【摘 要】 近年來,地震的發(fā)生次數(shù)較為頻繁,在進行建筑結構設計中,需要加強建筑結構的抗震設計,從而保證人們的使用安全。本文簡要分析了建筑抗震結構設計對結構的影響。
【關鍵詞】 地震;建筑結構;設計影響
引言:
近年來,隨著建筑開始不斷向高層及超高層方向發(fā)展,其結構也開始呈現(xiàn)復雜化,為了確保建筑結構具有良好的抗震性能,則對高層建筑的結構設計成為設計師設計中的難點問題。建筑結構抗震設計是一項系統(tǒng)、復雜的工作,需要從選址到結構設計的整個過程中都要對抗震設計進行充分地考慮,需要在建筑結構設計過程中運用不同的抗震方法來確保設計的建筑結構能夠更好地符合貫徹結構設計的要求,而且建筑項目的不同,其抗震的設計也存在著較大的差別,所以需要在設計時針對建筑的特點選擇最合理的抗震設計方案。
1、關于建筑結構設計抗震的概念
解析建筑結構設計抗震概念的分析可以從多個角度切入,一般來說,建筑結構的抗震設計主要是指根據(jù)地震災害及建筑工程以往總結的工作經(jīng)驗等等最終形成的關于抗震的基本設計理念和觀念,其是建筑本身與結構針對確定布置的一個過程。地震發(fā)生具有不確定性、復雜性和隨機性,其發(fā)生可以說是隨機的振動,人們難以準確知道地震發(fā)生的具體時間和地點,因此,想要實現(xiàn)精確預測建筑物能夠造成地震的程度,就目前建筑結構設計抗震辦法來看,是存在一定難度的。我國與國外許多發(fā)達國家相比,抗震規(guī)范在關系認識方面仍有諸多不足。
2、抗震設計在建筑結構設計中的重要性
2.1建筑模型設計的重要性
建筑空間形態(tài)具有很多種,主要包括平面形狀和物體空間形狀。根據(jù)相關的地震數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明,在地震中,平面形狀就會更加復雜,如出現(xiàn)不平衡,建筑的不對稱翼將受到一定程度的損害。在唐山大地震中,我們可以看到許多這樣的類型,一些傳統(tǒng)的、常規(guī)的建筑造型在地震中沒有嚴重的損害,甚至還有一些能夠很好地保留下來。地震在三維空間內是非常復雜的,將會對建筑物造成很大的傷害。特別是在結構剛度出現(xiàn)突變的位置。因此,在建筑設計過程中,需要盡可能使建筑平面和空間形狀變得簡單。盡可能設計一些凹凸的結構面,盡可能延長一些不對稱翼。在布局上,需要使得建筑物結構能夠盡可能達到剛度的均勻分布,避免一些非對稱的剛度分布不均勻,這樣就能夠有效避免住房建設出現(xiàn)扭轉而產(chǎn)生破壞。
2.2建筑結構設計的規(guī)則合理對抗震設計的影響
在建筑設計的過程中,應該遵循優(yōu)先選擇的規(guī)則。在這座建筑設計的過程中,建筑平面、剖面和三維表面都要表現(xiàn)出簡單規(guī)則和對稱性的特點。此外,建筑結構的側向剛度強度也要分布均勻,使建筑的質量能夠均勻分布,這樣就能夠有效防止建筑物出現(xiàn)突變。為了實現(xiàn)建筑結構體系的科學合理性,我們必須首先確保設計能夠具體、明確,其次還要保證建筑結構的結構設計能夠科學合理,在這一過程中需要考慮到承受力需要合理分布,這樣我們就可以在施工過程中保證,可以使得施工根據(jù)設計圖來進行。建筑的形狀規(guī)則的合理性,可以有效分散地震的破壞性,能夠保護建筑物的完整性,從而在一定程度上提高建筑的抗震性能。
3、建筑結構設計中常用抗震辦法介紹
3.1以建筑結構性能目標為依據(jù)
