永德县建筑设计室
摘要:在混凝土建筑结构设计中,抗震设计是一项重要内容,抗震设计效果直接影响建筑结构的稳固性、安全性与耐久性。为提升混凝土建筑结构抗震性能,本文基于调查法、文献法对混凝土建筑结构抗震性能影响因素进行分析,在此基础上对混凝土建筑抗震结构设计要点展开探究,希望能为相关工作带来些许帮助。
关键词:混凝土结构;抗震性;影响因素;设计要点
地震会对建筑结构产生较严重的破坏,当强烈的地震波作用到建筑结构后,建筑结构会出现裂缝、变形等问题,结构承载力大大降低,甚至造成建筑坍塌。
因此在进行建筑结构设计时要采取有效措施做好抗震设计。下面结合实际,对混凝土建筑抗震结构设计问题做具体分析。
1混凝土建筑结构抗震性影响因素分析
1.1轴压比
在混凝土建筑结构中,轴压比是影响结构抗震性的一个重要因素。有研究表明,在一定范围内,适当提高轴向压力可让混凝土建筑结构的抗剪承载力有所提高。建筑轴向压力在一定范围内与建筑结构抗剪承载力呈正比,但如果轴压比超过某一临界值,混凝土建筑结构就会受到屋面影响,当轴压比过大时,混凝土会出现破碎,混凝土结构的稳定性、抗震性也会大大降低。为此在进行混凝土建筑结构抗震性设计时要能科学计算、合理把握轴压比这一参数【1】。
1.2材料强度
研究表明,材料强度会对混凝土建筑结构的抗震性产生一定影响。若混凝土强度不高,混凝土建筑结构的抗震性也就达不到标准要求;但如果混凝土强度过大,在一定的配筋率下,建筑结构抗震性也会受到影响。这是因为,对于承受一定荷载的框架节点来说,当混凝土强度越高时,梁、柱的截面尺寸就越小,框架节点核心区混凝土的承剪截面也会相应减小【2】。
1.3水平箍筋
目前许多混凝土建筑结构中都设置了水平箍筋,有关研究与实践证明,在混凝土建筑结构的核心区科学配置水平箍筋可防止建筑结构出现脆性破坏,提高建筑结构的稳定性与安全性。在进行混凝土结构设计时,如果能合理地配置水平箍筋,将会使结构核心区传递轴向荷载的能力得到增强,让建筑结构整体的抗震性能得到提高【3】。
2混凝土建筑结构抗震设计要点
2.1地基基础设计
地基基础是混凝土建筑结构体系的重要组成部分,基础设计效果会对建筑结构的抗震性产生直接影响,因此在具体的设计活动中必须把握好基础设计这一要点。在进行地基基础设计时,提前做好地质勘查工作,通过详细的勘查分析掌握施工区域内地质活跃度、地质构造等,在基础上计算出建筑地基所需要的承载力,并根据施工区域的地质构造选择适合的支护加固措施,进一步提高建筑地基基础的承载力与稳定性。另外,在进行基础设计时,设计人员要严格按照《建筑地基基础设计规范》等规范性文件,结合工程实际情况准确确定基础面、基础挖深、解缝宽度以及桩基直径等参数,确保地基基础设计方案科学可行。为使建筑地基基础足够稳固,设计人员还可使用有限元模型准确计算出建筑极限荷载,并根据计算出的数值对地基部位的荷载组合进行优化,使设计方案更加科学合理。在设计过程中,要能根据承载力极限状态下的荷载效应标准组合准确计算出基础或承台高度、基础内力以及配筋率等,使建筑结构抗震性能能达到标准要求【4】。
2.2竖向与平面设计
建筑结构的抗震性、稳定性也在一定程度上取决于平面规则性。一般来说,要想让混凝土建筑结构有良好的稳定性,就要使平面长度适中,凹凸口的宽度与深度合理。在进行建筑平面设计时,设计人员要尽可能避免角部重叠或细腰形的平面布置形式,尽量使建筑平面对称、规则、简单,承载力以及刚度等分布均匀。
