建筑结构设计中的抗震结构设计理念探析--中国期刊网

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建筑结构设计中的抗震结构设计理念探析

发表时间：2020/9/28 来源：《基层建设》2020年第17期作者：张爱花

[导读] 摘要：近年来，地震频发造成了巨大的人员伤亡和经济损失，而在地震中建筑物的损坏倒塌是造成人员伤亡和经济损失的主要原因。

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        摘要：近年来，地震频发造成了巨大的人员伤亡和经济损失，而在地震中建筑物的损坏倒塌是造成人员伤亡和经济损失的主要原因。因此，在建筑物的工程设计中，建筑的抗震性结构设计是提高建筑物抗震水平的最主要任务。通过将抗震结构设计理念运用到建筑结构设计中，提高建筑物抗震等级，同时结合具体的施工要求和环境，使抗震结构在建筑结构设计中得以有效运用。
        关键词：抗震；结构设计；工程设计；建筑结构
        近年来，地震频发造成了巨大的人员伤亡和经济损失。尤其是学校、医院、居民区对建筑的抗震等级要求越来越高，已得到了相关学者与设计人员的高度重视。抗震结构设计理念的合理运用是保证建筑结构安全性、提高建筑物寿命的重中之重。在建筑工程作业中，必须加强设计人员的专业素养，合理运用专业知识进行建筑结构的抗震设计；提高抗震系数，确保施工过程的安全有效进行，结合当地地理位置和环境因素，很好地将抗震结构设计理念运用于建筑结构中，确保建筑物的抗震等级及使用寿命。
        1 抗震建筑必要性概述
        随着地震现象的频繁出现，人们对建筑物的安全性能逐渐重视起来，特别是深受地震灾害的区域，建筑均采用防震设计，这在很大程度上保护了人民群众的生命财产安全。地震是一种危害十分巨大的自然灾害，抗震建筑的设计能够有效缓解地震发生时能量的局部集中，其采用巧妙的布局与结构，在材料的选择方面也与普通建筑存在较大差异，这样的建筑对抵抗地震这类自然灾害具有十分显著的效果。虽然我国绝大多数地区并不处于地震多发区域，但其仍存在地震的可能性，抗震建筑的设计能够大大地保证建筑的强度与韧性。
        2 抗震结构设计
        地震是具有极其不确定性、复杂性及难以预测性的地质活动，会对人们的生产和生活产生极大的影响。截至目前，科学水平还未能达到对地震的精确预测。因此，对建筑物加强抗震等级设计成为当前的热点问题。建筑物由于施工环境、地理位置、空间结构上的差异，以及所用材料的区别，造成了抗震等级的设计和施工过程具有很大的不确定性及不稳定性。通常情况下，抗震结构设计包括计算设计和概念设计2个方面。由于抗震设计的复杂性和多样性，在不同的空间结构、实际运用中需要有不同的设计理念。
        3 抗震结构设计在我国火力发电厂建筑中的应用
        电力是国家重要的生命线系统。过去的地震中凸显了该系统的脆弱性，对经济造成了重大的直接或间接损失。在发展中国家，主要的电力来源于以化石为燃料的火力发电厂。火力发电厂的建筑物载有运行所需的重型设备和机械，建筑物具有复杂且不规则的几何形状，并且须建有较深的地基。对于此类不规则工业建筑物，当前的抗震设计仍要求遵循常规方法。但是，如果不充分考虑不规则现象的影响，则可能导致结构易损。在我国的火力发电厂抗震设计中，由于操作和复杂的工业过程，工业建筑通常具有不规则性。在用于地震工程仿真的开放系统中开发了详细的数值模型，在我国地震烈度较高的情况下，选择了地震动并进行了非线性时程分析。随后，针对不同性能水平开发了概率地震需求模型，以模拟地震脆弱性和风险性。结果表明，竖向不平整较质量不平整会产生更大的有害影响，在结构设计中需要更多的关注。由于质量和垂直不规则的共同作用，倒塌风险增加最大。此外，在多遇地震烈度下，具有不规则形状的火力发电厂功能中断的风险更高。
        4 抗震结构设计在我国高层建筑中的应用
        从21世纪开始，我国已经开始建造高层居住建筑，由钢筋混凝土墙和楼板组成的箱形结构系统在亚洲地区深受欢迎，因为其允许在没有立柱的情况下进行更灵活的平面布置。此外，采用模板施工的速度较快，且无须在墙壁上额外加砂浆饰面。通常用于高层公寓楼分析的分析软件如ETABS，对整个楼板采用刚性隔板假设。在这种情况下，板的弯曲刚度通常在分析中被忽略。这种假设在由梁和柱组成的框架结构中可能是合理的。然而，在箱形结构系统中，楼板可能会对结构的横向刚度产生重大影响。如果箱形结构中板的横向刚度被完全忽略，则结构的横向刚度可能会被大大低估，这会导致更长的自然周期使地震荷载被低估。为预测箱形结构系统的准确地震响应，应谨慎选择楼板抗弯刚度，在建筑物的较大横向运动下，沿着与剪力墙界面的平板中可能会出现裂缝，而裂缝的出现导致平板的抗弯刚度大大降低。为了获得准确的结果，应参考建筑物的实际情况，即适当的破裂截面属性等。为了准确测量高层建筑物的抗震等级，必须考虑板的挠曲刚度。

