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【摘 要】 本文通过对我国高层间结构抗震设计中存在的一些问题进行分析,并提出一些措施,期望能更好的促进我国建筑工程结构的发展。
【关键词】 结构抗震;高层建筑;结构控制
引言:
工业和民用建筑设计是一项十分复杂且重要的工作,设计工作包括很多方面,而抗震设计作为整个工民建结构设计中最重要的组成部分,其抗震设计工作水平和质量将直接影响着整个工民建工程的施工质量,关系着后期工程的抗震性能,甚至会对人们生命安全造成影响。
一、建筑结构的抗震设计
建筑结构的抗震设计属于结构设计中的概念设计,由于地震灾害的爆发具有不确定性、随机性,房屋建筑结构的抗震设计合适与否,在概念设计中可以清晰地表达。而在抗震设计中,需要在工程结构设计的开始阶段正确掌握地震灾害的能量输入、建筑结构的类型、结构体系、刚度分布等主要方面,这样可以从根本上消除房屋建筑结构中抗震较薄弱的环节。
二、建筑设计与建筑抗震设计之间的关系
建筑设计作为项目建设的基本参照和框架,需要在施工前就完成。在建筑设计的过程中,需要对环境、地理、气候等因素加以充分考虑,其发挥的指导作用往往是非常重要的。在工程项目建设中,最关键的一步就是建筑设计这项工作。只要能够保证建筑设计的科学合理、安全性过关,那么后面的具体工作就能很好地展开。因此,在建筑设计中融入抗震理念是重要的一环,可以有效地提高建筑项目的抗震性。建筑设计是建筑抗震设计的基础,一定要实现二者的相互协作,如此才能实现最佳的抗震效果;在刚确定项目建设设计方案时,就难以再进行大范围改动,若是在此基础上,未能对建筑物的抗震性能加以考虑,只是通过在具体施工中通过构件设置的加固来提高建筑抗震性,这样并未能将抗震问题很好地解决;若是在建筑设计过程中,对建筑物的抗震性加以充分考虑,做好材料设置和构件安排等方面的准备,这样才能确保建筑物的抗震性也会得到保障。
三、地震的破坏原理
(一)地震的灾害性
在众多自然灾害中,地震灾害具有破坏性大、瞬间性等特征,往往在很短的时间内就对经济建设和人民的生命财产产生巨大的危害,因此,地震是最难防范的天灾之一。地震过程中经常会出现山体崩裂和房屋倒塌,尤其是在人们熟睡的夜晚,容易造成严重的伤亡。随着经济的迅速发展,城市化发展迅速,房屋建筑比较密集,但是在建筑结构的抗震方面没有进行完善设计,一旦发生地震,就会造成惨重损失。在过去的地震数据中,有60%的死亡是由于建筑结构的抗震能力不够而造成的,所以提高建筑结构抗震能力对于减轻地震损失来说有着重要的意义。
(二)地震对建筑构造的破坏
在地震发生时,震源会发出地震震波,受到地震震波的影响,地面和一些建筑物会发生强烈的晃动,这种强烈的震动对建筑结构产生影响,破坏建筑结构的平衡性,严重的将会发生破裂,甚至倒塌。地震的震波通常分为三种:地震纵波、地震横波和地震波的混合波。一般来说,地震的纵波为上下震动的方式,对建筑的破坏性较小;而地震横波到达地面时,传播方式为水平方向传播,对于建筑物的结构有着很大的破坏;当地震波的横波和纵波相遇时,成为地震波的混合波,这两种震波同时传播,对建筑结构的影响是最大的,两种力相遇生成一种合力,加上建筑加速度力和建筑物重心力的影响,非常容易导致建筑物的坍塌。
四、钢筋混凝土建筑结构抗震设计
(一)混凝土建筑构造上必须保证延性
经历过一些地震灾害的影响之后,钢筋混凝土建筑想要有效保证其建筑抗震能力,在进行抗震设计的时候就必须保证建筑物在地震环境中有足够承载能力,由于地震的影响,建筑物结构就会进入塑形阶段,非常容易产生变形,针对上述钢筋混凝土的结构特点,为了能够更好地进行抗震,处于地震多发带的钢筋混凝土建筑结构,一定要按照延性框架结构进行设计,在建筑物设计过程中,必须要首先保证建筑物薄弱区域的承受能力以及强度方面的质量,只有这样才能够有效保证整个建筑物的强度,另外,增加建筑结构的延展性也能够有效提高建筑物的抗变形能力,将地震的破坏性降到最低,有效提高建筑物的抗震能力。
