建筑结构抗震设计若干问题研究探讨

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zzslcg123
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  摘要:随着我国建筑设计不断进步,抗震设计成为了倍受关注的一个环节,建筑物的抗震能力已经成为了衡量现在建筑设计水平的一个重要的因素。本文将从以下几个方面来分析建筑结构抗震设计若干问题。
  关键词:建筑结构;抗震;设计;问题;探讨
  中图分类号:TU8 文献标识码: A
  引言
  随着社会的发展,人们的生活水平也日益提高了,在城市的建设中高层建筑大量涌现,同时,近几年,自然灾害不断发生,为了保证建筑物的稳定性能,使建筑物在任何情况下都能完善的保持良好状态。因此,就要加强建筑物的抗震设计,保障人们的人身安全,给人们创造一个舒适安全的居住环境。
  一、建筑结构抗震设计的必要性
  地震是地壳运动在某些阶段发生急剧变化时的一种自然现象。据统计,全世界每年发生的地震约达500万次,其中绝大多数地震由于发生在地球深处或者它所释放的能量小而人们难以感觉到;而人们感觉到的地震,也即有感地震,仅占总量的1%左右;能造成灾害的强烈地震则为数更少,平均每年十几起。然而,就是这些每年为数不多的地震,却给人们带来了无可挽回的巨大经济损失和触目惊心的人身伤亡事故。据有关方面对世界上130次伤亡巨大的地震震害资料所做的统计表明,95%以上的伤亡是因为无抗震能力或抗震能力低的建筑物倒塌而造成的。典型的例子如1920年12月16日宁夏海源地震,1976年7月28日河北唐山地震,1995年1月17日日本阪神地震,2008年5月12日四川汶川地震等。
  研究和提高各类房屋抗震性能,使地震造成的人员伤亡和经济损失降到最低限度,是结构工程师们设计工作的重点。日本是个多地震国家,政府一贯重视建筑物抗震设计,其防震设施和技术相当先进,建筑物通常具备了抗御7~8级地震的能力;而阿尔及利亚因当地房屋建筑质量普遍低劣,抗震性能差,地震时易坍塌。由此可见,对建筑物进行有效的建筑结构抗震设计是减轻地震灾害最有效、最根本的措施之一。
  二、建筑结构抗震设计中的主要问题
  1、建筑选址
  避免抗震危险地段,选择对抗震有利的场地、地基和基础在进行设计时,应根据工程需要,掌握地震活动情况和工程地质的有关资料,作出综合评价,宜选择坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等有利地段;避开软弱土、液化土、河岸和边坡边缘,平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层等不利地段;同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上,也不宜部分采用天然地基,部分用桩基,当地基有软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时,宜加强基础的整体性和刚度。
  建筑工程选址应注意的问题:四川汶川地震的震害情况表明,那些建在断裂带上和断裂带沿线的建筑物都完全倒塌,破坏极其严重。因此,建筑物建设地点的确定是极其重要的,它是决定建筑物抗震性能的前提条件,只有正确的选址方案,才能保证建筑物满足建筑抗震设计的相关要求,保证其安全性、可靠性。选择建筑场地时应根据工程的实际需要和工程地质、地震活动情况等相关资料,选择对建筑物抗震有利的地段,避开对抗震不利的地段,严禁在地震断裂带及断裂带沿线附近建造甲、乙、丙类建筑物。应避开地震时可能发生山体滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等次生灾害地段。汶川地震发生时,北川老县城发生规模较大的山体滑坡,王家岩山体在地震作用下瞬间崩塌,崩塌的山体倾泻而下瞬间摧毁山下及周边的建筑物,北川老县城的5个街区的大部分建筑物被厚厚的土体掩埋,造成大量人员伤亡。这样的结果不是靠提高抗震设防等级、提高建筑物的抗震性能和措施所能避免的。所以避开此类危险地段,才能避免因选址不当所造成的严重的人员伤亡和财产损失。
  2、建筑结构体系的合理选择
