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摘要:建筑的结构设计关乎人们生命财产安全,在对建筑结构设计时一定要给予抗震设计足够的重视,切实考虑各种因素条件,对结构设计中常见问题要多加关注,确保建筑抗震结构设计的合理性。本文主要探究了建筑结构设计中抗震设计的应用,以供参考。
关键词:建筑;结构设计;抗震结构设计
引言
地震给人们带来的伤害是巨大的,一旦发生地震,建筑会受到严重破坏,威胁到人们的生命财产安全。为将地震造成的伤害降至最低,应该增加对建筑结构抗震性能的重视程度,提高建筑结构整体抗震能力。
一、建筑结构设计中抗震设计的概述及重要性
地震属于一种自然灾害,它的破坏力是巨大的,而且还具有不确定性和复杂性,即使现今科技如此发达也无法对地震做出准确无误的检测。人类无法阻止地震的发生,但是我们可以通过采取有效手段避免地震对人们的影响,保证人们生活安全和质量。如果将建筑结构抗震设计进行全面推广,保证在地震来临时房屋的抗震能力,能够减小地震对人们的影响。随着我国城市化进程的加快,城市人口也越来越多,一旦城市发生地震,给城市带来的损失是不可估量的,因此,对建筑结构进行抗震设计具有重要意义,能够最大限度的降低地震给城市建筑带来的危害,进而促进社会的可持续发展。
二、建筑结构抗震设计的工作原则
第一,在规划建筑物之前,相关部门需要了解所选场地的地质结构,挑选抗震能力较高的区域来建设。第二,在建设施工中,为了提高建筑的抗震性和安全性,施工单位可以根据实际的施工情况,合理安放防震设施,而且尽量使用抗震性能高的建筑材料。第三,要正确连接建筑节点与抗震节点,确保建筑结构保持统一,并且符合施工的相关标准规定。第四,根据不同的建筑结构材质性能规定,合理利用抗震防线来提高建筑结构的稳定性。第五,安全的建筑结构需要具备良好的承载力、延展性以及抗侧移刚度,因此,需要采取科学有效的措施来提高建筑结构的承载力和延展性,不断增强建筑结构的抗震性能。
三、建筑结构设计中抗震设计的应用
1、建筑场地的选择
建筑结构设计中最基础的部分就是建筑场地的选择,科学的选择建筑场地是提高建筑抗震性能的基础,在地震发生时,建筑会由于强烈震动而使地基发生不规则运动,从而对整体建筑结构造成破坏,威胁人们生命安全,因此,在进行建筑抗震设计时,首先就要选择土质相对硬实、地势平坦并且地域开阔的场地,选择土质相对硬实的场地,能够保证建筑沉降量小,当发生地震时,建筑不会轻易向下沉,能够为建筑提供一个保护层,尽量减小地震给建筑带来的影响。同时进行建筑场地选择时,要尽可能的避免选在地基软弱区域、地震多发生区域以及容易出现泥石流和山体滑坡区域,因为这样的场地本身就很危险,例如在泥石流和山体滑坡已发生区域选址,在发生地震后,出现泥石流和山体滑坡的概率会变大,带给建筑更大的危害,威胁着居民的生命财产安全。如果必须将场地选择在地基软弱区域,在进行建筑设计和施工时就要采取相应措施对地基进行加固,尽量减小这些因素对建筑抗震能力的影响。
2、选择合理的建筑结构抗震体系
(1)建筑结构体系应当具有清晰明确的计算简图和恰当合理的地震作用传递路径。
竖向建筑构件的布置,应尽量使竖向建筑构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平接近均匀;楼屋盖梁体系的布置,应尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去;转换结构体系的布置,应尽量做到使上部结构竖向构件传递来的垂直重力荷载通过转换层一次至多二次转换。建筑的整体抗侧力结构体系也必须明确,抗侧力结构一般由框架、简体、剪力墙、支撑等组成,它们宜尽量连续贯通。