建筑結構的抗震設計主要的目的就是在遇到地震時,能夠有效的保證建筑物的安全。因此,建筑物結構抗震設計需要考慮的設計標準是遵循建筑區(qū)域內可能出現(xiàn)的大地震烈度機構性??拐鹦阅苤笜耸且越ㄖ锸艿降卣鹩绊憰r其內部結構和外部結構不會受到破壞。同時,還要保證建筑結構中沒有抗震性能的結構以及建筑物結構的重要基礎部位也具有較強的抗震能力。除了對建筑物抗震性能的考慮之外,我們還要充分考慮建筑物的抗風性能。在大風或者臺風的影響下,建筑物的結構會發(fā)生水平振動從而導致建筑物安全性能的降低,同時還會影響建筑物本身的抗震構造的耐久性。因此,建筑物抗震設計的要求得到滿足就需要將建筑結構的性能指標達到制定的標準。
3.2抗震設計應根據(jù)建筑場地和規(guī)劃展開
如果想要保證建筑結構的抗震性,則應該選擇基礎較好的具有一定穩(wěn)定性的場地。此外,抗震曾的設置在建筑抗震性的設計中尤為重要,此外還要保證建筑外部機構、空間等舒適性、實用性和安全性。建筑結構的場地規(guī)劃應立足于建筑上部結構的綜合因素去考量。建筑物如果使用時間比較長,應充分考慮建筑結構的整體有可能會發(fā)生移動,具體估量可以移動的范圍,在這些范圍之內盡量不要堆放障礙雜物等等,保證建筑場地的安全性。
3.3隔震加固法
結構剛度和地震作用成正比。當結構周期變大時,剛度隨之減小,進而降低了地震作用。目前工程實踐中,以增大周期為目的的加固技術方法多為隔震技術,其中最有代表性的就是鉛芯橡膠隔震。該方法充分利用了橡膠、鉛芯兩種材料阻尼值相對較高、水平變形比較大,且能大量吸收并散耗地震動能量的特點,將鉛芯橡膠隔震布置在地基基礎和上部結構之間,使二者完全脫開。地震中,隔震墊產(chǎn)生較大的水平變形,吸收并消耗大量的能量,增加上部結構的周期,使得上部結構的地面水平加速度大幅降低,實現(xiàn)減小上部結構地震力的目的
3.4外加構件法
通過在原建筑結構構件外部增設構件,加強結構抗震承載力、變形能力和整體性的方法稱為增設構件法。該方法可以對建筑物中承載力和變形能力不足的構件進行加強,但使用該方法進行構件的加固設計時,需重點關注新增加的構件對加固后結構整體抗震性能的影響。常用的技術方案有增設構造柱/圈梁加固、增設墻體加固、增設柱子加固、增設拉桿加固、增設支托加固、增設支撐加固和增設門窗加固等。
4、提高建筑抗震設計的措施
4.1建筑場地的選擇
在進行建筑場地選擇時,需要選擇對抗震有利的平坦開闊地段來進行建設,而且在確保建設場地的土具有較好的堅硬性及密實度,而且硬度和密實度較為均勻。避免選擇一些對抗震不利的地段上進行建筑物的建設。因為一些軟土、液化土、山岳、陡坡、采空區(qū)及河岸邊緣等地段,其場地土無論在其分布、巖性及狀態(tài)上都處于不均勻狀態(tài),不利于達到抗震的要求,對于實在無法避開需要在這些地段上進行建筑物施工時,則需要做好防震措施。對于一些極易發(fā)生滑坡、地陷、地裂及泥石流等抗震危險地段,則不能進行甲、乙、丙類建筑的施工,同時對于地震斷裂帶上易發(fā)生錯位的地段也不能進行建筑物的建設。
4.2選擇對抗震有利的建筑平面和立面
為了避免地震時建筑發(fā)生扭轉和應力集中或塑性變形集中而形成薄弱部位,建筑平、立面布置宜規(guī)則、對稱,建筑的質量分布和剛度變化宜均勻,樓層不應錯層,必要時設防震縫。建筑的防震縫可根據(jù)建筑結構的實際需要設置。體形復雜的建筑不設防震縫時,應選用符合實際結構的計算模型,進行較精細的抗震分析。當設置防震縫時,應將建筑分成規(guī)則的結構單元。防震縫應根據(jù)抗震設防烈度、結構材料種類、結構類型、結構單元的高度和高差情況,留足夠的寬度,其兩側的上部應完全分開。伸縮縫、沉降縫應符合防震縫的要求。
