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摘要:在本文之中,我们首先对建筑结构抗震设计的概要进行了探究,然后分析了建筑结构设计中抗震设计的主要内容,并结合实际情况,提出了建筑结构设计中抗震设计的主要方法,希望能对相关行业的从业人员起到应有的启发作用。
关键词:建筑结构设计;抗震设计
一、建筑结构抗震设计的概要
在我国当前的抗震标准之中,很多对高层建筑的抗震计算涉及到了反应谱理论,并通过弹性检测机制,对建筑的内力和位移进行计算,并通过极限状态的方法对建筑物的结构设计进行核算,对于有特殊需求或者较为关键的建筑物,需要通过时程分析法进行补充计算,并以抗震性能为依托,对其进行变形验算。建筑结构的弹塑性分析往往是由两个方面组成,在这之中包含了弹塑性静力分析以及弹塑性动力分析的机制。前者往往是通过层模型和杆模型简化后的模型进行计算的。层模型适用于多条地震波作用的核算和检查,而无论是层模型还是杆模型,地震波刻意采用弹塑性动力分析的方式对其影响进行分析,计算后的答案也不具备唯一性,往往存在着真假难辨的情况。而对于弹塑性静力分析法而言,虽然这种方法并非创新的计算机制,然而其却存在着诸多优势,能够使建筑物构造之中的多种构件承载力得到全面的掌握,使各个杆件之间的承载关系得到明确,对强柱弱梁的状态进行检查,并及时发现设计之中存在的问题并对问题进行解决,另一方面也会对不同受力阶段的位移变形情况进行分析。只有初始的水平荷载情况会对其造成影响,而在构造不变的前提下,其分析结果不会因为地震波的影响而出现变化[1]。
二、建筑结构设计中抗震设计分析
(一)选择合理的建筑场地
建筑抗震功能往往是根据相应的规范进行评价的。而如果建筑环境之中存在着较为严重的地震灾害隐患,那么建筑物的抗震能力也要得到对应的提升,而从抗震性能的评价结果来说,建筑物也要有对应的抗震设防,建筑物抗震设防的类别往往分为四类,分别是甲类、乙类、丙类和丁类,而抗震预防措施水平最高的就是甲级,主要应用在有着严重地震灾害发生的地区,而在建筑结构设计活动之中,可以通过科学的施工场地选择来提升建筑物的抗震能力,从而为建筑结构的安全性和稳定性提供有效的保障。如果建筑物建设在地质条件较差,土壤疏松且地震灾害频繁发生的地区时,则应该从建筑结构设计的角度出发提升抗震功能,防止出现建筑物地基沉降和倾斜的问题,从而保障建筑物使用者的人身生命财产安全[2]。
(二)选择合理的平立面设计形式
在建筑结构设计过程之中,建筑结构设计要能够遵循双向设计的具体原则,确保其能够抵御所有方向传来的地震力。而对于建筑物的设计人员而言,在进行建筑结构设计的抗震设计时,也要保证建筑物使用构件有足够的刚度和强度,从而确保建筑物在受到水平地震作用的影响之下保持稳定。
建筑结构在实际设计之中,要遵循简单的原则,设计人员在进行建筑结构设计活动时,要能够确保建筑结构的简单性,提升构件在受到地震作用时传力方式的直接性。除此之外,建筑结构设计人员也要能够遵循整体性的原则进行设计,确保建筑物的整体性能够符合要求,提升建筑物结构的协调性和统一性。
在实际的建筑工程之中,楼盖设计能够得到有效的应用,会在当前高层建筑结构设计之中起到至关重要的作用。而从建筑结构设计形式来看,结构设计之中的楼盖部分往往相当于一个水平的隔板,而在建筑结构之中,建筑物的子结构要能够满足协同施工的具体要求,从而使建筑物构造的抗震能力达到预期。
(三)合理选择建筑结构体系
在建筑工程之中,各个部分都存在着较为紧密的联系,不能出现随意拆分的情况,只有建筑物体系具有较高的整体性情况之下,不同的结构的作用才能得到充分发挥,从而确保建筑物具有应有的稳定性。而在建筑方案设计的初始阶段,设计人员也应该能够考虑到建筑结构系统选择的合理性,将设计之中不协调或者多余的部分去除,并对一些构件的稳定性进行反复核算,从而确保每一个建筑物的组成部分都有着足够的稳定性。
建筑结构设计人员要能够认识到抗震设计的重要性,从建筑物抗震布局角度出发,强化建筑物的结构。
