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关键词:建筑结构;结构设计;抗震设计
地震是一种破坏力巨大的自然灾害,往往因为其具有的随机性和复杂性,对建筑结构产生极大的破坏作用。当前依然不能够准确的预测地震位置和烈度,因此为了保证建筑结构安全性,需要提高建筑结构的整体抗震能力。通过合理的抗震结构设计是提高建筑抗震能力的有效技术措施。
1、建筑结构抗震设计的重要作用
在地壳运动过程中,若发生急剧变化会形成地震,其属于一种强烈的自然现象。从相关统计数据来看,全球每年发生地震次数超过百万次,其中大部分地震都发生在地层深处,其对表层人类活动造成的影响不大。但是,其一旦发生在浅层,尤其是遇到特大、特级地震时,会对地表人员活动产生十分严重的危害。例如,我国2008年发生的“汶川地震”产生了灾难性的毁坏。而在地震过程中对人员造成破坏的主要原因是建筑物的倒塌,因此在建筑结构设计过程中通过合理的技术措施提高建筑的抗震能力,能够显著降低人员生命财产的损失。
2、建筑结构抗震设计过程中需要关注的几个重要问题
2.1建筑结构体系的合理选择
建筑结构体系选择是建筑结构设计的首要内容,同时也是建筑结构设计最为主要的内容之一,其直接影响到建筑的整体安全性。在选择建筑结构体系的过程中,需要关注的问题主要包括这样几个方面:① 建筑结构体系必须具有精确的力学简图,并形成合理的地震振动力传播途径。在建筑房屋内部结构的设计过程中要在建筑主梁上增加适当多的载荷,并设计尽量短的传播路径使得竖向荷载能够向主受力部位迅速传递、耗散。在布置竖向构件的过程中,竖向构件应该确保足够的均向压应力;② 应该保证建筑结构体系的合理强度。合理的强度是建筑整体支撑性能的一个有效保证,这样才能够避免在建筑局部位置出现致命的薄弱位置。在建筑框架结构设计的过程中,需要保证建筑的节点状态不被破坏,并尽可能的分散柱端部和梁的塑性变形。
2.2 抗震场地的合理选择
建筑物抗震审计工作的另一项重要内容是合理选择抗震场地,这是由场地抗震能力所决定的。在抗震设计过程中,要合理避开不利于提升建筑抗震能力的地段。因为地震能够对地表产生极大的破坏,因此要避开那些均匀度不足、软土地基甚至是液化地基进行建筑施工。若场地无法避免上述问题,则应该采取相应的抗震措施,使其整体抗震能力得到增强。对于可能存在滑坡、地裂的场地,应该采取对应的稳定措施;若需要在软土地基或者不均匀地层中进行工程建设,则应该对地基进行加固处理。
2.3 确保建筑平面的规则性
在建筑结构设计过程中要将地震概念设计应用到建筑平面布置过程中,避免在设计过程中使用明显不规则的设计方案。设计过程中,可以使用楼板计算模型对不规范的楼板布局进行设计。对于立面不规则和平面不规则结构的结构模型,则可以使用空间结构计算模型进行设计。在实际的设计工作中,可以对结构规则性进行划分:① 保证建筑主体的抗压能力,确保建筑抗侧力结构不发生变形,同时使得建筑的整体受力分布均匀;② 建筑主体结构的平面抗侧力结构的合理布局,同侧建筑的强度应该在建筑主体抗侧力结构的布置过程中保持足够的均匀度;③ 对于围护结构,在建筑主体抗侧力结构的布置过程中要确保刚度的统一性,确保抗扭刚度得到保证。
3、建筑结构设计中抗震设计的相关技术
3.1 基于能量的建筑结构抗震设计
基于能量的建筑结构抗震设计是从地震能量的角度分析地震产生的地面运动对建筑结构产生的作用来进行设计的一种方法。其具有设计目标明确的特点,而且能够将地震的强度、频谱和持续时间对建筑结构产生的破坏引入到建筑结构的设计中来。同时,从能量输入、能量耗散两个角度分析建筑结构在地震过程中的变形特征,为结构设计提供可靠的依据。
由于地震能量分析具有对应的复杂性,因此该方法当前还存在一些不成熟的地方,需要在实际的工程设计中根据实际的工程项目情况进行对应的修正。例如,建筑抗震设计过程中能量的概念以及破坏模型,其对于地震能量的耗散以及性能等提出了对应的要求。该种方法能够对建筑结构在地震作用下产生的滞形进行分析,同时对基于能量的抗震结构设计产生积极影响。因此,基于能量的建筑结构抗震设计是未来建筑抗震设计的发展方向之一。
3.2 基于损伤的建筑结构抗震设计
