建筑工程结构设计中抗震问题的分析

发表时间:2020/12/24   来源:《建筑实践》2020年28期   作者:曹荣建
[导读] 根据以往地震对建筑结构的破坏程度和长期从事建筑结构设计时的经验教训,
        曹荣建
        天元建设集团有限公司 276000
        摘要:根据以往地震对建筑结构的破坏程度和长期从事建筑结构设计时的经验教训,建筑结构设计人员总结了关于抗震理论知识和抗震标准为依据,在现今建筑结构设计项目中,已经对抗震设计有了很好的预防和控制能力,建筑的抗震能力提高,人民的安全性也有了更好地保障。本文根据行业实践经验对建筑结构设计中抗震设计进行了分析浅谈,旨在提高行业认识和实际应用。
        关键词:工程结构;建筑抗震;工程设计;建筑工程
一:建筑结构中抗震设计存在的关键问题的分析
        1;明确建筑结构抗震设计概念的问题
        提高建筑结构的抗震能力,旨在提高建筑在地震中的生存能力并尽可能地降低损坏程度。研究表明,提高建筑的抗震能力不能仅依靠增加建筑结构的结构尺寸,由于地震在短时间内释放巨大的能量,能量释放方向、强度等因素十分复杂,较厚的钢筋混凝土结构相比普通结构会吸收更多的能量,同样会造成较严重的破坏,同时其柔性较差,一旦损坏就会导致力学性能和受力模型发生较大变化,因此这种消耗材料和人力较大的做法是不可取的。如果建筑设计成柔性较大的结构形式,虽然提高了建筑的地震生存能力,但是因为地震过程中较大的变形量,会对人们的生命财产安全造成极大影响。通过对地震灾害的研究分析,最佳做法如下:建筑的关键结构和部位应提高其抗震能力,同时应适当将部分非关键位置设置得薄弱一下,通过非关键部位的损坏,用以消耗建筑吸收的地震能量,同时延缓破坏的过程,将破坏威力减低,在提高生存能力的同时也便于震后修复。“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点”成为抗震概念设计的典型指导思想。
        2;选择合适的施工地址
        对于提高建筑结构的抗震能力,除了建筑本身外,建筑所在的地基状况也是抗震能力的重要因素。建筑所在地的地层分布、土质状况、自然环境及周边人为因素都可能对建筑的抗震能力造成较大的影响。因此,选择合适的施工地质对提高建筑结构的抗震能力十分重要。在《中华人民共和国减灾抗震法》中对建筑在地的地震灾害可能性和灾害等级十分关注,并根据灾害等级指标划分为甲乙丙丁4类,其中甲类地区的建筑需要具备预防大型地震的能力,安全性最高;乙类是存在遭受地震的可能性但是能够及时恢复的建筑地址类型;丙类适用于普通类型的建筑;丁类的安全级别最低,主要用于普通地区或安全级别高的地区的临时性建筑。因此建筑结构设计时需要参考并结合地址的安全级别。
        3;建筑结构抗震设计验证问题
        建筑结构设计中的抗震设计需要合理和科学的验证,当前主要有建筑抗震模型进行抗震试验、建筑的地震反应监测、建筑震害分析研究三种方式。只有合理、科学地对抗震设计理念进行验证,才能明确知道设计理念的可行性及需要改进之处。然而当前已完工的建筑很少会为研究建筑的抗震能力而安装各种监测设备,专门为进行检测而修筑建筑设施又消耗巨大。地震具有不可预测性,已发生地震的区域,很多建筑结构形式往往应用抗震设计因素较少,验证价值不高。因此通常对建筑抗震模型进行试验来验证抗震能力。然而通过软件对模型进行研究分析的精确程度值得怀疑。近年来国际上多次对不同类型的抗震结构进行盲测试验,不仅不同分析软件间的结果存在差异,即使使用相同的软件进行分析,试验结果也存在不可忽视的差异,此外忽视抗震模型与真实建筑间的构件尺寸效应及加载时间效应的影响也使试验与真实状况存在较大的误差。因此加强建筑结构抗震设计验证的可行性、科学性还需要进一步探索和完善。


        4;增强设计人员的抗震意识
        我国是地震多发的国家,近年来不同地区不同程度的地震,让无数的人民失去了宝贵的生命,财产受到严重的损害,给人们的心灵造成无法弥补的创伤。在这些惨痛的结果中,建筑结构缺乏抗震设计是其中的一个重要原因。在我国部分地区,建筑设计人员对建筑结构设计中的抗震设计没有完整的意识和充分的重视,不关注地质结构,对建筑物进行私自扩建改造,只是注重了美观经济,却忽视了最重要的安全性,从而给生命和财产安全带来了隐患。因此,建筑结构设计人员要加强抗震意识,认真学习抗震设计知识,在建筑设计时充分考虑当地的地质结构,提高建筑的抗震性。
二:建筑结构设计中的抗震设计探讨
        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。另外,浇钢筋混凝土结构整体性价比较高,且价格实惠,其较强的抗侧移,较强的延性等性能起到了很好的抗震作用。但该建筑结构的缺点是在地震力的反复作用时,随着钢筋等构件的断裂,混凝土将被挤碎。因此,这种抗震设计也不适用于高强度地震带。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。
三:结束语
        地震作为最严重的地质灾害之一,地震中房屋倒塌造成人员伤亡和严重经济损失。且其难以预测,突发性强,会在毫无预警的情况下来袭。不断提高建筑结构的抗震性能,在地震灾害发生时降低对建筑的破坏力,可以有效的保证人民的生命和财产安全。因此,建筑结构设计人员应以人类生命安全为出发点,不断提高自身的知识积累和整体素质,根据地质结构情况,抗震等级等标准,抗震材料的选择,科学地进行抗震设计,增强建筑的抗震性能。
参考文献:
[1]黎静.高层建筑抗震设计研究[J].工程技术研究,2017,(5):220-221.
[2]魏琏,王森.中国建筑结构抗震设计方法发展及若干问题分析[J].建筑结构,2017(01)
[3]]董建启.房屋建筑结构设计体系选型及抗震设计分析[J].大科技,2015(14):107
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