现代建筑结构抗震设计的相关方法研究许峰

现代建筑结构抗震设计的相关方法研究许峰

广东省地震工程实验中心广东省广州市510070

摘要:近些年,我国地震灾害对建筑结构造成的伤害十分严重,在地震灾害发生较为活跃的区域,提高房屋抗震性能十分重要。本文主要探讨现代建筑结构抗震设计的相关方法,以此来促进我国抗震水平的进步与发展。

关键词:现代建筑;建筑结构;抗震设计;结构抗震

引言

地震产生的破坏程度非常大,因此,做好建筑结构的抗震设计是十分必要的。做好建筑的抗震设计能够提升建筑的稳定性,保证建筑内部人们的生命安全和财产安全。因此,设计人员应当从实际情况出发,结合建筑地地质情况做好建筑结构的抗震设计。

1建筑结构抗震设计基本内容

根据《抗规》及《高规》的规定,建筑工程抗震设计主要内容有场地抗震地段划分、场地类别、抗震设防烈度、地震动参数、地震分组、特征周期、建筑结构适用高度、抗震等级、地震计算分析、抗震概念设计、抗震性能设计、抗震措施、抗震构造等基本内容;《高规》又将钢筋混凝土构造建筑结构分为A级高度和B级高度,并根据不同的场地及地震条件规定了各类结构体系不同的最大适用高度、抗震等级、抗震措施及抗震构造要求;这里需要强调的是部分因场地地质条件差(如Ⅲ、Ⅳ场地)、抗震设防烈度高(如设防烈度为Ⅶ度的地区、设计基本地震加速度为0.15g的场地,设防烈度为Ⅷ度的地区、设计基本地震加速度为0.3g的场地)的建筑在抗震等级、抗震措施和抗震构造等方面都有明确的提高要求。

2结构抗震设计的理念

高层建筑的抗震性能直接影响建筑的质量和使用寿命,因此在设计的时候要提高建筑结构抗震性能,但也要考虑到经济性及合理性问题。首先,在设计前选择一种合理的结构体系显得尤为重要。常见的建筑结构形式有框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙机构、筒体结构。框架结构布置灵活,能够获得较大的使用空间。但框架结构的梁柱不仅要承受水平荷载还要承受竖向荷载,建筑层数低,水平荷载对建筑影响比较大的时候,比较适合这种结构。剪力墙结构侧向刚度大、抗侧能力强、整体性能好,因此比较适合高层建筑。但是剪力墙结构需要使用大量的混凝土,影响建筑空间,框架—剪力墙结构的组合体系就显得比较适合。对于超高层建筑,由于筒体结构内部核心筒具有很大的刚度,能够满足建筑结构侧向变形和强度的要求,故而应用的比较多。其次,要确保合理的结构计算简图以及地震作用传递途径(力求简单、直接)。目前的条件下,计算机的发展比较迅速,使用计算机程序来计算结构,一方面可以大大提高设计的效率,另一方面也可以将设计人员从繁重的结构计算中解脱出来,把更大的精力放在思考结构受力的最原理性的东西上。

3建筑结构设计中抗震设计分析

3.1做好建筑场地的选择

建筑场地的选择对抗震结构设计来说十分重要,且场地选择是抗震设计的首要工作,设计人员应当从以下几方面进行建筑场地的选择,以提高抗震设计效果:①建筑结构设计人员应当尽可能选择一些较为平坦、开阔的地点作为建筑建筑场所,且要保证建筑地点的土地硬度及密度在合理的范围内,能够承受地上负载。②避免在空山区、土质软、河岸等地进行建筑施工,由于上述地点土地的密度、坚硬度等不能够达到相关设计标准,进而不能够很好地抵抗地震带来的危害,因此,不能将上述地点考虑在建筑抗震结构设计中。③不能将建筑地点选在易发生泥石流、滑坡等现象的地点,降低自然灾害对建筑整体的影响,进而降低地震对建筑的负面影响。

