摘要 建筑物的连体结构指的是将两个或两个以上的塔楼在一定的高度上进行相连,这也是一种新兴发展起来的建筑物结构技术,但是随着高层建筑物高度的增长,使得建筑物连体结构的抗震要求越来越高,因为楼体之间的这种结构,一旦受到地震的影响,这种相互连接的楼体所受到的震动是远远大于单独的楼体的,因此在连体结构的建筑物的设计、建设过程当中,加强建筑连体结构的抗震设计是非常关键的,本文将分析建筑连体结构的方案设定及连体结构设计中的抗震加强措施。
关键词 建筑连体结构;抗震;设计;研究
在建筑物中使用连体结构,能够使建筑物独具特色,增强建筑物的视觉效果,近些年,建筑物的连体结构在建筑物的设计中应用越来越广泛,但是将不同楼体的建筑物连接在一起,使得建筑物的抗震性能有了很大的变化,不同的楼体的自身刚度是不同的,其抗震性能也不尽相同,将其连接在一起,使其自振振型与单个的建筑物有很大的区别,发生地震时,很容易造成建筑物的破坏,因此,对建筑物连体结构的抗震性能进行良好的计算,对连体建筑物的抗震结构进行很好的设计是非常重要的,本文就对建筑物连体结构的抗震设计思路进行简单研究。
1建筑连体结构的设计原则
在《高层建筑混凝土结构技术规程》中,对于结构较为复杂的建筑物的设计计算,做出了以下的规定:1)对于薄弱层的弹塑性的变形应该采用动力分析法或者弹塑性静力方法来进行验算;2)在需要进行补充计算的地方,适宜采用弹性时程分析法来进行计算;3)在进行连体建筑物的抗震计算时,要充分的考虑到平扭耦联计算结构中的扭转效应,连体建筑物的振型数应该大于等于十五,如果是进行多个楼体的结构的振型数的计算,振型数应该大于等于楼体数量的九倍,在计算建筑物的振型数时,建筑物振型的参与质量应该占到总质量的90%以上;4)在计算建筑物的整体的内力位移时,为了计算结果的准确性,计算的过程中,应该采用两个以上的不同的三维空间软件来进行计算,对于连体结构的建筑物来说,两端的连接部位受力较为复杂,对其进行计算时,可以采用有限元模型来进行楼体的整体建模分析。
在建筑物连体结构设计时,尤其是高层建筑物的连体结构,所有参与到连体的建筑物的刚度、平面、体型等参数应该是相同或者相近的,有的连体建筑物在设计时需要具有较大的抗震强度,如果要在刚度及层数相差较大的建筑物之间设计连体结构,需要对其进行动力分析及弹塑性静力分析,以此来使其抗震强度能够达到相关的设计要求,在进行连体建筑物的抗震设计时,另一设计要点是,要保证连接点处的安全性、可靠性,主要的设计原则是:“强节点,弱杆件”,使连接节点处能够始终保持于弹性阶段,而将连接体内部杆件的部分进行适当的消弱,使杆件具有足够的耗能能力及变形能力。
建筑连体结构的抗震设计中,所要坚持的最基本的设计原则可以概括为:“小震不坏,中震可修,大震不倒”,对于连体结构的建筑物的设计材料的选择应该坚持的最基本的原则是,尽可能的减轻连接体结构自身的重量,优先选用的材料是钢结构。
2建筑连体结构抗震设计方案的选择
2.1建筑连体结构整体结构方案的选择
在进行建筑连体结构的抗震设计时,首先要进行的是整体的连体结构的方案的确定,在进行整体方案的设计的过程中,需要全面的了解建筑连体结构的抗震要求、连体建筑物的建筑材料、连体建筑物的楼层数、连体建筑物的楼层高度、连体建筑物的施工技术等各方面的参数,对这些因素进行综合的分析,选择最为合理的方案,对于楼层较高的建筑物来说,要设计建筑物的连体结构,为了保证连体建筑物的抗震性能,需要采取多个加强抗震性能的措施,并且要对整个建筑物的抗震性能进行验证,为了防止在连体建筑物中出现点破面的情况,需要减少连体建筑物中整体的受力结构的凸点,因此在进行楼梯的设计时,一般情况下会采用规则对称的设计,为了使连体建筑物的构件在地震中能够保持结构的稳定性,需要选择延展性能良好的连体构件,另一方面,在保证楼梯的使用性能及建筑质量的情况,使楼梯的重量尽量的减轻,能够使楼体在地震中的损伤程度得到有效的降低。
2.2建筑连体结构性能的确定
在高层建筑物的设计建造过程中,一种抗震性能较好的建筑结构体系是钢筋混凝土框架-剪力墙结构,该结构体系是由剪力墙与框架两部分共同组成,该体系具有诸多的优点,如使用该体系能够为建筑物提供一个比较大的使用空间,在住宅的建设、商场的建设、办公场所的建设中都非常的适合,并且该种结构的抗水平力刚度是比较大的,在设计的过程中要注意工程的使用功能、高度、层数等要求,进行合理的设计。
