抗震设计方法范文

时间:2023-12-15 17:30:10

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抗震设计方法

篇1

关键词 桥梁抗震 设计 分析方法 规范

中图分类号:U441 文献标识码:A

0引言

地震是一种发生时间短、波及面广、灾害程度极为严重的自然灾害。我国位于地震易发地带。其中,地震烈度6度及以上的区域面积占我国全部国土面积60%以上,半数左右的城市位于地震烈度7度及以上地区。地震的发生会给社会、家庭、经济造成难以估量的损失。

近年我国灾害性地震频发,2007年6月云南普洱6.4级地震、2008年5月汶川8.0级地震、2010年4月玉树7.1级地震、2013年4月芦山7.0级地震、2014年8月昭通鲁甸6.5级地震,地震多次给人民带来灾难的同时也加强了结构设计人员对桥梁抗震设计的重视,推动了桥梁抗震设计方法的发展及相关规范的逐步完善。桥梁结构作为公路路网中的关键性结点是地震运动作用下容易发生破坏的结构元件,其损坏程度决定了所属路网的通行能力。本文针对如何借助合理的设计理念进行桥梁设计,使其具有足够的抗震能力进行综述。

1桥梁抗震设计规范现状

最新的《公路桥梁抗震设计细则》与《城市桥梁抗震设计规范》摒弃了原《公路工程抗震设计规范》“以刚克刚”的弹性抗震设计思想,借鉴和引入了延性抗震理念及减隔振等“以柔克刚”的概念。在具体操作中,根据桥梁的重要性和在抗震救灾中起的作用,把桥梁进行分类,并对各类桥梁进行复杂程度不同的抗震设计。但现行的桥梁抗震设计规范在抗震设防标准、隔震周期及墩柱抗剪强度等方面阐述较为笼统,使工程师在采用规范进行设计时常常会产生一些困惑,如非规则桥梁自振频率计算的方式、地震环境中多维作用下的构件受力特性的仿真模拟等。

2 规则桥梁抗震设计方法

简支梁与连续梁桥在公路桥梁中应用最为广泛,多为钢筋砼或预应力砼结构。历史上严重桥梁震害调查显示:结构震害多发生于下部结构处,而桥梁上部结构自身很少发生严重的破坏现象。通常,将梁体处理成2节点空间梁单元或板单元,真实模拟桥梁的实际边界条件及下部结构受力环境即可达到满足工程精度的要求。下面以2*25m连续箱梁桥为例对一般桥梁抗震设计方法进行阐述与分析。

2.1 一次成桥模型的建立

本桥为2*25m连续箱梁桥,箱梁宽5m、高1.35m、支座与垫石总高0.21m,立柱中心间距3.2m,墩柱高度3.8m、直径为1.0m,桩基采用2根1.2m钻孔灌注桩(摩擦桩),桩长20.8m,场地土系数m值为30000KN/m4。主梁、立柱、基础分别采用C50、C40、C30混凝土。建立桥梁模型如图1所示。

图1:一次成桥模型

在E1、E2地震作用下,计算模型要反映实际桥梁结构的动力特性(要能反映桥梁上部结构、下部结构、支座、地基刚度、质量分布以及阻尼特性)。从而保证在E1、E2地震作用下引起的惯性力和主振型能得到反映。

2.2 边界条件的模拟

模型的边界条件按照真实的情形进行模拟:支座按照实际计算刚度进行输入,使其能反映支座的力学特性;桩基础的模拟考虑桩土的共同作用,采用等代土弹簧进行模拟,等代土弹簧的刚度采用表征土介质弹性值的M值参数进行计算。图2为模型边界条件模拟示意。

图2:模型边界条件模拟示意图

2.3 桥梁抗震分析

08《细则》与《城规》中对规则桥梁的抗震设计均采用延性理念和减隔震两种策略,对地震分析与抗震验算方法的使用也基本相同。进行桥梁抗震分析验算是采用反应谱法,部分情况采用时程反应分析法。本模型采用反应谱法进行分析。

首先采用多重Ritz向量法进行特征值分析,得到结构的固有周期、振型形状等结构动力特性。其次进行反应谱函数的定义,根据桥梁类型、场地类型、抗震设防烈度等因素确定反应谱函数,并选择相应的抗震规范(本桥为规则桥梁,小震作用下采用E1反应谱的弹性设计、大震作用下采用E2反应谱的弹性或弹塑性设计),图3为模型对应的反应谱法函数。然后在结构的各个振动方向上定义反映谱荷载工况。最后运行分析,查看各模态作用下的分析结果。

图3:反映谱函数图

2.4 桥梁抗震验算

进行桥梁结构抗震验算时,有几点需要特别注意:

(1)定义钢筋混凝土构件材料特性中“弯矩――曲率曲线”的定义,其目的是为了描述截面的弹塑性以及在定义材料弹塑性时对E、I值进行修正,图4为定义“弯矩――曲率曲线”示意图。

图4:“弯矩――曲率曲线”示意图

(2)确定塑性铰的位置,定义自由长度与长度系数。

(3)在进行E2地震验算时,由于材料刚度发生变化,应在验算前手动修改结构刚度,验算结果真实可靠。其中刚度调整系数的计算公式为:

系数y=

系数z=

双柱墩验算时需通过pushover计算填入横向允许位移值。

最后运行验算分析,查看构件设计强度验算结果(E1、E2弹性验算),位移变形验算(E2弹塑性验算),再根据验算结果进行结构调整至全部通过验算并具有一定的安全系数。

3非规则桥梁抗震设计方法

以高墩大跨度刚构桥为主要研究对象进行讨论性分析,此类桥梁的抗震能力分析将直接影线墩身承载能力的大小因此是设计中的要点之一。

3.1 考虑地震动空间变化效应的桥梁地震反应分析

通常进行的地震反应分析,常采用假定地震发生时基础各点以相同的振幅和相位振动的一致激励法,忽略了地震动的空间变化特性,对于大跨度桥梁等线型结构而言,则应考虑地震地面运动的空间变化性对桥梁结构的地震反应的影响。

地震动无论是在强度、持时或是频谱特性等方面均具有显著的空间差异性,即地震动场地效应,而引起地震动空间变化的因素十分复杂,主要包括地震的行波效应、衰减效应、部分相干效应和局部场地效应四部分。

地震动空间变化差动场在桥梁各桥墩基础底部输入不同的自功率谱来考虑局部场地的变化,其相关性用相干函数模型来考虑。对多点激励桥梁地震反应分析方法分两大类:一类是确定性分析方法,包括反应谱法和时程分析法;另一类概率性分析方法,主要是随机振动法。由于大跨度桥梁在长周期反应谱和强空间耦合效应研究上还不完善,且地震地面运动的变化特征难以准确模拟等因素,反应谱法有时误差很大。于是基于随机理论的改进反应谱方法得到发展,如林家浩等等的虚拟激励法。

有关地震动场的空间变异性及模拟模型的研究已有大量的研究工作,多是基于实测记录统计分析获得的成果。对山区高桥梁抗震分析中,主要考虑地震动的地形效应,其影响因素主要包括地形的坡度、结构物所处的场地、地震波的传播方向以及地震波的入射角度等。对于河谷地形效应影响的考虑,目前主要是基于数值分析的经验函数法和整体数值分析方法两种。

3.2 非规则桥梁结构抗震设计理论和方法

基于性能的抗震设计是针对不同的结构特点及性能要求,综合考虑和应用设计参数、结构体系、构造措施以及减震装置等来保障桥梁结构在各级地震水平作用下的抗震性能,是桥梁抗震设计思想的一个重要转变。我国08《细则》与《城规》也引进了基于性能的抗震设计思想,采用E1和E2两水平抗震设防,即重要桥梁在E1震作用下只允许发生极小的损伤,而在E2地震作用下允许发生可修复的破坏。

基于位移的抗震设计是实现基于性能抗震设计思想的一条有效途径。它直接以位移为设计参数,针对不同地震设防水准,制定相应的目标位移,并且通过设计,使得结构在给定水准地震作用下达到预先指定的目标位移,从而实现对结构地震行为的控制。基于位移的抗震设计理论主要包括基于位移的抗震设计方法、位移需求简化计算和目标位移的确定三方面内容。北京工业大学针对山区高墩桥梁强震作用下震害特征和失效模式,开展多维多点地震作用下山区高墩桥梁地震模拟振动台台阵试验研究,提出了非弹性位移反应谱和碰撞谱为基础的基于位移抗震设计方法,发展基于直接位移的山区高墩桥梁抗震设计方法。

4结论

本文针对规则桥梁与非规则桥梁的抗震(下转第191页)(上接第179页)设计方法进行了综述,简要的阐述了规则桥梁常规抗震设计分析的要点及过程,和非规则桥梁抗震设计的方法、要点及发展方向。现行规范及常用方法多针对规则桥型,多采用静力模拟的形式(反映谱法)进行分析,但这种方法具有一定的局限性,适用的范围有限。对于非规则桥梁和多维地震作用下桥梁的地震反映分析还需进行大量的实验与数据收集,使方针模拟更接近实际,结构更为可靠,抗震加固方案更为理想。

参考文献

[1] JTG/T B02-01-2008.公路桥梁抗震设计细则[S].

