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摘要:目前,抗震设计已经成为建筑结构设计的主要环节,通过加强建筑结构设计中的抗震设计可以有效合理的使建筑结构的安全性达到最佳状态。本文主要探讨了抗震设计在建筑结构设计中的含义,抗震设计中应该注意的问题,抗震设计的具体措施。旨在与同行探讨学习,共同进步。
关键词:建筑结构;抗震设计;问题;措施
现阶段我国建筑结构抗震设计环节中存在诸多弊端,对于人类生命健康和财产安全造成重大威胁,严重限制国家经济、建筑事业可持续协调化发展进程。实际上,我国不同区域地震灾害呈现出滋生几率高、震源浅、强度大等特征,而我国科研技术实力低下,致使地震预测和控制上接连遭受瓶颈限制危机。由此,笔者决定针对如今我国建筑结构抗震设计中的诸多缺陷细节加以精确化探讨论证,希望能够为日后建筑施工安全、经济性指标同步贯彻落实,提供愈加丰富的指导性线索。
1.建筑结构抗震设计的含义
通常来讲,建筑结构抗震设计指的是通过地震时对于建筑结构产生的破坏,联系建筑结构长期实践积累的有关经验,总结得来的一种基本的设计思想和设计方法。在地震理论上来讲,地震属于一种较为随机的振动,具有难以把握的复杂性、随机性和不确定性,要想有效的对于某建筑物可能碰到的地震的特性和地震参数进行精确地预测,就现今的情况来讲,还没有很好的方式。因此,在现今建筑结构抗震设计分析方面,还不能够很充分地对于建筑结构空间作用、建筑结构性质、建筑材料和外界引起变化等多种不同的因素进行考虑,存在着不确定性。建筑结构抗震设计不能全部取决于计算结果,更需要依靠建筑结构施工抗震设计基础理论和通过长期实践得出的抗震经验进行总结,从而得出建筑工程相关的抗震设计方法,作为建筑抗震设计的基本出发点,有效提高建筑结构抗震性能。
2.建筑结构抗震设计工作中应当注意的问题
(1)关注建筑抗震场地的选择
不考虑施工条件问题,在不同的地质条件下,建筑结构在同样等级的地震中会受到不同程度的破坏。要优化建筑结构抗震设计工作,选择一个好的建设场地是最为基础,也是最为重要的。在选择建筑抗震场地时,考虑到降低地震灾害影响的目标,应当尽力避开那些地质条件不稳定的场地。像河岸、非岩质的陡坡、液化土区域以及边坡边缘等。与这些地方相比,中等风化基岩或者微风化的基岩、较为密实的砂土层,都是有利的建筑场所。在建筑建设场地选择上考虑建筑结构的抗震性,能够减少地震安全隐患。在多种因素的影响下,建筑工程项目很有可能无法避开不利的建设区域。面对这种情况,建筑结构的设计者应当对建筑物施工场地采取加强性措施,结合抗震类型、施工地的地基液化程度等采取提高地基刚度的策略,以此来提高建筑物施工场地的稳定性。举例来讲,如果建筑地基的受力层恰好处于分布不均匀的土层或者新近填土层时,设计者需要对地震发生时地基的不均匀沉降数据进行估算,通过上层结构的加固以及地基、桩基的加固去处理棘手问题,保障建筑抗震性能。
(2)关注建筑结构抗震机制的选取
第一,一个科学合理的建筑结构抗震机制应当有明确的强度、刚度要求。在突然变化中,建筑结构自身的抗震机制能够抵制某一个部位突然变成薄弱部位。如果某一部位的性能突然减弱,会引起很大的应力,这股应力聚集起来会影响建筑结构的稳定性。提高建筑结构的抗震水平,就要对这些潜在的薄弱位置进行针对性处理。
第二,在建筑结构机制中设计地震功能传送通道以及明晰准确的核算图。设计者在对房屋进行设计时,在垂直重力负荷的作用之下,应当保证竖向结构中建筑物各个构件的受力接近平均。在设计楼层的梁板机制时,应当保证竖直方向的重力负荷以最小的距离传递到纵向柱子与墙体上。
第三,在建筑结构机制中设计防止建筑结构整体承受力下降的机制。建筑结构的设计者应当重视建筑结构中部分影响整体的问题,杜绝因一个部件或者一个构件重力负载的失去而导致建筑结构整体抗震性能丧失问题的产生。一个合理的建筑结构抗震性能应当具有内力再分摊作用,在地震灾害发生时,即使建筑结构中的部分部件与构件发生问题,无法承受负载,建筑结构整体的抗震性能不会下降。
(3)关注建筑结构平面设置的对称性与规则性
