对建筑结构抗震设计的若干思考论文_郭建伟

对建筑结构抗震设计的若干思考论文_郭建伟

河南省中医院(河南中医药大学第二附属医院) 河南郑州 450000

摘要:随着社会发展步伐的不断加快,各行各业都得到了迅猛发展,建筑行业也不例外,近些年来纵观城市建筑不管从设计理念方面还是结构体系上都发生了很大的变化,但在发展的同时建筑结构抗震等级仍然是值得关注的地方尤其是一些地震多发地区,建筑结构抗震设计已成为亟待解决的问题。基于此,本文主要对建筑结构的抗震设计进行了探讨。

关键词:建筑结构;抗震设计;问题;思考

一、影响建筑结构抗震的问题

影响建筑物结构抗震能力的问题有很多,但是大体来说主要有两大问题:建筑物内部问题和外部客观问题,其中建筑物内部问题又可以分为两类:建筑物本身结构性能问题和建筑物原料施工技术问题,外部客观问题主要是指建筑物所处地质环境因素。下文进行具体阐述:

1.1建筑物内部问题

(1)建筑物本身结构性能问题。建筑物本身的结构性能是决定建筑物抗震效果的一个极其重要问题。无论何种建筑物,在设计之前一定要进行建筑物抗震设计,提高建筑物的抗震能力。建筑物的设计过程中要保证质心和刚心统一重合,提高建筑物的抗震等级。建筑设计中,为了减小地震的鞭梢作用形象,要将出屋面建筑部分设计的低一些;不规则房屋十分注意离刚心远端抗震墙的设计。

(2)建筑物原料施工技术问题。通常情况下,建筑物原料越好,施工技术越可靠,建筑物的抗震能力也就越好。也就是说在一定的情况下,建筑物原料施工技术和建筑物抗震能力是有一定的正比关心的嘲。建筑物具体施工过程中要严格把关原料质量,使用成熟的施工技术。

1.2外部客观问题

外部客观问题主要指建筑物所处的地质环境,比如地质松软地方和地址坚硬地方建筑物在设计过程中的防震设计等级是不同的。建筑物所处地质环境对建筑物的抗震能力影响是很重要的,高原和平原是不同的,沿海和内陆是不同的,山区和沙漠也是不同的。另外不同地域的地壳活动情况也是各不相同的,地震高发区的建筑物抗震能力就应该强一些。有些地区岩石断层、泥石流、山体滑坡现象严重,对建筑物破坏严重。

二、建筑类别与抗震等级

钢筋混凝土结构按GB50011~2001规范进行抗震设计时,首先应根据其重要性按规范确定该结构的建筑类别,看其是属于甲、乙、丙、丁四类建筑中的哪一类,然后再按规范的有关规定确定该结构的抗震等级。对于钢筋混凝土结构,只有确定了建筑类别和结构抗震等级后,才能进行抗震计算和采取相应的抗震构造措施,由此显示了规范的的不合理之处。研究表明,影响结构抗震等级的问题有:地震烈度、结构类型、房屋高度、建筑类别及场地条件。前三种问题已反映在规范中,但未列入建筑类别及场地条件的影响。规范条文及条文说明中也均未明确建筑类别与抗震等级的关系。因此,当建筑类别确定以后,如何正确使用规范中确定结构的抗震等级是一个函待解决的问题。事实上,有了建筑类别就可以求得地震作用,以及选用相应的抗震构造措施。根据以上分析,钢筋混凝土结构抗震设计时适度结构抗震等级的繁琐规定可不失为一个较好的方法。确定建筑类别与抗震等级的关系,指导使用者正确确定结构的抗震等级,避免造成混乱。

三、建筑结构抗震设计的实用方法思考

3.1合理选择建筑结构材料

对于高层建筑来说在进行抗震方案设计中,建筑材料的选择很关键,具体可从以下几方面进行分析:一是从抗震性能层面来分析,工作人员在选择建筑材料时应对其参数进行综合权衡,确保其满足相关需求。二是从抗震等级方面来分析,所选择的建筑材料应具有一定的延性,这样才能满足抗震相关需求。

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3.2重视建筑结构的规则性

在高层建筑中结构的规则性主要表现在以下层面:

