建筑结构抗震设计若干问题分析

发表时间:2020/6/15   来源:《基层建设》2020年第5期   作者:陆节慧
[导读] 摘要:建筑结构设计中,抗震设计至关重要。
        钦州市城乡规划设计院有限公司  广西钦州  535000
        摘要:建筑结构设计中,抗震设计至关重要。科学化的建筑工程抗震设计,可有效的保障建筑物可靠性和业主生命及财产安全。从最近几年国内外发生的地震灾害看来,很多建筑物在地震中虽然没有发生严重的倒塌,但是也在一定程度上影响了居民的使用,震后的维护加固也给社会带来了巨大的经济损失,不利于社会的可持续发展。本文研究的主要目的是基于目前建筑工程建造技术发展现状,分析建筑物在抗震结构设计中的若干问题,做到在水准设防要求下“小震不坏,中震可修,大震不到”。
        关键词:建筑工程;抗震结构;问题分析
        伴随着我国社会经济的快速发展,不断增加的建筑工程成为现代城乡建设的重要标志之一。建筑结构工程师的设计难点与重点之一,就是建筑结构体系的抗震。一栋建筑物在从筹建到建成的过程中,无论是从一开始建筑地址的选择;建筑方案设计中的结构抗震体系的选择;还是后期的结构施工图设计,结构工程师都要严格认真的把控建筑物的抗震设计与抗震构造措施。衡量建筑结构设计水平高低最为重要的指标之一就是建筑物的抗震能力。
        1.建筑结构抗震设计的含义
        一般情况下,建筑结构抗震设计的本质就是通过建筑的方案,结构工程师分析对比选择出一种可靠、适用、经济的结构体系,并通过抗震墙,柱、梁的合理布置,以及周密的细部设计和有效的抗震构造措施来消耗地震力带来的能量。就地震理论而言,地震的发生具有随机性,而目前人类的科学技术水准尚不能准确的预报地震发生的时间以及震级。所以,只有提高建筑物的抗震能力,才能有效的降低地震给人类带来的生命安全威胁以及经济损失。即使在建筑结构抗震设计过程中,综合性考虑了建筑工程材料的特性、建筑结构体系、现有建筑施工机械以及施工队伍的水平,设计出了结构施工图,也要采取一定的抗震构造措施加强防范。毕竟地震力的不可预估性使我们结构工程师在建筑结构抗震设计中不可完全依赖于软件计算结果,还需要根据调查长期以来建筑物在实际的地震力破坏下总结出哪些有效的抗震耗能措施,将这些措施作为建筑结构抗震设计的基础,提升建筑物的抗震能力。
        2.建筑结构抗震设计的关键问题
        2.1选择合适的抗震场地
        建筑物结构抗震设计前,需要根据建筑工程的实际情况,对工程周边的地质环境和地震活动情况进行充分调研,综合评价建筑物建在该场地上的安全性。在选择建筑场地的时候,宜选择开阔平坦且拥有较厚、均匀、坚硬土层或岩层的场地。尽量规避液化土、湿陷性黄土、边坡边缘以及存在软弱下卧层等的场地。
        2.2选择合理的建筑结构体系
        建筑结构体系的选择不仅需要避免因个别承重构件的破坏而导致整个建筑物在重力荷载作用下的变形坍塌;也应避免因为某个构件被破坏或是部分结构受到损坏而导致整个建筑结构失去抗震的能力。因此在选择建筑结构体系的时候,除需考虑正常的重力荷载做用下的承载能力极限,还需考虑结构在地震力破坏过程中因个别构件的变形破坏,建筑结构的内力重分配而增加相应的赘余度和耗能减震构件,形成多道防线。因此当发生地震做用的时候,建筑物中虽有部分构件受到损坏,依然有其他的构件能顶替它发挥作用,承担起承载耗能的作用,从而有效防避建筑结构出现失稳以致倒塌的严重后果。
        在混凝土结构体系当中,一般来说结构的抗震耗能能力由低到高依次是砖混结构,框架结构,框架-剪力墙结构,剪力墙结构,框架-核心筒结构,筒中筒结构。

