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摘要;文章阐述了抗震设计方法的转变,并介绍了两种不同设计方法的优缺点,对能量分析方法在抗震结构计算中的应用进行了分析。
关键词:推覆分析方法;结构能量反应分析;地震动三要素;耗散能量
目前世界各国的抗震设计规范大多数都以保障生命安全为基本目标,即“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防水准,据此制定了各种设计规范和条例。依此设计思想设计的各种建筑物在地震中虽然基本保证了生命安全,却不能在大地震,甚至在中等大小的地震中有效的控制地震损失。特别是随着现代工业社会的发展,城市的数量和规模不断扩大,城市变成了人口高度密集、财富高度集中的地区,一般的地震和1995年的日本阪神地震,造成了巨.大的经济损失和人员伤亡。严重的震害引起工程界对现有抗震设计思想和方法上存在的不足进行深刻的反思,进一步探讨更完善的结构抗震设计思想和方法已成为迫切的需要。上个世纪九十年代,美国地震工程和结构工程专家经过深刻总结后,主张改进当前基于承载力的设计方法。加州大学伯克利分校的J.P.Moehlelll提出了基于位移的抗震设计理论;日本建设省建筑研究院根据建筑物的性能要求,提出了一个有关抗震和结构要求的框架,内容包括建议方案,性能目标,检验性能水准等:我国学者已认识到这一思潮的影响,并在各自研究领域加以引用和研究,如王亚勇、钱镓茹、方鄂华、吕西林分别发表了有关剪力墙、框架构件的变形容许值的研究成果,程耿东采用可靠度的表达形式,将结构构件层次的可靠度应用水平过渡到考虑不同功能要求的结构体系,王光远把这一理论引入到结构优化设计领域,提出基于功能的抗震优化设计概念。
我国现行的结构抗震设计,主要是以承载力为基础的设计,即用线弹性方法计算结构在小震作用下的内力、位移;用组合的内力验算构件截面,使结构具有一定的承载力;位移限值主要是使用阶段的要求,也是为了保护非结构构件;结构的延性和耗能能力是通过构造措施获得的。结构的计算分析方法基本上可以分为弹性方法和弹塑性方法。当前在建筑结构抗震设计和研究中广泛地采用底部剪力法和振型分解反应谱法等。这些方法没有考虑结构屈服之后的内力重分布。实际上结构在强震作用下往往处于非线性工作状态,弹性分析理论和设计方法不能精确地反映强震作用下结构的工作特性,让结构在强震作用下处在弹性工作状态下工作将造成材料的巨大浪费,是不经济的。随着人们认识的提高,结构的地震反应分析设计方法经过了两个文献的转变:(1)静力分析方法到动力分析方法的转变:(2)从线性分析方法到非线性分析方法的转变。其中动力分析方法就经过了从振型分解反应谱法到时程分析法、从线性分析到非线性分析、从确定性分析到非确定性分析的三个大的转变。作为一种简化实用近似方法,目前的推覆分析方法(Push—overAnalysis)受到众多学者的重视。它属于弹塑性静力分析,是进行结构在侧向力单调加载下的弹塑性分析。具体做法是在结构分析模型上施加按某种方式(研究中常用的有倒三角形、抛物线和均匀分布等侧向力分布方式)模拟地震水平惯性力作用的侧向力并逐步单调加大,使结构从弹性阶段开始,经历开裂、屈服直至达到预定的破坏状态甚至倒塌。这样可了解结构的内力、变形特性和能量耗散及其相互关系,塑性铰出现的顺序和位置,薄弱环节及可能的破坏机制。这种方法弥补了传统静力线性分析方法如底部剪力法、振型分解法等的不足并克服了动力时程分析方法过程中,计算工作量大的问题,仅用于近似评估结构抵御地震的能力。但是,传统的推覆分析方法基本上只适用于第一振型影响为主的多层规则结构,对于高层建筑或不规则的建筑,高阶振型的影响不容忽视,并且对于非对称结构,还必须考虑正、反侧反推覆的不同所带来的影响。