[2] CJJ 166-2011.城市桥梁抗震设计规范[S]

[3] Yamamura N,Hiroshi T.Response analysis of flexible MDF systems for multiple-support seismic excitation[J].Earthquake Engineering and Struc-tural Dynamics,1990,19(3):345-357.

[4] 林家浩,张亚辉.随机振动的虚拟激励法[M].北京:科学出版社,2004.

[5] 王利辉.连续刚构桥振动台台阵试验研究[D].北京:北京工业大学,2011.

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关键词 地震;砌体结构;房屋;抗震设计

中图分类号TU352 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)47-0015-02

1 地震对砌体结构房屋的破坏

在地震作用(主要是水平地震作用的影响)下,抗震措施和结构类型的不同往往是造成多层砌体结构房屋破坏情况不同的原因。主要有如下两种。

1) 由结构或构件承载力不足而引起的破坏

当房屋受到水平地震的横向影响时,水平地震作用主要通过楼盖传至横墙,再传至基础和地基,这时震力主要由横墙承受,当砌体抗震承载力远远小于地震作用所产生的震力时,墙体就会产生交叉裂缝或斜裂缝;当房屋受到水平地震的纵向影响时,水平地震作用主要通过楼盖传至纵墙,再传至基础和地基。如果窗间墙很窄,纵墙就会产生压弯破坏;如果窗间墙很宽,纵墙将以震力破坏为主。

2) 由构件间连接不牢而引起的破坏

一些砌体结构的房屋承载力很好,构件的尺寸也不小,可往往由于连接不牢、支撑系统不完善,整体性差而导致破坏。这种现象在地震时也是常见的,如纵横墙连接不牢以及楼板与墙体之间缺乏可靠的连接都可能造成纵墙外闪,甚至成片塌落。

2 多层砌体结构房屋抗震设计中的常见问题

1)在许多办公楼往往为追求局部大空间,而在底层或顶层局部采用钢筋砼框架结构,从而导致砖混和框架的“混杂”结构体系;

2)住宅砖房建设中,房屋层高和总高超过规范限值,尤其是底层为商店的砖房此种情况更为普遍;

3)住宅砖房中为追求大客厅,布置大客厅和大门洞,使得窗间墙的局部尺寸往往不如人愿,并将阳台设计到客厅内,仅采用增大截面及配筋的构造柱替代砖墙肢,甚至有的不采取加强措施;住宅砖房的设计中平面布置通常过于复杂,纵、横墙沿平面布置多数不能对齐,墙体沿竖向布置上下不连续。这些原因基本均限于场地过小或过度的追求造型;

4)抗震构造措施不到位。常出现“一本图集打天下”的作法,不管具体作法是否合理、是否适用,全都按照图集照扒下来。

3 规范多层砌体结构房屋抗震设计方法

针对以上存在的主要问题,多层砖房抗震设计时应注意以下问题。

1)砌体房屋的总层数及总高度限值

历次震害表明,砌体结构房屋的楼层数越高其所受的震害就越严重。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)在总结国内外历次震害经验的基础上,结合我国的国情,并考虑到加设构造柱防倒塌的抗震效果,制定出了我国在不同设防限度下的砖混房屋层数和总高数限值。设计中房屋层数和总高度限值应同时满足,因为楼盖重量占到房屋总重的一半左右,房屋总高度相同,多一层楼盖就意味着增加半层楼的地震作用。

2)合理的平面、立面布置

平面布置应均匀、简单、规则,尽量避免凹凸形状。平面布置过于复杂,会致使刚度中心与质量中心不重合,而产生扭转效应,大大加剧地震的破坏作用。对不规则型平面砌体房屋,应缩短其伸出的部位,转角或交叉部分墙体应拉通,使水平地震作用能通过贯通的墙体传递到相连的另一侧,否则应当考虑设置抗震缝将其分离,缝宽为50mm~100mm,这样可以避免地震时建筑物的两侧如凹凸部位应力过大,以及房屋因质量中心与刚度中心不重合产生扭转效应。所以多采用一字型平面布置,以利于抗震。对于房屋的门、窗设计应多的选用尺寸大小相等且对齐的。立面布置应力求体型平整规则,承重墙体上下对齐,连续贯通,尽量避免局部突出。通常情况下表明:砌体结构式房屋的层数越多高度越高,其地震时的破坏能力和受损率也就越高。因此,对这类结构房屋的总层数和高度等方面做出规定,是一种既经济又有效地抗震措施,对保证多层砌体结构房屋不致因整体弯曲而破坏也是有利的。对于那些现实中我们无法避免的不规则的房屋,应注意偏离结构刚心远端的抗震验算,立面应尽量将房屋的重力降低,避免头重脚轻的建筑布局。为防止地震时发生鞭稍效应,应避免采用错落的立面,即使要突出屋面建筑部分的高度也不应过高,同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。

3)合理确定圈梁和构造柱的位置

砌体结构的抗震性能也可从设置圈梁和构造柱方面得到改善。据研究,若配筋墙体梁端设置构造柱,由于水平钢筋锚固于柱中,使钢筋的效应发挥得更为充分,则可比无构造柱的同样配筋率的墙体的承载能力提高13%左右,而且设置了构造柱和圈梁的砌体结构可形成两道防御:第一道是砌体裂缝大幅度的发展,靠构造柱及圈梁对砌体约束使墙体大变形消耗输入的地震能量。第二道是砌体墙只会出现宽度不大的裂缝,层间变形不大,构造柱不能开裂。试验研究发现,砖墙增设构造柱后,位移延性系数增大很多,可达4~6。构造柱的作用不仅体现在约束墙体的变形、提高砌体的抗震强度,还能增强墙体之间的连接,这些对砌体的抗震都是十分有利的。它们位置的确定是直接影响构造柱和圈梁能否有效地发挥其作用的重要因素。所以我们一定要严格执行建筑抗震规范对此提出的比较具体的规定。另外,圈梁应封闭连续,尽可能形成一个个近似矩形或圆形的箍。

4)其它方面可采用的措施

多层砖混房屋的低层往往满足不了抗震验算的要求。即使有时在适当部位加设构造柱也不能完全满足抗震承载力验算。可在抗震力不够的承重墙段内配置水平钢筋,使地震力由砌体及水平钢筋共同承担,从而提高墙体的抗震能力。多层砖混结构房屋的楼梯间不宜设在房屋尽端靠近外墙处,而应尽量选择每个单元的中部;为突出屋顶的楼梯间,构造柱应伸到顶部与顶部圈梁连接。

4 结论

综上所述,多层砌体房屋可通过科学选址、控制房屋层数和高度、合理布局。设置构造柱和圈粱,适当提高砂浆标准,加强楼梯间的构造,优先采用横墙承重或纵横墙共同承重以及现浇楼屋盖等抗震措施,从而提高砌体房屋的抗震能力,达到“大震不倒、中震可修、小震不坏”的设防目标。

参考文献

[1]GB 50011.2001建筑抗震设计规范(2008年版)[S].

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关键词: 抗震概念设计;抗震设计方法;基于位移; 基于性能

前言

根据我国多次大型地震中房屋的损坏位置与程度分析中得出:科学合理的建筑结构设计方法是房屋抗震能力提高的制胜法宝。然而完整的建筑结构抗震设计方法不仅包括建筑结构抗震分析计算法,还应有抗震概念设计。

一、 建筑抗震概念设计

地震是一种难以把握的随机振动,其自身的复杂性和不确定性对于准确预测房屋遭遇的参数和特性无非是现代建筑科技的挑战。抗震在结构分析方面仍存在许多不确定性因素,例如未充分考虑非弹性性质,空间结构作用和阻尼变化,材料实效等诸多因素,因此抗震设计不能完全依赖计算得到的结果。长期抗震经验总结的抗震工程基本概念和抗震工程的基本理论应是抗震问题的基本立足点,同时也是良好结构性能的决定因素。

1 建筑场地的选择

地震中经常出现的“轻灾区有重灾,重灾区有轻灾的现象,就是由于地震对房屋的破坏不只是在结构上还有对房屋周围场地条件的破坏。例如地基土的不均匀沉陷 滑坡,粉土 沙土液化,地表的错动与地裂。

抗震设防区的建筑工程场地选择应遵循以下几点原则:

1.1 密实均匀的中硬场地土和开阔平坦的坚硬场地土是建筑抗震有利地段的最好选择。

1.2 避开对建筑抗震的不利地段,例如突出的山嘴 高耸孤立的山丘 河岸和边坡边缘 采矿区 软弱场地土 非岩质陡坡,在平面分布分布上岩性 状态 成因明显不均匀的场地土。

1.3不在地震时可能发生崩塌 滑坡 地陷 地裂 泥石流等地段和发震断裂带上建造房屋。

2 建筑体型的设计

力求建筑的体型要对称 简单 规则 刚度和质量变化均匀。

3抗震结构体系应遵循的原则

3.1采用多道抗震防护线,以防因部分结构或构件的损坏而导致整个抗震体系丧失对重力荷载的承载能力或丧失抗震能力。

3.2抗震结构应具有合理的强度和刚度分布,避免因局部削弱产生应力集中或是塑性变形集中,以防结构薄弱部位的出现。

4 建筑结构构件设置

建筑结构各种构件应有良好的连接,各类构件具备必要的强度和变形能力

5 非结构构件设置

合理设置非结构构件诸如隔墙 填充墙 维护墙。

二 抗震结构设计方法

1 基于位移的抗震设计方法

基于位移的抗震设计方法是以位移为前提的设计方法。它是在不同强度地震作用下,以位移响应为主要目标进行结构设计,从而使结构达到预期设定的性能和功能。它应包括构件截面承载力计算,构件截面变形能力设计等。基于位移的抗震设计具有以下优点

