摘 要:隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)建筑工程的質(zhì)量和安全性有了更高的要求,所以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵,直接關(guān)系到建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,減震設(shè)計(jì)是重要內(nèi)容,地震會(huì)對(duì)建筑物造成嚴(yán)重的破壞,所以為了提高建筑的抗震性能,要加強(qiáng)減震設(shè)計(jì)水平,提高建筑的穩(wěn)定性和安全性。文章對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及減震設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析,對(duì)于提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平具有重要的意義。
關(guān)鍵詞:建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);減震設(shè)計(jì)
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是針對(duì)建筑各個(gè)受力部位的結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行的設(shè)計(jì),要最大限度的保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。建筑在建設(shè)過程中以及投入運(yùn)營(yíng)后,會(huì)受到各種應(yīng)力的作用,從而對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。如果建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平不達(dá)標(biāo),就會(huì)因?yàn)槌惺艿暮奢d太大而發(fā)生變形、傾斜等現(xiàn)象,直接影響到建筑的安全。減震設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容,所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)狀況進(jìn)行詳細(xì)的勘察,然后在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用適宜的減震技術(shù)措施,最大限度的提高建筑的抗震性能,確保建筑的安全使用,為維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定創(chuàng)造有利的基礎(chǔ)。
1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是對(duì)建筑物中各受力部件進(jìn)行合理的分析,計(jì)算各部件所承受的荷載極限,從而本著穩(wěn)定性和安全性的原則,對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心就是確保建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,在遇到各種應(yīng)力干擾的情況下,能夠承受應(yīng)力的變化,保持建筑結(jié)構(gòu)的原有狀態(tài)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要元素包括:基礎(chǔ)、墻、柱、梁、板、樓梯、大樣細(xì)部等等,也就是構(gòu)成建筑物的框架,是支撐整體建筑的重要受力構(gòu)件。在建筑物內(nèi)部構(gòu)成體系中,這些構(gòu)件之間的受力會(huì)相互傳遞,需要承受豎向或者水平方向的各種應(yīng)力,所以對(duì)構(gòu)件的抗力性有較高的要求。只有確保這些構(gòu)件的穩(wěn)定性,才能夠最大限度的保證建筑物的安全。
2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要可分三個(gè)步驟,首先是結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì),根據(jù)建筑物的使用性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、施工方式、層高、抗震設(shè)防烈度等,在對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式的受力特點(diǎn)分析后,確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的受力構(gòu)件和承重體系。其次是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算,包括荷載計(jì)算、內(nèi)力計(jì)算和構(gòu)件的設(shè)計(jì),以確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各部件符合受力標(biāo)準(zhǔn)。最后是施工圖設(shè)計(jì),將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的意圖通過圖紙表達(dá)出來,對(duì)于施工過程中每個(gè)環(huán)節(jié)的操作都有詳細(xì)的說明,從而確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完整性。
3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
3.1 重視概念設(shè)計(jì)
概念設(shè)計(jì)是在對(duì)建筑的力學(xué)性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)原理有深刻的了解后,對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行的宏觀控制。通過概念設(shè)計(jì)理念,能夠選出最佳設(shè)計(jì)方案,對(duì)于總結(jié)構(gòu)以及分結(jié)構(gòu)的布局會(huì)進(jìn)行詳細(xì)的分析,并且具有豐富的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),從而能夠確保設(shè)計(jì)方案的合理性、科學(xué)性。概念設(shè)計(jì)理念能夠從宏觀的角度去審視,對(duì)于存在的缺陷和瑕疵可以明確的指出,由此彌補(bǔ)了設(shè)計(jì)思路上的缺陷。
3.2 剛?cè)嵯酀?jì)
良好的建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該是剛?cè)嵯酀?jì)的,太柔的結(jié)構(gòu)雖然可以很好的消減外力,但容易造成變形過大而無法使用甚至全體傾覆。結(jié)構(gòu)太剛則變形能力差,強(qiáng)大的破壞力(如地震)瞬間襲來時(shí),會(huì)吸收較大的能力,容易造成局部受損最后全部毀壞。但是在設(shè)計(jì)規(guī)范中并沒有對(duì)剛與柔的設(shè)計(jì)比例給予一定的標(biāo)準(zhǔn),所以剛?cè)嵯酀?jì)的結(jié)構(gòu)乃是設(shè)計(jì)者的最高追求。
