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摘要:近年来,随着我国经济水平的不断提高,越来越多的建筑拔地而起。多功能的居住环境以及简洁美观的立体效果,已然成为人们对建筑设计的主流追求,为了满足这一需求,设计中普遍采用结构复杂的建筑体系,这在保证建筑拥有足够多使用空间的同时,无疑也增加了建筑结构抗震设计的工作量。我们应该如何更好的对建筑物进行抗震设计才能够更好的保证建筑物基本安全性能,这是现在建筑工程结构抗震设计当中正在进行思考的一个问题,也是现在很多建筑设计人员正在进行深人研究的一个问题。为了更好的对这个问题进行解决,我们首先应该做的就是对实际建筑工程当中抗震设计在建筑结构设计当中的应用进行一定的了解。
关键词:建筑结构;抗震设计;理念;方法
引言
切抗震设计都是为了最大程度地提高对地震灾害的抵抗能力。对于一般程度地震,应保证整体建筑物的完整性和稳定性;对于中等程度地震,应保证在进行简要修复后可快速恢复使用;对高等程度地震,应保证建筑物不会发生坍塌。简要概括即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。总的来说,抗震设计应结合全盘考虑,依照具体情况具体分析,以刚柔结合的原则合理分布各作用力,以“强剪弱弯”的原则设计建筑结构从而提高整体稳定能力。
1建筑结构抗震设计基本内涵
地震的发生有着较强的复杂性、不可预测性和不确定性,从目前的科学技术发展程度来看,还不能进行地震的准确预测。同时,由于建筑结构的空间作用以及使用性质、施工材料等方面也存在着较大的差异,再加上周围环境对于建筑工程所产生的影响,造成了目前建筑结构的抗震设计工作存在着较大的不稳定性与不确定性。因而,在进行建筑结构的抗震设计工作时,不仅要进行严格的计算工作,同时还要参考国际上已经形成的一些理论基础与经验总结,这样一来才能提升建筑结构的抗震效果。
2建筑结构的抗震设计原则
2.1建筑结构规整性
在对建筑结构进行设计之时,抗震性能是要重点关注的,要对抗侧力结构展开合理的规划,从而使得结构更加的规整、匀称,同时要保证相关的构件强度由上至下变低。这也就是说,在完成设计工作之时,相关人员在确定平面结构构造形式之时,最好采用与规则相吻合的,且具有对称性的形状,并通过楼盖对结构进行适当的调整,这样可使得惯性力能够有效聚集、传递,竖向抗侧力构件能够有效的将地震过程中产生的破坏力更为均匀的分散,此时,建筑结构的抗震性能就会有大幅的提升。
2.2建筑的结构刚度
地震发生时,其所产生的作用力通常具有双向性,因此在进行设计之时,一定要确保建筑能够切实抵抗每个方向的作用力。若想切实达成目的,设计人员则要切实把控好水平面主轴两个方向结构的刚度,确保其处于最佳状态。另外来说,在进行结构刚度设计之时,若想使得结构不会出现太大的变形,就要增加一些柔性结构,这样就算是在短时间出现加大的破坏力,结构也不会有较大的变形,更不会出现倒塌的问题。对结构的刚柔度进行分析可以得知,抗侧力结构应该要比要求的稳定性以及水平位移度稍大一些就可以了。
2.3布设抗震的防线
建筑抗震结构体系当中所涵盖的结构分体是相对较多的,只有结构分体能够形成紧密的协作关系,建筑的抗震性能才能得到强化。一般来说,主震之后会伴有次数较多的余震,震级或大或小,因而在设计之时要增加抗震防线的数量,这样才能使得余震带来的影响降至最低。当然,在设置抗震防线之时,必须要确保布设的方式是最为恰当的,建筑结构的内外均要设置,并要保证结构刚柔适当,如此方可使得结构的延展性得到增强,不会出现倒塌的状况。
3建筑结构抗震设计的有效措施