此外推覆分析方法无法得知结构在特定强度地震作用下的结构反应和破坏情况,这限制了它在抗震性能设计中的使用。地震动能量是刻画地震强弱的综合指标,它综合体现了地面最大加速度和地震持时两个反映地面运动特性的重要因素。结构地震反应的能量分析方法是一种能较好地反映结构在地震地面运动作用下的非线性性质及地震动三要素(幅值、频谱特性和持时)对结构抗震性能影响的方法。地震时,结构处于能量场中,地面与结构之间有连续的能量输入、转化与耗散。研究这种能量的输入与耗散,以估计结构的抗震能力,是结构抗震能量分析方法所关心的问题。结构在地震(反复交变荷载)作用下,每经过一个循环,加载时先是结构吸收或存储能量,卸载时释放能量,但两者不相等。两者之差为结构或构件在一个循环中的“耗散能量”(耗能),亦即一个滞回环内所含的面积。能量等于力与变形的乘积。一个结构(构件)所耗散的地震能量多,不仅因为它承担了较大的地震作用,还因为它产生了较大的变形。从这个意义上来看,耗能构件是用它自身某种程度破坏所作的牺牲,来维持整个结构的安全。所以,每次大的地震作用之后,人们看到那些没有其它途径耗散所吸收的地震作用的能量的结构,只有通过结构自身的破坏来释放所有的多余能量。因此,结构的抗震设计应当注意保证结构刚度、强度和变形能力的协调与统一,如结构的延性设计就是在传统的单一强度概念条件下进行的弹性抗震设计的基础上,充分考虑结构和构件的塑性变形能力,在设防烈度下允许结构出现可能修复的损坏,当地震作用超过设防烈度时,利用结构的弹塑性变形来存储和消耗巨大的地震能量,保证结构裂而不倒。
能量法在近半个世纪的研究中发现较快,但由于地震本身的复杂性能量与结构反应之间的关系仍需我们进行进一步的探索。
分别以电工及工业电子学课程中典型电路为设计实例,利用Multisim设计仿真实验教学案例,通过仿真实验提高学生对理论知识的理解能力以及学习积极性,使学生真正做到变被动学习为主动学习。
1.1基尔霍夫电流和电压定律的仿真验证基尔霍夫定律是电路理论中最基本的定律之一,也是最重要的定律之一,它阐明了电路整体结构的规律,应用极为广泛,对该定律掌握的好坏直接影响后续电路知识的学习。该部分内容的仿真实验以验证为主,利用Multisim仿真基尔霍夫定律,绘制具体电路,验证理论教学中的结论。在Multisim环境中设计的验证基尔霍夫电流定律的电路如图1所示。由图1可知:I1+I2=I3,I3+I4=I2,从仿真实验的角度验证了基尔霍夫电流定律,帮助学生理解电路结点电流代数和等于零,以及电流的正负问题。学生在学习基尔霍夫电压定律时,对回路方向和电位降以及电位升之间的关系问题容易理解错误。为此,通过Multisim仿真实验可以直观地观察到测试结果(见图2)。
1.2晶体三极管放大电路仿真分析晶体三极管放大电路的静态工作点分析和动态性能分析是电子学课程中一个重点内容,尤其是小信号放大电路动态性能分析,在实际中应用十分广泛。结合Multisim对共发射极分压式偏置电路进行仿真,使学生能够直观地理解信号放大的原理,以及静态工作点设置与信号失真的关系。在Multisim环境中设计的晶体三极管放大电路如图3所示。为了使三极管能够完成正常的信号放大,需要设置合理的静态工作点。调节R7=136kΩ,使Vb=2.42V,Vc=7.41V,Ve=1.79V。此时,在输入端输入一个正弦信号,输出端将输出一个放大的信号(见图4(a))。图中,示波器上半部分显示的为输入信号波形,下半部分显示的波形为输出波形。调节R7=13.6kΩ,输出端信号将出现饱和失真(见图4(b));调节R7=340kΩ,则由于静态工作点过低,输出端信号将出现截止失真(见图4(c))。
1.3运算放大器的电路仿真验证运算放大器在实际的电路设计中应用十分广泛。运算放大器可以用来设计信号调理电路,完成比例、积分、微分、滤波以及信号发生器等功能[10]。掌握了运算放大器的使用,可以方便地设计各种控制电路。本文以LM324为例设计仿真实验。