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因而，在抗震结构设计理念中使用有限元网格，为每个楼层使用一个板单元建立剪力墙模型以减少自由度的数量可能更为有效。
        5 抗震结构设计在我国校园建筑中的应用
        自2001年以来，我国逐步实施了农村中小学危房改造、西部农村寄宿制学校建设、中西部农村初中建筑改造等项目，提高了农村中小学危房质量。在“5•12”汶川地震后，实施了全国性的中小学建筑安全项目建设。在学校建设施工过程中，要注意以下几点。
        1）要对建筑物进行调查，确定建筑物的安全位置，再根据实际条件以及制定的勘测技术文件中的相关数据，对建筑物的抗震等级进行分类，出示A,B,C,D危险等级。A为具有足够的承载能力，无需采取措施；B为略低于A等级的要求，承载力未受到重大影响，无需采取措施；C为不满足A级，承载能力明显受影响，应采取措施；D为不满足A级要求，承载能力受到严重影响，必须及时采取措施。
        2）开发测试程序以对结构进行不同的测试，获得实际测试数据并发布测试报告。
        3）根据评估代码方法建立结构分析模型，以供进一步评估。同时根据调查和检查报告，发布建筑物的评估报告。在此过程中应根据GB 50292—2015《民用建筑可靠性鉴定标准》对结构的安全性进行评估，参照建筑物抗震等级标准及建筑物抗震等级设计规范对其进行抗震验算分析，观察是否达到指定的抗震要求。
        6 抗震结构设计原则
        运用抗震结构设计理念必须基于抗震等级的设计原则，以保证建筑物结构的合理性。
        1）抗震结构基于完整性设计理念，并不是建筑物中仅考虑单个部件或者某一个空间结构达到实际要求的抗震等级，而是要观察设计整个建筑物的抗震等级的合理性及精确性。
        2）要满足整个建筑物的刚度要求，同时具有一定的韧性，以延长建筑物的寿命。
        3）多线规则在建筑施工的过程中，不能单方面考虑相同的地震带，还要全方位地将建筑物抗震等级提高，设计多条防线，在建筑物合理性的前提下最大程度地提高抗震等级。
        4）合作原则多个零部件以及多个独立的模块同时发挥抗震的作用，才能保证建筑物抗震等级的提高。
        5）在不同的建筑物中要设计具体的抗震构造，结合当地的施工要求和地理环境因素，将抗震结构与实地建筑物共同发挥抗震的作用，比如建筑要求为混砖结构，需采用内外连续墙且在其中增加水平圈梁的安全结构，内外墙连续结构可以提高建筑物的整体韧性，水平圈梁可以提高建筑物表面的抗击能力，将二者合理运用，可以更好地提高抗震等级，延长使用寿命。
        基于抗震结构设计的基本原则，合理有效地将抗震结构设计理念运用到建筑物的结构中，才能保证建筑物的安全性。
        7 结语
        近年来地震频频发生，对于建筑物的抗震等级提出了更高的要求。设计人员应充分认识到抗震结构设计的重要性，合理有效地将抗震结构设计理念运用到建筑结构设计中，以提高建筑物的抗震等级，并结合具体的施工要求和环境，为居民提供安全美好的生产和生活环境，更好地推动我国社会的长治久安。
        参考文献
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        [3]辛小娟.高层混凝土建筑抗震结构设计方案研究[J].江西建材，2017(7):22,27.
        [4]赵刚.浅析建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用[J].建材与装饰，2019(18):110-111.