浅谈建筑结构设计中抗震概念设计的重要性谢县

发表时间:2020/4/14   来源:《城镇建设》2020年第2期   作者:谢县
[导读] 地震灾害给人类带来的危害是巨大的,尤其是在目前的城市发展过程中,城市居民较多,如果遇到较为严重的地震灾害会产生较大的人员伤亡
        摘要:地震灾害给人类带来的危害是巨大的,尤其是在目前的城市发展过程中,城市居民较多,如果遇到较为严重的地震灾害会产生较大的人员伤亡,造成大量的经济损失。为减缓地震给人们带来的伤亡问题,需从多个角度出发对建筑物进行加固,在整体的加固过程中,首先从结构设计出发,提升建筑工程的抗震性能。鉴于此,文章分析了建筑工程结构设计中的抗震设计要点,以供参考。
        关键词:建筑工程;结构设计;抗震设计要点
        1建筑结构设计中抗震概念设计的重要性分析
        1.1建筑设计中体型设计对建筑抗震性能的重要性
        建筑体型设计指的是建筑平面及主体空间的形状设计,根据历史的地震破坏观察得出,很多平面形状复杂的建筑在地震中更易被造成破坏,例如平面形状含有凸出或者凹进以及侧翼处存在较多的悬臂及不平衡的侧翼安排等等,这些情况在我国近几十年发生的大型地震中都有出现。然而平面形状较为简单,两侧较为对称规则的建筑在地震中被破坏程度比形状较为复杂的建筑小很多。立面形体的形状复杂多样及相对不平衡也会加大地震的被破坏程度,在建筑结构构件中极易发生突变的构件极易受到地震的影响,产生过大形变甚至出现损坏。因此在多方面情况考虑下,如需要建筑具有良好的抗震性能,那么在建筑设计中应将建筑形体表现的更为简单、规则,在平面形体上表现为方形、矩形、扇形、圆形等规则图形更能使建筑具有良好的抗震性能,在高度立面上,尽量避免不对称的侧翼和较长的悬臂,并在整体形状范围内,避免外凸和内凹的情况出现,这样的建筑设计能从建筑体型上保证结构设计中建筑构件的质量以及刚度能够较为平均的得到分配,减少因体型不平衡出现扭转现象。
        1.2建筑设计中平面布置设计对建筑抗震性能的重要性
        建筑平面布置设计是建筑设计较为重要的环节之一,它能够从设计角度反应建筑物的使用功能。在涉及到建筑抗震性能上,平面布置设计主要体现在平面内承重柱的位置及距离、内墙设计、空间大小、楼梯、过道及梯井所在位置,还有就是建筑平面内房间的数量及其分布情况。并且,在一定情况下,每层楼的建筑用途不尽相同,因此在每层楼的平面布置上会有很大差异,在建筑设计表现形式上,建筑平面内的非承重隔墙布置存在不对称,墙体与柱联系分布不均匀,这会使建筑在遭遇地震灾害时,发生扭转作用,造成较大的人员及财产伤害。因此在建筑设计平面布置中要尽量做到建筑平面布置的质量与刚度分布均匀、对称,减少在平面内出现质量与刚度相差较大或出现突变的可能,这样既能使建筑物在使用功能上与建筑结构抗震性能协调,也能发挥建筑设计在建筑抗震性能的作用。
        1.3建筑设计中竖向布置设计对建筑抗震性能的重要性
        建筑设计中的竖向布置设计是值沿着建筑高度方向,结构质量与刚度的分配设计情况。在各种建筑类型中,不管是单层建筑还是多层建筑,又或者高层建筑与超高层建筑中,竖向布置设计对建筑抗震性能起到了重要的作用。竖向布置设计造成的建筑抗震性能降低的问题主要是建筑竖向方向建筑或构筑物的质量与刚度分配不均匀造成的,主要原因在于,建筑物逐渐趋向于高层或超高层建筑,但每层楼的功能存在一定的差异性,因此在竖向布置上也会存在一定程度的不均匀的情况,这样就会导致建筑物质量与刚度在建筑竖向方向分配不均匀。如果出现竖向方向两层或极短距离内,竖向方向的质量与刚度相差过大,那么在遭遇地震时,刚度最低的那个楼层最易遭受损坏,造成无法想象的后果。以地震情况表明,例如在1995年日本阪神地震中,存在较多钢筋混凝土结构高层建筑在遭遇地震过程中,在中部楼层直接腰斩被破坏的情况,因此在建筑竖向设计中,应避免出现较不均匀或者相差较大的竖向布置的情况。


