浅析建筑工程结构设计中的抗震设计

发表时间:2021/7/15   来源:《城镇建设》2021年7期   作者:徐志明
[导读] 在当代社会经济发展背景下,我国建筑行业领域取得了更迅速的发展,同时也诞生了很多标志性建筑物。

        徐志明
        中煤科工集团武汉设计研究院有限公司    湖北省武汉市    430000

        摘要:在当代社会经济发展背景下,我国建筑行业领域取得了更迅速的发展,同时也诞生了很多标志性建筑物。随着现阶段人们生活质量的提高,对于建筑的实际需求也发生了很大变化。但由于自然灾害频发,使得人们更注重建筑物整体安全性,特别是地震灾害,其对建筑物体的稳定和安全性也提出了更高的考验,应高度重视抗震设计性能。鉴于此,对当前建筑工程结构设计过程中抗震设计内容进行了阐述,以供参考。
        关键词:建筑结构设计;抗震设计;控制要点
        引言
        地震具有不可预测性,如果地震等级比较高,很多建筑物都会在短时间内坍塌,交通、通讯也会受到严重影响,人们的生命安全也受到严重威胁,社会经济也会造成重大打击。我国很多地区都位于地震带上,为了减轻地震灾害对人们生命财产带来的危害,就要从各方面对地震进行有效预防。建筑物作为人们的居住场所,提高建筑结构抗震性能能够为人们提供更可靠的防护,从而可以为人民群众的人身财产安全提供保障。
        1建筑结构抗震设计的意义
        我国是一个地震多发的国家,地震的发生为人们带来巨大的灾难,对城市的发展造成阻碍。虽然不能阻止地震的发生,但可以通过不断发展新科技、不断提高建筑技术来抵御地震,把地震带来的损失降到最低,而建筑结构的抗震设计就是一种可以使建筑物具备较强的抵御地震灾害能力的设计理念,它可以大幅度降低地震带来的危害,并很好地保障居民的生命财产安全。除此之外,建筑结构的抗震设计不仅对其整体的美观度和稳定性具有一定的影响,还能延长其整体的使用寿命,因此有着非常重要的现实意义。
        2高层框架剪力墙结构抗震设计特点
        2.1变形协调
        在高层框架剪力墙结构中,剪力墙与框架作为相对独立的抗侧力结构,二者变形性质与特性存在明显差异,可能会出现单独变形现象,无法取得预期整体结构变形、协同抵抗水平荷载的设计效果,这也是框剪结构变形协调特征的具体表现。同时,上部剪力墙位移量较大,下部剪力墙位移量较小,当剪力墙位移量超过一定标准时,框架结构顶部与剪力墙将会以剪切型曲线形式进行变形。因此,在高层框剪结构设计环节,设计人员必须考虑这一问题,根据工程情况在框剪结构中设置良好的平衡点,对框架与剪力墙抗侧力结构的受力变形情况进行中和处理。
        2.2受力状态
        传统的框架结构会随着位移量增加而产生形变减慢现象,以开口型曲线进行变形,归属于剪切型形变曲线。剪力墙结构变形曲线与悬臂梁弯曲线高度相似,结构位移量与变形速度保持正比关系,位移量越大、变形速度越大,结构水平方向受力受到刚度值影响加以等效分配。框架剪力墙结构通过楼盖等部件将相对独立的框架与剪力墙结构连接为整体性受力结构,共同对高层建筑的水平荷载进行承担,有效解决了结构受到弯曲/剪切变形单独影响的问题,可以对建筑各楼层结构位移量进行有效控制。在水平范围内,框剪结构变形曲线为反S型,下部剪力墙的形变量较小,并承担高层建筑绝大多数的水平向剪力。与之相比,上部框架结构形变较小,主要负责承受高层建筑水平剪切力,最终起到协调建筑水平形变、抑制结构性形变的作用,形成上下受力均匀的受力结构。


