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摘要:抗震设计理念在建筑设计过程中尤为重要。在抗震结构设计要综合多方面因素全面考量,相关建筑设计人员要全面掌握基于抗震结构原理与建筑材料性能,在此基础上利用相关方面的理论知识对建筑结构进行综合设计,以此确保抗震性能良好。
关键词:学校建筑;框架结构;小震弹性
引言
建筑抗震结构设计的必要性首先表现在后期建筑物的长期应用中。因为高层建筑物往往涉及大量的使用人员,如果在应用过程中存在着明显安全隐患,势必会带来较为恶劣的隐患,人民群众的生命财产安全得不到较好保护。所以,地震灾害作为不容忽视的一个危险来源,需要引起高层建筑设计人员的高度重视,在结构设计中充分考虑抗震设计需求,提升整体高层建筑物抗震性能。另外,对于未来我国高层混凝土建筑工程的发展而言,其结构往往更为复杂多样,这种创新性发展不仅仅需要得到技术层面的支持,往往还需要重点从设计层面予以适应性调整,促使结构设计方案同样也能够紧跟整体高层建筑工程发展步伐。抗震设计作为其中重要组成部分,同样也应该加大关注力度,以求较好推动整个高层混凝土建筑行业的创新发展,避免该方面形成阻碍因素。
1建筑工程结构抗震设计研究的关键意义
从目前情况来看,地震是人们平时生活中最常发生的自然灾害之一,同时地震灾害产生以后的危害性、破坏性非常大,并且也具备了很强的不可预估性。因此,一经发生地震,影响程度将特别大,倘若人们居住的建筑没有抗震能力,就会危及民众的个人安全以及财产安全[1]。可见,建设物本身的抗震能力具有了特别关键的作用。在很早以前,我国在对建筑结构抗震标准方面就提出了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的准则,所以大部分结构设计人员都意识到了建筑结构抗震能力的重要性,并且按相关规范、标准要求进行建筑结构抗震设计,以保证建筑抗震能力得到显著的提升,继而保障建设物的整体安全稳固性,这样就能最大程度上降低地震对民众生命财产安全的影响程度。因此结构设计人员的责任重大,如何使建筑在地震来临时发挥出应有的抗震能力,保证人民生命安全与财产安全是结构抗震设计人员需要重点研究的内容。
2小震作用下的内力分析
小震作用下,结构构件按弹性分析,框架结构尚需进行“强柱弱梁、强剪弱弯、嵌固端加强”等调整。在结构计算时,首先分别计算重力荷载标值和地震荷载标准值作用下结构的内力标准值,各工况计算完成后按照抗规第5.4.1条进行荷载组合,然后再按照抗规第6.2节进行内力调整,抗震等级为特一级的根据高规第3.10节进行调整。抗规第6.2.2条提到,一级的框架结构和9度的一级框架可不按公式(6.2.2-1)ΣMcηcΣMb计算,而按公式(6.2.2-2)ΣMc=1.2ΣMbua计算。在条文说明中解释到:对于一级框架结构和9度时的一级框架,明确只需按梁端实配抗震受弯承载力确定柱端弯矩设计值;即使按增大系数的方法比实配方法保守,也可不采用增大系数的方法。对于二、三级框架结构,也可按式(6.2.2-2)的梁端实配抗震受弯承载力确定柱端弯矩设计值,但式中的系数1.2可适当降低,如取1.1即可;这样,有可能比按内力增大系数即按式(6.2.2-1)调整的方法更经济、合理。为便于对比,对一级及特一级仍采用增大系数法进行分析。
3中震作用下的内力分析
中震作用下性能水准高层建筑物在该性能水准要求下具有较高的抗地震作用能力,在设防烈度的地震作用下建筑结构会进入非弹性工作阶段。同时,地震对高层建筑结构体系的损坏程度不会进入不可修复的范围,对于重要的结构构件例如支柱,剪力墙底部加强部位等建筑结构应该始终保持不屈服的状态,这样在地震作用结束之后便可以通过对建筑结构进行简单的修复即可以继续使用。一般情况下,中震的烈度比通常遇到的地震烈度约大1.55°,在进行计算分析时要将建筑结构的水平地震影响系数调整到0.23,相较于小震下的0.08有所升高。此外,对于建筑材料的强度也会有所提高,例如抗震承载力调整系数取1.0等。
4学校建筑框架结构中的小震和中震设计要点
4.1做好实地考察
减隔震技术的应用并非在全部条件下的桥梁设计方案中都适用,因此,桥梁设计人员在确定设计方案时必须深入现场进行全面分析与考察,对现场地质条件进行充分了解,如桥梁施工地点的土质硬度、地基稳定性、桥梁结构周期延长过程中是否会出现共振等各种问题。在深入了解这些问题和实际情况以后,需要确定隔震技术是否可以在桥梁设计中应用取得良好的效果。此外,在全面勘察桥梁施工现场后,需要对这项技术的实用性进行综合分析。
4.2结构抗震计算
进行结构抗震验算,是目前保证建筑抗震能力的最主要的手段之一,也是我们进行结构抗震设计时接触最多的内容。进行抗震验算之前,先要通过建筑所处地理位置,查区划图或者《建筑抗震设计规范》确定地震动参数。一般情况下,我们只需要验算水平地震作用,但当遇到大跨度、长悬挑等结构形式时,要注意验算竖向地震作用。随着建筑规模越来越大,复杂程度也明显增加,结构抗震计验算已基本通过结构分析软件来进行,比如国内常用的PKPM、YJK。通过抗震验算,我们可以得到地震作用下建筑的变形、构件的内力等结果和数据。通过对结果和数据的分析,反过来调整结构布置,从而使建筑的变形、构件的内力满足规范限值要求,完成抗震计算。由此可知,结构抗震验算,是一项需要反复试算、推敲、调整,从而选取最优结构布置的过程,通过这个过程,结构抗震设计的主要工作基本完成。
4.3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。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。
4.4抗震等级的确定
建筑结构的抗震等级,是保证抗震措施的重要参数,因此,正确地确定抗震等级,才能保证建筑抗震能力。框架结构、抗震墙结构的抗震等级按规范表格直接确定,而框剪结构,应根据规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值确定相应的抗震等级,当比值小于等于10%时,剪力墙部分抗震等级按剪力墙结构,框架部分抗震等级按框剪结构;当比值大于10%但小于等于50%时,按框剪结构确定抗震等级;当比值大于50%时,框架部分抗震等级按框架结构,剪力墙部分抗震等级按框架结构。
结束语
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,本文立足于建筑结构的抗震结构设计原则,以期抗震设计方面提供相应理论支持。
参考文献
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