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多層砌體結構房屋的抗震設計
多層磚混房屋的抗震能力與墻體材料,面積大小及砂漿強度等級高低成正比。
多層砌體結構房屋的抗震設計【1】
【摘 要】砌體結構多采用磚和砂漿砌筑,通過內外磚墻的咬砌達到整體連接性,這種組成材料和連接方式決定了其脆性性質,變形能力小,雖經幾次規范修改,加強措施,但抗震性能,抗拉和抗剪能力均低,結構易于發生脆性的剪切破壞,從而導致房屋的破壞和倒塌,因此在震設防地區多層磚混砌體房屋改善結構延性,提高抗震性能意義極其重要。
【關鍵詞】砌體結構 抗震設計
由于選材方便、施工簡單、工期短、造價低等特點,砌體結構房屋在我國當前城鎮民用建筑中使用廣泛,近年來隨著我國經濟的發展雖然比例有所減少,但仍有不少應用。
不少地方的廉租房,棚戶區改造工程即以砌體結構為主。
我認為,結合自身設計的實踐經驗,在滿足現行建筑抗震設計規范、砌體結構設計規范的前提下,多層磚混房屋抗震設計上應注意以下幾方面。
一、建筑平面和立面的科學布局
結構設計中一個十分基礎、重要的內容是建筑平面、立面的規整性。
平面布置不規則的房屋,質心與剛度中心不易重合,地震作用下產生扭轉效應,加劇地震的破壞力度;立面不規則的房屋,錯落的立面,突出的結構,則容易發生鞭梢效應。
因此抗震設計中,建筑平面宜盡可能簡潔、規則,結構質量中心與剛度中心相一致,平面形狀應具有良好的整體作用;建筑的立面和豎向剖面力求規則,結構的側向剛度宜均勻變化,墻體沿豎向布置上下應連續,避免剛度突變;豎向抗側力結構的截面和材料強度等級自下而上宜逐漸減小,避免抗側力構件的承載力突變。
建筑設計應符合抗震概念設計的要求,不應采用嚴重不規則的設計方案,這就要求結構設計人員在建筑方案設計階段即參與進來,提出相應的建議,比如在適當部位設置防震縫,將體型復雜,平面特別不規則的建筑布局分割成幾個相對規則的獨立單元,房屋的頂層不建議設置空曠大房間,房屋的底層不宜設鋪面等通敞開大門洞等等。
當確需設置時,應采取彌補薄弱部位的加強型措施或進行專門研究。
二、材料的采用
砌體房屋通常采用燒結普通粘土磚、燒結多孔粘土磚、混凝土小型空心砌塊等砌體承重。
采用其他燒結磚、蒸壓磚的砌體房屋,塊體的材料性能應有可靠的試驗數據;當砌體抗剪強度不低于粘土磚砌體時,可按粘土磚房屋的相應規定執行。
多層磚混房屋的抗震能力與墻體材料,面積大小及砂漿強度等級高低成正比。
砌體是由塊體和砂漿組砌而成的,砌體的強度通過塊體和砂漿的共同工作實現。
墻體材料、面積、砂漿強度等級制約了房屋的抗震能力。
以我自身設計的實踐經驗,在磚混房屋的抗震驗算中,通常底部一-三兩特別是第一層的地震作用力較大,是薄弱層,因此往往通過改變部分墻體的承載面積或適當提高砌塊,砂漿的強度等級,如將部分240mm寬的承重墻加寬為370mm寬的墻(以樓梯間最為常見),或將砂漿強度等級由M5提高到M7.5,M10(通常以第一層為常見),使之滿足抗震要求,從而提高整體抗震能力。
新版砌體結構設計規范 Gb50003-20010規定了砌體結構的材料計算指標。
當施工質量控制等級為B級時,齡期為28天的以毛截面計算的普通磚和燒結多孔磚砌體的抗壓強度設計值,蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚砌體的抗壓強度設計值,及砌體的軸心抗拉強度設計值,彎曲抗拉強度設計值和拉剪強度設計值,設計時應按規定采用。
