土木工程毕业论文

多层砌体结构房屋的抗震设计

时间:2022-10-26 09:30:02 土木工程毕业论文 我要投稿

多层砌体结构房屋的抗震设计

  多层砖混房屋的抗震能力与墙体材料,面积大小及砂浆强度等级高低成正比。

  多层砌体结构房屋的抗震设计【1】

  【摘 要】砌体结构多采用砖和砂浆砌筑,通过内外砖墙的咬砌达到整体连接性,这种组成材料和连接方式决定了其脆性性质,变形能力小,虽经几次规范修改,加强措施,但抗震性能,抗拉和抗剪能力均低,结构易于发生脆性的剪切破坏,从而导致房屋的破坏和倒塌,因此在震设防地区多层砖混砌体房屋改善结构延性,提高抗震性能意义极其重要。

  【关键词】砌体结构 抗震设计

  由于选材方便、施工简单、工期短、造价低等特点,砌体结构房屋在我国当前城镇民用建筑中使用广泛,近年来随着我国经济的发展虽然比例有所减少,但仍有不少应用。

  不少地方的廉租房,棚户区改造工程即以砌体结构为主。

  我认为,结合自身设计的实践经验,在满足现行建筑抗震设计规范、砌体结构设计规范的前提下,多层砖混房屋抗震设计上应注意以下几方面。

  一、建筑平面和立面的科学布局

  结构设计中一个十分基础、重要的内容是建筑平面、立面的规整性。

  平面布置不规则的房屋,质心与刚度中心不易重合,地震作用下产生扭转效应,加剧地震的破坏力度;立面不规则的房屋,错落的立面,突出的结构,则容易发生鞭梢效应。

  因此抗震设计中,建筑平面宜尽可能简洁、规则,结构质量中心与刚度中心相一致,平面形状应具有良好的整体作用;建筑的立面和竖向剖面力求规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,墙体沿竖向布置上下应连续,避免刚度突变;竖向抗侧力结构的截面和材料强度等级自下而上宜逐渐减小,避免抗侧力构件的承载力突变。

  建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案,这就要求结构设计人员在建筑方案设计阶段即参与进来,提出相应的建议,比如在适当部位设置防震缝,将体型复杂,平面特别不规则的建筑布局分割成几个相对规则的独立单元,房屋的顶层不建议设置空旷大房间,房屋的底层不宜设铺面等通敞开大门洞等等。

  当确需设置时,应采取弥补薄弱部位的加强型措施或进行专门研究。

  二、材料的采用

  砌体房屋通常采用烧结普通粘土砖、烧结多孔粘土砖、混凝土小型空心砌块等砌体承重。

  采用其他烧结砖、蒸压砖的砌体房屋,块体的材料性能应有可靠的试验数据;当砌体抗剪强度不低于粘土砖砌体时,可按粘土砖房屋的相应规定执行。

  多层砖混房屋的抗震能力与墙体材料,面积大小及砂浆强度等级高低成正比。

  砌体是由块体和砂浆组砌而成的,砌体的强度通过块体和砂浆的共同工作实现。

  墙体材料、面积、砂浆强度等级制约了房屋的抗震能力。

  以我自身设计的实践经验,在砖混房屋的抗震验算中,通常底部一-三两特别是第一层的地震作用力较大,是薄弱层,因此往往通过改变部分墙体的承载面积或适当提高砌块,砂浆的强度等级,如将部分240mm宽的承重墙加宽为370mm宽的墙(以楼梯间最为常见),或将砂浆强度等级由M5提高到M7.5,M10(通常以第一层为常见),使之满足抗震要求,从而提高整体抗震能力。

  新版砌体结构设计规范 Gb50003-20010规定了砌体结构的材料计算指标。

  当施工质量控制等级为B级时,龄期为28天的以毛截面计算的普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值,蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖砌体的抗压强度设计值,及砌体的轴心抗拉强度设计值,弯曲抗拉强度设计值和拉剪强度设计值,设计时应按规定采用。

  对于相同类别的砌体,烧结普通砖或烧结多孔砖用不同强度等级的砂浆砌筑,其抗压强度设计值、轴心抗拉强度设计值、弯曲抗拉强度设计值和抗剪强度设计值是不同的,随着砂浆强度等级的提高,同类别砌体以上各设计强度也相应提高,可见提高砂浆强度等级,能有效提高砌体的强度,增加砌体的承载力,从而提高砖混房屋抗震性能。

