建筑结构工程在抗震设计中的探索 陶举然

发表时间:2020/7/27   来源:《基层建设》2020年第9期   作者:陶举然
[导读] 摘要:在新时代的要求之下,高层建筑的抗震结构设计需要从建筑的实际环境出发,应用先进、科学的设计理念和抗震技术,切实提高建筑物自身的抗地震、抗倒塌能力,提高建筑物的综合性能、安全性与稳定性,尽量降低地震现象对于建筑物的破坏。
        云南工程勘察设计院有限公司  云南昆明  650000
        摘要:在新时代的要求之下,高层建筑的抗震结构设计需要从建筑的实际环境出发,应用先进、科学的设计理念和抗震技术,切实提高建筑物自身的抗地震、抗倒塌能力,提高建筑物的综合性能、安全性与稳定性,尽量降低地震现象对于建筑物的破坏。
        关键词:建筑工程;抗震设计;存在问题;有效对策
        引言
        在建筑工程结构的抗震设计中,需要多角度考虑,并且结合建筑物所处地形,对抗震材料和抗震结构进行合理选择。此外,在抗震设计过程中,设计者应当考虑如何对建筑物结构和平面进行构思,强化建筑物的抗震能力。通过加强对建筑物抗震能力的设计,可以改善建筑物结构质量和平面的功能划分,提高建筑物的抗震能力,保持我国经济的平稳发展。
        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建筑工程抗震结构设计中的问题
        2.1未掌握建筑物本身建筑结构设计等级
        在建筑结构抗震结构设计上,若对抗震等级把握不准,将会直接影响建筑结构的工程造价和工程质量。由于个别设计人员不顾工程成本的考虑,过多的考虑安全问题,在设计时有意或无意的提高了抗震设计等级,这样虽保障了建筑结构的安全性,但是给建筑物的投资和造价带来了直接的影响。
        2.2建筑材料不满足要求
        建筑物的质量越大,地震作用下的影响也越大。因此,在建筑结构设计的过程中,应该尽量采用轻质材料,改善建筑物的抗震性能。但是,在建筑结构的设计过程中,我们更多的是考虑建筑结构的安全性,对新型建筑材料的使用重视度不够,尤其是在高层建筑的使用过程中,对于高强混凝土和钢筋的使用存在不合理的情况,过多的采用混凝土将会造成材料的浪费,同时也会增加建筑物的体重,反而对抗震带来不利影响。


        3抗震结构设计的有效对策
        3.1优化结构设计方案
        首先,设计人员需要充分考虑建筑抗震结构的基本性能,通过合理、科学的定量分析对高层混凝土建筑的抗震体系进行优化设计,并在整体设计方案的指导之下,不断实现对于各个结构基本特点、布置方式及剪力墙的设计方案,且需要考虑到每一个抗震结构的实用性和综合性能。其次,在满足抗震性能的基础上,可以进一步追求抗震结构的美观性,要确保抗震结构整齐、对称,尽量不使建筑物的美观性受到较大的负面影响。同时,优化设计方案的过程中需要着重考虑建筑结构的抗震抗倒塌能力的提高,设计人员需要考虑到不同等级地震对于建筑结构所造成的影响,并对这一过程进行持续的计算,确保最终的计算结果能够与实际情况之间相互吻合,并在这一接触上确保各项抗震结构能够保持一定的平衡性,并侧重于建筑结构与纵向重力作用之间的关系。最后,抗震结构的设计需要具有一定的条理性和层次感,防震措施的选择需要结合施工现场的地质条件作出准确的判断,促使建筑整体结构能够满足上下力的受力均衡。实践证明,合理的结构重力设置可以有效降低地震发生时对于建筑物所造成的水平作用力和竖向作用力,确保建筑不会出现裂缝、倒塌的情况。
        3.2材料的选择
        从某种角度来看,高层混凝土建筑的材料选择将直接影响到建筑物的抗震等级和综合质量。在选择材料时,需要确保其质量达到设计标准,并在这一基础上再进一步追求材料选择的经济性。由于高层混凝土建筑抗震结构的设计具有复杂化的特点,故抗震结构设计需要兼顾建筑物自身的抗震要求、建筑类型、施工条件和材料因素等。需要注意的是,质量与价格之间永远是一种相对的关系,二者之间如何取舍、如何衡量均是设计人员需要考虑到的问题。在确定了建筑结构、建筑形式的基础上,才可以进一步对施工流程作出选择和判断,不同的施工流程会影响到高层混凝土建筑的稳定性和抗震性能,设计人员需要在设计图纸当中明确标注各个施工环节的具体施工流程,确保施工方可以规范施工。
        3.3扭转效应的控制
        地震对于高层混凝土建筑的影响包括水平作用力、竖向作用力和扭转作用力三种,而在作用力呈现出复杂化的背景之下,地震对于建筑自身所造成的实际破坏很难准确进行判断和计算。在开展设计工作的过程中,设计人员需要明确认识到扭转效应所带来的破坏力,在结构位移的基础上,对位移最小值和最大值进行计算,并确保建筑结构的位移可以保持一致。若在出现地震的情况下,建筑实际位移超过了预先设计的结构标准,则要对最大位移和最小位移的刚度进行计算,尽量使其保持同步性。若前期的模拟设计环节发现了抗震结构存在问题时,需要及时对问题区域进行调整和改善,尽可能的实现对于扭转效应的有效控制。
        3.4结构参数的设置
        在建筑结构体系不同的基础上,建筑物的建筑效果及经济效益也会存在本质上的区别。因此,在开展抗震结构设计工作的过程中,需要格外注重抗震结构体系的构建,严格按照抗震规范开展设计工作,并明确计算抗震传递途径,构建多元化的传递方案。抗震结构设计框架初步制定之后,需要充分体现符合时代发展规律的设计理念以及专业的设计技能,尤其是关键的结构部位,更需要进行详细准确的说明,确保施工方能够准确了解设计方的初衷和设计目的。同时,设计过程中可以借助地震模拟的方式对结构参数进行优化,模拟在不同地震等级的情况下,建筑各个结构的实际受力情况,如柱梁变形、墙体承载能力等内容。而在建筑结构的规划环节当中,需要明确规划工作的重点难点,对设计框架进行进一步的优化,促使设计效果不断提升。若在条件允许的情况下,还可以针对建筑结构信息构建数字化信息库,便于后续的调整、修改以及信息提取。
        结束语
        开展结构抗震设计工作可以保证建筑物在地震作用后可以正常使用,而不至于发生严重的建筑物整体倒塌现象。建筑结构抗震设计需要以国家标准规范为设计依据,以保证整个设计工作的合理性。我国建筑结构抗震设计工作已经取得了不俗的成绩,但对一些超限结构还需进一步研究。
        参考文献:
        [1]申志灵,徐毅安.简析建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用[J].山东工业技术,2016(16):80.
        [2]简庆平.建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用分析[J].建筑知识,2016,36(01):8.
        [3]李莹,王云峰.浅谈建筑抗震概念设计的重要性[J].中国外资,2019(14):264
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