對于相同類別的砌體,燒結普通磚或燒結多孔磚用不同強度等級的砂漿砌筑,其抗壓強度設計值、軸心抗拉強度設計值、彎曲抗拉強度設計值和抗剪強度設計值是不同的,隨著砂漿強度等級的提高,同類別砌體以上各設計強度也相應提高,可見提高砂漿強度等級,能有效提高砌體的強度,增加砌體的承載力,從而提高磚混房屋抗震性能。
三、控制砌體房屋的總層數及總高度
砌體房屋的層數越多,高度越高,地震破壞程度越大,所以控制砌體房屋的總層數及總高度對減少地震震害有很大的作用。
建筑抗震設計規范(GB50011—2010)對多層砌體房屋的總高度和總層數有強制性規定,比舊版規范更為嚴格。
一般多層砌體房屋的總高度及層數應滿足規范(GB50011—2010)中的限值,對醫院、教學樓等及橫墻較少的多層砌體房屋,總高度應比規定降低3m,層數相應減少一層;各層橫墻很少的多層砌體房屋,還應根據具體情況再適當降低總高度和減少層數。
橫墻最大間距超過要求的多層磚房,已不屬于側力作用下的剛性房屋,不能按多層磚房設計,應按空曠房屋進行抗震設計。
普通磚、多孔磚和小砌塊砌體承重房屋的單層層高,不應超過3.6m;底部框架-抗震墻房屋的底部和內框架房屋的單層層高,不應超過4.5m。
房屋總高度相同,多一層就意味著多增加側向地震作用,同時加大底部的傾覆力矩。
在中、強地震作用下,因傾覆力矩過大,底部會墻體產生過大的壓力或剪刀而被破壞,故此減輕自重、減少層數、降低層高是削弱地震影響的有效途徑之一。
四、增強砌體房屋的剛度及整體性
房屋是縱、橫向承重構件和樓蓋組成的一個具有空間剛度的結構體系,其抗震能力的強弱取決于結構的空間整體剛度和整體穩定性。
剛性樓蓋是各抗側力構件按各自側移剛度分配地震作用的保證。
施工中多采用整體性好、水平剛度大的現澆鋼筋混凝土樓板,不但可消除滑移、散落問題,增加房屋的整體性及樓板的剛度,而且對平面上墻體對齊的要求也可予以適當放寬。
因為現澆鋼筋混凝土樓板較強的樓板水平剛度使荷載傳遞具有良好的條件,平面上,當上下墻體不對齊時,能起到一定的傳遞水平力的作用,同時增加了樓板對墻體的約束。
因此采用現澆鋼筋混凝土樓板可以較好的增強樓房結構空間剛度和整體穩定性。
多層磚混房屋的主要承重構件是縱、橫墻體,在地震中由于承重縱、橫墻在地震力作用下產生裂縫,嚴重者會出現傾斜、錯動、倒塌等現象,使房屋造到破壞。
合理布置縱、橫墻對提高房屋抗震性能起到很大的作用。
橫墻間距界定了房屋的靜力計算為剛性方案、剛彈性方案和彈性方案。
應優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系。
墻體布置應滿足地震作用有合理的傳遞途徑。
墻體縱橫向應具有合理的剛度和強度分布,避免因局部削弱或突變造成薄弱部位,產生應力集中或塑性變形集中;對可能出現的薄弱部位,應采取措施提高其抗震能力。
多層磚混房屋一般采用縱墻或橫墻承重,由于非承重方向的約束墻體少,間距大,因而房屋該方向剛度較弱,空間剛度和整體性均較差,拉震能力低;在高烈度地區,墻體由于平面外的失穩而先行破壞,進而引起整個房屋倒塌。
在兩個方向適當布置縱橫、墻混合承重,限制其縱、橫墻的側向變形,增強空間剛度和整體性,對承受縱、橫兩個方向的水平地震作用及抗彎、抗剪都非常有利。
墻體布置時盡量采用縱墻貫通的平面布置,當縱墻不能貫通布置時,可采取加強措施,一般是縱、橫墻交接處增設鋼筋混凝土構造柱,以加強房屋整體性,防止縱、橫墻交接處被拉開。
