土木工程抗震論文

土木工程抗震論文

　　土木工程的興建一定要有所抗震能力，以下是小編整理的土木工程抗震論文，歡迎參考閱讀！

　　摘要：

　　目前高層建筑抗震設計中存在的問題我國高層建筑的結構材料一直以鋼筋混凝土為主。隨著設計思想的不斷更新， 結構體系日趨多樣化， 建筑平面布置與豎向體型也越來越復雜， 出現了許多超高超限鋼筋混凝土建筑， 這就給高層建筑的結構分析與設計提出了更高的要求。尤其是在抗震設防地區， 如何準確地對這些復雜結構體系進行抗震分析以及抗震設計， 已成為高層建筑研究領域的主要課題之一。復雜連體結構從抗震的角度是一種抗震性能差的結構形式，因此要采取特別的措施進行加強設計。論文首先闡述了高層連體結構的特點及高層連體結構的震害情況，探索復雜連體結構建筑抗震設計建議，達到使復雜連體結構設計日臻完善的目的。

　　關鍵詞：復雜連體結構；抗震設計；措施；

　　引言

　　高層建筑連體結構是近十幾年來發展起來的一種新型結構形式，所謂連體結構是指兩個塔樓或多個塔樓由設置在一定高度處的連接體（又稱連廊） 相連而組成的建筑物。在地震作用下由于連接體的存在使得由原來獨立發生振動的塔樓要相互作用、相互影響，在地震作用下的反應遠比單塔結構和無連接體的多塔結構受力復雜，會出現較強的禍聯震動、扭轉加大等現象，其結構的抗震性能也不如單體結構，因此連接體的設置改變了結構的動力特性。高層連體結構的特點主要有以下幾點：對稱性、扭轉效應、連體兩端的連接處理方式重點考慮滑動支座的做法，限復位裝置的構造，并應提供滑動支座的預計滑移量。當采用阻尼器作為限復位裝置時，也可歸為弱連接方式。強化結構的抗震安全目標并提高結構的抗震功能要求，已經成為工程抗震領域亟待解決的課題。

　　1 工程概況

　　本工程位于成都繁華商業地段，地理位置十分重要，城市景觀的要求很高，建筑的使用功能也要求多元化，房屋的下部三層為商城，其上有21層的塔樓，工程總建筑面積約30000平方米，24層，總高度83米，為多功能的寫字間，塔樓的頂上三層為觀光連廊，因此形成了大底盤雙塔的連體建筑結構。自然條件和設計依據：1）基本風壓：035N/km2；

　　2）抗震設防烈度：7度，設計基本地震加速度為0。109，設計地震分組為第一；3）建筑抗震設防類別：丙類；4）鋼筋混凝土結構的抗震等級：剪力墻二級，框架二級。與連接體相連的部分的梁柱構件為一級

　　2 結構方案的確定

　　2.1 結構方案的確定

　　高層建筑的抗震設計首先應該注重的是概念設計。一般應掌握以下原則：根據結構的層數、房屋的高度、抗震設防要求、施工技術、材料等條件來選擇合理的結構形式；對抗震結構要盡可能的設置多道防線，采用具有聯肢墻、壁式框架的剪力墻結構、框架—剪力墻結構、框架—核心筒結構、筒中筒結構等多重抗側力結構體系； 結構的承載力、變形能力和側向剛度要均勻連續變化，以適應地震反應的要求，結構的平面布置要力求簡單、規則、對稱，要避免應力集中的凹角和狹長的縮頸部； 構件的設計要采取有效的措施防止脆性破壞，保證結構有足夠的延性。要減輕結構的自重，降低結構的地震作用。

　　2.2 本工程從平面形狀來看，平面狹長的形狀，屬于抗震不利平面，從豎向來看，底下三層為大底盤，其上有二棟21層的塔樓，在塔樓的頂上三層設有連接體，因此豎向剛度不均勻，形成豎向剛度二次突變，對抗震非常不利。本工程的難點就在于要在建筑方案己經基本定性的原則下從結構方面來采取措施，盡量滿足抗震的要求，盡可能的減輕地震的反應。這些措施包括結構體系的選擇，剪力墻的布置，連接體的選型等，下面分別闡述。

　　2.3 根據本工程結構的層數、高度和使用功能要求，按照《高規》規定的房屋使用高度和高寬比要求，采用鋼筋混凝土框架—剪力墻結構比較適合。框架—剪力墻結構是由框架和剪力墻共同組成的結構體系，它既能為建筑提供較大的使用空間，又有較大的抗水平力剛度，適用于商場、辦公、住宅等，是一種抗震性能比較好的高層建筑結構體系�？蚣堋�剪力墻的結構布置應設計成雙向的抗側力體系，剪力墻應分散均勻地布置在建筑物的周邊、樓電梯間、平面形狀變化處及荷載較大的部位。剪力墻貫通建筑物的全高，并沿高度逐步減薄，避免剛度突變�？蚣堋�剪力墻結構中，要有足夠的剪力墻的數量，應當使剪力墻承擔大部分的水平作用產生的剪力，但是剪力墻的數量也不能過多，否則，結構的剛度過大，引起的地震反應加大，對結構的抗震設計也不利，結構設計也不經濟。

