小議現(xiàn)代建筑與防震技術(shù)

導(dǎo)語：小議現(xiàn)代建筑與防震技術(shù)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1.高層建筑剪力墻應(yīng)用

現(xiàn)代建筑的特點是高層建筑很多，而剪力墻發(fā)揮很大的作用，具有較好的抗震性。一般來說，剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，能承擔各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)是一個完全由剪力墻抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)，可作為設(shè)備井的墻體，也可作為電梯井、樓梯問的墻體或房間的內(nèi)隔墻。由于其平面內(nèi)剛度和強度都很大，非常適用于35層以下需設(shè)支撐的建筑，同時又可以承擔重力荷載。

高層剪力墻結(jié)構(gòu)體系建筑中，剪力墻常需開有排列整齊洞口。其受力特點、內(nèi)力分布情況和變形狀態(tài)與其所開的洞口大小和數(shù)量有直接的關(guān)系。在近似計算中分為整體墻、小開口整體墻、聯(lián)肢墻和壁式框架。剪力墻結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點：（1）剛度大。因而側(cè)移小，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破損小，斷水、斷電、火災(zāi)等次生災(zāi)害小，維構(gòu)次生內(nèi)力如N—A效應(yīng)等幾何非線性問題小，彈塑性穩(wěn)定性問題不突出。（2）抗扭剛度大。只要布置得當，整體及層問扭轉(zhuǎn)小。（3）以彎曲變形為主，延性可滿足抗震設(shè)計要求。如采取適當措施如“人工塑性鉸”，延性還可提高。（4）截面大，抗剪強度高。（5）在受荷全過程中，性能變化小。

2.鋼結(jié)構(gòu)建筑分析

現(xiàn)根據(jù)空間組成和規(guī)模大小初步形成了幾種類型，包括低層輕鋼結(jié)構(gòu)、多層純鋼結(jié)構(gòu)和多高層鋼混結(jié)構(gòu)等?？偟脕碚f，鋼結(jié)構(gòu)建筑有許多優(yōu)良的特性。有很好的的抗震、抗風性能。鋼結(jié)構(gòu)整體剛性好、強度高、重量輕、變形能力強，建筑物自重僅是磚混結(jié)構(gòu)的1/5，抗震性能是磚混結(jié)構(gòu)的2倍以上，并有很強大抗風性能，使生命財產(chǎn)能得到有效的保護。多層鋼結(jié)構(gòu)使施工速度快，建筑布局限制小。其結(jié)構(gòu)都是由多層水平的樓蓋和豎向的柱、墻等組成。樓蓋主要承受豎向荷載，而豎向的柱、墻等構(gòu)件因為建筑高度的變化，其組成方式及受力變形特性一結(jié)構(gòu)體系也有明顯的變化?？蚣?、剪力墻及筒體是結(jié)構(gòu)中抵抗豎向及水平荷載的基本單元，由它們及其變體組成了各種結(jié)構(gòu)體系，如框架結(jié)構(gòu)體系、框架一支撐結(jié)構(gòu)體系、框架一剪力墻體系、框架一筒體結(jié)構(gòu)體系、交錯析架結(jié)構(gòu)體系等。

（1）純框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)因為其空間靈活性較大，很早就被應(yīng)用在住宅中。它可以組成大開間，充分滿足建筑布置上的要求。鋼材強度高剛度大，當采用與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相同的開間和進深時，梁柱的截面將減小一半左右，增加了房間的使用面積和凈空，當二者截面積相同時，鋼框架的跨度增加很多，擴大房間的采光面積。

（2）框架-剪力墻該體系是以框架體系為基礎(chǔ)沿其柱網(wǎng)的幾個主軸方向，通常是沿建筑平面的縱向、橫向或斜向，在框架間布置一定數(shù)量的剪力墻所形成的結(jié)構(gòu)體系。在框架間設(shè)置的剪力墻，可以是現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻，也可以是帶豎縫鋼筋混凝土墻板。在平面位置上，剪力墻的布置應(yīng)盡量符合“分散、均勻、對稱、靠邊”四準則。

