摘要:建筑结构抗震设计在工程结构设计中极为重要,其主要关系到了广大人民群众的生命财产安全,尤其是建筑物在地震中保护人员的生命安全十分重要,为此国家也有《建筑抗震设计规范》对建筑物的抗震设防有着基本的设防要求:大震不倒、中震可修、小震不坏。因地震作用的不确定性以及结构计算模式与实际情况存在一些差异,建筑结构设计除了进行地震作用的设计计算外,还应从结构抗震设计的基本原则出发,从结构的整体布置到关键部位的细节,把握主要的抗震概念进行设计,使计算分析结果更能反映实际情况。本文将浅析建筑结构抗震设计的若干方面的建议。本文分析了抗震概念设计在建筑结构设计中的应用。
关键词:建筑结构;抗震设计;应用
近些年来,由于我国经历了几次比较大的地震灾害,使我们深受其害,所以我国已经在建筑结构抗震方面进行了越来越多的研究。为了提高建筑结构的抗震性已经做了许多的实验研究。而抗震性已经成为建筑施工过程中必须要考虑的关键因素,使保证建筑结构安全的基石。随着我们对抗震性研究的深入,我国抗震技术已经有了突飞猛进的发展,在保证人民群众中起到了实实在在的作用,确保了人民群众的安全及社会稳定的发展。
1建筑抗震概念设计的概述
建筑结构设计一般会从两个方面进行设计,一是计算设计,二是概念设计。建筑结构计算设计需要建立在准确数据、完善信息的基础上,但由于地震具有一定的不可预测性,故在实际工作中想要通过计算设计来进行建筑的抗震设计是不现实的,这时就需要进行相关的建筑抗震概念设计。在建筑抗震设计过程中,通常会采用概念设计来引入地震的情况,再模拟出相应的地震情况,并根据模拟的相关参数进行建筑结构的计算,以得到相应的建筑抗震结构,进而保障了建筑结构的抗震性能。另外,建筑结构抗震设计的总体目标为:应按照建筑工程所在地的小震效应对主要结构构件的承载力进行科学计算,以此来掌握建筑在该条件下的弹性变形情况;同时对建筑在大震情况下的结构弹性变形进行计算,保证设计能够达到第三水准的抗震要求。在建筑结构的抗震设计中,设计目标是设计工作开展的大方向,所有设计工作均应围绕该目标展开,以此使建筑结构具有良好的抗震性能,从而达到小震不坏、大震不到的效果。
2抗震概念设计在建筑结构设计中的应用
2.1场地的选择
《建筑抗震设计规范》中明确规定:建筑物应尽量远离抗震不利地段,若无法避免的,需采取有效的抗震措施。故在选择地基的过程中,应尽量避开一些对建筑抗震不利和危险地方,选择一些利于建筑抗震的地段;选择一些土质坚硬、地质元素分布均匀的地段;尽量避免选择一些极易发生泥石流、滑坡、地裂的地段,以通过保障地表的稳定性来提高建筑抗震能力。
2.2建筑结构水平和垂直布局的设计
在建筑结构设计过程中,最基础的设计就是建筑在水平和垂直两个方向要保持合理的布局,这主要是由于建筑的抗震性在很大程度上取决于承重墙在水平面及垂直面的位移。为了能够提高房屋的抗震性能,我们在进行建筑设计的时候要按照以下原则进行设计:首先墙体在水平和垂直面上的构件要保持整齐和简洁,墙体的质量和刚度的中心一定要保持重合。在进行墙体垂直面设计的时候,应最好保证构件中心偏下,避免出现上重下轻的情况,并且要保证墙体的均匀性以及整体的刚度。
2.3提高房屋结构整体抗震性的设计
建筑抗震的连续性设计在进行抗震设计时如果想使其抗震性能得到提高,一定要使建筑整体结构的连续性得到保证,在建筑建设的过程中要保证房屋的构件连接稳定可靠,保证建筑保持一个整体,在抗震的过程中依靠自身结构的整体性化解和分散地震产生的能量。
建筑结构的规则性设计在进行建筑结构设计过程中,规则性设计对于建筑的抗震性具有十分重要的影响,所以在实际建筑建设时要尽量采用规则设计,这样能够依靠建筑自身的对称性来增加抗震的能力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是有些建筑可能因为美观、地形等因素不能采用规则设计方案时,要根据实际情况合理的设置一些抗震缝,使不规则的结构自身作为一个整体,提高房屋的抗震性。
