① 抗震设计方法有哪些
1 1. 抗震设计方法 1.1结构抗震计算内容 在抗震设防区建造建筑物时,必须考虑地震对结构的影响,并对其进行抗震设计。 抗震设计中,当结构形式、布置等初步确定后,一般应进行抗震计算,结构抗震计算包括以下三方面内容。 (1) 结构所受到的地震作用及其作用效应(包括弯矩、剪力、轴力和位移)的计算。 (2) 将地震作用效应与其他荷载作用如结构的自重、楼屋面的可变荷载、风荷载等效应进行 组合,确定结构构件的最不利内力。 (3) 进行结构或构件截面抗震能力计算及抗震极限状态设计复核,使结构或构件满足抗震承 载力与变形能力等要求。 1.2 地震的作用、作用效应特点及分析方法 当地震时地面反复晃动使地面产生加速度运动并强迫建筑物产生相应的加速度,这时,相当于有一个与加速度相反的惯性力即地震作用。地震作用于结构自重或活荷载等静态作用不同,它是一种动态作用,与结构所在地区场地的地震动特性和结构动力特性有关。 地震作用在空间和时间上的随机性很大,每次地震发生的时间较短,因此地震作用是一个随机过程。根据超越概率的大小,可分为多遇地震作用和罕遇地震作用等,多遇地震作用为可变作用,其抗震设计属于短暂设计状况,罕遇地震为偶然作用,其抗震设计状态属于偶然状况。 地震作用效应是指由地震动引起结构每一个瞬时内力或应力、瞬时应变或位移、瞬时运动加速度、速度等。由于地震作用效应是一种随时间快速变化的动力作用,故又称地震反应。与地震作用类似,地震反应也是一个随机过程。 静态作用往往比较直观,一般可按有关规定较方便地计算得到,静态作用的效应可按有关静力学方法计算,静力解只有一个。而地震作用及其效应的分析属结构动力学范畴,需确定运动微分方程并求解,其中地震激励输入时通过结构物的底部地基基础向上部结构传递,地震动输入是一个动力过程,所得地震反应是一时间历程。 地震作用及其效应的分析方法有动力分析法和反应谱法两类。动力分析法需以结构和地震动输入为基础,建立动力模型和运动微分方程,用动力学理论计算地震动过程中结构反应的时间历程,又称时程分析法。 反应谱法是以线弹性理论为基础,根据结构的动力特性并利用地震反应谱曲线计算振型地震作用,再按静力方法求振型内力和变形。反应谱法按分析所采用的振型多少又分为振型分解反应谱法和底部剪力法。其中振型分解反应谱法考虑的振型较多,计算精度较高,适用于大多结构,底部剪力法仅考虑一个基本振型或前两个振型,适用于较低的简单结构。 1.3 结构地震反应分析方法 在实际的建筑结构抗震设计中,少数结构可简化为单自由度体系外,大量的建筑结构都应简化为多自由度体系。在单向水平地震作用下,结构地震反应分析方法有振型分解反应谱法、底部剪力法、动力时程分析方法以及非线性静力分析等方法。 1.3.1 振型分解反应谱法 振型分解反应谱法基本概念是:假定结构为多自由度弹性体系,利用振型分解和振型的正交性原理,将n个自由度弹性体系分为n
2 每个振型下等效单自由度弹性体系的效应,再按一定的法则将每个振型的作用效应组合成总的地震效应进行截面抗震验算。 (1) 多自由度弹性体系的运动方程 多自由度弹性体系在水平地震作用下的变形如图1.3.1所示。有运动方程: 1 1 [()()]()()0nn iigikkikkkkmxtx tCxtKxt (1.3.1) 对于一个n质点的弹性体系,可以写出n个类似于式(1.3.1)的方程,将组成一个由n个方程组成的微分方程组,其矩阵形式为: []{()}[]{()}[]{()}[]{}()gMxtCxtKxtMIx t (1.3.2) 式中 [M]——体系质量矩阵; [K]——体系刚度矩阵; [C]——阻尼矩阵,一般采用瑞雷阻尼 2)振型的正交性 多自由度弹性体系自由振动时,各振型对应的频率各不相同,任意两个不同的振型之间存在正交性。利用振型的正交性原理可以大大简化多自由度弹性体系运动微分方程组的求解。包括三类正交性: 质量矩阵的正交性:{}[]{}0TjiXMX()ji 刚度矩阵的正交性:{}[]{}0TjiXKX()ji 阻尼矩阵的正交性:{}[]{}0 TjiXCX()ji 3)振型分解 运用振型正交性,对式1.3.2进行化简展开后可得到n个独立的二阶微分方程,对于第j振型,可写为: {}[]{}(){}[]{}(){}[]{}(){}[]{}{}() TTT (1.3.3) 引入广义质量、广义刚度和广义阻尼的概念后,式1.3.3可视为单自由度体系运动微分方程进行计算 4)多自由度弹性体系的地震作用效应组合 由于各振型作用效应的最大值并不出现在同一时刻,因此如果直接由各振型最大反应叠加估计体系最大反应,其结果显然偏大,这会过于保守。通过随机振动理论分析,得出采用平方和开方的方法(SRSS)法估计平面结构体系最大反应可获得较好的结果,即:
21 k j jSS
(1.3.4)
