建筑结构选型的思路及其抗震设计应用.doc

1、建筑结构选型的思路及其抗震设计应用【摘要】建筑结构的选型对建筑的抗震设计有着重大的影响，笔者正是认识到了这一点所以对建筑结构选型的思路及其抗震设计的应用做了简要的研究，提出需要在全面认识建筑结构的基础上开展抗震设计的工作。 【关键词】建筑结构选型思路抗震设计 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 随着城市化进程的加快，在我国仍将会有大批量的高层建筑陆续修建，在修建的过程中不得不面对的问题就是建筑结构的选型与抗震设计。本文首先介绍了建筑结构的类型，然后阐明了建筑抗结构选型的思路，最后基于结构选型的角度对建筑的抗震性能做了简要的设计。 一、建筑结构类型 1、框架结构 这种体系是由梁、柱

2、组成的框架作为竖向承重和抗水平作用力的结构体系。其优点是在建筑上能够提供较大的空间，平面布置灵活，因而很适合于高层建筑。其缺点是框架结构抗侧刚度较小，在水平荷载作用力下位移大，抗震性能差，故亦称框架结构为“柔性结构” 。因此这种体系在房屋高度和地震区使用受到限制。 2、剪力墙 剪力墙结构比框架结构或框剪结构具有良好的整体刚度，其适应高度或层数更具有优势。剪力墙，即为刚度较大的，一般是钢筋混凝土的墙片。此墙片在水平作用下的工作犹如悬臂的深梁。由于深梁的抗弯惯性矩大，其抗侧刚度比框架柱大大提高，抗剪强度也大的多。其抗震性能好，具有强烈的地震裂而不倒的良好性能。 3、框架-剪力墙结构 框剪结构是在框

3、架体系的基础上增设一定数量的横向和纵向剪力墙所构成的双重重力体系。框剪结构将框架结构和剪力墙结构结合起来，既可使建筑平面灵活布置，得到自由的使用空间，又可以使整个结构抗侧刚度适合，具有良好的抗震性能，因而这种结构体系已在高层建筑中得到广泛的应用。框剪结构体系中，框架具有很好地延展性，剪力墙延性较差，所以，框剪延性比较好。框剪体系具有良好的抗震性能还表现在该体系具有多道抗震防线。小震作用下，主要是剪力墙承受水平荷载。中等地震下，框架与剪力墙共同作用。大震作用下，刚度较大的剪力墙充当第一道抗震防线，随着剪力墙的开裂，刚度退化，框架才开始在保持结构稳定及防止结构倒塌上发挥作用。对于具有约束梁的双肢或

4、多肢墙，经过合理设计，可使约束梁在强震作用下首先屈服，充当第一道防线，形成耗能机构，对墙肢起保护作用。 4、筒体结构 在建筑功能要求体型灵活多样，富于变化。于是，平面剪力墙可以组成空间薄壁筒体；框架通过减小柱距，形成空间密柱框筒。这些以一个或多个筒体来抵抗水平力的结构便是筒体结构。筒体结构以空间整体受力为特征，具有很大的抗侧力刚度。100m 以上的高层建筑中，采用筒体结构的占 70%以上。筒体结构包括框筒结构、筒中筒结构，多重筒结构和束筒结构等。 5、高层钢结构 高层钢结构通常由型钢、钢管及钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，个构件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接。钢结构建筑物与普通钢筋混凝

5、土相比，上部荷载轻、构件强度高、延展性好、抗震性能强。钢构件在工厂生产，质量可靠，尺寸精度高，现场安装方便，施工期短，符合产业化要求；钢材可以回收，对环境污染小。抗震性能好。 6、巨型框架结构 作为一种新型结构体系，它由两级结构组成，从而获得更大的整体稳定性和更高的效能。巨型结构体系刚度和整体性好，传力明确，有利于抗震。 在高层建筑结构中抗侧力体系的抗侧能力强弱是控制结构设计的关键因素，也是衡量结构体系是否经济有效的尺度。巨型结构是一种新型结构体系，抗侧刚度大，沿高度分布均匀。主结构为主要的抗侧力体系和承重体系，次结构只承担局部的竖向荷载，并将竖向荷载传给主结构，起着辅助作用和大震下的耗能作用

