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摘要:在自然灾害中,地震是破坏力与影响力最大的灾害之一。广大人民的生命与财产安全,抗震设计成为建筑设计工作中的重要工作内容。如果建筑设计达到抗震设计的硬性标准,那么建筑的稳定性自然也就会得到保障,反之如果抗震设计存在严重的失误,那么建筑设计的稳定性必然会受到严重的影响大幅度降低。
关键词:建筑结构设计;抗震设计;方法
1.地震中被毁房屋的特点
1.1装配式楼梯盖破坏较严重
现阶段,预制空心楼板是大部分房屋均会采用的主体结构,倘若并未根据相关要求标准进行设计,那么在地震时,将会破坏整个预制板结构,造成墙体外闪或破坏,从而导致楼体大面积坍塌,并未将整体式楼盖的作用充分的发挥出来。
1.2框架结构中填充墙与楼梯间被震坏
当地震发生之后,毁坏最为严重的当属建筑房屋的楼梯,一般情况下,楼梯间是发生灾害之后人们逃生的重要通道,但是因其结构特征,其损毁也较为严重。此外,还应高度关注填充墙的设计问题,一旦发生地震,其损毁情况也十分严重。
1.3钢筋混凝土结构不符合标准要求
在发生地震等灾害之后,遭受损毁最少、保存最为完整的为框架剪力墙,只有柱端、柱和框架梁的节点处以及柱的下端因为地震作用力大的缘故,而发生坍塌或损毁,具有明显的柱弱梁强的特点。这主要是因为并未按照设计规范与要求配置箍筋而导致的,在搭接主筋过程中,有些设计师随心所欲,并未遵循相关的设计标准,如此一来,将会导致严重的后果,降低建筑物的安全性能。
1.4竖向不规则的房屋建筑破坏较严重
相比之下,在地震之后,损毁较为严重的大多数为竖向不规则的房屋建筑,专业人士将其划分为两个类型,即为:一,突出的小塔楼结构,由于其房屋的钢度及竖向结构,极容易导致引起结构突变这一现象,一旦发生地震等灾害,将会产生严重的辫梢效应,造成大面积的坍塌,损毁较为严重;二是,敞开的框架结构,这类结构的底层较为空旷,下部结构相对较为薄弱,符合使用者的居住需求。
2.建筑结构抗震设计中的基本原则
2.1结构构件应具有一定的性能
建筑结构构件中承载力、稳定性、刚度和延性等是抗震设计必须要考虑的重要因素。强柱弱梁、强剪弱弯、强底层柱、强节点弱是结构构件所应该遵循的原则。要特别注意增强构件薄弱环节的抗震能力,纵向的主要承载构件不宜成为主要的耗能构件。
2.2抗震防线布设点要达到多、广、大
多个延性良好的体系组合在一起形成了一个抗震结构的总体系,还需要延性好的结构构件共同协作。通常情况下,大地震后会发生数十次的余震,所以结构设计要布设尽量多的抗震防线,这样就可以大幅度减少大地震后的多次余震所造成的建筑物坍塌的现象。抗震结构体系应具有最大系数的冗余度,包括内部和外部。
2.3处理好建筑结构的构件强弱关系
构件的强弱关系是设计中必须要注意的问题。在统一楼层内使主要耗能构件屈服之后,其他抗侧力构件则仍然处于弹性阶段,使得有效屈服保持的时间比较长,保障建筑结构的延性和抗倒塌的能力。值得注意的是,如果有一部分的抗震结构设计较强的情况下,必然会出现其相对薄弱的位置,两者之间的关系必须要处理得当,减少不科学合理的设计。
3.建筑结构设计中抗震设计的有效策略
3.1建筑地选择
在修建建筑前应选择地面较为平坦开阔的地区进行建设,有利于建筑的抗震设计。此外,对于所选建筑场地的土质应较为坚硬且密实度较高,保证硬度与密实度均匀。对于软土、陡坡、河岸边缘等地段不宜修建建筑,这些地段的土质硬度与密实度不均匀,不利于建筑的抗震设计。
3.2正确选择抗震建筑平面及立面
3.2.1建筑形态应简洁且平立面布置适宜
对于体型简洁规则的建筑,其受力性能的确定较为简单,同时对其在地震过程中的内力及反应也能够进行准确的分析。体型简洁规则的建筑物在发生地震时内部的结构构造较为容易处理,受地震的损害也不会很严重。针对体型与平面都不规则的建筑来说,其立面高低不同,所以建筑物的刚度与强度在地震发生时极容易产生突变,出现薄弱位置,而薄弱位置的产生在地震发生时易产生极大的危害。
3.2.2保证建筑平、立面的刚度与质量对称
