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摘要:随着我国经济的发展,建筑数量以及建筑高度不断增加,这就对处于地震带的地区建筑的抗震性设计提出了更加严峻的考验,为了保证建筑的使用安全,不仅要加强建筑建设施工的质量,而且要从建筑设计的角度进行抗震设计,降低地震造成的危害。基于此,本文将对建筑结构设计中的抗震结构设计进行研究。
关键词:建筑结构设计;抗震结构设计;建筑设计
1 建筑抗震设计中建筑设计与结构设计的关系
建筑设计对建筑抗震起着主导作用。一般情况下,在建筑方案中建筑结构设计的修改对于整个建筑设计来说很难做较大篇幅的修改,如果整体建筑设计方案确定,结构设计只能服从建筑设计方案要求进行结构布置,因此,如果建筑设计人员在开始的建筑设计方案中没有全面的加入抗震设计理念,那么在结构设计环节就会存在很多不可预估的困难,在结构构件及抗震性能布置方面存在诸多限制,甚至严重情况下,会造成一些不合理设计的发生。其次,如果存在无法合理布置的情况下,结构设计人员往往会通过在单位体积内加大承载能力,即通过加大构件物的截面或者配筋状况来实现设计规范要求的承载能力,但一般情况下,会增加预算,使建筑的经济性不合理,甚至造成一定浪费。如果建筑设计师能够从一开始就对建筑方案项目进行合理的布置来满足建筑抗震的需要,那么结构设计中,结构设计人员在构件选择、建筑的自重与刚度在整个建筑内的分布情况就可以更好的进行选择与分配,若地震来临,其构件系统分布产生的形变也可以较为均匀的分布,减小建筑整体的变形,从而减轻了地震给建筑带来的效果,提高了建筑抗震能力。
2 常见的民用建筑抗震结构设计影响因素
2.1 结构系统
在民用建筑中,安全性往往备受结构系统影响。若细节部分无法合理分配刚、强度,则会影响建筑的整个结构,甚至降低抗震水平。所以,在设计民用建筑时,应周全考量建筑结构的局部与整体性,以防由于细节或者局部缺陷,而致使整个建筑的抗震水平降低。同时,在结构设计中,还应真正提高民用建筑的细节结构刚度、整体均衡强度等。
2.2 建设场地
针对民用建筑,所选的建设场地就是相应的抗震场地。所以,通过选出适合的建筑场地,也能有力保障抗震能力。对于不同抗震性能的场地,出现地震时,造成的破坏往往不一样,接近震源或者表面土层不厚时,相应的破坏力势必很大。因此,在选建设场地时,要有效避免频发地震区域或者有薄土层、疏松土质、地下空旷的区域,以提前防范地震。
3 建筑结构设计中的抗震结构设计要点
3.1 选择安全保障更高的场地与材料
为确保建筑的抗震能力达到标准,应在建筑设计环节中优先对建筑物场所进行科学缜密的选择,尽量避开对抗震设计不利的地势地形。地势地形复杂地区一般地基非常不稳定,当地震发生时,会导致地基下陷,地面裂缝、建筑移动或倒塌等情况。因此在进行建筑设计时,应全面统筹地震发生时对地面建筑由于地区不同所造成的危害,科学地进行场地与建筑类型的搭配。但在进行场地选择过程中,如若建筑工程是在地形地势复杂的地区进行施工,设计师有必要在设计前期向建筑企业提出关于避开不利场所的申请,在不断申请后如确实无法避免,应向企业汇报该地不可建构甲级、乙级、丙级类型的建筑,并积极设计防御的措施。设计师综合搭配施工场地、经济基础、技术工艺、建筑结构、建筑抗震设计等之间的组合模式,对施工工艺、机械设备以及建筑材料做出适应的选择,使得建筑结构的延伸性、建筑重力与内部刚度质量等达到抗震的标准。
3.2 平面布置设计
建筑平面布置设计是建筑设计较为重要的环节之一,它能够从设计角度反应建筑物的使用功能。
