关键词:建筑;结构设计;抗震设计
引言:
地震的破坏性会严重影响人们的个人财产安全。近年来,我国经常出现地震等自然灾害,对人们的安全构成了严重威胁,因此,抗震设计融入建筑设计逐渐受到全社会的关注。而在我国抗震设计施工中,我国目前的抗震技术水平还略低,仍存在诸多问题,迫切需要相关从业人员进行更深入的探讨。
1地震破坏建筑结构的主要特征
(1)建筑结构体系。假如建筑结构为填墙框架,钢筋混凝土式的框架结构很容易被破坏到平面内柱,外墙框架柱出现短柱型和剪切型的破坏;假如建筑结构为抗震墙体系,所受破坏相对较弱;假如建筑而机构为底框,底层的刚度比较柔弱,也会遭受严重破坏。
(2)建筑地基。假如高层建筑建设在软弱冲积土比较高的区域中,会增加受破坏率。在发生地震时,地基土发生液化,造成地基出现不均匀沉降,损坏上部建筑结构,甚至会导致建筑整体发生倾斜。建筑结构周期接近场地的自振周期时,会因为共振效益加重破坏。
(3)刚度分布。假如建筑结构布置为矩形平面,在抗侧力构件比如电梯井的设置有偏心存在的时候,会在地震时出现扭转振动加重震害;假如建筑结构是不对称平面如L型、三角形等时,在地震时也会因扭转振动加重震害。
(4)构件形式。建筑框架结构内,柱所受破坏的程度通常要比板、梁等严重。
2建筑结构设计中抗震设计主要考虑的理念
2.1设置多道抗震防线
通常来说,建筑结构体系是由若干具备一定延性的分体系构成的,而个分体系间再通过各种具备延性的结构构件连接,共同抗震。例如,框架剪力墙结构,其是由延性框架与剪力墙两大分体系构成的;双肢或多肢剪力墙结构由若干个单肢剪力墙组成。若地震作用导致某一分体系受损,仍有其余分体系构成抗震第二道、第三道防线,通过内力重分布,整个结构依然可以继续承受地震作用,避免倒塌。另外,分体机间的连接构件,例如两片剪力墙间的连梁,经过适当设计,可在地震时发生塑性变形而消耗地震能力,保护主体结构。
2.2协调结构体系承载力、刚度和延性间的关系
对竖向荷载而言,承载力、刚度越大则越安全可靠,但是对于无法确定的地震作用则比较复杂。按结构抗震设防目标考虑,要求任何抗震构件具有足够抵抗小震作用的承载力,且在设防地震下具有变形耗能能力以消耗地震能量,同时还要防止在大震作用下由于过大变形而倒塌。因此,结构抗震设计中构件的承载力、刚度和延性的协调十分重要。例如,构件发生剪切破坏将使其承载力急剧下降甚至瞬间丧失,缺乏塑性变形和耗能能力;构件发生弯曲破坏时具有塑性变形和耗能能力,且仍有一定承载力。为此在结构设计时通过抗震构造措施使构件实现“强剪弱弯”的要求。另外不可能对结构体系中所有构件都设置较高的延性,应有选择的提高重要部位、关键部位的延性。
2.3抗震性能化设计
抗震性能化设计是在抗震科学水平和经济水平都提高的条件下,对现行抗震设防和抗震设计方法的发展。进行性能化抗震设计需要综合考虑建筑使用功能、设防烈度、结构的不规则程度和类型、结构发挥延性变形的能力、造价、震后的各种损失和修复难度等等因素,准确判断结构性能。
与常规的抗震设计相比较,抗震性能化设计具有更强的针对性和灵活性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如,针对具体工程的需要和可能,可以对整个结构,也可以对某些部位或关键部位灵活运用各种措施达到预期的性能目标;可以根据楼梯间作为抗震安全岛的要求,提出确保大震下具有安全避难通道的具体目标和性能要求;可以针对特别不规则、复杂建筑结构的具体情况,对抗侧力结构的水平构件和竖向构件提出相应的性能目标,提高其整体和关键部位的抗震安全性;也可以针对水平转换构件,为确保大震下自身及相关构件的安全而提出大震下的性能目标。抗震性能化设计受限于科技和经济条件,结构性能的判断难以十分准确,必须进行可行性论证。