(1)首先能够满足多层次抗震要求。它通过不同的功能要求,设计出不同位移情况下的结构的强度和刚度

(2)基于位移的结构的设计是以目标位移为基准的,所以对破坏时结构的破坏状态有着确定的认识。

(3)不必考虑结构的非线性性质。弹性结构下的设计方法可以直接引用,可用线性系统代替原有结构。

(4)位移法同传统的设计过程相比可直接获得结构抗震要求所需要的截面参数。

集于众多优点于一身的位移法得到了越来越多的青睐,也广泛地应用于抗震设计理念。基于位移的抗震设计方法大致包括三个方法:能力谱方法 控制延性的抗震设计方法 直接基于位移的抗震设计方法。

1.1 能力谱法

能力谱法按照对结构延性需求将规范设计的反离谱折减后转换为反应加速度¬―位移关系的需求谱。并且根据对静力弹塑性分析得到的力和位移关系曲线转换成等效单自由度体系加速度―位移关系能力谱。最后通过将能力谱和需求谱放在统一坐标系,可以分析 评价结构的抗震性能。能力谱法的基本内容基本包括以下四个方面:

1.1.1以多自由度体系和单自由度的转换关系为依据 ,从而建立结构的等效单自由度体系。

1.1.2通过对分析 研究结构的静力弹塑性得出结构基底剪力 。

1.1.3 在同一个坐标系下把能力曲线与需求曲线比较,如果能力曲线不与任何一条需求曲线相交,则得出建筑结构不满足抗震要求。如果两者相交,则可以通过运用插值图解法 计算出二者的交点,寻求二者交点的对应阻尼比。该点确定了在设计反应谱作用下单自由度体系下最大反应和先对阻尼,因而可计算结构延性。

1.2 控制延性的抗震设计方法

控制延性的抗震设计方法就是通过考察结构屈服以后的整个反应过程进而研究构件和结构的延性问题。

控制延性抗震设计方法主要包涵以下几个方面:

(1)分析 计算出在小震下结构的承载力, 并且运算出截面内力和配筋。

(2)依据大地震和经验度计算选定的截面和配筋,得到结构的实际强度,求出结构整体所需要的位移延性系数。

(3)通过研究结构位移延性系数与结构体系的塑形变化机制来确立构件的延性需求,进而运算出临界截面所需的曲率延性系数。

(4) 最后的截面的延性设计依据箍筋的确立进行。

1.3 直接基于位移的抗震设计方法

直接基于位移的抗震设计方法,即直接以位移作为设计参数,根据不同地震设防水准,确立相应的目标位移。并且通过进一步的设计,使结构在制定地震强度下达到预先的目标位移,因而有效控制结构地震行为。直接基于位移的抗震设计方法目前在文献中较为广泛应用,其实用性在逐步提升。

2、基于性能的抗震结构设计

近几年来由于传统的抗震设计思想与方法已经无法满足人们对结构抗震功能的深层次要求,许多专家开始纷纷

关注怎样强化结构的抗震安全目标和如何提高抗震的功能要求,并且在理论研究和实践设计中有所转变和突破。基于性能的抗震结构设计概念作为时代的产物,不仅继承了传统抗震设计理念的精华部分而且实现效益与投资的优化平衡和满足结“个性”的要求。

基于性能的抗震设计主要有以下三个方面的内容

(1) 地震设防水准的确立

传统的设防水准为小震 中震 大震三级抗震设防依据,它们是依据全国基本裂度设防区划图同时采用概率的方法得出的。而基于性能的抗震设计为了掌控不同强度地震下结构的破坏状态,在传统的抗震设计水准基础上深度细化抗震设防水平,同时采用地震动参数,从而实现多级设防标准。

(2) 确定结构性能参数

基于性能抗震设计要求在不同水平地震作用下得到结构的反应性能指标,因此需要运用合理的结构模型,科学的分析方法进行结构的受力分析。在低强度的地震下一般采用弹性动力分析手段进行结构的弹性分析,高强度地震下时常采用弹塑性静力分析法进行非线性受力分析。

(3) 确定结构的性能水准和性能目标。

性能水准即对建筑结构的性能进行划分不同的等级和不同的层次。而明确的结构性能目标则是基于性能抗震设计的核心内容。二者是确定合理的设计方法不可或缺的重要环节。

篇4

关键词:高层建筑;抗震设计;方法

随着我国城市建设和经济的快速发展,由于建设者开发、使用功能上的要求,高层建筑越来越多,体型也越来越多样化,各种体型复杂、内部空间多变的复杂高层建筑大量涌现。我国是地震多发带,在此情况下,高层建筑必须要考虑抗震设防。下面谈谈高层建筑抗震设计的具体方法。

一 必须减少地震能量输入

积极采用基于位移的结构抗震设计,要求进行定量分析,使结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求。除了验算构件的承载力外,要控制结构在大震作用下的层间位移角限值或位移延性比;根据构件变形与结构位移关系,确定构件的变形值;并根据截面达到的应变大小及应变分布,确定构件的构造要求。选择坚硬的场地土建造高层建筑,可以明显减少地震能量输入减轻破坏程度。

二 隔震和消能减震设计的推广使用

目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”,即适当控制结构物的刚度,但容许结构构件在地震时进入非弹性状态,并具有较大的延性,以消耗地震能量,减轻地震反应,使结构物“裂而不倒”。采取软垫隔震、滑移隔震、摆动隔震、悬吊隔震等措施,改变结构的动力特性,减少地震能量输入,减轻结构地震反应,是一种很有前途的防震措施。提高结构阻尼,采用高延性构件,能够提高结构的耗能能力,减轻地震作用,减小楼层地震剪力。随着社会的不断发展,对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高,地震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性,在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。

三 注重结构材料的选用

可以对材料参数随机性的抗震模糊可靠度进行分析,改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他多种不确定因素,综合考虑了材料参数的变异性,地震烈度的随机性及烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。从抗震角度来说,结构体系的抗震等级,其实质就是在宏观上控制不同结构的廷性要求。这要求我们应根据建设工程的各方面条件,选用符合抗震要求又经济实用的结构类别。

四 高层建筑减轻结构自重

一方面从地基承载力来看,如果是同样的地基条件,减轻结构自重意味着在不增加基础或地基处理造价的情况下,可以多建层数,特别是对于软土更为明显。另一方面地震效应与建筑质量成正比,结构质量的增加必然引起地震力的增大。高层建筑由于其高度较大,重心较高,地震作用倾覆力矩也随质量的增加而增大。设计时要求高层建筑物的填充墙及隔墙应采用轻质材料。

五 设置多道抗震防线

当第一道防线的构件在强烈地震作用下遭到破坏后,后备的第二道乃至第三道防线能抵挡后续地震的冲击,使建筑物免于倒塌。高层结构形式应采用具有联肢、多肢及壁式框架的框架剪力墙,剪力墙框架简体,筒中筒等多道抗震防线结构体系。需要强调的是设计不能陷入只凭计算的误区,若结构严重不规则,整体性差,仅按目前的结构设计计算水平,是难以保证结构的抗震、抗风性能,尤其是抗震性能。因此,要求建筑师与结构工程师共同把好初步设计这一环节。关于高层建筑混凝土结构概念设计的一般原则和具体内容,高层建筑混凝土结构技术规程有关章节作了规定。

一是结构的简单性。结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径。建筑抗震设计规范要求,“结构体系应有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。”只有结构简单,才能够对结构的计算模型、内力与位移分析,限制薄弱部位的出现易于把握,因而对结构抗震性能的估计也比较可靠。二是结构的规则性和均匀性建筑抗震设计规范要求,“建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称,并应具有良好的整体性;建筑的立面和竖向剖面布置宜规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。”建筑平面比较规则,不应采用严重不规则的平面布置,对A级高度建筑宜平面简单、规则、对称、减小偏心;而对B级高度建筑则应简单、规则、减小偏心。平面布置均匀规则,使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递,并使质量分布与结构刚度分布协调,限制质量与刚度之间的偏心。结构布置均匀、建筑平面规则,有利于防止薄弱的子结构过早破坏、倒塌,使地震作用能在各子结构之间重分布,增加结构的赘余度数量,发挥整个结构耗散地震能量的作用。沿建筑物竖向,建筑造型和结构布置比较均匀,避免刚度、承载力和传力途径的突变,以限制结构在竖向某一楼层或极少数几个楼层出现敏感的薄弱部位。三是结构的刚度和抗震能力水平。地震作用是双向的,结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用。通常,可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力,结构的抗震能力则是结构强度及延性的综合反映。结构刚度的选择既要减少地震作用效应又要注意控制结构变形的增大,过大的变形会产生重力二阶效应,导致结构破坏、失稳。结构应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力,现有的抗震设计计算中不考虑地震地面运动的扭转分量,在抗震概念设计中应注意提高结构的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。四是结构的整体性。在高层建筑结构中,楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用,楼盖相当于水平隔板,它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构,而且要求这些子结构能协同承受地震作用,特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或抗侧力子结构水平变形特征不同时,整个结构就要依靠楼盖使抗侧力子结构能协同工作。楼盖体系最重要的作用是提供足够的平面内刚度和内力,并与竖向子结构有效连接,当结构空旷、平面狭长、平面凹凸不规则,楼盖开大洞口时更应特别注意,设计中不能错误认为,在多遇地震作用计算中考虑了楼板平面内弹性变形影响后,就可以削弱楼盖体系。

