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摘要:地震灾害是人们比较常见也是对人类危害较大的一种地质灾害,为了减少地震带来的人员伤亡和财产损失,建筑工程师在尽可能满足人们居住要求和建筑艺术性的情况下,在建筑结构设计中还需要对抗震性设计进行分析,以期做到既美观又安全。本文主要通过对建筑结构设计中抗震性分析的目标、主要工作内容以及注意事项几个方面来探讨如何提高建筑的抗震性。
关键词:地震;建筑结构;抗震设计
引言
自然灾害是自然环境限制人类活动的重要形式,随着科学技术的不断进步和发展,人类可以对自然灾害进行一些防御和规避措施,尽可能的减少人员伤亡和财产损失。无论是住宅建筑还是工业建筑都必须要遵守《房屋抗震设计标准》[1],这是对整个建筑行业的最低要求,但是就我国来说,由于地震的分布地区不同,不同的地区对建筑抗震性能的要求也就有所不同,例如四川及附近地区是我国地震发生频繁的地区,对建筑的抗震性要求也会更高。
一、建筑结构设计抗震设计的目标
建筑结构设计的抗震设计,是建筑从业人员根据过往经历,对地震灾害破坏建筑的反思,为提高建筑结构安全性和稳定性做出的改进。建筑结构设计抗震设计的目标包括适应建筑行业的发展和建筑抗震的新理念、提高建筑抗震性能、延长建筑使用年限、保证人们生命和财产的安全等。随着生产力水平的发展和进步,建筑行业提出了很多新的发展理念[2],例如“建筑材料的绿色环保”、“建筑的抗震标准”等等。为了落实这些新的发展理念,该行业在近几年做出了很多的改进,对建筑的多方面性能进行了研究,建筑结构设计的抗震设计的研究就是其中很重要的方面。另一个目标是为了提高建筑抗震性能,减少地震灾害对建筑的破坏,延长房屋建筑的使用寿命,减少建筑成本,也有利于灾区的灾后重建。建筑结构设计的抗震设计研究还能实现减少人员伤亡和财产损失的目标,地震发生时所造成的人员伤亡和财产损失大多是由于建筑物坍塌所造成的,所以提高房屋建筑的抗震性就是保证人民的生命财产安全。
二、建筑结构设计抗震设计的主要工作内容
1.建筑结构设计抗震设计的参数计算工作
建筑结构设计抗震设计的首要工作就是进行相关参数的计算和核验,这是整个抗震设计的前提和基础。建筑结构设计抗震设计的参数包括有建筑所在区域的地震发生频率、建筑材料的硬度和弹性、建筑材料的质量、当地的人口密度等[3],这些涉及建筑结构设计抗震设计的主要参数,需要提前进行计算。所在区域的地震发生频率如果较高,则需要适当提高建筑的抗震性,以减少地震危害。建筑材料的硬度、弹性和质量都是决定建筑结构抗震性的重要指标,为保证建筑结构抗震水平,应该选择硬度、弹性适中,质量较轻的建筑材料。最后一项重要参数是人口密度,当地震未对人类生产生活产生影响时它并不能被称之为是自然灾害,仅仅是一种自然现象,所以在考虑房屋建筑的抗震设计时,人口密度也是一项重要参数,人口密度较大的地区相应的也应该有更高的抗震标准。
2.建筑结构设计抗震设计的场地选取工作
建筑结构设计抗震设计的场地选取对抗震设计也非常重要,但是这一方面的工作往往具有较小的主观性。建筑结构设计抗震设计可能是在地震发生频繁的地区,例如我国四川云南等地,也可能在人口密度较大的地区,例如市中心等,这些客观的因素决定了不同地区的房屋建筑需要具备不同的抗震设计水平和标准。建筑工程师们也具有一些主动权,可以选择避开一些不利于建筑结构抗震设计的地段,例如软土、黏土、山地、河流边缘以及断裂带地区,例如四川的龙门山断裂带,由于断裂带会扩大地震波的能量在地表的传播和扩散,所以应该尽可能避免在该地带进行建筑结构的抗震设计,以免增加建设成本。同时,其他地质灾害如滑坡、泥石流多发地带也应该尽可能避免,这些地段的建筑不仅对抗震设计要求高,还会对滑坡、泥石流等灾害的防御要求高,这样就会大大增加建筑结构设计的难度和资金。