　　2.4 連接體的結構方案確定

　　連接體是連體結構中一個重要的組成部分。從前面的分析表明，對對稱結構而言，在

　　對稱的水平力作用下，連接體的存在對結構的受力性能影響很小，但對非對稱的連體結構，連接體的存在對結構的受力影響就很大，在實際施工完成的工程中是沒有絕對對稱結構的，更沒有絕對對稱的水平力，即使是設計為對稱的結構，在施工、材料和使用荷載上也可能不對稱，地震作用更是隨機的和多向勝的�，F行《高規》規定，對一般的結構都要考慮結構的偶然偏心。連接體在整個結構中是兩個塔樓的變形協調部分，由于各塔樓的剛度不同，結構的振動性能也不同，變形也不同，連接體的存在使得塔樓中側向剛度大的塔樓受力變小，而側向剛度小的塔樓受力變大。

　　3 結構設計的加強措施

　　本工程的結構設計基本能滿足規范要求的“小震不壞，大震不倒”抗震設防標準。但是由于地震的不確定性和計算的近似性等原因，抗震設計更重要的是概念設計，即所謂“三分計算，七分構造”，因此還應當應用工程經驗和通過計算分析中發現的薄弱部位采取加強措施。

　　3.1 對塔樓的薄弱部位進行加強設計

　　與連接體相連的梁（并延伸一跨） 和柱提高一級抗震等級，與連接體直接相連的柱用鋼骨混凝土柱，鋼骨柱從第十八層至頂層設置，控制這些柱的軸壓比。連接體的鋼梁伸入塔樓的第二跨，與剪力墻相連，沒有剪力墻的地方與柱相連，并加強連接體與框架柱和剪力墻的錨固，以免地震時連接體的拉脫，而引起連接體塌落。與連接體相連的第二跨的梁端加強抗剪和抗彎的設計；第4層、第7層、和第19層是薄弱層，柱箍筋全高加密、箍筋直徑加粗，剪力墻的水平鋼筋也適當加強。并且不在這些層改變混凝土強度等級；適當加強11、15、17、18層柱和墻的配筋，不在這些層改變混凝土強度等級；第三層和連接體層的鋼筋混凝土樓板用150mm 厚，并且雙層雙向配筋。每層每一方向的配筋率不小于0。30%。

　　3.2 采用隔震加固法

　　結構剛度和地震作用成正比。當結構周期變大時，剛度隨之減小，進而降低了地震作用。目前工程實踐中，以增大周期為目的的加固技術方法多為隔震技術，其中最有代表性的就是鉛芯橡膠隔震。該方法充分利用了橡膠、鉛芯兩種材料阻尼值相對較高、水平變形比較大，且能大量吸收并散耗地震動能量的特點，將鉛芯橡膠隔震布置在地基基礎和上部結構之間，使二者完全脫開。地震中，隔震墊產生較大的水平變形，吸收并消耗大量的能量，增加上部結構的周期，使得上部結構的地面水平加速度大幅降低，實現減小上部結構地震力的目的。

　　3.3 消能減震加固法

　　在工程抗震原理中，結構阻尼與地震作用為反比關系。在工程實踐中，增加結構阻尼主要通過在結構變形較大的部位設置阻尼器的消能減震方法來實現。利用阻尼器來控制結構在地震作用下的預期變形，通過降低建筑結構在水平、豎直兩個方向的地震作用，確保建筑物在罕遇地震作用下不出現嚴重的破壞。

　　3.4 外加構件法

　　通過在原建筑結構構件外部增設構件，加強結構抗震承載力、變形能力和整體性的方法稱為增設構件法。該方法可以對建筑物中承載力和變形能力不足的構件進行加強，但使用該方法進行構件的加固設計時，需重點關注新增加的構件對加固后結構整體

　　抗震性能的影響。常用的技術方案有增設構造柱/圈梁加固、增設墻體加固、增設柱子加固、增設拉桿加固、增設支托加固、增設支撐加固和增設門窗加固等。

　　4 結語

　　在對結構的抗震設計中， 除要考慮概念設計、結構抗震驗算外， 歷次地震后人們在限制建筑高度， 提高結構延性（限制結構類型和結構材料使用） 等方面總結的抗震經驗一直是各國規范重視的問題。當前， 在抗震設計中， 從概念設計， 抗震驗算及構造措施等三方面入手， 在將抗震與消震（結構延性） 結合的基礎上， 建立設計地震力與結構延性要求相互影響的雙重設計指標和方法， 直至進一步通過一些結構措施（隔震措施， 消能減震措施） 來減震， 即減小結構上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經濟的抗震性能是當代抗震設計規范發展的方向。而且， 強柱弱梁， 強剪弱彎和強節點弱構件在提高結構延性方面的作用已得到普遍的認可。

　　高層連體結構是一種復雜的結構體系，本文以實際工程為背景，對復雜高層連體結構這一新型結構體系進行了抗震設計和研究，加強連接體以及與連接體相連的構件的構造設計，一般情況下，連接體與主體的連接要用剛性連接�？缍却髸r，可采用鋼析架，以便減輕結構自重和方便施工。

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