总之,在高层建筑的抗震设计中,设计人员必须在结构设计中正确的应用规范,把握好抗震概念设计,吸取新的理论知识,确保建筑结构在遭遇地震时真正具有良好的抗震能力。

参考文献

[1]高利学.浅谈高层建筑的抗震设计与抗震结构[J].中国新技术新产品.2012(03)

[2]谢亚朋.浅谈高层建筑的钢筋混凝土结构的抗震设计方案[J].科技创业家.2012(19)

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关键词:建筑 抗震设计 新技术

1引言:

2011年3月11日日本东北部宫城县以东太平洋海域发生里氏9.0级地震,造成14704人遇难 ,10969人失踪;福岛核电站1、2、3、4 机组核泄露。2008年5月12日我国四川汶川地震造成69227人遇难,374643人受伤,失踪17923人,这次汶川地震造成的直接经济损失8452亿元人民币。青海省玉树县2010年4月14日晨发生两次地震,造成2220人遇难,失踪70人。地震的危害性如此之大,由地震造成对建筑物的损坏,占地震灾害的绝大部分。地震中很多次生灾害如人员伤亡、火灾等多数也是由于建筑物倒塌引。目前我国抗震设计的目标是“小震不坏,大震不倒”。即当地震烈度小于设防烈度时,房屋应基本完好;当地震烈度大于设防烈度时,房屋建筑即使产生较大破坏,也应保证不出现即时的垮塌,以使人员能够有逃生的时间。由于历史原因,我国80年代以前的建筑大量存在,这些建筑大多未考虑抗震或抗震能力较差。有些房屋虽经过抗震加固,整体抗震性能依然较差。同时,由于我国经济发展不均衡,在部分经济欠发达地区及交通运输能力较差的地区,使用较易就地取材的砖石作为主要建筑材料的砌体结构在今后相当长的时期内仍将大量存在,而作为低层公共建筑的主要结构形式,框架结构也将大量存在。因此,如何从设计上提高高设防烈度地区砌体结构和框架结构的抗震性能,特别是在罕遇的强震作用下的防倒塌能力,应是今后工程抗震研究的重点。

2建筑物抗震的新技术

近年来,随着科学技术的发展,新技术、新材料甚至新的设计思想得到大量的应用,大大丰富了提高建筑抗震能力的手段。如使用更高强度的建筑材料,能够提高构件的极限承载能力并降低结构自重。而与之相比,新技术、新设计思想的应用,能够更有效地减轻地震灾害。其中,隔震和消能减震就是两种建筑结构减轻地震灾害的新技术。

1.隔震技术

在建筑结构中的应用隔震技术是国际上热门的工程抗震新技术。它通过把隔震消能装置(如橡胶隔震垫)安放在结构物底部和基础(或底部柱顶)之间,把上部结构和基础“隔开”。这样,改变了结构的动力特性和动力作用,明显地减轻结构物的地震反应,达到“以柔克刚”的效果。国内外大量的试验和工程实践证明,隔震体系一般可使结构水平地震加速度反应下降60%左右,从而消除或有效减轻结构的地震损坏,提高建筑物及其内部人员的安全性。隔震体系具有很大的垂直承载力(50T-2000T)及很大的垂直压缩刚度,而其水平变形刚度较小(0.25kN/mm~l_8kN/mm),水平极限变位值较大(i0―50cm),它具有足够大的初始刚度,以抵抗风荷载和轻微地震,当强地震发生时,又能自由柔性滑动,而变形过大时,刚度回升,具有保护和限位作用,钢板夹层橡胶隔震垫具有较大的复位能力,在多次地震中自动瞬时复位。同时,它耐久性能好,一般使用寿命可在70年以上,远远超过一般民用建筑物50年使用寿命的要求。l994年1月l7日,美国洛杉矶大地震中,该市相距不远的两个医院,一个是隔震的,地震时医师护士照常工作;另一个是不隔震的,损坏厉害,一直无法恢复工作。l995年1月17日,日本神户大地震,该市的西部邮政大楼和松村研究所大楼等隔震房屋经受了地震的考验,房屋结构安全完好,仪器、设备、装修等丝毫无损。根据其特性,一般来说隔震技术主要适用于较重要的低层和多层建筑,如医院、学校、商场、科研机构以及重要的指挥职能单位。

2.消能减震技术

消能减震技术的方法是指在结构的某些部位(如支撑、剪力墙、节点、连接缝或连接件等)设置消能阻尼装置或元件,通过消能装置产生摩擦非线性滞形耗能来耗散或吸收地震能量以减小主体结构的水平和竖向地震反应,从而避免结构产生破坏或倒塌,以达到减震抗震的目的。这种方法主要用于高层或超高层建筑。隔震和消能减震技术目前在日本、美国已有了一定数量的应用,并在震害中有较好的表现。

我国从九十年代开始,也以试点的方式在一些工程中应用了这些技术并取得了一些好的经验。新的抗震设计规范已给出了隔震和消能减震技术工程应用的指导性意见,标志着这些新技术已进入实用性阶段。隔震和消能减震技术虽能够大幅度提高建筑结构的抗震性能,但目前其建造成本较高,且其技术从设计到构造,施工均较复杂,合理地掌握和实施尚存在一些问题,因此,新技术距离大规模推广和应用还需要一定时间的准备。

3以合理的设计提高安全性能

其实,从建筑设计的角度出发,在正确的抗震理论指导下,依据合理的设计原则,同样可以提高甚至保证建筑结构的安全可靠性。这些原则包括结构构件应具备足够大的承载能力:结构应具有足够大的刚度以减小地震作用下的扭转和位移;:结构应具有足够大的刚度以减小地震作用下的扭转和位移;结构应具有足够大的延性和耗能能力,这一点对结构在强震作用下的安全性尤为重要。延性是指构件和结构屈服后,具有承载力不降低或基本不降低、且有足够塑性变形能力的一种性能。延性大,说明塑性变形能力大,强度或承载力的降低缓慢,从而有足够大的能力吸收和耗散地震能量,避免结构倒塌。综合运用以上的抗震原则,以承载力、刚度和延性为主导目标,实施多道防线,刚柔结合的基本理念,同时保证结构体型简单规则,结构受力和传力途径直接,整体结构与结构构件共同作用,就可以从设计上确保建筑结构在地震作用下的安全性。以著名美籍华裔设计师林同炎设计的尼加拉瓜首都马那瓜美洲银行大楼为例,该楼l8层、6l米高。由于采取了多道防线,刚柔结合的概念设计思想,通过在总体系中预设薄弱环节作为强烈地震作用下可被破坏但不影响整体安全的耗能构件保证结构的抗震性能。在l972年马那瓜强烈地震作用下,该楼仅出现少量裂缝,经过简单维修加固后至今仍可使用,而周围大量建筑物倒塌,5000多人死亡。美洲银行大楼在马那瓜地震中的表现充分证实了概念设计思想的创造性和前瞻性。说明以承载力、刚度和延性为主导目标,在罕遇的强烈地震作用下,通过充分发挥结构和构件的延性与耗能能力,仍可使结构具有足够的承载力。

篇6

Abstract: Along with our country city changes a process accelerate ceaselessly, land resources increasingly tense construction, increasing the number of high-rise buildings, the seismic design of buildings and becomes more and more important. At present, the seismic theory unceasingly consummates, the development of information technology, it will promote the research, seismic design method in view of this, this paper combines the practical work from the seismic design issues related to the analysis.