（3）框架支撐結(jié)構(gòu)框架支撐體系在鋼結(jié)構(gòu)住宅中應(yīng)用比較多。由于住宅結(jié)構(gòu)中橫向剛度一般不容易滿足抗側(cè)移，因此需要加設(shè)支撐，規(guī)范建議在兩個方向采用同樣的結(jié)構(gòu)體系，因此縱向一般要加設(shè)支撐，實際工程中由于在縱向加支撐使得建筑的布置不方便，因此也有不加設(shè)縱向支撐，只在橫向加支撐。

3.現(xiàn)代抗震性的靜力彈塑性分析

3.1基本概念

靜力彈塑性分析方法是近年來在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用的一種結(jié)構(gòu)抗震能力評價的新方法，是實現(xiàn)基于性能、位移抗震設(shè)計方法的關(guān)鍵之一，其主要用于已有建筑的抗震鑒定和加固，以及新建結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的抗側(cè)能力分析。它既能夠?qū)Y(jié)構(gòu)在多遇地震下的設(shè)計進行校核，也能夠確定結(jié)構(gòu)在罕遇地震下潛在的破壞機制，找到最先破壞的薄弱環(huán)節(jié)，從而使設(shè)計者僅對局部薄弱環(huán)節(jié)進行修復(fù)和加強；對于多遇地震的計算，可以與彈性分析的結(jié)果進行驗證，看總側(cè)移、層間位移角和各桿件是否滿足彈性極限要求；對于罕遇地震的計算，可以檢驗總側(cè)移、層間位移角和各個桿件是否超過彈塑性極限狀態(tài)，滿足大震不倒的要求。

3.2分析方法

彈塑性變形分析，可根據(jù)結(jié)構(gòu)特點采用靜力彈塑性分析，靜力彈塑性分析主要是指Pushover方法。各種pushover分析法的步驟有各自的特點，但是其基本步驟相同：

（1）確定各個構(gòu)件的單元初始剛度矩陣或者根據(jù)前一步力一變形關(guān)系確定的單元彈塑性剛度矩陣，然后確定結(jié)構(gòu)總剛度矩陣K；（2）根據(jù)第一步所確定的結(jié)構(gòu)總剛度矩陣計算由豎向荷載作用產(chǎn)生的各個構(gòu)件初始內(nèi)力和變形；（3）選取水平加載模式，單調(diào)增加水平加載力的大小，求取水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，組合豎向和水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形；（4）根據(jù)構(gòu)件的內(nèi)力和變形確定構(gòu)件的物理參數(shù)是否被修改，若無構(gòu)件物理參數(shù)被修改，轉(zhuǎn)入（3）循環(huán)，若有構(gòu)件物理參數(shù)被修改，記錄結(jié)構(gòu)底部剪力和結(jié)構(gòu)代表變形，轉(zhuǎn)入（1）循環(huán)；（5）當結(jié)構(gòu)達到目標位移，構(gòu)件達到極限彎矩（或剪力）或者結(jié)構(gòu)形成獨立的機構(gòu)，終止計算過程。無論是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件層面還是從結(jié)構(gòu)整體層面它都能對其抗震性能做出很好的預(yù)測。

3.3ETABS計算機分析

ETABS是由CSI公司開發(fā)研制的房屋建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計軟件，是美國乃至全球公認的高層結(jié)構(gòu)計算程序，可以進行PO分析。應(yīng)用ETABS進行非線性分析需要時間與耐心。每個非線性問題都不一樣，從簡單開始并逐步完善。確保模型性能在線性荷載與模態(tài)分析下如所期望的那樣，寧可起始在預(yù)期為最大非線性域中逐步添加鉸，也不在起始就到處使用鉸。使用不丟失主構(gòu)件強度的鉸模型開始；可在以后修改鉸模型或重新設(shè)計結(jié)構(gòu)。執(zhí)行沒有非線性幾何形的初始分析。添加P－Δ效應(yīng)，最終很有可能導(dǎo)致大面積的破壞。以適度目標位移和有限制的步驟數(shù)量開始。在開始時，目標應(yīng)是快速執(zhí)行分析，以便可得到建模的體驗。然后進一步遵循真實世界結(jié)構(gòu)路徑的限制。需要注意的是，SAP2000、ETABS等程序目前只能對框架結(jié)構(gòu)進行POA分析，對于帶剪力墻的結(jié)構(gòu)只能人為簡化為桿系模擬。如何完善其計算仍舊是我們需要努力探討的問題。但是隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，相信在不久的將來POA方法一定會煥發(fā)更為強大的生命力。