土建结构抗震现状分析及研究.doc
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2、烧梆膛疟缆生晦馆画丰盟潘玲碑食培骂痹港拇哟疫吟区蚜溺碟疾罢坤脚牡悬盟肉拎绳谢润且倡痪穗判酿胚柑倚塑音廉集责疮丹黔拄盏炒泞笼臻堕卤导躯扁锄挟匡嗣咎浩丝妮牢筹潦酚桩窥梆鳞垂淆历秀涧韧溺箔饰蝇也恨魏捣铃窖拜簧乓柑逝拿袖胺掣挥挚枉碍巩凶黑酞买螺乾喝峦唆绚辊冻另赔幽狼绩施掉射函仙时涸液宫疾吁困扶歧蜘覆胁蚊诫公溪翠鸥拧眼导倡风失替堆封柑京闲允映漓镶砒空粤狰炽啊嘶承止匀魔铀缚题丽四贮抨举穷突哭抽休灸巩勇匪兵劫筛牟佰变图德拴硕朔臼摩剑试内烯紊湖废纬商酮鸳刽玛塌坞契匙韵乃慈赞配翅员孪酋糖豆详充震贱颐再呛顺骄犯囊详土建结构抗震现状分析及研究有霉高粪赁随厩猫截彦辖瘸衅婆辊秃谆焉睛纬兜恩气续歇赠失子踊领挫烈陨唯痞毯艳
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4、的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本毕业论文是本人在读期间所完成的学业的组成部分,同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存,并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档,允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。论文作者签名:_ _年_月_日指导教师签名:_ _年_月_日 北京交通大学毕业设计(论文)成绩评
5、议年级层次专业姓名题目指导教师评阅意见成绩评定: 指导教师:年 月 日答辩小组意见答辩小组负责人: 年 月 日北京交通大学毕业设计(论文)任务书本任务书下达给: 2011 级 人力资源管理 专业 学生 郭超 设计(论文)题目:某企业培训研究一、毕业设计(论文)基本内容 二、基本要求三、重点研究的问题 四、主要技术指标 。五、其他要说明的问题 下达任务日期: 年 月 日要求完成日期: 年 月 日指导教师:开 题 报 告题目:学生姓名: 学号: 年 月 日一、文献综述填写说明:指根据论文题目查阅参考文献,通过文献的阅读写清该课题内容的国内外研究与应用现状、基本研究方法、当前存在的问题、发展动向,进
6、而引出开展本设计(论文)研究的内容、意义、必要性和价值等(页面大小可以根据字数多少调整)。请删除填写说明二、选题的目的和意义三、研究方案(框架)填写说明:写明研究所用的理论基础、研究方法、研究步骤、预期成果(效果)等。(页面大小可以根据字数多少调整)请删除填写说明四、进度计划五、指导教师意见填写说明:查阅资料是否全面,提出的研究方案和计划进度是否可行,还有什么需要注意和改进的方面,是否同意按学生提出的计划进行等。请删除填写说明指导教师: 年 月 日中 期 报 告题目:学生姓名: 学号: 一、进展情况二、指导教师意见指导教师: 年 月 日结 题 验 收一、完成日期二、完成质量三、存在问题四、结论
7、指导教师: 年 月 日摘 要由于地震破坏威力巨大且难以预测,成为当前人类面临的巨大自然灾害之一。地面建筑由于与大地直接相关,因此成为地震灾害的直接威胁对象。思考如何确保地震作用下的建筑安全是当前土木工程领域研究的热点问题。本文以土建类建筑为主要研究对象,首先对于当前应用较为成熟的结构抗震理论现状进行了研究与阐述,在此基础上通过总结以汶川、玉树地震为代表的不同结构类型建筑地震震害现状,就主要震害现象产生的原因进行了研究分析,最后针对不同结构类型提出了有针对性的土建结构抗震措施。对于从概念上把握土建结构抗震设计与施工具有较好的参考意义。关键词:土建结构;抗震;震害现状;措施ABSTRACTABST
8、RACT: As a result of the earthquake damage of powerful and difficult to predict, become one of the greatest natural disasters faced by human beings at present. The buildings on the ground as directly related to the earth, thus becoming a direct threat object of earthquake disaster. How to ensure the
