浅析建筑结构设计在建筑抗震设计中的重要性

发表时间:2021/7/6   来源:《基层建设》2021年第10期   作者:蒋长开
[导读] 摘要:地震是对建筑结构安全造成最大威胁的一种因素,对于建筑来说,良好的抗震设计能够保障人们的生命和财产安全,因此在建筑结构设计过程中,应当在抗震概念设计、结构抗震计算和抗震构造措施等多方面予以加强,在掌握基本设计原则的基础上不断优化结构的抗震性能。
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        摘要:地震是对建筑结构安全造成最大威胁的一种因素,对于建筑来说,良好的抗震设计能够保障人们的生命和财产安全,因此在建筑结构设计过程中,应当在抗震概念设计、结构抗震计算和抗震构造措施等多方面予以加强,在掌握基本设计原则的基础上不断优化结构的抗震性能。
        关键词:建筑结构;抗震设计;重要性
        引言
        我国地域广阔,地理环境差异大,不同地区的地质条件不同,发生地震的频率也不同,在同一地区不同结构类型,所造成的地震灾害等级也不同,所以说地震影响着人类的日常生活,危及人类生命、财产安全,因此对建筑结构的选型和进行合理有效的结构抗震设计尤为重要。根据相关抗震设计规范要求,聘用相关技术型人才,合理有效地分析建筑结构抗震与地质条件之间的关系,结合目前现有技术条件,改善建筑结构抗震设计思路,以达到抗震、减震、隔震的设计目的。
        1建筑抗震设计概述
        1.1抗震设计的目标
        建筑结构设计过程当中,根据实际建设项目要求,设定抗震设计整体目标。我国幅员辽阔,不同地区发生地震的可能性不同,工业建筑和民用建筑在抗震性能上存在着较大的差异,特别是民用建筑对于抗震性的要求更高。建筑结构设计的过程中需要充分考虑建设工程的可行性,如现场施工条件、工程造价、潜在价值等,充分考虑这些因素才能够更好地制定结构的抗震设防目标。在进行结构抗震设计的过程中,应当执行国家和地方相关现行标准,同时要根据建筑的整体特征开展相应的设计工作,保证建筑结构在设计生命周期安全的前提下,使结构的抗震性能目标更加合理,更加满足经济性、适用性。
        1.2抗震结构的基本构造
        目前我国在开展建筑结构设计和施工的过程中,很大比重是采用钢筋混凝土结构,钢筋混凝土结构对于当前工业建筑和民用建筑来说,是一种技术相对成熟、结构安全性和稳定性相对可靠的结构体系,通过钢筋混凝土楼板、结构梁、竖向受力构件、基础等受力构件,形成完整的建筑结构受力体系;在钢筋混凝土结构中,竖向受力构件、水平受力构件和节点是整体结构稳定的关键,在地震当中,由于钢筋混凝土结构自身自重大、性质脆等缺点,导致结构抗震延性差,所以通过选择合理的配筋率、构件截面选型、选用轻质材料等措施,加上钢筋混凝土结构自身整体性好的优点,能够在地震发生时起到良好的抗震作用。
        2建筑结构设计在抗震设计中的重要性
        2.1建筑结构体型对抗震性能的影响
        建筑结构设计的主要内容包括建筑结构的立体空间形状设计和平面形状设计,首先应避免结构出现平面不规则与竖向不规则,根据国内多次地震的实际情况,尤其是“6.17”长宁地震中排危时所出现的震害表明,如果平面设计十分复杂,包括凹凸不规则的形状、外悬挑过多和建筑质量分布不均匀等,都很容易在地震发生时受到严重的破坏;而平面形状相对规则、外立面简单的建筑,在地震发生时,遭受破坏的程度往往会大大降低;同理,建筑物沿着自身高度方向上的立体空间设计越复杂,形状越不规则,造成结构侧向刚度分布不均匀,建筑越容易被破坏;在“6.17”长宁地震后的调查中发现,受损程度严重的乡村居民建筑,基本上采取的都是砖混结构,承重体系以砖为主,局部采用钢筋混凝土柱架空或挑空两层,形成单榀甚至是一边是钢筋混凝土一边是砖墙的“半榀”混凝土结构,这部分结构在遇到地震作用时,由于结构受力体系整体刚度不同、造成受力不均匀,整体建筑物更容易遭受破坏,甚至是出现直接坍塌的危险。

