建筑结构设计中的抗震设计研究

发表时间:2021/7/16   来源:《城镇建设》2021年2月5期   作者:荆罡 徐献培 冯达可
[导读] 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,因此灾害等级也不同,但都会为人们的日常生活带来严重影响,造成不同程度的经济损失。

        荆罡  徐献培   冯达可
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        摘要: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,因此灾害等级也不同,但都会为人们的日常生活带来严重影响,造成不同程度的经济损失,破坏人们居住环境,还会威胁人们的生命安全,因此对建筑结构进行抗震设计非常重要。而建筑结构的设计有着严格的标准,不同的建筑结构的设计标准不同,抗震等级要求也不同。因此,要对建筑抗震质量水平进行优化,前期对抗震结构做出准确评估,分析建筑结构的设计形式和设计规范,以达到建筑抗震设计的最佳效果。
        关键词:建筑结构;抗震设计
        引言
        随着经济的发展和人口的增长,住房问题越来越严重,建造了许多摩天大楼来解决住房问题。因此,在建筑的设计和施工中,抗震性能十分重要,这部分一直是建筑师设计的重点。抗震设计是在发生地震时保持高层建筑完整性的重要元素,因此,我们有必要充分了解建筑结构工程抗震设计的重要性以及建筑结构工程抗震设计的要点。当然,抗震设计必须符合结构安全、可靠性和高经济效益的基本原则。抗震设计是基于科学合理的技术,必须确保在地震时抗震设计可以发挥作用,保证建筑物遭受地震之后经过短时间的修缮工作就可以继续使用,这大大降低维修成本,实现利益最大化。
        1建筑结构工程抗震设计的作用
        1.1提升建筑物的抗震能力
        为了确保建筑结构工程的抗震能力,应做好以下几点:①在建筑结构工程中,必须考虑到地基稳定性因素,选择适合于抗震性的地基,避免地基变形影响建筑物抗震功能;②同一个建筑结构工程单元要选择性质一样的地基,必须将地基的最大潜力包括在建筑物的结构设计中,发挥地基的抗震能力;③建筑结构工程需要规则且对称,目的是减少由于地震活动引起的建筑物变形,并防止由于地震作用力集中而导致的建筑扭曲;④为了提高建筑结构工程抗震性能,我们需要增加几道抗震防线。同时,有必要明确建筑结构工程的受力设计,防止建筑结构工程的局部薄弱。
        1.2降低地震对建筑的影响
        降低地震对建筑的影响中,一种常见的方法是在建筑基础和建筑主体之间添加隔震层,这样可以有效减少对建筑物的潜在破坏。例如,在建筑物顶部添加一个“反摆”,“反摆”使建筑物和摆在地震中产生方向相反的位移,从而减小加速度,减小地震对建筑的作用。相关研究分析认为,如果合理设置“反摆”,减少地震影响的概率可以达到65%,可以最大限度减少建筑物的受损程度。该方法已在国内外得到广泛研究,在实际施工中也得到了应用,并取得了优异的效果。
        2我国现阶段建筑结构抗震性能设计中的问题
        2.1高层建筑数量不断增多
        我国是世界上人口最多的国家,随着我国经济的快速发展,近几年,人口开始向一线和二线城市集中。人才的集中化发展促进了我国经济的发展,加快了我国经济和科技发展的速度,但同时也给这些一线和二线城市带来了巨大的人口压力。人口问题不仅会造成资源短缺、环境污染以及交通堵塞,同时也会带来很大的住房压力。为了有效地解决这一问题,许多建筑工程的负责人抓住这一商机,开始大批量地建造楼层较高的建筑物,导致我国现在高层建筑的数量持续增加,许多建筑物的高度甚至已经超出了国家的相关规定。建筑物的高度会对建筑结构的抗震性能造成严重的影响,建筑物的楼层较高,会影响到建筑结构的正常性能,地震发生之后建筑物无法按照设计对地震力进行消耗和分散,最终导致地震力的破坏力大大加强,给人们的生命和健康安全带来了风险。