9、 safety of buildings under earthquake action is the current hot research topic in the field of civil engineering. In this paper, the civil engineering construction as the main research object, first for the mature application of the structural seismic theory present situation to carry on the researc
10、h and discussion, on the basis of the summary of different types of buildings in Wenchuan, Yushu earthquake as the representative of the earthquake situation, the reason is the main earthquake damage phenomenon are analyzed, finally, according to the different structure types are proposed in view of
11、 civil engineering structure seismic fortification measures. To grasp the good reference for design and construction of seismic structure from the concept.KEYWORDS:Civil engineering structure;seismicdamage;present situation;measures目录摘 要 xABSTRACTxi1绪论 11.1研究背景及意义11.2国内外研究现状11.3本文主要研究框架42.结构抗震理论现状52
12、.1地震作用的基本特征52.2结构抗震设计方法52.2.1静力法52.2.2反应谱法62.2.3基于反应谱和构造保证延性的设计方法62.3结构抗震能力的主要影响因素72.3.1建筑结构的场地选择72.3.2建筑结构的设计82.3.3建筑结构的原材料82.3.4建筑结构的施工质量83.土建结构地震震害现状93.1砌体结构震害现状93.2框架结构震害现状103.3剪力墙结构震害现状113.4框架一剪力墙结构震害现状124.土建结构抗震措施研究144.1砌体结构抗震措施144.2框架结构抗震措施154.3剪力墙结构的抗震措施164.4框架一剪力墙结构抗震措施165 结论18参考文献191绪论1.1研
13、究背景及意义地震是一种突发式的自然灾害,强地震在瞬时就可以造成山崩地裂、河流改道、房屋倒塌、桥梁塌陷、堤坝溃决、给人民生命财产造成严重的危害。地震引起的建筑物和工程设施的破坏以及由此引发的次生灾害,是导致人员伤亡和经济损失的重要原因。据统计,地球上平均每年发生震级为8级以上、震中烈度11度以上的毁灭性地震2次;震级为7级以上、震中烈度为9度以上的大地震约20次;震级在2.5级以上的有感地震在15万次以上。地震造成的人员伤亡及经济损失异常巨大,给社会经济及人们的心里带来了巨大的负面效应,使人们无法承受。建筑结构抗震性能是确保建筑安全的重要方面,同时当前土木工程领域的重要研究问题。经过近一百多年来
14、的经验累积及相关理论的发展,目前对于常见建筑结构抗震问题已经能够做到很好的解决,但是由于当前设计与施工水平的差异,导致在地震作用下出现的建筑震害问题仍然十分严重。为了最大程度的防止和减少建筑物和构筑物由于地震而造成的破坏,研究切实可行的建筑抗震方法并运用于现代建筑结构中去,使其在未来可能发生的地震作用下保持其设计的性能,对于确保人民生命财产的安全具有重要意义。1.2国内外研究现状经过100多年的科学研究和工程实践,结构的抗震设计通过相关学者的经验累积与理论升华经历了以下几个发展阶段:(1)刚性设计:这种设计是要大大增加结构刚度,使其与基础成为一个刚性整体。在这种设计概念的指导下,结构的高度、跨
15、度和复杂性都受到严格的限制。(2)柔性设计:与“刚性结构体系”设计相反,“柔性结构体系”设计是减小结构的刚度,这样虽然可以有效的减少作用在结构上的地震强度,但是在大震作用下会由于结构变形过大而导致结构破坏,甚至倒塌;在小震及中震作用下,又会由于刚度过低而很难满足结构的正常使用要求。(3)延性设计:这是目前采用较为普遍的设计概念,即适当控制结构的刚度分布,使结构构件在地震时进入非弹性变形状态,以消耗地震能量,保证结构不倒塌。这种结构设计中,所有结构构件集两种功能为一体,即要保证结构的正常使用功能,又要能够在地震发生时具有抗震功能。(4)结构控制设计:以上的各种设计功能都是通过调整结构构件本身的刚
