建筑结构抗震设计的探讨论文_张关雄

建筑结构抗震设计的探讨论文_张关雄

浙江暨阳建设集团有限公司

摘要:随着地震事件的不断发生及我国建筑的快速发展,建筑结构抗震性能越来越为人们所重视和关注。在结构抗震设计过程中,必须严格按照建筑规范设计,满足抗震要求,保证设计的科学性、合理性,提升建筑的抗震性能,设计安全性高、稳定性强,能够满足抗震要求的建筑物,还需要相关准则的不断优化,适应新形势新标准的要求,提升我国建筑结构抗震设计的高水平。本文就建筑结构抗震设计进行探讨。

关键词:建筑结构;抗震;方法;稳定性

近些年来,随着社会经济的迅猛发展,城市化建设的进程也在不断加快。受人们显著改善的生活水平影响,建筑业在发展中迎来了巨大的机遇,越来越多的建筑企业开始投入建设高层建筑,以此来获得更高的经济效益。然而,我国幅员辽阔,各地区地质条件各有差异,并不是所有地区都具有稳定的地壳结构,一些地区频发地震类灾害,而建筑物层数增加所带来的结构脆弱性却是固有的,一旦这类建筑遭遇地震灾害,便会使居住其中的人们面临生命危险。因此,当前的建筑必须重视起抗震性能的设计,以“牢固”和“稳定”为抗震设计方向,最大限度地为人们的生命提供安全保障。

一、选择恰当的场地、地基和基础形式

基于建筑工程项目的抗震设计工作来说,其结构的合理设计和优化不仅仅要着眼于建筑工程项目自身结构,还需要重点从相关的场地、地基和基础形式进行相应的科学要求,选择恰当的场地、地基和基础形式也是保障其抗震性能的一个关键条件。

(1)针对不同的建筑场地类别情况,建筑物应选址在对抗震有利和岩土地震稳定的场地上。尽量避免建在软弱土、液化土、非岩质的陡坡、河岸和边坡边缘明显不均匀的土层等抗震不利的地段,若无法避免时,应采取有效措施对场地地质情况进行处理。不应在危险地段(指地震时可能发生滑坡、崩塌、地裂、地陷、泥石流等地段)建筑甲、乙、丙类建筑。这些都是建筑结构抗震设计中最基本的概念常识,在结构抗震设计中应严格贯彻执行。

(2)对于建筑工程项目的地基和基础而言,要详细的阅读建筑场地的《岩土工程勘查详细勘查报告》,在地基和基础设计时,同一结构单元基础不宜设置在性质截然不同的地基上,比如同一栋主楼一些基础以粉土层为地基,一些基础以岩石为地基,对建筑的结构抗震十分不利,这是基础设计中应该避免的。同一结构单元不宜部分采用天然地基、部分采用桩基。对饱和砂土和饱和粉土(不含黄土)的地基,除6度设防外,应进行液化判断(土的液化是指地下水位以下的上述土层在地震作用下,土颗粒处于悬浮状态,土体抗剪强度为零从而造成地基失效的现象);存在液化土层的地基,应采取消除或减轻液化影响的措施,以免发生地震时,建筑物整体倒塌。

切实保障建筑工程项目的场地条件对抗震有利,地基具备着理想的稳定性,基础设计选型合理,这样才能够保障上部结构的安全性,提升抗震效果,为建筑上部结构的抗震性能设计打好基础。

二、建筑平面布置的科学安排

建筑是否采用了高规则性的平面设置,对于建筑的稳定性有很大的影响。因此,在为建筑设计平面布置方案时,应严格遵循“高抗震性”的设计原则。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆具体说来有三点:其一是建筑主体应该具有足够强的抗压性,其侧方向的受力结构不会在剪力的持续作用下发生变形,而是以均匀受力的状态承担主体结构的稳定性;其二是对建筑物主体作抗侧力结构的布置时,应保证建筑物主体在抗侧力结构所在一侧的分布强度是一支的,即所在侧的各个部分在受力上都是均匀的;其三建筑物主体在布置抗侧力结构时,应保证该侧力结构在刚度上与周边内的结构体系是相等的,并在抗扭刚度上也有很高的数值。

以我国大部分建筑为例,除了一些有特殊立意的建筑外,我国大部分建筑均具有鲜明的对称性,这种设计不仅是为了美观与施工简便,也是一种对建筑平面的规则性设计。这一类型的建筑在面对地震时,可以将接收到的能量均匀分配在整个建筑上,冲击力也被均匀分配到建筑物两端,而本身在建筑物两端做好的抗震设计便可以发挥作用,对建筑物结构提供强力的保护。

三、对建筑结构体系的合理选择

对于建筑结构设计而言,最为核心的内容便是建筑结构体系,对该体系的选择是否恰当,直接与建筑物的整体稳定性挂钩。若要选择最适宜的结构体系,应该做到以下两点:

首先,要对基本的图纸进行详细且明确的计算,并将计算结果与结构体系放在一起进行分析,以验证二者之间的相合性。这是因为二者如果相合性良好,那么可以实现建筑结构对地震作用途径的合理传递,简单的说,便是在地震时,通过抗震设计使建筑结构将地震带来的冲击力分散开来,避免建筑结构被摧毁,减少因地震带来的损失。若问详细的操作方法,便是在设计结构体系时,将房间的主受力点分配在主梁之上,以便垂直重力可以最快速、最直接地到达受力点;在为屋内的各种结构进行分配时,也应采取竖向布置方案,同样可以有效保持竖向应力给构建带来的稳定性,减少冲击力带来的破坏。另外,还应明确建筑的整体结构,在进行抗震设计的过程中要保持其连续性与贯通性,一旦垂直方向发生了结构变化,那么变化后的结构依然要保证受力的均匀性。