1.3.1反向比例放大器仿真分析反向比例放大器是基本的放大电路,通过仿真实验可以更好地理解负反馈以及放大器的“虚短”和“虚断”概念。利用Multisim绘制反相放大电路如图5所示。为了验证电路的性能,输入频率为500Hz、峰值为99.72mV的正弦信号,输出信号峰峰值为1.98V,输入和输出相位差为π,信号幅度之比约为10。值得注意的是,运算放大器的开环增益有上万倍,但由于引入了深度负反馈,放大器的增益只与外接的元件数有关。
1.3.2有源滤波电路仿真分析滤波器就是一种选频电路,它能够从含有各种频率成分的信号中选出有用的信号。利用运算放大器可以设计各种滤波器,这里仅对有源低通滤波器进行验证,通过Multisim仿真一种Sallen-Key电路结构的滤波器的原理(见图6(a))。由图6(b)可知,在增益达到-2.728dB时,fc=10.879kHz。在0~10kHz范围内的频率对应增益约为0dB,并且增益稳定,符合理论设计要求。
1.3.3运算放大器构成信号发生器仿真分析运算放大器工作在开环或者是正反馈情况下,可以构成信号发生器。该电路采用维恩电桥振荡电路,通过引入正反馈产生一个正弦信号,电路如图7所示。运放反相端接反相差动放大电路,同相端接维恩电桥,电路振荡时产生频率为f=1/(2πRC)的正弦信号。
1.4555定时器电路仿真分析555时基电路是一种模拟/数字混合集成电路,在外部配上适当阻容元件,可以方便地构成脉冲产生、整形和变换电路,如多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器、自动控制电路、频率变换电路等。555定时器电路除了产生常见的正弦波、矩形波外,还可以产生三角波、锯齿波等。矩形波是其他信号的基础,例如,若矩形波信号加在积分运算电路的输入端,则输出可得三角波;改变积分电路正向积分和反向积分时间常数,使某一方向的积分常数趋于零,则可获得锯齿波。
2结束语
关键词:数字滤波器MATLABFIRIIR
引言:
在电力系统微机保护和二次控制中,很多信号的处理与分析都是基于对正弦基波和某些整次谐波的分析,而系统电压电流信号(尤其是故障瞬变过程)中混有各种复杂成分,所以滤波器一直是电力系统二次装置的关键部件【1】。目前微机保护和二次信号处理软件主要采用数字滤波器。传统的数字滤波器设计使用繁琐的公式计算,改变参数后需要重新计算,在设计滤波器尤其是高阶滤波器时工作量很大。利用MATLAB信号处理工具箱(SignalProcessingToolbox)可以快速有效的实现数字滤波器的设计与仿真。
1数字滤波器及传统设计方法
数字滤波器可以理解为是一个计算程序或算法,将代表输入信号的数字时间序列转化为代表输出信号的数字时间序列,并在转化过程中,使信号按预定的形式变化。数字滤波器有多种分类,根据数字滤波器冲激响应的时域特征,可将数字滤波器分为两种,即无限长冲激响应(IIR)滤波器和有限长冲激响应(FIR)滤波器。
IIR数字滤波器具有无限宽的冲激响应,与模拟滤波器相匹配。所以IIR滤波器的设计可以采取在模拟滤波器设计的基础上进一步变换的方法。FIR数字滤波器的单位脉冲响应是有限长序列。它的设计问题实质上是确定能满足所要求的转移序列或脉冲响应的常数问题,设计方法主要有窗函数法、频率采样法和等波纹最佳逼近法等。
在对滤波器实际设计时,整个过程的运算量是很大的。例如利用窗函数法【2】设计M阶FIR低通滤波器时,首先要根据(1)式计算出理想低通滤波器的单位冲激响应序列,然后根据(2)式计算出M个滤波器系数。当滤波器阶数比较高时,计算量比较大,设计过程中改变参数或滤波器类型时都要重新计算。
