抗震理念在民用建筑结构设计中的应用探析论文_许伟伟

抗震理念在民用建筑结构设计中的应用探析论文_许伟伟

山东城建设计院 山东济南 250000

摘要:我国的建筑结构设计对抗震要求也做出了相应的要求,因此,为了确保建筑设施可以满足地区抗震设计的要求,必须在建筑结构设计的过程中采取相应的抗震措施,充分了解当地地震发生的等级,才能满足建筑结构的抗震要求。

关键词:抗震理念;民用建筑;结构设计

1民用建筑结构形式与抗震设计目标分析

1.1民用建筑常见的结构形式

1.1.1砌体结构

砌体结构是我国民用建筑工程项目建设中应用比较广泛的结构形式,在农村民用建筑建设过程中应用非常普遍。以砌体结构形式建设的民用建筑大多为小开间,建筑内部会存在很多隔墙。砌体结构自身具备抗侧移能力较好,内墙结构设置使得房屋建筑抗震性能得到了有效提升。需要注意的是,砌体结构建筑应用的是脆性材料,这种材料的抗变形能力很低,在地震作用力的作用下会出现结构开裂情况,对室内装修装饰工程也会造成较大程度的破坏。墙体之间的跨度需要严格控制,否则会严重影响建筑结构的抗震性能。民用建筑工程项目建设中如果采用砌体结构形式,结构设计者必须要寻求有效措施强化民用建筑工程项目的整体抗震性能,降低地震作用力对建筑的破坏程度。

1.1.2框架结构

框架结构是由梁、柱通过刚接或者铰接的方式,构建的一种建筑结构形式。在框架结构体系中,梁、柱联系紧密共同组建了抵抗荷载应力的结构。结构体系在民用建筑中应用的优势在于,强化了建筑内部空间布置的灵活性,降低了民用建筑结构自身重量,节约了民用工程项目建设的成本投入,而且结构体系也具备良好的抗震性。框剪结构是框架结构体系发展的延伸,这种结构体系结合框架与剪力墙结构的优势,结构自身对水平荷载控制成效良好,对提升民用建筑整体抗震水平也有积极影响。

1.1.3钢结构

钢结构与传统类型的混凝土结构进行综合比对,钢结构的适应性更强,在地基承载性能较差以及地震高发区域也较为适用。传统的民用建筑工程项目建设,通常都会采用钢筋混凝土结构。这种建筑结构模式不仅施工周期长,而且建筑结构往往具备较大的尺寸,会压缩建筑内部的有效使用空间。钢结构自身重量较轻,结构尺寸较小。需要特别考虑的是钢材是可以回收利用的,这样使得钢结构具备良好的环保特性,这一特性也与我国可持续发展战略相符。与众多优点相对的,钢结构建筑具有较高的造价,因此目前在国内民用建筑结构设计中的推广和应用还有很大局限。

1.2建筑结构的抗震设计目标

总体设计目标如下:应按照建筑工程所在地的小震效应对主要结构构件的承载力进行科学计算,借此来掌握建筑在该条件下的弹性变形情况。同时应对建筑在大震情况下的结构弹性变形进行计算,保证设计能够达到第三水准的抗震要求。在建筑结构的抗震设计中,设计目标是设计工作开展的大方向,所有设计工作均应当围绕该目标展开,以此使建筑结构具有良好的抗震性能,从而达到小震不坏、大震不倒的效果。

2建筑抗震设计的重要原则

2.1建设场地的谨慎选取

对于民用建筑场地而言,其需要选择的地段一般要和泥石流或者一些断层相避开。例如,2008年发生的汶川地震,一半以上的灾害,都是由于泥石流或者滑坡所致,建筑场地如果在地震断层中,那么,建筑物无论如何为坚固,对于地壳的产生的冲击,也是无法阻止的。正是因为地震断层上的建筑安全系数相对较低,因此必须严格的按照要求选择远离地震断层的建设场地,才能确保建筑结构整体安全性的提高。所以,建筑结构设计人员在设计工作开展的过程中,必须保证建筑物要尽量远离一些地震断层,等一些较为危险的地方,这样才能对建筑物遭受的破坏从根本上减轻。

