建筑结构设计中基于抗震措施的探讨论文_孙焕青

建筑结构设计中基于抗震措施的探讨论文_孙焕青

新疆永升建筑勘察设计研究院(有限公司) 新疆克拉玛依 834000

摘要:抗震设计是建筑结构设计工作中重要的设计内容,我们进行结构设计工作的时候,需要重视结构整体的抗震设计。抗震设计的质量也决定着建筑工程的质量,我们应该加大对抗震措施的应用,提高建筑工程的质量。抗震的设计工作十分的复杂,我们在进行实际设计的时候,需要结合工程的实际需要,做好抗震设计的工作。鉴于此,本文是对建筑结构设计工作中抗震措施进行研究和分析,仅供参考。

关键词:现代建筑;结构设计;安全性;抗震措施

我国许多地区都处于地震活跃的地段,我们在进行建筑结构设计的时候,需要加大力度进行抗震的设计工作。我们在进行抗震设计工作的时候,需采用合理的设计方法,注重对抗震措施的运用,来提高我们建筑工程的整体质量。

一、抗震设计基本概念

当一位结构工程师进行工程结构的抗震设计时,首先要把握的基本原则是结构抗震设计与其他荷载设计有什么区别,进而能够准确理解和掌握这种结构设计基本原则,这是结构抗震设计的重要问题。

在开展设计工作的时候,要求我们的建筑满足强度、刚度及稳定性的要求,所以应明确结构设计的基本原则,那就是结构在规定的荷载作用下保持或基本保持在弹性工作状态。但抗震设计就不能这么要求,地震自身的突发性很强,同一次地震,同一地区,不同时间的出现最大地震动是不同的,事前无法预测,且地震动相对预期荷载,时间短,作用次数少,每次地震动强度不同,因此要求结构在地震作用中,保持弹性工作状态,纯粹以抗的方式来抵御地震,保持建筑完好不损,那是非常困难的,同时也是很不经济的,地震造成的伤害有很多种,我们在进行控制和防御的时候,需要做好对影响的规避,尽可能的提升抗震能力。随着我们在抗震方面的设计增多,我们逐渐形成了一个设计原则,在进行房屋设计的时候,我们就按照现阶段的抗震抗震设防目标进行设计,这个目标就是小震不坏、中震可修、大震不倒。

《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第1.0.1条指出了建筑的抗震设计目标:“当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,主体结构不受损坏或不需要修理可继续使用;当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时,可能发生破坏,但经一般性修理仍可继续使用;当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏”。上述建筑抗震设计目标具体运用到实际建筑结构设计工作中,其步骤和方法可总结为:1、首先采用多遇地震的地震动参数(水平地震影响系数,特征周期)计算出主体结构在弹性状态下的地震作用效应,同时与其他规定常规荷载效应组合,结合抗规规定的承载力抗震调整系数,来设计结构构件承载力设计。2、其次运用结构抗震构造措施,来保证整体结构具有一定的延性,弹塑性耗能及抵抗变形能力,保证结构在一定的变形范围。3、采用罕遇地震的地震动参数,计算结构的层间弹塑性位移角,是之控制在抗规规定限值之内,采用抗震构造措施,以防建筑倒塌,来保证建筑内部人员安全。

二、建筑结构设计中基于抗震措施的分析探讨

1、建筑和结构的布置原则

好的建筑方案包括结构方案的布置合理,选择对建筑抗震有利的结构方案,不仅能提高建筑的安全性,还能有效的提高建筑的经济性,所以首先,建筑结构布置力求平面形状规则,竖向体型变化均匀。多次震害显示,建筑平面形状中L、U、T、Y形较矩形、正多边形、圆形严重,建筑竖向体型中有大的悬挑,内收,立面形状突变的较立面均匀变化的震害严重。其次控制好建筑的高度及高宽比,建筑物高度越高,高宽比越大,地震引起的倾覆力矩就越大,地震作用下的位移就越大,地震对建筑的破坏就越严重。同时增加了建筑基础的处理难度,增加了建筑投资,所以在建筑方案初期,力求结构方案合理,可行。

