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【摘 要】 近年来频发的地震灾害已经导致了太大的生命财产损失,加强建筑结构的抗震能力变得越来越重要。传统的建筑结构设计过于信赖计算设计的结果,忽略了建筑结构的实际情况,没能充分发挥计算设计在建筑抗震设计中的作用。而抗震概念设计的出现,将建筑结构设计引向了人性化方向,并且拓宽了建筑结构设计的思路,为建筑抗震设计提供了新的视角,并在实际应用中发挥了良好作用。
【关键词】 建筑结构设计;抗震设计;分析
引言:
目前,抗震设计已经成为建筑结构设计中的主要环节,通过加强建筑设计中的抗震建设可以有效合理的使建筑结构的安全性达到最佳状态,这样既能保证人们的生命和财产安全还能保证建筑工程项目的信誉。在建筑施工中融入抗震设计需要对建筑物的整体和内部构件进具体的分析和考虑,加强各构件的连接性,确保整体建筑的抗震性。在建筑设计中融入抗震设计是一个复杂的过程,要解决建筑中的抗震问题,需要建筑施工企业实践中不断探索和发现。
一、抗震对于房屋建筑的重要性
地震在自然灾害中属于危害最大的灾害之一,同时它对于大部分的工程结构而言也是一个大问题。因此,一旦发生自然灾害,其造成的财产损失是足以令世人震惊的。地震灾害是一种自然现象,按照人类现在的科技手段,还不能够完全正确预估灾害的发生以及找到有效的防止对策。因此而对地震这种不确定的灾害,全球各地区的地震工程界均进行了反思—如何改变现在所掌握的抗震思想和技术方法以有效减少灾害带来的损失。直到目前为止,面对地震的不确定性唯一有效的科学对策是在建筑建设过程中以“抗震的基本原则”作为建筑思想。全球90%的国家的抗震规范原则普遍为“小震时不能破建筑、中震时建筑可以维护加固、大震时建筑不倒”,而这种设计原则也确实在实践中获得一定的成功。该抗震原则的采用使得建筑的抗震性能得以大大提高,即使是在人口密集的城市或是城市周边,重大的地震灾害所造成的伤亡人数已呈下降趋势。
然而,虽然这种设计原则的主要目的是保护人们的生命安全,但它在中小震发生时导致建筑的部分使用功能丧失的可能性极大。尤其是在当下经济高速运转的模式下,建筑物内的装修、技术装备等等费用已然超过建筑物本身的建筑费用。这种经济损失是无法预估的。因此,抗震设计的合理性对于房屋建筑的重要性不言而喻。
二、高层建筑抗震设计要点
1、结构规则性
高层建筑由于其受水平荷载较大,在进行抗震结构设计时不仅要严格满足抗震设计规范,在条件允许情况下还要尽量做到结构布置合理。一般水平布置符合对称原则,结构刚度尽可能均匀,使整个建筑承受均匀的竖向荷载(重力)。竖直方向结构刚度需沿高度呈线性变化,同时保证结构有足够的刚度来抵抗风荷载产生的应力。
2、层间位移限制
通常情况下,高层建筑物由于高宽比较高,在水平荷载作用下(通常为风荷载和地震荷载)会产生很大水平位移,会导致较大的层间位移。如果不加以控制,会对建筑物产生致命性破坏。因此,在进行结构设计时要充分考虑建筑物所处的地理位置,包括常年风向大小和当地的抗震烈度。
三、抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用
1、建设场地的选择和地基基础设计
在进行建筑结构选址的时候,要对现场进行充分的勘测,详细了解并记录水文地质情况,并对一些特殊地段进行重点分析,在此基础上选择合适的建设场地,同时根据勘测资料进行地基基础设计。
(1)選择对抗震有利的地段。在选择建设场地的时候,要根据建筑物的高度和荷载形式,尽量选择宽阔平坦的坚硬地带,避开那些斜坡和坚实不均匀的地段、软弱土地段、液化土地段等,而且在选址的时候,要在几个预选方案中进行比选,从中挑选对抗震最有利的地段。
