浅谈建筑结构抗震设计问题及措施

发表时间:2021/3/26   来源:《基层建设》2020年第29期   作者:徐波
[导读] 摘要: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。
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        摘要: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;抗震设计;问题;方法
        引言
        随着科学技术的进步,结构工程设计也不断向前推进,但结构抗震设计从古至今一直都是结构工程设计的核心内容之一。每个建筑房屋追求的都是在安全的环境下充分发挥其使用功能,所以,保证房屋在不可抗力下维持一定的结构性能是做房建工程设计的基本要求。虽然对目前的工程设计而言,市场上可选择的计算模拟软件多种多样,但对于建筑结构抗震概念设计和抗震措施等方面的理解是软件提供不了的。
        1抗震设计的意义
        地震活动是一种很难准确预测的自然灾难,以现在的技术手段不可能准确地对地震活动做出预测。但是依据现实条件,提前采取防护手段也是一种非常好的预防手段。对于非选择性、危险性大的地震活动,如何用科学的理念和技术来预防地震的损害、来减少地震造成的各种损失。现在,世界上绝大部分的国家都有各自的建筑抗震设计规范。小型地震不会对建筑结构造成损害,中型地震可以做到对建筑物进行加固建筑物仍然可以使用,在大型地震建筑物不会倒塌保证人员的安全。这一抗震设计原则得到了广泛的认可和推广,极大地提高了建筑结构的抗震性能。受到地震灾害影响过程中,如果建筑物的使用功能和所采用的结构布置不协调,那么结构体系的抗震性能难以得到有效利用。当出现破坏时,新建的建筑费用要比维修旧建筑的费用高。从经济成本来讲,是非常不合算的,所造成的经济损失是无法估计的,这是建筑结构抗震设计的首要任务。
        2抗震结构设计中的常见问题
        2.1结构参数设计不合理
        进行抗震结构设计的主要目的在于,在地震灾害出现时,能够降低灾害带来的经济损失。从目前的应用情况来看,结构参数设计并不满足抗震要求,并且结构应力分布不均匀,降低了结构的耗能能力。另外,还应对结构的薄弱层或薄弱构件进行加强,并对一些复杂结构进行抗连续倒塌设计。
        2.2缺少可靠的验证方式
        结合以往的设计经验,进行抗震设计内容合理性验证时,经常使用到的检验方法是:(1)使用抗震模型来开展模拟检测;(2)在地震发生后,对建筑完好情况进行检验;(3)进行地震危害问题的分析。施工技术体系成熟度的增加,使得建筑工程内容的复杂度也在提升,若是直接进行抗震试验,很难得到可靠的反馈结果。因此,借助BIM技术、数字技术来建立建筑工程的三维模型,进行模型的抗震试验,以此得出建筑的抗震等级,为抗震设计内容调整提供数据参考。从实际应用情况来看,受预测技术成熟度的影响,不同模拟软件得到的模拟结果也存在不同,这也导致评估结果不一定与实际完全相符。所以,在地震发生后,应进行建筑工程地震震害检查,例如,对混凝土结构工程的整体性进行检查,包括:建筑物的整体外观、沉降观测、沉降差、沉降速率、建筑整体垂直度、整体位移及受震后易损部位的检查等。并且,根据检测的结果,研究地震对建筑物产生的影响和危害情况,为以后的结构抗震设计积累宝贵的经验。


        3建筑结构设计中的抗震设计
        3.1钢筋混凝土结构抗震设计
