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摘要:抗震设计在建筑结构设计中占据着重要地位,且直接关乎着建筑物本身的安全性,故而需予以重视。在此之上,本文简要分析了建筑结构设计中抗震设计的必要性,并通过优选改性环氧树脂材料、融入悬挂隔震设计理念、充分应用新型抗震技术、明确地基构件设计原理等关键点,以此增强建筑结构抗震设计效果。
关键词:建筑结构;抗震设计;砌体结构
前言:据了解:全球每年地震发生次数可超过550万次,这表明在建筑结构设计中注重抗震设计具有一定现实意义,不但能够保障人员安全,而且还能避免国家受地震灾害的影响而承担较大的经济损失。因此,设计人员在设计建筑结构时应结合当地地震发生率以及人员分布密度确保建筑结构具有突出的抗震性能。
一、建筑结构设计中抗震设计的必要性
建筑结构设计中的抗震设计很有必要。一方面,通过抗震设计能够有效延长建筑物的使用年限,使其建筑结构在应对地震灾害时表现出较强的抗震效果及安全性,避免出现建筑物瞬间坍塌现象,降低受灾民众生还率。另一方面,若能在建筑结构设计中注重抗震设计,将促进建筑行业的长远发展,确保建筑行业拥有良好的发展前景。由于目前我国关于地震灾害的防控研究工作仍处在深入探讨阶段,这表明暂时未能研发出准确预测地震时间与地震范围的仪器或设施,一旦发生地震,高层建筑物内部人员将遭受较大的生命威胁。对此,在具有抗震设计的建筑结构保障下,受灾人员能有充足的时间自行逃生或等待救援。所以,在建筑结构设计中融入抗震设计理念是未来建筑结构设计的主流趋势。
二、建筑结构设计中抗震设计的关键点
(一)优选改性环氧树脂材料
建筑结构设计中的抗震设计应根据不同建筑结构的设计要求强化抗震效果,从而保证每一种建筑结构都能具备突出的抗震能力,这样可充分满足建筑结构的发展需求。以砌体结构为例,它作为我国常见的一种建筑结构,随着近些年的研究,发现,针对砌体结构应采取下列措施增强其抗震性,便于扩大砌体结构的应用范围。
其一,砌体结构的抗震设计应合理设置楼层高差,一般需≤700mm,并且还需低于25%层高。同时,还应在每个2m的间距增设墙中构造柱,梁柱入砌体结构的长度与挑出长度比例应高于1:2,以便砌体结构在具备良好稳定性的基础上能够拥有突出的抗震性。
其二,需在砌体结构设计中采用改性环氧树脂材料对其进行加固处理。它主要是由30%丙烯腈与羧基丁腈橡胶混合而成的材料,它能增加建筑结构的韧性,使其具有较强的抗压性,这样可保证在砌体结构遭受地震灾害时不易发生坍塌事故。因此,在砌体结构设计环节需借助改性环氧树脂材料的方式开展抗震设计工作。
(二)融入悬挂隔震设计理念
当建筑物设有多道抗震防线时,它能够有效增加受灾民众的逃生几率,使其能快速逃出高层建筑,以便寻找更安全的避灾场地。其中在建筑结构设计中的抗震设计过程中,可融入悬挂隔震设计理念,确保建筑物在遭受地震侵袭时不会产生较大的接触面,进而削弱地震对建筑物带来的负面影响。其中悬挂隔震设计常以钢结构为设计基础,它不但具有较强的稳定性,而且从整体结构布置上也贴合悬挂隔震设计理念,由此达到最佳隔震效果[1]。
通常情况下,钢结构由主框架、子框架组成,在实际设计时,钢结构的子框架具体以悬挂式方法与主框架相互融合,这样尽管发生地震,设有钢结构的建筑物也只有主框架会遭受震动干扰,而子框架在主框架晃动下产生的震动频率也不具备摧毁建筑物的能量。所以,这种利用锁链悬挂框架的建筑结构在抗震方面有着突出的优势,这就需要设计人员在建筑结构设计时,尽量采用钢结构作为建筑结构类型,便于增强建筑物的抗震性能,最终在抗震上减小震波对建筑物的破坏力。比如在高度低于50m的建筑结构中,钢结构的框架支撑形式应以偏心式与中心式为主,若高度高于50m,在选择钢结构支撑形式时应依据偏心式支撑保证钢结构中的抗震结构足以承载建筑重量,应对地震侵害。
(三)充分应用新型抗震技术
我国在2008年汶川地区曾发生过8.3级地震,对当地人民造成了严重的伤害,由此表明:抗震设计是建筑结构设计中的关键步骤,若能充分利用新型抗震技术开发建筑项目,将有利于保障人民安全。从汶川地区震后建筑重建经验中可知:若采用橡胶支座隔震技术,将促使建筑物具有更强大的抗震性。因此,在今后的建筑结构设计中,设计者应结合每个地区的实际情况采用类似的抗震技术实现高性能抗震设计。它主要是指在建筑结构下方安装一层橡胶钢板如(图一)所示,然后按照重复操作的原理将建筑结构与地基进行阻隔,一旦发生地震,建筑结构将在橡胶钢板支座的支持下实现科学支撑,以免受地震破坏导致建筑结构出现损坏现象。这种抗震技术可增强建筑结构800%左右的抗震性。同时,还可通过在建筑墙体结构中应用韧性良好的材料如石膏砌块、活性炭、页岩砖等,由此增加墙体抗压性,便于积极应对地震灾害。
图一 橡胶钢板抗震设计结构图
(四)明确地基构件设计原理
建筑结构中的抗震设计需从地基与构件两部分出发。由于地基在建筑物中有着承载建筑物作用,一旦地基不稳将直接增加建筑物坍塌风险。在以往发生地震时,多半源于地基首当其冲受到破坏,才造成建筑结构发生失稳状况。对此,应在地基设计中注重抗震设计效果。比如可以天然地基为主,在施工时控制好地基埋设深度,尤其是液化土质的施工场地中,需依靠地基嵌固功能增加建筑稳定性。至于建筑构件的抗震设计,主要是指针对围护墙、顶棚等部分实施抗震设计,以免在出现地震时,因构件晃动严重而导致建筑物在地震中受到干扰[2]。
同时,还需尽量减小建筑自重,由于地震来临时,倾覆力矩会在建筑自重较大的情况下导致建筑结构无法保持原有稳定性。所以,应促使建筑结构中的梁柱结构具有突出的承载力,便于消除地震破坏力。
结论:综上所述,建筑结构中的抗震设计作为建筑工程建设的重要内容,应根据建筑要求予以完善。同时,还应从改性环氧树脂材料、悬挂隔震设计理念、新型抗震技术、地基构件设计原理等方面着手,促使建筑结构具有良好的抗震性,且能够保障建筑内部人员安全,从而促进建筑行业的可持续发展。
参考文献:
[1]杨涛,赵浩,李燕伟.历史建筑砌体结构无损加固技术及抗震性能试验研究[J].施工技术,2020,49(10):59-62.
[2]阴召勇.高层建筑结构抗震设计中的不足及对策分析[J].绿色环保建材,2019(07):73+76.