3 1.3.2 底部剪力法 用振型分解反应谱法计算多自由度结构体系的地震反应时,需要计算体系的前几阶振型和自振频率,对于建筑物层数较多时,用手算就比较繁琐。理论分析研究表明:当建筑物高度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿刚度分布比较均匀、结构振动以第一振型为主且第一振型接近直线(见图1.3.2)时,该类结构的地震反应可采用底部剪力法。 1) 底部剪力法的计算 1EKFGq (1.3.5) 式中 1——对应于结构基本自珍周期的水平地震影响系数 G——结构的总重力总荷载代表值 q——为高振型影响系数,经过大量计算结果统计分析表明, 当结构体系各质点质量和层高大致相同时,
有:3(1) 2(21) nqn 对于单自由度体系。q=1;对于多自由度体系,取0.75~0.9,《抗震规范》取0.85. 2) 水平地震作用分布图1.3.2简化的第一振型 根据底部剪力法的适用条件,结构第一振型为主且接近直线,即任意质点的第一振型位移与其所处高度成正比。则可推得各质点水平地震作用:
1 ii iEKn k k kGHFFGH (1.3.6) 1.3.3 动力时程分析方法 动力时程分析方法是将结构作为弹性或弹塑性振动系统,建立振动系统的运动微分方程,直接输入地面加速度时程,对运动微分方程直接积分,从而获得振动体系各质点的加速度、速度、位移和结构内力的时程曲线。时程分析方法是完全动力方法,可以得出地震时程范围内结构体系各点的反应时间历程,信息量大,精度高;但该法计算工作量大,且根据确定的地震动时程得出结构体系的确定反应时程,一次时程分析难以考虑不同地震时程记录的随机性。 时程分析方法分为振型分解法和逐步积分方法两种。振型分解法利用了结构体系振型的正交性,但仅适用于结构弹性地震反应分析;而逐步积分方法既适用于结构弹性地震反应分析,也适用于结构非弹性地震反应分析。 结构时程分析时,需要解决结构力学模型的确定、结构或构件的滞回模型、输入地震波的选择和数值求解方法的确定。 1) 结构的力学模型 结构动力时程分析模型可以分为材料层次的实体分析模型和构件层次的简化分析模型。材料层次的实体分析模型以结构中各材料的应力-应变关系曲线为基础,而构件层次的简化分析模型以构件的力-变形关系曲线为基础。
② 简述天然地基基础抗震验算的方法。怎样确定地基土的抗震承载力
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当天然地基基础抗震验算时,采用——地震作用效应标准组合
天然地基基础抗震验算时,地基抗震承载力应取地基承载力特征值(经深宽修正后)乘以地基抗震承载力调整系数计算
基础、承台需要进行抗震承载力验算,
γRE为承载力抗震调整系数。当勾选进行抗震承载力验算后,程序判断冲切力、剪力设计值等是否有地震作用组合,如果基本组合值中有地震作用参与组合,则根据《建筑抗震设计规范》第5.4.2条的规定,将构件承载力设计值除以γRE。
由弯矩求配筋计算结果中虽然没有出现“γRE”,但程序会作同样处理。
附:《建筑抗震设计规范》(GB500011-2001)第5.4.2条(强制性条文)。
5.4.2构构件的截面抗震验算,应采用下列设计表达式:
S≤R/γRE(5.4.2)
式中γRE———承载力抗震调整系数,除另有规定外,应按表5.4.2采用;
R———结构构件承载力设计值。
③ 地基加固的方法有哪些
地基加固的主要方法有:
1、注浆加固法
注浆法是将某些能固化的浆液注入岩土地基的裂缝或孔隙中,以改善其物理力学性质的方法。注浆的目的是防渗、堵漏、加固和纠正建筑物偏斜。
注浆机理有:填充注浆、渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆。注浆材料有粒状浆材和化学浆材,粒状浆材主要是水泥浆,化学浆材包括硅酸盐(水玻璃)和高分子浆材。
2、树根桩法
树根桩法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、碎石土及人工填土等地基土上既有建筑的修复和增层、古建筑的整修、地下铁道的穿越等加固工程。
树根桩是一种小直径的钻孔灌注桩,其直径通常为100~300mm,国外是在钢套管的导向下用旋转法钻进,在托换工程中使用时,往往要钻穿既有建筑物的基础进入地基土中直至设计标高,清孔后下放钢筋(钢筋数量从一根到数根,视桩径而定)。
同时放入注浆管,再用压力注入水泥浆或水泥砂浆;边灌、边振、边拔管(升浆法)而成桩。
3、锚杆静压桩法
锚杆静压桩法适用于淤泥、淤泥质土、粉土和人工填土等地基用土。
锚杆静压桩是指利用锚固于原有基础中的锚杆提供的反力实施压桩,压入桩一般为小截面桩,主要用于基础的加固处理。其优点是所用机具简单,易于操作,施工不影响工期,可在狭小的空间内作业,传荷过程和受力性能明确,施工简便,质量可靠,缺点是承台留孔,锚杆预埋复杂。
4、加大基础底面积法
加大基础底面积法适用于当既有建筑的地基承载力或基础底面积尺寸不满足设计要求时的加固。可采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积。
当基础承受偏心受压时,可采用不对称加宽;当承受中心受压时,可采用对称加宽。
5、高压喷射注浆法
高压喷射注浆法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、砂土、人工填土和碎石土等地基。