  三、控制砌体房屋的总层数及总高度

  砌体房屋的层数越多,高度越高,地震破坏程度越大,所以控制砌体房屋的总层数及总高度对减少地震震害有很大的作用。

  建筑抗震设计规范(GB50011—2010)对多层砌体房屋的总高度和总层数有强制性规定,比旧版规范更为严格。

  一般多层砌体房屋的总高度及层数应满足规范(GB50011—2010)中的限值,对医院、教学楼等及横墙较少的多层砌体房屋,总高度应比规定降低3m,层数相应减少一层;各层横墙很少的多层砌体房屋,还应根据具体情况再适当降低总高度和减少层数。

  横墙最大间距超过要求的多层砖房,已不属于侧力作用下的刚性房屋,不能按多层砖房设计,应按空旷房屋进行抗震设计。

  普通砖、多孔砖和小砌块砌体承重房屋的单层层高,不应超过3.6m;底部框架-抗震墙房屋的底部和内框架房屋的单层层高,不应超过4.5m。

  房屋总高度相同,多一层就意味着多增加侧向地震作用,同时加大底部的倾覆力矩。

  在中、强地震作用下,因倾覆力矩过大,底部会墙体产生过大的压力或剪刀而被破坏,故此减轻自重、减少层数、降低层高是削弱地震影响的有效途径之一。

  四、增强砌体房屋的刚度及整体性

  房屋是纵、横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系,其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。

  刚性楼盖是各抗侧力构件按各自侧移刚度分配地震作用的保证。

  施工中多采用整体性好、水平刚度大的现浇钢筋混凝土楼板,不但可消除滑移、散落问题,增加房屋的整体性及楼板的刚度,而且对平面上墙体对齐的要求也可予以适当放宽。

  因为现浇钢筋混凝土楼板较强的楼板水平刚度使荷载传递具有良好的条件,平面上,当上下墙体不对齐时,能起到一定的传递水平力的作用,同时增加了楼板对墙体的约束。

  因此采用现浇钢筋混凝土楼板可以较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性。

  多层砖混房屋的主要承重构件是纵、横墙体,在地震中由于承重纵、横墙在地震力作用下产生裂缝,严重者会出现倾斜、错动、倒塌等现象,使房屋造到破坏。

  合理布置纵、横墙对提高房屋抗震性能起到很大的作用。

  横墙间距界定了房屋的静力计算为刚性方案、刚弹性方案和弹性方案。

  应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。

  墙体布置应满足地震作用有合理的传递途径。

  墙体纵横向应具有合理的刚度和强度分布,避免因局部削弱或突变造成薄弱部位,产生应力集中或塑性变形集中;对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。

  多层砖混房屋一般采用纵墙或横墙承重,由于非承重方向的约束墙体少,间距大,因而房屋该方向刚度较弱,空间刚度和整体性均较差,拉震能力低;在高烈度地区,墙体由于平面外的失稳而先行破坏,进而引起整个房屋倒塌。

  在两个方向适当布置纵横、墙混合承重,限制其纵、横墙的侧向变形,增强空间刚度和整体性,对承受纵、横两个方向的水平地震作用及抗弯、抗剪都非常有利。

  墙体布置时尽量采用纵墙贯通的平面布置,当纵墙不能贯通布置时,可采取加强措施,一般是纵、横墙交接处增设钢筋混凝土构造柱,以加强房屋整体性,防止纵、横墙交接处被拉开。

  此外在适当的部位增设构造柱,也可以增强结构的整体性;而设置配筋圈梁可限制散落问题,增强空间刚度及结构整体稳定性,提高房屋的抗震性能。

  五、有效设置房屋圈梁和构造柱

  多次震害调查表明,圈梁可提高房屋的抗震能力,减轻震害,增强房屋的整体刚度,防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响,是多层砖房的一种经济有效的措施。

  在多层砖混房屋中设置沿楼板标高的水平圈梁,可加强内外墙的连接,增强房屋的整体性。

  圈梁作为边缘构件,对楼、屋盖在水平面内进行约束,可提高楼盖,屋盖的水平刚度。

  圈梁与构造柱一起对墙体在竖向平面内进行约束,限制墙体裂缝的开展,使之不沿伸超出两道圈梁之间的墙体,并减小其与水平面的夹角,从而保证墙体的整体性和变形能力,提高墙体的抗剪能力。