3.建筑结构设计抗震设计的空间布置工作
建筑结构设计抗震设计的空间布置工作主要包括建筑本身的结构设计工作和建筑物对周边事物的影响评估工作[4]。建筑结构设计抗震的基础设计需要考虑众多的方面,例如建筑所选区域的地质构造,施工条件等等,建筑本身的结构设计工作必须要综合考虑这些因素,减少其对建筑结构设计抗震设计的影响。第二个方面是评估建筑物对周边设施如城市交通、工厂等的影响,在保证建筑抗震设计的前提下,尽量减少对其他城市职能的影响。建筑结构设计抗震设计的空间布置工作还包括二维平面空间和三维立体空间的结构设计工作,这些抗震设计工作要注意保持建筑的均衡性和整体性。
4.建筑结构设计抗震设计的结构整体性的保证
建筑结构抗震设计的结构整体性要得到保障,建筑结构设计的根本目的在于结构设计,不能一味的追求建筑结构的抗震性而忽视了结构的美观性的整体性,应该尽可能做到二者的平衡。
三、建筑结构设计抗震设计的注意事项
1.建筑材料
建筑材料的选择是建筑施工的前期阶段的工作,也是进行建筑抗震设计的重要工作,建筑材料的选择应该要尽可能选择质量较轻的建材,例如轻钢、木材等等,日本的建筑则多以轻钢和木质材料为主[5],这与它地震发生频繁是密不可分的。使用质量较轻的建筑材材料,当地震来临时房屋倒塌对人员伤亡会减少很多。
2.建筑结构
在建筑结构方面同样需要关注和重视,同样以日本为例,可以选择在地基层建设防震层,在地震发生时,房屋坍塌的几率较小,即使是较大等级的地震房屋也会是整个翻滚而不会损毁,可以大大的延长建筑的使用寿命。建筑结构的塑性能够有效提高建筑的防震性。建筑结构包括建筑地基设计和建筑结构的选取,地基设计要么选取原本存在的地基或者桩基,地基的建造要保证有一定的深度,以防止地震损毁建筑。其次建筑结构的设计,建筑结构需要工作人员在前期进行全面、细致的分析和研究,建筑结构各组成部件的刚性和强度的分析尤为重要。
3.建筑高度
建筑结构设计抗震设计中还需要注意建筑的高度,通常在建筑抗震性要求较高的地区建筑高度不能过高,尽可能减少建筑楼层数。楼层数越多,在地震灾害发生时,建筑的稳定性相对会较弱,比起同样建筑材料和建筑结构的低楼层更容易发生倒塌,建筑结构设计的抗震设计应该在用地面积和房屋高度之间寻求一个平衡,尽可能提高建筑的抗震性能。
4.建筑布局
合理的建筑布局能够很大程度上削弱地震对地球表面的影响。建筑结构设计的防震设计中,选取以位移为基本点的结构以定量的方法进行分析能够大大减弱地震波的能量在地球表面的传播,从而减弱对房屋主体部分的破坏。同时,建筑布局要选择硬度较大的地表,尽可能避开带有断裂带的地质构造的地面,以免扩大地震的危害。
结束语
我国是一个地震发生频繁的国家,随着生产力水平和技术的发展,建筑结构设计对抗震设计的要求越来越高,建筑结构设计应该尽可能满足人民的居住安全需求,对建筑结构的抗震设计进行进一步研究,提升房屋建筑的抗震性能,推动建筑行业的进一步发展。
参考文献:
[1]陈庆敏.建筑结构设计中的抗震设计研究[J].建筑技术开发,2020,47(23):17-18.
[2]张勇.市政建筑结构设计中抗震设计措施分析[J].科技与创新,2020(18):63-64+70.
[3]祝青.建筑结构设计中的抗震设计[J].价值工程,2020,39(15):171-172.
[4]吴振.建筑结构设计中的抗震设计理念分析[J].现代物业(中旬刊),2020(01):90.
[5]谷京都.关于建筑结构设计中抗震结构设计问题及策略研究[J].四川水泥,2019(09):76.