在设计房屋的平面与立面时,应当结合建筑工程行业的抗震理论进行设计,打造规则的建筑平立面。根据建筑结构抗震设置的规则去制定设计标准,针对平面、竖向不规则或者二者都不规则的建筑结构,设计人员应当利用空间体系模型对其进行核算。在建筑结构抗震设计工作中,楼板有些地方连接不太顺畅的现象经常存在,还有一些建筑的楼板的表面不尽平整,这时,建筑结构抗震设计人员应当设计一个与实际情况相对应的楼层强度刚度的变动模型,以此来支持抗震设计工作。在对建筑结构脆弱位置进行抗震设计时,要有意识地加大其内力系数,利用弹塑性形状改变情况的分析来确定建筑结构的抗震性能是否达标。
除了规则性,对称性也是建筑结构抗震设计中不可忽视的一点。建筑结构的对称性主要体现在房屋平面的对称、建筑分布的对称以及建筑结构抗侧刚度的对称等。如果这些对称中心的位置是相同的,那这个建筑结构的抗震性能已达到最优。
3.建筑结构抗震设计具体措施
(1)建筑地基采用特殊材料隔震
所谓建筑基础隔震,其主要是指通过对建筑基础进行特殊的处理,减缓地震时建筑物受到的地震作用,从而降低地震对建筑物造成的损害。对于传统的建筑地基抗震设计,大多是在建筑物基础位置交替铺设砂子与粘土,或是直接布设砂子或者粘土垫层。
在建筑结构设计中,通过在基础位置安装垫层,并且使用特殊的材料进行基础部位施工,能够有效降低地震对建筑造成的损害。近些年来,相关部门已经加强了对于这个方面的研究,研发出一种使用沥青为原料的材料,并且已经广泛使用这种材料来设置建筑物隔震层,可发挥良好的隔震效果,从而强化建筑结构的抗震能力。
(2)建筑基础隔震措施
所谓装置减震,主要是指在进行建筑物结构抗震设计时,在建筑物基础部位与上部建筑之间布设特殊的装置,以减少地震向上传递的作用,通过有关调查结果显示,其最多能够减少地震对建筑传递的2/3的能量,但装置减震措施不适用于高层建筑设计工作,这主要是由于在高层建筑中设置装置会增加建筑物自身结构的自振周期,从而无法达到减震的效果。常用隔震措施主要包括粘弹性隔震、摩擦滑移隔震等,常用装置主要包括混合隔震装置与橡胶垫装置等。
(3)建筑层间的隔震措施
在建筑工程施工过程中,层间隔震措施操作便利、工序简单,但相比于其他类型的隔震装置,其隔震效果不是很明显,大约只能够达到地震能量的1/10~3/10。所谓建筑层间隔震,其主要是指在建筑物结构各楼层间隔内设置减震装置,以减弱地震能量,从而降低地震对建筑物造成的危害。对于建筑层间隔震措施装置的设置,类似于基础隔震。
(4)建筑结构悬挂隔震措施
所谓悬挂隔震措施,其主要是指在进行建筑物结构设计时,将大部分结构或是整体结构进行悬挂,即为设计成悬挂结构,通过采用此种设计方式,能够有效降低地震所产生的影响。当发生地震灾害时地震能量不会传递至悬挂的建筑结构,从而有效减小地震造成的损害。
对于建筑结构悬挂隔震设计,其主要适用于大型的钢结构构建,且通过采用此种设计方案,可满足建筑物隔震要求。对于大型钢结构,一般可以分成主框架与子框架,在悬挂体系内,子框架通过吊杆或者索链悬挂在主框架上,当发生地震灾害时,主框架会随着地壳运动产生摇摆,但子框架与主框架间具有能够活动的吊杆和索链,所以当地震的能量传到吊杆和索链时,就会被削弱,由此可知,其能够有效降低地震造成的破坏,从而发挥抗震的效果。
(5)建筑抗震加固措施
在进行建筑物地基抗震设计工作之前,相关人员应当在正式施工开始之前,依据工程抗震设计需求,做好相应的准确工作。同时,在进行建筑施工设计时,需要在建筑物关键部位进行抗震装置的安装。此外,在建筑物竣工之后,如果想要对其进行抗震加固作业,则需要采用增加阻尼的方式,在建筑结构上重新加强消能减震的装置。
消能减震装置主要适用于高层建筑结构、钢结构中,但在进行建筑物施工时,消能减震装置业也能够在建筑物各部位进行使用,且其不仅能够在建筑的上部结构中使用,还能够在建筑物隔震夹层中使用,具有较为广泛的应用范围。
结语;综上所述,总结多年来建筑工程发展的抗震设计经验,打造成熟的建筑结构抗震设计内容体系,有利于建筑工程行业的完善。严格依据建筑工程行业的抗震建设要求实施工程抗震建设,提高建筑物本身的稳定性与可靠性,才能提高建筑工程建设水平,规范行业发展。
参考文献:
(1)关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论_邱子龙
(2)关于建筑结构抗震设计若干问题分析_黄鹤
(3)建筑结构抗震设计若干问题的分析_孙艳玲
(4)建筑结构抗震设计若干问题的探究_赵建荣
(5)建筑结构抗震设计若干问题分析_田洋
(6)试论建筑结构抗震设计若干问题_葛洋