  圈梁还可以减轻地震时地基不均匀沉陷与地表裂缝对房屋的影响,特别是屋盖和基础顶面处的圈梁具有提高房屋的竖向刚度和抗御一定不均匀沉陷的能力。

  基于上述几点,抗震设计规范中规定了圈梁的设置要求,这里就不列出了。

  实验表明,砖墙增设构造柱后能提高砖混房屋的延性,发挥防止砖砌体侧向挤出塌落的约束作用。

  另外,在多层砖混房屋中合理地设置构造柱,能起到增强房屋整体性的作用,还可以利用其塑性变形和滑移摩擦来消耗地震能量,从而大大提高抗震能力。

  现浇钢筋混凝土构造的设置部位应符合建筑抗震规范的要求。

  构造柱最小截面可采取240×180mm,通常为240×240 ,超过五层时,构造柱纵向钢筋宜采用4Ф14,箍筋间距不应大于200mm,且在柱上、下端宜适当加密。

  房屋四角的构造可适当加大截面及配筋,构造柱与墙体连接处应砌成马牙槎,并应沿墙高每隔500毫米设Ф6拉结钢筋,每边伸入墙内不宜小于1m。

  构造柱与圈梁连接处,构造柱的纵筋应穿过圈梁,保证构造柱纵筋上下贯通。

  构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地面下500mm,或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。

  抗震设计规范中规定了构造柱的设置要求设置部位,这里就不列出了。

  砌体砖房在城乡建设中,量大面广。

  因此,设计中要加强多层砌体抗震设计,重视多层抗震设计中的几个环节, 牢牢把握“小震不坏,中震可修,大震不倒” 设计思想,通过建筑上的合理布局,结构上的构造措施等多种方法来弥补砌体房屋脆性材料在抗震方面的不足,从而满足抗震要求,使多层砖房的地震破坏降低到最低限度,确保建筑工程具备合理的抗御地震的能力。

  参考文献:

  [1] 北京市建筑设计研究院,结构专业技术措施[m], 中国建筑工业出版社2006

  [2]国家标准砌体结构设计规范修订编制组,砌体结构设计规范 Gb50003-2010[m], 中国建筑工业出版社 2010

  增强多层砌体结构房屋的抗震能力的方法及措施【2】

  【摘要】多层砌体结构房屋的施工设计与结构布置的具体做法,以及结构构件的具体选择对建筑物的抗震性能关系重大,文章主要对钢筋混凝土构造柱的设置与功能、钢筋混凝土圈梁、楼(屋)盖结构及其连接技术等方法及措施来增强其抗震能力进行讨论的。

  【关键词】多层砌体;房屋;抗震能力;设计方法

  一、多层砌体结构房屋在地震中常见的问题分析

  砌体结构,通常是指由混凝土砌块、黏土砖等砌成的结构,由于砌体是一种脆性材料,其抗拉、抗剪、抗弯强度均较低,因而砌体房屋的抗震性能相对较差。

  在国内外历次强烈地震中,砌体结构的破坏率相当高,据多次的地震调查发现,在地震中,最容易损坏的就是墙体,因为墙体是砌体结构房屋的主要承重构件,它不仅承受竖直方向的荷载,也承受水平和竖直方向的地震作用,受力复杂,加之砌体本身的脆性性质,地震时在墙体上很容易产生裂缝。

  在反复地震作用下,裂缝将不断发展、增多、加宽,最后导致墙体崩塌,楼盖塌落,房屋破坏。

  其震害情况大致如下:

  (1)房屋的倒塌:当房屋局部或上层墙体抗震强度不足时或者个别部位构件间连接强度不足时,就会很容易造成房屋的局部倒塌;当房屋墙体特别是底层墙体整体抗震强度不足时,就会造成房屋的整体倒塌。

  (2)墙体出现裂缝:墙体出现斜裂缝的主要原因是抗剪强度不足,高宽比较小的墙片易出现斜裂缝;当纵横墙交接处连接不好时,易出现竖向裂缝;当墙片平面外受弯时,易出现水平裂缝;高宽比较大的窗间墙易出现水平偏斜裂缝。