2.2建筑和结构要保证规则有序

经过调查研究发现,平面或者竖向规则性较好的建筑,由于地震的作用,其所受的危害较低。因此,在进行建筑结构设计时,应尽可能的采取平面布置,才能确保建筑整体安全性的进一步提高。建筑设计人员,需要严格的树立抗震理念,将空间观念和艺术观念相互融合,最终获取设计目标的实现。另外,如果建筑结构的形体较为复杂的话,则可以采取设置抗震缝的方式,降低地震对建筑结构整体安全性的影响。而抗震缝的设置必须以地震等级、场地的类型、房屋类型等为基础留有足够的宽度,才能充分发挥出抗震缝在地震发生时的积极作用。

2.3结构体系要科学合理

计算简图以及传力途径的科学合理是确保民用建筑结构体系合理性的关键因素。由于民用建筑所采用的的规则存在较大的差异,因此必须采用计算空间模型的方式进行地震力的计算,同时在计算的过程中还必须充分考虑扭转偶联关系对建筑结构所产生的影响,才能确保建筑结构安全性符合设计的规范和要求。另外,如果民用建筑提醒复杂程度较高的话,那么就必须合理的设置抗震缝对建筑上层结构进行分割,使其成为相互独立且规则的结构单元,从而降低地震对其整体安全性所产生的影响。

2.4结构布置遵循一定的原则

如果建筑结构保持对称的话,那么建筑结构各个构件在地面水平运动所产生作用下,受力就相对就均匀。但是假如建筑结构采取的是不对称结构设计的话,那么就会出现中心偏向一边的现象,这样就会导致建筑结构的各个构件出现受力不均匀的现象,造成建筑受到严重的破坏。建筑层数相对较高的建筑,不仅对其各向对称做出了严格的要求,同时对其扭矩刚度也提出了相对较高的要求。而对于多层砌体房屋而言,则应该采取横墙承重的结构布置方式,以全部建筑结构的安全性符合建筑设计的要求。

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3抗震设计的关键因素

3.1科学有效的设计

地震是一种比较常见的自然灾害,并且这种自然灾害是不可抗力的还有就是破坏性极强,地震是不可避免的,不过当地震发生的时候所造成的损失还是可以进行控制的。对于这些年来多的地震灾害给建筑物所带来的损失信息的研究可以看出,相同类型的地震对于不同类型的建筑结构设计所造成的破坏也是各不相同的。参考着所得信息,我们可以使用科学有效的设计方式可以减少地震灾害所带来的损失,这样可以降低居民的生命财产损失,所以科学有效的建筑结构设计对于建筑结构设计抗震性能来说是特别重要的。

3.2有保障的建筑质量

地震灾害虽然不经常发生,但是破坏力是比较大的,这是一种人力很难控制的自然灾害。由于这个灾害有着极大的破坏力,在进行建筑结构设计的时候需要充分意识到这一点,再有就是在设计策略的时候要根据地震等级不同进而做出不同的选择。所有的策略设计过程都不能忽视建筑质量,所以我们在开展抗震设计工作的时候需要充分的考虑到建筑的质量。

4民用建筑结构抗震设计的要点

4.1选择有利场地

每次出现地震时,高层建筑都遭到非常大的破坏,这除了是由于地址破坏了高层建筑的构造外,跟高层建筑的场地也有非常大的关系。所以,我们要选取对建筑抗震有利的位置,同时对抗震不利的地段要避开,就算不能避开时,也要使用合理的抗震增强措施,要依据抗震设防种类使用增强地基与上部构造整体性以及刚度,与依据地基液化等级部分消除或全部消除地基液化沉陷的方法;当地基关键受力层区域内存在软弱粘性土层、新近填土与严重不均匀土层时,使用桩基、地基加固与增强基础与上部结构的处理方法,要估计地震时地基不平均沉降或别的不利影响,对于地震时也许会造成滑移或地裂的场地,要使用相关的地基稳定方法。