3.1结构布置设计
①对于平面布置来说要力求对称。一般而言,在受到地震影响后,对称结构在地面平动作用之只可能出现平移振动问题,并且建筑各构件的侧移量是相等的。这一过程中,水平地震作用将会按照构件的刚度条件进行分配,因而各个构件的受力较为均匀,并且不会造成荷载分布失衡的问题。设计过程中如果采用非对称结构,那么受到地震作用后刚心将会偏在一边,并且建筑的质心和刚心会出现不重合的问题,这一过程中建筑结构即便只发生地面平动,也将导致扭转振动问题的出现。这样一来,将造成结构中远离刚心的构件出现侧移量大的问题,进而导致整个结构出现破坏,所以要提升平面布置的对称性。②在竖向布置方面要力求均匀。结构竖向布置要均匀,进而能够最大限度的提升竖向刚度、强度的均匀性。对于一些临街的建筑物来说,由于其经常被用于商业活动,因而底部几层会出现较大的空间。对于非临街的建筑物来说,其底部会存在相应的门厅、餐厅或者是停车场等结构,因而也会出现较大的空间。对于这种结构的设计来说,其上部的钢筋混凝土抗震墙或者竖向支撑、砌体墙体等结构将会受到中止的影响,其下部一定要采取框架体系。就这一结构体系来说,很不利于抗震。因而,要提升结构竖向布置的均匀效果。设计过程中,对于同一楼层的框架柱要尽量保持大致相同,并且柱的刚度、强度以及延性也要相近。对于一些结构不合理的建筑来书,可以通过设置防震缝的方式来提升建筑结构的抗震效果。
3.2做好建筑抗震场地的选择
在进行实际的建筑结构抗震设计工作时,设计人员要做好抗震场地的选择,提升建筑结构的整体抗震效果。对于地震灾害而言,其发生过程中将导致异常的地表位置错动。处于不同性质、不同结构场地上的建筑工程,其受到地震的侵害与影响程度也不相同。地震发生时剧烈的地层震动将造成建筑结构受到严重的破坏,一旦建筑场地的选择存在问题,将加剧建筑结构的破坏程度,严重时可能造成建筑结构的坍塌。选址过程中,尽量避开土层软弱或者是砂土易被液化等地段,同时还要做好地基的加固改造工作。
3.3保持平面设计规则性
本文详细阐述了当下的建筑结构抗震设计理念,是为设计人员的工作提供准则与标尺,切忌违反有关建筑结构抗震设计的有关规定。抗震设计方案是非常讲究的,譬如在研究不规则平面或者竖向不规则情况时,应当采用三维空间结构进行模型的模拟与计算。我国是历史悠久的文化大国,讲究一切以对称为美,从各文明古迹可以看出,建筑物大多都是对称设计的,平面内的对称不仅有艺术层面的美感,而且在建筑物的抗震设计中有举足轻重的作用。从力学角度分析,依据对称性建造的建筑结构,当地震突然来临时,地震带来的巨大冲击力将均匀地分配到建筑物两边。此时,倘若在建筑物两端设计合理的抗震防灾装置,恰当设置梁-柱剪力墙,对于高层建筑,要保证其具有足够的刚度,控制扭转效应的不利影响,那么这些设计就会立即发挥效果,即有效地均匀分散巨大冲击力,减少结构物因受不平衡荷载而倾斜甚至倒塌状况的发生。因此,建筑物越是简洁大方、对称均匀,就越有利于防止地震等自然灾害。
结语
随着科技的迅猛发展,各项新工艺、新材料、新技术与新理念在建筑设计行业得到了广泛应用,有效丰富了抗震设计手段,提升了建筑结构整体抗震性能。建筑结构抗震设计的好坏是建筑物能否取得良好抗震效果的前提,因此,当建筑结构面临地震灾害时,除了地质活动带来的破坏之外,地震还会引发空气波冲击和结构载荷等多个灾难,共同破坏建筑物的整体结构,所以我们要确保建筑物的主体始终处于安全性高的环境中。从而使高层建筑结构满足人们的使用要求,能够减轻甚至避免地震带来的危害。
参考文献
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