建筑结构基于性能抗震设计的几个问题论文_陈晓江1,苏国达2,庄其程3,吴丽平4

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摘要:建筑结构设计中做好抗震设计是比较关键的一项,这也是确保后续建筑工程项目能够安全应用的重要前提条件,应该在设计方案中得到较好体现,结合以往建筑结构抗震设计存在的一些缺陷和不足,基于性能的抗震设计越来越受到重视,成为了未来建筑结构抗震设计的重要发展方向。本文就重点从建筑结构基于性能的抗震设计工作入手,详细探讨了需要关注的几个基本问题,希望具备参考借鉴作用。

关键词:建筑结构;性能;抗震设计

引言:

为了加强建筑结构建设,增强建筑的有效性,实现抗震设计的稳定性,诸多地方开始了建筑的新型开发。这种新型研究的目的就是为了增加建筑在地震来临时的承受能力,要求建筑能够在更大程度上减少因为地震而带来的损坏,使得建筑物性能得到提高。文章就建筑结构设计中基于性能抗震设计策略进行探讨。

一、建筑结构的概念设计原则

在建筑基于性能抗震结构的设计过程中,不能只凭借计算的结果而对整个建筑进行规划,因为遇到结构不规整的建筑时,仅仅依靠现有的计算水平,设计出来的建筑不仅难以达到抗风的要求,在抗震方面更是作用微弱。所以,除了对计算方面有着严格的规定外,国家对于建筑结构设计的其他方面也有相关规定。下面就针对经常使用的一些原则与规定进行简要的分析介绍。

(一)要有明确的性能水平。

建筑结构基于性能进行抗震设计,必然需要确保其能够具备明确的性能水平,较好实现对于抗震设计方案的有效指导,避免因为单纯依靠经验或者是相关规范标准进行抗震设计形成的明显隐患和不足。

(二)结构简单性

在设计过程中,计算简图要尽量做到简单易懂,只有具备简单的结构,才能在对整个建筑进行计算分析的时候,做到精确把握、准确计算,在建筑的薄弱部分进行加固处理,最终做到抵抗地震的冲击。

(三)结构规则性与均匀性

抗震设计规范上有规定,建筑在设计上要做到规则、对称与良好的整体性,如果设计的不规则,建筑本身就容易发生偏心,在外力作用下更难保持平衡。建筑在设计时,还要考虑到结构的侧向刚度应该均匀变化,竖向的材料刚度从上到下越来越大,这样可以减小因承载力的增大而导致结构变形的可能性。在建筑平面比较规则的时候,就要采用规则的平面布置,这样可以减少地震惯性力传播的时间,并且质量分布均匀的建筑,可以减少偏心出现的可能,有助于防止薄弱部分的破坏甚至坍塌。

(四)结构刚度与抗震

为了在地震发生时,抵抗双向的冲击作用,建筑不仅要有抵抗来自两个主轴方向的刚度,在设计过程中必须还要考虑。建筑是否能够经受住来自任意方向的压力。在选择结构的刚度时,既要减少地震对于结构的冲击作用,还要控制结构的变形,因为在变形较大的情况下,建筑就有可能发生失稳破坏。除此之外,我们还要考虑地面运动产生的扭转分量对于建筑的影响,提升建筑的抗扭转能力,这种想法虽然已经被提出,但是目前的建筑水平还没有达到可以考虑抗扭转性能的要求。所以说,应该在抗震的概念设计中多一些抵抗扭转的设计方案。

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(五)结构整体性

在任意建筑中,楼盖都具有不可替代的作用,它就相当于一个水平隔板,可以传递惯性力到各个竖直的结构中,从而将各个结构连接成一个整体,在地震发生时,可以协调这些竖直结构共同承担地震的冲击作用。当楼盖不存在或者出现较大的漏洞时,在设计中往往忽略了这些因素的影响,计算结果显示建筑不会受到地震的影响,就忽略楼盖对于整个建筑体系的作用效果【1】。

