摘要:为了保证工程建设的施工质量与建设的速度,最大程度的降低地震这种自然灾害对于建筑物的破坏,在建筑项目开发设计阶段,应重视抗震结构的设计并将其放在一个十分重要的位置上。从建筑结构人手,逐步探究抗震设计在建筑结构设计中的应用,有助于帮助我们更好的改进现有的抗震设计,对于提升建筑物自身的抗震性能,增强其使用性有着重大的现实意义。
关键词:抗震设计;建筑结构设计;策略
1.抗震设防的目标
我们所说的抗震设防,指的是对建筑物进行抗震设计,同时有针对性的采取一定的抗震构造的措施,最终实现结构抗震的效果和目的。一般来说,抗震设防主要依据的是抗震设防烈度。而抗震设防烈度的依据,是以国家规定权限审批或颁发的文件执行的,其是一个地区作为抗震设防标准。通常情况下,是采用国家地震局颁发的地震烈度区划图中规定的基本烈度的。从当前内外抗震设防目标的发展总趋势来看,其基本要求建筑物在使用期间,可以应对对不同频率和强度的地震,即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。这是我国抗震设计规范所采用的抗震设防目标。
建筑工程在施工中的设防的目标如下:1)如果所遭受的是低于本地区设防烈度多遇的常规地震,建筑物不受损坏,不需修理仍可继续使用;2)如果遭受到本地区规定的设防烈度的地震,建筑物,包括结构和非结构部分,可能损坏,但不会对人民生命和生产设备的安全造成威胁,经修理仍可使用;3)如果遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震,尽量保证建筑物不倒塌。
也就是说,在建筑结构的防震设计上,设计方可以按照多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度这三个层次进行考虑。从概率上看,多遇地震烈度是发生机会较大的地震级别。按照现行规范设计的建筑,在设计上要达到这样的防震效果:当遭遇多遇烈度作用时,建筑物处于弹性阶段,通常不会损坏;当遭遇相应基本烈度的地震时,建筑物将进入弹塑性状态,但一般不会发生严重破坏;当遭遇罕遇烈度作用时,建筑物可能会有严重破坏,但不至于倒塌。
2.建筑结构抗震设计方法要点
对于非地震高发区的大多数建筑结构而言,只进行第一阶段的设计已经足够了,但根据建筑的特点和地区的特征,少部分结构诸如有特殊要求的建筑和地震时易倒塌的结构,还必须要进行第二阶段的设计,也就是按与基本烈度相对应的罕遇烈度(相当于大震)验算结构的弹塑性层间变形是否满足规范要求(不发生倒塌)。如果发现有变形过大的薄弱层,那应该积极修改设计,或者可以采取相应的构造措施,以满足第三水准的设防要求,也就是大震不倒。
3.建筑结构设计中的抗震设计策略
3.1建筑场地
(1)应选择对建筑抗震有利的地段,如开阔平坦的坚硬场地土或密实均匀的中硬场地土等地段。
(2)应避开对建筑抗震不利的地段,如软弱场地土,易液化土,条件突出的山嘴,高耸孤立的山丘,非岩质陡坡、采空区、河岸和边坡边缘,场地土在平面分布上的成因、岩性、状态明显不均匀(如故河道、断层破碎带、暗埋的塘滨沟谷及半填半挖地基等)等地段。当无法避开时,应采取有效的抗震措施。
(3)不应在危险地段造建甲、乙、丙类建筑,对建筑抗震危险地段,一般是指地震的可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等地段,发震断裂带上地震等可能发生地表错位地段。建筑场地为Ⅰ类时,甲、乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施;丙类建筑允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施,但抗震设防烈度为6度时,可按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。另外,场地土的刚度大小和场地土覆盖层厚度是影响建筑物震害得主要因素。震害调查表明,土质越软,覆盖层越厚,建筑物震害越严重,反之越轻。
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3.2选择合理平面与立面布置
