钟晓玲
四川城市职业学院 四川 成都 610000
摘要:建筑结构的质量和刚度在一定程度上代表了工程的质量和强度,在设计阶段应当从二维和三维的角度分别体现规则。而我国地震灾害多发,由此可见建筑结构中的抗震设计在整体建筑设计中意义重大。由于地震发生难以准确地进行预测,更要应提高建筑物自身的抗震性能,减少地震带来的损失。本文针对建筑结构的抗震设计进行分析,希望可以提高现代建筑结构抗震设计理论水平。
关键词:建筑结构;结构设计;抗震设计
引言:
我国部分地区处于地震频发的地带,研究建筑结构的抗震能力对建筑工程质量的提升有着极大的价值。在地震烈度较高的地区,结构设计师在选择建筑材料和结构体系上会格外的谨慎。在我国,高层建筑和超高层建筑主要应用三种结构体系,分别是框筒结构、筒中简结构、框架支撑结构。上个世纪80年代,砖混结构在我国应用非常广泛,随着社会经济的不断进步,钢筋混凝土结构逐渐替代了砖混结构,但这两种结构不适合应用在超高层建筑上,而且在大震作用下,无法抵抗。在我国高层建筑结构中,结构设计师设计多采用框架-核心筒体系,这种结构体系经济合理,不仅用钢量相对节省,而且梁柱截面断相对较小节省材料,所以被建设单位甲方所广泛采用。
1强震动可能对建筑结构造成的影响与问题
1.1地基方面
建筑物的地基往往距离震源更近,受到的震动也更强,可能产生的变化有以下几种:一种是建筑地基处于冲积土层,土壤结构相对松软厚实,这一类型地基对上层建筑的影响更为显著;其次是在强烈的震动下地基土出现不均匀沉降或液化现象,地面建筑结构受到显著破坏或整体建筑倾斜;再次是本身就处于相对危险地质条件下的建筑工程,强震动损坏地基带来建筑工程的损坏。最后是建筑结构受共振效应的影响,出现强震动时受影响程度相对更高。
1.2建筑结构的刚度分布
建筑结构的不同建筑物刚度的分布也不同,主要的建筑结构刚度分布类型有两种,一种是常见的矩形平面,这类建筑主要不出现抗侧立构建布置的问题,在面对强震动环境时受到的影响相对较小,建筑物本体有可能保存完好。另一种建筑结构平面呈现三角形或不对称形状,在面对强震动环境时极易发生扭转,严重威胁建筑使用者的生命和财产安全。
1.3建筑物的不同构件
建筑结构中不同构件起到的作用不同,在强震动环境中受到影响的情况必然不同,例如建筑框架中强震动因素给梁、板带来的影响要小于柱。以钢筋混凝土为主要材料的窗下墙出现交叉裂缝的可能性较高。
2建筑工程结构中抗震设计要点
2.1做好建筑抗震场地的选择
地震灾害的过程最直接的影响就是地表位置相对错动,地质结构、土质不同的工程,所面临的地震影响大小也不尽相同。相关技术人员在抗震设计最初时,要结合地勘报告谨慎选择抗震场地,尽量避免选取抗震不利地段,尽量避免软土地带。若地震选取不当,会增大建筑物坍塌风险。若别无他法无法避让,要选取针对性的技术措施提高。
2.2重视抗震结构材料的选择要求
建筑结构抗震设计在材料上的选择需要综合考虑选建筑成本、结构刚度、延性、强度等因素。常用建筑结构的抗震设计要求为:(1)为满足抗震设计的要求,砌体结构需要按照规范规定设置保持结构稳定的圈梁与构造柱;(2)钢筋混凝土结构要对抗震结构构件的截面尺寸有合理的选择,并且保证相应的配筋率,不能少筋多筋。使结构发生的剪切破坏与脆性破坏;(3)大跨度结构下选择预应力混凝土构件应严格规范要求进行计算,并按计算结果配置预应力钢筋。在建筑物主体结构设计中,最重要的材料就是钢筋混凝土。
为了满足质量要求,必须保证这两种材料在选取上满足相应的设计规范。
2.3耐久性