(2)建筑结构体系应当避免因部分结构或构件的破坏而导致整个建筑结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。建筑结构抗震设计的一个重要原则就是结构应当具有必要的赘余度、良好的变形能力和内力重分配的功能,地震中,即使一部分构件退出工作,其余部分构件仍能承担起竖向荷载,避免整体建筑结构失稳。
(3)建筑结构体系应当具有合理适度的强度和刚度,防止和避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的塑性变形集中或应力集中;建筑的框架结构设计应使节点基本不被破坏,底层柱底的塑性铰宜形成晚,应当使柱、梁端的塑性铰出现得尽可能地分散;对于可能出现的薄弱部位,应采取适当措施提高抗震能力。
3、设置多道抗震防线,明确设计注意事项
从建筑结构体系基本构成要素来看,完整的建筑结构体系主要是由不同延性分体系组成,分体系通过各个延性结构进行有效连接,能起到良好的抗震作用。如常见的框架剪力墙结构,主要是由延性框架与剪力墙两大分体系构成,其中多肢剪力墙是通过多个单肢剪力墙共同组成。如果发生较为严重的地震灾害,将会导致其中相应的分体系受到损失,但仍有不同分体系能够组建成抗震防线。在内力分布中,整体结构能够通过多道防线来抵抗地震力,避免建筑物发生坍塌。此外,分体机之间的连接构件,如剪力墙的连梁,通过合理设计能够在发生地震之后产生塑性变形,削减地震影响力,对主体结构进行有效保护。在建筑结构抗震设计过程中要对结构均衡性进行分析,在设计中要对建筑质量以及刚性分布均匀性进行调控,能保障建筑在不同面上都能突出规则性。在设计过程中如果设计复杂程度较高,会导致质量呈现不均匀分布,当发生地质灾害之后会导致建筑物主体结构发生扭曲现象,加深建筑物破坏程度。如果建筑物外观属于不规则分布,内部基本组成结构较为复杂,发生地震灾害之后扭转问题会扩大,降低抗震性能。所以在抗震设计过程中要对地震灾害发生之后产生的诸多影响进行分析,确保建筑物主体结构能够满足基本施工标准规定要求,提升建筑结构稳定性。
4、优化抗震加固设计
(1)选用螺旋复合箍筋。框架柱的抗剪能力应该跟强剪弱弯与剪压比相符合,柱子端部的抗弯能力必须满足强柱弱梁限值的标准,而短柱在强柱弱梁与强剪弱弯时,不会导致剪切性破坏,螺旋复合箍筋的突出优点就是可以有效提高柱子的抗冲剪能力,提高短柱抗震性能。
(2)选用分体柱。短柱的抗弯性能强于抗剪性能,所以,在实际地震中往往是抗弯能力还没真正发挥作用就已出现了剪坏破坏,设计时需适当减少短柱的抗弯能力,让它跟抗剪强度相近,才会让短柱在地震中从一开始就满足抗弯的屈服强度。设计中常常使用减少抗弯强度的形式,即把柱子沿竖向设缝,并把它划分成各个分体柱,分体柱的配筋可在柱肢间布置一定数量的连接键,真正增强构件的刚度与抗震性能,常常使用通缝、分隔板和摩擦阻尼器等连接键。选用分体柱,虽说不能增强柱子的抗剪性能,但是在降低了抗弯能力时就提高了柱子的抗变形能力,实现了短柱向长柱的转变,有效提高了短柱的抗震能力。
四、结束语
建筑结构设计中的抗震设计要考虑到建筑本身的结构特点以及当地的抗震需求,针对建筑抗震能力完成结构设计、空间设计和平面设计等,保证建筑物的稳固性,为人民生命财产安全提供可靠的保障。
参考文献:
[1]李志刚.建筑结构设计中的抗震设计[J].科技创新与应用,2016(3):177.
[2]陈明.关于建筑结构设计中抗震结构设计问题及策略研究[J].建材与装饰,2017(52):102.