(二)建筑物的平面设计
在建筑物施工,平面设计是重要的环节,对建筑物日后的使用将起到决定作用。例如,分别作商务和居住用途的建筑物,它们在平面设计上必然存在很大差别,为了使使用需求得到进一步满足,就一定要按照用途,来对平面构造进行科学设计;另外,为了将抗震元素融入到平面设计之中,不仅要对施工材料的坚固性加以重点考虑,还需要对构架安装的合理性、内部各因素的协调性加以综合考量。要想完美地实现平面设计和抗震设计的结合,就对设计者提出了很高的要求,不但要工作经验丰富,要需要深入地研究审美观念和抗震技术,前提还得不对内部美观产生不利影响,在此基础上再确保抗震性能的最大化。
(三)轴压比和短柱设计
在建筑结构抗震设计中,为了提高结构的抗震性,需要减小柱的轴压比,增大柱的截面尺寸。减小柱轴压比的主要目的是为了使柱子处于大偏心受压状态,避免纵向受力钢筋未达到受拉屈服而混凝土却被压碎的情况发生。由于柱的刚性强度比较高,使得整体结构的延性就差,当发生地震灾害时,结构吸收地震能量和耗散能量就少,使得结构很容易发生破坏。所以在高层结构设计时,通常采用强柱弱梁设计方法,且梁具有很好的延性,可以发生适量的变形,就会减少柱子进入屈服强度的可能性,且在设计时可以适当增大轴压比。此外,许多高层建筑底层的柱子长细比小于4,但不能依据长细比小于4则判断是短柱。因为短柱的确定因素是柱的剪跨比,只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。
(四)提高抗震设计等级
由于近几年,一些特大地震灾害频频出现,给我国造成了巨大的经济损失。研究表明,以地震灾害分析50年为一个分析周期,而小震的重现世间为50年,小震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为62%;中型地震的重现世间为475年,中震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为10%;大型地震的重现世间为2000年,大震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为2%。因此,一些建筑结构设计专家指出,我国地震多发地带应该及时提高建筑结构的抗震等级,严格控制建筑结构的抗震设计,确保建筑結构的抗震稳定性。
(五)加强抗震设计的质量
地震发生时,对建筑物产生的破坏作用是非常大的,因此加强对工民建筑结构中的抗震设计是十分重要的。我国的建筑行业虽然发展的较为迅速,但是相应的关键性技术水平还相对较低,尤其是建筑结构的整体设计水平,由此导致了没有科学合理的建设方案以及结构设计方案,从而导致了建筑工程的成本费用、重量等方面显著的提高,同时还降低了建筑物的抗震性能。因此,为了提高工民建筑结构设计的合理性,首先要严格遵循科学合理的抗震理论知识以及设计原则。然后结合建筑物本身的特点以及性能,充分考虑建筑物的建筑环境以及结构形式,促进建筑结构自身的安全性和可靠性。例如,在进行结构设计时,要将结构构件的承载力、耗能力以及刚度和延伸性进行充分的考虑,使建筑物的结构设计拥有较强的承载能力、刚度,同时还要具备较强的延性性能。
五、结束语
地震是一种常见的自然灾害现象,灾害经常会引起建筑结构的破裂甚至出现坍塌,对经济建设以及人们的生命财产安全带来很大的危害。因此,在当前的建筑结构设计中,加强对建筑物抗地震倒塌能力的设计变得越来越重要。提高建筑结构的抗震能力,应当从建筑设计的理念革新出发。在整个设计施工的过程中,还应当控制建筑结构的原材料质量和建筑工程的施工质量,做好建筑结构局部抗震能力的提升,提高建筑结构的总体抗震能力,减少地震灾害对建筑结构的影响。
参考文献:
[1]金韩彪.钢筋混凝土建筑结构抗震设计[J].江西建材,2014,21:40.
[2]蒙雪俏.建筑结构抗震设计要求探析[J].中国高新技术企业,2014,31:77-78.