近年来的抗震结构设计研究表明,由于地震的往复性、持续时间短等特点,导致建筑结构在地震作用下的损伤程度不但与结构的变形相关,而且还与建筑结构的低周疲劳效应导致的累积损伤相关。因此,在建筑结构设计过程中,结构变形和累积损伤效应等参数能够更好的对建筑结构的非弹性性能进行精确描述。其中,计算损伤指数是将建筑结构的累积滞回能耗作为基础,而建筑结构能量分析是计算累积滞回能耗的重点,所以在建筑结构设计过程中可以采取基于损伤的结构设计方法。在设计过程中,通过合理选择地震损伤模型中的损伤指数,计算结构损伤指数,并对损伤结果进行验算。
3.3 基于性能的建筑结构抗震设计
基于性能的建筑结构抗震设计就是通过设计标准的合理选择,保证结构形式的合理性、规划方式的科学性,从而能够使得建筑物的结构以及非结构细部构造形式得到基本保证。通过对建造质量进行控制,并采取长期稳定的维护方式,使得建筑结构能够在对应水平的地震作用下,其对应的结构破坏处于对应的范围中。在具体的实现过程中,可以对混凝土结构使用基于性能的设计原理,使得在地震能量作用下能够通过牺牲部分非关键构件而保证建筑结构的整体性能。
4、国际先进抗震设计理念
日本是地震多发国家,其在建筑的结构抗震设计过程中积累了大量的先进技术。例如,日本东京通过建造弹性建筑,并通过了6.6级地震的考验,具有良好的抗震减灾效果。该种建筑是在对应的弹性隔离体上进行建造,所采用的隔离体主要包括分层橡胶、硬钢板组和阻尼器,建筑整体结构没有与地面直接相接触,达到抗震、减震的目的。其中,阻尼器使用螺旋钢板构成,能够有效的减缓地震产生的能量作用在建筑结构上的载荷。
在日本鹿岛,技术人员发明了一种防震营造方法,通过使用弹簧将地基的基础部分与建筑物相分离,使得建筑的主体建造于能够吸收地震能、减缓地震冲击的中介结构上。不论地基发生怎样的振动,传递至建筑物的振动能量都衰减至总能量的1/10。
参考文献:
[1] 赵丽. 谈建筑结构中的抗震设计[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2014(22).
关键词:建筑;结构设计;抗震;设计
Abstract: to ensure the structural seismic design of high efficiency over into, shall comply with relevant in the standard requirement in principle, and carry on the science reasonable design, make the building with a reliable anti-seismic performance, building to small earthquakes not bad, the shock of repairable, not under the requirements. This paper discusses the design of the building structure seismic design.
Keywords: architecture; Structure design; Seismic; design
中图分类号: S611文献标识码:A 文章编号
一、建筑结构抗震的概述
地震具有随机性不确定性和复杂性,要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数,目前是很难做到的 。而建筑物本身又是一个庞大复杂的系统,在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。 且在结构分析方面,由于未能充分考虑结构的空间作用 、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素,也存在着不确定性。
因此,结构工程抗震问题不能完全依赖“ 计算设计”解决 应立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念,从“概念设计”的角度着眼于结构的总体地震反应,按照结构的破坏过程,灵活运用抗震设计准则,全面合理地解决结构设计中的基本问题,既注意总体布置上的大原则,又顾及到关键部位的细节构造,从根本上提高结构的抗震能力。