做为结构工程师,我们应根据建筑方案的平面、立面,分析对比选择出可靠、适用、经济的结构体系,然后根据重力荷载以及地震作用传递途径合理布置竖向抗震构件(抗震墙,抗震柱)以及水平抗震构件(框架梁),使其不仅可以承受住上部建筑物传递下来的重力荷载,还应承受得住风及地震力带来的水平荷载。还应在结构的薄弱部位加强抗震措施。选择了合理的结构体系,还要控制建筑平面,立面的规则性,尽量避免采用凹凹凸凸的不规则平立面,宜采用方正对称的平立面。屋盖梁系设置的时候,荷载的传递路径要尽可能的选择简单明确及最短的一条,便于将荷载迅速传递到竖向的构件上,避免多次传导。高烈度区混凝土结构应采用现浇混凝土楼板,当不得已采用预制装配式楼板时,应采取必要的有效措施保证整体结构的稳定性。最终做到使建筑结构体系具有合理的刚度和强度,从而有效的避免因为局部位置的变形或者是削弱而导致建筑物出现薄弱部位以至于破坏。
        3.建筑结构抗震设计的措施
        3.1建筑地基选用抗震材料
        建筑物基础隔震,意指经过特殊处理建筑物地基,降低建筑物在地震做用下受到的影响,削减建筑物损害。传统的建筑物地基工程,在将黏土和砂子交替铺设基础位置,或者是直接进行黏土垫层和砂子垫层。建筑地基选择使用特殊材料,在基础位置安装垫层,可有效降低建筑物在地震中受到的伤害。在最近这些年来,国家相关部门加大了该领域的研究工作,通过综合科学手段研制出以沥青作为原料的材料,在设置隔离层的时候运用这种材料,可以起到良好的隔震效果,强化建筑结构抗震能力。
        3.2建筑基础设置隔离
        减震装置是在设计建筑结构抗震性能的时候,需要安装在建筑物上部位置和基础位置的特殊装置。通过装置的作用以降低地震产生的危害。根据相关研究结果得知,性能良好的减震装置可有效削减地震三分之二的能量。但是在设计高层建筑时,不适合使用减震装置。这是由于高层建筑中,减震装置能够将建筑结构的自振周期增加,从而导致不能有效实现减震效果。一般情况下,可以选择使用粘弹性隔震、摩擦滑移隔震的方式。
        3.3建筑层间的隔震措施
        工程施工中,层间隔震具有简单的操作和简便的工序,但是比较与其他的隔震装置,其隔震效果相对较弱。建筑层间隔震主要是将减震装置安装在每个楼层间隔当中,以实现削弱地震能力的目的。
        3.4加固建筑抗震工作
        建筑工程施工过程中,工程人员要以抗震设计的措施“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”作为依据,在各方监控下高质量完成相应的工作。若是建筑工程完成之后需要强化抗震能力,那么可以选择增加阻尼的方式,将消能减震装置安装在建筑结构上,会有不错的效果。
        结束语
        不管何时,建筑结构抗震设计都会是行业内备受关注的内容之一,抗震性能的好坏将会直接影响到建筑工程的质量和居民人身财产安全。因此在结构设计过程当中,结构工程师要认真,严肃,全面的分析建筑结构抗震设计的要素,完善有效抗震措施,做到在水准设防要求下“小震不坏,中震可修,大震不到”。
        参考文献
        [1]郭强亮,王建春.基于某超限框架剪力墙结构抗震设计与分析[J].河南城建学院学报,2018,(02):19-20.
        [2]胡晓倩.基于抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用研究[J].建筑技术开发,2019,(10):1-2.
        [3]郭晶晶,范圣刚,孙鹏程.核心筒—钢桁架屋盖裙房混合结构抗震设计分析与研究[J].四川建筑科学研究,2019,(05):21-26.
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