阐述建筑结构设计中的抗震结构设计理念

发表时间:2021/6/22   来源:《基层建设》2021年第8期   作者:魏勇
[导读] 摘要:抗震结构设计是建筑结构设计的重要工作,在目前的建筑设计中得到了更多的关注。
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        摘要:抗震结构设计是建筑结构设计的重要工作,在目前的建筑设计中得到了更多的关注。抗震结构设计需要从长远的使用考虑,更新传统设计理念中不完善的因素。目前部分地区的仿真结构设计依然没有进行更新和完善。首先,是抗震结构设计没有深入分析国家行业的走势和日常数据,如果将一般建筑的要求应用在高层建筑设计中将会带来工程上的缺陷。其次,抗震结构设计理念没有与时俱进,借鉴国际上的先进经验和成功案例抗震结构设计,给建筑抗震结构设计带来很多漏洞,容易发生安全事故。工程技术人员要充分应用先进的抗震设计理念,完善原有的结构设计准则,采取可靠性更强的抗震结构使建筑质量得到保障。
        关键词:建筑结构;抗震结构设计;理念
        1 在建筑工程结构设计中采用抗震设计理念的重要意义
        对于建筑工程结构进行抗震设计,是依据自然界的地震灾害以及工程建筑积累的经验等所形成的一种设计思想,重点对建筑结构的总体布局进行详细的构造。通过合理使用抗震结构理念,能够使建筑物在地震中倒塌的几率得到进一步降低。对于建筑结构抗震设计,主要是设计人员依据以前地震中建筑倒塌的情况,结合新型设计理念以及建筑地区的实际状况,将抗震结构的设计进行完善,促使建筑物能够抵挡一定程度的地震。对建筑进行抗震设计,主要是保证人们的生命安全以及财产不受到损害。
        2 抗震结构设计需要遵循的原则
        抗震结构设计中运用的构件对承载力、刚度、稳定性和延性等方面有更严格的要求。针对结构构件较为薄弱的环节要采取抗震力更高的有关措施,避免使用竖向荷载力承载构件。此外,抗震结构体系需要延性较好的结构构件进行连接,例如,在框筒结构的抗震设计中可以将框架和剪力墙进行整合应用。多道防线设计也是必不可少的,可以避免首次破坏后造成建筑物的余震损坏情况发生,不同的防线可以实现延性和刚度的有机统一,将地震产生的能量被耗散掉,保证建筑结构的抗震效果[2]。由于抗震结构中构件的强弱不同,因此需要使抗测力构建在主耗能构建防线被破坏之后可以进行弹性适应,防止结构倒塌和进一步损坏。具体来说,抗震结构设计的原则如下:
        2.1 整体设计原则
        抗震结构设计需要保证从建筑的整体进行考虑,例如,在高层建筑结构要保证地板的完整性,在一定程度上可以使结构可以收集和传递惯性,相当于在水平上进行分区,实现垂直倒立结构具有的功能。在抗震结构设计中要保证各个子结构的抗震性能,才能使整体抗震性能得以实现[3]。
        2.2 结构清晰原则
        在建筑抗震设计中涉及到地震力的传递路径,只有在设计的时候遵循结构清晰原则,才能对结构模型的位移情况、内力和薄弱环节进行数据分析和清楚的计算,采取相应的预防措施,保证了建筑结构设计效率。
        2.3使刚度与抗震能力相适应
        建筑物遇到地震时对结构的刚度和抗震能力具有双重考验。在进行结构设计时首先要考虑结构的刚度可以抵御来自所有方向的震动,控制结构的变形和平衡度,降低地震对建筑物的损坏。充足的刚度和完好的抗震能力是一般建筑物的结构需要必备的基本功能,尤其是高层建筑。
        2.4 结构的规则性与均匀性
        建筑的布局分为垂直和纵向,在结构设计重要保证与抗侧移刚度一致,使轴承在抗侧移的过程中刚度不会突然发生改变,尤其是在设计垂直结构的建筑布局时,由于建筑基础较为薄弱,要保证建筑的结构设计符合抗侧移刚度的要求。
        3 建筑结构抗震概念设计基本要求
        3.1 借助刚度设计实现高层建筑的抗震性能
        刚度是建筑结构抗震设计中至关重要的内容。