建筑抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程概念设计涉及到从方案、结构布置到计算简图的选取,从截面配筋到构件的配筋构造都存在概念设计的内容。强调结构设计的重要性,旨在要求建筑师和结构师在建筑设计中应特别重视规范规程中有关结构概念设计的各条规定,设计过程中不能陷于只凭 “结构软件计算的误区 ”若结构严重不规则、整体性差,则按目前的结构设计及计算技术水平,很难保证结构的抗震、抗风性能,尤其是抗震性能。
二、建筑结构设计中的抗震设计
1、选择有利的抗震场地
人们常常看到在具有不同工程地质条件的场地上,建筑物在地震中的破坏程度是明显不同的。于是人们自然就想到既然在不同场地条件下建筑物所受的破坏作用是不同的,那么,选择对抗震有利的场地和避开不利的场地进行建设,就能大大地减轻地震灾害。 另一方面,由于建设用地受到地震以外的许多因素的限制,除了极不利和有严重危险性的场地以外,往往是不能排除其作为建设用场地的。这样就有必要按照场地 、地基对建筑物所受地震破坏作用的强弱和特征进行分类,以便按照不同场地特点采取抗震措施。 这就是地震区场地选择与分类的目的 。因此,应选择对建筑抗震有利的地段,应避开对抗震不利地段;当无法避开时,应采取适当的抗震加强措施,应根据抗震设防类别、地基液化等级,分别采取加强地基和上部结构整体性和刚度、 部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施。
2、选择合理平面与立面布置
在建筑结构的立体结构与设计平面中, 则有以下几方面:(1)建筑的结构刚度以及它的抗震能力, 在水平的地震作用下它是双向的, 在结构的布置上, 结构应该可以抵抗任何方向的地震。 一般情况下, 可以促使结构从平面的主轴方向,它具有足够的抗震力和刚度 。所谓结构的抗震力, 它是从结构的强度以及对延性反映的综合情况。 而结构的刚度选择则是要减少对地震的作用, 但又要控制好对于结构的变形度, 因为变形过大会产生一定的重力效应, 也会破坏结构 。(2)简单的结构性。所谓结构简单它是对结构在地震时所具有明确和直接传力方式,也只有在简单的结构, 才可以把结构的计算模型以及位移内力进行分析, 控制薄弱的部位出现,因此对抗震结构的性能估计也是比较可靠的。(3) 整体性结构, 在高层的建筑设计中楼盖的设计在整体结构中会起到十分重要的作用, 结构中的楼盖是等同于一个水平的隔板 不仅是传递惯性力到每个竖向的抗侧力子结构 ,并且对这些子结构可以协同承受一定的地震作用, 当布置不均匀的竖向的抗侧力子发生水平变形时在整个的结构中, 是要依靠楼盖的作用把抗侧力子结构来协同工作。
3、建筑结构体系的合理选择
建筑结构体系的合理选择是结构设计应考虑的一个重要问题,结构方案的选取是否合理,对安全性和经济性起决定的作用。具体而言,应注重以下几方面的设计:第一,结构体系应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。抗震设计的一个重要原则是结构应具有必要的赘余度和内力重分配的功能,即使地震中部分构件退出工作,其余构件仍能将竖向荷载承担下来,避免整体结构失效或失稳。第二,结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。在这过程中,竖向构件的布置,应尽量使竖向构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平按近均匀;楼屋盖梁系的布置,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;转换结构的布置,应尽量做到使上部结构竖向构件传来的垂直重力荷载通过转换层一次至多二次转换。与此同时,整体抗侧力结构体系也必须明确,抗侧力结构一般由框架、剪力墙、简体、支撑等组成,它们宜尽量贯通连续,若它们沿竖向要有变化,则变化要缓慢均匀。第三,结构体系应具备必要的承载能力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。钢筋混凝土结构具有良好的塑性内力重分布能力,能较充分地发挥吸收和耗散地震能量的作用。第四,结构体系应具有合理的刚度和强度。宜具有合理的刚度和强度分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中;框架结构设计应使节点基本不破坏,底层柱底的塑性铰宜晚形成,应当使梁、柱端的塑性铰出现得尽可能分散;对于可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。