二、建筑结构基于性能抗震设计需要注意的几个问题

(一)合理确定地震设防水平。

对于建筑结构基于性能的抗震设计工作落实,需要首先从地震设防水平入手进行明确,这也是基本抗震原则履行的基本条件,需要明确“大震”、“中震”以及“小震”的不同要求,如此也就能够在后续具体抗震设计中具备明确的方向性,避免出现不符合该区域抗震设计要求的等级。在该地震设防水平的确定中,一般需要考虑以往历史地震发生状况,借助于概率分布进行分析,进而也就能够更好明确该区域发生地震及其等级的可能性,最终有效指导后续抗震设计工作。

(二)合理划分结构抗震性能水平。

在建筑结构基于性能抗震设计处理中,明确了该区域的地震设防水平,还需要重点把握好对于结构抗震性能水平的优化,尤其是需要切实把握好基本结构性能水平的确定,促使其能够更好维系整个建筑结构的稳定性。针对结构抗震性能水平进行明确需要联系具体结构可能承受的破坏状态,结合破坏状态进行细分,如此也就能够更好提升其性能水平的细致划分,避免在任何方面形成明显问题威胁。目前对于建筑结构性能水平的划分主要分为 5 个等级,从基本完好到基本倒塌,这也就需要按照上述建筑结构抗震设计基本原则进行匹配性设置,提升建筑物应用安全性效果。

(三)确定结构反应性能参数。

对于建筑结构基于性能的抗震设计工作开展,往往还需要细化到具体结构反应性能参数上,这也是相对而言比较关键的一个基本指标,应该切实围绕着各个基本参数进行明确,分析其在地震作用下的破坏表现,如此也就必然能够更好提升其建筑结构抗震设计性能,确保诸多因素都能够得到较好充分分析。在具体分析处理中,应该借助于弹性动力分析或者是弹性静力分析手段进行处理,了解掌握弹性结构的抗震性能,设定较为合理的设计参数。因为该方面的计算量比较大,相对而言也比较复杂,如此也就更加需要切实围绕着具体抗震设计方式进行优化,能够借助于一些三维分析软件处理,力求建筑结构抗震设计能够表现出更强的作用性能。

(四)恰当选择设计方法。

在建筑结构基于性能的抗震设计处理中,必然还需要重点围绕着相应设计方法进行细化分析,确保设计方法能够更为合理,能够满足建筑结构抗震设计要求。在当前建筑结构基于性能的抗震设计中,传统的设计方法同样得到了较好运用,其主要就是借助于变形验算以及量化分析进行处理,确保建筑结构抗震设计更具可行性和合理性,能够避免在任何方面可能存在的严重偏差和失误问题。此外,基于位移的抗震设计同样也是比较常用的一个方式,其主要就是借助于建筑结构发生位移的程度进行量化分析,借助于多个变量进行计算,最终确定较为合理的抗震设计参数指标。

(五)注重可靠度理论的应用。

建筑结构基于性能的抗震设计还需要把握好可靠度理论的应用,能够更好实现对于可靠度理论的融入,针对建筑结构中可能存在的各个不确定因素进行及时处理,并且结合相关规范进行严格控制,力求建筑结构具备更强的抗震性能。结合这种可靠度理论的引入和应用,其需要围绕着设计表达式进行分析,确保各分项系数能够符合可靠性要求,能够在明确的抗震性能水准要求下进行处理,避免可能形成的明显地震影响和威胁。当然,这种可靠度理论同样也需要考虑到建筑结构的各个相关因素,能够基于多个影响因素进行综合评价,需要进行大量统计和试验分析,避免仅仅单纯考虑单一结构体系【2】。

结语:

综上所述,对于建筑结构抗震设计工作的落实,基于性能的抗震设计模式能够表现出较强的实际应用价值,更好适合于当前越来越复杂的建筑结构体系,需要切实围绕着建筑结构及其周围影响因素进行细化分析,最大程度上确保建筑结构抗震设计更为适宜合理,降低在任何环节中可能存在的不良干扰和隐患威胁。

参考文献:

[1]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):69-70.

[2]梅智凯.建筑结构基于性能抗震设计的几个问题[J/OL].中国建材科技:1[2018-08-21].

论文作者:陈晓江1,苏国达2,庄其程3,吴丽平4

论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期

论文发表时间:2018/12/14

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