[3]韩娟娟.建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用[J].四川水泥,2014,10:86.
【关键词】 结构抗震;高层建筑;结构控制
引言:
工业和民用建筑设计是一项十分复杂且重要的工作,设计工作包括很多方面,而抗震设计作为整个工民建结构设计中最重要的组成部分,其抗震设计工作水平和质量将直接影响着整个工民建工程的施工质量,关系着后期工程的抗震性能,甚至会对人们生命安全造成影响。
一、建筑结构的抗震设计
建筑结构的抗震设计属于结构设计中的概念设计,由于地震灾害的爆发具有不确定性、随机性,房屋建筑结构的抗震设计合适与否,在概念设计中可以清晰地表达。而在抗震设计中,需要在工程结构设计的开始阶段正确掌握地震灾害的能量输入、建筑结构的类型、结构体系、刚度分布等主要方面,这样可以从根本上消除房屋建筑结构中抗震较薄弱的环节。
二、建筑设计与建筑抗震设计之间的关系
建筑设计作为项目建设的基本参照和框架,需要在施工前就完成。在建筑设计的过程中,需要对环境、地理、气候等因素加以充分考虑,其发挥的指导作用往往是非常重要的。在工程项目建设中,最关键的一步就是建筑设计这项工作。只要能够保证建筑设计的科学合理、安全性过关,那么后面的具体工作就能很好地展开。因此,在建筑设计中融入抗震理念是重要的一环,可以有效地提高建筑项目的抗震性。建筑设计是建筑抗震设计的基础,一定要实现二者的相互协作,如此才能实现最佳的抗震效果;在刚确定项目建设设计方案时,就难以再进行大范围改动,若是在此基础上,未能对建筑物的抗震性能加以考虑,只是通过在具体施工中通过构件设置的加固来提高建筑抗震性,这样并未能将抗震问题很好地解决;若是在建筑设计过程中,对建筑物的抗震性加以充分考虑,做好材料设置和构件安排等方面的准备,这样才能确保建筑物的抗震性也会得到保障。
三、地震的破坏原理
(一)地震的灾害性
在众多自然灾害中,地震灾害具有破坏性大、瞬间性等特征,往往在很短的时间内就对经济建设和人民的生命财产产生巨大的危害,因此,地震是最难防范的天灾之一。地震过程中经常会出现山体崩裂和房屋倒塌,尤其是在人们熟睡的夜晚,容易造成严重的伤亡。随着经济的迅速发展,城市化发展迅速,房屋建筑比较密集,但是在建筑结构的抗震方面没有进行完善设计,一旦发生地震,就会造成惨重损失。在过去的地震数据中,有60%的死亡是由于建筑结构的抗震能力不够而造成的,所以提高建筑结构抗震能力对于减轻地震损失来说有着重要的意义。
(二)地震对建筑构造的破坏
在地震发生时,震源会发出地震震波,受到地震震波的影响,地面和一些建筑物会发生强烈的晃动,这种强烈的震动对建筑结构产生影响,破坏建筑结构的平衡性,严重的将会发生破裂,甚至倒塌。地震的震波通常分为三种:地震纵波、地震横波和地震波的混合波。一般来说,地震的纵波为上下震动的方式,对建筑的破坏性较小;而地震横波到达地面时,传播方式为水平方向传播,对于建筑物的结构有着很大的破坏;当地震波的横波和纵波相遇时,成为地震波的混合波,这两种震波同时传播,对建筑结构的影响是最大的,两种力相遇生成一种合力,加上建筑加速度力和建筑物重心力的影响,非常容易导致建筑物的坍塌。
四、钢筋混凝土建筑结构抗震设计
(一)混凝土建筑构造上必须保证延性
经历过一些地震灾害的影响之后,钢筋混凝土建筑想要有效保证其建筑抗震能力,在进行抗震设计的时候就必须保证建筑物在地震环境中有足够承载能力,由于地震的影响,建筑物结构就会进入塑形阶段,非常容易产生变形,针对上述钢筋混凝土的结构特点,为了能够更好地进行抗震,处于地震多发带的钢筋混凝土建筑结构,一定要按照延性框架结构进行设计,在建筑物设计过程中,必须要首先保证建筑物薄弱区域的承受能力以及强度方面的质量,只有这样才能够有效保证整个建筑物的强度,另外,增加建筑结构的延展性也能够有效提高建筑物的抗变形能力,将地震的破坏性降到最低,有效提高建筑物的抗震能力。
(二)建筑物的平面设计
