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摘要:建筑结构抗震设计是建筑物结构稳定性及安全性的重要体现,在建筑结构设计中,必须要充分认识到抗震设计的重要,选择合理的结构体系,做好建筑物场地的选择,加强过程中对当前区域地震情况的了解,提高抗震设计的合理性、科学性。我国是地域大国,各个地区的特点及地质环境都有所不同,目前还没有一套统一的抗震设计标准及规范,这对于设计人员来说也提出了更高的要求,只有做好建筑结构抗震设计,才能促进建筑业的健康发展。
关键词:建筑;结构设计;抗震结构设计
随着地震灾害事故的频发,当达到一定强度的时候,就会造成破坏性的伤亡,这对于城市的建设和社会发展的带来严重影响,在地震发生时如果建筑结构的抗震性不能满足使用要求,就会造成安全事故的发生。避免地震灾害造成的损失,加强建筑结构的抗震设计已经成为社会各界广泛关注的话题。设计人员进行建筑结构设计中,应该严格按照相关标准和设计要求进行抗震设计,加强建筑工程的整体抗震效果,了解抗震设计的重要性,为人们提供更加安全的居住环境。
一、抗震理念设计的基本原则
1、结构的整体性。在高层建筑结构中,地板的完整性对高层建筑结构的完整性非常重要,这相当于水平分区,具有收集和传递惯性到垂直倒立结构的功能。因此,这些子结构必须具有强烈的抗震性能。
2、结构的简单性。简单结构是指在地震作用下,传递力的清晰和直接的路径。在高层建筑抗震设计标准中,明确了“结构体系应具有清晰的计算和简单的数据,合理的地震传递方式”。只有一个简单的结构可以准确地分析结构位移、内力和模型,掌握高层建筑抗震性能的薄弱环节,并采取相应措施防止其发生。
3、结构的刚度。在地震作用下,结构的刚度和抗震能力是双向的。确定结构的刚度,并安排结构以抵抗任何方向的地震。一般来说,基本结构应具有足够的刚度和抗震能力,不仅要控制结构变形,而且要减少地震对高层建筑的影响。避免了大结构变形引起的两级重力效应,破坏了结构不平衡,大大降低了高层建筑的抗震性能。
二、建筑结构设计中抗震设计存在的问题
1、建筑抗震场地选择不合理。建筑结构在设计有几点需要特别关注的问题,首先就是对建筑抗震场地的选择,由于其对于建筑抗震的整体设计具有直接影响,如果选择不到位就会直接造成建筑整体抗震性能的下降,在地震灾害发生的时候,地表会发生不同程度的振动活移动,对所在区域不同结构、不同性质的建筑物造成的损害程度也是不一样的。在剧烈的振动影响下,建筑结构的整体结构被破坏,严重的情况下甚至有可能会发生坍塌现象。在建筑设计中场地选择的时候应该避免在不适合地地质条件上建立,比如:软土层或易被液化的砂土层。当不能避免在这种环境中进行施工时,必须要采取有效的改良措施,根据地震级别的要求,加强地基基础的加固和防护。
2、建筑结构体系选择不合理。建筑结构抗震设计在进行中首先要进行方案的确定,选择合适的建筑结构体系对于建筑抗震性具有直接影响。在抗震设计过程中容易出现以下问题:第一,以偏概全,在建筑设计中由于对某个建筑结构设计不理想造成整个结构的抗震性能降低,在设计中应该进行建筑结构的整体性规划,避免在出现个别部位损坏的情况下,影响建筑物整体的抗震性和稳定性。第二,没有做好准确的计算,对于地震所造成的影响没有合理分析,不清楚地震发生时所造成的传递路径,对于竖向结构设计垂直度及荷载条件等都存在一定缺失,上部结构对竖向构件产生的垂直重力荷载不完整,严重影响抗震效果。
三、建筑结构设计中的抗震设计分析