此外在適當的部位增設構造柱,也可以增強結構的整體性;而設置配筋圈梁可限制散落問題,增強空間剛度及結構整體穩定性,提高房屋的抗震性能。
五、有效設置房屋圈梁和構造柱
多次震害調查表明,圈梁可提高房屋的抗震能力,減輕震害,增強房屋的整體剛度,防止由于地基的不均勻沉降或較大振動荷載等對房屋引起的不利影響,是多層磚房的一種經濟有效的措施。
在多層磚混房屋中設置沿樓板標高的水平圈梁,可加強內外墻的連接,增強房屋的整體性。
圈梁作為邊緣構件,對樓、屋蓋在水平面內進行約束,可提高樓蓋,屋蓋的水平剛度。
圈梁與構造柱一起對墻體在豎向平面內進行約束,限制墻體裂縫的開展,使之不沿伸超出兩道圈梁之間的墻體,并減小其與水平面的夾角,從而保證墻體的整體性和變形能力,提高墻體的抗剪能力。
圈梁還可以減輕地震時地基不均勻沉陷與地表裂縫對房屋的影響,特別是屋蓋和基礎頂面處的圈梁具有提高房屋的豎向剛度和抗御一定不均勻沉陷的能力。
基于上述幾點,抗震設計規范中規定了圈梁的設置要求,這里就不列出了。
實驗表明,磚墻增設構造柱后能提高磚混房屋的延性,發揮防止磚砌體側向擠出塌落的約束作用。
另外,在多層磚混房屋中合理地設置構造柱,能起到增強房屋整體性的作用,還可以利用其塑性變形和滑移摩擦來消耗地震能量,從而大大提高抗震能力。
現澆鋼筋混凝土構造的設置部位應符合建筑抗震規范的要求。
構造柱最小截面可采取240×180mm,通常為240×240 ,超過五層時,構造柱縱向鋼筋宜采用4Ф14,箍筋間距不應大于200mm,且在柱上、下端宜適當加密。
房屋四角的構造可適當加大截面及配筋,構造柱與墻體連接處應砌成馬牙槎,并應沿墻高每隔500毫米設Ф6拉結鋼筋,每邊伸入墻內不宜小于1m。
構造柱與圈梁連接處,構造柱的縱筋應穿過圈梁,保證構造柱縱筋上下貫通。
構造柱可不單獨設置基礎,但應伸入室外地面下500mm,或與埋深小于500mm的基礎圈梁相連。
抗震設計規范中規定了構造柱的設置要求設置部位,這里就不列出了。
砌體磚房在城鄉建設中,量大面廣。
因此,設計中要加強多層砌體抗震設計,重視多層抗震設計中的幾個環節, 牢牢把握“小震不壞,中震可修,大震不倒” 設計思想,通過建筑上的合理布局,結構上的構造措施等多種方法來彌補砌體房屋脆性材料在抗震方面的不足,從而滿足抗震要求,使多層磚房的地震破壞降低到最低限度,確保建筑工程具備合理的抗御地震的能力。
參考文獻:
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增強多層砌體結構房屋的抗震能力的方法及措施【2】
【摘要】多層砌體結構房屋的施工設計與結構布置的具體做法,以及結構構件的具體選擇對建筑物的抗震性能關系重大,文章主要對鋼筋混凝土構造柱的設置與功能、鋼筋混凝土圈梁、樓(屋)蓋結構及其連接技術等方法及措施來增強其抗震能力進行討論的。
【關鍵詞】多層砌體;房屋;抗震能力;設計方法
一、多層砌體結構房屋在地震中常見的問題分析
砌體結構,通常是指由混凝土砌塊、黏土磚等砌成的結構,由于砌體是一種脆性材料,其抗拉、抗剪、抗彎強度均較低,因而砌體房屋的抗震性能相對較差。
在國內外歷次強烈地震中,砌體結構的破壞率相當高,據多次的地震調查發現,在地震中,最容易損壞的就是墻體,因為墻體是砌體結構房屋的主要承重構件,它不僅承受豎直方向的荷載,也承受水平和豎直方向的地震作用,受力復雜,加之砌體本身的脆性性質,地震時在墻體上很容易產生裂縫。
在反復地震作用下,裂縫將不斷發展、增多、加寬,最后導致墻體崩塌,樓蓋塌落,房屋破壞。