  (3)墙角破坏:墙角为纵横墙的交汇点,地震作用下其应力状态复杂,因而其破坏形态多种多样,有受剪斜裂缝、受压竖向裂缝、块材被压碎或墙角脱落。

  (4)纵横墙连接破坏:一般是因为施工时纵横墙没有很好的连接槎,加之地震时两个方向的地震作用使连接处受力复杂,应力集中,这种破坏将导致整片纵墙外闪甚至倒塌。

  (5) 楼盖与屋盖破坏:主要是因为楼板支承长度不足,引起局部倒塌,或是因其下部的支承墙体破坏而倒塌。

  (6) 楼梯间破坏:主要是因为墙体受到了破坏,而楼梯本身很少被破坏,这是因为楼梯在水平方向刚度大,不易破坏,而墙体在高度方向缺乏有力支撑,空间刚度小,且高厚比较大,稳定性差,容易造成破坏。

  二、增强多层砌体结构房屋的抗震能力的方法及措施

  对于多层砌体结构房屋而言,可以通过采取以下几个方法及措施来增强其抗震能力:

  1、钢筋混凝土构造柱的设置与功能

  经过多年来国内外的模型试验和大量的设置钢筋混凝土构造柱的砖墙墙片试验证明,钢筋混凝土构造柱虽然对于提高砖墙的受剪承载力作用有限,大体提高10%~20%,但是对墙体的约束和防止墙体开裂后砖的散落能起到非常显著的作用。

  要形成这种约束作用,就需要钢筋混凝土构造柱与各层圈梁一起形成合力,就是说,通过钢筋混凝士构造柱与圈梁把墙体分片包围,就可以有效地限制墙体开裂后裂缝的延伸和砌体的错位,使得砖墙能够维持竖向承载能力,并且能继续吸收地震的能量,很大程度上避免了房屋墙体的倒塌。

  钢筋混凝土构造柱的设置部位、截面尺寸和配筋,依地震的烈度、房屋的高度和结构类型的不同而异,从钢筋混凝土构造柱的设置部位来看,大致分为三种:

  第一种:在容易损坏的部位,例如在房屋外墙四角、洞口宽度大于2.0m的较大洞口和大房间内外墙交接处、错层部位的横墙与外纵墙交接处,每隔15m左右的横墙与外纵墙交接处,六度区四、五层以下,7度区三、四层以下,8度区二、三层就要按此要求设置钢筋混凝土构造柱,还有楼、电梯间的横墙与内外墙交接处在7、8度时均要设计钢筋混凝土构造柱。

  第二种是:隔开间的设置,这是根据烈度和层数不同区别对待设置钢筋混凝土构造柱的要求。

  例如六度六、七层,7度五层,8度四层,9度二层,其钢筋混凝土构造柱的设置除满足必须设置部位外,还要在房屋隔开间的横墙与外纵墙交接处,山墙与内纵墙的交接处设置钢筋混凝土构造柱。

  第三种是:每开间设置,当房屋层数较多时,钢筋混凝土构造柱设置应适当增加,如6度八层,7度六、七层,8度五、六层,9度三、四层的内墙(轴线)与外墙交接处设置,还有内墙局部较小墙垛处设置,9度三、四层还有内纵墙与横墙交接处设置,具体规定见抗震设计规范GB50011—2001第7.3.1条。

  对于外廊式、单面走廊式的多层砖房,应根据房屋增加一层的层数,按抗震设计规范的要求设置钢筋混凝土构造柱,且单面走廊两侧的纵墙均要按外墙的要求设置钢筋混凝土构造柱。

  2、钢筋混凝土圈梁

  设置钢筋混凝土圈梁是多层砖房有效的抗震措施之一,钢筋混凝土圈梁有如下功能:

