抗震設(shè)計(jì)基本要求
1、鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)類型
常見的鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、框架一支援結(jié)構(gòu)、框架一抗震墻板結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)以及巨型框架結(jié)構(gòu)等。鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能的優(yōu)劣取決于結(jié)構(gòu)的選型,進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí),需要綜合考慮多種因素進(jìn)行方案的優(yōu)化,在優(yōu)化過程中確定其適宜的結(jié)構(gòu)體系。
2、鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)布置原則
鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置的選擇關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。和其他類型的建筑結(jié)構(gòu)一樣,多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)盡量采用規(guī)則的建筑方案。當(dāng)結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜、平立面特別不規(guī)則時(shí),可按實(shí)際需要在適當(dāng)部位設(shè)置防震續(xù),從而形成多個(gè)較規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元。由于鋼結(jié)構(gòu)可耐受的結(jié)構(gòu)變形大于混凝土結(jié)構(gòu),一般來說,不宜設(shè)抗震縫,必須設(shè)置時(shí),抗震縫寬應(yīng)不小于相應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的1.5倍。
3、 鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度和高寬比
根據(jù)結(jié)構(gòu)總體高度和抗震設(shè)防烈度確定結(jié)構(gòu)類型和最大適用高度。結(jié)構(gòu)的高寬比是影響結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性和抗震性能的重要參數(shù),它對(duì)結(jié)構(gòu)剛度、側(cè)移和振動(dòng)形式有直接影響。高度比指房屋總高度與平面較小寬度之比。高寬比值較大時(shí),一方面使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的水平位移及P—A效應(yīng),還由于傾覆力矩使柱產(chǎn)生很大的軸向力。因此,需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大高寬比制定限值,不宜大于合理的限值,超過時(shí)應(yīng)進(jìn)行專門研究,采取必要的抗震措施。
抗震設(shè)計(jì)的一般方法
鋼材基本屬于各向同性的均質(zhì)材料,且質(zhì)輕高強(qiáng)、延性好,是一種很適合于建筑抗震結(jié)構(gòu)的材料,在地震作用下,高層鋼結(jié)構(gòu)房屋由于鋼材材質(zhì)均勻,強(qiáng)度易于保證,所以結(jié)構(gòu)的可靠性大;輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)使得鋼結(jié)構(gòu)房屋的自重輕,從而所受地震作用減小;良好的延性使結(jié)構(gòu)在很大的變形下仍不致倒塌,從而保證結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性。但是,鋼結(jié)構(gòu)房屋如果設(shè)計(jì)和制造不當(dāng),在地震作用下,可能發(fā)生構(gòu)件的失穩(wěn)和材料的脆性破壞或連接破壞,使鋼材的性能得不到充分發(fā)揮,造成災(zāi)難性后果。因此高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)就顯得非常重要和必要。
1、建筑場(chǎng)地
在選擇建筑場(chǎng)地時(shí),應(yīng)根據(jù)工程需要,掌握地震活動(dòng)情況和工程地質(zhì)的有關(guān)資料,對(duì)建筑場(chǎng)地做出綜合評(píng)價(jià)。宜選擇對(duì)建筑抗震有利的地段,如開闊平坦的堅(jiān)硬場(chǎng)地土或密實(shí)均勻的干硬場(chǎng)地土等地段,避開對(duì)建筑抗震不利的地段,如軟弱場(chǎng)地土、易液化土、條狀突出的山嘴、高聳孤立的山丘,非巖質(zhì)的陡坡、采空區(qū)、河岸和邊坡邊緣等地段。
2、地基和基礎(chǔ)
為了避免建筑物不均勻沉降而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂隙、甚至傾斜,使結(jié)構(gòu)構(gòu)件過早進(jìn)入塑性區(qū),同一結(jié)構(gòu)單元不應(yīng)設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土上,不宜部分采用天然地基,部分采用樁基;地基有軟弱粘性土、可液化土或嚴(yán)重不均勻土層時(shí),應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性。
3、平面和立面布置
為了避免地震時(shí)建筑發(fā)生扭轉(zhuǎn)和應(yīng)力集中或塑性變形集中而形成薄弱環(huán)節(jié),建筑平面、立面布置宜規(guī)則、對(duì)稱,質(zhì)量分布和剛度變化宜均勻。但不設(shè)置抗震縫時(shí),應(yīng)采用與實(shí)際情況相符合的計(jì)算模型,設(shè)置抗震縫時(shí),應(yīng)將建筑物分割成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。我國(guó)《抗震規(guī)范》對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大適用高度和鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大高寬比都有規(guī)定:
(1)、結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑;應(yīng)有多道抗震設(shè)防防線,避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抗震能力或喪失對(duì)重力的承載能力;應(yīng)具備必要的承載能力,良好的變形能力和耗能能力;應(yīng)具有合理的剛度分布和承載力分布,避免因局部削弱或突變而形成薄弱部位,產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中,對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位,應(yīng)采取措施提高其承載能力。
(2)、在抗震結(jié)構(gòu)體系中,應(yīng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接部位具有良好的延性,避免脆性破壞,提高抗震結(jié)構(gòu)的整體變形能力。因此,鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)合理控制尺寸,防止局部失穩(wěn)或整體失穩(wěn),如對(duì)梁翼緣和腹板的寬厚比和高厚比都作了明確規(guī)定。此外,還應(yīng)加強(qiáng)各構(gòu)件之間的連接,以保證結(jié)構(gòu)的整體性,抗震支承系統(tǒng)應(yīng)保證地震作用時(shí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
(3)、對(duì)于女兒墻、圍護(hù)墻、雨篷、封墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,應(yīng)使其與主體結(jié)構(gòu)有可靠地連接和錨固,避免地震時(shí)倒塌傷人,產(chǎn)生附加震害;圍護(hù)墻、隔墻等與主體結(jié)構(gòu)的連接,應(yīng)避免設(shè)置不當(dāng)而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)破壞;應(yīng)避免吊頂塌落及懸吊較重的裝飾物墜落,不可避免時(shí)應(yīng)采取可靠措施。
(4)、建筑物在強(qiáng)震作用下的表現(xiàn),既是對(duì)抗震設(shè)計(jì)的檢驗(yàn),也是對(duì)施工質(zhì)量的檢驗(yàn)。施工質(zhì)量的好壞,直接影響鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力。因此,抗震結(jié)構(gòu)對(duì)材料和施工質(zhì)量的特別要求,應(yīng)在設(shè)計(jì)文件上注明。建筑物的施工要特別注意符合圖紙上合理的抗震要求,注意材料選擇,確保施工質(zhì)量。
隨著人們對(duì)地震的不斷認(rèn)識(shí),為防止出現(xiàn)嚴(yán)重的地震的嚴(yán)重災(zāi)害,造成財(cái)產(chǎn)損失和生命傷亡。人們對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震要求不斷提高。本文闡明了設(shè)計(jì)人員進(jìn)行高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)首先從概念設(shè)計(jì)著手,制定比較合理的設(shè)計(jì)方案等,確保房屋抗震設(shè)防目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。