【关于建筑结构安全的研究】建筑结构安全等级.docx

《【关于建筑结构安全的研究】建筑结构安全等级.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【关于建筑结构安全的研究】建筑结构安全等级.docx（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【关于建筑结构安全的研究】建筑结构安全等级 摘要：建筑结构的安全与建筑物的安全密不可分，结构的设计关键在于以适当的安全度，使结构在预定的使用期限内，能满足最好的功能要求。安全度则是建筑结构设计中最重要同时也是最基本的问题。所以我们要针对具体的工程和施工特点，选用最佳的设计方案，以保证建筑结构设计的安全性。 关键词：建筑结构；安全性；实现方法， Abstract:Buildingstructuresafetyandthesafetyofthebuildingareinseparable,thekeypointofstructuraldesignistouseappropriatesafetyma

2、rgintomadethestructurecanmeetthefunctionalrequirementsofthebestwithinapredeterminedperiod.Thesafetyisthemostimportantandbasicproblemsinbuildingstructuredesign.Sowewantchoosetheoptimaldesignaccordingtothespecificengineeringandconstructioncharacteristics,toensurethesafetyofbuildingstructuredesign. Key

3、words:buildingstructure;safety;implementationmethod 中图分类号：TU3文献标识码：A文章编号： 建筑结构的安全等级，是用来区别在近似概率论极限状态设计方法中，针对重要性不同的建筑物，采用不同的结构可靠度而提出的。 在规定的时间和条件下，工程结构完成预定功能的概率，是工程结构可靠性的概率度量。工程结构可靠性，是指在规定时间和条件下，工程结构具有的满足预期的安全性、适用性和耐久性等功能的能力。由于影响可靠性的各种因素存在着不定性，如荷载、材料性能等的变异，计算模型的不完善，制作质量的差异等，而且这些影响因素是随机的，因而工程结构完成预定功能的能力

4、只能用概率度量。结构能够完成预定功能的概率，称为可靠概率；结构不能完成预定功能的概率，称为失效概率。工程结构设计的目的,就是力求最佳的经济效益,将失效概率限制在人们实践所能接受的适当程度上。失效概率愈小，可靠度愈大，两者是互补的。 1.建筑结构安全性的含义 建筑结构是建筑物最重要的设计，它的结构由建材连接从而完成建筑物的功能需要，起到承重作用。一般说来，结构的设计往往是为了通过最经济合理的途径来满足建筑物的功能，以达到安全性与实际性。安全性是一个宏观的概念，不能直观的呈现出数据，而结构的性能可以通过受力极限来检验。确定结构的安全性能指标，并进一步找到相应的资料反应设计方法，才能确保安全性。结构

5、安全性的标准是“在其设计使用年限内都具有结构在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用而不发生破坏；在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必要的整体稳定性；在正常维护下具有足够的耐久性”。安全性是建筑结构追求的主要目的。 2.建筑结构的设计方案 结构设计安全度的高低，是一个国家经济以及资源状况的形象缩影，确定工程的安全度在一定程度上需要以概率和统计为基础，但更多的是依靠经验，工程判断及综合考虑。与国际水平相比，我国的建筑安全规范较偏低，主要体现在混凝土的结构设计规范和强度上。所以我们可以将现行水平适当提高，这样投入不大，收益可观。 3.建筑结构中的新型材料应用 建筑材料决定了建筑形

6、式和施工方法，理想的建筑材料应使所用材料最大限度的发挥其效能。随着经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，给新型建材的发展提供了良好的机遇和广阔的市场。几千年来，建筑材料产品有了长足的进展，从最早的土坯发展到现在门类繁多，充满技术含量。各个历史时代都有代表各个时代风貌的建筑，也有与之相匹配的建筑材料。新型建筑材料是在传统建筑材料基础上产生的新一代建筑材料，主要包括新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料和装饰装修材料。我国新型建材工业是伴随着改革开放的不断深入而发展起来的，从19791998年是我国新型建材发展的重要历史时期。经过20年的发展，我国新型建材工业基本完成了从无到有、从小到大的发展