(2)严格遵循相关规范。在选址的时候,要根据建筑物的抗震设防类别,选择合理的建设场地,例如对于甲、乙类建筑,尽可能避开那些在地震作用下有可能发生滑坡、地裂、泥石流等次生灾害的地段。
(3)地基均匀性。因为建筑物都有一定的尺寸,在选址的时候,要根据建筑物基础的尺寸,选择那些地基较均匀的地段作为建设场地,这样可以避免一栋建筑物基础落在性质相差很大的地基上面,造成基础沉降不均匀,危及整个建筑物安全。当出现建筑物落在不均匀地基上时,要尽可能采取措施,进行专业的地基处理,确保建筑物安全。
2、选择建筑结构抗震体系
选择合理的建筑结构抗震体系是抗震设计中非常重要的一个因素,抗震体系的合理与否很大程度上的决定了建筑物的安全性和经济性,在进行建筑结构抗震体系设计时,具体可从以下三个方面入手:
(1)合理的建筑结构体系应该有效的避免部分结构受到破坏时对整体结构产生过大的影响,应该避免当部分构件遭到破坏而导致整体结构瘫痪的情况,因此,建筑结构的抗震设计必须具有一定的赘余度,还要拥有较好的变形能力和内力重分配功能。这样当地震发生时,即使部分结构遭受了较为严重的损坏,甚至退出工作,其余部分仍然可以承担起竖向荷载,保证整体建筑结构的稳固。
(2)建筑结构体系的计算简图应该比较清晰,同时应该制定合理的地震作用传递路径,在竖向建筑构建进行布置时,应尽量使其在垂直重力荷载作用下的压力水平趋于平均,在对楼屋盖梁体系进行不只是,垂直重力荷载应该以最短的路径想竖向构件方向传递。进行转换结构布置时,应该尽可能的使上部结构竖向构件传递的垂直重力荷载通过转换层进行转换。建筑整体抗测力结构,即框架、剪力墙、支撑等,应该尽量相互联系,具有一个明确的体系。
(3)建筑结构的刚度和强度应该合理,刚度和强度的分部也应该合理,避免由于局部削弱或者变形导致薄弱部位的产生,或较大的变形或应力集中现象。在进行框架结构设计时,应当考虑节点问题,保证节点不备破坏,对于有可能出现的较为薄弱的部位,可以实现采取适当的防护和加固措施,以提高其抗震能力。
3、建筑结构抗震设计方法
(1)构减轻结构自重。研究表明,地震效应与建筑物的质量成正比,高层建筑高度较大,其重心也较高,在地震作用下,倾覆力矩也随质量的增加而增大,这就会对结构物带来极大危险。因此,在进行设计和建造时,要尽可能采用强度大、质量轻的建筑材料,减轻建筑物的质量。
(2)提高短柱延性。在建筑结构中,要尽量提高短柱的承载力,并采取有效措施提高短柱的延性,这样就可以大幅度增强其抗震性能,确保建筑结构的安全。
(3)选择合理的建筑材料。在设计阶段,要进行抗震分析和计算,在选择建筑材料时,要对其参数进行可靠度分析,也要充分考虑材料参数的变异性,而且尽可能选择自振频率不同的材料,避免在地震作用时结构物局部或者整体发生共振,造成严重破坏。
(4)设置多道抗震防线,这样可以避免在地震作用下,由于局部损坏而造成整个建筑结构的损坏,例如框架一抗震墙结构系统,抗震墙可以抵抗较大的侧压力,是第一道防线,当在地震作用下抗震墙发生破坏时,框架结构就起到抗震的第二道防线。多道抗震防线可以极大的消耗地震能量,延缓或者减轻地震作用对高层建筑的损坏。
(5)加强建筑物内部的薄弱部分。在高层建筑中,由于层数较多,建筑面积较大,难免存在一些受力比较大而比较薄弱部分,在建设过程中,要及时对薄弱部分进行加强,采取有效措施增强其强度和刚度,这样就可以极大提高其承载力,避免在地震作用下过早的屈服产生较大变形,导致建筑结构局部损坏或者整个结构的损坏。
四、结束语
总体来说,对于建筑工程整个施工过程来说,抗震设计是一个科学、复杂的过程,从地理位置的选择到建筑的施工,抗震设计贯穿了整个过程。而且建筑的抗震设计是衡量整个建筑质量是否符合标准的重要参数。总之,建筑的抗震设计与建筑的质量息息相关,要针对不同的建筑风格采用不同的抗震设计,寻找最适合建筑的抗震设计方法。
参考文献:
[1]李鸣.浅谈建筑结构抗震设计[J].科技致富向导,2013年.