设计完成后对已设计的滤波器的频率响应要进行校核,要得到幅频相频响应特性,运算量也是很大的。我们平时所要设计的数字滤波器,阶数和类型并不一定是完全给定的,很多时候都是要根据设计要求和滤波效果不断的调整,以达到设计的最优化。在这种情况下,滤波器的设计就要进行大量复杂的运算,单纯的靠公式计算和编制简单的程序很难在短时间内完成设计。利用MATLAB强大的计算功能进行计算机辅助设计,可以快速有效的设计数字滤波器,大大的简化了计算量,直观简便。
2数字滤波器的MATLAB设计
2.1FDATool界面设计
2.1.1FDATool的介绍
FDATool(FilterDesign&AnalysisTool)是MATLAB信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具,MATLAB6.0以上的版本还专门增加了滤波器设计工具箱(FilterDesignToolbox)。FDATool可以设计几乎所有的基本的常规滤波器,包括FIR和IIR的各种设计方法。它操作简单,方便灵活。
FDATool界面总共分两大部分,一部分是DesignFilter,在界面的下半部,用来设置滤波器的设计参数,另一部分则是特性区,在界面的上半部分,用来显示滤波器的各种特性。DesignFilter部分主要分为:
FilterType(滤波器类型)选项,包括Lowpass(低通)、Highpass(高通)、Bandpass(带通)、Bandstop(带阻)和特殊的FIR滤波器。
DesignMethod(设计方法)选项,包括IIR滤波器的Butterworth(巴特沃思)法、ChebyshevTypeI(切比雪夫I型)法、ChebyshevTypeII(切比雪夫II型)法、Elliptic(椭圆滤波器)法和FIR滤波器的Equiripple法、Least-Squares(最小乘方)法、Window(窗函数)法。
FilterOrder(滤波器阶数)选项,定义滤波器的阶数,包括SpecifyOrder(指定阶数)和MinimumOrder(最小阶数)。在SpecifyOrder中填入所要设计的滤波器的阶数(N阶滤波器,SpecifyOrder=N-1),如果选择MinimumOrder则MATLAB根据所选择的滤波器类型自动使用最小阶数。
FrenquencySpecifications选项,可以详细定义频带的各参数,包括采样频率Fs和频带的截止频率。它的具体选项由FilterType选项和DesignMethod选项决定,例如Bandpass(带通)滤波器需要定义Fstop1(下阻带截止频率)、Fpass1(通带下限截止频率)、Fpass2(通带上限截止频率)、Fstop2(上阻带截止频率),而Lowpass(低通)滤波器只需要定义Fstop1、Fpass1。采用窗函数设计滤波器时,由于过渡带是由窗函数的类型和阶数所决定的,所以只需要定义通带截止频率,而不必定义阻带参数。
MagnitudeSpecifications选项,可以定义幅值衰减的情况。例如设计带通滤波器时,可以定义Wstop1(频率Fstop1处的幅值衰减)、Wpass(通带范围内的幅值衰减)、Wstop2(频率Fstop2处的幅值衰减)。当采用窗函数设计时,通带截止频率处的幅值衰减固定为6db,所以不必定义。
WindowSpecifications选项,当选取采用窗函数设计时,该选项可定义,它包含了各种窗函数。
2.1.2带通滤波器设计实例
本文将以一个FIR滤波器的设计为例来说明如何使用MATLAB设计数字滤波器:在小电流接地系统中注入83.3Hz的正弦信号,对其进行跟踪分析,要求设计一带通数字滤波器,滤除工频及整次谐波,以便在非常复杂的信号中分离出该注入信号。参数要求:96阶FIR数字滤波器,采样频率1000Hz,采用Hamming窗函数设计。
