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【摘 要】 近年来,我国相继发生了几次破坏力较强的地震灾害,地震灾区许多房屋损坏或倒塌,给人民的生命财产造成了巨大的损失。如何在实现房屋建筑使用功能的同时,增强其抗震能力,成为建筑行业必须解决的重大问题。本文分析了建筑结构设计中的抗震设计。
【关键词】 防震设计;建筑结构
一、建筑抗震设计的简述
地震是一种突发的自然灾害,是由地下某处薄弱岩层破裂或地球板块互相挤压、冲撞引起振动,并以波的形式传至地表引起的地面运动。在历史上我国就是世界上的地震多发国家之一,地震之所以造成人民生命财产和国民经济严重的损失,直接原因有三:一是地震引起滑坡、地裂、断层等严重的地面变形,直接损害结构物;二是地震引起结构物地基的震陷、砂土液化,使地基失效;三是结构物在剧烈的振动中因承载力不足、变形过大、连接接头破坏、构件失稳甚至整体倾覆而破坏。建筑结构的抗震设计主要针对后一种情况而言,《建筑抗震设计规范》GB50011(以下简称抗震规范)规定:对位于抗震设防区的建筑物必须进行抗震设计,以预防为主,使建筑经抗震设防后,减轻地震破坏,避免人员伤亡,减少经济损失,实践证明,若想防控建筑工程质量出现问题,工程的设计质量是第一道关口。由于在设计上出现的问题,会给工程施工阶段与交付使用等方面带来很多安全质量隐患,所以一定要严格的管理建筑的抗震设计,20世纪以来,中国共发生6级以上地震近千次。最近100里,中国死于地震的人数高达55万之多,占全球地震死亡人数的53%。所以城市中的地震灾害主要是由建筑物的倒塌、破坏直接或间接造成的,因而提高各类工程的抗震能力就成为减轻城市震害的重要对策之一。
二、抗震概念设计的基本原则
1、建筑场地选择的基本原则
场地条件是造成建筑物震害的重要原因,因此在选择建筑物场地时,工程师应该注意掌握场地的工程地质、地震活动和地震地质等会影响工程的因素,并结合工程的实际需要,对抗震有利、不利和危险地段做出综合评价。选择对建筑抗震有利的地段,例如平坦、开阔的坚硬场地土;避开对建筑抗震不利的地段,当无法避开时,要采取有效的抗震措施。
2、建筑体型的确定原则
建筑物体型应力求简单、规则、对称,质量和刚度变化均匀,以减少地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。
3、选择合理的抗震结构体系
结构布置应具备多道抗震防线,多道设置抗震防线是为了防止由于地震的连续性对建筑物带来的多次冲击,以提高建筑物的防震能力。
结构应具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和耗能能力,避免地震对抗震結构体系的破坏,同时结构的刚度和强度需分配合理,避免薄弱环节出现。而一旦薄弱环节的出现,就要采取有效的加强措施。
4、非结构构件的处理
考虑到结构可能在地震中会变形,建筑幕墙等应采用可靠的连接方法,加强非结构构件件的预埋件锚固部位,承受来自建筑非结构构件带给建筑主体的震力。墙体材料方面要优先考虑轻质材料。刚性护墙沿纵向宜均匀对称布置,与主体连接可靠,才能适应结构向不同方向的位移。
三、建筑抗震设计分析方法
1、场地和地基的选择
建筑的场地以及地基的选择对于高层建筑的抗震能力具有直接的影响,是建筑抗震设计的基础。在进行建筑场地以及地基的选择时,应该充分的了解当地的地震活动情况,对当地的地质情况进行科学的勘察,在收集丰富资料的基础之上对场地进行综合的分析和评价,评估当地的抗震设计等级。对于一些小利于抗震设计的场地应该尽可能的进行规避,而实在无法规避的应该有针对性的做好相应的处理措施。在高层建筑地基选择过程当中应该尽可能的选择岩石或者是其它具有较高密实度的基土,从而提高建筑地基的抗震能力,尽可能的避开小利于抗震的软性地基土。对于一些达小到抗震要求的地基应该采取相应的措施进行加固和改造,使其能够符合相应的标准。