其震害情況大致如下:
(1)房屋的倒塌:當房屋局部或上層墻體抗震強度不足時或者個別部位構件間連接強度不足時,就會很容易造成房屋的局部倒塌;當房屋墻體特別是底層墻體整體抗震強度不足時,就會造成房屋的整體倒塌。
(2)墻體出現裂縫:墻體出現斜裂縫的主要原因是抗剪強度不足,高寬比較小的墻片易出現斜裂縫;當縱橫墻交接處連接不好時,易出現豎向裂縫;當墻片平面外受彎時,易出現水平裂縫;高寬比較大的窗間墻易出現水平偏斜裂縫。
(3)墻角破壞:墻角為縱橫墻的交匯點,地震作用下其應力狀態復雜,因而其破壞形態多種多樣,有受剪斜裂縫、受壓豎向裂縫、塊材被壓碎或墻角脫落。
(4)縱橫墻連接破壞:一般是因為施工時縱橫墻沒有很好的連接槎,加之地震時兩個方向的地震作用使連接處受力復雜,應力集中,這種破壞將導致整片縱墻外閃甚至倒塌。
(5) 樓蓋與屋蓋破壞:主要是因為樓板支承長度不足,引起局部倒塌,或是因其下部的支承墻體破壞而倒塌。
(6) 樓梯間破壞:主要是因為墻體受到了破壞,而樓梯本身很少被破壞,這是因為樓梯在水平方向剛度大,不易破壞,而墻體在高度方向缺乏有力支撐,空間剛度小,且高厚比較大,穩定性差,容易造成破壞。
二、增強多層砌體結構房屋的抗震能力的方法及措施
對于多層砌體結構房屋而言,可以通過采取以下幾個方法及措施來增強其抗震能力:
1、鋼筋混凝土構造柱的設置與功能
經過多年來國內外的模型試驗和大量的設置鋼筋混凝土構造柱的磚墻墻片試驗證明,鋼筋混凝土構造柱雖然對于提高磚墻的受剪承載力作用有限,大體提高10%~20%,但是對墻體的約束和防止墻體開裂后磚的散落能起到非常顯著的作用。
要形成這種約束作用,就需要鋼筋混凝土構造柱與各層圈梁一起形成合力,就是說,通過鋼筋混凝士構造柱與圈梁把墻體分片包圍,就可以有效地限制墻體開裂后裂縫的延伸和砌體的錯位,使得磚墻能夠維持豎向承載能力,并且能繼續吸收地震的能量,很大程度上避免了房屋墻體的倒塌。
鋼筋混凝土構造柱的設置部位、截面尺寸和配筋,依地震的烈度、房屋的高度和結構類型的不同而異,從鋼筋混凝土構造柱的設置部位來看,大致分為三種:
第一種:在容易損壞的部位,例如在房屋外墻四角、洞口寬度大于2.0m的較大洞口和大房間內外墻交接處、錯層部位的橫墻與外縱墻交接處,每隔15m左右的橫墻與外縱墻交接處,六度區四、五層以下,7度區三、四層以下,8度區二、三層就要按此要求設置鋼筋混凝土構造柱,還有樓、電梯間的橫墻與內外墻交接處在7、8度時均要設計鋼筋混凝土構造柱。
第二種是:隔開間的設置,這是根據烈度和層數不同區別對待設置鋼筋混凝土構造柱的要求。
例如六度六、七層,7度五層,8度四層,9度二層,其鋼筋混凝土構造柱的設置除滿足必須設置部位外,還要在房屋隔開間的橫墻與外縱墻交接處,山墻與內縱墻的交接處設置鋼筋混凝土構造柱。
第三種是:每開間設置,當房屋層數較多時,鋼筋混凝土構造柱設置應適當增加,如6度八層,7度六、七層,8度五、六層,9度三、四層的內墻(軸線)與外墻交接處設置,還有內墻局部較小墻垛處設置,9度三、四層還有內縱墻與橫墻交接處設置,具體規定見抗震設計規范GB50011—2001第7.3.1條。
對于外廊式、單面走廊式的多層磚房,應根據房屋增加一層的層數,按抗震設計規范的要求設置鋼筋混凝土構造柱,且單面走廊兩側的縱墻均要按外墻的要求設置鋼筋混凝土構造柱。
2、鋼筋混凝土圈梁
設置鋼筋混凝土圈梁是多層磚房有效的抗震措施之一,鋼筋混凝土圈梁有如下功能:
①增強房屋的整體性,由于圈梁的約束,預制板散開以及磚墻出平面倒塌的可能性大大減小了,使縱橫墻能夠保持一個整體的箱形結構,充分地發揮各片磚墻在平面內抗剪承載力。
②作為樓(屋)蓋的邊緣構件,提高了樓蓋的水平剛度,使局部地震作用能夠分配給較多的磚墻來承擔,也減輕了大房間縱、橫墻平面外破壞的危險性。
③圈梁還能限制墻體斜裂縫的開展和延伸,使磚墻裂縫僅在兩道圈梁之間的墻段內發生,斜裂縫的水平夾角減小,磚墻抗剪承載力得以充分的發揮和提高。
3、樓(屋)蓋結構及其連接技術
樓(屋)蓋的鋼筋混凝土梁或屋架應與墻、柱(包括構造柱)或圈梁可靠連接,梁與磚柱的連接不應削弱柱截面,各層獨立磚柱頂部應在兩個方向均有可靠連接。
橫墻較少的多層黏土磚、多孔磚住宅樓房屋的最大開間尺寸不宜大于6.6 m;房屋端部大房間的樓蓋,8度時房屋的屋蓋和9度時房屋的樓(屋)蓋,當圈梁設在板底時,鋼筋混凝土預制板應相互拉結,并應與梁、墻或圈梁拉結;現澆鋼筋混凝土樓板或屋面板伸進縱、橫墻內的長度,不應小于120 mm。
裝配式鋼筋混凝土樓板或屋面板,當圈梁未設在板的同一標高時,板端伸進外墻的長度不應小于120 mm,伸進內墻的長度不應小于100 mm。
在梁上不應小于80 mm;當板的跨度大于4.8 m并與外墻平行時,靠外墻的預制板側邊應與墻或圈梁拉結;一個結構單元內橫墻錯位數量不宜超過總墻數的三分之一,而且連續錯位不宜多于兩道;橫墻和內縱墻上洞口的寬度不宜大于1.5 m外縱墻上洞口的寬度不宜大于2.1 m或開間尺寸的一半;錯位的墻體交接處均應增設構造柱,且樓(屋)面板應采用現澆鋼筋混凝土板。
內外墻上洞口位置不應影響外縱墻和橫墻的整體連接;所有縱橫墻均應在樓(屋)蓋標高處設置加強的現澆鋼筋混凝土圈梁;所有縱橫墻交接處及橫墻的中部,均應增設滿足下列要求的構造柱:圈梁的截面高度不宜小于150 mm,上下縱筋各不應少于3Ф10,箍筋不小于Ф6,間距不大于300 mm;在橫墻內的柱距不宜大于層高,在縱墻內的柱距不宜大于4.2 m,最小截面尺寸不宜小于240 mm× 240 mm。
同一結構單元的樓(屋)面板應設置在同一標高處;房屋的底層和頂層在窗臺板處宜設置沿縱橫墻通長的水平現澆鋼筋混凝土帶,其厚度不小于60 mm,寬度不小于240 mm,縱向鋼筋不少于3Ф6,7度時或長度大于7.2 m的大房間及8度和9度時外墻轉角及內外墻交接處,應沿墻高每隔500 mm配置2Ф6拉結鋼筋,并每邊伸入墻內不宜小于1 m。
4、對樓梯間的要求
樓梯間是發生地震時的疏散通道,同時,歷次地震震害表明,由于樓梯間比較空曠常常破壞嚴重,在9度及9度以上地區曾多次發生樓梯間的局部倒塌,當樓梯間設置在房屋盡端時破壞尤為嚴重。
因此,要求8度和9度時,頂層樓梯間橫墻和外墻應沿墻高每隔500 mm設2Ф6通長鋼筋,9度時其他各層樓梯間應在休息平臺或樓層半高處設置60 mm厚的配筋混凝土帶或配筋磚帶,縱向鋼筋不應少于2Ф10,其砂漿強度等級不應低于M7.5;8度和9度時,樓梯間及門廳內墻陽角處的大梁支承長度不應小于500 mm,并應與圈梁連接。
裝配式樓梯段應與平臺板的梁可靠連接;突出屋頂的樓(電)梯間,構造柱應伸到頂部,并與頂部圈梁連接,內外墻交接處應沿墻高每隔500 mm設2Ф6拉結鋼筋,且每邊伸入墻內不應小于1 m,不能采用墻中懸挑式踏步或踏步豎肋插入墻體的樓梯,不應采用無筋磚砌欄板。
三、結束語
