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浅析建筑工程结构抗震加固设计的研究

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第6期作者：董家丰

[导读] 摘要：目前，人们生产生活发展迅速，对建筑的要求也越来越高。

        辽宁省建筑设计研究院岩土工程有限责任公司辽宁沈阳 110005
        摘要：目前，人们生产生活发展迅速，对建筑的要求也越来越高。随着社会生产力水平的不断提升，我国社会对建筑结构形式的需求不断变化，高层建筑和超高层建筑形式的建筑物在我国不同地区的建设数量及建设规模都在处于不断变化的过程中。我国近些年来地震发生频率较高，受地震作用而发生破坏的房屋数量较多，地震作用的不可预测性和突发性给我国带来了较大的经济损失和人员伤亡。为促使建筑物能够具备一定的抗震性能，需要在结构设计过程中对抗震设计进行充分的考虑，需要综合借鉴国外抗震设计的经典案例对本项目的抗震等级及抗震概念设计等工作进行优化和改进，以全面提升建筑物结构抗震设计的水平。
        关键词：建筑工程结构；抗震加固设计；研究
        引言
        建筑工程行业一直保持着良好的发展势头。随着建筑行业快速发展，配套技术要求也在不断提高。近些年来，地震灾害时有发生，造成极大破坏，引发人们对结构抗震性能的普遍关注，相关专家学者也投入结构振动控制研究之中，并且取得一定积极成果。加强结构振动控制研究，是提高建筑抗震性能，减少地震危害性的重要工作，应保持足够重视。
        1建筑物结构抗震设计的基本概念及意义分析
        1.1概念
        我国建筑物抗震设计的三水准为“大震不倒、中震可修、小震不坏”，一般类型建筑的结构设计工作是在“小震作用”下（弹性状态）整体建模分析结构物的抗震性能，并依据计算结构进行配筋设计，然后再使用构造措施同时提升建筑物在中震和大震作用下的性能；对于特殊类型的建筑物（如超高层建筑、平面或立面不规则型建筑）可在“小震作用”下进行构件配筋计算，然后使用构造措施确保其在“中震作用”下的稳定性，最后保障建筑物的弹塑性层间位移角满足规范设计要求，以确保在“大震作用”下建筑物的稳定性。无论是何种类型建筑，无论何种结构抗震计算方法，均是基于设计理念和使用设计方法来提升建筑物在地震作用下的稳定性，实现“以柔克刚”的抗震效果。此外，高层建筑及超高层建筑存在薄弱层，采取必要的加强措施提升结构薄弱层的抗震性能，来实现有效消耗地震能量及拖延地震灾害的效果。
        1.2意义
        建筑结构抗震设计工作是非常重要的一项工作，开展抗震设计可以在低烈度地震作用下促使建筑物的结构整体保持稳定性，可以发挥出其正常的使用功能；可以在高烈度地震作用下保证建筑物的结构整体不发生严重的整体倒塌或严重损坏，可以保障建筑物内人民群众的生命安全。因此，需要在建筑结构设计的过程中先依据该项目所在区域确定地震烈度等级，然后依据规范对建筑类型、建筑高度等要求确定抗震等级，进而确定该项目的抗震设计方案。但是值得注意的是，建筑结构抗震设计的质量与设计人员的自身知识结构体系、实际工程实践经验和对规范条文的理解关系紧密，结构设计人员需要注重概念设计思路，对结构设计软件所出具的计算数据进行自主分析，不得盲目信从结构设计软件。
        2我国建筑工程抗震设计现状
        经过多年的实践与摸索，我国建筑行业形成坚实的建筑结构抗震理论。针对当前世界各国的抗震理论中，其大部分采用的都是插入式的整体结构，这种抗震理论指的是将建筑物的基础部分以及上层结构设计成一个整体。这样在承受地震的力量时，作为一个整体能够具有更强的承受力，而在进行建筑结构设计时，则需要将建筑物的抗震能力从建筑整体进行考虑。通过大量的历史经验我们获知，在城市建设中，建筑物的类型是多种多样的。例如高层和多层的建筑物，在基础深度方面同样存在着较大的差别，基础深度越大的建筑物在承受地震冲击时的抵抗能力越强。

