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摘要:作为自然现象的地震人们常常不能对其提前防止预测,地震出现的等级强烈时会造成极大的财产损失和无法挽回的人员伤亡,因此设计建筑物时对其抗震因素认真考虑,在减少地震发生造成的损失同时居住者的安全。建筑结构设计师应对建筑物受到地震破坏的过程及原理有充分认识,才可将可靠精确的建筑结构设计出来。
关键词:建筑结构设计;抗震设计;分析
作为对建筑物支撑的空间骨架-建筑结构是对外部和自身作用进行抵御的主体,地震、使用、风荷载即结构自重等均包含其中。由于建筑结构对建筑物的安全起着十分重要的保障作用,因此一定要设计出合理结构的受力体系和建筑材料,通过精心的施工及设置使建筑结构的安全性得到有力保证。本文针对建筑结构设计的抗震设计进行探究。
一.建筑抗震设计中存在的问题
1.部分建筑物高度超过限制
当前国内对高层建筑物与钢筋混凝土结构技术建设的高度有明确的规定规范并进行了明确的统一限制,但是某些开发商没有将规定严格执行,建设的高层建筑物高度超过限制。由于这些不合乎规范的高层建筑物抗震能力不足,发生地震时因剧烈震荡极容易出现破坏性变形,同时建筑物的抗震能力在地震发生后的使用过程中极大削弱,与地震发生前的刚度等力学特征相比较出现诸多变化,使其不得不接受严格检测,甚至需要再次进行工程预算和结构设计。
2.不合理的建筑位置
高层建筑物的建设场地应在有结实均匀的土体、良好平坦性和开阔性的地方建设,将例如河岸边缘、陡坡、软弱土层等区域避开,火电厂等危险场所,容易发生滑坡、泥石流的山体自然灾害区域以及地震活跃段及断裂带的位置避开。但开发商往往对建筑物的短期利益考虑,并不重视合理选择适合建设的地理位置[1]。
3.材料选择不科学
钢筋混凝土核心筒是当前国内广泛使用的建筑结构,该类建筑物小刚度钢框架在建筑物侧移或弯曲变形出现较大幅度位移时产生的应力承受力不足,使抗震性能及钢结构荷载负担明显降低和增加,一般将钢筋混凝土核心筒的高度提高并将身体结构改善方式可将该问题解决[2]。
二.建筑结构设计抗震设计的有效策略
1.选择有利的抗震场地
人们常常发现在地震中建筑物受到破坏的程度在工程地质条件不同的场地上有明显差异,因此可自然联想建筑物所在场地条件不同的状况下受到的破坏作用也各不相同,通过将建筑物建设在有利于抗震和离开玻璃的场地则可将地震灾害程度极大减轻。同时建筑使用场地排除危险性严重和十分不利的场地外,地震外的诸多限制因素会造成建设场地使用受到约束,通常无法排除其作为建设用地。这样根据地震发生时建筑物所在地基[3]、场地受到的破坏力度大小及特征做好分类,以便有针对性的对不同的建设场地应用相应的抗震措施。在对建筑物抗震有力的场地进行选择时应将不利于抗震的地段尽可能避开,对于实在无法避开的抗震不利地段应加大建筑物的抗震措施力度,严格按照地基液化等级、抗震设防类别,分门别类使用将地基液化沉陷部分或全部消除、使建筑物地基及上部结构的刚度和整体性加大力度的措施。
2.选择合理立面和平面布置
建筑结构设计平面和立体结构包含:一是在水平地震作用下建筑物的抗震能力及结构高度为双向,建筑结构的布置应当将来自所有方向的地震进行有力抵抗,因抗震钢度及抗震力足够通常可促进结构从平面主轴方向。其中建筑结构抗震力是指综合的反映结构对延性和强度的情况[4],结构刚度是指对结构变形度进行有效控制的同时将地震作用降低,这是由于建筑结构会受到过大变形造成的一定重力效应破坏导致的。二是简单的建筑结构性能够良好分析结构位移内力和计算模型,对薄弱部位的出现进行有效控制,这种地震发生时结构拥有的明确及直接传力方式对于估计抗震结构的性能较为可靠。三是整体性结构在设计高层建筑楼盖时的作用极为重要,结构中的楼盖与一个水平的隔板等同,对于每个竖向的抗侧粒子结构可在一定程度上对地震作用协同承受,还能够对抗侧粒子结构进行惯性力的传递。当结构整体中竖向抗侧力子因不均匀的布置出现水平变形时离不开楼盖作用将其结构进行协同工作。