Key words: seismic; seismic design method; reinforcement

中图分类号:TU2文献标识码:文章编号:

引言:目前,地震是我们人类最常见的也是面临的最严重的自然发生灾害之一。我们知道,如果在人们的居住地发生了地震,那么损失的后果将会十分严重,这也就警示我们要在建筑结构的抗震设计方面要很重视。诚然,我们确实也在时刻不断地努力研究探索着抵抗地震发生的新方法,使得建筑结构的抗震设计就成为了工程研究领域关注的热点。现在的建筑结构关于抗震设计的一些理论经历了一个很漫长的发展过程,伴随着人们对地震的理解与认识在不断地加深,建筑结构的抗震设计分析已经成为我国建筑行业中发展的一个关注点,与其相互对应的建筑结构的抗震技术也已经成为建筑结构工程中比较重点研究的一些理论知识。

一、建筑抗震概念设计

“建筑抗震概念设计”是对建筑结构总体进行布置并确定各个细部构造的过程,它是根据地震灾害以及工程经验等所形成的基本设计思想和设计原则。地震动是一种随机振动,具有复杂性和不确定性,因此,抗震问题不能完全依赖计算结果。而是应该立足于工程抗震基本理论和长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念来优化设计。抗震概念设计主要有如下几点:

1.尽量避开对建筑抗震不利的地段,选择对建筑抗震有利的地段。

2.建筑的体型尽量做到简单、质量、对称、和刚度变化均匀;

3.抗震结构体系,必须符合下面的要求:

(1)必须具有合理的地震作用传递途径和明确的计算简图;

(2)设置多道抗震防线,避免因构件破坏或部分结构而导致整个体系丧失对重力荷载的能力或抗震能力;

(3)刚度和强度务必做到合理化,避免因突变或局部削弱形成薄弱部位,产生过大的塑性变形集中或应力集中;对可能出现的薄弱部位,应采取具体提高抗震能力的措施。

4.抗震结构的各类构件必须具备变形能力和强度;

5.抗震结构的各类构件之间应注意连接的可靠性;

二、建筑结构抗震设计的主要方法

建筑结构要在整体上遵循抗震设计的一些主要原则,以便来填补那些因为地震灾害的作用以及震后反应的那些复杂性而导致抗震计算不准确带来的一些不足。那么,建筑结构的抗震设计主要采取的方法有以下几种:

1.建筑结构的基本构造

一般情况下,建筑采取的混凝土结构,是通过建筑钢筋砼构件的截面高宽比来限制取值,那么,建筑要求的最小配筋率,是由承重柱的轴压比来控制的。建筑的砖混结构,一般比较常见的构造方法有限制建筑房屋的整体高度与建筑的层数与层高;在建筑的横纵墙中来设置一些钢筋混凝,并且还要设置一些防震缝等等。在经过修订以后的建筑结构抗震设计的规范标准中要求增加一些具有强制性的条例,要突出建筑屋顶的楼、电梯,要求建筑构造柱应该延伸到建筑的顶部,并且要与建筑顶部圈的粱连接在一起,以此来拉结建筑的填充墙来加入总体建筑结构的承受力,并且对建筑结构自身的刚度有着比较大的作用,这个应该在抗震设计中加以充分的思考。

2.建筑结构抗震设计的一些性能目标

建筑物在发生地震的时候有高度的安全性,是在抗震设计中应该具有的很大特点,所以建筑结构的抗震设计要求以将要建设建筑物的地区可能会大地震的烈度为基本的标准。而且还要以建筑自身以及建筑物得室内物品没有造成破坏为最终目标来确定建筑结构的一些抗震性能指标。建筑结构的一些非抗震的下部结构以及建筑结构的一些基础部位也需要有一定程度上的抗震能力,在发生大地震的时候建筑结构要基本保持在所能承受的弹性范围之内。另外,建筑结构的抗风性能是因为抗震的建筑水平所具有的刚度比较小而容易发生一些比较小的波动,这个应该思考那些因为发生的季节风等所带来的作用发生的影响。所以由于风压所产生的建筑水平振动很有可能会导致建筑的安全使用性能以及建筑抗震部分的耐久性能受到破坏。因此,建筑结构要有一定的比较好的性能指标,以便达到高的抗震设计要求。

3.建筑的场地和建筑规划

建筑结构要有好的抗震性,需要选择比较有稳定性的场地,这样会有比较好的基础。另外,具有抗震性的建筑需要有抗震层的设置,而且建筑结构的外部空间应该做包括邻栋间距、建筑外观等等的一些舒适感以及安全性能的角度来考虑。而且在进行建筑结构的场地规划的时候,也应该从适应建筑上部结构的位移等特点与性能方面的角度来考虑。建筑物在经过长时间的使用后,建筑结构的整体可能发生移动的范围之内不应该堆放一些障碍杂物。在建筑结构可能发生移动的范围之内一般来说会设置一些建筑的出口与入口,并且还要注意不能因此而使得人受到一些伤害,最好为了避免人或者车辆比较容易通过出入口,应该设置一些门墙或者指示标记等等。

三、抗震计算

1.地震作用计算

底部剪力法和时程分析法是结构抗震计算的基本方法。

(1)底部剪力法。适用于高度不超过40 m、以剪切变形为主、质量与刚度在竖直方向分布均匀的结构,以及可简化成单质点体系的结构。

(2)时程分析方法。适用于不规则的建筑(如扭转、凹凸、楼板不连续和竖向形体不规则等)、甲类建筑与烈度、限定高度的高层建筑;多遇地震作用的计算也可采用时程分析法,计算时,将多条时程曲线计算结果的平均值作为计算结果。

采用上述两种方法计算地震作用设计时,须满足以下计算要点。

(1)因为建筑结构两个主轴方向的构件抗侧力是地震变形验算的主要对象,所以,这两个方向要分别进行水平地震作用的计算。

(2)对质量与刚度的分布明显不对称的结构,需考虑双向水平地震作用下的扭转效应。其他结构的扭转效应可以通过对地震作用修正得到。

(3)8、9级地震中的大跨度结构和长悬臂结构,9级地震中的高层建筑,都要进行竖直方向地震作用的计算。

(4)对于结构中相交角度大于15°的斜交构件,需对有抗侧力的该种构件进行水平各向地震作用计算。

四、抗震构造措施

1.砖混结构

砖混结构的抗震构造要求包括:加设圈梁、加设构造柱、对墙体加固构造。

(1)圈梁用于增强房屋的整体性,可以提高房屋的整体抗震

能力。

(2)构造柱与圈梁配合适用,二者形成封闭骨架,可以提高砌体结构的抗震能力。一般来说,在内外墙交接处、外墙转角处以及楼梯间的四角处,都应加设构造柱。

(3)墙体加固构造可以有效提高砌体结构的水平承载力,一般做法是用高标号水泥砂浆或布钢筋网砂浆代替原墙体的粉刷抹灰。

2.混凝土结构

混凝土结构的抗震构造要点包括:(1)构件截面的高宽比要满足规定的限值。(2)满足最小配筋率要求。(3)将承重柱的轴压比控制一定的范围内。(4)一般填充墙中应设置拉结筋,较长的填充墙还应设置构造柱、芯柱、角柱并要求短柱箍筋全高加密。

五、结束语

建筑结构的抗震设计是一个复杂、综合、系统且整体性很强的过程,它包括建筑结构的概念设计、抗震计算及构造措施,三方面缺一不可。如今,随着地球的生态环境的破坏越来越严重,地震灾害也日趋频繁,建筑结构的抗震设计成了衡量建筑结构设计是否有效的一向重要指标。因此,对各种结构进行更准确、合理的抗震设计,将成为建筑工程中尤为重要的研究方向。

参考文献:

[1]张映超.浅谈房屋建筑结构的抗震设计[J].科技风,2011.

篇7

关键词:建筑结构,钢筋混凝土,抗震设计

Abstract: this article from the bottom shear wall to strengthen the determination of wall thick parts, short shear wall structure design, and shear wall and the framework of frame column connection beam design, and conversion layers, under structure to determine the lateral stiffness ratio were discussed in the high-rise building seismic design of reinforced concrete structures.

Keywords: building structure, reinforced concrete, seismic design

中图分类号:U452.2+8文献标识码:A 文章编号:

1、前言

随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展,结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。最初,在未考虑结构弹性动力特征,也无详细的地震作用记录统计资料的条件下,经验性的取一个地震水平作用(0.1倍自重)用于结构设计。到了60年代,随着地面运动记录的不断丰富,人们通过单自由度体系的弹性反应谱,第一次从宏观上看到地震对弹性结构引起的反应随结构周期和阻尼比变化的总体趋势,揭示了结构在地震地面运动的随机激励下的强迫振动动力特征。但同时也发现一个无法解释的矛盾,当时规范所取的设计用地面运动加速度明显小于按弹性反应谱得出的作用于结构上的地面运动加速度,这些结构大多数却并未出现严重损坏和倒塌。后来随着对结构非线性性能的不断研究,人们发现设计结构时取的地震作用只是赋予结构一个基本屈服承载力,当发生更大地震时,结构将在一系列控制部位进入屈服后非弹性变形状态,并靠其屈服后的非弹性变形能力来经受地震作用。由此,也逐渐形成了使结构在一定水平的地震作用下进入屈服,并达到足够的屈服后非弹性变形状态来耗散能量的现代抗震设计理论。

由以上可以看出,结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性,从基于经验到基于非线性理论,从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服,并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变。

1. 短肢剪力墙结构设计

《 高规》 第7.1.2 条中所指的“短肢剪力墙较多的剪力墙结构”,主要是指结构平面中部为剪力墙构成的薄壁筒体、其余部位基本为短肢剪力墙的一种结构布置形式,近几年来在非抗震区以及6 度、7 度抗震设防区的住宅建筑结构中被广泛应用。对于短肢剪力墙较多的剪力墙结构,结构设计时除应符合《 高规》 第7.1.2 条的规定外,结构布置时宜使两个主要受力方向的抗侧刚度和承载力相差不大,同时应控制短肢剪力墙承受的倾覆力矩占结构底部总倾覆力矩的40%一50%。具体工程设计时,短肢剪力墙承受的倾覆力矩占结构底部总倾覆力矩的比例,可近似按同一抗侧力方向上短肢剪力墙截面面积与结构平面中全部剪力墙截面面积的比值确定。