        3建筑结构抗震设计
        3.1建筑结构抗震设计
        建筑设计人员对高层建筑结构进行设计之前,需要先对施工现场进行实地考察,对现场地形、地貌、地质等情况进行充分了解,同时还要对建筑物性能进行充分了解,在此基础上规划建筑物框架结构,此外还需要对以下几点提起重视:一、尽可能提高纵面墙强度;二、根据建筑工程实际需要对连梁跨度进行合理设计;三、确保连梁刚度能够满足建筑工程要求;四、为了对建筑物的延展性进行增强,也为了提高墙体的抗震性能,可以将整段墙体分为若干小段,从而起到防止地震灾害对墙体造成毁灭性破坏的作用。
        3.2抗震端设计
        对建筑物抗震端进行设计时需要遵守以下几点要求:一、按照建筑物框肢墙高度规划抗震端高度,尽量确保两者高度的一致性,不能让二者高度出现太大差距;二、对抗震端中起着主要作用和次要作用的建筑结构进行确定,以便可以进一步加固起着重要作用的抗震端结构;三、对于抗震端强度需要定期检查是否存在问题,以便可以及时修补出现问题的抗震端,从而可以防止出现问题的抗震端对整个建筑结构抗震性能造成影响。需要注意的是,一定要用质量比较好的混凝土对抗震端进行修补,这样才能起到修补抗震端强度的作用。
        3.3合理选择抗震场地
        由于抗震场地的选择是建筑结构抗震设计的主要内容之一,因此在抗震设计过程中需要先对抗震场地进行评选。首先,考虑到地震灾害通常会在极短时间内对建筑产生破坏,因此要对土质较差和容易液化的土地进行避让。其次,如果出现只能在土质较差土地上施工的情况,则应该采取一些必要的处理措施来增强地基强度,以此降低风险。最后,如果施工场地内出现滑坡或地裂的情况,应及时找出最有效的应对措施,将可能发生的危害风险降到最低。除此之外,对于一些必须进行填土的场地,应及时对施工场地、底层地基进行强化处理,从而确保场地内的填土位置能够具备抗震设计所需的强度。
        3.4充分重视平面布置的基本规则
        在抗震设计中应充分利用基础概念设计原则来确保设计方案的科学合理性与可行性。在实际操作中,要对存在缺陷的方案进行及时修改,或者将其放弃并重新设计一个合理且无缺陷的方案。与此同时,在进行楼板布局时,如果出现立体不规则或平面不规则的情况,应对其原因进行分析,并用空间计算模型来进行处理。在实际情况中,平面布置可从三方面进行划分:第一,要确保建筑自身具有足够的额抗压水平;第二,建筑主体的抗侧力布置需确保其同一侧的抗侧力强度能够均匀;第三,建筑主体抗侧力结构的布置需保证其周围结构拥有相同的刚度。
        3.5设置多道抗震防线,明确设计注意事项
        对建筑工程结构体系进行分析,不难发现完善的结构管理体系一般由很多延性的分体组织体系所组成,而不同的分体组织体系需经过对其延性结构的了解,促使其产生很强的抗震性。经常应用的框架剪力墙建筑结构就是结合了框架和剪力墙延性的拓展而建成的。一旦发生强度大的地震时,就会对部分分体组织体系造成破坏,其余分体组织体系则可构建抗震防线。从内力的分布角度可看出,建筑整体结构主要是利用多道抗震防线抵御来自地震灾害的破坏,以防建筑物出现倒塌现象。此外,分体组织体系之间的主要连接构件,如剪力墙,采取科学的设计可使其能够在遭受地震灾害时发生一定的塑性变形,从而降低地震灾害带来的危害,并有效地保护主体结构。
        结语
        综上所述,在高楼大厦未建设前,需要相关的设计人员对建筑结构抗震设计进行全方位的考虑,并结合施工地点的实际情况,如采取基础隔震措施、层间隔震措施等,建立完整的预防体系,从根本上促进工程项目质量与抗震能力的稳步提升。
        参考文献:
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        [2]方小丹,魏琏.关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J].建筑结构学报,2020,32(12):46-51.
        [3]苗茜,闫风全.中国建筑结构抗震设计方法发展及若干问题分析[J].中国标准化,2017(16):164-165.
        [4]魏琏,王森.中国建筑结构抗震设计方法发展及若干问题分析[J].建筑结构,2017,47(01):1-9.
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