7、过程，在全国范围内形成了一个新兴的行业，成为建材工业中重要产品门类和新的经济增长点。建筑材料应该具备怎样的特性才能让人们感觉更舒适，才能适合时代的要求呢？那就是具有时代价值，而且绿色环保，还要便捷舒适。 4.新型建筑材料与建筑结构安全性的关系 新型建筑材料多种多样，按化学成分可分为无机材料、有机材料和复合材料。无机材料又分为金属材料和非金属材料。按使用功能可分为结构材料，围护材料、装饰材料和功能材料。按建筑部位又可分为外墙材料、顶棚材料、内墙材料、地面材料和结构材料。建筑结构与建筑材料之间存在着密切的联系。，新型建筑结构的发展对建筑材料提出了更高的要求近年，我国出现了许多新的结构型式，如网架结

8、构、平板结构、门式刚架结构、拱结构、简体结构、悬挂结构、薄壳结构、悬索结构等。新的结构型式有利于高层和大跨结构的实现，同时对建筑材料也提出了更高的要求：（）新型结构体系要求新型建材轻质高强。近年来，高层建筑发展迅速，高层建筑首要解决的是抗水平力，地震作用是一种很强烈的水平作用，对高层建筑的危害很大。新型建筑材料能合理地减轻结构的自重，从而有效地减少了地震力的作用，使结构的高度得以继续上升。（2）新型建材应尽量环保节能，以适应社会发展。（3）新型建材可以是易转移的便捷性材料，创造更多的可能性。 5.新型材料在高层建筑中的使用 我国高层建筑中常采用的结构体系有：框架、框架-剪力墙、剪力墙和筒体等几

9、种体系，这也是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外，特别地震区，是以刚结构为主，而在我国钢筋混凝土结构几混合结构却占了90%.如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大的考验。钢结构同混凝土结构相比，具有优越的强度、韧性和延性，强度重量比，总体上看抗震性能好，抗震能力强。 在超过一定高度后，由于钢结构质量较轻而且较柔，为减小风振而需要采用混凝土材料，钢骨（钢管）混凝土，通常作为首选。工程经验表明：利用钢管混凝土承重柱自重可减轻65%左右，由于柱截面减小而相应增加使用面积，钢材消耗指标与钢筋混凝土结构相近，而工程造价和钢筋混凝土结构相比可降低15%左右，工程施工工期缩短1/2.此

10、外钢管混凝土结构显示出良好的延性和韧性。三、关于新型结构与材料的探讨和应用 脊骨结构特别适用于具有高大门厅、空旷地下车库，顶部阶梯式的高层建筑。脊骨结构根据建筑布置条件可由支撑、外伸框架或单跨空腹梁构成，可采用全钢或钢筋混凝土组合体系。由于抗侧力构件沿高度连续，避免了薄弱楼层，有利于结构抗震，保证刚度和稳定的抗侧力构件是高层建筑的脊骨，包括竖向构件抵抗由倾覆力矩引起的轴力及由对角支撑或刚性连接的构件或抗侧力的墙组成剪离膜，一个脊骨结构包括位于建筑外端少数钢、混凝土或组合巨型柱，这些柱不应影响各楼层的使用。巨型柱由支撑、空腹桁架或刚性连接的外伸框架梁连接成为一个脊骨结构，以下是脊骨结构组成的几个

11、要点。 1）为了有效的抗倾覆力矩及剪力，脊骨结构应当是上下贯通的。 2）为了有效的抗倾覆力矩，巨型柱相距越远越好。 3）脊骨结构主轴应与结构主轴相重合。 4）楼板结构应能直接将楼层荷载传到巨型柱以提高抗倾覆能力。 5）脊骨结构在平面上包括的面积应能提供良好的抗扭刚度，否则应附设周边框架。 6）剪力膜（空腹梁、支撑、刚性连梁及作为脊骨的竖向构件）应不影响地下空间（车库）并应与建筑设计相适应。 钢纤维混凝土是一种性能良好的新型复合材料，由于钢纤维阻滞带基体混凝土裂缝的开展，从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度等较普通混凝土显著提高，其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性也有较大改善。钢纤维对基体混凝土的增强作