本例中,首先在FilterType中选择Bandpass(带通滤波器);在DesignMethod选项中选择FIRWindow(FIR滤波器窗函数法),接着在WindowSpecifications选项中选取Hamming;指定FilterOrder项中的SpecifyOrder=95;由于采用窗函数法设计,只要给出通带下限截止频率Fc1和通带上限截止频率Fc2,选取Fc1=70Hz,Fc2=84Hz。设置完以后点击DesignFilter即可得到所设计的FIR滤波器。通过菜单选项Analysis可以在特性区看到所设计滤波器的幅频响应、相频响应、零极点配置和滤波器系数等各种特性。设计完成后将结果保存为1.fda文件。
在设计过程中,可以对比滤波器幅频相频特性和设计要求,随时调整参数和滤波器类型,
以便得到最佳效果。其它类型的FIR滤波器和IIR滤波器也都可以使用FDATool来设计。
Fig.1MagnitudeResponseandPhaseResponseofthefilter
2.2程序设计法
在MATLAB中,对各种滤波器的设计都有相应的计算振幅响应的函数【3】,可以用来做滤波器的程序设计。
上例的带通滤波器可以用程序设计:
c=95;%定义滤波器阶数96阶
w1=2*pi*fc1/fs;
w2=2*pi*fc2/fs;%参数转换,将模拟滤波器的技术指标转换为数字滤波器的技术指标
window=hamming(c+1);%使用hamming窗函数
h=fir1(c,[w1/piw2/pi],window);%使用标准响应的加窗设计函数fir1
freqz(h,1,512);%数字滤波器频率响应
在MATLAB环境下运行该程序即可得到滤波器幅频相频响应曲线和滤波器系数h。篇幅所限,这里不再将源程序详细列出。
3Simulink仿真
本文通过调用Simulink中的功能模块构成数字滤波器的仿真框图,在仿真过程中,可以双击各功能模块,随时改变参数,获得不同状态下的仿真结果。例如构造以基波为主的原始信号,,通过Simulink环境下的DigitalFilterDesign(数字滤波器设计)模块导入2.1.2中FDATool所设计的滤波器文件1.fda。仿真图和滤波效果图如图2所示。
可以看到经过离散采样、数字滤波后分离出了83.3Hz的频率分量(scope1)。之所以选取上面的叠加信号作为原始信号,是由于在实际工作中是要对已经经过差分滤波的信号进一步做带通滤波,信号的各分量基本同一致,可以反映实际的情况。本例设计的滤波器已在实际工作中应用,取得了不错的效果。
4结论
利用MATLAB的强大运算功能,基于MATLAB信号处理工具箱(SignalProcessingToolbox)的数字滤波器设计法可以快速有效的设计由软件组成的常规数字滤波器,设计方便、快捷,极大的减轻了工作量。在设计过程中可以对比滤波器特性,随时更改参数,以达到滤波器设计的最优化。利用MATLAB设计数字滤波器在电力系统二次信号处理软件和微机保护中,有着广泛的应用前景。
参考文献
1.陈德树.计算机继电保护原理与技术【M】北京:水利电力出版社,1992.
2.蒋志凯.数字滤波与卡尔曼滤波【M】北京:中国科学技术出版社,1993
3.楼顺天、李博菡.基于MATLAB的系统分析与设计-信号处理【M】西安:西安电子科技大学出版社,1998.
重庆位于我国南北地震带中段东侧,属中强地震比较活跃的地域,1996年重庆市被国务院列为全国地震重点监视防御城市。重庆地区的中强地震具有震源浅、烈度高、震害严重、易导致严重的次生灾害等特点。由于重庆乡镇人口集中,地震所造成的灾害损失和社会影响很大。近年来,随着重庆经济社会的发展,城乡居民的住房条件有了明显改善,但广大农村地区仍是防震减灾工作的薄弱地区。因此逐步提高农村防震能力是当前迫切开展的一项工作,是加强农村防震减灾工作,统筹城乡一体化的必然结果。