  ①增强房屋的整体性,由于圈梁的约束,预制板散开以及砖墙出平面倒塌的可能性大大减小了,使纵横墙能够保持一个整体的箱形结构,充分地发挥各片砖墙在平面内抗剪承载力。

  ②作为楼(屋)盖的边缘构件,提高了楼盖的水平刚度,使局部地震作用能够分配给较多的砖墙来承担,也减轻了大房间纵、横墙平面外破坏的危险性。

  ③圈梁还能限制墙体斜裂缝的开展和延伸,使砖墙裂缝仅在两道圈梁之间的墙段内发生,斜裂缝的水平夹角减小,砖墙抗剪承载力得以充分的发挥和提高。

  3、楼(屋)盖结构及其连接技术

  楼(屋)盖的钢筋混凝土梁或屋架应与墙、柱(包括构造柱)或圈梁可靠连接,梁与砖柱的连接不应削弱柱截面,各层独立砖柱顶部应在两个方向均有可靠连接。

  横墙较少的多层黏土砖、多孔砖住宅楼房屋的最大开间尺寸不宜大于6.6 m;房屋端部大房间的楼盖,8度时房屋的屋盖和9度时房屋的楼(屋)盖,当圈梁设在板底时,钢筋混凝土预制板应相互拉结,并应与梁、墙或圈梁拉结;现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸进纵、横墙内的长度,不应小于120 mm。

  装配式钢筋混凝土楼板或屋面板,当圈梁未设在板的同一标高时,板端伸进外墙的长度不应小于120 mm,伸进内墙的长度不应小于100 mm。

  在梁上不应小于80 mm;当板的跨度大于4.8 m并与外墙平行时,靠外墙的预制板侧边应与墙或圈梁拉结;一个结构单元内横墙错位数量不宜超过总墙数的三分之一,而且连续错位不宜多于两道;横墙和内纵墙上洞口的宽度不宜大于1.5 m外纵墙上洞口的宽度不宜大于2.1 m或开间尺寸的一半;错位的墙体交接处均应增设构造柱,且楼(屋)面板应采用现浇钢筋混凝土板。

  内外墙上洞口位置不应影响外纵墙和横墙的整体连接;所有纵横墙均应在楼(屋)盖标高处设置加强的现浇钢筋混凝土圈梁;所有纵横墙交接处及横墙的中部,均应增设满足下列要求的构造柱:圈梁的截面高度不宜小于150 mm,上下纵筋各不应少于3Ф10,箍筋不小于Ф6,间距不大于300 mm;在横墙内的柱距不宜大于层高,在纵墙内的柱距不宜大于4.2 m,最小截面尺寸不宜小于240 mm× 240 mm。

  同一结构单元的楼(屋)面板应设置在同一标高处;房屋的底层和顶层在窗台板处宜设置沿纵横墙通长的水平现浇钢筋混凝土带,其厚度不小于60 mm,宽度不小于240 mm,纵向钢筋不少于3Ф6,7度时或长度大于7.2 m的大房间及8度和9度时外墙转角及内外墙交接处,应沿墙高每隔500 mm配置2Ф6拉结钢筋,并每边伸入墙内不宜小于1 m。

  4、对楼梯间的要求

  楼梯间是发生地震时的疏散通道,同时,历次地震震害表明,由于楼梯间比较空旷常常破坏严重,在9度及9度以上地区曾多次发生楼梯间的局部倒塌,当楼梯间设置在房屋尽端时破坏尤为严重。

  因此,要求8度和9度时,顶层楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500 mm设2Ф6通长钢筋,9度时其他各层楼梯间应在休息平台或楼层半高处设置60 mm厚的配筋混凝土带或配筋砖带,纵向钢筋不应少于2Ф10,其砂浆强度等级不应低于M7.5;8度和9度时,楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500 mm,并应与圈梁连接。

  装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接;突出屋顶的楼(电)梯间,构造柱应伸到顶部,并与顶部圈梁连接,内外墙交接处应沿墙高每隔500 mm设2Ф6拉结钢筋,且每边伸入墙内不应小于1 m,不能采用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯,不应采用无筋砖砌栏板。

  三、结束语

  综上所述,多层砌体结构房屋的施工设计与结构布置的具体做法,以及结构构件的具体选择对建筑物的抗震性能关系重大,因此,在具体进行建筑平面、立面以及结构抗震体系的布置与选择方面,利用钢筋混凝土构造柱和钢筋混凝土圈梁的设置,严格按照楼(屋)盖连接技术和对楼梯间的要求来进行设计,才能更好地提高多层砌体结构房屋的抗震能力。