在实际的工程设计中,框架-剪力墙结构中,大部分的水平作用产生的剪力应该由剪力墙承担,这就要求在设计的过程中,剪力墙的数量要足够,但是为了保证设计的经济合理性,剪力墙的数量也不能过多,一般情况下框架-剪力墙结构在设计的过程中将其设计成双向抗侧力体系的结构布置,在建筑物的荷载较大的部位、平面形状变化的部位以及其他周边部位,剪力墙应该是均匀的分布。
2.3建筑连体结构连接体结构方案的确定
建筑连体结构的中心是连接体,站在整体堆成结构的角度来看,连接体对于楼体的受力以及楼体整体的影响是非常的小的,而对于非对称结构的建筑物来说,连接体对于整体的建筑连体结构的影响是非常的大的,但是在实际的工程建设的过程中,很难保证建筑物的完全对称性,这是因为,在建设的过程中,即使做到了建筑物结构上的对称,但是建筑物的载荷及工程材料很难保持良好的对称性,另一方面,一旦发生地震,地震的振动方向是不确定的,并且时刻都在发生变化,这也会导致连体建筑物的不对称,在进行建筑物的连体结构的连接体设计时,需要将这些影响因素都考虑在内,对于刚度不同的建筑物来说,设置连接体会使刚度较小的建筑物的受力变大,同样,会使刚度较大的建筑物的受力变小,这种性能特点也体现在建筑物的整体性能上。
3加强建筑连体结构抗震性能的设计思路
在进行建筑连体结构的抗震设计时,要能够满足相关的设计原则及设计要求,在实际的应用过程中,往往存在一定的困难,因为地震的发生具有一定的随机性及不可计算性,这就要求在进行抗震设计时,要选择正确的设计理念,坚持设计原则,对于连体结构中相对薄弱的环节,采取适当的措施进行加固,下面介绍几种加固设计的设计方法。
3.1连体建筑物抗震设计中的外加构件法
该种方法的主要原理是在建筑物自身的构件之外在增加适当的外部构件,来提高建筑物的抗震性能,采用这种方法时,尤其需要注意新增的外部构件对建筑物整体的抗震性能的影响,目前较为常用的方法有增设门窗加固、增设支撑加固、增设支托加固、增设拉杆加固、增设墙体加固等。
3.2连体建筑物抗震设计中的减震加固法
在工程设计中,抗震设计的原理是,地震的作用与建筑结构中的阻尼值是成反比,因此增加建筑物的抗震性能,可以采用增加建筑物的结构阻尼值的方式来进行,将阻尼器设置在建筑物的结构变形较大的部位,能够成功的实现建筑物的消能减震,同时可以利用阻尼器来对建筑物在地震作用下的预期变形进行控制,防止建筑物在强震下不会出现特别严重的破坏。
3.3连体建筑物抗震设计中的隔震加固法
连体结构的建筑物的抗震性能,相互之间有一定的作用,当建筑物的整体结构的周期得到延长,建筑物整体的刚度就会适当的减弱,这会在一定程度上降低建筑物整体的抗震性能,针对此种情况主要的加固方法是进行隔震加固,这种加固方法的典型代表是铅芯橡胶隔震,这种材料主要的优点是水平表型较大,并且具有较好的阻尼值,能够很好的吸收震动能量,在地震中,能够将地基的振动与上层的建筑物隔离开来,从而有效的增强了建筑物的稳定性能,使连体建筑物的抗震性能得到提升。
3.4连体建筑物抗震设计中的楼体薄弱部位加固设计
在连体建筑物的抗震设计中,需要对楼体的薄弱部位进行加固设计,如在连体结构中与连接体直接相连的柱应该采用钢骨混凝土材料,对柱的轴压比进行很好的控制,连接体中的钢梁应该能够深入到楼体的第二跨度中,最终与剪力墙相连,如果所进入的地方没有剪力墙,应该与楼体的柱相连,为了避免地震时造成连接体的脱落,应该加强连接体与剪力墙及框架柱的锚固,应该加强与连接体相连的梁端的抗弯、抗剪的设计,对整个楼体的薄弱层的钢筋都应该适当的加粗、加强,一般结构的层柱的混凝土的强度等级不予变化,每一楼层的每个方向的配筋率应该大于等于0.3%。
4结论
在进行建筑连体结构的抗震设计时,应该注重各种先进的抗震设计思路的研究,在保证建筑物的使用质量及稳定性的同时,尽可能的增加建筑连体结构的抗震性能,但是任何的抗震设计都应该遵循科学性、合理性,保证建筑物的建造安全。
参考文献
[1]赵晨光.关于建筑连体结构的抗震设计浅析[J].黑龙江科技信息,2013(22).
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