3建筑结构设计中具体的抗震措施
建筑结构抗震性能的强弱与周边环境有着直接的关系,抗震能力弱的建筑会直接威胁到建筑结构内及周边行人的生命财产安全,同时对周边建筑和设施也会有一定的影响,因此,切实有效的提高建筑结构的抗震能力是一件刻不容缓的事情。提高建筑结构抗震能力主要通过以下方式:在建筑设计过程中谨慎选择建筑抗震结构、合理的布局减少地震带来的能量、建筑中设置多重抗震防线,确保建筑结构的抗震性能满足要求。
3.1建筑合理化布局降低地震能量,采取多重抗震
建筑结构防震设计的基点是位移,通过分析定量、设计结构降低地震能量,提高建筑抗震能力。通过定量化分析建筑设计,对构件总承载力开展反复核算,对较强地震中建筑下层出现的位移延性比进行控制,达到建筑遭受地震时其结构的变形要求。在设计防震抗线时,通过布设多重化抗震防线能尽可能减少地震危害。在设计建筑抗震防线的时候,可在抗震放线的体系中纳入具有良好延展性的构件,作为第一道防线;第二道和第三道抗震防线是其他建筑构件,假如第一道防线在地震中被破坏,可借助第二道、第三道防线对地震后续冲击力进行抵抗,确保人员安全。
3.2谨慎选择建筑抗震结构
谨慎的选择建筑抗震结构能够有效的提高建筑结构抗震性能,选择强度较优、刚度较高的建筑结构主体,能够有效的降低建筑结构的变形,同时能够确保建筑物的安全性。针对建筑中容易出现安全隐患的部位进行必须的措施,防止安全性问题的出现。
3.3合理布局建筑平立面
建筑物的造型由建筑专业设计,但其平面和立面的布置对结构的抗震性能有重大影响。科学合理的建筑平立面设计,可以最大限度增强建筑的抗震性能,提高建筑整体的质量。在建筑设计时,平立面布置宜规则、对称;建筑的质量、侧向刚度及承载力应避免突变。结构对称,有利于减轻结构的地震扭转效应。形状规则,地震时各部分振动协调一致,减小了应力集中的可能性,有利于抗震。建筑结构平面布置应尽可能使质心和刚心重合,避免地震时产生的扭转效应严重破坏远离刚心的构件。对不规则的建筑应考虑从结构计算、内力调整和抗震构造等多方向综合处理以保证建筑的整体抗震性能。
3.4推广使用隔震和消能减震设计
目前,在高层建筑的抗震设计中,多采用的是传统的抗震结构体系,也就是延性结构体系,主要是控制建筑结构的刚度,如果发生地震,就会使建筑的构件进入非弹性的状态中,使其具有较大的延性,进而有助于地震作用下的能量消耗,尽可能的减小地震效应,避免建筑物的倒塌。此外,通过采用相关的隔震措施,如软垫隔震、摆动隔震以及滑移隔震等,可以改变高层建筑的动力特性,进而减少所受到的地震能量的作用,同时通过采用高延性构件,也可以增加高层建筑结构的耗能能力,有助于减轻地震效应。
4结束语
地震作为建筑物中最严重的地质灾害之一,地震中房屋倒塌将造成人员伤亡和严重的经济损失,而且还难以预测。不断提高建筑结构的抗震性能,减少建筑物在地震灾害中的破坏,能够有效保障人民生命财产安全。因此,建筑结构设计人员应以人的生命安全为出发点,不断提高自身的知识和综合素质,根据建筑场地的地质结构,按照抗震等级标准等,选择建筑结构。合理地选择建筑结构材料,提高抗震设计的科学性,进而增强建筑物的抗震性能。
参考文献:
[1]王骁.关于建筑结构设计中的抗震设计探究[J.建材发展导向:上,2014(13):203~204.
[2王占辉.建筑结构设计中抗震设计探究[J.科研,2017(2):219.
论文作者:耿峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/17
标签:建筑结构论文; 建筑论文; 构件论文; 结构论文; 延性论文; 性能论文; 承载力论文; 《基层建设》2018年第25期论文;