建筑结构设计中的抗震设计理念探讨论文_胡利军,高祥壮

建筑结构设计中的抗震设计理念探讨论文_胡利军,高祥壮

青岛北洋建筑设计有限公司 山东青岛 266000

摘要:抗震结构设计是建筑结构设计的重要工作,在目前的建筑设计中得到了更多的关注。抗震结构设计需要从长远的使用考虑,更新传统设计理念中不完善的因素。目前部分地区的仿真结构设计依然没有进行更新和完善。首先,是抗震结构设计没有深入分析国家行业的走势和日常数据,如果将一般建筑的要求应用在高层建筑设计中将会带来工程上的缺陷。其次,抗震结构设计理念没有与时俱进,没有很好的借鉴国际上的先进经验和成功案例进行抗震结构设计,给建筑抗震结构设计带来很多漏洞,容易发生安全事故。工程技术人员要充分应用先进的抗震设计理念,完善原有的结构设计准则,采取可靠性更强的抗震结构使建筑质量得到保障。

关键词:建筑结构;抗震设计;要点及应用

1建筑结构抗震设计注意要点

1.1建筑地质

房屋建设的地点应该尽可能地选择在地势平坦开阔的地方,这样的话,即便是发生的地震灾害,也能够最大限度地降低地基震动过程中出现的沉陷,确保建筑物的稳定性不受影响。另外,严禁在地震灾害频发区域建造房屋,才能最大限度地降低地震发生后造成的不必要的损失。

1.2建筑地基

在设计房屋的过程中,设计人员应该尽可能地选择天然地基或者是桩基,才能在促进房屋抗震性能有效提升的基础上,降低地震灾害对房屋建筑稳定性产生的影响。同时严格地按照要求夯实基础凹槽的回填土,确保回填土之间的密实性,才能达到促进房屋建筑地基稳定性有效提升的目的。

1.3建筑物屋顶和墙体

建筑物稳定性与建筑物质量的大小是决定地震对房屋建筑造成损失大小的关键因素。所以,设计企业在进行房屋建筑的施工时,必须采取积极有效的措施,降低建筑周围结构的重量,才能达到促进建筑结构抗震与防震能力有效提升的目的,降低地震发生对建筑物造成的损失。

2建筑抗震设计中需要注意的重点问题

2.1体型设计问题

在建筑结构设计中,要想强化其抗震效果,就需要对建筑体型进行合理规划,确保平面和空间形状的规则性。同时在对地震作用研究中发现,不规则体型的建筑在地震中所受的影响要较规则体型建筑严重的多。例如,在汶川地震中,结构规则的建筑相应的损坏效率较低,而复杂结构的建筑破损则较为严重。对于不规则的建筑来说,由于其空间结构上存在一定的复杂性,受地震波的影响会使得建筑结构出现不同级别的震动,当地震作用效应较大时,就会导致内部结构部件出现损坏,开裂等问题,影响建筑结构的承载能力和刚度,造成建筑的倒塌。而在较为规则的建筑中,地震波同样会对建筑带来不同程度的晃动,不过由于结构的稳定性和规整性,使得地震作用对整体结构造成的影响相对较均匀,不会发生严重的变形。所以在建筑体型设计中,一方面要简化平面和空间形状,增强其规则性。最常用的体型结构有圆形、矩形;另一方面需减少凹凸造型的出现,尽可能保证结构的规则性,从而提高结构的抗震性能,保证结构受力的均匀性。

2.2平面布置设计问题

在建筑结构设计中,平面布置的合理性对于提高建筑结构质量有着重要作用。首先,平面布置设计的合理性能够加强建筑结构功能划分的准确性和有效性,确保建筑的实用性;其次,平面布置设计是进行建筑结构中梁、板、柱等合理布置的基础内容,其对于提高建筑的承载能力及强度有着直接影响。所以在平面布置设计时,要结合建筑结构的功能要求,合理规划内部空间效果,确保空间内各结构之间连接的坚固性,这样在地震发生时,才能更好的降低地震波对空间结构带来的影响,保证结构的稳定性,减少损失和危险的发生。例如,在建筑物电梯井的布置时,很多设计人员会忽略电梯井对于建筑结构刚度的影响,一味的追求结构空间上的优化和美化效果,将电梯井设置在建筑的角落位置中,这使得地震发生时,电梯井因为较强的抗侧力刚度使得整体建筑受到较大破损,造成了严重的经济损失。在建筑墙体设计时,也由于对墙体自身刚度和承载能力考虑的不充分,出现墙体受力不均匀的情况,在地震发生时,受到扭转作用的影响,导致建筑墙体结构出现变形、扭曲等问题,大大降低了建筑的稳固性。还有一些建筑结构在力的传导过程中,对于内隔墙的对齐并不重视,为了追求每一层的空间和功能,并没有把抗震放在首位,导致在发生地震时,整个建筑结构中力无法进行合理的传递,一些重要部位受力过大导致整个建筑结构受到破坏。基于此,在建筑平面设计管理中,要将建筑结构作为核心考虑因素,提高建筑结构平面设计质量,在保证结构质量的同时,增强结构刚度分布的均匀性,减少地震发生时,由于扭转力的影响对建筑带来严重的损毁。同时在平面设计过程中,还需将使用功能要求与抗震要求有效集合起来,充分发挥结构设计在建筑抗震中的作用。