  建筑结构体系的选择关系到了建筑结构的稳定性,自然也会成为抗震设计中的重要部分。首先,结构体系要具有相对的独立性。对于建筑结构体系的整体功能发挥来说,其应该具有一定的整体性和联系性,但是,对于抗震性来说,建筑结构体系就应该具有相对的独立性。主要是指结构体系应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。因此,在设计建筑结构时,应该要确保建筑结构具有一定的内力分配功能,这样如果一个构件受到了震力的破坏,其他的构件仍能够正常承载,一定程度上避免了整体结构失效可能性的出现。其次,合理分布震力传递途径。在结构设计过程中应该重视竖向的建筑结构要具有垂直重力传递的作用,“楼屋盖梁系的布置”要尽量保证从上部结构中传递过来的重力荷载能够通过转换层进行转换,同时,抗侧力结构要明确,尽量保证其连续性,如果结构出现了竖向变化则要尽量确保变化的均匀发生。最后,要具有适当刚度和以及强度。对于建筑结构体系来说,适当的刚度和强度能够在一定程度上避免因为结构的部分薄弱给整体结构造成影响,在框架设计过程中要保证节点在受到较大的重力荷载或者是应力过于集中时,不会出现破坏的状况。 
  3、建筑结构材料的选取
  建筑工程结构设计中结构材料选用也很重要。如果结构设计的很完善,同时也符合防震的要求,但是如果结构材料的选用不当,就可能达不到预期的防震效果。在防震结构设计时必须要对结构材料参数随机性的防震模糊可靠度进行分析,这与以往的结构抗震可靠度的研究不同,以往的研究中只考虑荷载的不确定性而不考虑别的因素。设计时应该综合考虑了材料参数的随机性,地震烈度的不确定性以及烈度等级界限的模糊性等因素,确保设计时考虑因素的全面性。 
  4、重视建筑结构平面布置的规则性和对称性 
  建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求柱子的距离内墙的布置空间活动面积的大小通道和楼梯的位置电梯井的布置房间的数量和布置等,都要在建筑的平面布置图上明确下来。而且,由于建筑使用功能不同,每个楼层的布置有可能差异很大,建筑平面上的墙体,包括外围填充墙内隔墙有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称,墙体与柱子分布的不对称不协调,使建筑物在地震时产生扭转地震作用,对抗震很不利有的建筑物,其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧,结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏这是因为电梯井筒具有极大的抗侧力刚度,吸引了地震作用的主要部分有的建筑物,在平面布置上一侧的墙体很多,而另一侧的墙体稀少,这就造成平面上刚度分布的很不对称,质量分布也偏心,使结构的受力和变形不协调,导致扭转地震作用效应,带来局部墙面的破坏有的建筑物,如底层为商场的临街建筑,临街一侧往往不设墙体,而其另一侧则有刚度很大的墙体封闭,两侧在刚度上相差很多,也将在地震时引起扭转地震作用,对抗震不利还有的建筑平面布置上,经常出现内隔墙不对齐或中断,使刚度发生突变和地震力传递受阻,对抗震也带来不利,客易引起结构的局部破坏建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大。 
  三、建筑结构设计中常用的减震技术
  1、新建建筑物的结构设计
  随着人们安全意识的不断增强,建筑结构设计理念的不断更新,人们对建筑结构的减震、隔震设计越来越重视。我们在设计的时候,除了对建筑物的基础部分采用特殊处理之外,还可以借助消能减震装置或者元件削弱地震对建筑物的作用力,保护人们的生命财产安全。
  2、对建成建筑物的抗震加固
  在对建筑物的地基或基础进行隔震设计时,我们一定要在建筑物没有动工以前按照隔震设计的措施,完成相应的工作。最迟也是在建筑物的施工过程当中,在建筑物的关键部位设置特殊的隔震装置。然而,建筑物建成以后,如果想对其进行抗震加固,就要采用增加阻尼的办法,在建筑物的结构上重新添加消能减震装置。这些消能减震装置更适用于高層建筑、钢结构,从适用的部位来说,也是很广泛的,它不仅可以应用于建筑物的上部结构,也可用于建筑物的隔震夹层。
  结束语
  由于建筑结构的抗震能力是关系到人们生命财产的重要问题。因此,设计人员在设计建筑结构时,必须要将建筑物的抗震能力放在重要的位置进行考虑。此外,在施工过程中,施工单位也要根据具体的施工规范或图集,保证构造上满足抗震及设计要求,尽量提高建筑物的抗震能力,从而为保障人们的生命财产安全作出应用的贡献。
  参考文献
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