《 高规》 中定义的短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5 一8 的剪力墙。当剪力墙的截面高度与厚度之比为3 一5 时,其轴压比限值应符合《 高规》 第7.2.5 条的规定,此时剪力墙的抗震等级应按《 高规》 表4.8.2 规定的抗震等级提高一级采用;其纵向钢筋的构造钢筋可按《 高规》 第7.1.2 条第6 款的规定设计,配筋方式可根据实际情况和设计习惯按框架柱或剪力墙设计;其箍筋可按剪力墙约束边缘构件或构造边缘构件的要求设计。其中,剪力墙约束边缘构件箍筋的配箍特征值的取值如下:当剪力墙轴压比等于或接近《 高规》 表7.2.16 的限值时,箍筋配箍特征值为0.2 (抗震等级为特一级时为0.24 ) ;当剪力墙轴压比小于《 抗规》 表6.4.6 的限值时,箍筋配箍特征值可取0.1 ;其他情况,箍筋配箍特征值可按轴压比大小在0.1 和0.2 (抗震等级为特一级时为0.24 ) 之间线性插值。剪力墙构造边缘构件中箍筋的设置可按《 高规》 第7.2.17 条的有关规定执行。

2. 与剪力墙及框架柱连接的框架梁设计

高层建筑结构简化计算时通常假定地基为绝对刚性,不考虑地基不均匀沉降对结构构件竖向变形差的影响。同时,《 高规》 关于抗震设计轴压比的规定中,框架柱和剪力墙的限值是不相同的,如表1 所示。

表1 钢筋混凝土剪力墙与框架柱轴压比限值

结构构件 搞震等级

剪力墙框架柱 一级(9度) 一级(7、8) 二级 三级

0.75 0.75 0.85 0.98

因此,对高层结构进行内力分析及截面设计时,与剪力墙及框架柱连接的框架梁往往由于竖向变形差过大而容易超筋,给框架梁截面设计带来一定的困难。

3、钢筋混凝土结构在地震作用下受力性能的主要特点有:

3.1

结构的抗震能力和安全性,不仅取决于构件的(静)承载力,还在很大程度上取决于其变形性能和动力响应。地震时结构上作用的“荷载”是结构反应加速度和质量引起的惯性力,它不像静荷载那样具有确定的数值。变形较大,延性好的结构,能够耗散更多的地震能量,地震的反应就减小,“荷载”小,町能损伤轻而更为安全。相反,静承载力大的结构,可能因为刚度大、重量大、延性差而招致更严重的破坏。

3.2

屈服后的工作阶段――当发生的地震达到或超出设防烈度时,按照我国现行规范的设计原则和方法,钢筋混凝土结构一般都将出现不同程度的损伤。构件和节点受力较大处普遍出现裂缝,有些宽度较大;部分受拉钢筋屈服,有残余变形;构件表面局部破损剥落等。但结构不致倒塌。

4.3

“荷载”低周的反复作用――地震时结构在水平方向的往复振动,使结构的内力(主要是弯矩和剪力,有时也有轴力)发生正负交变。由于地震的时间不长且结构具有阻尼,荷载交变的反复次数不多(即低周)。所以,必须研究钢筋混凝土构件在低周交变荷载作用下的滞回特征。

4 结构抗震变形验算

抗震设防三水准的要求是通过两阶段设计来保证的:多遇地震下的承载力验算,建筑主体结构不受损,非结构构件没有过重破坏保证建筑正常使用功能;罕遇地震作用下建筑主体结构遭遇破坏,但不倒塌。结构抗震变形验算是两阶段设计很重要的内容。

第一阶段设计,变形验算以弹性层间位移角表示。以保证结构及非结构构件不开裂或开裂不明显,保证结构整体抗震性能。新规范增加了变形验算的范围,对以弯曲变形为主的高层建筑可以扣除结构的整体弯曲变形,因为这部分位移对结构而言是无害位移,只是人的舒适度感觉不同而已,

第二阶段的变形验算为罕遇地震下薄弱层弹塑性变形验算,以弹塑性层间位移表示。根据震害经验、实验研究和计算结果分析提出了构件和节点达到极限变形时的层间极限位移角,防止结构薄弱层弹塑性变形过大引起结构倒塌。规范对验算的范围有明确规定,但考虑到弹塑性变形计算的复杂性和缺乏实用软件,对不同建筑有不同要求。在以后发展中可以把验算范围推广到更大,甚至可以基于位移控制法来设计结构,满足某些类型的建筑对结构位移的特殊要求,来保证结构的位移在可接受范围。

需要说明的是,现阶段的位移控制和抗震设计还限于单一地震下结构的反应。如何有效考虑在地震高发区及多次地震下累积损伤对结构变形和抗震性能的影响,保证结构整个寿命期内的安全,需要进一步的研究。

结束语

总而言之,钢筋混凝土高层结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程,任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全隐患。因此我们设计工作应按规范相应的构造要求严格执行,才真正确保设计质量的安全。

参考文献

[1]《建筑抗震设计规范》(GB50011一2001)

篇8

但基于未来设计者将越来越全面地考虑结构的性能、安全和经济等因素,结构基于性能的抗震设计思想将成为新的发展趋势。为此,本文对建筑结构基于性能的抗震设计具体的理论和方法设计方法进行初步探讨,并提出混凝土结构基于性能的抗震设计方案。

关键词:建筑结构 性能 抗震设计 设计方法

中图分类号: TU3 文献标识码: A 文章编号:

一 研究背景

2008年5月,四川发生8.0级大地震,数万人死亡,房屋建筑损毁无数,损失惨重。此次地震灾害再次表明,现代地震灾害的高度不确定性和其引起的巨大经济损失,结构工程界将不得不对现有建筑结构的抗震设计思想和方法进行深刻反思。同时,面对现代化技术的发展和人类生活质量的不断提高,设计者也将越来越全面考虑建筑建构的综合性能。因此,未来的抗震设计将从以往只注重结构安全,过渡到结构的性能、安全和经济等方面的综合考虑。

二 基于性能的抗震设计理论 (PBSD)研究

结构抗震设计思想[1]经历了刚性设计、柔性设计、延性设计、结构控制设计。目前普遍采用延性设计思想,但其允许次要构件甚至承重构件发生非弹性变形,造成难以修复的永久破坏,以致巨大的经济损失。结构控制设计在理论研究和工程应用上也取得了很大进展,但存在易老化且耐久性差的缺点。总的来说,现行抗震理论和设计方法中存在的问题可概括为:对损失的控制不力,难满足对结构选择的要求;结构性能概念不明确,设计透明度小;结构性能标准缺乏灵活性,性能目标的实现过程存在误区。

1基于性能的抗震设计概述

1992年美国SEAOC、ATC和FEMA等组织对基于性能的抗震设计理论进行权威描述[2],可概括为:基于性能的抗震设计理论是在现有的结构抗震性能分析基础上,针对每一种抗震作用水准,将结构的抗震性能划分成不同等级,设计者根据结构的用途和业主(使用者)的特殊要求,对结构系统和造型的选择进行概念设计,并根据结构的抗震性能目标,合理地进行结构抗震设计,使结构在各种水准地震作用下的破坏损失控制在业主可接受范围内,同时优化工程项目服役期内的费效,达到安全可靠和经济合理的一种优化平衡。

其设计特点是:拥有量化的多重设防目标,满足设计者对结构性能目标的需求;整个设计着重体现投资—效益准则和体现抗震设计的个性化;更强调实施性能目标的深入分析和论证,采用现行标准规范中还未规定的新的结构体系、新技术、新材料,实现建筑结构技术进步和创新;针对不同设防烈度、场地条件及建筑的重要性可灵活采用不同的性能目标和抗震措施等。

2 研究的主要内容

2.1抗震性能目标的确定

结构的抗震性能目标的选择,为后续的整个设计和建造过程设定了必须遵循的标准。抗震性能目标确定关键是对不同的地震作用水准的评价,限定结构在一定超越概率的地震发生时的最大破坏状态,这种破坏状态包含结构体系的适用性、安全性、耐久性和整体性等功能。若破坏状态的水平设计得太高,建筑结构固然安全可靠,却导致投入的增加;若破坏状态水平设计得太低,固然可以降低工程造价,却存在使用风险和较高的维护成本。目前结构抗震性能目标的确定,大多采用“投资一效益”准则,综合结构安全、功能、经济、社会等因素进行评估,以结构可靠度为决策变量,以结构全寿命周期为时间范围,以相应的寿命周期总费用最小为决策目标,优化抗震设计方案。

但由于地震的随机性所造成的结构破坏变异性较大,结构失效模式复杂,以致结构体系可靠度的概念还不很明确,且地震所造成的非结构损失所占总损失的比例越来越大。因此,需要进一步的研究,目前尚难直接应用到工程结构设计中。

为此美国学者根据建筑物的重要性将结构的抗震设防目标分为三类[3]:基本设防目标、重要/防危设防目标、特别设防目标,提供三个结构抗震性能目标作为它们的最低性能界限。

2.2 抗震性能水准的确定

为了有效控制结构的破坏程度,使得结构破坏导致的财产损失控制在可以接受的范围内,实际的设计需要考虑不同设防水准的地震,明确结构应该具有的性能水平。

由于结构的性能与结构设计的破坏状态相关联,而结构的破坏状态又可由结构的反应参数或某些定义的破坏指标来确定,所以结构性能水平可以这些参数来划分。尽管结构性能由某个参数来划分可能不尽完善,但鉴于目前的研究水平,不少学者认为结构位移变形可以有效地反映结构破坏情况,且以位移(变形)来划分结构性能水平比较方便实用。因此一般的建筑抗震性能水准划分如表1:

表1

三基于性能的抗震设计方法研究

1 综合设计法

此法以概率为基础,要实现最优的设计方案,使建筑物服役期内既达到基本性能目标,费用效果又最优,最大程度地体现基于性能的抗震设计思想。但设计中要全面考虑重要因素,设计过程复杂繁琐。

2 承载力设计方法

适用于相对简单、场地条件好的建筑物的性能设计,目前各国规范所普遍将其应用于所有性能目标设计中,计算简单。

3 基于位移的设计法

假定位移或层间位移是结构抗震性能的控制因素,整个抗震设计中用位移控制,设计后以应力验算,不满足后采用增大刚度方法来改进,以位移目标为基准来配置结构构件。该法是在性能设计的理论中很有前途的一种方法。根据设计思路的不同可以分为:目标位移法、能力谱方法和按延性系数方法。

3.1 目标位移法

根据FEMA 273[5]推荐,直接以目标位移为控制因素,通过设计位移谱得出在此位移时的结构有效周期,进一步得出结构的有效刚度,求出此时基底剪力并进行具体配筋设计,此法在设计初始就明确的结构设计的性能目标,避免重复设计而增加设计费用,方法比较直观、简单,但设计精确性不够理想。

建筑顶层的质量中心定为结构位移的控制点,则目标位移为:

T——弹性基本周期,有弹性动力分析确定

,——结构弹性侧向刚度和结构有效侧向刚度

——谱位移与顶点位移修正系数

——最大非弹性位移与由线弹性反应计算出的位移差异修正系数

——滞回线形状对最大位移反应的影响修正系数

——考虑动力P—效应修正系数

3.2 能力谱方法

能力谱方法最初是由Freeman等人在1975年提出的,后来经过很多学者不断改进而成,将结构分析得到能力谱曲线(曲线)。基本步骤[6]:

1)建立合适的结构单元恢复力模型,通过非线性静力(Push-over)分析,得到结构的底部剪力一顶点位移曲线(能力曲线)。(由于目标位移已知,故可假定一个偏大的位移作限值,保证结构能力谱与地震需求谱相交。)

2)将结构能力曲线(曲线)转化为等效单自由度体系的谱加速度一谱位移曲线(曲线),即能力谱曲线。

, ,,

其中,,分别为结构第一振型的等效模态质量和振型参与系数。为第j 层的集中质量;是基本振型在 j层的分量;N为结构的层数。当所用的模态不同时,和不同,曲线曲线也不相同。

3)建立结构的地震需求谱曲线。

4) 评估结构抗震性能。

5)将得到的单自由度体系的目标位移反变换为实际的多自由度体系的顶点位移,由能力曲线求得此时结构相应的底部剪力,再根据Push-over各步的计算结果,计算各铰截面此时的塑性铰转角值。

3.3 延性系数法

Park和Paulay最早此法进行研究,其实质是建立构件的位移延性系数或截面曲率延性系数与塑性铰区混凝土极限压应变的关系,由约束箍筋来保证核心区混凝土能达到要求的极限压应变,从而使得构件具有要求的延性系数。

基本步骤如下:

1)计算结构在小震下的承载力,求出截面内力并配筋。

2)由在大震情况下的强度验算,选定截面、配筋得到结构实际强度,采用静力弹塑性分析方法,确定结构的底部剪力和顶点侧移关系曲线(),求出结构位移延性系数。

3)根据和结构体系的塑性变形机制,计算构件截面曲率延性系数。

4)通过构件的或与塑性铰区混凝土极限压应变的关系,约束箍筋,使得构件具有要求的延性系数

4 能量法

假设地震输入的总能量与结构耗散的能量共同决定结构构件和功能设施的破坏,通过设置耗能元件控制结构或构件的耗能能力,以控制整个结构抗震性能。此法能够直接估计结构的潜在破坏程度,但是结构体系较复杂性,结构滞回耗能的计算很大程度上取决于于构件单元恢复力模型的选取,其中不确定因素较多,计算精确性不高。

四 混凝土结构基于性能的抗震设计

基于性能的抗震设计尚处于研究中,鉴于其复杂性以及人们认识的局限性,目前还不能够完全依靠计算设计来确保结构的安全可靠,但混凝土结构基于性能的抗震设计可着重加强结构概念设计和细部构造设计。设计步骤[7]如下:

1) 评估场地安全性 (确定场地适用性和设计地震动水平)。

2)根据结构用途、投资效益准则和业主要求选择可接受的破坏程度,将混凝土结构抗震目标性能划分为多个水准,并量化指标。结构目标性能水准采用可靠度理论和优化思想来确定。

3)加强概念设计,合理选择结构系统和造型(着重对结构总体方案、设计策略和结构构造进行定性引导,保证结构和结构构件的延性,提高结构综合抗震能力)。

4)结构方案设计(考虑多级水准地震作用下强度设计,选择恰当抗震措施和设计方法等完成结构设计)。

5)采用变形指标对结构抗震性能进行评估。通过控制结构构件的损伤程度和非结构构件的性能水平,使结构在服役期内的费用最小,地震破坏控制在业主可接受范围内。

整个设计需要定性定量,准确简便,通过设计周期的缩短,提高工作效率,同时整个设计应强调对结构刚度的控制。

五结束语

目前,基于性能的抗震设计得到广泛的研究和国际的认可,成为结构抗震设计方法的新的发展趋势。由于这一设计方法研究才刚刚起步,还存在着许多急需解决的问题,如性能目标和性能水准的合理划分、结构分析模型和参数的选用、模型试验和震害资料、非结构和设施的抗震性能要求、震后灾害估计等,以致工程中还未得到广泛的应用。但笔者相信,随着这些问题的解决、研究工作的不断深入和工程实践应用,基于性能的抗震设计理论和方法将会日趋完善,满足未来业主对结构的自由选择和使用要求。

参考文献

[1] 周云 .耗能减震加固技术与设计方法[J]. 北京:科学出版社,2006:198-199

[2] 马宏旺,吕西林. 建筑结构基于性能抗震设计的几个问题 [J]. 上海:同济大学学报,2002,30(12)

[3] 徐如贵. 基于性能的抗震设计理论与方法研究进展[J]. 2006,32(22)

[4] 柏章朋,邱永东 .基于性能的结构抗震设计研究的主要内容[J].北京:科技咨询导报,2007

[5] FEMA 273 NEHRP Guidelines for seismic Rehabilitation of buildings[R]. Federal Einergeney Management Agency,1997

篇9

关键词:建筑结构;等位移延性;抗震设计;原则;因素;措施

地震等自然灾害对建筑的危害性较强,建筑结构层地震反应是指,在地震作用下,建筑结构发生的变化,其可以导致建筑地基出现位移,也可能破坏建筑结构的稳定性,还可能使建筑结构中间出现内力现象或者变形问题,增加了建筑的安全隐患,必须对其进行防治。为了降低地震反应对建筑的磨损情况,必须对建筑结构层等位移延性反应进行抗震设计,针对设计的方法措施进行了介绍,希望对相关工作人员有所帮助。

1 建筑结构层抗震设计的基本原则

1.1 建筑施工时,对建筑结构层的构件有着特殊的要求,其必须具有一定的平衡力与刚硬度,可以承受较大的荷载,还要具有一定的延伸性能,保证建筑的结构可以承受最大限度的重力等作用力。

1.2 建筑结构构件的剪力墙、节点等特殊位置要进行加固处理,保证其性能达到最佳状态,还要降低建筑结构的弯度以及梁柱的数量。

1.3 建筑结构的不同位置,性能也着较大差异,在性能比较低的位置,要对其剪力墙、节点进行加强加固处理,提高其延伸能力与适应性,这样可以保证建筑在地震反应中,将地震损耗降到最低。

1.4 由于建筑构件在竖向荷载的作用下,无法代替最重要的消耗能源,所以,建筑设计人员必须在需要防护的地方加筑抗震防线,提高其抗震的能力。

1.5 一般在较为强烈的地震过后,还会出现多次余震,所以,在建筑结构的内部,一定要设计出合理的冗余度,使其形成屈服区,可能对抗多次震动,由于建筑结构的构件有着一定差异,所以在设计时必须处理好构件之间的关系。在同一楼层内,重要的消耗构件不能超过其他构件的弹性阶段,否则其构件无法发挥出延性。

1.6 剪力墙是建筑结构的重要组成,在设计剪力墙时,要考虑连梁的跨度以及截面尺寸,剪力墙承载的荷载不能超过其最大限度,连梁的截面也要满足设计的要求,设计师为了提高建筑结构的稳定性,还可以增加结构层位移延性。

2 影响建筑结构层位移延性的因素

建筑结构层等位移延性反应影响着其抗震效果,延性反应的高低关系着抗震设计的内容,在设计的过程中,设计人员一定要了解影响结构层位移延性反应的因素,这样才能提高设计的质量。建筑一般是由混凝土结构构件组成,混凝土结构构件主要有两类,一类是梁,另一类是柱。梁与柱对建筑的抗震性有着较大影响,为了提高建筑结构的延性,必须改进梁柱的设计,还要注意混凝土的种类。

