关键词:抗震结构设计;问题;措施
在建筑结构的防震设计中,设计人员必须根据建筑的实际情况,结合地质环境,在经济与安全的综合考量下,设计出科学合理的防震方案,保证建筑物在相应的防震标准下进行施工,保证建筑的安全。
1建筑结构抗震设防的目标
抗震设防是指对建筑物进行抗震设计,并采取一定的抗震构造措施,以达到结构抗震的效果和目的。我国通常采用“三水准抗震设防”和“两阶段抗震设计”的设计方法。下面就对这两种设计方法进行简单阐述。
1.1三水准抗震设防 。我国抗震设防为“三水准”目标, 即“小震不坏、中震可修、大震不倒”, 具体含义为: 当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时, 建筑物不受损坏或不需修理仍可使用, 建筑处于正常使用状态, 从结构抗震分析角度, 可以视为弹性体系, 采用弹性反应谱进行分析; 当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时, 建筑物可能损坏, 经一般修理或不需修理仍可继续使用, 结构在地震影响时进入非弹性工作阶段, 但非弹性变形或结构体系损坏控制在可修复的范围; 当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时, 建筑物不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏, 此阶段结构有较大的非弹性变形, 但人员可以逃离。
1.2两阶段抗震设计。第一阶段设计的第一步是,在方案布置符合抗震原则的前提下,采用第一水准烈度的地震动参数,用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用标准值和相应的地震作用效应,然后与其他符合效应按一定的组合系数进行组合,对结构构件截面进行承载力验算,从而满足第一水准的强度要求。第二步,采用同一地震参数计算出结构的弹性层间位移角,使其不超过规定的限值。第二阶段是罕遇地震下的弹塑性变形验算,主要针对甲级建筑和特别不规则的结构用大震作用进行结构易损部位(薄弱层)的塑性变形验算。
2建筑结构设计中的抗震设计论述
为了建筑结构的设计质量能够达到相关工程的具体需求,针对其设计中容易出现的问题,必须要在充分了解其产生原因的基础上,采取科学合理的解决措施,从而降低问题出现的几率,确保施工的整体质量。
2.1选择有利场地
造成建筑物震害的原因是多方面的,场地条件是其中之一。在不同工程地质条件的场地上,地震对建筑物的破坏程度是截然不同的。因此,选择工程场址时,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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 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。
2.2结构选型和结构布置
结构选型根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,经技术、经济条件比较综合确定。单从抗震角度考虑,作为一种好的结构形式,应具备下列性能:延性系数高;匀质性好;正交各向同性;构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性,并能发挥材料的全部强度。结构布置遵循的原则是平面布置力求对称,使构件分配的力均匀;竖向布置力求均匀,尽可能使其竖向刚度、强度变化均匀,避免出现薄弱层,并应尽可能降低房屋的重心。
2.3优化平立面布置
建筑物的平面布置在建筑设计中也是十分重要的部分,它直接反映了建筑的使用功能和要求。建筑物的内部各种明细都在建筑的平面设计图上明确下来,如柱子的距离、内墙的布置、房间的数量和布置等。由于建筑功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。因此,我们在设计建筑平面布置时应规则,体型要求简单。应尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑物底部,不宜中断或不到底。尽量避免其某楼层刚度过少,尽量避免产生地震时的钮转效应。 建筑中的独立单元及整个建筑应力求质量刚度对称,使其刚心与质心偏心很小甚至完全重合。此外,建筑沿竖向分布的刚度和质量还须均匀,只有简单、规则、对称结构容易准确计算其地震反应。其次,应该确保建筑立面出现头重脚轻的现象,尽可能将建筑的结构重点降低,以此来避免由于刚度突变以及结构连接处薄弱而给建筑整体质量带来的影响。此外,在设计的时候还应该注意,当屋面结构刚度不够的时候,突出屋面结构的下部一定范围内破坏会相对集中。这种情况下,要求出屋面建筑部分的高度不应过高,以减小地震时产生的鞭梢效应影响。
2.4抗震结构体系的确定
不同的结构体系,在抗震性能、使用效果和经济指标等方面的效果是不同的。因此,确定适合的抗震结构体系至关重要。(1)必须具备明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;(2)设置多道抗震防线。这样可以避免在地震作用下,由于局部损坏而造成整个建筑结构的损坏,例如框架一抗震墙结构系统,抗震墙可以抵抗较大的侧压力,是第一道防线,当在地震作用下抗震墙发生破坏时,框架结构就起到抗震的第二道防线。 多道抗震防线可以极大的消耗地震能量,延缓或者减轻地震作用对高层建筑的损坏。(3)保证建筑的刚度。在建筑结构的设计过程中,合理地设计和确定建筑物的刚度非常重要。因此首先要考虑到的是采用大量的钢筋混凝土。主要是在已有的钢筋混凝土之上使用“钢结构”对其进行进一步加层加固。(4)保证结构强度。在设计时,尽可能使结构强度分布均匀,刚度在竖直方向上分布均匀,这样可以避免在地震作用时,结构物局部出现应力集中,从而造成结构物整体损坏。
2.5确保结构的整体性
结构是由许多构件连接组合而成的一个整体,并通过各个构件的协调工作来有效地抵抗地震作用。若结构在地震作用下丧失了整体性,则结构各构件的抗震能力不能充分发挥,这样容易使结构成为机动体而倒塌。因此,结构的整体性是保证结构各个部分在地震作用下协调工作的重要条件,确保结构的整体性是抗震概念设计的重要内容。
2.6基于位移的结构抗震设计
基于位移的抗震设计理论思想是为了确保结构达到该水准地震作用下的性能要求,一定水准的地震作用下,以结构的位移响应为目标设计建筑结构和相关构件。其原理是控制结构在大震作用下的层间位移角限值和总体位移限值,也就是说,为了使结构的塑性变形能力满足在预期地震作用下的变形要求,需要按照位移要求进行定量分析计算,以获得相应的资料数据,这是一种相对简单、合理的方法。
2.7多层砖房抗震设计
首先,是对构造柱和圈梁的设置。这些主要是都是多层砖房的实际结构情况来具体设置的,构造柱的设置一般都是对于横墙较多的多层砖房而言的,圈梁的设置是对建筑横墙承重或纵横墙共同承重的装配式钢筋混凝土楼、屋盖或木楼而言的。在具体设计的时候应该注意,圈梁的截面和配筋不宜过多,也不宜无限提高。其次,是悬臂构件的连接。此项工作主要包括女人墙的稳定措施和悬挑构件的设计两个方面。
3结语
抗震设计是当前建筑设计较关注的话题,为保证建筑的抗震能力,设计人员必须要根据相关标准,根据建筑的实际情况,结合地质环境,在经济与安全的综合考量下,设计出科学合理的防震方案,设计出具有相当抗震能力的房屋,保证建筑物在相应的防震标准下进行施工,保证建筑的安全。
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[4]宋海燕.谈抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用 [J] 《山西建筑》 -2013年27期.
论文作者:刘璐
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第9期
论文发表时间:2018/8/27
标签:结构论文; 建筑论文; 刚度论文; 建筑物论文; 构件论文; 建筑结构论文; 位移论文; 《建筑学研究前沿》2018年第9期论文;