綜上所述,多層砌體結構房屋的施工設計與結構布置的具體做法,以及結構構件的具體選擇對建筑物的抗震性能關系重大,因此,在具體進行建筑平面、立面以及結構抗震體系的布置與選擇方面,利用鋼筋混凝土構造柱和鋼筋混凝土圈梁的設置,嚴格按照樓(屋)蓋連接技術和對樓梯間的要求來進行設計,才能更好地提高多層砌體結構房屋的抗震能力。
參考文獻
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多層鋼結構房屋抗震設計淺析【3】
摘要:隨著我國建筑業和鋼材的發展,多層鋼結構房屋也越來越多。
近幾年來我國地震頻發,做好鋼結構的抗震設計變得越來越重要。
對于多層鋼結構房屋而言抗震設計是其設計的關鍵一環,本文就多層鋼結構房屋抗震結構體系、震害、鋼結構房屋的破壞形式、以及設計的一般規定做了簡要的說明,希望能為以后類似的多層鋼結構房屋設計提供參考。
關鍵字:多層;鋼結構;抗震;結構體系;破壞形式
1 前言
鋼結構有很多優點,便于運輸、抗震性能高、施工周期短、延展性好、施工速度快等,而且與傳統的混凝土結構相比,鋼結構的強度、韌性高,節能環保,特別是鋼結構具有良好的延展性可以衰減地震波,減少地震時地震波的影響,因此在工業化生產中鋼結構廣泛應用于多層房屋建筑中。
但是,如果多層鋼結構房屋在材料選用、設計以及施工維護和制作上稍有不妥,就難以發揮鋼結構自身所具有的優越性,在地震作用下就難以減輕地震對房屋的破壞性。
如今,鋼結構已經普遍應用于各種類型的民用建筑、工業建筑中,如果不合理正確應用鋼結構,會造成建筑物結構局部破壞甚至整體倒塌等更嚴重的后果。
基于鋼結構建筑的突出優點,美國、韓國等國的鋼結構建筑已占到總量的50%左右。
日本是多地震的國家,鋼結構建筑在日本的占有率更是達到了65%左右,據日本阪神地震后資料顯示,鋼結構建筑在地震中的受損率遠低于混凝土結構建筑。
無獨有偶,四川汶川地震,同樣是鋼結構建筑的綿陽體育館受到損壞極小,成為了安置災民的主要地點。
2 多層鋼結構房屋抗震結構體系
鋼結構房屋的結構類型直接影響著多層鋼結構房屋的抗震性能,因此在進行實際工程設計時,必須綜合考慮幾種因素,對方案進行優化設計,然后在優化過程中確定最適合本房屋的結構體系。
多層鋼結構體系有純鋼框架體系、鋼框架剪力墻體系、鋼框架支撐體系等,它們各有特點,在鋼結構建筑領域中被廣泛的應用。
3 鋼結構的破壞形式
多層鋼結構房屋具有很多優點,它受到震害的影響要比混凝土結構的房屋要小很多,但設計和施工的要求卻同樣重要,如果連接、冷加工、焊接不合理,后期維護不當以及受到外部環境、工藝技術的不良影響,很可能會造成鋼結構的破壞。
根據多層鋼結構房屋在歷次地震中的破壞形式可以歸納為以下幾類。
1、框架節點區的梁柱焊接連接破壞:豎向支撐的整體失穩和局部失穩,柱腳焊縫破壞及錨栓失效。
2、構件的破壞:翼緣的屈曲、拼接處的裂縫、節點焊縫處裂縫引起的柱翼緣層狀撕裂、框架柱的脆性斷裂、腹板屈曲和截面扭轉屈曲。
3、構件的局部屈曲破壞:框架梁或柱的局部屈曲是因為梁或柱在地震作用下反復受彎,以及構件的截面尺寸和局部構造如細長比、板件寬厚比設計不合理造成的,柱的水平斷裂是因為地震造成的傾覆拉力較大、動應變速率較高、材性變脆引起的。
4、支撐的破壞:支撐構件為鋼結構提供了較大的側向剛度,當地震強度較大時,承受的軸向力(反復拉壓)增加,如果支撐的長度、局部加勁板構造與主體結構的連接構造等出現問題,就會出現鋼結構的破壞或失穩。
5、節點破壞:由于節點傳力集中、施工難度大、構造復雜,容易造成應力集中、強度不均衡現象,再加上可能出現的構造缺陷、焊縫缺陷,就更容易出現節點破壞。