一、重庆农村民居防震设防应对措施
农居抗震设防历来是防震减灾工作的薄弱环节,我国在前几年确定防震减灾十年目标时,是以城市为重点,要求在各级政府和全社会的共同努力下,争取用10年左右时间使我国大中城市和人口稠密、经济发达地区具备抗御6级左右地震的能力,当时农村的抗震设防工作没有提到议事日程。随着农村经济的发展和地震对农村经济破坏的加重,农居地震安全工程已引起了党和政府的高度重视,并提出了“突出重点、全民防御,健全体系、强化管理,社会参与、共同抵御”三大战略要求。
为贯彻落实全国农村民居防震保安工作会议精神,努力提高农村民居防震保安能力,2007年重庆市建委、市地震局提出了全市的农村民居地震安全工程的实施意见;2008重庆市政府拟出台文件,要求按高于《中国地震动参数区划图》确定的抗震设防要求设计,提高重庆市新建、改建大楼的防震标准;2009政府又安排300万元专款,组织有关专家和科研单位,开展农村民居经济实用抗震技术和农村民居巴渝建筑风貌特色研究,编制实用技术标准。目前,区县的抗震民居示范工程已经逐步启动。
二、农村民居抗震设防基本状况和存在的问题
随着改革开放以后人民群众物质文化生活水平的提高,村镇建筑(本文仅指不纳入建设行政主管部门管理的居民建筑)建设的快速增长,居民的房屋结构也由传统的土坯或土木结构逐渐改为砌体结构、框架结构。但由于缺乏有效的技术指导,多数建筑在没有规范设计和规范施工的情况下就已建成,留下了不少的安全隐患。具体问题在于:一是目前重庆市村镇建筑多由居民自己出资,在自有土地产权范围内建设,一般不纳入政府职能部门的基本建设管理范围,大多无正规设计标准,房主仅为了满足自身需求,依照自己拟定的功能、开间尺寸、进深尺寸、层高、层数等来进行建盖;二是施工方大多属无资质的农民施工队,工匠技能参差不齐。建盖过程中,凭建房农民自己的经验和感觉,甚至是错误的经验就把房屋结构建盖起来;三是建筑经费使用不合理,主要追求住房的高大、宽敞、明亮,在外表装饰上投入过多,在结构抗震上过分省钱,有的甚至不与考虑过房屋结构的抗震问题;四是地基选择不合理,地基挖掘深度不够,处理方式简单,大多数仅在地面下50公分左右填埋碎石或片石,很少打地圈梁,基本没有加钢筋,多层建筑大多没有圈梁;五是承重墙厚度达不到要求,有的砖混结构承重墙仅是l2墙,普遍存在砖木结构房屋层高超高,达4~5米;六是砂桨比例不合理,粘接强度差,建筑质量差,忽视抗震设防标准,达不到抗震设防的要求。
从重庆5个乡镇民居的调查统计分析情况看:个别地区乡镇经济发展较快,农民生活逐渐富裕,房屋建筑情况相对好些,主要以混合和混预结构为主,采用了圈梁,结构上具有一定的抗震能力,约占调查总数的10%;以砖混合预制结构为主的农家自建楼房,建房过程中根本未考虑抗震设防因素,施工人员技能普遍很低,特别是部分房屋的选址不科学、地基不稳定,不符合抗震设防要求,虽然这类房屋具有一定的抗震性能但很脆弱,约占调查总数的25%;在有些偏僻山区的情况相对较差,由于经济原因主要以土木结构(土坯房)为主,少部分为砖木结构,房屋基本不具备抗震能力,约占总数的65%。总体上看,农村民居抗震能力十分脆弱,推广和加强农村民居地震安全工程的工作十分必要。
三、推行民居抗震设防工作需加强的几项工作
推进农村民居地震安全工程是一项复杂的系统工程,是一项长期而艰巨的任务。各级政府要在民居安全工程建设中发挥主导作用,将其纳入政府的议事日程,要落实分管领导、责任到人。在推进农村民居防震保安工作中不容忽视以下几个方面:
1、专家参与设计,组织进行抗震性能房屋建设论证。针对不同地区、不同经济条件下各种机构类型,给出当地群众经济上易接受的抗震技术措施和指导性建议。通过编制地区性房屋抗震技术标准和抗震构造图集的形式,指导村镇房屋建造,提高其综合抗震能力。
