房屋建筑结构抗震设计常见问题分析与解决措施论文_刘建江

房屋建筑结构抗震设计常见问题分析与解决措施论文_刘建江

中南建筑设计院股份有限公司 湖北武汉 430070

摘要:伴随着建筑行业的快速发展,建筑结构的安全性备受人们的重视。在我国科学技术不断发展的时代背景下,工程施工技术也趋向成熟,特别是建筑结构抗震设计及其施工工艺更是明显提高,并成为社会关注的热点话题。然而在实践中,由建筑结构抗震设计不合理引起的安全事故却比比皆是,给国家以及人民群众带来巨大损失。基于此,相关企业在建筑工程建设期间,应该严格遵循国家的相关规定以及设计图纸,做好质量管理以及控制工作,从而在保证建筑结构抗震性能的前提下,为建筑业的良性发展提供有力支撑。

关键词:建筑结构;抗震设计;分析;施工

1 前言

地震是一种严重影响和损坏人类生存环境的自然灾害,由于我国对于地震预测的能力还不够强,不仅无法及时反馈地震的相关信息,同时也很难采取有效措施来降低地震带来的危害。因此,这就需要相关人员在建筑结构设计阶段,尽可能地提高整个建筑工程的抗震性能,以满足所在地区抗震要求。在建筑工程建设期间,相关企业和工程师要将建筑结构抗震设计作为研究重点,对其中的关键点进行深入探索,从而有效提高建筑结构整体的稳定性以及抗震性。

2 建筑结构抗震设计的内涵及其原则

2.1 建筑结构抗震设计内涵

由于地震是一种难以预测的自然灾害,一旦发生带来的直接后果十分严重,所以,应该从提高建筑结构整体的抗震性能出发,加强其抗震设计。具体来说,在建筑工程建设期间,相关企业和工程师需要结合实际情况来综合考虑建筑结构的抗震设计,不同结构单元之间应该采取有效分离或连接的方式。一般情况下,建筑应该采用加强连接的方式,设置多道抗震防线来避免或减小地震后余震对建筑本身的破坏。而正确处理不同构件间的强弱关系有利于形成多道防线,以此来提高整个建筑的抗震性能。只有保证建筑构件具备较强的稳定性、刚度以及延性等特征,才能在真正意义上体现建筑结构的抗震性能,进而保证建筑结构的完整性。

2.2 建筑结构抗震设计应遵循的原则

1)建筑结构构件应该遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。2)不应该将承受竖向荷载的构件作为主要耗能构件。3)在整个建筑结构抗震设计中,要尽可能地设置多道防线,以避免结构在承受住第一次地震破坏后难以抵御之后的多次余震。4)在建筑结构抗震设计中,相关人员应该有目的、有意识地对结构中的薄弱部位进行把控,确保其有足够的变形能力不会使薄弱层发生转移,以此来提高整个建筑结构的抗震性能等等。

3 建筑结构抗震设计中的关键问题

3.1 科学严谨地选择建筑建造场地

在建筑结构抗震设计中,应该选择对建筑物抵御地震破坏有利的场地,比如具有开阔平坦的坚硬场地土或者密实均匀的中硬场地土等地段,而避免选择对建筑物抗震不利的场地,包括软弱场地土、易液化土以及状态不均匀等地段。特别是在那些危险地段,比如在地震发生时可能产生崩塌、地陷、泥石流或者滑坡等地段,在这些区域建造建筑工程,就算建筑结构本身的抗震性能十分卓越,但是受大环境影响,这种优势也会大打折扣。通过研究近年来多起由地震引起的建筑损坏或者倒塌事件可以发现,在地震来临时,建筑物除了会受到来自地震释放能量的破坏,另一个关键问题就是建筑物建造场地选择的不合理。所以,为确保建筑结构整体的抗震性能,相关企业在建造工程项目时,应该尽量避开对建筑抗震不利的场地。如果必须要在这些地段上建造建筑,则需要采取有效的加固措施,以提高建筑结构的抗震性以及稳定性。

3.2 科学严谨地选择建筑结构体系

1)建筑结构体系应该具备一定的赘余度、内力重分配以及良好的变形能力,以此来避免出现因部分结构或者构件被破坏而导致的整个建筑结构失稳或者丧失抗震能力的现象。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆只有这样,才能在地震来临时,不会因为建筑结构中的某一个构件出现问题而影响到整个结构的稳定性。2)建筑结构体系应该具备一定的强度以及刚度。在实际抗震设计中,应该具备有合理适宜的强度以及刚度分布,用以避免因局部削弱或突变而发展成薄弱部位,并产生过大的塑性变形集中或应力集中。另外,在整个建筑结构抗震设计中,要确保节点基本不会被破坏,且底层柱底的塑性铰宜晚形成,使柱、梁端的塑性铰出现的尽可能分散;等等。3)建筑结构体系应该具备一定的承载力,用以消耗一部分地震能量。由于钢筋混凝土结构具备上述能力,因此在实际应用中,钢筋混凝土结构的运用较为普遍。

