建筑结构抗震设计若干问题的探究张海海

建筑结构抗震设计若干问题的探究张海海

天津易天诚建筑工程设计有限公司300384

摘要:随着地球的生态环境的破坏越来越严重,地震灾害也日趋频繁,建筑结构的抗震设计成了衡量建筑结构设计是否有效的一向重要指标。因此,对各种结构进行更准确、合理的抗震设计,将成为建筑工程中尤为重要的研究方向。

关键词:建筑结构;抗震设计

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。

2建筑结构设计中抗震设计需注重的问题

2.1选择有利的建筑抗震场地

要避免抗震危险地段选择有利抗震的场所,切记要避开软弱土、液化土、河岸的边坡边缘等不利于抗震的场所,若无法避开,则需要对这样的场所实施抗震加强措施。在进行设计之前要根据工程的需要,对周边地区的地震活动进行资料收集,做出综合评价,严格依照抗震设防的类别,加强地基及上部的整体性。同时,同一结构单元的设置应在性质相同的地基土上,应同样选用天然地基或同样选用桩基,不可部分选用天然地基部分选用桩基。若地基有软弱粘性土,液化土或严重不均匀土层时,宜对基础进行整体性和刚度的加强;如果地震发生时产生了滑动,要与之实施相应的地基稳定措施。

2.2慎重选取建筑结构体系

通常情况下,为提高建筑结构的抗震性能,减少在地震中的损害,一般都选择不承担重力载荷竖向支撑墙或者填充墙,或者是具有良好延性的抗震墙作为抗震防线的第一种构件。在框架—抗震墙结构体系中,如果抗震墙遭到破坏,在吸收一定的地震能量后,框架就随即起就承担起防震的作用。此类体系结构的设计思路,既保证了抗震性能,同时又具有良好的强度。如果抗震体系单纯的具有良好的强度,但是延性较低,这样的结构在遭遇地震时,很容易受到破坏,反之,如果抗震体系的延性较好,但是强度较低,在遭遇地震作用时,也容易发生损坏。因此,只有具备合理的刚度和强度分配,重点关注可能出现问题的薄弱部位,保证抗震性能,提高建筑结构的抗震能力。

抗震体系中的延性控制,一般都包括以下两个物理量,一是所研究的部件结构在受到外力作用后所能达到的变形量的范围,二是在变形量达到最大值后,部件结构应具备的承载力的数值。其中,第二物理量是第一物理量的先决条件。因此,为保证抗震结构的延性,保证各部件能充分发挥作用,构件节点的强度应高于构件的连接强度。

2.3强调建筑物的平面布置规则性

建筑物的抗震设计动力性能往往取决于建筑的平面和结构布置。建筑物能够具有良好的抗震能力,与其合理的建筑平面布局、良好的结构布置是分不开的。建筑物的平面和结构的布置,要采用规则的设计方案,要注意对称,同时建筑物质量和刚度的均匀变化也是要注意的。这在建筑抗震设计中是相当重要的部分,在实践时需要高度重视。

2.4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。

3建筑结构设计中抗震设计的有效策略

3.1选择高质量的建筑结构材料

建筑抗震性能如何在很大程度上取决于抗震材料,由此可见抗震材料选择在建筑概念设计中的重要性。从某种角度上来讲,建筑概念设计对建筑抗震施工质量具有一定的保障作用。完善的概念设计能够正确引导建筑抗震设计,避免抗震施工走入误区,对抗震施工的各项工序具有指导性意义。在材料选择及使用中要对材料质量进行严格把关,充分考虑材料的抗震性能是否符合国家标准,选择优质合格的抗震材料,达到抗震的最终目的。

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提高建筑结构抗震设计的质量

由于地震灾害会产生很大的破坏力,所以在设计建筑结构时,要有效地提高结构的抗震性能。目前在我国的建筑行业中,建筑结构的整体设计水平明显低于国外发达国家,存在着设计方案不合理、建筑施工成本较高、建筑物整体重量较大等问题,这样在地震来临之时,会造成严重的危害。所以,为了设计出比较合理的建筑结构,应该严格按照相关的抗震规范规定,选择合适的场地,认真、充分地考虑建筑结构的构件承受力、消耗能力、延续性以及刚度等问题,科学、合理地进行抗震设计,从而提高建筑结构的抗震能力以及承载能力,提升安全性。

3.4设置多道的防震线

一个抗震结构体系需要有多个延性较好的分体系组合而成,并且由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框剪结构就是由延性框架和剪力墙两个分体组成,双肢或者多肢剪力墙体系组成的。由于在一次地震之后将会伴随着多次余震的出现,如果在结构设计时只有一道防线,那么在房屋建筑遭到第一次破坏之后再遭余震,就会因为损伤积累导致房屋建筑物坍塌。抗震结构体系应该有最大可能数量的内部和外部冗余度,在设计中需要有意识的建立起一系列分布的屈服区,这样能够使结构吸收和消耗大量的地震能量,从而能够提高房屋建筑的抗震性能。

3.5加强结构抗震设计的二次优化

在当前的地震多发情况下,尤其是烈度较大的情况下,抗震结构设计的二次优化至关重要。在多遇地震作用下结构的弹性变形验算,属于第一阶段的抗震设计内容;在罕遇地震作用下结构的弹塑性变形验算,属于第二阶段的抗震设计内容。经过第一阶段抗震设计的结构,构件已经具备了必要的延性,多数构件可以满足在罕遇地震下不倒塌的要求;对某些处于特殊条件的结构,尚须计算其在罕遇地震作用下的变形,即进行第二阶段抗震设计,以考察安全性。在此基础上,确定建筑物的相关结构内容,从建筑方来讲,总想把外立面做得很美观,显得特别复杂;但从抗震角度讲,外观越复杂的,恰恰就越不抗震,因此,更应该充分重视建筑结构设计,选择合理的建筑结构,不能因噎废食。

结语

在进行建筑结构的抗震设计中,首先应该充分认识到其重要性,然后了解相关的抗震规范要求,结合实地考察,科学、合理地进行场地选择,进行结构形式设计,提高建筑结构的抗震性和安全性,从而提高建筑的整体质量,使建筑行业得到更加稳定的发展。

参考文献

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[2]谭志鹏.刍议建筑结构抗震设计与加固改造[J].低碳世界,2014,(9):260-261.

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