        2建筑工程结构设计中的抗震设计要点研究
        2.1完善建筑立面、结构竖向布置
        抗震设计结构体系的外形设计和结构刚度的变化均会使楼层发生较为严重的变形,主体结构竖向布置的过程中需要注意控制竖向刚度,避免出现竖向刚度薄弱层。为了减少薄弱层对于建筑结构的影响,在建筑结构设计的过程中应该规划相应的技术措施来避免因为上下层的结构刚度的变化而导致的突变。根据实际的经验可知,建筑框架结构的楼层和相连接的上层楼层直接的侧向刚度比必须要保证不低于0.7,与之相邻的三层楼层侧向刚度比也要保证不低于0.8。对于框剪结构来说,建筑楼层和相连的楼层侧向刚度比不低于0.9,相连的下层楼层建筑刚度也要保证在1.5以上。对于建筑结构设计中要尽可能的减少软弱层的出现。
        2.2分体柱设计合理应用
        对于建筑结构处于受力的时候,短柱在承受抗弯、抗剪承载力会出现受力不均匀的现象,因此当出现了地震的情况,短柱的某些部位出现的抗剪能力会不足,最终导致短柱出现裂痕,严重的甚至错位倒塌,建筑结构的抗弯、抗剪效力无法正常发挥。因此在进行性能划定中,需要增加建筑的抗弯、抗剪承载能力之间的协调,如果当地震来临的时候,建筑物的中的柱子会首先达到抗弯强度的极限,并出现延性破坏的现象。这时分体住的设计就可以完美地解决这一点,有效对建筑结构中的短柱抗弯以及抗剪增加承载效果。借助人力的作用把建筑结构中的抗弯性能给予消减,并最终保障两者之间的动态平衡。
        2.3借助刚度设计提升建筑工程结构的抗震性能
        刚度是建筑工程结构抗震设计中至关重要的内容。在建筑工程结构的抗震设计过程中应当注意,各个方面的冲击力和破坏力会对建筑主体主轴产生严重影响,此时应当采取合理的设计保证建筑刚性合格且足以应对地震力带来的破坏,尤其应当严格考量建筑工程结构抗扭转刚度问题,避免地震力对建筑工程结构产生严重冲击,造成建筑工程结构变形甚至出现整体稳定性不足的情况。建筑工程结构抗震设计中至关重要的工作就是刚度设计,应当从构建刚度、结构整体性等多方面进行充分考虑,保证各个部件和子结构都能够遵从整体性原则,都能够满足整体建筑刚度要求,全面提升建筑的抗震性能。
        2.4设置多道抗震防线
        多道抗震防线结构体系应由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。(1)第一道抗震防线应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙,或选用轴压比值较小的抗震墙与实墙筒体等构件,不宜采用轴压比较大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。(2)第二道抗震防线。可以采用在原本的框架位置布置钢支撑的方式提高结构的抗扭强度,并且与原本的框架结构一起形成第二道抗震防线。钢支撑具备很强的变形能力,可以在地震来临时继续发挥作用,耗散大量的地震能量,提升建筑工程的抗震性能。
        结语
        总的来说,建筑设计是建筑抗震设计的一个重要方面,建筑设计与建筑抗震设计有着密切的关系,其对建筑抗震起着重要的基础作用。一个优良的建筑抗震设计,必须是在可行性研究阶段、方案设计阶段与结构设计相互配合、协作,共同确定抗震性能目标,保证建筑物抗震性能的基础上完成。为此,设计人员要充分重视建筑工程结构抗震设计中的重要性,在设计过程中注重对抗震设计要点的研究与应用,保证工程抗震性能的有效提升。
        参考文献
        [1]梁碧云.建筑工程结构设计中抗震设计的探讨[J].住宅与房地产,2018(18):12–14.
        [2]于军强.探究建筑工程结构设计中的抗震设计[J].居业,2018(1):40.
        [3]魏琏,王森.中国建筑结构抗震设计方法发展及若干问题分析[J].建筑结构,2017,47(1):1-9.
       
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