建筑结构工程抗震设计探讨汪昊

建筑结构工程抗震设计探讨汪昊

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摘要:建筑结构抗震设计在工程结构设计中极为重要,其主要关系到了广大人民群众的生命财产安全,尤其是建筑物在地震中保护人员的生命安全十分重要,为此国家也有《建筑抗震设计规范》对建筑物的抗震设防有着基本的设防要求:大震不倒、中震可修、小震不坏。因地震作用的不确定性以及结构计算模式与实际情况存在一些差异,建筑结构设计除了进行地震作用的设计计算外,还应从结构抗震设计的基本原则出发,从结构的整体布置到关键部位的细节,把握主要的抗震概念进行设计,使计算分析结果更能反映实际情况。本文对建筑结构工程抗震设计进行了简要分析。

关键词:建筑结构工程;抗震设计;应用

1建筑抗震概念设计概述

建筑结构设计一般会从两个方面进行设计:计算设计;概念设计。建筑结构设计需要建立在准确数据、完善信息的基础上,但由于地震具有一定的不可预测性,故在实际工作中想要通过计算设计来进行建筑的抗震设计是不现实的,这时就需要进行相关的建筑抗震概念设计。在建筑抗震设计过程中,通常会采用概念设计来引入地震的情况,再模拟出相应的地震情况,并根据模拟的相关参数进行建筑结构的计算,以得到相应的建筑抗震结构,进而保障了建筑结构的抗震性能。另外,建筑结构抗震设计的总体目标为:应按照建筑工程所在地的小震效应对主要结构构件的承载力进行科学计算,以此来掌握建筑在该条件下的弹性变形情况;同时对建筑在大震情况下的结构弹性变形进行计算,保证设计能够达到第三水准的抗震要求。在建筑结构的抗震设计中,设计目标是设计工作开展的大方向,所有设计工作均应围绕该目标展开,以此使建筑结构具有良好的抗震性能,从而达到小震不坏、大震不到的效果。鉴于地震具有很大的不确定性,基于性能的抗震设计需要估计各种水准的地震影响。我国抗震规范规定,对处于发震断裂带两侧10km以内的结构,应计入近场影响。在抗震设计中对框架结构来说,结构的性能划分为三个水平,即使用良好、人身安全和防止倒塌。

2建筑结构工程抗震设计应遵从的原则

近些年,地震灾害的不断频发对国民的生命财产安全造成了巨大的危害。建筑物的倒塌是地震灾害中最为严重的一个问题。因此,在建造建筑工程时,必须对建筑结构工程的抗震设计加以高度重视。建筑结构工程的抗震设计应遵从如下几个原则:第一,在设计结构较为繁杂的建筑工程时,必须选用恰当的测算办法来对建筑工程薄弱层的塑弹性变形进行分析,如静力分析法、动力分析法等。第二,在设计建筑结构工程时,方兴未艾将弹性时程分析法当作补充类测算办法。必须着重测算建筑结构的整体内力位移,而且还必须选用多种不同的测算办法进行测算,以保证建筑物内力位移测算的准确度。第三,在对连体建筑进行设计的过程中,必须同时对一个和若干个建筑结构的振型数加以测算,而且振型数应至少为单体数量的9倍,以确保有效质量系数至少为0.9。

3建筑设计与抗震设计的关系

建筑方案设计对结构抗震性能起重要的基础作用,合理的结构概念设计能最终实现建筑抗震设计理念。建筑抗震要求与建筑设计有机地结合起来,能使建筑抗震设计水平达到结构设计与建筑设计本身的和谐统一。这就要求建筑师能在建筑方案开始和初步设计深化中考虑抗震的要求,结构工程师才可能对结构体系和构件系统进行合理的安排与布置,确定建筑结构的质量分布和刚度分布均匀协调以及相应产生的地震作用、结构受力和变形合理,最终使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到改善和提高。从方案阶段建筑设计考虑到抗震要求,并在深化方案中逐步落实、贯彻概念设计的思想,能从总体上对建筑抗震设计起着直接的制约作用。

4建筑结构设计中抗震设计措施

4.1建设场地合理化选择

一般情况下,即使是相同地区,地震所造成的破坏程度也是各不相同的,换言之,在发生地震灾害时,相同地区的建筑结构的破坏程度也是各不相同的,有些建筑结构的破坏程度比较严重,而有些建筑结构的破坏程度却相对较为轻微,究其原因,主要是因为地震的破坏程度不仅与建筑结构自身的建筑质量密切相关,而且还在一定程度上取决于建筑规划与建筑场地。倘若所建造的建筑结构正好处在地震震中外,那么该地段的地震是最强的,其破坏能力也是最强的,这样便会对该地段的建筑结构造成严重的破坏。因此,在开展建筑结构工程抗震设计的过程中,必须先对地震出现的地段以及各个地段以往出现的地震等级加以充分考虑,如规划条件允许,在设定建筑场地时,应尽量远离地震多发地段。

4.2结构优化

在设计时,应采用尽可能多次的超静定结构,并且要给结构强度预留出足够的余度,即提高结构内力的设计值,这样,当某个部分的结构遭受破坏时,其余结构才能够继续保持稳定并满足分担承载力的要求。这样一来,即使局部结构构件发生破坏,也不会对建筑结构的整体抗震性能造成严重的影响。设计人员应当清楚结构抗震设计中地震作用力在整体结构体系中的传递路径,对传递路线上的构件内力乘以适当的设计系数进行放大,同时采取符合相应抗震等级要求的抗震构造措施,确保结构设计满足抗震设计要求,使结构构件的受力更加均匀,从而保证应力在结构中传递的连续性。

4.3隔震技术应用

被动隔震控制技术应用中,重中之重是基层隔震处理。建筑结构设计人员会在建筑结构的基础部位与上部结构之间进行隔震层的建设,从而有效实现建筑基础与上部结构的有效隔离,降低地震能量的传播成效,提升建筑工程项目的抗震性能,缩减地震能量对建筑主体结构的破坏作用。与传统类型的抗震结构进行综合比对,被动隔震技术的优越性更强,可以使得建筑工程主体结构在地震自然灾害的影响下仍然保持良好的应用安全性,建筑内部中的非结构构件也可以得到保护,除此之外还可以加强建筑内部众多物品振动的控制力度。地震灾害过后建筑工程不需要进行大规模的修复工作,只需要对建筑隔震装置进行更换就可以了,加强了建筑工程项目维护检修的便捷性。被动隔震控制技术的应用对隔震装置要求较高,隔震装置要具备很强的竖向承载能力。

4.4设置多重抗震防线

多道抗震设防结构体系的特性包括:结构平面质量分布宜均匀对称,刚度中心宜尽量与质量重心靠近,从而减少偏心;整体结构要有足够的刚度,且结构不同区段刚度沿竖向连续均匀,避免突变;多道抗震设防防线的结构在大震作用时,实现利用赘余杆件的屈服滞回与反复变形耗散地震波输入的能量,从而实现局部屈服破坏后使整体结构仍然能过渡到另一种稳定的结构体系。

5结束语

总而言之,由于我国是一个地震灾害高发国家,为了使地震灾害的破坏程度降到最小化,使国民的生命财产安全得到有效的保障,我们必须对建筑结构工程的抗震设计加以高度重视,根据工程实际,不断地对相关的抗震设计技术及经验加以分析与总结,以使建筑结构工程的抗震性能实现有效的提升,从而保障我国社会经济的可持续发展。

参考文献:

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