一同工作。当遭遇地震时，若第一道防线的抗侧移构件受到损害，其后的第二道和第三道防线的抗侧力构件即会进行内力的重新调整和分布，以抵御余震，保护建筑物。目前，我国超高层建筑主要依靠内筒和外框的协同工作来达到提供抗侧刚度的目的，包含两种受力状态：首先，建筑的内外结构通过楼板和伸臂析架来协调作用，进而使得外部结构承受了较多的倾覆弯矩和较少的剪力，而内筒则承受了较大的剪力和一些倾覆弯矩，广州东塔就是此受力方式的典型；其次，以交叉网格筒或巨型支撑框架为代表的建筑外部结构，其十分强大，依靠楼板的面内刚度，外部结构即可同时承受较大的倾覆弯矩和剪力，如广州西塔。
五结语
钢结构抗震年度总结 第二篇
关键字：高层结构设计抗震
Abstract: The high-rise building is a development direction in the construction industry with its particular meaning. As for a high-rise structure design, the problem may be intricate. This paper analyzes aseismic design of the necessary from the structure of the high-rise building characteristics of buildings, and explores the high-rise building design concept and aseismatic measures. And a high-rise building structure development trend is briefly : high-rise building, structure, seismic design
中图分类号：S六一一文献标识码：A 文章编号：
随着科学的发展和时代的进步,高层建筑如雨后春笋般的出现。高层建筑的高度在一定程度上反映了一个国家的综合国力和科技水平,世界著名的建筑更是建筑史上的纪念碑。但是如果高层建筑因结构设计不清,而造成结构布置不合理,不仅会造成大量的浪费,更重要的是给高层建筑留下了结构质量的安全隐患。因此高层建筑的结构设计就显得尤为重要了。
一 结构设计特点
水平载荷是设计的主要因素
高层结构总是要同时承受竖向载荷和水平载荷作用。载荷对结构产生的内力是随着建筑物的高度增加而变化的,随着建筑物高度的增加,水平载荷产生的内力和位移迅速增大。
侧向位移是结构设计控制因素
随着楼房高度的增加,水平载荷作用下结构的侧向变形迅速增大,结构顶点侧移与建筑高度的四次方成正比,设计高层建筑结构时要求结构不仅要具有足够的强度,还要具有足够的抗推强度,使结构在水平载荷下产生的侧移被控制在范围之内。
结构延性是重要的设计指标
高层建筑还必须有良好的抗震性能,做到“小震不坏,大震能修。”为此,要求结构具有较好的延性,也就是说,结构在强烈地震作用下,当结构构件进入屈服阶段后具有较强的变形能力,能吸收地震作用下产生能量,结构能维持一定的承载力。
轴向变形不容忽视
高层结构竖向构件的变位是由弯曲变形、轴向变形及剪切变形三项因素的影响叠加求得的。在计算多层建筑结构内力和位移时,只考虑弯曲变形,因为轴力项影响很小,剪力项一般可不考虑。但对于高层建筑结构,由于层数多,高度大,轴力值很大,再加上沿高度积累的轴向变形显著,轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生明显的变化。
二 建筑抗震的理论分析
建筑结构抗震规范
建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。
抗震设计的理论
拟静力理论。拟静力理论是二零世纪一零～四零年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。
反应谱理论。反应谱理论是在加世纪四零～六零年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。动力理论。动力理论是二零世纪七零-八零年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于六零年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。
三 高层建筑结构抗震设计
抗震措施
在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
高层建筑的抗震设计理念
我国《建筑抗震规范》(GB五零零一一-二零零一)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。
三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:多遇地震:五零年超越概率,重现期五零年;设防烈度地震(基本地震):五零年超越概率一零%,重现期四七五年;罕遇地震:五零年超越概率二%-三%,重现期一六四一-二四七五年,平均约为二零零零年。
对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。
高层建筑结构的抗震设计方法
我国的《建筑抗震设计规范》(GB五零零一一-二零零一)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:高度不超过四零m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法;除一款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱方法;特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
四 高层建筑结构发展趋势
随着城市人口的不断增加建设可用地的减少,高层建筑继续向着更高发展,结构所需承担的荷载和倾覆力矩将越来越大。在确保高层建筑物具有足够可靠度的前提下,为了进一步节约材料和降低造价,高层建筑结构够构件正在不断更新,设计理念也在不断发展。高层建筑结构也正朝着结构立体化,布置周边化,体型多样化,结构支撑化,体型多样化,材料高强化,建筑轻量化,组合结构化,结构耗能减震化等方向发展。
五 总结
高层建筑物有效地减轻了住房压力,但必然也带来了安全隐患,其结构设计显得尤为重要。随着设计理念的不断发展,高层建筑物必将朝着更加合理的方向发展。
参考文献
[一]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社,.
