结构设计中有关抗震设计的问题探讨论文_刘世平

结构设计中有关抗震设计的问题探讨论文_刘世平

盐城市建筑设计研究院有限公司 江苏盐城 224000

摘要:我国是一个地震多发的国家,分布较为广泛、强度大、频率高、震源深,是世界地质灾害中地震出现最为严重的国家。地震对人类造成的严重灾害,使得建筑结构抗震设计不断的发展。下面就结构设计中的抗震设计进行探讨,希望对相关从业人员有着借鉴参考的价值。

关键词:建筑结构;抗震设计;结构施工

前言:地震的存在是不可预知,不可抗拒的,在地震超出了一定强度后,将给地震区建筑物造成毁灭性破坏,对其人身安全有着大威胁。所以,加强建筑结构的抗震设计十分重要,经过实施有效的抗震措施,能够减少地震出现对人类造成的影响,确保人们的生命财产安全。

1 对设置抗震设防目标

在一般情况下,建筑抗震设防主要是在建设中进行抗震设计,有针对性地采取建筑抗震的措施,进而实现了抗震效果。抗震设防烈度主要是依据抗震设防,抗震设防的浓度主要按照国家相关的文件、规定权限进行执行,国家地震局就颁布了烈度区中的基本烈度,国内外抗震设防的要求是确保其建筑能够充分适应不同频率、强度的地震,我国抗震设计的规范主要是采用了小震不坏,中震可修,大震不倒。

在实际施工中,建筑结构设防目标就大致上划分成下面几点:

第一,建筑在受到低于本地的地震设防烈度时,建筑物就在没有受损的情况下,继续使用,无需继续使用。

第二,如果说建筑受到了本地区的设防烈度的地震后,在没有威胁到人们生命安全、设备安全的基础上,建筑结构受到损害需要经过修理便可使用。

第三,建筑物在受到高出本地区的地震设防烈度的时候,应该确保建筑物不会出现倒塌的问题。建筑结构的抗震设计过程中,设计师应该考虑到三个层次,即多遇烈度、基本烈度、罕见烈度。从概率上来将,发生机会较大的地震等级是多遇地震的烈度,设计师需要严格按照有关设计规范要求进行设计,以保证建筑结构的抗震效果。建筑物在受到多遇烈度地震时处在弹性的阶段,在这个过程中,建筑物不会产生较大损坏,但是如果说遇到了基本烈度地震,建筑物就处在弹塑性状态,建筑物不会受到严重的损坏。在建筑物遭遇了罕见烈度时,通常会遭受到非常严重的损害。

2 建筑结构抗震设计方法要点

在非地震的高发地区,大多数的建筑抗震设计只是需要达到多遇地震烈度就足够,但是在实际设计过程中,部分结构有着特殊的要求,或是在遭遇到地震的时候就容易出现倒塌。所以在实际设计过程中,我们必须严格按照当地特点、建筑物特点进行设计,只有达到基本的烈度水平,才能确保建筑物的稳定性、安全性。在建筑抗震的设计过程中,设计人员需要严格按照其罕见的烈度地震,对建筑结构弹塑性的层间变形进行计算,验算其是否能够满足相关要求。在实际设计过程中,如果说遇到变形大的薄弱层,应该修改建筑抗震的设计,采取相关措施,确保施工设计合理性,进而保证建筑符合罕见烈度地设防要求,不会出现倒塌。

3 结构的选型和结构的布置

3.1 结构材料的选择

建筑物抗震性能与建筑物抗震材料的质量有着直接联系,在实际建筑抗震设计过程中,按照设计方案选择出施工材料、建筑物需要采用的结构体系,进而确保建筑结构经济适用,以保证其是否满足建筑各方面地条件。在建筑工程当中,建筑结构选型是十分复杂地工作,在实际选择过程中,应该充分考虑建筑物重要性、材料、施工影响因素、施工场地、建筑设防的烈度等进行全面考虑,确定类型应该按照建筑技术、当地经济条件进行。如果说只是从建筑抗震角度对结构类型进行选择,需要通过下面几点进行:

(1)较高的延性系数。

(2)较好的匀质性。

(3)强度/重力的比值相对较大。

(4)正交各向同性。

(5)构件之间的连接需要将材料的强度发挥出来,同时还要保证其具有较好的整体性、延性以及连续性。

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从常见的建筑来讲,建筑抗震性能好坏只是从数据角度来讲,其顺序:钢结构——型钢混凝土结构——混凝土和钢混合结构——预应力混凝土结构等。但是在钢结构拥有低轴负荷载的时候,有着较为饱满、稳定的滞回曲线。抗震性能最好的钢结构优越性是相对的,主要是有着连接好、延性高、可靠节点的优势,但是在工程施工方法规范到位的情况下,才能保证建筑物不会受损,反之建筑物受到损坏。