进行竖向结构设计时,也可根据实际要求适当调整优化剪力墙竖向刚度,沿高度的方向逐渐均匀改变上部结构的墙体厚度厚度或是混凝土强度等级等,将剪力墙的抗侧刚度逐渐减小,让墙结构的受力变形性能得到改善,结构延性得到提高。在设计过程中按照对称、简单等原则对复杂形状平面进行优化改进,使建筑结构有较好的稳定性。在进行结构竖向布置时,仍根据均匀、规则等设计原则控制建筑结构的外挑与收进,使建筑的侧向刚度均匀变化,竖向抗侧力构件连续贯通【5】。
2.3构件设计
为确保混凝土建筑结构有良好的抗震性,设计人员要按照强剪弱弯、强柱弱梁以及强节点弱的原则来设计建筑框架结构。研究与实践证明,若建筑结构体系中的柱受到地震的破坏,那么整个建筑就会迅速坍塌。因此在进行构件设计时可让塑性铰先出现在梁部,通过塑性吸收地震能,以此保障柱的安全。另外在构件设计过程中可根据实际情况适当增加柱的配筋来增强整体结构的稳定性与抗震性,让建筑抗震性能达到标准要求。另外,设计人员也可通过在建筑结构体系中增加多段墙框架的方法来提升结构延性,提高建筑结构的抗震性。
3混凝土建筑抗震结构设计注意事项
在进行混凝土建筑结构设计时,要能根据工程规模、建筑用途、建筑施工条件以及抗震等级要求等合理选择结构体系,确保建筑有较强的抗震能力。具体如若建筑层数相对较低,那么就可选用框架结构,框架结构简单且稳固,有较强的坑镇能力。在进行建筑结构平面布置时,尽可能遵循简单、对称等原则,尽量减少凹角以及缩颈区域,要保证建筑结构应力分布均匀、刚度渐变均匀。
设计混凝土建筑结构时,需根据工程实际情况准确计算出结构的承载力以及变形力、刚度等,并合理分配刚度与应力,避免刚度或应力过于集中。设计时如果不在建筑顶层以及中间部分设置墙柱,那么就需及时调整刚度并对整个结构进行加强处理,以使建筑结构的抗震性达到标准要求。此外,在设计过程中要能灵活采用多种设计方法,如采用强柱弱梁的方式设计框架结构,运用防震缝提升结构的整体防震性能或是通过设置后浇带来减小地震波对建筑结构的冲击等。总的来说在设计过程中要以提升建筑结构抗震性为目标,灵活运用多种处理方法降低地震对建筑结构的危害【6】。
在进行混凝土建筑结构设计时,要使建筑结构节点的承载力、刚度等与构架相适应,通过优化建筑结构构造增强结构的抗震性。在设计建筑构件时,要重点考虑与解决构件的脆性破坏问题,合理提升构件延性,让构件有更好地抗震性能。结构设计过程中,要按照强剪弱弯的理念进行设计,使建筑结构成为一个相对稳定的系统。设计过程中可通过优化配箍率来提升柱截面延性,同时根据建筑实际情况适当增加柱端弯矩、柱端剪力,保证每层框支柱承受建立之和为基底剪力的30%左右。为使混凝土建筑结构有较高的抗震性,设计人员需做好对材料的选用工作,对建筑结构主体部位,要选用韧性好且强度高的材料,从而保证混凝土建筑结构的抗震性能达到标准要求。
结语
综上所述,地震会对混凝土建筑结构的稳定性与安全性产生很大影响。为此在进行混凝土建筑结构设计时,要能严格按照国家与行业有关标准,结合工程实际情况科学计算结构轴压比、配筋率等各项参数,并合理选择、科学设计建筑平面结构、竖向结构等、主体结构,确保建筑结构的抗震性达到标准要求。
参考文献:
[1]何定国.高层混凝土建筑抗震结构设计要点分析[J].低碳世界,2021,11(01):108-109.
[2]杨祁.建筑结构抗震设计方法浅析[J].四川水泥,2020(10):301-302.
[3]高继红.混凝土建筑抗震结构设计有效对策探讨[J].建材与装饰,2020(04):94-95.
[4]梁丽霞.混凝土结构建筑抗震结构设计浅谈[J].江西建材,2015(21):45.
[5]刘洁瑜.混凝土结构建筑抗震结构设计分析[J].江西建材,2015(05):36+41.
[6]邢杰.钢结构室内加层用于高层混凝土建筑中的抗震分析研究[J].工程抗震与加固改造,2015,37(01):113-118.