在建筑物施工,平面设计是重要的环节,对建筑物日后的使用将起到决定作用。例如,分别作商务和居住用途的建筑物,它们在平面设计上必然存在很大差别,为了使使用需求得到进一步满足,就一定要按照用途,来对平面构造进行科学设计;另外,为了将抗震元素融入到平面设计之中,不仅要对施工材料的坚固性加以重点考虑,还需要对构架安装的合理性、内部各因素的协调性加以综合考量。要想完美地实现平面设计和抗震设计的结合,就对设计者提出了很高的要求,不但要工作经验丰富,要需要深入地研究审美观念和抗震技术,前提还得不对内部美观产生不利影响,在此基础上再确保抗震性能的最大化。
(三)轴压比和短柱设计
在建筑结构抗震设计中,为了提高结构的抗震性,需要减小柱的轴压比,增大柱的截面尺寸。减小柱轴压比的主要目的是为了使柱子处于大偏心受压状态,避免纵向受力钢筋未达到受拉屈服而混凝土却被压碎的情况发生。由于柱的刚性强度比较高,使得整体结构的延性就差,当发生地震灾害时,结构吸收地震能量和耗散能量就少,使得结构很容易发生破坏。所以在高层结构设计时,通常采用强柱弱梁设计方法,且梁具有很好的延性,可以发生适量的变形,就会减少柱子进入屈服强度的可能性,且在设计时可以适当增大轴压比。此外,许多高层建筑底层的柱子长细比小于4,但不能依据长细比小于4则判断是短柱。因为短柱的确定因素是柱的剪跨比,只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。
(四)提高抗震设计等级
由于近几年,一些特大地震灾害频频出现,给我国造成了巨大的经济损失。研究表明,以地震灾害分析50年为一个分析周期,而小震的重现世间为50年,小震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为62%;中型地震的重现世间为475年,中震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为10%;大型地震的重现世间为2000年,大震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为2%。因此,一些建筑结构设计专家指出,我国地震多发地带应该及时提高建筑结构的抗震等级,严格控制建筑结构的抗震设计,确保建筑結构的抗震稳定性。
(五)加强抗震设计的质量
地震发生时,对建筑物产生的破坏作用是非常大的,因此加强对工民建筑结构中的抗震设计是十分重要的。我国的建筑行业虽然发展的较为迅速,但是相应的关键性技术水平还相对较低,尤其是建筑结构的整体设计水平,由此导致了没有科学合理的建设方案以及结构设计方案,从而导致了建筑工程的成本费用、重量等方面显著的提高,同时还降低了建筑物的抗震性能。因此,为了提高工民建筑结构设计的合理性,首先要严格遵循科学合理的抗震理论知识以及设计原则。然后结合建筑物本身的特点以及性能,充分考虑建筑物的建筑环境以及结构形式,促进建筑结构自身的安全性和可靠性。例如,在进行结构设计时,要将结构构件的承载力、耗能力以及刚度和延伸性进行充分的考虑,使建筑物的结构设计拥有较强的承载能力、刚度,同时还要具备较强的延性性能。
五、结束语
地震是一种常见的自然灾害现象,灾害经常会引起建筑结构的破裂甚至出现坍塌,对经济建设以及人们的生命财产安全带来很大的危害。因此,在当前的建筑结构设计中,加强对建筑物抗地震倒塌能力的设计变得越来越重要。提高建筑结构的抗震能力,应当从建筑设计的理念革新出发。在整个设计施工的过程中,还应当控制建筑结构的原材料质量和建筑工程的施工质量,做好建筑结构局部抗震能力的提升,提高建筑结构的总体抗震能力,减少地震灾害对建筑结构的影响。
参考文献:
[1]金韩彪.钢筋混凝土建筑结构抗震设计[J].江西建材,2014,21:40.
[2]蒙雪俏.建筑结构抗震设计要求探析[J].中国高新技术企业,2014,31:77-78.
[3]韩娟娟.建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用[J].四川水泥,2014,10:86.