3.2建筑平面抗震优化

进行建筑平面设计应保持均匀对称的原则,体现建筑功能空间的使用需求,如果建筑中的墙体、钢构件不对称,当地震发生时建筑结构会发生受力不均匀的现象,使建筑局部墙体或建筑整体受到破坏。建筑平面设计的核心是建筑的平面组合及单个房间的设计,进行单个房间的平面设计时,必须确定每个房间的建筑面积和门窗的位置,根据建筑工程的实际情况选择与之相适应的平面组合方式。例如,使用单元式平面组合方式,实现各使用空间的相互融合,一般单元式平面组合方式多用于商业楼、高层办公楼中,有助于提高建筑结构的整体刚度和抗扭转力。当竖向交通设计中心体现在平面之外,则需要采取有效措施减少在转角位置开设门窗,防止出现“转角效应”。

3.3减小地震对房屋结构破坏作用的设计

(1)隔震层在房屋建设时采用隔震层能够明显降低地震对房屋的破坏。通常情况下,隔震层采用橡胶隔震支座、摩擦隔震元件等材料,设置在地基和房屋结构主体之间,当出现地震时隔震层能够明显的缓冲地震的冲击波,降低房屋及其内部物体的移动或者坍塌带来的二次损害。(2)反摆在房屋的抗震建设中反摆设计相对来说是一种比较新型地震设计,目前在实际的应用中还不是特别的成熟,通常情况反摆会设置在房屋顶部,当地震发生的时候,反摆能够产生阻尼效应,使房屋在地震中的加速度大大减慢,从而减少房屋的震动,使房屋在地震中收到的破坏降低。

3.4有效解决屋顶建筑的抗震设计难题

现在高层和超高层建筑变得越来越普遍,在对其进行设计时,屋顶建筑抗震设计变得尤为重要,成为其中的重要一环。现在虽然各大城市的高层建筑抗震设计都有很大的进步,但是毋容置疑屋顶建筑设计中还是存在一定的问题,需要我们重视起来。以屋顶设计较高或者是设计过重为例,这样的设计在无形中导致屋顶的建筑变形程度变大,所以地震作用同样也会加大,不利于建筑物本身和屋顶的抗震。如果屋顶的抗震侧立墙和屋顶之下的抗震侧立墙出现不必要的间断,等到地震发生之后,地震的扭转作用将变得比之前更为严重,不利于整体抗震工作的顺利开展。因此,面对屋顶建筑设计的全过程,应该最大限度的降低屋顶建筑的高度。其中那些强度比较高、轻质和刚度都恰到好处的材料是我们的首选,可以帮助地震作用传递的更为顺畅。屋顶重心和屋顶之下的建筑重心在同一直线上,假如屋顶建筑非常高,对于这样的情况我们就要促使屋顶建筑有比较强的抗震性,让屋顶建筑地震作用和突变降到最低,尽我们最大的努力防止出现扭转效应。

3.5多重抗震防线的设置

在目前的建筑中,面对地震灾害频发的情况,多重抗震功能是十分重要的。多重抗震防线的设置,通常是指在建筑结构设计的过程中,设计人员根据实际情况来对建筑进行多重抗震设计,特别是在建筑的组成构件上。在进行抗震设计时,设计人员应当选择延展性、刚度较好的构件作为抗震的“第一道防线”,同时设置第二道以及第三道防线,加强抗震性能,形成良好的抗震防线体系。在上述情况下,当第一道防线被地震破坏后,还会有第二道、第三道防线发挥实际作用,为人们的生命安全、财产安全提供保证。此外,多重抗震防线的设置对设计人员的综合能力要求非常高,因此,设计人员需要提高自身对抗震设计的重视程度,并在此基础上严格要求自己,学习更多专业领域的知识,以便在抗震设计中发挥更多效用。

结语

综上所述,建筑抗震性作为建筑结构设计的重点项目,在整个建筑结构设计中有不可替代的作用和地位,为了保证建筑结构抗震性能够在建筑结构中和实际生活中充分发挥其价值,必须重点关注结构抗震性设计质量和选用科学性的保证以及技术的优化,在保证其结构合理安全性的前提下追求其经济。在建筑物的抗震设计过程中需要与建筑物的结构设计相协调,保证建筑物安全性的同时,节约建筑成本,提高建筑物建设的经济性。

参考文献

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