[2]张墅褒.浅议建筑结构设计中的抗震概念设计[J].城市建设理论研究,2012年.
【关键词】 建筑结构设计;抗震设计;分析
引言:
目前,抗震设计已经成为建筑结构设计中的主要环节,通过加强建筑设计中的抗震建设可以有效合理的使建筑结构的安全性达到最佳状态,这样既能保证人们的生命和财产安全还能保证建筑工程项目的信誉。在建筑施工中融入抗震设计需要对建筑物的整体和内部构件进具体的分析和考虑,加强各构件的连接性,确保整体建筑的抗震性。在建筑设计中融入抗震设计是一个复杂的过程,要解决建筑中的抗震问题,需要建筑施工企业实践中不断探索和发现。
一、抗震对于房屋建筑的重要性
地震在自然灾害中属于危害最大的灾害之一,同时它对于大部分的工程结构而言也是一个大问题。因此,一旦发生自然灾害,其造成的财产损失是足以令世人震惊的。地震灾害是一种自然现象,按照人类现在的科技手段,还不能够完全正确预估灾害的发生以及找到有效的防止对策。因此而对地震这种不确定的灾害,全球各地区的地震工程界均进行了反思—如何改变现在所掌握的抗震思想和技术方法以有效减少灾害带来的损失。直到目前为止,面对地震的不确定性唯一有效的科学对策是在建筑建设过程中以“抗震的基本原则”作为建筑思想。全球90%的国家的抗震规范原则普遍为“小震时不能破建筑、中震时建筑可以维护加固、大震时建筑不倒”,而这种设计原则也确实在实践中获得一定的成功。该抗震原则的采用使得建筑的抗震性能得以大大提高,即使是在人口密集的城市或是城市周边,重大的地震灾害所造成的伤亡人数已呈下降趋势。
然而,虽然这种设计原则的主要目的是保护人们的生命安全,但它在中小震发生时导致建筑的部分使用功能丧失的可能性极大。尤其是在当下经济高速运转的模式下,建筑物内的装修、技术装备等等费用已然超过建筑物本身的建筑费用。这种经济损失是无法预估的。因此,抗震设计的合理性对于房屋建筑的重要性不言而喻。
二、高层建筑抗震设计要点
1、结构规则性
高层建筑由于其受水平荷载较大,在进行抗震结构设计时不仅要严格满足抗震设计规范,在条件允许情况下还要尽量做到结构布置合理。一般水平布置符合对称原则,结构刚度尽可能均匀,使整个建筑承受均匀的竖向荷载(重力)。竖直方向结构刚度需沿高度呈线性变化,同时保证结构有足够的刚度来抵抗风荷载产生的应力。
2、层间位移限制
通常情况下,高层建筑物由于高宽比较高,在水平荷载作用下(通常为风荷载和地震荷载)会产生很大水平位移,会导致较大的层间位移。如果不加以控制,会对建筑物产生致命性破坏。因此,在进行结构设计时要充分考虑建筑物所处的地理位置,包括常年风向大小和当地的抗震烈度。
三、抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用
1、建设场地的选择和地基基础设计
在进行建筑结构选址的时候,要对现场进行充分的勘测,详细了解并记录水文地质情况,并对一些特殊地段进行重点分析,在此基础上选择合适的建设场地,同时根据勘测资料进行地基基础设计。
(1)選择对抗震有利的地段。在选择建设场地的时候,要根据建筑物的高度和荷载形式,尽量选择宽阔平坦的坚硬地带,避开那些斜坡和坚实不均匀的地段、软弱土地段、液化土地段等,而且在选址的时候,要在几个预选方案中进行比选,从中挑选对抗震最有利的地段。
(2)严格遵循相关规范。在选址的时候,要根据建筑物的抗震设防类别,选择合理的建设场地,例如对于甲、乙类建筑,尽可能避开那些在地震作用下有可能发生滑坡、地裂、泥石流等次生灾害的地段。