4、保证结构的延性抗震能力
结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下的非弹性变形,因此,地震作用下,结构的延性与结构的强度具有同等重要的意义。 为了使钢筋混凝土结构在地震引起的动力反应过程中表现出必要的延性,就必须使塑性变形更多地集中在比较容易保证良好延性性能或者具有一定延性能力的构件上。具体思路有三步:第一步是选择一个可接受的塑性变形机构。 现在普遍使用 “梁柱铰机构” 即是通常所说的“强柱弱梁”。 为了实现能力设计方法中的强柱弱梁机构,我们通常的做法是对柱截面的组合弯矩乘以增大系数;也可以对由梁端实际配筋反算出梁端可抵抗弯矩,即实配弯矩乘以增大系数的方法来实现,并用增大后的弯矩值进行柱端控制截面的承载力设计。第二步是要通过人为增大各类构件的抗剪能力,使其不致在强烈地震作用下,在结构延性未发挥出来之前出现非延性的剪切破坏,这即是我们通常所说的强剪弱弯。 通常的做法是用剪力增大系数增大梁端 、柱端、 剪力墙端 、剪力墙洞口连梁端以及梁柱节点处的组合剪力值, 并用增大后的剪力设计值进行受剪控制截面控制条件,进行验算和设计 。具体措施也有两类:一类是直接对一跨梁两端截面的顺时针或反时针方向的组合弯矩值乘以增大系数,再与梁上作用的竖向重力荷载代表值一起从平衡关系中求得梁端剪力;另一类是沿顺时针或反时针方向求得一跨梁两端截面按实际配筋能够抵抗的弯矩,对其乘以增大系数,再与梁上作用的竖向重力荷载代表值一起从平衡关系中求得梁端剪力 。第三步是通过相应的构造措施,保证可能出现塑性铰的部位具有所需的塑性转动能力和塑性耗能能力。 通常通过箍筋加密,限制轴压比等措施来给予保证。
总之,地震是一种目前难以准确预测的自然灾害 。为避免它给人类带来大的灾难, 作为工程技术设计人员在建筑结构的研究和工程设计中,应从整体宏观的观点出发,综合处理好建筑功能、 技术、 艺术 、安全可靠性和经济合理等几方面内容,从而创造出更加安全、 实用、 经济美观的建筑。
参考文献:
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[4] 陈育新. 当前形势下的建筑结构抗震设计探讨[J]. 四川建材, 2010,(02) .
【关键字】抗震设计;房屋;建筑结构;设计;应用
地震,作为破坏力极强的自然灾害,其突发性及不可预测性十分突出,为保障人们的生命财产安全,需要确保房屋建筑具备良好的抗震能力。在房屋建筑结构设计中,需要充分重视抗震设计,明确抗震设计过程中应遵循的基础性原则,探究建筑结构抗震设计中可以应用的基本方法,确保房屋建筑具备良好的抗震能力,保障建筑功能实现及使用安全。结合某住宅建筑为例,探究抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用。
一、工程概况
某小区住宅二期五栋住宅工程,其建筑总高度为95.20m,地下设计为2层,地上建筑为31层,建筑面积为11261.5O。建筑主体采取框架剪力墙结构。该住宅建筑为丙类建筑,在建筑结构抗震设计中,其抗震设防烈度为7度,地震基本加速度值为0.15g,其结构抗震等级具体如下表所示:
表1:某住宅建筑结构抗震等级参数表
为了确保建筑结构抗的震能力,对其抗震设计原则及方法进行探究。
二、房屋建筑结构设计中抗震设计需要遵循的基础性原则
为保障房屋建筑结构抗震设计质量,保证抗震设计方案的可操作性与可行性,要求在抗震设计中遵循以下基础性原则:
(一)确保建筑结构构件其性能符合设计要求
在进行房屋建筑结构设计时,需要确保建筑结构构件的刚度、承载能力、延性、稳定性等属性参数可以满足抗震的基本要求。结构构件设计时,需要依据墙柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的基本设计原则。在结构构件设计过程中,可能存在着构件薄弱问题,为此,需要采取措施提高其抗震能力,例如调整地震力系数。
(二)确保建筑结构设置抗震防线数量