不同的混凝土有着不同的性能,其压应变与受压区的高度与钢筋的配比率有直接关系,配筋率的高度提高后,混凝土极限压应变以及受压区的高度也会随着增大。对于柱的轴压力,在构建受压区高度增加时,其延性会随着降低,而增加箍筋这类构件的数量,可以提高混凝土的应变能力,其结构的延性也会越来越强。

3 保证结构层延性能力的抗震措施

对结构的延性进行科学选择,利用抗震措施来测试结构是否具有足够的延性能力,在不同程度的地震中,实现抗震系统的标准性。全面的抗震措施如下。

3.1 强柱弱梁:在抗弯能力的设置方面,柱子应该要大于梁的抗弯能力,就算在比较危险的地震中,梁端塑性铰会第一时间出现,塑性会随着最大非线性位移而增大,接着柱端塑性铰会出现,塑性会随着最大非线性位移而减小,或者是基本上不会出现塑性铰,充分保证框架塑性耗能机构的稳定性以及塑性耗能能力的最大化。

3.2 强剪弱弯:剪切破坏一般都不会具有延性,局部出现剪切破坏后,那这个位置就完成失去了结构抗震能力,要是柱端出现了剪切破坏情况,甚至还会造成结构的局部或整体倒塌。所以可以最大程度地提高柱端、梁端、节点的组合剪力值,无论是任何强度的地震中,其任何构件都不可能出现剪切破坏情况。

3.3 为了防止将刚度折减后会降低连梁受弯或受剪承载力。我们可以采取两种科学的方法预防此现象。首先是增大梁洞口宽度、降低连梁高度,从而降低连梁的刚度;其次是增大剪力墙厚度来降低连梁的刚度。在连梁的设计中的影响因素是多种多样的,但是在连梁的设计中的内力和剪力墙的刚度和强度,都必须遵循"强剪弱弯"的原则,以提高高层剪力墙的连梁设计水平。把强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱杆件的设计原则灵活地应用到结构层延性的抗震设计之中。通过受弯构件的压力和构件变形的作用,集中武器爆炸动荷载作用的能量,从而减轻支座截面中抗剪与柱子的承载能力,在屈服前结构不会发生剪切破坏,在屈服后保证充足的延性,最终形成塑性破坏,提高结构的整体承载能力。或者是受弯构件应双面配筋,在承受动荷载作用发挥下,可能会造成构件坍塌,所以在节点区要保证充足的抗剪、抗压能力、钢筋锚固长度等。

3.4 材料性能:材料延性在构件延性的确定中起到关键性的作用。为了达到材料的规范性,它也有相应的讲究。比如:使钢铁的强度比需要更合理,限制延伸率及混凝土强度等级等方面。对于用来承受拉压外力的材料的选择,最重要的是考虑构件材料内部对拉压外力引起的反向应力。在目前的建筑业来讲,钢材是现代建筑中最为理想的构件材料。砖头的抗压能力远远大于抗拉能力,因此砖头长久以来被用来当做墙体材料和建筑基础。而混凝土是易脆性材料,只能抗压而不能抗拉,所以混凝土是在钢筋混凝土技术发明后,才在现代建筑中被广泛使用。因此,综合来讲,钢材、砖头、混凝土和木材,每一种材料都有其各自的抗拉压能力的优缺点,所以现代建筑物中,考虑合理的材料选择,让建筑构建达到最佳效果。

结束语

提高建筑结构的稳定性,可以提高建筑的抗震效果,也可以有效延长建筑的使用年限。建筑的承载能力与弹性受力有着紧密关系,其也是建筑抗震设计的重要工作。为了优化建筑抗震设计,需要掌握多种抗震措施,还要了解建筑结构构件的性能,使其之间配合更加协调。建筑的梁与柱也是抗震设计的关键,对剪力墙、节点等主要位置要进行加固处理,加强建筑结构层构件的延性,使其在地震反应中,发挥出最大的效用,降低地震对建筑的损耗。

参考文献

[1]马宏旺.建筑结构层等位移延性反应抗震设计方法[J].上海交通大学学报,2008,(6).

篇10

1、桥梁抗震抗风设计原因。桥梁的抗震抗风设计作为一种设计理念并不是一开始就存在的,而是根据地震灾害、风灾和工程事故,以及对地震、风灾和安全事故的反思,进行科学的总结归纳,最终进行有计划、有目的的设计。可以说,桥梁抗震抗风设计是建立在实践的基础之上的。因此,我们必须了解风灾和地震这两种主要的自然灾害。地震是一种比较常见的灾害,地质层的活动导致地表发生横向或纵向的移动,以此对地表建筑物进行了破坏。而风灾一是通过风的侵蚀,逐渐对桥梁等建筑破坏;二是强风直接对地表建筑进行破坏,如台风。

2、桥梁抗震抗风设计理念。既然桥梁的抗震抗风设计来源于自然灾害和安全事故,桥梁的设计不能只具有实践合理的属性,其必须满足设计上的科学性。如针对因地震或风灾变形严重的部位,我们需要科学的选择延展性较高的材料进行加固;如对于桥梁的整体设计和系统分析。

3、桥梁抗震抗风设计现状。针对桥梁所受到的地震和风灾,我们当今的研究主要是关于中小型跨度的桥梁,主要是从延展性和减少地震作用力两个方向进行设计。但随着桥梁跨度的增加,侧向变形的可能性加大,对桥梁整体的抗风性能提出了更高的要求。

二、桥梁抗震抗风设计方法

1、桥梁抗震抗风设计原则。桥梁的抗震抗风设计是桥梁在地震和风灾等自然力量中的抗震抗风性能。因此,桥梁的抗震抗风设计可以大致分为两个方面,一是工程设计本身所需要的科学性和合理性,二是关于抗震属性和抗风属性的加强。我们可以从设计学的角度分析,桥梁的抗震抗风设计大致有以下原则:一是系统性原则。对于抗震属性和抗风属性的加强,我们不能脱离桥梁工程建设这一主体,不能过分的强调某一属性而忽略了整体性能的提高。二是协调性原则,对于工程设计,其需要具有工学美观,符合力学的特征。在尾端和跨距设计上都需要符合力学的协调性,只有这样,桥梁作为其交通的本质属性才不会被掩盖。三是针对性原则。对于具体的地形和地质,我们需要结合当地实际,针对某一方面的属性进行加强,如沙漠边缘带风蚀厉害,抗风属性需要加强。如沿海台风等特大风灾较多,需要加强抗风性能。

2、桥梁抗震设计方法。在谈到桥梁的抗震设计时,我们必须清楚地震破坏力和破坏范围。在桥梁的抗震设计中,我们一般是针对5级烈度到8级烈度之间。具体设计而言,一是根据我们的地震烈度表,选择合适的场地,即地基。尽量避开地震带和地质活跃层,避免地基在地震中损坏。二是注重桥梁的整体性和规则性设计,整体性越强,其抗震属性越高。而整体性的加强依赖于桥梁结构,如著名的赵州桥屹立千年不倒,其重要原因也是因为其结构的严密与整体性较强。整体结构的设计可以有多个指标,如关于延性指标,其是指同等强度下的非弹性变化能力,其计算是μ=Δmax/Δy,其中Δy表示结构的首次屈服,而Δmax则是表示其最大的变形。三是通过弹性的计算,运用弹性理论进行相关的设计。

3、桥梁抗风设计方法。而桥梁抗风设计,我们可以借鉴江苏省的苏通长江大桥进行分析。其采用的是2×100+300+1088+300+2×100的跨径,是世界上跨度最大的斜拉桥。并且,苏通大桥的主航道桥采用三维有限元模型进行分析计算,其中用梁单元和析架单元模拟主梁、边墩等,用来考虑垂直力度和几何刚度。通过对苏通长江大桥体系的深入分析,我们可以发现,抗风设计首先需要注意模型的选择,如苏通大桥在考虑风荷载时,针对三种不同的分析方式(Fixed-Free一侧限位装置生效;Fixed-Fixed—两侧限位装置生效和Free-Free—全桥纵飘体系)进行了比较,最终是决定采用效果最佳的Fixed-Fixed模型。其次则是针对斜拉索和桥梁震动以及结构进行科学的分析与模拟,最终优化结构设计,利用斜拉索对桥梁的各种震动和风力进行平衡,最终实现桥梁的高抗风属性。而关于阻尼系数的计算,我们可以通过CH=FH/0.5PU2D,其中FH是阻力,U为来流风速,P为空气密度,D则是桥塔塔柱横桥的迎风面宽度。主梁风荷载的计算则是通过一下公式进行计:其中,CD是主梁的阻力系数,CL是主梁升力系数,CM是主梁升力矩系数,H是主梁的高度,B是主梁的宽度,GVA是顺桥方向的等效静阵风系数,GVT是横桥方向的等效静阵风系数。而斜拉索的风荷载则是通过一下计算公式:其中,CDX是斜拉索顺桥方向的阻力系数,CDZ是斜拉索横方向的阻力系数,α是斜拉索的倾斜角度,D是斜拉索直径。此外,还有桥墩的风荷载的计算方法,计算公式与上差不多,只需要将各个系数换成相对应的即可。通过对各种系数的计算,平衡风力,找出最佳的平衡方式,才能实现抗风属性最佳设计。

三、总结