在涉及到建筑抗震性能上,平面布置设计主要体现在平面内承重柱的位置及距离、内墙设计、空间大小、楼梯、过道及梯井所在位置,还有就是建筑平面内房间的数量及其分布情况。在建筑设计平面布置中要尽量做到建筑平面布置的质量与刚度分布均匀、对称,减少在平面内出现质量与刚度相差较大或出现突变的可能,这样既能使建筑物在使用功能上与建筑结构抗震性能协调,也能发挥建筑设计在建筑抗震性能的作用。在一定情况下,每层楼的建筑用途不尽相同,因此在每层楼的平面布置上会有很大差异,在建筑设计表现形式上,建筑平面内的非承重隔墙布置存在不对称,墙体与柱联系分布不均匀,这会使建筑在遭遇地震灾害时,发生扭转作用,造成较大的人员及财产伤害。
3.3 合理设计建筑纵向布局
随着现代化建设的加快,许多酒店的建筑结构设计中有许多的墙体或柱体排布,使得建筑的纵向布局十分复杂,另外酒店建筑的功能性较为复杂,有大型会议厅、游泳池等,各个楼层间沿高度分布的质量刚度非常混乱且不协调,在整体结构上使得建筑的承载力较弱,给抗震性能的提升带来了设计的难度。在建筑设计中对建筑的纵向布局进行设计主要包括对建筑沿的高度、建筑结构质量和刚度的设计,是对建筑物的空间结构影响抗震能力的思考。因此设计师在进行建筑纵向布局设计时,应尽可能确保均匀布置剪力墙的结构,使其不间断地沿纵向布局延伸到建筑底端,并让建筑结构质量与刚度和建筑物沿之间的系数尽最大可能协调,有效改善地震发生时,由于建筑物各楼层间的质量分布不匀造成的建筑扭曲度高的状况。
3.4 选用适合的建筑材料
有的地方地理位置具有一定的特殊性,频发地震,需要加强抗震设计,其中选用优质的抗震材料极为关键。于民用建筑而言,建筑材料的选用至关重要,尤其需要具有优异抗震性能。据不完全调查可知,砖瓦类型的民用建筑,并没有很理想的抗震效果。因此,目前较少通过砖瓦修建民用建筑,可以通过木制传统结构来取代,同时,还可以采取箱体式的结构设计措施,极大地增大了建筑的整体抗震能力。在进行设计的过程中,以上这些均需要参考借鉴、灵活运用,并邀请专业人员及时、准确地评定。
3.5 合理设计挑空设计
建筑设计中,屋顶及挑空设计是建筑设计的重要组成部分。此环节容易出现的问题在于,屋顶整体过高及质量过重。这些都易造成建筑由于屋顶过高过重的原因导致变形增大,降低建筑抗震性能。因此建筑屋顶及挑空设计不易应用较重的材料,应采用高强度且质量相对较轻的材料,这样可以增加建筑抗震性能,避免地质因建筑设计原因造成重大危害。建筑设计应按照建筑抗震性能要求,遵守相关抗震设计规范来进行设计,并对抗震要求的设计限制数据进行控制,例如建筑总高度以及建筑物层数以及建筑物抗震横墙及局部墙体的尺寸控制值等数据。
3.6 设置多条抗震防线
地震灾害不是在短时间内就可以彻底结束的,其伴随着较长时间的余震效应,建筑物的受损程度会越来越严重,一般余震给受损建筑物带来的结构破坏是导致建筑坍塌的直接原因。因此在建筑设计中设计师应设置多条抗震防线,确保当地震发生时建筑中结构延性好的构件形成第一道防线,优先抵抗地震带来的冲击力,而剩下的其他构件此时就会对余震产生第二、三道防线的作用,为救援和疏散争取宝贵的时间。
4 结束语
综上所述,建筑设计与建筑抗震设计相辅相成,两者必须相互融合,相互促进,才能将建筑物的抗震能力得以加强,建筑设计从业人员必须重视建筑抗震设计的功能,平时多加强理论学习,并不断积累设计经验,为建筑业的发展做出贡献。
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