2、领导重视。少数乡镇政府对农居抗震设防工作没有给予足够的重视,干部群众防震减灾意识淡薄,存在侥幸心理,对推广民居地震安全工程积极性不高,没有建立农居档案,心中无数,这种现状对今后的抗震救灾工作极为不利。
3、严把五关。严把选址关:严格规划选址实行统一规划、分栋(分户)自建,严格按建设程序审批。规划选址用地避开山洪、风口、泥石流、洪水淹没、风景区核心景区、地下采空区、高压输电线路等,并要求有充足的水源和便利的交通条件,以方便生产生活;严把建筑设计关:住宅方案供农民选择使用,免费向村民提供住宅设计图集,住宅设计一般为2~4层,达到国家技术标准,满足农村生产生活需要;严把施工关:以镇为单位编制施工方案,组织有资质的施工企业或持证工匠施工,杜绝无证施工,加强施工安全管理;严把工程质量关:聘请监理公司或区质监站对农房建设进行监理和监督,同时还应建立由镇村管所技术人员、村组干部、建房业主代表三方组成的质量监督小组进行质量监督;严把建筑材料关:凡进入施工现场的建筑材料及构配件必须符合国家标准,凡不能满足技术标准的一律禁止进入施工现场。
4、加强宣传教育。农村长期存在防震抗震知识不足,对建房质量认识不能到位,采用科学、灵活、及时有效的宣传方式,通过各种宣传媒体,将农村住宅建设防震抗震知识普及到乡(镇)、村庄和农户,使广大农民建设安全农居变为维护自身生命财产安的自觉行动,增强市民防震意识。
5、加强监管,保障农村民居抗震质量。把抗震设防管理纳入工程审批、规划、勘察、设计、施工、验收等各个管理环节中,加强监管,确保抗震设防质量。
四、结束语
农村民居防震保安工作要结合新农村建设来改善农民居住条件,是加强农村民居防震减灾能力的一种基本措施。同时,积极宣传,提高农民认识,让农民自主自愿参与实施地震安全民居工程,做好抗震设防技术指导和服务是实施地震安全民居工程的核心。
(作者单位:重庆大学建设管理与房地产学院)
主要参考文献
[1]陈东良.真抓实干求真务实扎实推进农居地震安全工程试点工作.高原地震,2007.1.
[2]罗书山.山地城镇防震规划初探.重庆建筑工程学院学报,1991.4.
关键词:建筑工程;建筑结构设计;抗震设计;抗震研究
近年来,我国经济不断发展,人民生活水平不断提高,但是地震灾害却不断发生,地震灾害不断威胁着我国人民的生命财产安全。众所周知,地震灾害的后果十分严重,然而,以现有的技术很难对其进行控制或者提前预测,因此,对地震灾害进行根本性的防治是无法做到的,但是,在建筑结构设计中加入抗震设计,大幅度提高建筑的抗震能力,从而确保建筑在遭受地震灾害时有一定的稳定性,进而减少地震灾害发生带来的危险。
一、在建筑结构设计中加入抗震设计的意义
毫无疑问,地震灾害是众多自然灾害中破坏了最强的灾害之一,对人们生命财产的安全有着极大的威胁,不仅如此,地震灾害对建筑工程有着极强的破坏力,也因此,怎样提高建筑物的抗震能力是是从事建筑工程设计的相关工作人员重点想要解决的问题,在我国历史上,出现过许多次破坏力极强的地震,例如,唐山大地震,汶川地震。而我国经济不断发展,城市化发展迅速,建筑需求不断增加,人口激增,高层建筑的需求量不断扩大,建筑人群比较集中,所以,建筑人群集中的区域如果发生了地震,相应的损失是无法估量的。众所周知,地震这一自然灾害,以现有的技术手段无法提前预测并实施有效的防护措施,因此,在建筑结构设计中加入抗震设计,提高建筑物的抗震能力是比较有效的防护手段,因此在建筑结构设计中加入抗震设计是十分重要的。
二、建筑结构设计中的抗震设计需要达到的相关要求