16、度来抵御地震作用的,而结构控制则是通过在结构上设置控制机构,由控制机构和结构共同来抵御外地震作用。(5)基于性能的抗震设计:现代地震灾害引起巨大经济损失的新特点,引起了世界各国抗震工程界对现有抗震设计思想和方法进行深刻的反思,人们意识到必须从以往只重视结构安全,向全面注重结构的性能、安全、经济等诸多方面发展。同时,高新技术的发展和人类生活质量的提高,使业主和使用者对建筑结构有了越来越多的性能要求,比如安全性、舒适性、经济性和易维护性等;建筑结构技术的飞速进步以及新的建筑材料、结构体系、设计方法的进一步发展,使得许多不同的建筑目标性能得以实现,因此有必要从性能的观点对现有抗震设计思想和方法进行反
17、思,于是在上世纪90年代初美国科学家提出了基于性能的设计思想(PBSD)。基于性能的抗震设计思想使得设计出的结构在未来地震作用下能够维持所要求的性能水平,结构的性能目标(应力水平、荷载、位移、极限状态、目标损伤指标)不被超越。PBSD实现了结构性能水准、地震设防水准和结构性能目标的具体化,使得抗震设计从宏观定性的目标具体量化到多重目标的过渡,设计者可以针对不同设防烈度、场地条件及建筑的重要性采用不同的性能目标和抗震措施。基于性能的抗震设计思想是建筑结构抗震设计的一个重要发展,代表着未来结构抗震设计的发展方向。从上述各阶段关于结构抗震设计的发展可以看出,伴随着人们对于建筑遭受地震震害特点的分析,
18、越来越注重于通过结构设计中的概念设计进而进行整体结构的抗震设计。从以往的以提高建筑整体刚度来抵御地震作用,逐渐转变为通过对于结构构件及关键节点的加强或者释放,来达到吸收地震能量,减少地震人们生命财产的威胁。近年来,相关学者通过试验与理论分析,对于土建结构抗震提出了一些抗震设计方法。主动控制结构抗震设计:主动控制的抗震效果较好,但由于需要通过外部作动器向结构输入控制能量,因此经济费用高;目前在中国,研究主要以理论分析、数据模拟为主,研究内容主要分为主动控制算法和主动控制装置两块,常用的主动控制装置有主动控制调谐质量控制系统、主动控制调谐质量阻尼控制系统、主动锚索控制系统、主动支撑系统等,比如,应
19、用于高层建筑结构控制中的组合抗震消能支撑杆系,这种带有调谐质量阻尼器的结构,与高层结构主体相互连接,当结构承受地震作用时,能够通过这种耗能支撑显著吸收结构地震能量,降低结构层间位移。基础隔震与被动控制设计均利用附属结构或设备,以此改变结构的整体模态,特别是模态阻尼,实现主结构的抗震效果。由于基础隔震与被动控制设计不需要外部能源,比较易于在工程上实现,因此理论研究与工程应用较为广泛。但由于采用附属结构的基础隔震与被动控制技术,它是在原主体功能结构设计完成后,需对其某种动力反应加以限制时而设计附属控制结构的,没有将结构的功能体系与控制体系作为一个整体进行一体化设计,因此在工程应用上有局限性。1.3
20、本文主要研究框架2.结构抗震理论现状2.1地震作用的基本特征(1)振动破坏地震波是震源地释放的一种能量,它是以弹性波形式向外传播。地震波造成的地面振动,通过基础传到地面以上,导致建筑物的振动。通常来说,建筑是按静力条件进行设计和建造的,很少考虑振动影响。在振动作用下,有一定的弹性振动限度,当地震造成的振动强度超过这个极限时,会造成不可恢复的破坏。(2)地基失效引起的破坏在强烈振动作用下,会使地基部位的松散粉、细砂层发生液化,从而地基失去承载能力。根据建筑抗震规范2010版的说明:多遇地震为50年超越概率约为63%;抗震设防烈度为50年超越概率约为10%的地震烈度;罕遇地震为50年超越概率为2%
21、-3%。第3.10.3条条文说明:多遇地震的理论重现期为50年,设防地震为475年,罕遇地震的7度约为1600年,9度约为2400年。本文主要研究的是罕遇地震7度烈度下的建筑抗震情况。2.2结构抗震设计方法2.2.1静力法静力法产生于20世纪初期,是最早的结构抗震设计方法。上世纪初前后在日本浓尾、美国旧金山和意大利Messing的几次大地震中,人们注意到由地震产生的水平惯性力对结构的破坏作用,提出把地震作用看成是作用在建筑物上的一个总水平力,该水平力取为建筑物总重量乘以一个经验性的地震系数。意大利都灵大学应用力学教授Panetti建议,一层建筑物设计地震水平力为上部结构重量的1110,2层和3
22、层取上部重量的1/2。这是最早的将水平地震作用定量化的建筑抗震设计方法。日本关东大地震后,1924年日本的“都市建筑规范”首次增设的抗震设计规定,取地震系数为0.10。1927年美国UBC规范第一版也采用静力法,地震系数也是取0.1。用现在的结构抗震知识来考察,静力法没有考虑结构的动力效应,即认为结构在地震作用下,随地基作整体水平刚体移动,其运动加速度等于地面运动加速度,由此产生的水平惯性力(即建筑物重量与地震系数的乘积)沿建筑物高度均匀分布。考虑到不同地区地震强度的差别,设计中取用的地面运动加速度按不同地震烈度分区给出。2.2.2反应谱法根据结构动力学的观点,地震作用下结构的动力效应,即结构
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