王光伟
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摘要:抗震性能是现代建筑的重要技术指标之一。通过从工程地质条件、结构抗震设计与抗震建筑材料三个方面系统阐述目前建筑抗震处理所广泛采用的方法,全面展示了当前建筑抗震技术的研究成果及应用状况。同时,通过分析中国古建筑的抗震机理,揭示了传统建筑架构对于现代建筑抗震设计的巨大借鉴意义。最后,结合我国建筑业发展状况与“一带一路”战略,指明了抗震建筑产业的发展走向与契机。
关键词:建筑抗震技术;应用
引言
为了适应我国建筑行业的发展需求,提高建筑工程的安全性和稳固性,要重视高层建筑的抗震设计,完善建筑工程抗震设计方案,提升工程的整体设计水平,确保建筑工程符合规范规定的抗震标准。高层建筑结构复杂,楼层较多,如果建筑结构的抗震性能未达标,地震会破坏建筑结构,甚至会导致严重的伤亡事故。提升高层建筑的抗震能力可以确保结构稳定,所以工程设计应遵循抗震设计原则,确保高层建筑的结构符合安全标准。
1建筑工程施工中抗震技术的作用
设计抗震功能之前,首先需要注意建筑设计的合理性,一般来说建筑设计都是经过了设计师的精密计算与反复推敲,因此想要改变结构来提升建筑抗震性能属于非常困难并且也非常危险的行为。提升抗震性能的过程中,改变结构显然是不可能的,但是可以根据施工预案中对于各个位置加强布局,从而保证整体结构质量。这种改善的方法能够在保证原本设计结构不改变的情况来加强结构的整体稳定性,原理并非加固,而是保证各个受力点之间的受力逐渐均匀,因此在地震来临时不会轻易发生形变,也就提升了建筑的抗震性能。如果在施工的过程中没有考虑到抗震的实际需求来进行施工,那么后续进行抗震性能加强就会导致非常困难,因此加强抗震性能需要站在整体的角度上来对抗震设计进行约束。在实际加强的过程中想要将各个位置的部件进行加强,材料无法改变,那么就需要加强面积,这难免会产生一定的浪费。由此可见在抗震设计的过程中,这一过程需要考虑到非常多的问题,因此属于较为复杂的流程,需要考虑到全面的设计内容。
2建筑工程施工中抗震技术的应用
2.1强化结构薄弱层的抗震性能
对建筑结构薄弱层进行有针对性的抗震设计,能够有效提升建筑工程的抗震质量。建立高层建筑结构的受力模型,受力分析表明,结构转换层的抗震性能最薄弱,也是最容易达到极限状态的结构部位。所以在结构设计中,要采取有效措施对结构薄弱层进行加固处理。按照规范要求对结构转换层进行有针对性的抗震设计,适当提高转换层的配筋率,有效提升建筑构件的荷载受力能力。同时也要对薄弱结构层的楼板实施加固处理,利用双层双向钢筋提升楼板强度,也可同时增加楼板厚度,避免薄弱层在地震中发生应力破坏现象,影响建筑结构的整体稳固性。完成设计方案后,设计人员要重视方案的审查工作,根据设计方案简化受力模型,并进行结构受力的再次核算,提高薄弱层的抗震效果,确保薄弱层的结构性能满足抗震设计要求,提升高层建筑结构的整体安全性和稳定性。
2.2层间位移限制
高层建筑的结构特点在于高宽比较大的,位移限值则受到材料、结构体系等多方面因素的共同影响,所以,在高层结构的设计工作中,应做到统筹兼顾。必须合理设计钢筋混凝土结构的位移限值,以便提高稳定性,确保其功能可正常使用。高层建筑更容易受到地震的影响,此情况下将伴随更明显的层间位移现象,因此,抗震体系设计时,需加强对层间位移的限制,避免在地震时出现大幅度位移的问题。
2.3剪力墙结构设计