  参考文献

  [1] 陈艮田,在房屋抗震设计中对底部框架结构的研究,今日科苑,2008/04

  [2] 唐群诗,砌体结构的主要震害特征及抗震设计,国外建材科技,2007/06

  [3] 范小平,多层砌体房屋抗震概念设计的几点体会,福建建材,2007/05

  [4]熊立红、杜修力、陆鸣等.5.12汶川地震中多层房屋典型震害规律研究[J].北京工业大学学报,2008年11期

  [5]高小旺,王菁,肖伟等.底层框架抗震墙砖房第二层与底层侧移刚度比的合理取值[J].工程抗震,1998年03期

  [6] 郑山锁、杨勇、底部两层框架-抗震墙砖房抗震能力的分析方法与设计控制[J].工业建筑,2002年03期

  多层钢结构房屋抗震设计浅析【3】

  摘要:随着我国建筑业和钢材的发展,多层钢结构房屋也越来越多。

  近几年来我国地震频发,做好钢结构的抗震设计变得越来越重要。

  对于多层钢结构房屋而言抗震设计是其设计的关键一环,本文就多层钢结构房屋抗震结构体系、震害、钢结构房屋的破坏形式、以及设计的一般规定做了简要的说明,希望能为以后类似的多层钢结构房屋设计提供参考。

  关键字:多层;钢结构;抗震;结构体系;破坏形式

  1 前言

  钢结构有很多优点,便于运输、抗震性能高、施工周期短、延展性好、施工速度快等,而且与传统的混凝土结构相比,钢结构的强度、韧性高,节能环保,特别是钢结构具有良好的延展性可以衰减地震波,减少地震时地震波的影响,因此在工业化生产中钢结构广泛应用于多层房屋建筑中。

  但是,如果多层钢结构房屋在材料选用、设计以及施工维护和制作上稍有不妥,就难以发挥钢结构自身所具有的优越性,在地震作用下就难以减轻地震对房屋的破坏性。

  如今,钢结构已经普遍应用于各种类型的民用建筑、工业建筑中,如果不合理正确应用钢结构,会造成建筑物结构局部破坏甚至整体倒塌等更严重的后果。

  基于钢结构建筑的突出优点,美国、韩国等国的钢结构建筑已占到总量的50%左右。

  日本是多地震的国家,钢结构建筑在日本的占有率更是达到了65%左右,据日本阪神地震后资料显示,钢结构建筑在地震中的受损率远低于混凝土结构建筑。

  无独有偶,四川汶川地震,同样是钢结构建筑的绵阳体育馆受到损坏极小,成为了安置灾民的主要地点。

  2 多层钢结构房屋抗震结构体系

  钢结构房屋的结构类型直接影响着多层钢结构房屋的抗震性能,因此在进行实际工程设计时,必须综合考虑几种因素,对方案进行优化设计,然后在优化过程中确定最适合本房屋的结构体系。

  多层钢结构体系有纯钢框架体系、钢框架剪力墙体系、钢框架支撑体系等,它们各有特点,在钢结构建筑领域中被广泛的应用。

  3 钢结构的破坏形式

  多层钢结构房屋具有很多优点,它受到震害的影响要比混凝土结构的房屋要小很多,但设计和施工的要求却同样重要,如果连接、冷加工、焊接不合理,后期维护不当以及受到外部环境、工艺技术的不良影响,很可能会造成钢结构的破坏。

  根据多层钢结构房屋在历次地震中的破坏形式可以归纳为以下几类。

  1、框架节点区的梁柱焊接连接破坏:竖向支撑的整体失稳和局部失稳,柱脚焊缝破坏及锚栓失效。

  2、构件的破坏:翼缘的屈曲、拼接处的裂缝、节点焊缝处裂缝引起的柱翼缘层状撕裂、框架柱的脆性断裂、腹板屈曲和截面扭转屈曲。

  3、构件的局部屈曲破坏:框架梁或柱的局部屈曲是因为梁或柱在地震作用下反复受弯,以及构件的截面尺寸和局部构造如细长比、板件宽厚比设计不合理造成的,柱的水平断裂是因为地震造成的倾覆拉力较大、动应变速率较高、材性变脆引起的。

  4、支撑的破坏:支撑构件为钢结构提供了较大的侧向刚度,当地震强度较大时,承受的轴向力(反复拉压)增加,如果支撑的长度、局部加劲板构造与主体结构的连接构造等出现问题,就会出现钢结构的破坏或失稳。