1、充分地质结构,选择合适的建筑场地。建筑结构设计的首要任务是根据地质结构选择适合建筑的地段,这对设计有着最直接的关系,适合建筑的地段,不仅可以降低建筑结构设计时的抗震等级,同时减少建筑在实际施工中的施工量。首先,最常见的构造地震是由于岩层断裂发生错位,在地质构造上发生巨大变化而产生。为避免这种地震给人类带来的损失,切忌将建筑物建在这中构造的地质地带。即使必须建在这种地带,在建筑设计中对抗震性的设计就要有极其高的要求,得不偿失;其次,避免选择土质松软,地下水丰富的地带,这些地带在地震发生时容易造成坍塌滑坡等现象,不利于建筑的安全。要选择土壤硬度密度适中的地带。硬度密度不均匀的场地在地震时会增强地震波,从而加强建筑物的倒塌断裂。另外,建筑场地要选择相对开阔平坦的地带,开阔平坦的地带降低了施工的难度,同时减少了地震时带来的额外破坏。
2、建筑结构抗震材料的选择。在建筑结构抗震设计时,抗震材料的选择也很重要。首先,根据不同建筑结构的抗震等级,根据当地的地震情况,选择轻质,强度高,一体的材料。这样的材料可以在地震发生时,使建筑保持很好的一体性,整体结构相对稳定,减少地震灾害带来的破坏性。现阶段在建筑结构抗震设计中,装配式钢筋混凝土结构普遍得到应用,其经济且操作简单,但其缺点在于结构框架节点等构件连接处强度低于结构本身强度,在受到高强地震的影响时,构件节点处和主体受力不均匀,导致断裂,从而影响了建筑整体的稳定性,降低了抗震性能。目前,钢结构是在多次地震中表现最好的抗震材料,但是钢结构的成本较高,且受到气候湿度等影响,维护费用较高。但是随着科技的发展和人类的不断创造,一定可以研究出更好的抗震材料,发挥更好的抗震功能。
3、根据建筑结构性能进行抗震设计。随着建筑结构设计的复杂化,高层化,传统的只针对建筑物本身采取的抗震设计已经不能满足建筑结构抗震的标准。现代的建筑结构抗震设计,是根据对建筑场地的勘测,对地质结构和土质等进行勘测后,汇总数据,根据抗震设计标准统一设计的过程。通过这种建筑结构设计中抗震设计的整体考虑,使最终的建筑达到抗震作用最大化,降低地震灾害对建筑的损坏。针对不同的建筑结构,在抗震设计中会有不同的要求。但通常会在以往地震灾害的等级范围内有一个具体的目标,建筑结构设计者以此目标进行抗震结构设计。为了保证建筑结构抗震设计的准确性,可以通过模拟地震的方法对建筑结构设计进行模拟,通过分析地震的破坏程度进行安全评估,找出漏洞和不足并不断完善抗震性能。
4、建筑结构平立面体型的确定。建筑结构的平立面的的布置对于建筑的稳定性起到很重要的作用,同时,科学合理的建筑结构平立面设计,可以最大限度增强建筑的抗震性能,提高建筑整体的质量。建筑结构平立面设计的科学合理性,是指在建筑结构设计时,在保证实用功能的同时,尽量选择平面规则的体型设计,这样可以满足同意楼层具有同一刚度。另外就是对建筑物的竖向凹凸尽可能减少,这样可以使建筑的竖向高度保持一致性,保持稳定。对于结构复杂,施工难度高的建筑结构设计中,要科学是进行抗震缝的设计。这样是为了分离抗震缝两侧的建筑,当地震发生时,两侧的结构不会发生碰撞。抗震缝一般在建筑结构变形的敏感部分进行设计,设计尽量科学恰当,否则会造成各大的危害。
地震对于建筑物具有较强的破坏力,然而在无法对地震准确预测的现在,提高建筑结构的抗震能力是非常具有现实意义的。建筑结构设计中的抗震设计在现实实施中,需要考虑多方面的因素,更要注意建筑结构的整体稳定性和安全性。在当今时代,建筑设计不能仅仅只在乎建筑物的实用性和建筑带来的利益,建筑设计工作者应改变以前的观念,加强自身建筑设计专业知识之外,更要重视抗震设计在建筑结构设计中的作用和价值,把抗震设计观念放在重要位置,采取科学的方法加强建筑的抗震能力。
参考文献:
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