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近年来，随着我国地铁等一系列建筑公共设施的投入使用，城市的地震场效应也在逐渐发生着较大的变化，针对我国目前的抗震设计和理论，并没有将这些潜在的安全隐患考虑在内。
        3建筑工程结构抗震加固设计
        3.1耗能减震
        是在结构的层间等位置有计划的设置一些消能装置。假如遭遇的地震等级不高，建筑结构可以借助各处设置的消能装置有效维持结构弹性状态，从而降低地震负面影响，控制危害性。假如遭遇较高等级的地震，耗能减震装置可以增加结构可形变程度，与消能装置大阻尼协同作用，削减、吸收大量地震能量，转换为热能并传输到外界，可以明显降低地震影响。这一技术有以下优势：①使结构安全性提高，并且耗能减震装置可靠性高，可以吸收、消耗可观的地震能量，有效保护主体结构不受损坏；②造价相对较低，具有一定的经济性，也符合当前环保要求。装置使用柔性材料，可有效减少工程结构所需设置的剪力墙数量，减少配筋断面；③使用范围广。工厂、办公楼等等均可以应用并且可以发挥出理想效果；④维护成本相对较低。设置耗能减振装置，虽然也需要定期做好维护工作才能维持良好性能，但与其他装置相比，所需要花费的维护费用处于较低水平。
        3.2以力承载，延性基点
        对于建筑物的抗震设计，除了其对应的刚度需要我们重视外，它的柱子和墙的合理性设计和选用合适的材料，也是我们需要重点关注的内容，只有我们在建筑的时候考虑周到全面，才能够在真的发生地震时可以使其对地震所给其造成的巨大的力量去进行分散，进而保证安全，增强其抗震的能力。除此以外，进行这些设计工作不是好看的花架子，是为了保证在地震后使我们的建筑物保持一个非弹性的状态，建筑物抗震所做的工作，需结合建筑物本身的建筑形态，房屋构造，施力点分布等内容。通过科学精密仪器计算和工程专家组分析，可以提前预测受力点的位置，在建筑时进行重点的把握和加固，及时分流所承受的压力，提高抗压能力，进而提高整体建筑物的安全系数，保证其地震的抗压能力，为建筑物主任减少不可抗力造成的损害。
        3.3对薄弱环节进行强化
        在针对于建筑物的抗震设计时，针对于建筑结构本身的不足的地方需要进行重点的弥补，防止在建筑物本身完成使用后，因为某些薄弱环节的问题，降低了整体建筑物的使用效果和整体的抗震能力。对于建筑物而言，因为其使用的时间需要比较久，这就需要其在使用过程中承受很多各种各样的外界力量，所以这就要求我们的建筑物。需要有合理的受力变形范围。随着时间的推移，建筑物整体的抗压能力就会逐渐降低，所以这就要求我们的设计部门，在最开始进行建筑物设计的时候，对于建筑物自身的优势点和劣势点，有一定的了解，然后对各项数据进行采集分析处理，得出合适的数据载荷，发现问题提前及时的进行解决，才能使建筑物的整体抗压能力不会受到任何的减弱。
        结语
        现如今对结构振动控制已经开展了大量的相关研究，抗震、减振设计不断取得新突破，获得质的飞跃，也有更多的科研工作者对这一领域的研究保持高度关注。但是科学研究是一个循序渐进的过程，技术跨越难以超脱发展规律，结构振动控制领域一些看似光辉的成果很可能也存在一些不成熟之处，很多问题依然需要解决。例如，设计控制器，需要尝试进一步简化建模工程、模型；要探索怎样进一步降低能耗与整体造价，让建筑在具有良好性能的基础上简化工程；要注意各种外界因素对结构振动产生的影响，提高振动控制持久性以及建筑结构安全性；要尝试结合其他学科技术成果，使结构振动控制迈向智能化。
        参考文献
        [1]刘旭.建筑结构工程在抗震设计中的探索[J].建材与装饰,2019(12):132-133.
        [2]任云肖.建筑结构工程在抗震设计中的研究[J].时代农机,2018,45(5):137.
        [3]颜桂云.《建筑结构抗震设计》教学改革探索与实践——基于工程教育认证标准[J].福建建筑,2018(1):98-104.