若建筑平、立面的刚度与质量分布不均匀,无论建筑情况如何都会发生一定的扭转及形变,造成严重的危害。所以,必须保证平、立面刚度与质量的平衡与对称,使建筑的质心与刚心处于重合状态,保证建筑的稳定性。
3.2.3建筑质量与刚度变化均匀
在建筑质量与刚度方面,其竖向的分布一般是不均匀的。地震发生时的竖向收进上下部分的振动性能不同,容易使楼板出现应力变化,凹角处应力集中,最终导致地震带来的巨大损失。所以,在进行建筑结构抗震设计时应对竖向分布进行严格的监督,并采取相应的构造方式。
3.2.4防震缝的设置
根据建筑的不同类型、体型及不同的结构体系应采取适当的防震缝设置。针对建筑体型较为复杂的情况,若选择不设置防震缝,则应采用对其进行实际结构计算模型的抗震分析方法,对建筑物的局部应力及集中形变进行合理估算,并对其薄弱部位进行相应的防震设计。对于设置防震缝的建筑,应将其以结构单元形式进行划分,并根据场地的性质、房屋的类型预留相应的宽度。
3.3建筑结构的体系选择
3.3.1保证结构体系的承载能力
建筑结构体系的赘余度、变形能力及内力重分配等功能是建筑结构抗震设计的工作要点。地震发生时,哪怕出现其中部分构件问题,只要其余构件的承载能力能够对竖向承担荷载,就会使整个建筑处于稳定状态,保证其稳定性。
3.3.2建筑结构体系计算简图及地震作用传递路径
在进行建筑结构抗震设计的过程中,对于竖向构件的设置应使其在垂直重力的荷载作用下压应力近乎均匀。对于建筑的盖梁体系布置,尽量保证以最短的路径将垂直重力荷载传递到竖向的构件墙与构件柱上。对于转换体系的布置,要保证建筑上部结构对构件垂直重力荷载的传递在转换层进行不多于两次的转换过程。
3.3.3建筑结构体系应具备适当的强度和刚度
适当的强度与刚度的建筑结构体系分布是避免突变及部分削弱导致部分出现的有效途径。在进行建筑框架结构设计的环节中应保证建筑节点的质量。针对易出现薄弱的部位,及时对其进行抗震能力的防御。
结束语
建筑结构的防震设计是保证建筑物稳定的基础,也是对人们生命及财产安全的有效保障。地震所具有的破坏力,在多次地震中已显而易见,而其又具有不可预知性,设计人员设计出高性能的抗震结构的建筑,所拯救的就可能是许多生命。
参考文献:
[1]刘晓晖.浅谈建筑结构设计的抗震设计[J].门窗,2013,04:206.
[2]郭浩勋.探究建筑结构的抗震设计[J].河南科技,2013,22:162+175.
关键词:建筑结构设计;抗震设计;方法
1.地震中被毁房屋的特点
1.1装配式楼梯盖破坏较严重
现阶段,预制空心楼板是大部分房屋均会采用的主体结构,倘若并未根据相关要求标准进行设计,那么在地震时,将会破坏整个预制板结构,造成墙体外闪或破坏,从而导致楼体大面积坍塌,并未将整体式楼盖的作用充分的发挥出来。
1.2框架结构中填充墙与楼梯间被震坏
当地震发生之后,毁坏最为严重的当属建筑房屋的楼梯,一般情况下,楼梯间是发生灾害之后人们逃生的重要通道,但是因其结构特征,其损毁也较为严重。此外,还应高度关注填充墙的设计问题,一旦发生地震,其损毁情况也十分严重。
1.3钢筋混凝土结构不符合标准要求
在发生地震等灾害之后,遭受损毁最少、保存最为完整的为框架剪力墙,只有柱端、柱和框架梁的节点处以及柱的下端因为地震作用力大的缘故,而发生坍塌或损毁,具有明显的柱弱梁强的特点。这主要是因为并未按照设计规范与要求配置箍筋而导致的,在搭接主筋过程中,有些设计师随心所欲,并未遵循相关的设计标准,如此一来,将会导致严重的后果,降低建筑物的安全性能。
1.4竖向不规则的房屋建筑破坏较严重
相比之下,在地震之后,损毁较为严重的大多数为竖向不规则的房屋建筑,专业人士将其划分为两个类型,即为:一,突出的小塔楼结构,由于其房屋的钢度及竖向结构,极容易导致引起结构突变这一现象,一旦发生地震等灾害,将会产生严重的辫梢效应,造成大面积的坍塌,损毁较为严重;二是,敞开的框架结构,这类结构的底层较为空旷,下部结构相对较为薄弱,符合使用者的居住需求。
2.建筑结构抗震设计中的基本原则
2.1结构构件应具有一定的性能
建筑结构构件中承载力、稳定性、刚度和延性等是抗震设计必须要考虑的重要因素。强柱弱梁、强剪弱弯、强底层柱、强节点弱是结构构件所应该遵循的原则。要特别注意增强构件薄弱环节的抗震能力,纵向的主要承载构件不宜成为主要的耗能构件。
