傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)初始造價(jià)比較,建筑結(jié)構(gòu)論文

傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)初始造價(jià)比較,建筑結(jié)構(gòu)論文摘要：隔震技術(shù)是一項(xiàng)非常有效的構(gòu)造抗震技術(shù),但是由于增設(shè)隔震支座導(dǎo)致的額外造價(jià),導(dǎo)致了其應(yīng)用的局限性,這華而不實(shí)并沒有考慮到增設(shè)隔震支座導(dǎo)致的構(gòu)造尺寸減少、鋼筋用量減少產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。本文通過兩個(gè)比照模型分別計(jì)算了使用傳統(tǒng)抗震手段和基礎(chǔ)隔震手段的構(gòu)造性能與材料用量,進(jìn)而分析基礎(chǔ)隔震對(duì)建筑初始造價(jià)的影響。本文關(guān)鍵詞語：基礎(chǔ)隔震;盈建科;有限元計(jì)算方式方法;造價(jià);Abstract：Seismicisolationtechnologyisaveryeffectivestructuralseismictechnology,buttheadditionalcostcausedbytheadditionofisolationbearingshasledtothelimitationsofitsapplication,whichdoesnottakeintoaccountthereductioninstructuralsizecausedbytheadditionofisolationbearingsandtheeconomicbenefitsfromreduceduseofsteelbars.Inthispaper,thestructuralperformanceandmaterialusageoftraditionalseismicmeansandbaseisolationmeansarecalculatedbytwocomparisonmodels,andtheinfluenceoffoundationisolationontheinitialcostofthebuildingisanalyzed.Keyword：baseisolation;Yingjianke;finiteelementcalculationmethod;cost;1、工程大概情況星辰園48班中學(xué)是位于昆明市官渡區(qū)新亞洲體育城片區(qū)的新建項(xiàng)目。項(xiàng)目總占地面積4894.5m2，建筑面積20378.9m2。地上建筑六層，地下設(shè)有隔震層，總共7層。建筑長(zhǎng)向120.25m，短向54.1m，層高3.9m，構(gòu)造總高度19.5m。本建筑采用鋼筋混凝土框架構(gòu)造，建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類，抗震設(shè)防烈度8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.20g，設(shè)計(jì)地震分組第三組，抗震設(shè)防分類為重點(diǎn)設(shè)防類〔乙類〕，構(gòu)造抗震等級(jí)二級(jí)。由于建筑平面形狀不規(guī)則，通過設(shè)置抗震縫將建筑劃分為6個(gè)單體。根據(jù)(建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范〕〔GB50011-2018〕[4]，采用隔震技術(shù)設(shè)計(jì)后，上部構(gòu)造水平地震影響系數(shù)最大值按0.08進(jìn)行設(shè)計(jì)。豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按隔震層以上構(gòu)造總重力荷載代表值的30%采用。考慮到構(gòu)造單體的重復(fù)性，本次比照只選擇星辰園48班中學(xué)的一個(gè)構(gòu)造單體進(jìn)行計(jì)算和比照。此單體長(zhǎng)向41.1m，短向10.1m。2、隔震層選擇與布置使用隔震技術(shù)的模型采用的是基礎(chǔ)隔震技術(shù)，隔震支座設(shè)置在基礎(chǔ)頂部、上部構(gòu)造的底部。根據(jù)框架柱的豎向承載力和抗震承載力和變形的要求，本工程中的隔震支座采用鉛芯橡膠支座與天然橡膠支座，本工程共采用5類183個(gè)隔震支座，支座參數(shù)如表1所示。隔震支座上支墩混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40，隔震溝底墊層混凝土強(qiáng)度等級(jí)C15。3、構(gòu)造分析為了討論基礎(chǔ)隔震混凝土構(gòu)造在水平地震作用下的隔震效果，以星辰園48班中學(xué)的A-2區(qū)單體為例進(jìn)行分析，采用軟件YJK進(jìn)行數(shù)值模擬分析，分別建立基礎(chǔ)隔震構(gòu)造和傳統(tǒng)抗震構(gòu)造的數(shù)值模型。模型中假定上部構(gòu)造彈性變形，計(jì)算中只考慮隔震支座的彈塑性，沒有考慮土與基礎(chǔ)之間的互相作用，梁柱的材料性能完全一樣，網(wǎng)格采用統(tǒng)一尺寸，構(gòu)造的荷載工況一樣。表1橡膠隔震支座性能參數(shù)注：R表示鉛芯橡膠支座，N表示天然橡膠支座.3.1、傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范，采用傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方式方法對(duì)星辰園48班中學(xué)的一個(gè)單體進(jìn)行設(shè)計(jì)。為構(gòu)造構(gòu)件的布置只考慮知足各項(xiàng)結(jié)果計(jì)算的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)，不考慮構(gòu)造構(gòu)件增大后對(duì)建筑功能的影響。