在设计高层建筑抗震结构过程中应当注意,各个方面的冲击力和破坏力会对建筑主体主轴产生严重影响,此时应当采取合理的设计保证建筑刚性合格且足以应对地震力带来的破坏,特别是要严格考虑建筑结构的扭转刚度,避免地震力对建筑结构的严重影响,造成建筑结构变形甚至整体稳定性不足。建筑结构抗震设计中最重要的工作是刚度设计,应从结构刚度和结构完整性两个方面充分考虑刚度设计,以确保所有构件和子结构都能符合完整性原则,满足建筑整体刚度的要求,全面提高建筑抗震性能。
        3.2 运用计算机科学设计建筑力学模型
        在建筑结构抗震设计中,可以充分利用现代计算机技术,用计算机精确计算建筑结构的具体抗震数据,从而提高建筑结构的整体抗震能力,保证其处于良好的水平,保证建筑结构的设计能满足建筑工程项目的实际需要。计算机技术可以准确计算和分析建筑结构在荷载作用下的变化,绘制图纸,在施工前建立施工模型,模拟建筑的抗震能力。当前很多企业已经意识到计算机等信息技术的重要性,在数据分析和建模工作中计算机技术充分发挥了其作用,设计人员可以积极利用现代信息技术,比如可以利用BIM技术模拟建筑模型,积极调动各个部门参与BIM建模当中,让抗震设计和后期施工能够实现良好对接,利用BIM技术可视化特点模拟后期施工,加强和施工、技术人员的沟通,及时处理施工中可能存在的问题,提高设计方案的可行性。
        3.3建筑结构规则、对称分布
        建筑结构尤其是高层建筑结构对建筑物的抗震性能有很大的影响。结构的均匀性和规则性在很大程度上影响着建筑结构的抗震性能。目前,高层建筑校对的一个特点是体积大、吃水高。与一般的低层建筑不同,它的结构要求更高的稳定性。合理控制建筑物的平面形状,保证建筑物的均匀性和对称性是十分必要的。合理调整建筑物的长宽比,控制建筑物的扭转。在建筑结构的实际设计过程中,要加强对建筑刚度和质量的控制,保证建筑能均匀地承受材料,保证建筑具有对称分布的结构。设计时在确认结构设计之前应当综合考虑建筑场地产生的影响,保证场地和设计各个方面能够满足建筑基础形式。现代高层建筑基本都设置地下室,如果建筑所在区域存在软土等特殊地质,那么需要通过使用桩基、筏板基础等方式改善特殊地基,提高地质的承载力。
        4 高层建筑抗震概念设计应用
        4.1 概念设计应用基本准则
        防止建筑物节点破坏,保证建筑物柱结构的承载力,柱的抗弯能力尤为重要。设计时,要保证柱的抗弯能力比梁体结构的抗弯能力好,防止高层建筑物构件的剪力发生破坏,因此,需要在设计时,对杆件的受剪承载力进行高质量设计,让建筑的受剪承载力高于受弯承载力。由于设计内力计算模型是建立在楼盖平面内刚度无限大的假定的基础上,设计应使楼盖系统有足够的平面内刚度和抗力。并与竖向结构有效连接,从而保证梁、板、柱、墙能共同协同工作。
        4.2 高层建筑抗震概念设计保护措施
        对于高层建筑物来说,抗震概念设计保护主要需要做到对建筑物构件的荷载效应进行调整和控制,同时还需要对建筑物的构造措施进行硬性规定。例如,通过对建筑物梁端截面混凝土受压高度同混凝土有效高度的比值进行硬性规定,对梁的变形进行有效的控制。通过抗震概念设计相关试验研究,当高层建筑物的钢筋混凝土梁结构的位移延性系数设计为3~4时,同时将混凝土受压区域的相对高度控制在0.25~0.35之内时,建筑物的抗震性能能够达到最佳。
        5 结语
        地震会给建筑工程带来毁灭性的破坏,威胁人们的生命财产安全。抗震结构设计理念随着地震的多发也得到了不断的完善。抗震结构设计理念为建筑工程的施工和抗震功能的实现提供了重要依据。只有从多方面进行考量,完善现有设计中的不足,健全抗震设计体系,才能保证建筑工程的安全和可靠性。
        参考文献:
        [1] 李霞.建筑结构设计中的抗震设计理念分析[J].建材与装饰, 2018(24):90~91.
        [2] 张乐.抗震理念在民用建筑结构设计中的应用[J].住宅与房地产,2018(15):86.
        [3] 魏芬洋.建筑结构设计中的抗震设计理念分析[J].建材与装饰, 2017(48):120~121.
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