  5、节点破坏:由于节点传力集中、施工难度大、构造复杂,容易造成应力集中、强度不均衡现象,再加上可能出现的构造缺陷、焊缝缺陷,就更容易出现节点破坏。

  节点域的破坏形式比较复杂,主要有加劲板的屈曲和开裂、加劲板焊缝出现裂缝、腹板的屈曲和裂缝。

  4 设计的一般规定

  尽管多层钢结构房屋的抗震性能较好,但是在强烈地震的作用下,也会出现不同程度的损害。

  在地震作用下,建筑物的破坏过程和破坏机理十分复杂,所以需要对多层钢结构房屋进行严密的抗震设计,从而减轻地震灾害带来的损失。

  1、多层钢结构房屋结构布置的一般原则。

  多层钢结构房屋的结构布置和结构体系的选择关系到整个建筑结构的经济性、适用性以及安全性。

  这和其他类型的建筑结构是一样,多层钢结构房屋应该尽量采用规则的建筑方案,当平立面不规则和结构体型复杂时,可以根据实际情况在适当部位设置抗震缝,从而形成多个规则的抗侧力结构单元。

  当混凝土和钢结构并用时,由于混凝土结构的变形小于钢结构,一般来说是不宜设抗震缝,如果是必须设置时,就应该将建筑物分割成规则的结构单元。

  2、钢结构平面的布置应该遵循对称、规则和简单的原则,使结构能具有良好的整体性。

  这样可以防止在遭遇地震的情况下多层钢结构房屋由于应力集中和发生钢结构扭转、突变或者因局部削弱和塑性变形使得应力集中在薄弱部位,破坏钢结构。

  为了有效地减小扭转作用对建筑物的影响,还应该使各层的质心和刚心尽可能处于同一竖直线上。

  另外,还需要注意多层钢结构房屋的楼盖应该采用非组合楼板或者是压型钢板现浇混凝土组合楼板。

  有效地提高多层钢结构的房屋的稳定性,增加结构下部整体性以及增强其抗倾覆能力,减小沉降,提升整个多层房屋的抗震性能。

  3、多层钢结构房屋适用的高宽比和最大高度。

  房屋总高度与平面较小宽度之比就是高宽比。

  在抗震结构体系中,最大适用高度和结构类型是根据抗震设防烈度和结构总体高度确定的。

  影响钢结构抗震性能和整体稳定性重要参数是钢结构的高宽比,它直接影响着钢结构的侧移、振动形式以及结构刚度。

  如果要使钢结构产生较大的水平位移,就增大高宽比值,并且倾覆力矩使支撑柱产生很大的轴向力。

  因此,钢结构房屋的最大高宽比必须要限定,使其保持在一个合理范围内,超过时应该进行专项研究,采取必要的抗震措施。

  4、在多层钢结构房屋抗震设计中必须体现强柱弱梁的原则,因为这样可以有效地避免了在地震作用下支撑柱先进入塑性区破坏钢结构导致整个房屋的倒塌。

  这就要求我们通过不同构件的内力设计值或者调整刚结构中不同部位受到的地震效应,使整体框架和钢结构具有消耗地震能量和较大的内力重分布能力。

  5、多层钢结构房屋的设计应遵照专门设计规程“高层民用建筑钢结构技术规程”进行,应严格要求合理的结构布置与结构体系的选用,以及合理的技术经济性能。

  钢结构的抗震设计应进行两阶段设计:第一阶段按多遇地震计算地震作用设计;第二阶段按罕遇地震作用设计,并分别验算其位移限值及层间侧移延性比等限值的要求。

  5 结束语

  随着近几年来自然灾害的频发,尤其是不断地发生地震灾害。

  为了尽可能的减小地震造成的经济损失以及人员伤亡,多层钢结构房屋的抗震性能的要求就更高了。

  我国的多层钢结构房屋抗震的技术与发达国家的水平还有一定的差距,我们应该积极努力的学习国外的多层钢结构知识,借鉴国外在多层钢结构上运用的经验,对多层钢结构房屋的抗震进行优化设计,从设计理念入手对多层钢结构房屋结构抗震的具体要求,制定科学合理的设计方案,从而确保实现多层钢结构房屋的抗震设计目标。

  参考文献

  [1]彭观寿、高轩能.基于性能的钢结构抗震设计理论与方法[J].钢结构.2007

  [2]丰定国、王杜良.建筑结构抗震设计原理[M].武汉工业大学出版社.2006

  [3]樊长林、武寅刚.多层钢结构住宅抗震设计[J].太原城市职业技术学院学报.2006

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