文档介绍：高层建筑结构抗震分析和设计的探讨
高层建筑结构抗震分析和设计的探讨
【摘要】本文围绕高层建筑结构抗震问题,分析了地震作用下高层建筑的破坏特点,以及我国高层建筑结构的抗震设防目标,在此基础上,本文提出了高层建筑结构抗震设计的方法。
【关键词】高层建筑;抗震设计;破坏
一、前言
近年来我国高层建筑逐渐增多,并且高度不断提高,做好高层建筑结构的抗震设计变得至关重要。只有深入分析地震作用时高层建筑的破坏原理,并考虑各种建筑结构因素,才能够优化抗震设计方案。
二、地震作用下高层建筑结构的破坏特点
1、地基方面
(一)在具有较厚软弱冲积土层场地,高层建筑的破坏率显著增加;
(二)地基土液化导致地基不均匀沉降,从而引起上部结构损坏或整体倾斜;
(三)建造在不利或危险地段的建筑,因地基破坏导致房屋损坏;
(四)当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时,因共振效应破坏程度将加剧。
2、结构体系方面
(一)采用“填墙框架”的房屋结构,钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏,外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏;
(二)采用“底框结构”体系的房屋,刚度柔弱的底层破坏程度十分严重;采用“填墙框架”体系的房屋,当底层为敞开式框架间未砌砖墙,底层同样遭到严重破坏;
(三)采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑,因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏,各层楼板坠落重叠在地面。
3、构件形式方面
(一)在框架结构中,通常柱的破坏程度重于梁、板;
(二)配置螺旋箍筋的混凝土柱,当层间位移角达到较大数值时,核心混凝土仍保持完好,柱仍具有较大抵抗能力;
(三)钢筋混凝土框架如在同一楼层出现长、短柱并用的情况,短柱破坏较为严重[1]。
三、建筑抗震设防目标
我国以及国际上多个国家的抗震设计规范[2],实质上都采用了结构能力设计原则和反应谱理论。在2001年版的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中,我国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”。在新版的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中也有相同的提法,如此说明对于建筑的抗震设计,这样的要求应该是不变的。它传达出以下三个方面的含义:
其一、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。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[3]。
其二、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。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。
其三、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。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。
我,是按三个不同超越概率(或重现期)来区分的。多遇地震:%,重现期50年;设防烈度地震(基本地震