2、建筑结构的规则性
为了保证建筑的可靠性以及其所承载的力量的分布均匀,在进行建筑结构设计过程中,一定要尽量保证建筑结构的规则性,并且也要使抗侧力结构尽量保证简单化。在选择建筑结构平面布置图形时,应该选择较为规整的图形,因为只有规则的图形,才能使建筑在面对地怎发生时所带来的承载力的均匀分布。对于小规则的建筑结构平面,应该尽量避免,因为小规则的建筑平面容易造成建筑结构质心与钢心间的交错,这样的建筑在面对地震时,容易产生钢心距离较大,刚性小足,最终建筑将会面临倒塌的危险。
3、建筑结构材料的选取
建筑结构材料的好坏决定着建筑在地震发生时的安全性。事实上,高层建筑抗震结构设计的实质就是将各个建筑构件的延性整合起来,并对其进行相应的协调与把握,其目的就使建筑在面对地震时能够安全稳定。在选择建筑钢筋时,一定要尽量选择那些具有较高韧性的材料。对于在垂直方向受力的钢筋,要采用热轧钢筋,以HRB400级和HRB335级为标准,对于箍筋,则是以HRB335,HRB400和EIPB235级热轧钢筋为佳。在选取建筑结构材料过程中,一定要时时考虑材料抗震方面的性能,当然,在建筑过程中,建筑成本、造价控制也是建筑企业必须要考虑的问题,因此,在对建筑结构材料选取的过程中,一定要找到建筑成本与抗震新h)能之问的点,兼顾二者,以期实现以最少的材料获取最佳的抗震效果。
4、隔震和消能减震设计
有些高层建筑对于抗震的要求较为严格,除了要实现一般的抗震效果外,还有保证隔振、消能等方面的需求。因此,为了达到这些效果,首先,从场地与地基的角度来看,应该选择具有较高密实度的地基,因为高密实度的地基,可以减轻地震发生时所产生的能量给建筑造成的破坏,降低共振发生几率。对于小同建筑,其所要求的隔振系数有所小同,因此,在进行建筑结构设计时,一定要具体问题具体分析,选择相应的隔震支座,并且,也要考虑因风力所给建筑带来的负荷。对于隔振、消能方面的建筑构件的选择上,尽量采用延性好的材料,使建筑受地震能力带来的破坏降低。
5、抗侧力体形的优化
对一般性构造的高楼,刚比柔好,采用刚性结构方案的高楼,小仅主体结构破坏轻,而且由于地震时的结构变形小,隔墙,围护墙等非结构部件将得到保护,破坏也会减轻。提高结构的超静定次数,在地震时能够出现的塑性铰就多,能耗散的地震能量也就越多,结构就愈能经受住较强地震而小倒塌。改善结构屈服机制,使结构破坏卜按照整体屈服机制进行,而小是楼层屈服机制。设计结构时遵循强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯,强压弱拉的原则。在进行结构设计时,应该选定构件中轴力小的水平杆件,作为主要耗能杆件,并尽可能使其发生弯曲耗能。从而使整个构件具备较大的延性和耗能能力。
6、常用的加固设计
为了有效的提高建筑结构的抗震能力,应该根据建筑结构的实际情况采取相应的加固措施,在进行加固方法选择的时候应该具体考虑以卜几个方面的因素:第一,对于一些机构设计存在缺陷的情况,应该根据实际情况增加构件进行加固,或者是采取具有较高抗震能力的构件代替原有构件。对于需要提高承载力或结构整体刚度的情况,可以增设构件,扩大原截面,设置套箍等方法;很多建筑结构整体性连接达小到抗震的标准,可以有针对性的对结构进行相应的调整,这样可以分散地震力,减少破坏。建筑中的一些与建筑结构小相关的构件,在地震时有可能倒塌而造成危害,应该适当进行加固。
四、结束语
建筑的抗震设计是一项复杂的系统性工程,为了确保房屋的建筑质量,保障人民群众的生命财产安全,在工程实践中,不断加强对抗震设计理论及方法的分析和研究具有非常重要的现实意义。
参考文献:
[1]李智建,石延明.浅谈建筑结构设计中的抗震设计[J].科技资讯.2012(12)
[2]李文.砖混结构抗震设计问题探讨[J].淮南职业技术学院学报.2011(01)
【关键词】 防震设计;建筑结构
一、建筑抗震设计的简述
地震是一种突发的自然灾害,是由地下某处薄弱岩层破裂或地球板块互相挤压、冲撞引起振动,并以波的形式传至地表引起的地面运动。在历史上我国就是世界上的地震多发国家之一,地震之所以造成人民生命财产和国民经济严重的损失,直接原因有三:一是地震引起滑坡、地裂、断层等严重的地面变形,直接损害结构物;二是地震引起结构物地基的震陷、砂土液化,使地基失效;三是结构物在剧烈的振动中因承载力不足、变形过大、连接接头破坏、构件失稳甚至整体倾覆而破坏。建筑结构的抗震设计主要针对后一种情况而言,《建筑抗震设计规范》GB50011(以下简称抗震规范)规定:对位于抗震设防区的建筑物必须进行抗震设计,以预防为主,使建筑经抗震设防后,减轻地震破坏,避免人员伤亡,减少经济损失,实践证明,若想防控建筑工程质量出现问题,工程的设计质量是第一道关口。由于在设计上出现的问题,会给工程施工阶段与交付使用等方面带来很多安全质量隐患,所以一定要严格的管理建筑的抗震设计,20世纪以来,中国共发生6级以上地震近千次。最近100里,中国死于地震的人数高达55万之多,占全球地震死亡人数的53%。所以城市中的地震灾害主要是由建筑物的倒塌、破坏直接或间接造成的,因而提高各类工程的抗震能力就成为减轻城市震害的重要对策之一。
二、抗震概念设计的基本原则
1、建筑场地选择的基本原则
场地条件是造成建筑物震害的重要原因,因此在选择建筑物场地时,工程师应该注意掌握场地的工程地质、地震活动和地震地质等会影响工程的因素,并结合工程的实际需要,对抗震有利、不利和危险地段做出综合评价。选择对建筑抗震有利的地段,例如平坦、开阔的坚硬场地土;避开对建筑抗震不利的地段,当无法避开时,要采取有效的抗震措施。
2、建筑体型的确定原则
建筑物体型应力求简单、规则、对称,质量和刚度变化均匀,以减少地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。
3、选择合理的抗震结构体系
结构布置应具备多道抗震防线,多道设置抗震防线是为了防止由于地震的连续性对建筑物带来的多次冲击,以提高建筑物的防震能力。
结构应具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和耗能能力,避免地震对抗震結构体系的破坏,同时结构的刚度和强度需分配合理,避免薄弱环节出现。而一旦薄弱环节的出现,就要采取有效的加强措施。
4、非结构构件的处理
考虑到结构可能在地震中会变形,建筑幕墙等应采用可靠的连接方法,加强非结构构件件的预埋件锚固部位,承受来自建筑非结构构件带给建筑主体的震力。墙体材料方面要优先考虑轻质材料。刚性护墙沿纵向宜均匀对称布置,与主体连接可靠,才能适应结构向不同方向的位移。
三、建筑抗震设计分析方法
1、场地和地基的选择
建筑的场地以及地基的选择对于高层建筑的抗震能力具有直接的影响,是建筑抗震设计的基础。在进行建筑场地以及地基的选择时,应该充分的了解当地的地震活动情况,对当地的地质情况进行科学的勘察,在收集丰富资料的基础之上对场地进行综合的分析和评价,评估当地的抗震设计等级。对于一些小利于抗震设计的场地应该尽可能的进行规避,而实在无法规避的应该有针对性的做好相应的处理措施。在高层建筑地基选择过程当中应该尽可能的选择岩石或者是其它具有较高密实度的基土,从而提高建筑地基的抗震能力,尽可能的避开小利于抗震的软性地基土。对于一些达小到抗震要求的地基应该采取相应的措施进行加固和改造,使其能够符合相应的标准。
2、建筑结构的规则性