高压旋喷注浆法始创于日本,它是在化学注浆法的基础上,采用高压水射流切割技术而发展起来的。高压喷射注浆就是利用钻机钻孔,把带有喷嘴的注浆管插至土层的预定位置后,以高压设备使浆液成为20Mpa以上的高压射流,从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体。
④ 地基处理的方法有哪些及目的是什么
1、换填垫层法,适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。提高地基承载力,减少沉降量,加速软弱土层的排水固结,防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。
2、强夯法,适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土,软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程,在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。
3、砂石桩法,适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,提高地基的承载力和降低压缩性,也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理,使砂石桩与软粘土构成复合地基,加速软土的排水固结,提高地基承载力。
4、水泥土搅拌法,分为浆液深层搅拌法和粉体喷搅法。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。
(4)地基基础电抗震处理方法有哪些扩展阅读
处理分类:
地基处理主要分为:基础工程措施、岩土加固措施。有的工程,不改变地基的工程性质,而只采取基础工程措施;有的工程还同时对地基的土和岩石加固,以改善其工程性质。选定适当的基础形式,不需改变地基的工程性质就可满足要求的地基称为天然地基;已进行加固后的地基称为人工地基。
地基处理工程的设计和施工质量直接关系到建筑物的安全,如处理不当,往往发生工程质量事故,且事后补救大多比较困难。因此,对地基处理要求实行严格的质量控制和验收制度,以确保工程质量。
⑤ 地基处理方法可分为哪几类
1、换填垫层法
适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力,减少沉降量,加速软弱土层的排水固结,防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。
2、强夯法
适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。
3、强夯置换法
适用于高饱和度的粉土,软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程,在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。强夯法和强夯置换法主要用来提高土的强度,减少压缩性,改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。
4、砂石桩法
适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,提高地基的承载力和降低压缩性,也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理,使砂石桩与软粘土构成复合地基,加速软土的排水固结,提高地基承载力。
5、振冲法
分加填料和不加填料两种。加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土和饱和黄土地基,应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力,减少地基沉降量,还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。
区分地基与基础的概念:
建筑物由上部结构、基础与地基三部分组成。
建筑物的全部荷载均由其下的地层来承担。受建筑物影响的那一部分地层称为地基。所以地基是指基础底面以下,承受基础传递过来的建筑物荷载而产生应力和应变的土壤层。
建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础,是建筑物的墙或柱埋在地下的扩大部分,是建筑物的“脚”。作用是承受上部结构的全部荷载,把它传给地基。
⑥ 地基的抗震加固,目前较为简便易行的加固处理方法有哪些
基础补强注浆加固法、加大基础底面积法、加深基础法、锚杆静压桩法、树根桩法、坑式静压桩法、石灰桩法
⑦ 房子的地基怎么做才能有效的防震
不论是当代建筑还是古建筑,也不论是木结构还是混凝土结构,桩基础都是目前已知的最佳地基.