2.3利用好计算机辅助系统验证概念设计
建筑个性化的需求越来越受到重视,这些个性化带来建筑平面变化、立面丰富甚至特殊,各种新型复杂组合体形(包括大底盘多塔、主裙楼整体连接、结构连体、立面多次收进退层和悬挑等结构)、复杂结构体系(多体系组合结构、不同类型结构转换和巨型结构等)越来越多。对这些结构体系的分析,应采取相应的、多个不同的力学模型进行分析比较。这些分析比较经常关注不同分析模型在地震作用下承载力的客观一致性,主要振动周期、振型、位移和最大受剪承载力出入不大,对补充进行弹性时程分析地震波选取符合规范统计意义上相符,弹塑静力分析或弹塑性动力补充分析及按分析结构校核及进行配筋设计。通过先进的计算机辅助技术手段,可以围绕性能化设计的要求,实现结构构件、结构体系的性能化设计。通过正确运用这些技术手段,能实现结构设计分析过程的可视性,进而实现结构设计的安全性和经济合理性。这些辅助技术的运用,回过头来又促进了建筑结构概念设计理念的全面落实。
2.4减小地震对房屋结构破坏作用的设计
2.4.1隔震层
在建筑建设时采用隔震层能够明显降低地震对房屋的破坏。通常情况下,隔震层采用橡胶隔震支座、摩擦隔震元件等材料,设置在地基和建筑结构主体之间,当出现地震时隔震层能够明显的缓冲地震的冲击波,降低房屋及其内部物体的移动或者坍塌带来的二次损害。
2.4.2反摆
在建筑的抗震建设中反摆设计相对来说是一种比较新型地震设计,目前在实际的应用中还不是特别的成熟,通常情况反摆会设置在房屋顶部,当地震发生的时候,反摆能够产生阻尼效应,使房屋在地震中的加速度大大减慢,从而减少房屋的震动,使房屋在地震中收到的破坏降低。
2.5减少地震发生时能量的输入
在建筑结构设计过程中,主要采用基于位移的结构抗震方法,对具体方案进行有效分析,对结构的变形弹性进行良好处理和控制,让其可以承受预期地震作用力下的变形程度。在对建筑构件的承载力进行分析和研究时,应注重对楼层间可能出现的位移进行有效控制,且根据建筑结构的位移和构件变形情况,确定出变形值和建筑实际抗震能力。另外,在建筑地基建设过程中,应将房屋建设到坚固的地面,以减少地震发生时其作用力的输入,进而控制了地震对建筑物的破坏程度。
2.6具有多道抗震防线的结构布置
多道抗震设防结构体系的特性包括:①结构平面质量分布宜均匀对称,刚度中心宜尽量与质量重心靠近,从而减少偏心;②整体结构要有足够的刚度,且结构不同区段刚度沿竖向连续均匀,避免突变;③多道抗震设防防线的结构在大震作用时,实现利用赘余杆件的屈服滞回与反复变形耗散地震波输入的能量,从而实现局部屈服破坏后使整体结构仍然能过渡到另一种稳定的结构体系。
3结语
概念设计是整个建筑抗震设计的重要基础,为提高建筑物的整体抗震性能提供了可能。在建筑抗震设计中,建筑设计与结构设计必须协调统一。概念设计是解决抗震设计本身的计算近似性及地震作用的不确定性的基本途径,结构工程设计经验的积累过程就是概念设计思维运用的积累过程,建筑结构概念设计的把握甚至比设计软件的计算运用要求更高。结构设计中只有自觉遵守主动运用概念设计理念原则,才能不断适应建筑需求变化给结构抗震设计带来的各种新的挑战。
参考文献:
[1]赵彤.高层建筑结构基于性能抗震设计思想的应用[J].结构工程师,2011.
[2]陈琳琳.高层建筑结构设计中抗震概念设计的应用[J].江西建材,2014.
论文作者:李韶军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/7
标签:建筑论文; 结构论文; 建筑结构论文; 结构设计论文; 概念论文; 抗震性论文; 构件论文; 《基层建设》2017年第30期论文;