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摘要:当前随着建筑工程的不断发展,各种类型的建筑呈现规模不断扩大、数量不断增多的态势。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,更应提高建筑物自身的抗震性能,减少地震带来的损失。
关键词:建筑工程;结构设计;抗震问题
引言
对于我国的建筑工程来说,抗震设计在建筑行业的发展中具有重要的作用。将抗震理念加入到建筑工程的设计过程中,能够有效的増加建筑物的使用时间,提高其使用的安全性能,大大的减少了安全隐患发生的概率。在结构设计过程中,需要工程师根据国内外先进的抗震技术与专业知识进行深入的硏究与分析,并根据工程的实际情况,选择合理可靠的抗震手段,提高建筑物的抗震性能。
1建筑结构抗震设计的重要性
由于地震作用的不确定性和结构计算假定与实际情况的差异,这使得其计算结果不能全面真实地反映结构的受力和变形情况,并确保结构安全可靠。故要使建筑物具有尽可能好的抗震性能,首先应从大的方面人手,做好抗震概念设计。如果整体设计没有做好,计算工作再细致,也难免在地震时建筑物不发生严重的破坏,乃至倒塌。抗震设计对于建筑结构来说非常重要,因此,对于建筑结构抗震设计的要求和基本原则也有相应的要求。对于建筑结构来讲,抗震性能的好坏,直接决定了建筑物中人员的安全。为了能够更好的减少地震带来的损失,并且保证人员的安全,应该对建筑结构的抗震性能提出更高要求。现代房屋的设计一般高层建筑结构居多,且高层建筑结构的高度比较高,比多层结构的设计难度更大。因此,做好高层建筑结构的抗震设计是非常重要的,设计师在进行施工图纸设计的时候,一定要做好抗震设计,进一步保证高层建筑结构抗震性能达到设计要求。
2建筑工程结构设计中抗震措施
2.1严谨选择建筑场地和地基
建筑物所处的地质条件以及地基的质量对建筑物本身的稳定性和抗震能力的影响是直接且关键的,建筑场地和地基类型的选择是提高建筑物抗震能力的基础要素。在抗震设计中,场地指具有相似的反应谱特征的房屋群体所在地,不仅仅是房屋基础下的地基土,其范围相当于厂区、居民点和自然村。地震造成建筑的破坏,除地震动直接引起结构破坏外,还有场地条件的原因,诸如:地震引起的地表错动与地裂,地基土的不均匀沉降、滑坡和粉、砂土液化等。因此,选择有利于抗震的建筑场地,是减轻场地引起的地震灾害的第一道工序,选择建筑场地时,应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料,对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。抗震设防区的建筑工程宜选择有利的地段,应避开不利的地段并不在危险的地段建设。对不利地段,应提出避开要求;当无法避开时应采取有效的措施。
2.2选择适合抗震的建筑材料
抗震结构的材料应满足下列要求:一是延性系数高;二是“强度/重力”比值大;三是匀质性好;四是正交各向同性;五是构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性,并能充分发挥材料的强度。据此,可提出对常用结构材料的质量要求。
2.2.1混凝土
素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15;钢筋混凝疑土结构的混凝土强度等级不应低于C20;釆用强度等级400Ma及以上的钢筋时,混凝土强度等级不应低于预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40,且不应低于C30混凝土强度等级不应低于C30。
2.2.2钢筋
混凝土结构的钢筋应按下列规定选用:
a.纵冋受力普通钢筋可采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500、HRB335、HRB400、HPB300钢筋;梁、柱和斜撑构件的纵冋受力普通钢筋宜釆用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋。
b.箍筋宜采用HR400、HRBF400、HRB335、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋。
c.应力筋宜釆用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。
2.2.3钢材
钢材宜采用Q235、Q345、Q390、Q420、Q460和Q345GJ钢,其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700、《低合金高强度结构钢》GB/T1591和《建筑结构用钢板》GB/T19879的规定。结构用钢板、热轧工字钢、槽钢、角钢、H型钢和钢管等型材产品的规格、外形、重量及允许偏差应符合国家现行相关标准的规定。
2.3耐久性
建筑结构的耐久性非常重要,其直接影响建筑物的使用寿命,所以结构设计必须满足建筑物耐久性的要求,而耐久性设计也是结构设计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变化而引起材料性能的减弱。环境类别在耐久性设计中也非常重要,其是结构耐久性的核心外在原则,不同环境类构件的保护层厚度不同,不同环境条件下的耐久性技术措施也不同。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。
2.4合理确定平立面
在进行结构方案平面布置时,应使结构抗侧力体系对称布置,以避免扭转。对称结构在单向水平地震动下,仅发生平移振动,各层构件的侧移量相等,水平地震力则按刚度分配,受力比较均匀。非对称结构由于质量中心与刚度中心不重合,即使在单向水平地震动下也会激起扭转振动,产生平移一扭转耦连振动。由于扭转振动的影响,远离刚度中心的构件侧移量明显增大,从而所产生的水平地震剪力随之增大,较易引起破坏,甚至发生严重破坏。为了把扭转效应降低到最低程度,应尽可能减小结构质量中心与刚度中心的距离。
2.5有利的抗震体型
震害调査表明属于不规则的结构,又未进行妥善处理,则会给建筑带来不利影响甚至造成严重震害。区分规则结构与不规则结构的目的,是为了在抗震设计中予以区别对待,以期有效地提高结构的抗震能力。结构的不规则程度主要根据体型(平面和立面)刚度和质量沿平面、高度的不同等因素进行判别。结构规则与否是影响结构抗震性能的重要因素。抗震规范严格规定,建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案。同时,不同结构体系的房屋应有各自合适的高度,见表1。一般面言房屋愈高,所受到的地震力和倾覆力矩就愈大,破坏的可能性也就愈大。不同结构体系的最大建筑高度的规定,综合考虑了结构的抗震性能地基基础条件、震害经验抗震设计经验和经济性等因素。
表1 现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度(m)
注:1房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度(不包括局部突出屋顶部分);
2 框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构;
3 部分框支抗震墙结构指首层或底部两层为框支层的结构,不包括仅个别框支墙的情况;
4 表中框架,不包括异形柱框架;
5板柱-抗震墙结构指板柱、框架和抗震墙组成抗侧力体系的结构;
6 乙类建筑可按本地区抗震设防烈度确定其适用的最大高度;
7 超过表内高度的房屋,应进行专门研究和论证,采取有效的加强措施。
2.6确保结构整体性
为确保结构在地震作用下的整体性,要求从结构类型的选择和施工两方面保证结构应具有连续性。同时,应保证抗震结构构件之间的连接可靠和具有较好的延性,使之能满足传递地震力时的承载力要求和适应地震时大变形的延性要求。此外,应采取措施,如设置地下室,采用箱形基础以及沿房屋纵、横冋设置较高截面的基础梁,使建筑物具有较大的竖向整体刚庋,以抵抗地震时可能出现的地基不均匀沉
结语
为了可以有效降低地震的影响程度,结构工程师在建筑抗震设计时,要注意多学习多思考多总结,从结构概念到结构构件布置都有清晰的理解,如此才可以将建筑的抗震设计落实到实际工程项目中,并以此来确保设计质量得到提升,增强建设物的抗震能力,防止因为地震而造成的严重后果。
参考文献:
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