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3建筑结构抗震设计要点

3.1选择适宜的场地

选择合适的场地是设计人员进行抗震设计的第一步,也是最重要的一步,因为良好的场地便于抵抗地震力,相对平坦开阔的空间能够提升建筑物的抗震能力。均匀的土质能够传递相同波速的地震波,防止在同样的部位产生不同的力,密度和承载能力较好的土质能够很好地分担建筑结构传递下来的重力荷载,还能提高建筑物与地基的整体性。在选择建筑场地的时候应当尽量避开液化土、湿陷性黄土、采空区以及河岸边缘等地段,避免土体中密度不平均、硬度和凝结度不同对建筑结构设计造成影响,对于一些容易发生地质灾害例如滑坡、泥石流等的地段也应当合理规避,还要避开地震断裂带,以免降低建筑结构的抗震性能。

3.2在设计中做好建筑空间的结构布置

合理布置建筑物的空间结构指的是做好建筑物的体型设计以及空间结构的设计,同时要兼顾建筑结构的立体设计,其中包括地基基础的埋深。因为整个建筑结构可以看做是一根锚固在地基当中的长棍,地震作用下主要考虑重心的偏心是否会导致整个建筑物倾倒,这就是地震的水平力所产生的力矩与锚固作用产生的反力矩之间大小的比较,如果重心产生的力矩较大,则建筑物就会倾倒,如果较小则相对稳定。做好建筑空间的设计与布置对于提高建筑结构的抗震能力有着不言而喻的作用,在布置空间结构的时候也需要注意一些问题。

首先,在地震灾害发生的时候,建筑结构承担的力并不仅仅是一个水平地震作用,建筑结构在空间中还会受到其他的力作用,比如空气冲击过程中各个方向针对建筑结构的作用力。所以在进行建筑结构设计的时候应当考虑到结构能够抵抗不同方向的力,保证建筑结构有足够的刚度、强度与稳定性,能够抵抗地震产生的力。所以,建筑结构在空间的刚度和强度越高,就越有利于抵抗地震力。

其次,设计结构的时候应当注意使体型尽可能简单,避免设计体型复杂的房屋。因为规则的房屋结构是最有利于抵抗地震作用的,这也通过很多案例进行了证实。在地震设计规范中详细说明了何为不规则结构,在地震中不规则结构扭转的可能性远远大于简单的方形建筑,而且在设计中也要注意尽量避免在房屋的四个转角部分设置窗户,这样会降低房屋四角对地震的抵抗力,使房屋结构的扭转可能性大大提高。设计人员应当在保证建筑结构的体型尽量简单的条件下,对重要构件进行计算,保证构件的承载能力、抗震能力能够满足相关设计的要求。

最后,是要保证房屋结构的整体性,这就是说设计人员要在设计中保证房屋承重构件、次要承重构件以及围护结构彼此连接成一个整体。目前我国抗震能力较强的结构如框架结构、剪力墙结构都是采用梁板柱一体现浇,用钢筋连接,这样房屋的整体性大大提高,传统的结构采用预制板等搭接,在地震作用下容易开裂破坏。当然地震设计还需要第二道防线来保证结构的安全。地震作用下,开裂的首先是连梁等第一道防线的结构构件,这些构件会丧失承载能力,整体结构的受力会进行重分配,第二道防线的受力就会相应增加,所以在整体结构中还有框架柱,剪力墙等第二道防线的构件进一步承担荷载,保证整体结构在大震作用下的不倒塌,从而能够有效地避免建筑结构由于单一的抵抗能力不足而造成的整个结构坍塌的现象出现,实现整体结构的抗震性能水准。

3.3做好结构参数的选择与计算

要做好建筑结构的设计工作,尤其是抗震设计工作,需要对建筑结构的参数进行选择,如果参数的选择错误,会对建筑结构的抗震性能造成很大的影响,因此在设计之前,设计人员就应当对建筑结构的设计参数进行科学选择,不能够确定的参数通过实验进行确定。在模拟地震灾害所建立的模型当中进行计算与分析,甚至可以按照比例建造建筑物的模型,并在振动台上模拟地震作用进行试验,找到建筑结构抗震的薄弱点,进行计算与加强,从而保证建筑结构在地震中的受力合理与科学性。

结语:综上所述,在进行建筑物设计的时候,要对其抗震结构性能进行精心的思考,最大限度地保证高层建筑物具备良好的抗震性能。本文对结构抗震设计理念进行了系统的阐述,希望给相关设计人员带来一些帮助和启发,进而促使建筑行业获得良好的发展。

参考文献:

[1]张乐.抗震理念在民用建筑结构设计中的应用[J].住宅与房地产,2018,24(15):81.

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[3]梁少威.复杂高层与超高层建筑结构的设计要点[J].住宅与房地产,2018(31):73

[4]罗天娣.建筑结构基于性能抗震设计的几个问题[J].中国标准化,2018(14):37.

论文作者:胡利军,高祥壮

论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期

论文发表时间:2019/7/23

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