工业建筑结构中抗震的分析与应用

发表时间:2021/5/20   来源:《基层建设》2020年第30期   作者:柳云婷
[导读] 摘要:建筑结构的质量和刚度在一定程度上代表了工程的质量和强度,在设计阶段应当从二维和三维的角度分别体现规则。
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        摘要:建筑结构的质量和刚度在一定程度上代表了工程的质量和强度,在设计阶段应当从二维和三维的角度分别体现规则。设计复杂程度的提升可能会带来质量与刚度的不均衡,这种类型建筑结构的抗震能力相对更弱,在面对强力的震动时大概率发生断裂或扭转问题,导致建筑主体产生严重的损坏。建筑结构的整体布局也是影响工程抗震能力的主要因素之一,案例显示不规则或不对称的建筑结构,在面对强震动时,发生扭转或断裂的概率更高。
        关键词:工业建筑结构;抗震;应用
        1工业建筑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。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工业建筑结构分析方法和基本假定
        2.1计算模型和整体分析方法
        工业建筑内力和变形计算应当采用能够合理反映结构受力特性的计算模型。一般情况下应建立空间三维的整体计算模型,对于复杂工业建筑结构还应采用多种力学模型进行分析比较,确保分析结果的可靠性。建筑结构的计算模型应根据实际计算精度的需要,充分考虑不同工况对各种荷载效应的影响,如施工过程对重力荷载效应影响、不同风向及风向角对风荷载效应的影响、双向水平地震的耦合等。对于需要考虑结构动力响应、材料非线性的情况,应相应采取时程分析、弹塑性分析予以补充计算分析。在进行结构设计之前,还应认真分析判断力学模型的合理性和计算结果的准确性。
        2.2 荷载假定
        作用于工业建筑的主要荷载大致可分为竖向荷载、风荷载和地震作用三类。其中竖向荷载包括建筑物自重、楼屋面可变荷载和雪荷载等,通常等效为沿竖向作用的均布荷载进行计算。风荷载与所在地区平均风压、高度、建筑体型以及结构对风荷载的动力响应等因素有关,涉及较为复杂的流体动力学问题,目前难以进行精确求解,相关数值和影响系数大多通过观测统计和风洞试验数据获得,这方面理论研究有待进一步深入。实际地震力对建筑物作用机理非常复杂,与震源机制、震级大小、震中远近等地震因素和特征周期、阻尼比等建筑物自身的动力响应特征都密切相关,目前主要基于地震反应谱理论,根据地震影响系数曲线分别计算水平和竖向地震作用。
        2.3变形假定
        进行重力荷载和多遇地震作用计算分析时,在几何非线性的影响可忽略不计的前提下,通常采用小变形假定简化计算。对于刚重比较小的工业建筑结构,可以采用内力和变形增大系数修正小变形假定下的线性计算结果的方法,近似反映二阶附加效应。
        2.4 楼板假定
        考虑楼板面内变形影响时,应根据其自身面内刚度和边界约束的实际情况,采用刚性、半刚性、分块刚性、弹性、柔性等不同假定。在初步设计分析中,判别工业建筑位移比、周期比、剪重比、刚重比、倾覆力矩比等总体性能指标时,可以粗略采用强制刚性楼板假定。在具体计算构件内力和变形时,则应根据实际情况分别采用能够更精确反应楼板面内变形影响的假定,采用刚性楼板假定时必须采取相应措施,确保楼板面内刚度。


        3提高工业建筑抗震能力具体策略研究
        3.1严谨选择建筑场地和地基类型
        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。在敲定选择之前,首先要对所处区域的震动情况和强度进行全面的了解,借助科学技术手段掌握区域内的地质情况。确保信息的真实、有效且全面的基础上分析目标场地开展建筑工程的可行性。除此之外,还需要对建筑物的抗震水平有清晰明确的评估和认知,在设计阶段对结构进行合理的设计和安排,便于建筑物抗震理念的表达。如果评估结果显示目标场地不适合开展建筑工程,开发单位应当尽可能的转变建设地点,如果建设地点已经无法改变,就要通过技术手段或设计方法提高建筑物的应对能力。需要特别注意的是,工业建筑必须要建立在相对密度较高的土地上,保证建筑物的抗震能力和稳定性,充分保障使用者的安全和权益。
        3.2强调建筑结构的规则
        建筑结构是建筑物的主要受力对象,科学合理的建筑结构是确保建筑均衡承载的关键。因此在设计阶段和建筑物施工的过程中,都必须要强调建筑结构的规则性,尤其是抗侧力结构布局的合理性。对建筑结构的平面进行设计师,最好采用规则的形状,为建筑物承载的均衡性提供一定的保障。尽量不要选择不规则的建筑平面,这类建筑结构的承载力难以控制在均衡状态,在面对强震动环境时出现的损坏也更为严重。
        3.3结构材料的选择和质量控制
        材料始终是建筑工程质量的关键,材料的选择对于建筑结构的稳定性和抗震能力有着决定性的作用。尤其是工业建筑工程的抗震设计,要整合不同建筑构件的延性,通过协调不同构件的延性实现建筑结构稳定性和抗震水平的有效提升。应当特别注意钢筋的选择,钢筋的韧性越强,建筑结构能够抵抗的震动也就越强。建筑材料的质量需要严格把控的,包括材料选择、采购、管理等全部环节都要有专业且严格的监管。出于经济效益的角度考虑,建筑单位必然要控制工程的造价。如何在保证建筑结构抗震性能的基础上,找到性价比最合适的建筑材料,是建筑单位采购部门需要重点研究的内容。
        3.4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。
        3.5抗震设计中建筑结构计算参数的选择
        建筑抗震设计中结构的相关参数的选择与核对,是深入建筑设计的核心环节,也是最重要的一个环节。在设计过程中要对建筑物有一个基本情况真实的评估,具体问题具体分析,选择合理的荷载并加以说明,保证软件计算的科学性。现在通常采用的是PKPM及ETABS软件结合迷你地震波,进行数据收集和模型分析,最终根据计算结果来验证结构设计抗震性能是否达到规范要求,最终确定模型是否具有安全与稳定性。
        结束语
        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。
        参考文献:
        [1]周玉凡.化学工业厂房钢筋混凝土框架节点抗震设计分析[J].化工管理,2019(25):193-194.
        [2]徐建,岳清瑞,曾滨,黄世敏,罗开海.工业建筑抗震关键技术研究[J].土木工程学报,2018,51(11):1-7.
        [3]田嘉炜.工业厂房结构设计中的抗震分析[J].中国高新区,2018(12):193.
        [4]耿亚娟.小议工业与民用建筑结构抗震设计[J].科技经济导刊,2017(27):56.
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