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2、抗震结构体型的优化配置

首先要保证建筑结构的侧向刚度合理,刚柔并济,建筑结构刚度的最低要求是要保证建筑的位移角满足抗规规定限值要求,结构不能太刚,太刚的建筑吸收的地震力就越大,也不能太柔,太柔的建筑更容易受地震力的破坏。原则上结构刚度对应的周期避开场地的卓越周期,满足规范位移角限值的条件下,刚比柔好,选择合理的结构形式,控制好结构变形。

其次注重建筑的多道防线设置,例如利用建筑物的填充墙,承受竖向力很小的柱间支撑,作为建筑物的第一道防线,以承受较大水平剪力的剪力墙和承受竖向力较大的框架柱充当建筑的后备的第二第三防线,这样当地震发生时,设置有多道防线的建筑物能层层抵抗后续地震作用力的冲击,这样就能极大限度的保证建筑的安全,不至于建筑物倒塌。保证建筑内部人员的安全。

第三选用冗余度较高的结构,目的就是尽可能提高结构冗余度,这样就能使结构在大震作用下,结构体系变成机动体系的过程延长,那么建筑进入倒塌的过程就得到延长。从结构的耗能角度出发,在一定的地震震级和场地类别下,地震力作用于结构的大小是相同的,地震发生时,结构每出现一个塑性铰,就能消耗一定的地震作用产生的能量,那么这个塑性铰越多,就能越多的耗散地震能量,就能经受住大震考验,提高建筑的安全性。

第四使结构具有良好的屈服机制,结构的屈服机制包括楼层屈服机制和总体屈服机制,这里就要求结构总体屈服机制先于楼层屈服机制发生。从能量耗散的角度,结构的延性越好即框架梁端出现塑性铰,结构的变形能力越强,继而就能极大限度的耗散结构的地震能量,并且结构的竖向承载力不变,这就是好的屈服机制,屈服机制的作用就是使我们的构件设计更加合理,结构竖向刚度变化均匀,加强结构中的薄弱部位,确保结构能实现总体屈服机制。

最后构件的抗震设计准则:结构的抗震设计概念概括为强节点弱构件,强柱弱梁,强剪弱弯,强拉弱压。力求使结构发生延性破坏而不是脆性破坏。设计中要使结构具有较好的延性,就要使结构构件中塑性变形的比重大于弹性变形的比重,这样的结构才具有较好的抗震性能。

3、建筑场地的合理选择

建设场地的选择工作十分的重要,选址的工作主要是结合勘测部门一起工作。设计人员在进行调整的时候,需要加大对细节的控制。建筑选址的工作需要结合行政主管部门的要求进行,尽可能的满足城市的规划。勘测单位在进行勘察的时候,需要做好对地下土层的勘测,尽可能选择满足进行建设的场地或者土层。对于抗震的工作,需要选择一些坚硬的土层、开阔、平坦的地方。设计单位需要遵循实际的原则,避开危险的地带。对抗震不利的地形大致如果下,设计人员和选址人员可以避开以下一种地形。地形大致分为山区、或者陡峭的山崖边。还有就是一些土质为软弱土以及一些结构不均匀的土层。

4、建筑材料及新技术的的运用

在开展设计工作的时候,设计人员应该尊重发展的需要。建筑材料在一定程度上能够提高结构的抗震能力。优先选用轻质高强的结构材料,运用建筑减隔震技术,利用隔震层耗散掉一部分地震能量,减少建筑物的地震反应,保护建筑物的安全。控制结构施工工艺及材料的质量,加强制度及从业人员的素质提高,从各个环节从严把控,全面提升工程的质量。

结束语

综上所述,随着建筑工程不断的发展,我们需要重视建筑工程的质量。对于建筑工程来说,我们应该积极融入建筑工程抗震的新技术。在进行实际设计的时候,相关的设计人员应该尊重国家颁布的设计规范和质量验收标准进行设计,必要的时候,应该加大对设计结果的检测。建筑工程的设计工作,十分的重要,我们可以根据以上的一种方法进行设计,提高建筑工程的抗震能力。

参考文献

[1]《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010.

[2]赵真.抗震概念设计刍论[D].中国地震局工程力学研究所,2014.

[3]朱慧,袁明星.建筑结构设计中基于抗震措施的分析[J].城市建筑,2013,14:50.

[4]周玥君.建筑结构不同抗震设计方法的对比分析[D].重庆大学,2009.

论文作者:孙焕青

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第8期

论文发表时间:2017/8/17

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