6、。整个结构的传力路线非常明确，同时也可在不规则的建筑中采取适当的结构单元组成规则的巨型结构，这些均有利于抗震。 二、建筑结构选型的思路 1、结构选型的原则 安全性。各类建筑结构选型及平面、竖向布置应符合规范要求，不可出现严重不规则的结构单元，对于体型复杂、结构不规则的建筑应通过调整建筑方案或设防震缝等形式以满足规范要求；各种结构建筑高低能反映出其承载能力及抗风抗震能力，因此各种结构选型应在最大适用高度范围内选择；通用建筑材料木材的腐烂和虫蛀、钢结构的锈蚀、砌体材料的风化等都可能对结构安全造成威胁，因此对各类建筑应根据其材质来充分考虑其有足够的耐久性以满足结构安全。 经济性。影响建筑造价的因素除

7、了材料价格外还应考虑结构自重影响到地震作用大小及基础工程量；结构施工工期短、施工方便可降低工程成本；建筑后期防火、防腐等维护费用等对其总造价均会不同程度的产生影响。 2、影响建筑结构选型的因素 作为单体的建筑物具有统计性差、影响因素多的特点，并且其各因素间的相互作用较大，具体表现在结构方案上不仅仅取决于力学分析，而是应该从环境、经济以及安全使用等因素进行综合考虑，因此该种综合决策十分复杂，因此在选型过程中应分清因素的主次，同时应考虑到这些因素具有层次性和耦连性以及各因素对选型的影响具有一定的模糊性等，一般在建筑选型过程中除了对建筑美学考虑外其他方面主要应考虑：环境条件。指场地条件、风压、设防烈

8、度等；方案特征。指建筑高度、高宽比、长宽比以及建筑的平面和立面体型等；功能要求。 三、建筑结构抗震设计 1、抗震构造措施 对结构构件采用多道设防，严格按规范要求保证“强柱弱梁” ， “强剪弱弯” ， “强节点弱构件” ，加强节点连接，加强梁、柱端头箍筋加密区的箍筋量。所用材料等级不低于规范要求的最低等级，从而有效减小材料的脆性，计算中还应严格控制梁的相对受压区高度。砌体结构应按规范要求设置圈梁、构造柱等，有效约束砌体，提高砌体的延性和整体性。非结构构件比如框架填充墙两端应与柱有效拉结，附属构件女儿墙、雨篷、挑檐等除保证自身整体性能外，还应与主体结构有可靠连接和锚固。2、结构材料的选择 单从抗震

9、角度考虑，作为一种结构材料应轻质、高强、材质均匀；构件间的连接应有良好的整体性、连续性及延性，且能发挥材料的全强度。工程中常用结构抗震表现分述如下： (1)钢结构最符合抗震材料的要求，从已有的地震震害实例来看， 钢结构的表现均很好； 但它当前的造价及维护费用较高。 (2)现浇钢筋混凝土结构该结构整体性好，造价低廉，有较大的抗侧移刚度， 并且经良好的设计可保证结构具有良好的延性。 (3)预应力混凝土结构预应力混凝土结构在非开裂状态下能承受较大的变形， 因而在烈度不高时结构破坏较轻，相应地其所贮藏的弹性变形能要比钢筋混凝土高。 3、多道抗震设防体系 无论选用何种材料、何种结构体系的抗震结构，都宜设

10、置多道抗震防线。一次地震持续的时间少则几秒，多则十几秒甚至更长。这样长时间的地震动，一个接一个的强脉冲对建筑物产生多次往复式冲击，造成累积式破坏；如果建筑物采用的是单结构体系，仅有一道抗震防线，一旦破坏后接踵而来的持续地震就会使建筑倒塌；而设了多重抗震体系的建筑物，在第一道防线的抗侧力体系遭破坏后， 后备的第二道、第三道防线立即接替，抵挡后续的地震冲击， 特别是对于因“共振”而引起的破坏，在第一道防线失效后，结构转入第二道、第三道防线工作，此时随着第一道防线破坏塑性铰出现，结构基本周期已生变化，从而错开了地震动卓越周期，建筑物免遭进一步破坏。 总结 建筑结构的选型需要在对结构本身有着极强认识，然后根据建筑环境以及建筑物本身的需要因地制宜、因工程选型，方可使建筑结构与建筑本身的要求最符合，更便于做好建筑抗震设计的工作。 参考文献 1 卢伟. 高层建筑抗震结构设计之探讨J. 价值工程. 2011(05) 2 蔡英. 建筑结构抗震性设计的常见问题及改进措施J. 科技咨询导报. 2006(20) 3 蒲锋. 浅析提高建筑结构的抗震措施J. 价值工程. 2010(19)