因此,在结构设计中,结构应当为选型简单,平、立面规则、质量和刚度分布均匀,尽可能的避免不规则结构,若是避免不了出现结构不规则,应采取加强结构的抗震措施;避免过分追求建筑的立面造型效果和建筑空间多样化,而忽视了结构自身的安全性,特别是对于高层建筑的体型设计,应该尽可能地避免出现复杂的体型。
        2.2建筑结构构造保障抗震性能
        在进行建筑结构抗震设计时,需对抗震不利的地方进行有效加强处理,并且应有多道抗震防线,以保证建筑能满足抗震设计要求。建筑由主体结构参与抗震,而维护结构对主体结构的抗震也起到一定的影响作用,换言之,结构的抗震设计除了满足结构主体抗震要求外,还应考虑包括砌体填充墙、门、窗及幕墙等维护结构带来的影响。从事结构设计工作,应当注重结构重要连接节点的设计,同时也要注重工程实际,保持与施工现场联系,及时了解施工图的实际可行性,特别是在重要的结构节点的构造上,现场施工是否可行、是否能按设计意图完整的实现出来。对于很多建筑,特别是像医疗、教育、大型公共建筑等,这些建筑一旦发生破坏,所造成的灾害后果是重大的,所以在地震来临时,除了结构不应被破坏倒塌,还应该考虑结构的整体安全,保证结构在受到低于设防地震作用时不开裂,受到高于设防地震作用时允许开裂但不至于倒塌。所以,建筑结构设计时,除了选择合理的结构形式外,连接节点设计也是起着至关重要的因素,不同的建筑结构形式、不同的抗震等级,通过设置不同配筋率、钢筋锚固长度、箍筋间距等,实现结构节点安全牢靠的同时,使节点的转动耗能能力得以满足,这也是结构设计理念中延性设计所要求的;其次是维护结构,首先应选择合适的墙体材料,尽量不选大孔径空心砖等类型的砌体;其次对有外墙幕墙设计时,使用合理的方法进行有效连接,使构件与建筑主体协同工作,避免地震时产生次生灾害。建筑物精细化设计是建筑抗震设计的必然趋势,设计过程中应对主体结构设计和维护结构设计同等对待,加强重要节点的概念设计,保证建筑在地震来临时屹立不倒。
        2.3建筑结构设计中优化功能布局的必要性
        结构平面布置是结构设计中一个非常重要的环节,平面布置合理与否,直接反映在建筑的整体使用和功能需求上。在进行结构平面布置时,应对建筑使用功能拓展有一定的预见性,对结构墙、柱网的选择、结构截面大小等,根据建筑的整体情况进行综合分析。通过调查发现,建筑在使用过程中,为满足功能扩展需求而扩建的项目,在地震作用时出现破坏的情况十分明显,究其主要原因有:(1)新旧建筑结构体系不一,导致地震作用时变形协调能力差,极容易开裂;(2)建筑平面上的外围填充墙、内隔墙以及非承重的内隔墙构造上不统一,工艺条件有别,新旧墙体抗剪能力差异明显,亦容易出现结构性破坏;(3)改建建筑往往追求高大和共享空间,容易导致建筑整体改造后出现结构受力和质量分布不均匀,造成整体刚度突变,使得其在地震作用时扭转效应加大,导致破坏;(4)建筑物在进行改扩建时,由于项目投资受限或原始资料确失,无法对结构的安全性问题进行全面排查,影响建筑整体性能,地震作用时也容易破坏。由此可见,结构平面布置设计对其整体抗震能力有着巨大的影响,在进行结构平面布置设计时,需严格遵守国家相关法律法规,并对特殊建筑的未来发展留有余地,同时在保证建筑使用功能的情况下,结构布置、构件间距、截面类型大小适宜,结构质心与刚心尽可能重合,刚度竖向分布均匀,扭转可控。
        结语
        综上所述,在建筑结构的抗震设计中,要对结构整体的抗震性能进行分析,重视对结构抗震性能的优化。从结构抗震设计规划入手,结合抗震设计思路,分析确定符合建筑结构的抗震设计方案,重点保证建筑结构的整体稳定性,优化建筑结构布局,以保障人类的生命财产安全。由于我国地域广阔、地形地貌多样,地震发生频率大,为了更好地提高抗震的技术规范水平,应当重视建筑结构的基本概念设计,从设计技术操作规范入手,提升建筑抗震性能,更好地提升后续建筑施工管理工作。
        参考文献:
        [1]张以刚,刘旭.房屋建筑结构的抗震设计要求探究[J].住宅与房地产,2017(9).
        [2]冯国将.房屋建筑结构抗震设计要求分析[J].城市建设理论研究(电子版),2018(6).
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