4.3處理好非承重結構構件和主體結構的關系
在抗震設計中,處理好非承重結構構件和主體結構的關系,可防止附加震害,減少損失。附屬結構構件應與主體結構有可靠的連接或錨固,避免倒塌傷人或砸壞重要設備。圍護墻和隔墻應考慮對結構抗震的不利或有利影響,應避免不合理的設置而導致主體結構的破壞。例如,框架或廠房柱間的填充墻不到頂,使這些柱子變成短柱而極易破壞。幕墻、裝飾貼面、吊掛件應與主體有可靠連接,以免地震時脫落傷人。
4.4加強抗震設計的質量
地震發(fā)生時,對建筑物產(chǎn)生的破壞作用是非常大的,因此加強對工民建筑結構中的抗震設計是十分重要的。我國的建筑行業(yè)雖然發(fā)展的較為迅速,但是相應的關鍵性技術水平還相對較低,尤其是建筑結構的整體設計水平,由此導致了沒有科學合理的建設方案以及結構設計方案,從而導致了建筑工程的成本費用、重量等方面顯著的提高,同時還降低了建筑物的抗震性能。因此,為了提高工民建筑結構設計的合理性,首先要嚴格遵循科學合理的抗震理論知識以及設計原則。然后結合建筑物本身的特點以及性能,充分考慮建筑物的建筑環(huán)境以及結構形式,促進建筑結構自身的安全性和可靠性。例如,在進行結構設計時,要將結構構件的承載力、耗能力以及剛度和延伸性進行充分的考慮,使建筑物的結構設計擁有較強的承載能力、剛度,同時還要具備較強的延性性能。
5、抗震設計對結構抗連續(xù)倒塌的影響
目前,抗震設計對抗倒塌能力的影響有兩種不同的觀點:一種認為抗震設計通常是可以取代抗連續(xù)倒塌設計的,主要在于抗震設計的結構有整體牢固性的特點,使得結構的抗連續(xù)倒塌性能提高。另一種觀點認為,抗震設計和抗連續(xù)性的倒塌設計有著不同的出發(fā)點和目的,存在較大的差別。對于每一種設計都應該充分的考慮,不能夠想當然的認為抗震設計可以取代抗連續(xù)倒塌設計。因為結構抗震設計中的一點點的構造的方法可能增加了。雖然一些構造措施可增加建筑抵抗倒塌的能力,但是畢竟這樣的一點點增加對于整個建筑抵抗連續(xù)倒塌能力是微乎其微的。于述強等人通過科學的方法對于抗震設計對于結構抗連續(xù)倒塌性的影響。主要采取的方法是建立模型進行分析。采用拆除構件法通進行實驗的主要方法,這也是美國使用比較科學的方法。分別拆除了角柱,外圍中柱,拆除內柱等,然后分析了模型的抗連續(xù)性倒塌能力。通過模型實驗分析得到了科學的理論。
(1)地震作用存在較多的偶然因素在里面,但是有不同于偶然作用,存在較大的差別,所以抗震設計并不能夠取代抗連續(xù)倒塌設計。
(3)雖然抗震設計不能夠期待連續(xù)性倒塌設計,但是研究表明抗震設計對于抗連續(xù)倒塌能力有著極其重要的意義。在較小級別的抗震結構設計中對于結構抗連續(xù)倒塌能力沒有一個明顯的提高,但是當建筑的抗震級別高于8度時,抗震設計結構抗連續(xù)倒塌能力得到增強。
6、結束語
隨著地殼運動越來越頻繁,地震帶來的破壞力也越來越大,尤其是一些淺源地震。人們也隨著越來越重視建筑的抗震設計,有效提高建筑結構抗震的能力,這樣才能夠確保人民生命和財產(chǎn)安全得到有效的保障。建筑結構的抗震設計是一項重要的設計工作,需要設計師們引起足夠的重視,始終保持嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度,采用科學合理的設計方案,為提高建筑的抗震能力提供有效的保障。
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