(1)通常情况下高层建筑结构采取的都是三维结构,这样可抵御各个方向的荷载力,而且主体抗侧力的两个主轴方向的刚度要受力均匀,从而提高整体结构的抗震能力。

(2)高层建筑主体抗侧力结构的竖向断面要分布均匀,这样可防止薄弱层的破坏从而影响整体结构的稳定性。对于震区较为明显或者多发地区在高层建筑设计中更应保持高度的警惕。

(3)在进行高层建筑主体抗侧力结构的平面布置中设计人员要根据主轴方向的实际位置对各部位的抗侧力结构进行均匀分布,这样可防止主体结构刚度差异较大从而影响结构的稳定性。此外有的建筑结构虽然在刚度方面满足相关需求,但若所受的外力分布不均匀,当地震来临时也会使得建筑结构受到一定的影响,若同一主轴方向的各片抗侧力结构刚度受力均匀,则可大大增强建筑结构的抗弯曲能力。

3.3建筑结构体系的有效选择

在建筑结构体系的选择上应遵循以下几点原则:

(1)结构体系的设计中应科学合理,以防止出现部分构件的破坏而影响整个结构的抗震能力。在抗震设计中所选择的构件应具备足够的承载力,若地震来临造成某一部件出现问题时其余的部件能抵抗住外力的作用,从而确保整体结构的稳定性。

(2)结构体系在选择上计算简图的明晰很关键。建筑中竖向构件的布排应确保各个部件受力均匀,转换结构的布置应遵循相应的原则,楼屋盖梁系的设置也要采取行之有效的设置方式,起到最优化的配置。

(3)结构体系除承载力要满足相应的要求外,具备一定的变形能力以及减弱地震能量的能力也是不可或缺的。在众多的材料构件中钢筋混凝土是最佳的选择,原因在于它不仅在强度方面优于其他材料,而且能够最大限度地吸收地震所带来的巨大波动,以此减小地震对建筑物所造成的损伤。第四,一定的刚度与强度也是结构体系所必不可少的满足条件。在建筑结构设计中应尽可能地增大结构体系的抗弯曲能力,这样当遇到外部力量的冲击时可防止结构体系出现变形等严重状况。对于框架部位的施工要求注意确保节点部位的坚固性,以免对框架四周结构造成一定的影响,对结构体系中的一些结构薄弱部分应进行加固处理,以此增强结构体系的抗震性,减少地震带来的损伤。

四、建筑结构消能减震与隔震设计

通常情况下,传统的建筑结构抗震主要是对建筑结构本身的抗震性进行加强,从而达到抗震能力提升的目的,这种抗震设计较为消极。而消能减震隔震设计是指在结构体系中设置隔震层以隔离地震能量,或在抗侧力结构中设置消能器吸收地震能量,从而达到减轻震害的目的,是积极主动的抗震对策。我国已经在《建筑抗震设计规范》中纳入了隔震与消耗减震的内容,并制定了《建筑隔震橡胶支座标准》、《夹层橡胶垫隔震技术规程》。但由于它是一种新型的结构体系,且隔震层以上结构部分的使用要求高于非隔震建筑,因此,在目前的设计中应用较少。其主要原理为:在房屋底部设置橡胶隔震支座和阻尼器等,以延长构件的自振周期、增大阻尼,或在结构中设置消能装置,通过局部变形提供附加阻尼,消耗地震能力,而达到保护上部结构的目的。

结语

在可见的很长一段时间内,我国的建筑行业都会处在一个上升的阶段,这给建筑物结构抗震设计带来了巨大挑战。抗震结构应该从硬性向软性方向发展,使用质量优良的建筑材料和成熟的工艺技术将会引起社会的广泛注意。计算机模拟建筑物结构抗震能力将会成为重要的发展方向。我国也应该着重注意建筑物结构方面的抗震技术,形成属于自己的一套理论和思想,在建筑物抗震方面走在世界的前列。

参考文献

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[4]杨磊.论高层建筑结构抗震的优化设计[J].建筑设计管理,2010(03):5-6

[5]陈育新.当前形势下的建筑结构抗震设计探讨[J].四川建材,2013(4):101-103.

论文作者:郭建伟

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第34期

论文发表时间:2018/5/21

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