其次,应考虑到结构体系的整体强度,即设计人员针对某些薄弱的区域,对该处进行高强度的抗震设计,以此来提高该处及建筑物整体的稳定性。而建筑物中的结构框架,则要设计时考虑到内外因素对节点构造带来的破坏,因此可以为房柱顶端与房梁进行塑性分散,以便增加薄弱区域的抗震性能。原因是结构体系的关键是建筑整体结构的稳定与协调,个别区域出现问题将会影响结构整体的抗震能力,抗震设计中最应注重对重力的分配,以便某处受到冲击力时能由其他部分共同承接,避免建筑物的崩塌。

最后,结构体系必须具备足够的承载力与变形力,这样在地震发出冲击波时,结构体系可以更好地分散与消耗这些冲击力。而建筑若要具备这种承载力与变形力,最好使用钢筋混凝土结构,这种结构可以发挥出更高的塑性内力重分布能力,最大限度地吸收地震时产生的能量,减少整体结构出现的损毁。

四、建筑结构抗震设计工作的方法

首先,应该在抗震设计中明确建筑结构对地震力量吸收的具体布局,即在设计中使梁、柱与支墙三者轴向同在一个平面中,共同构成一个具有双向抗侧力结构的体系。在发生地震时这个结构将会发生弯剪性破坏,确保建筑结构的完整。

其次,要对建筑物结构中的梁柱等构建进行三级设防,以“节点强构件弱”“柱强梁弱”以及“剪强弱弯”的原则来实现最佳的柱轴压缩比和柱截面尺寸。

最后,要根据所在区域的地质特点来制定抗震设防标准,设置多道抗震防线,提高建筑抗震性能。一个好的抗震结构体系应当由两个及两个以上且延性较好的分体系组成,这是因为地震发生时,普遍带有余震,若只有一道防线,难以避免因某一结构损伤而造成整个结构坍塌。因此,在构建抗震结构体系时,首先要有最大可能数量的内外部冗余度,其次要建立一套分布完整的屈服体系,最后该体系的主要耗能构件必须要有足够的刚度和较高的延性,以保证建筑物在遭受地震灾害时,第一道防线因强烈的地震作用而崩溃的情况下,第二道、第三道防线能够有效地抵挡住后续地震波的冲击。

五、提升建筑物结构延性

具体到建筑结构抗震设计工作中,还应该重点从结构的延性角度进行合理的设计,因为建筑物结构对于地震作用力的抵抗主要就是通过延性下的非弹性变形来实现的,由此可见,建筑物结构的延性与强度同等重要。在建筑结构的延性设计过程中,最为关键的就是应该做好以下几点:首先,必须要恰当的选择合理的塑性变形机构,在当前的实际应用过程中,比较常用的机构就是“强柱弱梁”,其能够有效地实现建筑结构的延性效果,这种“强柱弱梁”机构的设计需要针对建筑结构的柱截面以及梁端配筋等进行合理的设置,进而才能够最大程度上提升其弯矩值,提升其承载力效果;其次,还需要重点针对建筑结构中的各个构件进行恰当的设置,确保其抗剪能力能够满足于建筑物结构抗震性能的基本需求,这一方面的设计工作主要就是为了较好的避免出现剪切破坏现象,其具体的做法涉及到了建筑结构中各个构件,对于这些构件及其节点处,必须要进行全面的处理,确保其验算以及设计都具备着理想的准确性效果;最后,还需要重点针对建筑物结构的塑性耗能能力以及塑性转动能力进行有效地设计,采用箍筋加密的方式进行构造处理,提升其整体稳定性效果。

六、结束语

建筑物的稳定性一直是建筑行业努力的一个重要方向,对地点和结构体系的选择、对平面的配置都是抗震设计中必须考虑的问题。从最终我国在建筑结构抗震工作方面一无所知,到目前我国在建筑结构抗震工作取得的不错成绩,究其原因是因为在原有成绩的基础上科学家们做了进一步的改进和研究。最近几十年来伴随着改革开放,我国的社会经济取得了空前的成就,同时科学技术也得到了很大的发展,建筑物的抗震设计更加完善。通过在工程设计方面,不但加强结构抗震设计的相关研究工作同时还在设计规范的调整方面做好了一系列的准备工作,这样可以更好的为抗震设计做好相关的准备。

参考文献:

[1] 方小丹,魏琏.关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论 [J].建筑结构学报,2011(12).

[2] 倪广林.对建筑结构抗震设计的若干思考 [J].山西建筑,2010(27).

[3] 伍兰.试论建筑结构抗震设计的问题及改良方案 [J].中国高新技术企业,2015(03).

[4] 古力铭.关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论 [J].四川水泥,2015(06).

[5] 葛洋.试论建筑结构抗震设计若干问题 [J].江西建材,2015(19).

论文作者:张关雄

论文发表刊物:《基层建设》2016年21期

论文发表时间:2016/12/2

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