3.3 科学严谨地确定建筑物防震缝宽度

随着科技的进步以及经济的增长,建筑工程从规模到外形都发生了较大变化,尤其是结构形体日趋复杂,这难免会涉及到防震缝设置问题。比如说,在地基不均匀处、建筑物长度较大时或者建筑物拥有较大错层时,就需要设置防震缝。对于防震缝宽度的设置,国家以及行业内制定实施了一系列规范要求。1)当建筑物高度不超过15m时,可设置约为7cm的防震缝。2)当建筑物高度超过15m时,6度、7度、8度和9度分别每增加高度5m、4m、3m和2m,其防震缝宽度宜加宽20mm,在实际设计中,相关人员要在上述规范要求基础上,灵活运用图表法、公式法或者表格法等方式来科学合理地确定防震缝宽度,为整个抗震设计提供有力依据。

3.4 科学严谨地布置建筑的平、立面

1)首选规则简单的建筑结构。在实际生活中,很多设计师为了体现自身独特的设计理念,其设计作品结构、形态都过于复杂,然而一旦遭遇地震灾害,设计师将很难准确预测以及把控建筑物遭受地震冲击力时的受力情况。较为规则简单的建筑结构则不然,设计师借助先进的计算模型或者设计软件,可以对建筑物受地震影响时的受力情况进行模拟,并且对建筑结构的位移内力进行全面细致的分析,从而为结构薄弱部位加固提供参考依据。2)建筑刚度的中心要与结构质量中心一致。在建筑结构设计中,其竖向分布刚度常常与质量不对等。举例来说,楼层错位的存在或者在层高范围内框架填充墙的设置不连续,则在框架上形成短柱,一旦遇到地震灾害,就会对建筑本身造成严重影响。所以,应该采取有效措施来使建筑结构中的刚度变化以及质量等加以限制。3)建筑的平、立面刚度以及质量分布要对称。如果建筑的刚度以及质量分布不对称,那么在地面平动分量作用下就会发生扭转振动,进而造成严重破坏。所以,应该尽可能地使建筑或其他独立单元应力刚度以及质量保持对称,使其质心与刚心重合或者偏心较小,以此来保证整个建筑结构的稳定性。

3.5 设置多道抗震防线

设置多道抗震防线能让一个结构的抗震体系有一定安全冗余度,如框架—抗震墙体系是由延性框架和抗震墙两个系统组成。从概念设计角度出发,应优先选择重力荷载较小的竖向支撑或填充墙,或者选用轴压比较小的抗震墙、筒体此类的大刚度、抗水平地震力强的构件作为第一道抗震防线的抗侧力构件。不宜采用轴压比大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件,以免框架柱受到地震力破坏后失去竖向承载力,产生倒塌。例如,在框架—抗震墙结构体系中,设计时不但要考虑小震和中震情况下结构基本完好,还要考虑在大震情况下,当连梁失去作用,按单片墙肢计算,结构仍有承载能力而不倒,还有要求计算时框架柱承担的剪力不小于总剪力的20%,这样即使抗震墙破坏后框架柱仍具有一定的承载能力,可以保证结构“大震不倒”。

4 结束语

综上所述,建筑结构的抗震设计是一项十分严谨、系统、完整、科学的设计过程,它贯穿于整个建筑工程的全过程。同时,科学严谨的抗震设计还从某种程度上检验着整个建筑结构设计的合理性。所以,应该遵循建筑结构抗震设计的原则,对其中的场地选择、结构体系选择、防震缝宽度设置以及建筑平、立面布置等方面认真研究,在保证建筑结构抗震性能的同时,为建筑业的良性发展奠定基础。

参考文献:

[1]多豪学,王莉香.房屋建筑结构抗震设计常见问题分析与解决对策[J].房地产导刊,2015(14).

[2]邱天.房屋建筑结构抗震设计问题及解决策略[J].建筑工程技术与设计,2015(5).

[3]张岁玲,刘巧妍.房屋建筑结构抗震设计常见问题分析与解决对策[J].商品与质量,2015(43).

论文作者:刘建江

论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期

论文发表时间:2017/8/17

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房屋建筑结构抗震设计常见问题分析与解决措施论文_刘建江
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