抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用 龙晓辉1 杨喜荣2 殷汝兴3

发表时间:2020/5/21   来源:《科学与技术》2019年第24期   作者:龙晓辉1 杨喜荣2 殷汝兴3
[导读] 地震灾害有着非常强的破坏力,能够使得我们的房屋在瞬间倒塌,
       摘要:地震灾害有着非常强的破坏力,能够使得我们的房屋在瞬间倒塌,一旦出现地震,群众往往没有较多的时间进行逃生。为了延长群众逃生的时间,避免房屋在地震中倒塌,减少地震对群众的生命安全的威胁,现代化建筑应当注重房屋结构的抗震设计。
        关键词:抗震设计;房屋建筑结构设计;应用
        由于地震对人类的生活和工作有着非常大的破坏,所以现代房屋建筑设计往往非常重视房屋结构的抗震性,我国也对房屋的抗震性能做出了明确的规定。现代化房屋建设需要满足很多标准,并且由于房屋的建设规模较大,所以对房屋的抗震性能要求也很高。
一、房屋抗震设计的方式
        1.1  提高房屋建筑材料抗震性
        房屋建筑的抗震设计应当确保使用抗震材料,这是提高房屋抗震性能的基础。所以设计人员在对房屋建筑抗震性能设计的时候,应当考虑使用抗震性较高的材料。建筑材料的抗震性主要是体现在材料的强度、材料的刚度以及材料的抗变性。材料的强度是指一旦出现地震的时候,材料对于地震所激发的抵抗能力,强度较高的材料能够使得建筑结构材料的稳定性大大提升。材料的刚度则是指在地震条件下,能够均衡地震载荷,减少房屋建筑倒塌的可能性。材料的抗变性是指一旦房屋建筑在地震的影响下出现了裂缝,能够使得房屋在一段时间内保持原有形状,延长房屋结构破坏的时间。所以设计人员在对房屋建筑材料进行选择的时候,应当结合区域对地震等级的要求,选择符合要求的材料,确保房屋建筑材料的抗震等级高于国家要求的抗震等级。
        1.2  将延性结构运用到房屋建筑结构设计中
        地震会使得建筑结构出现变形,即使材料的抗变性较好,但是普通的房屋建筑依然会在很短的时间内坍塌,所以为了延长房屋倒塌的时间,往往会在房屋建筑结构中使用延性结构。房屋结构中的延性结构是在遭受外部力量作用的时候,能够主动发生偏转,这使得房屋的整体结构能够在一定时间内保持平衡,只有超过延性结构的承载能力以后,才会使得房屋结构无法承受。如果是按照区域抗震等级设计房屋,将不会使得房屋建筑受到超过延性结构能够承载上限的力量,可以达到避免房屋倒塌的目的。
        1.3  提高房屋建筑结构的抗水平荷载能力
        房屋的水平荷载是直接对房屋抗震性能产生影响的关键因素,所以设计师在对房屋抗震性能设计的过程中,应当提高房屋的抗水平荷载能力。一般而言,房屋建筑结构抗水平是指房屋的结构刚度,在房屋的结构刚度满足要求的前提下,还应当使得材料的刚度发挥最大性能。工作人员可以模拟地震的强度,观察房屋是否在地震影响下的倒塌现象,然后分析房屋整体的刚度不足,然后再对房屋的刚度结构进行调整,再次进行测试,确保使得房屋的抗水平荷载达到平衡,从根本上提高房屋的抗震性能。


        1.4  对房屋建筑结构的位移刚度进行合理的设计
        房屋在地震的影响下往往会出现位移的现象,房屋的位移往往会体现出建筑结构在力学平衡性,如果房屋的位移现象越明显,这说明房屋的力学结构质量越差,所以设计人员在对房屋的抗震结构性能设计的时候,应当注重位移刚度的设计。由于地震载荷往往有着很大的不确定性,所以房屋的位移现象往往也难以预测,结合房屋实际位移的现象,可以将房屋的位移分为侧移和水平移动。
二、运用在房屋建筑的抗震结构分析
        2.1  房屋建筑中的剪力墙结构
        当前在房屋建筑结构设计中最为常见的是剪力墙结构,剪力墙结构主要被运用在高层或者是超高层建筑结构中,这可以有效的确保建筑物高层在稳定性,延缓建筑上部出现倒塌的时间,从而能够给居住较高的居民足够多的时间避难。剪力墙的结构属于钢筋混凝土墙板结构,能够对地震所产生的内部荷载进行均衡。剪力墙运用了水平力的原理,这是剪力墙在连接建筑梁柱的时候,能够给梁柱提供较高的支撑力,随着外力的不断作用,能够使得剪力墙的结构发生改变,从而使得整体建筑结构始终保持在稳定的状态下。当地震的强度较小的时候,能确保房屋建筑不会坍塌,提高房屋建筑的抗震效果。剪力墙一般是作为垂直结构方向上的承重构件,所以剪力墙的刚度相对较大,往往能够承担较大的侧向力。
        2.2  房屋建筑中的框架结构
        框架结构本身没有较强的抗震性能,但是在与剪力墙配合使用的时候,能够形成框剪结构。框架结构在结构上分为了梁、 柱进行组成,需要结合建筑物的受力特点进行设置,从而使得框架结构能够形成水平力,确保建筑结构的梁和柱的稳定。在出现地震影响的时候,地震所产生的外力将会被分解到每个梁柱上,所以能够大大减少地震对房屋建筑的影响,提高房屋建筑的抗争性能,避免出现由于房屋建筑的某个结构出现坍塌导致房屋整体坍塌。所以框架结构与剪力墙结构都能够被运用在高层房屋建筑中,但是框架结构与剪力墙结构却有着一定的差别,框架结构能够将地震的外力作用分解到每个梁柱中,大大提高房屋建筑的整体抗震能力。
        2.3  房屋建筑中的框剪结构
        框剪结构是将剪力墙结构和框架结构进行组合,集中剪力墙结构和框架结构的抗震优势,从而使得房屋建筑有着更好的抗震性能。设计人员设计的框剪结构大部分是框架结构,少部分的是剪力墙结构,将剪力墙结构与房屋的承重梁柱紧密的连接在一起。当房屋结构受到外界地震影响的时候,地震所产生的外力将会首先被框架结构第一次分解,将力量分解到每一个梁柱上,然后传递到剪力墙上的外力将会被剪力墙所抵消,从而使得房屋的整体抗震性能得到提高,大大提升了房屋的安全性。
三、结语
        当前房屋建筑抗震设计中应当充分考虑房屋所使用的材料,确保房屋的刚度能够满足抗震的要求,避免房屋在地震的时候出现倒塌,从而威胁到群众的生命安全。为了确保房屋建筑结构的抗震设计质量,设计师在对房屋建筑进行设计的时候,应当对设计的方案进行再三审核,避免出现房屋质量问题。
参考文献:
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[2]褚云朋. 多层超薄壁冷弯型钢结构体系抗震性能分析与试验研究[D].兰州理工大学,2018.
[3]张婷. 房建结构设计体系选型及抗震设计[J]. 门窗,2015(08):299.
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