2.2抗震防线布设点要达到多、广、大
多个延性良好的体系组合在一起形成了一个抗震结构的总体系,还需要延性好的结构构件共同协作。通常情况下,大地震后会发生数十次的余震,所以结构设计要布设尽量多的抗震防线,这样就可以大幅度减少大地震后的多次余震所造成的建筑物坍塌的现象。抗震结构体系应具有最大系数的冗余度,包括内部和外部。
2.3处理好建筑结构的构件强弱关系
构件的强弱关系是设计中必须要注意的问题。在统一楼层内使主要耗能构件屈服之后,其他抗侧力构件则仍然处于弹性阶段,使得有效屈服保持的时间比较长,保障建筑结构的延性和抗倒塌的能力。值得注意的是,如果有一部分的抗震结构设计较强的情况下,必然会出现其相对薄弱的位置,两者之间的关系必须要处理得当,减少不科学合理的设计。
3.建筑结构设计中抗震设计的有效策略
3.1建筑地选择
在修建建筑前应选择地面较为平坦开阔的地区进行建设,有利于建筑的抗震设计。此外,对于所选建筑场地的土质应较为坚硬且密实度较高,保证硬度与密实度均匀。对于软土、陡坡、河岸边缘等地段不宜修建建筑,这些地段的土质硬度与密实度不均匀,不利于建筑的抗震设计。
3.2正确选择抗震建筑平面及立面
3.2.1建筑形态应简洁且平立面布置适宜
对于体型简洁规则的建筑,其受力性能的确定较为简单,同时对其在地震过程中的内力及反应也能够进行准确的分析。体型简洁规则的建筑物在发生地震时内部的结构构造较为容易处理,受地震的损害也不会很严重。针对体型与平面都不规则的建筑来说,其立面高低不同,所以建筑物的刚度与强度在地震发生时极容易产生突变,出现薄弱位置,而薄弱位置的产生在地震发生时易产生极大的危害。
3.2.2保证建筑平、立面的刚度与质量对称
若建筑平、立面的刚度与质量分布不均匀,无论建筑情况如何都会发生一定的扭转及形变,造成严重的危害。所以,必须保证平、立面刚度与质量的平衡与对称,使建筑的质心与刚心处于重合状态,保证建筑的稳定性。
3.2.3建筑质量与刚度变化均匀
在建筑质量与刚度方面,其竖向的分布一般是不均匀的。地震发生时的竖向收进上下部分的振动性能不同,容易使楼板出现应力变化,凹角处应力集中,最终导致地震带来的巨大损失。所以,在进行建筑结构抗震设计时应对竖向分布进行严格的监督,并采取相应的构造方式。
3.2.4防震缝的设置
根据建筑的不同类型、体型及不同的结构体系应采取适当的防震缝设置。针对建筑体型较为复杂的情况,若选择不设置防震缝,则应采用对其进行实际结构计算模型的抗震分析方法,对建筑物的局部应力及集中形变进行合理估算,并对其薄弱部位进行相应的防震设计。对于设置防震缝的建筑,应将其以结构单元形式进行划分,并根据场地的性质、房屋的类型预留相应的宽度。
3.3建筑结构的体系选择
3.3.1保证结构体系的承载能力
建筑结构体系的赘余度、变形能力及内力重分配等功能是建筑结构抗震设计的工作要点。地震发生时,哪怕出现其中部分构件问题,只要其余构件的承载能力能够对竖向承担荷载,就会使整个建筑处于稳定状态,保证其稳定性。
3.3.2建筑结构体系计算简图及地震作用传递路径
在进行建筑结构抗震设计的过程中,对于竖向构件的设置应使其在垂直重力的荷载作用下压应力近乎均匀。对于建筑的盖梁体系布置,尽量保证以最短的路径将垂直重力荷载传递到竖向的构件墙与构件柱上。对于转换体系的布置,要保证建筑上部结构对构件垂直重力荷载的传递在转换层进行不多于两次的转换过程。
3.3.3建筑结构体系应具备适当的强度和刚度
适当的强度与刚度的建筑结构体系分布是避免突变及部分削弱导致部分出现的有效途径。在进行建筑框架结构设计的环节中应保证建筑节点的质量。针对易出现薄弱的部位,及时对其进行抗震能力的防御。
结束语
建筑结构的防震设计是保证建筑物稳定的基础,也是对人们生命及财产安全的有效保障。地震所具有的破坏力,在多次地震中已显而易见,而其又具有不可预知性,设计人员设计出高性能的抗震结构的建筑,所拯救的就可能是许多生命。
参考文献:
[1]刘晓晖.浅谈建筑结构设计的抗震设计[J].门窗,2013,04:206.
[2]郭浩勋.探究建筑结构的抗震设计[J].河南科技,2013,22:162+175.