建筑结构的耐久性非常重要,其直接直接影响建筑物的使用寿命,所以建筑物材料的选择必须满足建筑物耐久性设计要求。而耐久性设计也是钢筋混凝土结构结构主体设计的不可或缺的一个环节,设计要点如下:钢筋混凝土结构必须严格参照建筑物设计使用年限,进行耐久性设计,并将建筑物正常使用年限作为控制指标,这样可以在一定程度上防止因主体材料随时间劣化而引起主体性能减弱。而环境类别在耐久性设计中也非常重要,主要其是结构耐久性的核心外在原则。南北方差异显著,在严寒地区冻融循环现象广泛存在,所以要充分考虑其在耐久性设计中的影响。而结构主体中构件设计时,都要有相应的耐久性技术措施。比如预应力筋,应当适当的增加保护层厚度。如果有外露的锚固端,则必须进行封锚处理。更值得一提的是,严寒地区的混凝土结构必须满足结构抗冻要求,如建筑物处于二类和三类环境当中,裸露的金属部位必须进行防锈处理。
2.4抗震结构方案体系的选择要求
相关设计工作者在建筑物结构的方案体系设计会尤为的谨慎。首先,不能单纯的追逐抗震性能的优良而不考虑建筑物的整体功能和全局,也不能因为个别局部的结构构件而影响对建筑物整体性能[1]。其次,要选择合理的地震波来模拟地震发生时的传力途径进行分析,竖直结构的垂直方向重力可以使横向压应力稳定。要保证其竖向构件有着清晰的传力途经,保证其属相构件的承载力和稳定性。最后,在设计工作中要刚柔结合,控制建筑物相应的刚度强度以保证建筑物整体抗震设计要求。
2.5抗震设计中建筑结构计算参数的选择
建筑抗震设计中结构的相关参数的选择与核对,是深入建筑设计的核心环节,也是最重要的一个环节。在设计过程中要对建筑物有一个基本情况真实的评估,具体问题具体分析,选择合理的荷载并加以说明,保证软件计算的科学性。现在通常采用的是PKPM及ETABS软件结合迷你地震波,进行数据收集和模型分析,最终根据计算结果来验证结构设计抗震性能是否达到规范要求,最终确定模型是否具有安全与稳定性。
2.6额外增添加固设计
技术人员从建筑工程的实际情况出发,为建筑物额外增加一些加固措施。具体加固措施的选定应当依据以下几个方面:首先是建筑工程本身存在结构缺陷,技术人员有针对性的对构件进行补充,实现提升建筑物稳定性和抗震水平的目的[2]。也可以采用具有更好抗震能力的构建进行替换,从材料角度提升抗震能力。如果建筑物的承载力、结构刚度还需要进一步提升,技术人员应当采用扩大原有界面、增加套箍、增加构件等方式达到提升抗震能力的目标。
2.7强调建筑结构的规则
建筑结构是建筑物的主要受力对象,科学合理的建筑结构是确保建筑均衡承载的关键。因此在设计阶段和建筑物施工的过程中,都必须要强调建筑结构的规则性,尤其是抗侧力结构布局的合理性[3]。对建筑结构的平面进行设计师,最好采用规则的形状,为建筑物承载的均衡性提供一定的保障。尽量不要选择不规则的建筑平面,这类建筑结构的承载力难以控制在均衡状态,在面对强震动环境时出现的损坏也更为严重。
结语:
随着社会经济不断进步,土木行业蓬勃发展,我们更要注意的就是地震对建筑物带来的影响,要不断降低地震对建筑物的破坏,也就意味着我们要加强建筑物抗震设计,逐步提高建筑物的抗震性能。近些年,结构设计师采用延性较高的设计,随着社会经济的不断进步,耗能减震技术逐渐运用在高层建筑中,在设计时采用高延性结构构件,适度结构的刚度,在地震发生时,可以使结构构件进人高延性的塑性状态,大量的吸收地震能量,从而减少对建筑物有害的地震反应,削弱地震的破坏。延性构件在大震时可以吸收较多的地震能量,并且自身可承受较大的结构变形,因此这种结构体系的应用越来越广泛。
参考文献:
[1]王文超. 土木建筑工程设计中的抗震设计要点探究[J].门窗,2019(21):163.
[2]辛桂芹. 建筑工程结构设计中对抗震问题的分析[J].绿色环保建材,2018(04):88.
[3]周爱国. 建筑工程结构抗震设计问题浅析[J].城市建设理论研究(电子版),2017(05):111.