钢结构抗震年度总结 第三篇
摘要：我国是一个地震多发的国家。因此，现在越来越多的人非常重视建筑结构的抗震设计问题。所以，本文主要就建筑结构的抗震设计中关键问题、具体的抗震设计举措进行研究与分析。
关键词：建筑结构；抗震设计；关键问题；具体举措
引言：随着我国经济快速发展，一栋栋高楼大厦拔地而起，但与此同时，在我国是地震多发国家的背景下，建筑抗震等安全因素成为设计需要考虑的因素之一，现阶段，我国的建筑抗震水平较高，但因地震导致房屋倒塌的情况时有发生，为了能更好的提高建筑抗震水平，在建筑抗震设计方面更加合理，作为中学生了解建筑结构的抗震设计中关键问题、具体的抗震设计举措是很有必要的。建筑结构抗震设计关键问题
（一）场地的科学选择。
建筑场地的科学选择，直接关系到建筑结构抗震设计的水平与质量。因此，有关的工程设计人员需要对于建筑物建设的场地进行全面的考察工作，选择具有土质松软、地质元素分布不均衡的区域来进行地段的选择，避免地震发生时产生出地裂或者是地表错动问题。
（二）建筑结构的合理化抗震设计。
建筑结构的合理化设计也对于提升建筑抗震设计的质量与水平发挥着重要的作用。比如：使用高强度的建筑材料使得建筑物的结构框架具有完整性的构造。而高质量设计图纸的应用，可以使得建筑物的各个部位进行更加合理、科学的布局，最终形成强有力的抗震效果。
（三）建筑平面布置的规则性。
进行满足有关抗震设计要求的施工，可以极大提高建筑的抗震水平与能力。比如：综合的考虑到各个方面的因素，应用现代的网络信息技术进行对称性的结构设计，将会对于建筑的抗震实际效果进行科学的提升。同时，我们需要清楚的了解到各种科学的设计需要真正的落实到施工实践中，使得设计的成果真正转变为实际的应用成果[一]。
一、建筑结构抗震设计的具体举措
（一）基础隔震措施。
所谓的基础隔震指的是应用各种各样的减震装置来完成有关建筑物的结构抗震设计。具体来讲，将有效的抗震、隔震的装置应用到建筑物自身的部位中，从而达到保护建筑物，使其具有良好抗震、隔震效果的一种方式。但是，这种方式不适用于高大的建筑物中。原因在于，在高大建筑物中应用抗震装置会导致建筑物产生出自振周期问题，无法达到应有的抗震效果。在我国的生活中常见的抗震装置有橡胶垫装置、混合隔震装置等。对于这些装置应用摩擦移动或者是粘弹性隔震的方式就可以进行有效的防震，保障建筑物具有良好的防震要求[二]。
（二）特殊材料在地基隔震中的应用。
应用特殊的材料全面保障建筑物的地基具有良好的防震性能，也是一个重要的防震举措。具体来讲，应用高效的沥青原料与粘土、砂子等进行混合性的应用，可以提高建筑物整体的质量与水平，保障建筑物的安全。目前这种方法已经在建筑物的防震设计中进行了一定程度的应用，并且取得了不错的应用效果[三]。
（三）建筑结构悬挂隔震。
所谓的建筑结构悬挂隔震指的是在进行建筑物结构设计工作中，应用悬挂的方式来对于建筑物大部分结构或者是整体的结构进行有效减震处理，使得地震发生时地震灾害的破壞力量对于悬挂的建筑结构没有非常大的影响，最终减轻地震对建筑的破坏程度，避免重大的人员伤亡与财产损失。比如：在一些大型钢结构建筑中应用悬挂的方式来进行有关的设计，使得有关的子框架通过锁链或者是吊杆方式的应用悬挂在主框架上。这种设计方式应用的意义在于地震发生之后，地震一部分破坏力量会传导在这些锁链或者是吊杆上，降低了地震对于建筑物地基以及墙面的影响，提高了建筑物地基抗震的实际效果[四]。
（四）建筑层间的隔震。
对于建筑物层间进行有效的隔震是一种操作简单、工序简单的应用方式。但是，这种方式与其它方面的隔震使用举措比较起来只能对于地震破坏力量的一零%到三零%进行有效的预防，无法从根本上形成强有力的抗震效果。因此，这种方式需要与其它模式的抗震举措进行综合性的应用，形成对于建筑物的有力保护，全面提高其应对地震破坏力量的能力。
（五）建筑结构的加固隔震。
为了全面提高建筑物结构的抗震能力，我们需要采取各种的方式对于建筑物进行必要的加固处理，提升建筑物的质量。具体来讲，第一，在建筑物竣工之后，有关的工程施工技术人员可以应用阻尼的方式对于建筑物进行全面的加固，最终使得建筑结构的抗震效果得到加强。第二，为了提高高层建筑的抗震效果，我们可以应用消能减震装置来提高其抗震的能力，使得高层建筑也可以在地震发生时具有对地震破坏力的抵御能力，避免重大的财产损失与人员伤亡。比如：消能减震装置在建筑物隔震夹层中进行应用，可以极大提高建筑物结构的抗震效果[五]。
二、结论：
通过上述几个方面，对于建筑物结构抗震若干问题进行科学的研究与探讨，有利于建筑物施工的企业应用众多的具体方法全面提高建筑物结构抗震的质量与水平，保障建筑物在地震发生时具有强有力抵御地震的能力，减少人员的伤亡与财产上的损失。如今总体的设计理念与方式比较先进，但也需要与时俱进，不断提高建筑抗震等级，为人们的生命和财产安全提高保障。
参考文献
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[二] 曹振. 建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 门窗，二零一五，零六：一二六.
[三] 邱子龙. 建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 建材与装饰，二零一六，零八：七六-七七.
[四] 李琛琛. 建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 科技创新与应用，二零一六，一八：二四五.