抗震结构体系是由若干具备一定延性的分体系构成,通过应用具备延性的结构构件进行分体系连接,从而实现抗震结构体系构建。如在该建筑工程中,其建筑为框剪结构,框剪结构是由延性框架与剪力墙两大分体部分构成,由多肢剪力墙体系组成。在出现地震后,多会伴随发生多次余震,如在建筑结构中仅仅设计有一道抗震防线,则该住宅建筑在经过第一次地震破坏影响后,还需要承受余震带来的损害,通过损伤积累,最终引起建筑物承载力不足,抗震能力丧失最终倒塌。
(三)确保房屋建筑结构构件强弱关系处理的科学性
在房屋建筑结构抗震设计中,需要针对构件强弱关系进行科学化处理。在楼层内其耗能构件出现屈服后,剩余抗测力构件则仍处于弹性阶段,这种处理方式,能够确保有效屈服保持较长阶段,提高建筑结构抗倒塌能力与延性能力。如抗震设计中存在着部分构件超强,则会导致其他构件相对薄弱,为此,应科学处理构件强弱关系,保障建筑结构抗震性能。
该住宅建筑在进行抗震设计时,综合考虑住宅建筑区域条件,考虑建筑工程实现,遵循抗震设计基础性原则,保障了住宅建筑抗震设计效果。
三、房屋建筑结构设计中的抗震设计基本方法探究
当前,房屋建筑结构设计中的抗震设计基本方法主要包括概念设计方法、结构消能减震及隔振设计方法、抗震构造设置等。
(一)概念设计方法
建筑抗震概念设计其基础设计思想与设计原则来源于对地震灾害的认知与建筑工程经验,在其设计思想与原则的指导下,进行房屋建筑总体结构设计,并在此基础上进行细部构造设计。然而地震其突发性十分强,且地震震动存在着随机性,这种实际的存在,导致无法准确预测建筑工程所可能会遭受的破坏力度及相关参数值,为此,在抗震设计过程中,不能单纯依赖于相关计算的结果,还需要综合考虑区域实际,结合抗震设计相关理论知识与工程经验进行综合性设计。
采取概念设计方法进行抗震设计,第一步需要做好建筑选址工作,在确定建筑地址阶段,需要规避抗震危险地段,选择出对于开展抗震具备积极因素的地基与场地。通过调查找出工程施工区域地震活动状况,地质勘察获得工程地质状况,抗震设计人员需要综合考虑多种因素,尽量选择在开阔且地基密实均匀或坚硬的持力层地段。建筑施工应避免在软弱土、液化土、边坡边缘、土层状态不均匀等地段进行施工。第二步,需要确保平面布置的合理性。建筑整体结构设计与建筑布局直接决定了建筑物动力性能。如建筑布局更合理,更简单,其结构设计满足抗震原则,则可以更好保障建筑物具备良好抗震性能。一般在进行房屋建筑平面布置时,多体现出对称性,确保建筑刚度与质量变化具备一定均匀性,避免出现楼层错层等问题。
(二)结构消能减震及隔振设计方法
结构消能减震及隔振设计方法属于一种主动的抗震对策。该方法在房屋建筑体系中设置有隔震层,通过隔震层对地震能量进行阻隔,或在建筑抗测力结构中,设置消能器,通过消能器降低地震能量。这种设计理念,主张通过应用橡胶隔震支座或阻尼器,设置于房屋建筑底部,从而延长构件振动周期,提高阻尼,消减地震能量,保障建筑安全性。、
(三)抗震构造设置
抗震构造措施属于房屋建筑结构设计的重要内容。房屋构造设置是否合理,直接影响着建筑结构抗震性能。不同房屋建筑,其建筑主体结构类型存在着较大差异,其构造措施不同。针对砖混结构工程,应依据楼板标高进行水平圈梁设置,尽量加强内墙与外墙之间的连接,提高房屋建筑整体性。圈梁属于边缘构件,可以有效提升层盖水平刚度,降低不均匀沉降对建筑的影响。
在该住宅建筑结构设计中,采取多种抗震设计方法,综合考虑建筑实际,保证建筑地基稳定性,合理设置建筑布局,应用结构消能减震及隔振设计,降低地震对建筑结构所带来的影响,通过设置抗震构造,如砌体结构圈梁钢梁构造,示意图如下:
图1:砌体结构圈梁钢梁构造参数图
采取综合抗震措施,确保了该住宅建筑抗震设计方案的合理性与可行性,实践证明,其抗震性能良好,有效保障了建筑运行安全性。
四、结语
高层建筑逐渐成为城市建筑的主体,为确保高层建筑应用性能及安全性,需要在建筑结构设计中重视并确保抗震设计的可靠性。本文结合工程实例,对抗震设计中应遵循的基础性原则进行探究,从概念设计方法、结构消能减震及隔振设计方法、抗震构造设置三个方面分析抗震设计方法,实践证明,采取有效的抗震设计,可以有效保障建筑安全性,有助于实现其综合效益。
参考文献
[1]张志文.房屋建筑结构抗震设计常见问题分析与解决措施[J].科技资讯,2013,(14):52.
