浅析建筑结构设计中的抗震设计论文_邹勇辉

浅析建筑结构设计中的抗震设计论文_邹勇辉

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摘要:最近几年地震频发,在这种情况下,建筑的抗震设计受到越来越多人的关注。抗震设计是建筑工程的根本,而除了注重建筑的抗震设计,结构工程师还需要科学合理进行布局,使得建筑在地震中能够受力均匀,有效提高建筑物本身的抗震性能。

关键词:建筑工程;结构设计;抗震设计;

1.建筑抗震设计的特点分析

1.1刚柔相济

在建筑抗震设计中,如果只一味的在乎结构刚度,会导致结构刚度大,反而弄巧成拙,导致在地震发生时造成建筑物局部受损导致建筑物各个击破;但若建筑物刚度太柔,虽然可以依靠其柔性消减外力,但容易导致建筑物过大形变而不能使用,甚至在地震发生时导致整体倾覆。因此在建筑物设计过程中应坚持刚柔相济原则,使建筑物在地震过程中既能满足变形要求,又能减小地震力的双重目标。

1.2多道设防

我们都知道,地震分为强震和余震,而余震的数量并不在我们的预估之内,若建筑物的抗震设计只有一道设防的话,在强震的过程中已经损坏了的建筑结构便会在数次余震之后更加伤痕累累,甚至倒塌。因此,建筑物的抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成,在地震发生时有一个较好的延性来缓和地震带来的作用。

2.抗震计算

2.1地震作用计算

以下原则是计算各类建筑结构的地震作用所应考虑的。

2.1.1通常,计算水平地震作用应在建筑结构的两个主轴方向上进行,还应做抗震验算,该方向的抗侧力构建要承担各方向的水平地震作用。

2.1.2当相交角度大于150时,在斜交抗侧力构件的结构上,应计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。

2.1.3刚度和质量明显不均匀的结构,应计人双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,计入扭转影响时要采用调整地震作用效应的方法。

2.1.49度时的高层建筑和8度、9度时的大跨度结构和长悬臂结构,要计算竖向地震作用。最常用的方法是底部剪力法和振型分解反应谱法,而作为补充计算的时程分析法,仅针对特别不规则和较高的高层建筑。

2.2采用抗震计算方法的要求

2.2.1近似F单质点体系的结构和高度不超过40m,以剪切变形为主,质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,在进行抗震计算时使用底部剪力法等方法。

2.2.2除第1条外的建筑结构,其他建筑结构大多采用振型分解反应谱法。

2.2.3扭转、凹凸、竖向不规则和楼板局部不连续等特别不规则的建筑、场地内限定高度范围的高层建筑及甲类建筑,在进行多遇地震下的补充计算时一般采用时程分析法,取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

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3.目前建筑结构上存在的抗震隐患

3.1建筑结构设计方法不合理

在以往的案例来看,地震之后的房屋破坏中,框架剪力墙结构基本完好,但有少数框架结构遭到严重的破坏甚至倒塌,然而框架结构的破坏主要集中于柱的上下端,或在框架梁与柱的节点处,柱端屈服破坏,从破坏类型分析得出:此类建筑在结构设计时并有真正把握强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的真正含义。此外,对地震后的建筑破坏原因分析总结得出:建筑的平立面不规则,结构构件布置的不对称,也是导致建筑破坏的主要原因。

3.2地基选择不科学

在选择地基的时候并没有避开那些斜坡和坚实不均匀的地段、软弱土地段、液化土地段等,使得基础沉降不均匀,甚至危及整个建筑物安全。

3.3建筑施工不合理

主要是施工单位为了赚取最大的利益化,偷工减料,以次充好。并在施工过程中忽略结构的细节部位施工,对设计图纸的理解有偏差、误差,施工技术差。因此材料的质量不达标,施工不规范也成为建筑安全无保障的主要因素。

4.建筑结构设计的抗震措施

4.1建筑场地的选址和地基与基础设计

4.1.1建筑物的抗震能力与场地的选择有紧密的联系,实践证明,由于建筑的场地的不同虽然是同种建筑物,但是破坏的程度大有不同,建筑场地选址时应尽量选择平原地带,没有断层通过或是断层交汇的地带。

4.1.2由于地基与基础设计是基础工程,它设计的质量将直接影响着整个设计的流程,要想是建筑顺利进行,就要处理好地基沉降及承载力的问题,要调节好不均匀的沉降基础,尽量减少影响地基沉降的因素,使其在承载力或是整体结构上达到规范性的要求

4.2建筑结构抗震体系的合理选择

4.2.1在建筑结构体系中,应当避免因为一小部分的构件的破坏而影响到整体的建筑结构削弱甚至失去抗震能力或对重力荷载的承载能力。因此抗震设计的一个重要原则就是结构应当具有必要的赘余度、良好的变形能力和内力重分配的功能,地震中,即使一部分构件退出工作,其余部分构件仍能承担起竖向荷载,避免整体建筑结构失稳。

4.2.2建筑结构体系应当具有清晰明确的计算简图和恰当合理的地震作用传递路径。在这过程中,竖向建筑构件的布置,应尽量使竖向建筑构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平接近均匀;楼屋盖梁体系的布置,应尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去;转换结构体系的布置,应尽量做到使上部结构竖向构件传递来的垂直重力荷载通过转换层一次至多二次转换。

4.3刚度、承载力和延性的匹配

当结构具有较高的抗力时,其总体延性的要求可有所降低;反之,较低的抗力需要较高的延性要求相配合。地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关,而具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧刚度,却是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物具有很强的抗倒塌能力,最理想的是使结构中的所有构件都具有较高的延性,然而对于目前来说,这种实现阶段依然有很高的难度。

4.4多道抗震防线的设置

在建筑结构体系中,要考虑的综合因素较多,需要各个因素的相互配合,包括建筑物的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等。首先我们在建筑结构设计时应考虑设置有多道抗震防线,有一个完整的分支体系来避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承裁能力。同时底框建筑底层高度不宜太高,应控制在4.5m以下。高度加大,底层刚度减小,重心提高,使框架柱的长细比增大,更容易产生失稳现象。而且由于高度较大,很多建筑房间被业主一层改成了两层,造成了较大的安全隐患。

结束语

随着地球承受着人们几百年几千年来的能源消耗,地壳运动越来越频繁,地震带来的破坏力也越来越大。人们也随着越来越重视建筑的抗震设计,而怎么样有效提高建筑结构抗震的能力,成为我们的首要发展条件。

参考文献

[1]王森,魏琏,孙仁范.动力弹塑性分析在建筑抗震设计中应用的若干问题[J].建筑结构,2014(06).

[2]方小丹,魏琏.关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J].建筑结构学报,2011(12).

[3]赵建荣.建筑结构抗震设计若干问题的探究[J].科技创新导报,2012(06).

[4]林海,雷强,赵宏.超建筑结构抗震设计探讨[C].ProceedingsofForumonAnti-seismicTechnologyforBuildingStructures,2013(21).

论文作者:邹勇辉

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期

论文发表时间:2018/9/3

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