節點域的破壞形式比較復雜,主要有加勁板的屈曲和開裂、加勁板焊縫出現裂縫、腹板的屈曲和裂縫。
4 設計的一般規定
盡管多層鋼結構房屋的抗震性能較好,但是在強烈地震的作用下,也會出現不同程度的損害。
在地震作用下,建筑物的破壞過程和破壞機理十分復雜,所以需要對多層鋼結構房屋進行嚴密的抗震設計,從而減輕地震災害帶來的損失。
1、多層鋼結構房屋結構布置的一般原則。
多層鋼結構房屋的結構布置和結構體系的選擇關系到整個建筑結構的經濟性、適用性以及安全性。
這和其他類型的建筑結構是一樣,多層鋼結構房屋應該盡量采用規則的建筑方案,當平立面不規則和結構體型復雜時,可以根據實際情況在適當部位設置抗震縫,從而形成多個規則的抗側力結構單元。
當混凝土和鋼結構并用時,由于混凝土結構的變形小于鋼結構,一般來說是不宜設抗震縫,如果是必須設置時,就應該將建筑物分割成規則的結構單元。
2、鋼結構平面的布置應該遵循對稱、規則和簡單的原則,使結構能具有良好的整體性。
這樣可以防止在遭遇地震的情況下多層鋼結構房屋由于應力集中和發生鋼結構扭轉、突變或者因局部削弱和塑性變形使得應力集中在薄弱部位,破壞鋼結構。
為了有效地減小扭轉作用對建筑物的影響,還應該使各層的質心和剛心盡可能處于同一豎直線上。
另外,還需要注意多層鋼結構房屋的樓蓋應該采用非組合樓板或者是壓型鋼板現澆混凝土組合樓板。
有效地提高多層鋼結構的房屋的穩定性,增加結構下部整體性以及增強其抗傾覆能力,減小沉降,提升整個多層房屋的抗震性能。
3、多層鋼結構房屋適用的高寬比和最大高度。
房屋總高度與平面較小寬度之比就是高寬比。
在抗震結構體系中,最大適用高度和結構類型是根據抗震設防烈度和結構總體高度確定的。
影響鋼結構抗震性能和整體穩定性重要參數是鋼結構的高寬比,它直接影響著鋼結構的側移、振動形式以及結構剛度。
如果要使鋼結構產生較大的水平位移,就增大高寬比值,并且傾覆力矩使支撐柱產生很大的軸向力。
因此,鋼結構房屋的最大高寬比必須要限定,使其保持在一個合理范圍內,超過時應該進行專項研究,采取必要的抗震措施。
4、在多層鋼結構房屋抗震設計中必須體現強柱弱梁的原則,因為這樣可以有效地避免了在地震作用下支撐柱先進入塑性區破壞鋼結構導致整個房屋的倒塌。
這就要求我們通過不同構件的內力設計值或者調整剛結構中不同部位受到的地震效應,使整體框架和鋼結構具有消耗地震能量和較大的內力重分布能力。
5、多層鋼結構房屋的設計應遵照專門設計規程“高層民用建筑鋼結構技術規程”進行,應嚴格要求合理的結構布置與結構體系的選用,以及合理的技術經濟性能。
鋼結構的抗震設計應進行兩階段設計:第一階段按多遇地震計算地震作用設計;第二階段按罕遇地震作用設計,并分別驗算其位移限值及層間側移延性比等限值的要求。
5 結束語
隨著近幾年來自然災害的頻發,尤其是不斷地發生地震災害。
為了盡可能的減小地震造成的經濟損失以及人員傷亡,多層鋼結構房屋的抗震性能的要求就更高了。
我國的多層鋼結構房屋抗震的技術與發達國家的水平還有一定的差距,我們應該積極努力的學習國外的多層鋼結構知識,借鑒國外在多層鋼結構上運用的經驗,對多層鋼結構房屋的抗震進行優化設計,從設計理念入手對多層鋼結構房屋結構抗震的具體要求,制定科學合理的設計方案,從而確保實現多層鋼結構房屋的抗震設計目標。
參考文獻
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