4.2加强建筑物的整体性

建筑物作为很多细节构件连接而成的整体,是一个具有空间刚度的结构系统,其可不可以承受地震惊人的破坏力量,全看各构件间是否可以完成协调工作、有机地产生一个整体。因此说,建筑物的整体功能不仅是建筑抗震的首要条件,还是建筑构造抗震设计中的主要内容。通常而言,钢筋混凝土楼板与屋盖的整体功能好,在合理部位布设构造柱,并配置相关的构造钢筋,不仅可以消除滑移、散落等问题,增强楼板的刚度值,还可以合理放宽对建筑的平面要求,对于建筑的层间变形,也特别容易控制。

4.3使用延性结构,而且推广隔震与消震的方法

现阶段,我们在对高层建筑构造实施抗震设计工作时,一般都是要使用延性构造的,所谓的延性构造就是指可以合理调整建筑结构的刚度,这样当出现地震灾害时,高层建筑的构造就会进入到具有相对大延性的塑性状态,出现地震时的能量就获得了消耗,使地震反应降低了,从而有效的保护了高层建筑的构造。此外,随着中国科学技术的持续进步,目前在高层建筑结构的抗震设计工作中,阻尼器的运用也获得了相对高的抗震效果,阻尼器能够充分的吸收地震的能量,以让地震对建筑结构的影响减弱。

4.4合理建筑结构系统和参数设计计算分析

高层建筑抗震设计一定要准确选择合理结构系统,准确了解其受力特征,选取合理结构布置,把建筑和结构关系协调好,使整体抗震功能提高。结构系统要满足:①要具有清楚计算简图与合理地震作用传递方法;②要防止由于一些结构或构件破坏而造成整个构造丧失抗振能力或对重力荷载的承载能力;③要具有必要抗震承载力,优良的变形能力与消耗地震能量能力;④对也许会发生的薄弱位置使用措施提升抗震能力。对复杂结构实施多遇地震作用下的内力与变形分析时使用不少于2个不同力学模型。现在关键有2种计算理论:剪摩理论与主拉应力理论,它们有各自适用区域:砖砌体通常使用主拉应力理论,而砌块构造能使用剪摩理论。对计算机计算结果要通过分析判断确认其科学、有效后才能用于项目设计。结构计算控制关键计算结果有构造自振周期、位移、平动和扭转系数、层间刚度比、剪重比、有效质量系数等。复杂高层建筑抗震计算时要考虑平扭耦联计算构造扭转效应,不能小于15的振型数,对多塔构造振型数不能小于塔楼数9倍,而且计算振型数要让振型参与质量不小于总质量90%。总之很难一次完成高层结构的计算,应据试算结果,依照上述要求多次调整,获得相对合理的计算结果,以确保建筑物安全。

4.5增多抗震防线的建设

高层建筑物设置多层的地震抵抗防线,破坏掉第一道防线以后,有后备的第二道、第三道甚至更多的防线对地震的作用力实施阻挡,防止高层建筑物的倒塌。高层建筑构造实施抵抗地震设计时,能够使用具有几个肢节与壁式框架的“框架剪力墙”等防震结构。所以,为承受剪力墙开裂后重分配的地震作用,任一层框架部分依照框架与墙协同工作分配的地震剪力,不能小于结构底部总地震剪力的20%与框架每一层地震剪力最大值的1.5倍两者的相对小值。剪力墙构造中剪力墙能够通过科学设置连梁,让其具有良好的多道抗震防线功能。

5结语

当前民用建筑中,需要树立一个先进的抗震理念,这样才能保证整个建筑结构的稳定性,同时,设计人员,需要在进行民用建筑抗震结构设计的的过程中,采用抗震理念,对整个设计有效的贯穿,更好的保证抗震设计的严谨性,有效的达到民用建筑结构的稳定性效果。

参考文献:

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[4]包广林.民用建筑抗震设计问题探讨[J].科技风,2013,12:167.

论文作者:许伟伟

论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期

论文发表时间:2017/12/15

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