⑧ 地基处理方法有哪些
导语:地基是我们建造房屋的基础,它的稳固性直接决定了上部建筑的质量,因此,人们想出了许多地基处理的方法来加固地基,保护上层建筑。今天,我们就一起来了解一下地基处理方法有哪些。
地基处理其实就是指根据上层建筑物的需求对地基进行处理,使它更坚固,承重力更强,以此来保障建筑物的质量。地基处理的方法很多,下面,我们来一一了解。
换填垫层法
这种方法主要是用来弥补软弱或不均匀的地基,这类地基的承重程度较差,通过处理可以加固地基,增强它的承载力度。
强夯法
如果地基是由沙土、碎石或是杂填土等构成,它的密实性和强度就比较差,强夯法就是对这类地基进行压缩,增强土壤的紧密型,提高它的强度,这种方法在使用前需要测试是否适用。
水泥土搅拌法
水泥土搅拌法分为干法搅拌和湿法搅拌,当地基出现固结的淤泥、粘性土或是黄土等,可以使用这种方法,但是泥炭土、粘度较大的土质、水分过大或是过小的土质不适合用这种方法处理。
砂石桩法
这种方法是向地基里面加入砂石桩,使砂石桩与疏松、软粘的土壤形成复合地基,增强原有地基的承重力。
振冲法
振冲法可以加填料或是不加填料,加填料振冲是指向地基里加入碎石桩,主要用于处理粘土、粉土、素填土地基,增强它的坚固性。不加填料振冲可以用于处理粘度较小的地基,防止地基下沉。
预压法
当地基是由淤泥和冲填土构成时,可以采用预压法处理,粘度较小的地基可以使用堆载预压法,粘度较大时可以使用塑料预压法,防止地基下沉可以使用真空预压法,使用真空预压法需要在地基里安装排水竖井。
夯实水泥土桩法
这种方法造作简单,陈本低,见效快,主要适用于靠近地下水位的杂填土、素填土和粘土地基,尤其在危改小区作用明显。
高压喷射注浆法
高压喷射的深度较大,加固地基之外,还可以用于大坝止水,这种方法适合含有较大石块、较多有机质和植物茎根的地基,高压喷射可以将石块和根茎击碎,均匀地基土质,增强地基的稳定性,地下水流较大的地基不适宜这种方法。
除了上述几种方法,地基的处理方法还有石灰柱法、灰土挤密桩法、柱锤冲扩桩法等许多方法。这些方法的施工方式不尽相同,但是它们作用都是坚固地基,增强地基的坚固性,我们在使用时可根据实际情况选用。
⑨ 试根据地基基础的抗震鉴定介绍建筑结构抗震鉴定的基本方法
建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算情况规定: 1 、砌体房屋。 2 、地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑: 1)一般的单层厂房和单层空旷房屋; 2)不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋; 3)基础荷载与2)项相当的多层框架厂房。 3 、本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。注:软弱粘性土层指7度、8度和9度时,地基承载力特征值分别小于80、100和120kPa的土层。