在设计师对建筑物结构设计的立体和平面结构的设计过程中,主要有以下几个方面的内容:(1)在建筑物的结构设计的过程当中,建筑结构在实际设计过程中的结构设计刚度和建筑结构设计的抗震能力中,在建筑物遭受水平地震作用的情况之下,建筑物结构设计应该是双向的,在设计师进行建筑结构设计抗震的结构布置上,建筑结构应该可以抵抗任何方向的地震。
(2)建筑结构在实际设计中的简单结构性。在建筑设计领域中,设计师在建筑结构设计过程中所说的在建筑结构设计上的简单性,它是对结构在地震时所具有明确和直接传力方式。
(3)整体性结构。建筑师在实际建筑结构设计的过程当中对于建筑结构整体性的把握以及建筑结构在设计过程中的协调性和统一性。这是在建筑行业领域中的建筑设计师应该把握的最基本的建筑原则。在实际的施工建筑中,对于目前广泛兴起的高层建筑结构设计当中,进行楼盖的设计在建筑物整体结构设计当中都会起到十分重要的作用。在建筑物的结构设计中,结构部分设计的楼盖部分在实际建筑物的应用过程中是等同于一个水平的隔板。在建筑物结构中,各部分建筑物构成的子结构应该要进行协同工作,承受建筑物结构的抗震作用。
3.3建筑结构体系的合理选择
在建筑物结构设计师对建筑结构进行合理选择的时候应该要考虑的一个非常重要的问题就是建筑结构体系的合理选择问题。在建筑结构设计的过程中,对于建筑结构设计方案的选取评价是否具有科学性和合理性,对建筑结构设计的整体安全性和建筑结构设计的经济性起着非常决从建筑学的角度而言,应该要在建筑结构设计的过程当中着重注意到以下两点:第一,建筑结构设计体系在实际的设计过程中应该要注意到避免在建筑结构设计中因为建筑的某些部分结构构件的破坏而导致的整个建筑结构丧失最基本的安全性、适用性和耐久性的建筑结构设计要求。
3.4重视建筑平面布置的规则性
建筑的平、立面布置应符合抗震概念设计原则,宜采用规则的建筑设计方案,不应采用严重不规则的设计方案。抗震设计规范规定,对平面不规则而竖向规则,或平面规则而竖向不规则的建筑结构,应采用空间结构计算模型;对凹凸不规则或楼板局部不连续时,应采用符合楼板平面内的实际刚度变化的计算模型,对薄弱部位应乘以内力增大系数,应按规范有关规定进行弹塑性变形分析,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。在我国建筑中,结构的对称性主要指的是抗侧力主体结构的对称。对称的建筑如平面对称的框架结构、筒中筒结构、筒体结构、框剪结构、剪力墙结构、框架结构等,一般比较容易实现结构的对称性。结构的规则性主要体现在以下四个方面:一是建筑主体抗侧力构件在两个主轴方向的刚度要比较接近、变形特性要比较相近;二是建筑主体抗侧力构件沿竖向断面、构成变化比较均匀,不要突变;三是建筑主体抗侧力构件的平面布置,应注意同一主轴方向各片抗侧力构件刚度尽量均匀;四是建筑主体抗侧力构件的平面布置还应注意中央核心与周边结构的刚度协调均匀,保证主体结构具有较好的抗扭刚度,以避免建筑在地震或风荷载作用下产生过大的扭转变形,从而引起结构或非结构构件的破坏。可以说,重视建筑平面布置的规则性在建筑结构设计中相关重要,在实践中应高度重视这方面的规范。
4.结语
伴随着建筑行业的发展,国内相关人员根据多年的研究,逐渐形成了一套较为先进有效的抗震设计方案,并在不断的发展中进行完善。当然,其中还有尚待改善的方面,只有通过不断的理论更新和实践证明,才能逐步成熟。为了确保建筑的抗震性能,满足建筑能够适应任何等级的地震,需要继续完善相关设计理念并用实践进行检验证实,促进我国建筑工程的持续健康发展。
参考文献:
[1]李田超.浅谈工民建结构设计中的抗震设计[J].江西建材,2015(6):29-30
[2]岳磊,李贺.建筑结构设计中的抗震设计[J].房地产导刊,2013(16):82-82.
论文作者:何龙
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/19
标签:建筑论文; 烈度论文; 结构设计论文; 建筑物论文; 结构论文; 建筑结构论文; 刚度论文; 《基层建设》2017年2期论文;