12、用随着纤维的体积含量、长径比的增大而增大，但在工程实际中，纤维含量有一定限值，超过这一限值，用一般方法搅拌、成型就有困难。对于一般常用的钢纤维混凝土，其体积含量建议取1.0%-2.0%，长径比建议取值。应用于一些结构部位（如柱梁节点、柱子、扁梁柱节点、桩基承台、屋面板、转换梁、筏形基础等）。采用钢纤维混凝土梁柱节点的框架与普通钢筋混凝土框架相比，结构的延性提高57%，耗能能力提高130%，荷载循环次数提高了15%，在框架梁柱节点采用钢纤维混凝土可代替部分箍筋，既改善了节点区的抗震性能，又解决了钢筋过密，施工困难等问题。钢钎维几何参数参考范围表3钢纤维混凝土工程类别长度（mm）等效直径长径比一般

13、浇注钢纤维混凝土20600.30.93080钢纤维混凝土抗震框架节点35600.30.95080 6.结构设计中安全性的实现 1）做好建筑结构的概念设计 结构的概念设计是设计的原则和思想。根据对不同建筑物的结构分析及总体把握，在一定的空间条件下结合力学特征对建筑进行快速有效的结构分析，从整体角度来确定建筑结构的总体布置和细部措施的宏观控制。具体方案体现在选出合适的竖向结构体系、水平分体系、基础类型、确定结构总体方案的布置、相应得分体系以及他们之间的关系、结构的计算模型等，在初步设计前就构想出概念性的总体方案，以保证施工的顺利，并避免不必要的损失。 结构方案的好坏在根本程度上决定了其安全性，好的

14、结构方案是实现安全性的基本保障，结构方案的设计是一个创造性的经过，从无到有。选取结构的设计简图只能是根据结构的概念、力学原理进行没有办法通过计算选取。结构设计中，根据结构概念设计的原则，为保证结构的安全性，作为结构计算的前提和补充，对结构和非结构构件的各部分采取的细部措施，是结构的构造措施。选取的计算简图能否代替结构原型，取决于设计者对结构体系及构造，结构力学模型，结构力学响应等。结构的计算简图是结构计算的基础，只有选定的简图与原型较相符，最后的计算结果才有效。 2）做好建筑结构计算上的设计 较好的结构方案是实现结构安全的基础，在此基础上选取合适的计算模型对结构进行分析计算，进行构件承载力的设

15、计或校核是实现结构安全性的重要方法和步骤。即结构计算设计分为结构分析和截面设计。 在结构设计中进行的建筑结构的分析，是将预测出的结构设计基准期内施加于结构的各种作用代表值施加于前面所述的建筑结构方案的简化后得出的计算简图，并求解结构在各种工况下的效应轴力，剪矩，截面的位移、裂缝、正应力等，并选择合适的参量作为控制构件截面承载力、变形设计的依据。在设计过程中，我们要注意对于作用预测的是否准确，结构分析的对象结果是否满足真实的力学响应。我们还要完善现行相关规范，通过截面计算设计实现结构安全等相关问题。 5）结构使用中安全性的实现 结构的实际使用状态对结构的安全性的影响是长远的，不合理的使用会造成结

16、构安全性降低甚至破坏，比如随意修改建筑物的用途或者在装修过程中根据自己的使用要求擅自改造结构或者改变结构传力途径等等。合理的使用和定期的检修是保证结构安全性的重要前提，我们应该适当加强对交付使用建筑结构的管理，防止出现安全问题。 6）建筑结构的耐久性 建筑结构的耐久性是安全问题中最重要的一支，现在有不良的倾向，设计中考虑强度多而考虑耐久性少，重视强度极限状态而不重视使用极限状态，重视新建筑的建造而不重视旧建筑的维护。所谓“安全”，包括保证人员财产不受损失和保证结构功能的正常运行。 我国土建结构的设计与施工规范，重点放在各种荷载作用下的结构强度要求，而对环境因素作用下的耐久性要求则考虑相对较少。混凝土结构因钢筋锈蚀导致的安全事故，其严重度已远大于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害，所以这个问题必须引起重视。 7.结语 总之，安全性是建筑结构设计中最重要的基本问题。结构设计人员应针对具体工程，选用高于规范规定的最低要求，并考虑耐久性的要求。此外，还要从化结构的体系、构造、材料选择设计以及施工和使用中的各个环节保证结构的安全性。 参考文献 1.陈肇元混凝土结构的安全性与规范 2.程耿东，基于功能的结构抗震设计中的一些问题 3.马宏旺，吕西林建筑结构基于性能抗震设计的几个方面 4.高立人，结构设计的新思路 注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。 第 10 页 共 10 页