为了保证建筑的可靠性以及其所承载的力量的分布均匀,在进行建筑结构设计过程中,一定要尽量保证建筑结构的规则性,并且也要使抗侧力结构尽量保证简单化。在选择建筑结构平面布置图形时,应该选择较为规整的图形,因为只有规则的图形,才能使建筑在面对地怎发生时所带来的承载力的均匀分布。对于小规则的建筑结构平面,应该尽量避免,因为小规则的建筑平面容易造成建筑结构质心与钢心间的交错,这样的建筑在面对地震时,容易产生钢心距离较大,刚性小足,最终建筑将会面临倒塌的危险。
3、建筑结构材料的选取
建筑结构材料的好坏决定着建筑在地震发生时的安全性。事实上,高层建筑抗震结构设计的实质就是将各个建筑构件的延性整合起来,并对其进行相应的协调与把握,其目的就使建筑在面对地震时能够安全稳定。在选择建筑钢筋时,一定要尽量选择那些具有较高韧性的材料。对于在垂直方向受力的钢筋,要采用热轧钢筋,以HRB400级和HRB335级为标准,对于箍筋,则是以HRB335,HRB400和EIPB235级热轧钢筋为佳。在选取建筑结构材料过程中,一定要时时考虑材料抗震方面的性能,当然,在建筑过程中,建筑成本、造价控制也是建筑企业必须要考虑的问题,因此,在对建筑结构材料选取的过程中,一定要找到建筑成本与抗震新h)能之问的点,兼顾二者,以期实现以最少的材料获取最佳的抗震效果。
4、隔震和消能减震设计
有些高层建筑对于抗震的要求较为严格,除了要实现一般的抗震效果外,还有保证隔振、消能等方面的需求。因此,为了达到这些效果,首先,从场地与地基的角度来看,应该选择具有较高密实度的地基,因为高密实度的地基,可以减轻地震发生时所产生的能量给建筑造成的破坏,降低共振发生几率。对于小同建筑,其所要求的隔振系数有所小同,因此,在进行建筑结构设计时,一定要具体问题具体分析,选择相应的隔震支座,并且,也要考虑因风力所给建筑带来的负荷。对于隔振、消能方面的建筑构件的选择上,尽量采用延性好的材料,使建筑受地震能力带来的破坏降低。
5、抗侧力体形的优化
对一般性构造的高楼,刚比柔好,采用刚性结构方案的高楼,小仅主体结构破坏轻,而且由于地震时的结构变形小,隔墙,围护墙等非结构部件将得到保护,破坏也会减轻。提高结构的超静定次数,在地震时能够出现的塑性铰就多,能耗散的地震能量也就越多,结构就愈能经受住较强地震而小倒塌。改善结构屈服机制,使结构破坏卜按照整体屈服机制进行,而小是楼层屈服机制。设计结构时遵循强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯,强压弱拉的原则。在进行结构设计时,应该选定构件中轴力小的水平杆件,作为主要耗能杆件,并尽可能使其发生弯曲耗能。从而使整个构件具备较大的延性和耗能能力。
6、常用的加固设计
为了有效的提高建筑结构的抗震能力,应该根据建筑结构的实际情况采取相应的加固措施,在进行加固方法选择的时候应该具体考虑以卜几个方面的因素:第一,对于一些机构设计存在缺陷的情况,应该根据实际情况增加构件进行加固,或者是采取具有较高抗震能力的构件代替原有构件。对于需要提高承载力或结构整体刚度的情况,可以增设构件,扩大原截面,设置套箍等方法;很多建筑结构整体性连接达小到抗震的标准,可以有针对性的对结构进行相应的调整,这样可以分散地震力,减少破坏。建筑中的一些与建筑结构小相关的构件,在地震时有可能倒塌而造成危害,应该适当进行加固。
四、结束语
建筑的抗震设计是一项复杂的系统性工程,为了确保房屋的建筑质量,保障人民群众的生命财产安全,在工程实践中,不断加强对抗震设计理论及方法的分析和研究具有非常重要的现实意义。
参考文献:
[1]李智建,石延明.浅谈建筑结构设计中的抗震设计[J].科技资讯.2012(12)
[2]李文.砖混结构抗震设计问题探讨[J].淮南职业技术学院学报.2011(01)