(3)地基均匀性。因为建筑物都有一定的尺寸,在选址的时候,要根据建筑物基础的尺寸,选择那些地基较均匀的地段作为建设场地,这样可以避免一栋建筑物基础落在性质相差很大的地基上面,造成基础沉降不均匀,危及整个建筑物安全。当出现建筑物落在不均匀地基上时,要尽可能采取措施,进行专业的地基处理,确保建筑物安全。
2、选择建筑结构抗震体系
选择合理的建筑结构抗震体系是抗震设计中非常重要的一个因素,抗震体系的合理与否很大程度上的决定了建筑物的安全性和经济性,在进行建筑结构抗震体系设计时,具体可从以下三个方面入手:
(1)合理的建筑结构体系应该有效的避免部分结构受到破坏时对整体结构产生过大的影响,应该避免当部分构件遭到破坏而导致整体结构瘫痪的情况,因此,建筑结构的抗震设计必须具有一定的赘余度,还要拥有较好的变形能力和内力重分配功能。这样当地震发生时,即使部分结构遭受了较为严重的损坏,甚至退出工作,其余部分仍然可以承担起竖向荷载,保证整体建筑结构的稳固。
(2)建筑结构体系的计算简图应该比较清晰,同时应该制定合理的地震作用传递路径,在竖向建筑构建进行布置时,应尽量使其在垂直重力荷载作用下的压力水平趋于平均,在对楼屋盖梁体系进行不只是,垂直重力荷载应该以最短的路径想竖向构件方向传递。进行转换结构布置时,应该尽可能的使上部结构竖向构件传递的垂直重力荷载通过转换层进行转换。建筑整体抗测力结构,即框架、剪力墙、支撑等,应该尽量相互联系,具有一个明确的体系。
(3)建筑结构的刚度和强度应该合理,刚度和强度的分部也应该合理,避免由于局部削弱或者变形导致薄弱部位的产生,或较大的变形或应力集中现象。在进行框架结构设计时,应当考虑节点问题,保证节点不备破坏,对于有可能出现的较为薄弱的部位,可以实现采取适当的防护和加固措施,以提高其抗震能力。
3、建筑结构抗震设计方法
(1)构减轻结构自重。研究表明,地震效应与建筑物的质量成正比,高层建筑高度较大,其重心也较高,在地震作用下,倾覆力矩也随质量的增加而增大,这就会对结构物带来极大危险。因此,在进行设计和建造时,要尽可能采用强度大、质量轻的建筑材料,减轻建筑物的质量。
(2)提高短柱延性。在建筑结构中,要尽量提高短柱的承载力,并采取有效措施提高短柱的延性,这样就可以大幅度增强其抗震性能,确保建筑结构的安全。
(3)选择合理的建筑材料。在设计阶段,要进行抗震分析和计算,在选择建筑材料时,要对其参数进行可靠度分析,也要充分考虑材料参数的变异性,而且尽可能选择自振频率不同的材料,避免在地震作用时结构物局部或者整体发生共振,造成严重破坏。
(4)设置多道抗震防线,这样可以避免在地震作用下,由于局部损坏而造成整个建筑结构的损坏,例如框架一抗震墙结构系统,抗震墙可以抵抗较大的侧压力,是第一道防线,当在地震作用下抗震墙发生破坏时,框架结构就起到抗震的第二道防线。多道抗震防线可以极大的消耗地震能量,延缓或者减轻地震作用对高层建筑的损坏。
(5)加强建筑物内部的薄弱部分。在高层建筑中,由于层数较多,建筑面积较大,难免存在一些受力比较大而比较薄弱部分,在建设过程中,要及时对薄弱部分进行加强,采取有效措施增强其强度和刚度,这样就可以极大提高其承载力,避免在地震作用下过早的屈服产生较大变形,导致建筑结构局部损坏或者整个结构的损坏。
四、结束语
总体来说,对于建筑工程整个施工过程来说,抗震设计是一个科学、复杂的过程,从地理位置的选择到建筑的施工,抗震设计贯穿了整个过程。而且建筑的抗震设计是衡量整个建筑质量是否符合标准的重要参数。总之,建筑的抗震设计与建筑的质量息息相关,要针对不同的建筑风格采用不同的抗震设计,寻找最适合建筑的抗震设计方法。
参考文献:
[1]李鸣.浅谈建筑结构抗震设计[J].科技致富向导,2013年.
[2]张墅褒.浅议建筑结构设计中的抗震概念设计[J].城市建设理论研究,2012年.