典型構(gòu)件的截面尺寸、位置、抗震等級(jí)以及混凝土標(biāo)號(hào)見表2所示。地震作用下的樓層最大位移見表3。從表3中能夠看出，最大位移角出如今三層和四層中間，其值約為1/573，出如今X方向地震作用下。表2構(gòu)造梁、柱設(shè)置情況3.2、基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)根據(jù)隔震設(shè)計(jì)的基本要求可知，隔震層支墩、支柱及相連構(gòu)件，應(yīng)采用隔震構(gòu)造罕遇地震下隔震支座底部的豎向力、水平力和力矩進(jìn)行承載力驗(yàn)算；隔震層下面構(gòu)造按罕遇地震進(jìn)行抗剪承載力驗(yàn)算。隔震層下面地面以上的構(gòu)造在罕遇地震下的層間位移角限制應(yīng)知足規(guī)范要求。根據(jù)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范，采用基礎(chǔ)隔震方式方法對(duì)星辰園48班中學(xué)的一個(gè)單體進(jìn)行設(shè)計(jì)。典型構(gòu)件的截面尺寸、位置、抗震等級(jí)以及混凝土標(biāo)號(hào)見表4所示。地震作用下的樓層最大位移見表5。從表5中能夠看出，最大位移角出如今三層，其值約為1/1386，出如今Y方向地震作用下。比照表3和表5能夠看出，采用基礎(chǔ)隔震的構(gòu)造最大位移出現(xiàn)位置下移，位移量減小，隔震設(shè)計(jì)更符合地震區(qū)構(gòu)造的設(shè)計(jì)。表3地震作用下的樓層最大位移表表4構(gòu)造梁、柱設(shè)置情況表5地震作用下的樓層最大位移表4、初始造價(jià)分析4.1、構(gòu)件尺寸比照與采取基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)相比，采用傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，為保證構(gòu)造的位移在規(guī)范的允許值范圍內(nèi)，框架柱柱的尺寸需要設(shè)置的很大，十分是外框架和角柱。另外，為了保證框架的整體性，避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)和層間位移比偏大，框架梁也需要增大。圖2兩種設(shè)計(jì)模型使用材料比照?qǐng)D圖1兩種構(gòu)造模型比照?qǐng)D圖1為兩種設(shè)計(jì)方式的構(gòu)造模型比照?qǐng)D，從圖中能夠看出，傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)模型的豎向構(gòu)件在明顯大于設(shè)置了基礎(chǔ)隔震的構(gòu)件尺寸，能夠看出設(shè)置基礎(chǔ)隔震能夠有效減小豎向構(gòu)架的尺寸，節(jié)約建筑空間，降低建筑成本等優(yōu)點(diǎn)。4.2材料用量比照本文3.1和3.2的設(shè)計(jì)結(jié)果得出了全樓〔除基礎(chǔ)外〕的鋼筋、混凝土用量，其分別考慮采用傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方案和基礎(chǔ)隔震方式方法。圖2給出了考慮了不同抗震方式方法的兩種模型的鋼筋和混凝土用量比照?qǐng)D。華而不實(shí)，由于板的配筋與隔震層的位置關(guān)系不大，因而未考慮在內(nèi)。從圖2中能夠看出，采用基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)構(gòu)造所需的鋼筋用量有著極大的減少，華而不實(shí)，梁的鋼筋用量約為傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)時(shí)的約50%，柱的鋼筋用量相比傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)時(shí)的用量減少了約60%；而由于所需構(gòu)造尺寸的減小，全樓構(gòu)造的混凝土用量也減少了約25%。5、結(jié)論本文使用實(shí)際案例，通過兩個(gè)采用不同抗震方式方法的構(gòu)造設(shè)計(jì)，分別考慮了傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)帶來的初始造價(jià)的差異，得出了基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)對(duì)初始造價(jià)的減少幅度，為今后的抗震設(shè)計(jì)提供參考。比照結(jié)果表示清楚，采用基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)對(duì)全樓的鋼筋使用量能減少至少50%的用量，混凝土用量可以減少約25%，這極大的減小了構(gòu)造的造價(jià)，提升了整個(gè)建筑的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，采用基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)能減小構(gòu)造尺寸，為建筑使用提供更大的空間。建筑材料用量的減小也能削弱建筑建設(shè)中對(duì)環(huán)境的影響。以下為參考文獻(xiàn)[1]周穎,陳鵬,劉璐,等.9度區(qū)某高層酒店隔震設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)性分析[J].建筑構(gòu)造,2021(22):59-63.[2]周云,吳從曉,張崇凌,等.蘆山縣人民醫(yī)院門診綜合樓隔震構(gòu)造分析與設(shè)計(jì)[J].建筑構(gòu)造,2020(24):23-27.[3]周穎,陳鵬,劉璐,等.9度區(qū)某高層酒店隔震設(shè)計(jì)