        剪力墙结构采用钢筋混凝土墙作为主要承重构件,能承受各种荷载引起的结构内力,有效地承受结构的水平力,不产生较大的水平位移。剪力墙结构广泛应用于高层建筑中,这种结构体系的抗震性能相对较好。框架剪力墙结构是震区高层建筑的常用承载体系,因为主要由剪力墙承受水平荷载,所以抗震性能比纯框架结构要好。在框架结构中设置足够数量的剪力墙,具有较大的水平荷载承受能力和可观的抗侧移刚度。同时形成比较大的空间,满足建筑不同功能的要求。框架结构是指梁与柱通过刚性或铰接连接形成的建筑结构体系,即梁与柱形成框架,共同承受使用中的水平载荷和垂直载荷。框架结构的墙体不承重,只有隔离的功能,一般材料有加气混凝土砌块、空心或多孔砖、膨胀珍珠岩、蛭石、陶瓷墙板等。在地震破坏实例中,大部分框架结构只有轻微受损,但仍有一些框架结构建筑物严重受损甚至倒塌。对地震破坏的调查表明,大多数房屋倒塌性破坏的主要原因是柱端出现塑性铰接、柱端剪切破坏和节点区域破坏。筒体结构是由框架剪力墙结构和纯剪力墙结构发展而来的。一般分为筒中筒、成束筒、筒体-框架结构。筒体结构是在建筑物内部或周边,集中布置剪力墙或密集框架柱,形成一个或多个空间相对封闭的筒体。它的特征是剪力墙集中分布,使建筑物拥有相对较大的空间,主要用于办公建筑。在水平荷载作用下,水平力主要由一个或多个筒体承担。筒体结构拥有很大的抗侧移刚度,有承受较大水平荷载的能力。
        3.2钢结构抗震设计
        钢结构建筑的优点是重量轻,承载能力高,结构构件标准化程度高,钢结构建筑的主要承重构件由钢板和型钢构成,材质均匀,各向同性好,结构可靠性高。钢结构的材料属理想弹性体,符合工程力学的基本假定,可在抗震设计中充分发挥钢结构的材料塑性、弹性好的特点,允许有适度的变形,能很好地承受动力荷载,在罕遇地震作用下保持结构体系的稳定,避免倒塌。高精度的加工制作工艺可以做到等强连接,实现强连接弱杆件的抗震设计原则,大大提高建筑物的抗震和承载能力。钢结构在我国得到越来越广泛的应用,特别是在大型公共建筑和基础设施中。其中最重要的是机场车站、体育场馆、高层建筑等。钢壳体结构近年也得到应用,具有很好的空间传力性能,能以较小的构件厚度形成承载能力高、刚度大的承重结构,能覆盖或围护大尺度的空间而不需要中间支撑,兼顾到承重结构和围护结构的双重作用,同时也有较好的抗震性能。
        3.3组合结构抗震设计
        这里所提到的组合结构主要指的是由型钢、钢筋混凝土组合浇筑成整体的结构,也称为钢骨混凝土结构或劲性钢筋混凝土结构,以组合构件作为主要承载结构体系。其中主要构件为由型钢(或焊接钢构件)-钢筋混凝土构成的梁、柱、墙等组合构件。型钢-钢筋混凝土组合结构综合了钢结构和钢筋混凝土结构的优点,并且各自克服了钢材和混凝土在抗震体系中的缺点:混凝土结构自重大、钢材在受到水平荷载时容易发生屈曲。型钢-钢筋混凝土组合结构具有高的承载能力以及有效地减轻结构的质量。当前在各种高耸的建筑物中,钢混组合结构都得到了广泛的应用,其中钢管混凝土结构目前应用的最为广泛,钢管对混凝土的约束,使混凝土处于三向受压的状态,提高了混凝土的抗压强度,因此,这种组合结构拥有非常高的强度,来抵抗地震作用。型钢-钢筋混凝土结构具有良好的抗震性能以及延性,能满足在不同条件下的抗震设计。
        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。需要注意的是,所有的抗震设计内容需要严格遵守相应的建设规范,同时做好结构细节的设计工作,以此来提高建筑工程的综合性能,延长使用寿命。
        参考文献:
        [1]李令令,金源东,尚传鹤等探讨混凝土结构在建筑抗震结构设计的应用见解[J].四川水泥,2019(4):15-16..
        [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(1):1-9.
        [3]杨勤.关于高层建筑钢筋混凝土结构设计问题的探讨[J]建材与装饰,2018(11):124-126
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