3.2 抗震结构体系的确定

建筑物在不同的建筑结构体系下,其抗震性能以及经济指标说的效果也会有所差异,因此在进行设计的过程中,适合十几情况的结构体系对于建筑物来说有着决定性的作用。根据相关的规范,对于建筑物结构体系的要求有如下几点:

第一,明确计算、地震作用的传递途径。第二,为避免出现因部分结构、构件造成破坏,所产生的抗震能力丧失和丧失建筑重力承载能力的时候,应该形成多道抗震的防线。第三,确保建筑物有着良好的强度,较好的耗能、变形能力。第四,若想避免因为建筑突变和局部性能的削弱,所形成的建筑薄弱部位,产生较大地塑形变形、应力集中,以保证建筑物有着合理的刚度、强度,并且按照薄弱部位实际的情况,采取合理地抗震处理,进而提升建筑抗震能力。

总而言之,在确定建筑的结构体系的时候,设计师要充分的考虑工程的施工条件以及建筑物的刚度。若是建筑的地基土卓越周期以及自振周期相一致或是接近,那么建筑物就非常容易出现共振现象,从而导致建筑物受到损害。建筑物的自身周期在通常情况下与其本身的刚度有着非常直接的关系。因此在进行建筑设计的时候,设计师要在掌握建筑场地以及地基土的前提下进行,从而保证建筑结构刚度的合理性,避开建筑的共振周期。

合理的基础形式也是在选择建筑工程结构体系的时候需要考虑的问题。建筑工程的基础要有足够的深度,若是遇到高层建筑就需要设置地下室。根据相关的调查结果发现,在多层建筑下设置地下室能够将结构的震害减轻,从而避免建筑损坏。若是遇到软弱地基就要合理的采用桩基、箱形以及筏板的基础形式。在岩层该地欺负不平的地区进行建筑设计以及施工,就要根据实际的情况来采取桩基基础形式,使其穿入到液化的土层当中,保障建筑结构的稳定性和安全。

4 建筑结构抗震设计要点

4.1 使用特殊的防震材料

在建筑工程结构当中使用隔震材料主要对针对其地基进行的,这主要是为了降低地震对建筑物的伤害。建筑地基在传统的抗震处理当中通常是在其底部进行黏土以及砂子的铺设,这种方式虽有一定的抗震效果,但是却未有效的提高结构的抗震性能。当前,在进行民用建筑工程结构地基抗震处理当中,传统的砂子和黏土已经被现代沥青所替代,这就有效的提高了地基的抗震性能,从而降低了地震灾害对结构的影响。此外,设计人员在选择建筑的墙体材料以及围栏材料时,一定要选择材质较轻的材料,从而提高结构的抗震性能。

4.2 重视工程场地的选择

在选择结构施工场地之前,设计人员首先要考核整个工程场地,分析工程施工场地的状态,同时在确定场地时要对当地的气候、地理环境、地形以及场地的地质条件进行充分的考虑,要避开凹陷、滑坡、断层的低端,若必须在这些地段上面进行施工则要设置有效的安全防护,从而保证结构的安全性。

4.3 在建筑物的结点处设置隔震装置

在发生地震时,其能量会从建筑物的底部逐步的传递到其顶部,也就是说其能量是不断上升的。因此在建筑物的各个关键节点设置一定的隔震材料能够降低地震能量传递的影响。由于高层建筑使用隔震装置会将楼层的自震周期加强,隔震装置的作用不能够得到有效的发挥,因此其不适用于高层建筑当中。在较低的建筑当中应用的隔震材料较为常见的是橡胶垫以及混合隔震措施,在进行隔震设计时,粘性隔震、设置隔震支座、摩擦隔震这三种方式较为常用。其中,在建筑物当中设置隔震支座能够有效的提高建筑物的稳定性,同时能够吸收地震能量,具有一定的自我恢复能力,其应用更加的广泛。

结束语:

综上,抗震性能以及结构的稳定性和安全性是在建筑工程结构设计当中的重点,同时也是人们关注的重点。在设计过程中,设计人员要掌握现场的情况,选择合适的施工场地、结构体系以及抗震材料,掌握抗震设计要点,从而有效的提高结构的稳定性以及安全性。

参考文献:

[1] 建筑抗震设计规范(GB50011―2010)[M] 中国建筑工业出版社 2010

[2]鲍玉龙. 王航. 民用建筑结构的抗震理念设计[J];科技传播;2011年10期

论文作者:刘世平

论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期

论文发表时间:2019/2/27

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