剪力墙结构的承重主要依靠剪力墙、异形柱和梁共同组成受力结构体系,这种结构的侧向刚度较好,但空间布局的灵活度不足,施工的成本费用略高。剪力墙结构的抗震设计核心问题是提升层间变形的协调性。剪力墙结构具有较强的规律性,侧向刚度较好。抗震设计宜采用双向布置,可较好抵抗各自方向的水平力,沿高度方向竖向布置可有效避免刚度突变。由于叠合错洞墙的应力分布复杂,在设计中应尽量避免门窗洞口上下错开,无法避免时,应进行洞口周围的受力分析计算并采取有效措施提高结构强度。
2.4抗震建筑材料
建筑的抗震性能与其自重大致成反比,即建筑整体质量越大,在地震中受损情况越严重。因此,抗震材料通常具备质轻的特点。此外,为提高结构的抗拉伸能力以及缓冲能力,材料还应具有高强、高韧的特性。常用的具有一定抗震功能的建筑材料有加气混凝土、橡胶、碳纤维等。其中,加气混凝土多用于高层建筑的填充墙和低层建筑的承重墙,是典型的通过大幅减轻建筑自重来增强建筑抗震能力的低密度建材;橡胶是制造隔震层或阻尼器的常用材料,主要通过吸收地震能量起到缓冲减震的作用;而近年来兴起的碳纤维则凭借其密度低、强度高、抗拉伸能力强等综合优势被越来越多地应用于建筑加固或混凝土改性。日本建筑师隈研吾曾使用密布在办公楼周围的混合碳纤维将办公楼与地面相连,从而对其进行加固并取得了良好的艺术效果。这也是世界上第一座使用碳纤维加固的具有抗震功能的商务办公楼。一些建筑材料可凭借其特殊的性能影响建筑结构设计,而结构的优良力学特征与材料性能的耦合往往会赋予建筑更强的抗震性能。例如,位于日本九州村区的480座穹顶泡沫房屋全部由粘合在一起的超轻聚苯乙烯泡沫塑料件构成。由于其自重轻、保温防水性能好且易于加工,该材料被直接制成各种构件经粘合形成壳式结构而无需设计柱子和横梁。在2016年4月的熊本地震(7.0级)中,该建筑群几乎未遭受任何破坏,充分展现了该材料的巨大优越性。
2.5注意建筑竖向布置
建筑在竖向布置的过程中,需要注意刚度以及质量的问题,这一问题将会对抗震性能产生较大的影响。竖向布置一般都应用在单层或者多层的建筑当中,这是由于每层使用过程中发挥的功能都各不相同,如果不进行处理,很容易导致上下楼层之间的质量不同。例如一栋中低层建筑,底层或者下三层设计的过程中准备用于商业用途,那么为了尽量展现出良好的商业效果,就需要使用大柱距,从而展示出更大的空间[7]。这样的设计并无问题,但是如果除了底层或者三层以上的空间用于居住,那么往往设计的过程中就会有比下几层多几倍的墙体,也会导致质量不均匀。不仅如此,在使用的过程中有些楼层还会设置大空间的会议厅、展厅、报告厅,这就导致建筑在使用的过程中质量参差不齐,甚至每一层之间的质量有着极大的差距。而这种设计直接展现出来的后果就是建筑竖向刚度质量分布不均匀,容易出现刚度突变,形成扭转效应。尤其是有些楼层在建设的过程中没有进行刚度加强,导致刚度差距过大,成为了整个建筑的薄弱层,一旦地震发生,往往这一层就会瞬间坍塌、扭转、形变,进而对整体结构产生致命的影响。在实际使用的过程中需要注意,很多建筑都存在着这种上下墙体不一的现象,尤其是支撑柱,有些楼层有支撑柱,但是下一层往往就没有,这种墙体不连续的现象都将会影响楼体对地震力的处理。
结语
综上所述,为满足我国建筑行业的发展需求,提升建筑工程结构的稳定性和安全性,在高层建筑的结构抗震设计中,要科学、合理地应用抗震技术,提升建筑结构的抗震性能。对高层建筑结构抗震设计要点进行深入研究和分析,制定建筑结构的合理性抗震设计方案,根据建筑结构的功能特点,制定有效的技术实施措施,提升高层建筑的结构稳定性和安全性,实现建筑工程结构施工的质量目标。
参考文献
[1]朱敏.高层建筑抗震设计中存在的问题分析[J].工程建设与设
计,2018(10):6-7.
[2]刘柳.中国建筑结构抗震设计方法发展及若干问题分析[J].门窗,2018(2):132.