3.3 做好抗震設(shè)計(jì)
抗震設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容,也是體現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。在抗震設(shè)計(jì)中,應(yīng)該遵循“大震不倒、中震小修、小震不壞”的原則,但是由于地震具有隨機(jī)性,所以破壞機(jī)理比較復(fù)雜,在抗震設(shè)計(jì)中不能夠完全依靠理論上的計(jì)算參數(shù),還應(yīng)該根據(jù)在長(zhǎng)期抗震中總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì),靈活運(yùn)用抗震準(zhǔn)則,提高建筑整體的抗震性。
3.4 多道設(shè)防
安全的結(jié)構(gòu)體系應(yīng)多層設(shè)防,不應(yīng)該將希望全部寄托在某個(gè)單一的構(gòu)件上,一旦此構(gòu)件遭受破壞,后果不堪設(shè)想,有可能造成整個(gè)結(jié)構(gòu)體系摧毀。所以應(yīng)該在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用多道設(shè)防,在受到應(yīng)力作用時(shí),會(huì)多個(gè)構(gòu)件共同抵抗應(yīng)力荷載,結(jié)構(gòu)應(yīng)該預(yù)留足夠的安全儲(chǔ)備,才能夠確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。
4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的減震設(shè)計(jì)
減震技術(shù)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容,是建筑物在面臨地震時(shí),能夠最有效的減少地震對(duì)建筑物造成破壞的重要保障。減震設(shè)計(jì)是在對(duì)地震對(duì)建筑物的作用原理分析后,采用適宜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,提高建筑的抗震性能,最大程度的避免地震對(duì)建筑物造成的破壞。在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的減震原理進(jìn)行分析后,可以總結(jié)出以下三種減震設(shè)計(jì)技術(shù)。
4.1 消能減震
消能減震技術(shù)主要是在地震發(fā)生時(shí),通過耗能結(jié)構(gòu)元件的設(shè)計(jì)安裝能夠有效的吸收地震所帶來的能量波,從而減少對(duì)建筑結(jié)構(gòu)主體所造成的破壞。這種設(shè)計(jì)方式充分的利用了建筑結(jié)構(gòu)的附加阻力,通過減震裝置的設(shè)計(jì)使用,能夠有效的緩解地震對(duì)建筑所產(chǎn)生的反應(yīng)程度,將產(chǎn)生的能量波逐漸消耗,從而提高抗震性。這項(xiàng)減震技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣,在鋼結(jié)構(gòu)的建筑中可以使用,在建筑上層的隔震層中也可以使用,都能夠達(dá)到減震的效果,從而確保建筑在面臨地震時(shí)的安全性和穩(wěn)定性。目前主要的減震裝置有如下幾種,塑性阻力器、摩擦阻力器和粘滯阻力器等減震裝置。
4.2 機(jī)械減震
這里主要指無粘結(jié)鋼支撐減震體系,通過利用建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼支撐和外包鋼管之間的不粘結(jié)性或是在內(nèi)部鋼支撐與外包鋼筋、鋼管混凝土上涂抹無粘結(jié)漆,從而形成滑移界面。在滑移界面建造中所使用的機(jī)械材料,在材料尺寸上要精心設(shè)計(jì)、施工,形成內(nèi)部和外包層之間的相對(duì)滑動(dòng),防止內(nèi)部鋼支撐結(jié)構(gòu)發(fā)生橫向變形、整體彎曲或局部彎曲。
4.3 蹺動(dòng)減震
地震對(duì)建筑物的破壞就是從基礎(chǔ)部位向建筑整體傳遞的能量波,從而對(duì)整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。蹺動(dòng)減震設(shè)計(jì)技術(shù)就是減少這種能量波的傳遞,如果建筑是一個(gè)牢固的整體結(jié)構(gòu),當(dāng)?shù)撞渴艿侥芰坎▌?dòng)時(shí),勢(shì)必會(huì)牽動(dòng)上部結(jié)構(gòu),但是如果在建筑上部結(jié)構(gòu)與下部的基礎(chǔ)在豎向采用不緊固設(shè)計(jì)時(shí),就會(huì)降低能量波的傳遞,從而減緩地震對(duì)建筑物造成的破壞。還可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中承受地震能量波較大的柱以及支撐等結(jié)構(gòu)與建筑下部基礎(chǔ)實(shí)行不緊固設(shè)計(jì),也可以減少能量波的傳遞,有效緩解地震造成的破壞。
5 結(jié)束語
建筑結(jié)構(gòu)是整個(gè)建筑的骨架,是建筑承受荷載的重要組成部分,一旦建筑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,那么整個(gè)建筑都會(huì)存在安全隱患。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該對(duì)建筑的使用性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、層高以及建筑形式等進(jìn)行綜合分析,進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)該加強(qiáng)減震設(shè)計(jì)水平,在分析建筑結(jié)構(gòu)的受力狀況后,采取有效的減震技術(shù),提高建筑的抗震性能,從而確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和安全性。
參考文獻(xiàn)
[1]季新強(qiáng),張志強(qiáng),鄭雪霆.高烈度區(qū)高層建筑結(jié)構(gòu)與減震設(shè)計(jì)研究[J].建筑結(jié)構(gòu),2013.
[2]吳宏磊,丁潔民,崔劍橋,等.超高層建筑結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層耗能減震技術(shù)及連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2014.
[3]王娜.淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與減震設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息,2015.