首先,需要明确得是,我国对于建筑结构设计中的抗震设计是有着十分明确的要求的,因此,在实际建筑结构设计过程中需要遵循相应的设计准则,以相关设计准则为标准严格施工,在实际建筑结构设计过程中,相关设计师们要善于总结以往的设计经验,再根据当前的建筑设计实际需求,完成建筑结构设计,从而使建筑结构设计科学合理。其次,在选择防震措施时一定要选择多级防震。以往的建筑物通常选择得是三级防震措施,即需要建筑物做到小震没有损坏,中震可以修理,大震不会倒塌,然而,根据相关实际状况来看,建筑结构的防震措施必须选择多级防震,从而最大程度地提升建筑物的抗震性能,只有这样,在地震发生时,才可以尽可能地减少建筑物摇晃倒塌带来的危害,减少人民群众的经济损失。最后,在实际建筑结构设计过程中,需要将概念设计理论与性能设计理念有效结合起来,在对建筑施工地点进行严谨科学地考察后,综合多方面具体状况进行全面的分析,从而设计出科学的建筑设计方案。
三、建筑结构设计抗震设计重点
(一)确保建筑物连接处的质量
在进行建筑结构设计工作时,不仅需要设计师们对建筑构件实施科学配置,还要确保建筑物连接处的质量问题,确保建筑构件之间的连接十分牢固,从而最大限度地降低因为建筑构件之间连接不牢固降低抗震性能情况的出现。如今,许多建筑物外壁都会使用一定的装饰物品,相应的装饰材料一般为大理石,瓷砖等,不仅如此,在对建筑物进行装修时很有可能会使用新的装修技术,而这些装饰会依附于建筑结构而存在,从某种程度上来说,这些装饰物的存在对建筑结构设计的抗震性能会产生一定的影响,这些装饰物很有可能会降低建筑物的抗震能力,从而在地震来临时增加建筑物遭到破坏倒塌时带来的危害,比如,在地震发生时出现的玻璃雨,玻璃雨的出现通常是因为地震发生时,强大的破坏力使建筑物的玻璃幕墙产生变形,随后在地震的破坏力作用下破碎。因此,在建筑结构设計中需要确保建筑构件连接处的质量,进而避免出现玻璃幕墙因为地震破坏力变形破碎从而带来危险。不仅如此,在进行玻璃隔断,内隔墙等工作时必须确保连接处的质量,让建筑物主体连接更加稳固,从而确保建筑物的抗震性能。
(二)重视抗震措施的作用
设计师们在进行抗震设计时可以综合运用基础性防震措施来提高建筑物的防震性能,然而在实际运用过程中,需要根据建筑物的实际状况进行科学选择。比如,基础隔震技术,这种技术在使用过程中,必须将隔震层放置于建筑项目的上部和基础位置连接处,这样放置能够有效地降低建筑结构上部受到地震能的影响,从而减少地震能从地基传递到上层的可能性。目前,比较常用的抗震装置包括夹层橡胶隔层,混合隔震装置等。而间层隔震技术一般可以用来吸收地震产生的冲击余力,最大程度地削弱地震的冲击力量,从而保护建筑物不受地震冲击力的较大影响,通常情况下,间层隔震使用于原始结构层。
(三)注意建筑结构的空间设计
在进行建筑结构设计抗震设计工作过程中,需要注意空间设计工作,即既要做好平面设计工作,也需要完成立体空间设计工作,从而确保建筑物的抗震效果达到最大,与此同时,在进行空间设计时需要确保设计方案科学合理。首先,需要确保方案设计的均衡性。在进行建筑设计工作的过程中,需要考虑地震发生时产生的多方面的作用力,确保设计方案的均衡性能够有效地削减地震的冲击力。其次,在不影响建筑物使用功能的同时简化建筑结构,从而确保结构稳定性不会受到建筑结构的影响。最后,设计师们需要重视结构的整体性。
四、总结
随着我国经济的发展,人民生活水平不断提高,而经济的发展,城市化进程的发展使得建筑需求越来越大,高层建筑的需求量越来越大,在这样的情况下,考虑建筑结构设计中的抗震设计是十分重要且有必要的。本论文从建筑结构设计中抗震设计的重要性开始谈起,简述了抗震设计的相关要求,提出了几项抗震设计重点,希望对抗震设计有一定的帮助。
参考文献:
[1]刘明魁.建筑结构设计中的抗震设计研究[J].建筑工程技术与设计,2017(23):1543-1543.
[2]陈潇.建筑结构设计中的抗震设计研究[J].建筑·建材·装饰,2017(7):121,142.