[关键词]高层建筑 结构设计 抗震设计 原则 内容
中图分类号:T2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)07-0194-01
随着社会经济发展对生态环境和资源的破坏,自然灾害的发生频率比较大,对人类自身和建筑的稳定性造成严重的影响。所以为了保证建筑结构的稳定性,保证居民的生命财产安全,设计人员在进行高层建筑结构设计的过程中会广泛应用抗震设计,对提升高层建筑结构的稳定性起到较好的作用,促使高层建筑结构抵御自然灾害的能力,有利于高层建筑居民生命财产安全的保,对我国建筑行业的进一步发展具有较大的促进作用。
一、抗震概念设计
在抗震设计中,概念设计的应用已经成为设计者关注的设计理念,尤其是在现在的高层建筑物中。高层建筑结构设计过程中的抗震概念设计是指在进行建筑物结构抗震设计时,根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,从概念上,特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策,即正确地解决建筑物抗震方面的总体方案、材料使用和结构内部构造,从而达到合理的抗震效果。
二、抗震概念设计的一般原则
1、简单性结构的简单性是指结构在地震的作用下具有直接、明确的传力的途径。在建筑抗震设计规范中做出强制性条文要求,“结构体系应该有明确的计算简图与合理的地震作用传递途径。”只有结构简单,才能对结构的计算模型、内力和位移进行分析,避免薄弱部位的出现,因此对结构的抗震性的估计也相对可靠。
2、规则性与均匀性建筑以及抗侧力结构在平面的布置上应该规则和对称,并应该具备良好的整体性;建筑物的立面与竖向的剖面布置应规则,结构侧向刚度的变化应均匀,竖向抗侧力结构的材料强度及截面大小应自下而上逐渐减小,避免抗侧力结构的承载力以及侧向刚度的突变。平面布置的均匀规则,使建筑分布质量产生的地震惯性力以比较短且直接的途径进行传递,并使结构刚度分布与质量分布相互协调,限制刚度和质量之间的偏心。沿着建筑物的竖向,建筑造型与结构布置相对均匀,避免了承载力、刚度以及传力途径的突变,以限制其结构在竖向的某一楼层或者少数几个楼层之间敏感薄弱部位的出现。
3、整体性楼盖对于高层建筑结构的整体性起到重要作用,它相当于水平隔板,不仅聚集、传递惯性力到各竖向抗侧力的子结构,而且要求这些子结构能够承受地震作用,特别是当竖向抗侧力子结构的布置复杂或者不均匀或者抗侧力子结构的水平变形特征存在差异时,整个建筑就依靠楼盖使抗侧力子结构的协同工作。
三 、高层建筑物结构设计中抗震概念设计的主要内容
1、建平面和立面的布局
建筑平面和立面设计的规整性在建筑结构设计中是最基础的设计内容,也是非常关键的设计内容。建筑平面和立面在进行抗震设计时,一定要保证其规则性以及简洁性的,要让其刚度中心与的结构质量中心相互重合。有些建筑结构平面设计的不够规范,其房屋质量中心很难和刚度中心重合上的,要是有地震发生,其结构会受到影响而有扭转现象发生,这会让地震对建筑结构的破坏强度有所增加。所以在设计建筑立面的时候,尽量不要有那种突然变化的阶梯型立面,让房屋重心尽可能地降低,而且其立面结构的凸出高度最好不要高于建筑太多,这样能降低地震发生时对建筑结构产生的鞭梢效应。如果建筑高度越高的话,它就会受到更多的地震破坏,所以在进行建筑抗震设计的时候,多层砌体房屋总层数最好不要超过规定的限值,而且总高度最好也在规定限值内。建筑平面和立面在设计的时候,一定会有不规则设计方案出现,这时候要尽可能选取合适的位置对防震缝进行设置,把不规则和体型比较复杂的建筑平面拆分成多个小的独立单元进行设计。在这其中还要将建筑造型以及建筑的功能等因素都考虑在其中,以保证建筑平面的布置足够简洁,立面外观造型设计足够规整,让建筑整体结构都有较好的视觉效果,这样也能让建筑结构抗震性能有所提高。
2、合理地进行结构的选型和布置
在结构的选型方面应根据建筑的重要性、房屋高度、设防烈度、场地、基础、材料、地基与施工等因素,经济技术和经济条件比较后综合确定。结构的布置应遵循平面布置力求对称,竖向布置力求均匀的原则。在纯框架结构的高层建筑物中应尽可能避免将框架柱与楼梯的踏步斜梁和平台梁直接相连,这样会使框架柱变成短柱,地震时易发生剪切破坏。