3.建筑结构体系的合理选择
进行建筑结构设计时需重点考虑的一个问题便是结构体系的合理选择,选择科学合理的建筑结构方案可直接决定建筑物的经济与安全性。首先设计结构体系时应注意结构整体对重力荷载的承载能力和抗震能力因为构件或部分结构破坏而丧失,这种情况应尽可能避免。建筑结构内力重分布功能和重要的赘余度是进行建筑物抗震设计的重要原则,部分构件即使在地震发生时从工作中退出,剩下的工也仍然可以承担竖向荷载,帮助建筑结构失稳或失效的情况得以避免。建筑结构体系的计算简图和传递地震作用的途径应当明确合理,设计时应尽可能在垂直重力荷载作用下竖向构件的压应力水平按近均匀;布置楼屋盖梁系时尽可能通过最短路径将垂直重力荷载向竖向构建柱和墙上传递;垂直重力荷载从上部结构竖向构件传递而来,对转换结构进行布置时应尽可能将其借助转换层一次到多二次。同时一定要明确建筑整体的抗侧力结构体系[5],通常剪力墙、支撑、框架和简体构成抗侧力结构,通常尽可能让它们贯通连续,对于沿竖向出现的变化则使它们缓慢均匀。再次建筑结构体系的变形、对地震能量消耗及承载能力一定优秀,混凝土结构对地震能量作用可因其自身的塑性内力重分布能力良好,可将这种作用进行充分耗散和发挥吸收。最后合理的建筑结构体系强度及刚度分布可将由于局部突然变化或削弱导致的薄弱部位成塑性变形和过大应力集中避免;对框架结构进行设计时应使节点基本不破坏,适合晚形成底层柱底的塑性铰,尽量将柱、梁端的塑性铰出现分散;有针对性的应用相应措施对可能存在的薄弱部位抵抗地震的能力提升。
4.结构延性抗震能力的保证
地震作用下建筑结构的言行能够对较大地震作用下产生的非弹性变形进行抵抗,因此和结构强度同样重要。在有一定延性能力或延性能良好均能够容易保证的构件上,一定要多集中塑性变形。首先因当前梁铰机构也就是强柱弱梁得到广泛应用,一般会增大柱截面的组合弯矩乘系数,也可将梁端可抵抗弯矩对梁端实际配筋反算出来,也就是通过增大系数和实配弯矩相乘的方式实现,同时柱端控制截面的承载力借助增大后的弯距值进行设计。然后将各类构件的抗剪能力借助人为增大,帮助其在地震作用强烈的情况下不会因没有发挥出来之前的结构延性而导致非延性剪切破坏出现。一般是将柱端、剪力墙端、梁端、剪力墙洞口连梁端和梁柱节点部位的组合剪力值建筑剪力增大系数增大,设计和验算受剪控制界面的控制条件通过增大后的剪力设计值。
结语
综上所述,建筑物整体的性能是否良好与其结构设计中的抗震设计有着十分紧密的联系,建筑物结构安全性的提高需从结构耐久性、牢固性和构件承载力等各个方面进行提升。设计师应当使用适合不同建筑结构设计的抗震设计方式,从建筑地点到建筑物的结构设计整体过程贯穿始终,真正做到对建筑结构的合理布置使其抗震能力有效提升,这样才可最大程度的保障人们的财产及生命安全并提升建筑物抵御地震的能力,使建筑行业不断健康长远的发展。
参考文献:
[1]安少杰.关于建筑结构设计中的抗震设计分析[J].建材与装饰,2018(49):100-101.
[2]王敬东.高层建筑结构抗震设计中的不足及其对策分析[J].绿色环保建材,2018(10):62+65.
[3]韩月.抗震设计在房屋结构设计中的应用[J].住宅与房地产,2018(28):83.
[4]孔凡领.建筑结构设计中的抗震设计分析[J].智能城市,2018,4(06):28-29.
[5]武彦章.建筑结构设计中的抗震设计分析[J].山西建筑,2017,43(26):53-54.