各个建筑物要拥有承受主要重量的部分,建筑物的承重点也要得到合理选择,之后进行地震产生情况的模拟,在这种情况之下,设计出不同部位承受力与力传递方式的转变,从而对建筑结构体系进行合理的优化,考虑是否加入承重墙或者分散力的横梁构造[3]。
建筑物作为一个整体,不能出现在选择建筑结构体系时,只重视建筑物主要构件而忽视其他部分的情况,有些建筑结构设计人员在进行抗震设计时,往往会将所有的抗震设计都集中在建筑物的主要构件上,导致其他方面的问题被忽视,在这种情况之下,一旦地震发生,那么其他部分也会产生稳定性不足的问题,最终导致建筑物的核心部分受到严重影响,因此在建筑结构体系选择时,要能够将建筑物看成一个整体,并根据实际情况来提升建筑物的抗震能力。
三、建筑结构设计中抗震设计的主要方法
(一)减轻结构自重
根据科学调研表明,地震的作用力与建筑物的自重呈现出正比关系,而高层建筑物的建筑高度较大,重心较高,在地震来临之后,倾覆力矩也会不断提升,这也会为建筑物安全性和稳定性带来较为不利的影响,而在建筑结构设计之中,建筑人员也应该结合实际情况,选择强度较高,质量较轻的建筑材料,进而达到减轻结构自重的目的。
(二)提升短柱的延性
在建筑构造之中,短柱的承载能力要得到不断提升,采用合理的方式提升短柱的延性,从而使建筑物总体的抗震能力得到全面强化,为建筑结构体系的安全性提供必要的保障。
(三)选择合理的建筑材料
在建筑结构设计阶段,要能够做好抗震分析与核算工作,在进行建筑物材料选取时,应该对其参数的可靠性进行全面分析,考虑到材料参数本身存在的变异性,并尽可能选择自振频率不同的材料,确保地震发生时,不会因为建筑结构之间的共振导致建筑物出现被破坏的情况[4]。
(四)设置多道抗震防线
通过多道抗震防线的设置,能够确保地震发生时,不会因为一处结构的损坏导致整个建筑结构体系的破坏。一个抗震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协同工作。例如框架-剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成,双肢或多肢剪力墙体系组成。适当处理结构构件的强弱关系,同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后,其它抗侧力构件仍处于弹性阶段,使有效屈服保持较长阶段,保证结构的延性和抗倒塌能力。多道抗震防线能够使地震的能量得到消解,从而使地震对建筑物的破坏得到有效的控制。
(五)强化建筑内部的薄弱环节
在建筑结构之中,如果建筑物开洞面积较大,就会出现过大的应力集中,形成薄弱部位,而在实际设计之中,要能够不断的强化建筑物内部薄弱的部分,通过行之有效的结构设计形式来提高其抗震能力,从而使建筑物的承载能力得到全面提升,防止因为地震作用导致的屈服问题,确保建筑物的安全性得到可靠保障。
四、结束语
建筑结构设计之中,抗震设计的运用对建筑物的总体安全性有着较大的影响,而这也就要求了相应的设计人员能够在建筑结构设计过程之中,确保抗震设计的科学性和合理性。设计人员要能够明确抗震设计的总体要求,结合我国现行的相关标准和实际规范要求,结合具体情况进行具体分析,选择最合适的结构布置方式,从而推动建筑结构设计中抗震设计有效性的全面提升。
参考文献
[1]张泽男.抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用研究[J].砖瓦世界,2020,(10):84.
[2]王凤喜.抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用[J].城镇建设,2020,(3):335.
[3]冯天栋,何佳琦.建筑结构设计中的抗震结构设计理念[J].建筑工程技术与设计,2020,(6):782.
[4]张德健.浅谈建筑结构设计中的抗震设计[J].建筑工程技术与设计,2020,(6):815.