3、确保结构的整体性
为了有效的保证建筑结构的安全性,建筑结构的稳定性需要有保证,只有这样,在发生自然灾害的时候,建筑结构中的各个部件的作用才能发挥较大的作用,不同的结构部件之间也能够协同工作,在发生地震灾害时,高层建筑结构的整体性作用才能够得到有效的发挥,这样一来,高层建筑结构的抗震能力才能得到充分的发挥。建筑结构的空间稳定性和结构整天的刚度对建筑结构的抗震能力具有密切的联系。型钢混凝土结构是一种良好的抗震结构,但是需要具有一个前提,就是型钢混凝土的施工质量要有保证;而现浇钢筋混凝土结构也经常被用于抗震结构,因为其的刚度和整体性比较好,是比较理想的抗震结构,使用这种结构不但可以消除散落的滑移的问题,增强楼板的刚度,增加结构的整体性,而且由于砌体结构以剪切变形为主,层间的变形可以控制,所以对平面墙体的要求就可以适当放宽。
4、非结构部件的处理
在地震的作用下,建筑物中的内隔墙、框架填充墙、楼梯踏步板、建筑物墙板等结构也会不同程度地参与工作,可能改变某些构件的承载力、刚度与传力路线或者整个结构,产生意外的抗震效果,或者造成预料外的局部震害。妥善的处理这些非结构部件,可减轻地震灾害,提高建筑物的抗震可靠度。
四、结语
综上所述,随着社会市场经济体制的逐渐完善,城市中的高层建筑逐渐增多,但是其的稳定性和安全性受到了人们的广泛关注。因此在高层建筑的设计阶段,需要加强对高层建筑结构稳定性设计进行高度重视,可以广泛的应用抗震设计技术,能够极大的提高建筑结构的稳定性和可靠性,从而保证高层建筑具有较强地域自然灾害的能力,不仅能够维护高层建筑居民的生命财产安全,同时还能够促进我国建筑行业的蓬勃发展。
参考文献
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[3] 张军.关于高层建筑结构的抗震概念设计[J].山西建筑,2009.
【关键词:】建筑工程;结构设计;抗震设计
0.引言;地震作为破坏力最强的自然灾害,其对于人们的生活及建筑物损坏的程度是毁灭性的,为了防止地震对人类生活及建筑物的过度破坏,实现对人类生命及财产安全的保护,建筑工程必须要在结构设计环节中做好抗震设计。近年来,在专家、学者的共同专研和努力下,我国建筑工程结构的抗震设计水平得到了显著提升,这帮助我国建筑工程结构的抗震安全性实现了突破,我国的建筑结构抗震设计水平正在逐步完善。本文对建筑结构设计中的抗震设计具体措施进行分析。
1.建筑结构设计中抗震设计的基本原则
1.1 建筑结构构件的性能
在进行建筑设计时,承载力、稳定性等建筑结构构件是抗震设计考虑范围内的重点内容。其中应遵循强柱弱梁、强节点弱等结构构件的基本原则。对于构件的薄弱部位进行重点的抗震能力设计。
1.2 抗震防线的布设点设计
延性设计是抗震设计中的重要组成部分。延性良好的体系进行组合形成抗震的整体结构,为更好的实现抗震设计需要延性良好构件之间的协作。在建筑结构设计时应尽量多布设抗震防线,预防余震的发生。
1.3 建筑结构构件的强弱关系
在进行建筑结构设计时应注意构件间的强弱关系。在抗震设计的过程中若出现一部分较强情况,则必定存在其薄弱的地方,强弱两者间必须正确处理。
1.4 强调建筑物的平面布置规则性
在实际的建筑结构抗震设计中,除上述两个需特别注重的问题,建筑物的平面布置要遵循规则性原则,这也是抗震设计工作中非常重要的要素之一。在设计过程中尽量保证方案的规则性,可以有效的提高整体工作效率,达到预定的设计效果。
2.实现建筑结构抗震水平设计的措施
2.1 基础性防震措施应用
基础性防震措施根据建筑的结构的不同位置有着不同的措施:
( 1) 地基隔震。地基隔震是在建筑地基与土层之间设置缓冲层,以便在地震发生时减小建筑与土层之间的震动碰撞,实现对震能的有效吸收和反射作用,减小地震对建筑物的破坏。目前,我国最常使用的地基隔层为沥青原料隔震层。
