馬玉潔
摘 要:地震會給建筑工程帶來毀滅性的破壞,威脅人們的生命財產(chǎn)安全??拐鸾Y構設計理念隨著地震的多發(fā)也得到了不斷的完善??拐鸾Y構設計理念為建筑工程的施工和抗震功能的實現(xiàn)提供了重要依據(jù)。只有從多方面進行考量,完善現(xiàn)有設計中的不足,健全抗震設計體系,才能保證建筑工程的安全和可靠性。本文分析了抗震理念的基本原則以及抗震理念在高層建筑設計中的體現(xiàn)。
關鍵詞:建筑結構;抗震結構設計;理念
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.090
抗震結構設計是建筑結構設計的重要工作,在目前的建筑設計中得到了更多的關注??拐鸾Y構設計需要從長遠的使用考慮,更新傳統(tǒng)設計理念中不完善的因素。目前部分地區(qū)的仿真結構設計依然沒有進行更新和完善。首先,是抗震結構設計沒有深入分析國家行業(yè)的走勢和日常數(shù)據(jù),如果將一般建筑的要求應用在高層建筑設計中將會帶來工程上的缺陷。其次,抗震結構設計理念沒有與時俱進,借鑒國際上的先進經(jīng)驗和成功案例抗震結構設計,給建筑抗震結構設計帶來很多漏洞,容易發(fā)生安全事故。工程技術人員要充分應用先進的抗震設計理念,完善原有的結構設計準則,采取可靠性更強的抗震結構使建筑質量得到保障。
1 抗震結構設計的作用
建筑工程抗震結構設計主要有如下作用:首先,可以保證建筑物在遇到常規(guī)性地震,在本地區(qū)規(guī)定的設防烈度范圍之內可以保護建筑物完好無損,可以繼續(xù)正常使用;其次,保證建筑物在遇到強度較大的地震時,造成的損壞經(jīng)過修整可以保證人們的生命財產(chǎn)安全不受到損失;最后,保證建筑物在遇到罕見烈度極大的地震時,建筑物不至于坍塌[1]。
2 抗震結構設計需要遵循的原則
抗震結構設計中運用的構件對承載力、剛度、穩(wěn)定性和延性等方面有更嚴格的要求。針對結構構件較為薄弱的環(huán)節(jié)要采取抗震力更高的有關措施,避免使用豎向荷載力承載構件。此外,抗震結構體系需要延性較好的結構構件進行連接,例如,在框筒結構的抗震設計中可以將框架和剪力墻進行整合應用。多道防線設計也是必不可少的,可以避免首次破壞后造成建筑物的余震損壞情況發(fā)生,不同的防線可以實現(xiàn)延性和剛度的有機統(tǒng)一,將地震產(chǎn)生的能量被耗散掉,保證建筑結構的抗震效果[2]。由于抗震結構中構件的強弱不同,因此需要使抗測力構建在主耗能構建防線被破壞之后可以進行彈性適應,防止結構倒塌和進一步損壞。具體來說,抗震結構設計的原則如下:
(1)整體設計原則。抗震結構設計需要保證從建筑的整體進行考慮,例如,在高層建筑結構要保證地板的完整性,在一定程度上可以使結構可以收集和傳遞慣性,相當于在水平上進行分區(qū),實現(xiàn)垂直倒立結構具有的功能。在抗震結構設計中要保證各個子結構的抗震性能,才能使整體抗震性能得以實現(xiàn)[3]。
(2)結構清晰原則。在建筑抗震設計中涉及到地震力的傳遞路徑,只有在設計的時候遵循結構清晰原則,才能對結構模型的位移情況、內力和薄弱環(huán)節(jié)進行數(shù)據(jù)分析和清楚的計算,采取相應的預防措施,保證了建筑結構設計效率。
(3)使剛度與抗震能力相適應。建筑物遇到地震時對結構的剛度和抗震能力具有雙重考驗。在進行結構設計時首先要考慮結構的剛度可以抵御來自所有方向的震動,控制結構的變形和平衡度,降低地震對建筑物的損壞。充足的剛度和完好的抗震能力是一般建筑物的結構需要必備的基本功能,尤其是高層建筑。
(4)結構的規(guī)則性與均勻性。建筑的布局分為垂直和縱向,在結構設計重要保證與抗側移剛度一致,使軸承在抗側移的過程中剛度不會突然發(fā)生改變,尤其是在設計垂直結構的建筑布局時,由于建筑基礎較為薄弱,要保證建筑的結構設計符合抗側移剛度的要求。
3 高層建筑結構抗震概念設計基本原則
(1)高層建筑結構規(guī)則、對稱分布。如果高層建筑的整體結構設計不均勻、不規(guī)則容易影響建筑物抗震效果。尤其是高層建筑的體形較高,整體結構與低層建筑不同,需要依據(jù)平面形狀規(guī)則對均勻性和對稱性進行嚴格把控,合理設計建筑物的縱橫比,降低建筑物的扭轉。建筑物在進行結構設計要綜合考量建筑物的剛度及質量,使承載力均勻、對稱分布,使建筑形成中心之間的剛度。在結構設計確認之前要綜合考慮建筑物的場地,使基礎形式滿足設計和場地的雙重要求。高層建筑物有地下室,如果在地基質地較軟的位置可以采用樁基或筏板基礎;如果巖層高低情況不一,要選擇樁基。
(2)通過剛度設計實現(xiàn)高層建筑的抗震性能。高層建筑的抗震設計需要保證建筑主體的主軸可以承受來自各個方向的破壞力,因此其剛性設計要滿足抗震性能的需要,尤其是抗扭轉剛度和抗扭轉能力方面要進行著重考量,防止地震后結構發(fā)生變化造成地震力,影響整個結構的穩(wěn)定性。
(3)運用計算機科學設計建筑力學模型??梢酝ㄟ^計算機進行高層建筑結構的抗震數(shù)據(jù)計算,使設計結構符合建筑物的實際情況。計算機可以分析荷載作用下建筑結構發(fā)生的變化,繪制出建筑物的圖紙,以便于構建科學合理的建筑力學模型模擬分析建筑物的抗震性能是否達標。
(4)選用延展性和強度較好的材料??拐鸾Y構設計中會涉及到對建筑材料的選用,抗震性能的實現(xiàn)不僅依賴于結構的合理性,還要保證建筑的質量。抗震結構設計與建筑的設防烈度、房屋高度、地基、基礎、材料密不可分,選用的結構材料要具有較好的延性和強度,同時要滿足均質性標準,在構件連接方面要具有連續(xù)性。通過這些方面也可以反向檢驗建筑的抗震性能是否達標。
4 結束語
綜上所述,建筑結構的抗震設計要具體問題具體分析,綜合考慮所在地區(qū)的地質特點和施工環(huán)境、經(jīng)濟、技術等因素,保證抗震結構的設計滿足抗震性能的要求,最大程度上的保證抗震的實際使用效果??梢赃\用計算機進行技術輔助,保證數(shù)據(jù)和計算的可靠性,同時要選擇延性和強度較好的材料。
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