( 2) 基础隔震。基础隔震是整个建筑结构抗震设计中的关键,想要降低地震对建筑物的破坏,就必须要做好基础隔震措施。在对建筑基础采取抗震措施时,为了减小地震对上部结构的破坏,需要在建筑物的上部结构和基础位置接触处设置隔震层,防止地震力由地基处向上部结构传播,降低地震对建筑上部结构的破坏。基础抗震装置一般采用混合隔震装置、基底滑移隔震装置和夹层橡胶隔震装置等。
( 3) 间层隔震。间层隔震是为了吸收地震的冲击余力而设置的,间层隔震的有效设置能够对震力进行再次削减,以达到降低地震对建筑的破坏作用。间层隔震一般都安装在原始结构层上,其实我国最早使用的的抗震措施,具有施工操作简单的优势。
( 4) 悬挂隔震。悬挂隔震是通过悬挂的方式,将建筑物全部或部分结构脱离地面,从而在地震出现时,降低地面震动与建筑物之间的震力作用。目前,此种抗震措施多用于大型钢结构建筑当中,收到了较为不错的抗震效果。
2.2 机敏减震支撑体系
机敏减震支撑体系是集成现代科技技术的防震系统,其利用活塞运动的原理,对建筑结构进行设计。在地震灾害发生时,保证建筑结构中的内、外钢能够通过不断的滑动来消减地震的破坏力,减轻震力破坏和消耗地震作用力的传导。目前,这项技术还在不断的研究和完善当中,相信其很快就能够实现有效的应用,为建筑抗震设计水平的提升做出贡献。
2.3 效能减震技术应用
效能减震是实现对地震所产生动能的消耗,来减轻地震能的传导大小,从而降低其对建筑物的破坏程度。目前,在此技术方面一般采用消能器和阻尼器,两种器械都能够实现地震能量的有效消耗和吸收,减小震力对建筑主体的破坏,以达到对建筑主体结构安全、稳性定的保护。目前,效能减震技术在我国建筑防震设计中得到了有效的应用,其在新建筑的防震设计和旧建筑的抗震加固方面,都起到了良好的效果。
3.建筑结构设计中抗震设计的措施
建筑结构抗震性能的强弱同建筑物业主及周边环境有非常直接的联系,不好的抗震能力会直接威胁到建筑物周边行人的人身安全,周边建筑和设施或多或少也会受到影响,切实提高建筑结构的抗震能力显得十分重要。笔者通过自身多年的亲身实践与切实观察,对提高建筑结构抗震性能提出笔者自己的一些建议,主要包括谨慎选择抗震结构、
合理布局减少地震能量以及设置多重抗震防线等,现具体阐述如下:
3.1 谨慎选择抗震结构
审慎选择抗震结构是有效提高建筑结构抗震性能的重要保障,通过选择强度较优、刚度较高的建筑主体结构设计方案,能最大限度的降低建筑结构的变形概率,保障建筑物的安全性能。另外,设计员要认真仔细的分析抗震结构,要进行抗震结构分析时要保证其全面性,部分非结构构件也要在分析中得到体现,尤其是注意对非结构构件的刚度和强度等方面的分析。对非结构构件的主题部分也要进行必要的考究,针对易出现安全隐患的短柱部位要进行相应的措施,加强短柱部位的抗震能力,防止安全问题的出现,在整体性原则的指导下统筹结构构件和非结构构件。
3.2 合理布局减少地震能量
在防震设计中采用以位移为基点的结构设计和定量分析能有效的减少地震灾害的能量输入,增强建筑物的抗震效果。通过对设计的定量分析,反复核算构件的总承载力,控制强震感下建筑下层的位移延性比,满足建筑物在受地震侵害时的结构变形要求。在建筑施工中地基要尽量选在坚硬的场地,要尽量避开地震的活跃周期范围,减少余震同建筑结构的共振,降低建筑物对地震能量的输入,降低地震带来的破坏。
3.3 设置多重抗震防线
进行抗震设计时设置多重抗震防线可以最大限度的降低地震侵害带来的危害。在进行设计工作时,可以将一些延展性能良好的构件纳入到抗震防线体系中,将其视为第一道抗震防线,将另一些建筑构件作为第二、第三道防线,在第一道抗震防线遭破坏后,利用其他防线抵抗地震的后续冲击力,保障人员生命安全。
4.总结
综上所述,建筑结构设计中的抗震设计是一种复杂并且系统性极强的工作,从建筑的选址到建筑的结构设计都要进行严谨的抗震设计,根据不同的建筑项目,不同的抗震方法进行不同的建筑设计及抗震设计,保证建筑的抗震能力符合其结构设计。所以在对房屋建筑进行建筑结构设计时应根据建筑的特点选择合适的抗震设计。
参考文献
[1]王鑫,聂桂兰. 静力与动力弹塑性分析在超限高层建筑结构抗震设计中的应用[J]. 中国西部科技,2009( 23) : 17 - 19.