        2.2建筑结构体系以及材料存在问题
        随着我国建筑业的不断发展,人们开始对建筑结构抗震性能的影响因素进行研究,逐渐认识到了建筑物的材料以及结构体系对建筑结构抗震能力的影响,因此在设计人员应当选择合理的建筑结构的材料以及体系。现阶段我国大部分建筑工程依然采用的是钢筋混凝土结构,该结构的位移限制会对建筑结构的抗震性造成一定的影响。钢架结构也很难改善较大的变形侧移度。这一条件导致建筑结构的抗震性能不仅得不到提高,同时还会导致钢结构的荷载力大大加大。结构转换层的结构对建筑结构的抗震性能有一定的影响,如果提高加强层和转换层的刚度,会导致刚度突出,从而使相邻柱构件之间的剪力增大。
        3建筑结构设计中的抗震设计
        3.1建筑选址
        在建筑结构设计过程中,建筑选址直接影响着建筑物的安全性,而选址的合理性可以在某种程度上降低地震对建筑物的破坏性。不同结构和土体对于建筑结构的影响程度存在明显的差异,在建筑结构设计过程中,如果设计人员不能够保证土体性能得到优化,不仅会对建筑结构的性能造成较大影响,还会造成建筑物变形等问题。因此,在建筑选址的过程中,要尽可能选择已释放地震能量的区域,同时还要保证所选择的区域地势平坦开阔,有较为优质的土质。如果无法规避软土地质区,设计人员则需要充分发挥自身在设计中的作用,积极采取相应的优化措施,根据建筑工程的抗震级别,结合建筑物的具体实际情况,有针对性地选择相应的加固措施,减少地震给结构造成的威胁。
        3.2设定抗震等级
        为保障建筑的抗震能力,降低地震对房屋结构的破坏程度,保证建筑的整体安全性,需要重点加强对建筑的抗震设计管理,必须保证建筑抗震等级高于地区抗震等级。通过设定抗震等级,能够有效避免在常规地震条件下房屋结构出现大规模坍塌现象,同时提高地震等级异常情况下房屋的抗震能力,给居民逃生赢得宝贵时间。因此在建筑结构设计过程中,要根据抗震等级进行设计,从而确保设计的合理性,在实际的设计过程中,设计者要尽可能与相关部门取得联系,查阅当地历史地震等级,并以此作为设计的参考依据,最终确定建筑物的抗震等级。此外,还需要重点考虑地震周期,提高建筑的设计等级,从而避免地震发生时出现房屋建筑抗震性能降低等情况,保证建筑物的安全,以此保障人们的生命财产安全。
        3.3强化建筑底层的抗震能力
        根据与地震有关的数据,不难验证大部分建筑物倒塌是由于抗震性差所致。通过对底层建筑结构的基本设计中存在问题分析和讨论,可以集中在两个方面:第一,底层框架可能无法满足国家的抗震设计要求,而是扩充空间以满足投资者的利益,通过中空设计增加销售空间和收益,减少了底层设计中柱的应用数量,降低了整个建筑物的抗震等级。第二,建筑物临街问题。一些建筑物经常建设在街道旁边。临街部分主要旨在提高商业街使用的整体效率,大多数只有承重柱,没有承重墙,因此建筑物承重能力大大下降。发生强烈地震,建筑物可能会因为支撑应力过大导致断裂,使建筑物向临街方向倾斜或倒塌,发生较大事故。为了解决上述问题,最佳解决方案是加固环建筑粱圈以及构造柱的方式,以提高建筑抗震性能。
        结束语
        由于中国是地震灾害频发的国家,因此建筑工程中必须重视建筑结构工程的抗震设计,以减少地震灾害造成的破坏,有效地确保人民的生命和财产安全,通过分析和整合与抗震设计有关的技术和经验,有效提高建筑结构工程的抗震性能,保障中国社会经济的可持续发展。如何做好建筑结构工程抗震设计值得我们不断探索与研究的重要课题。
        参考文献
        [1]GB50011-2010,建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.
        [2]彭军华.建筑结构工程中抗震设计的作用探析[J].现代物业(中旬刊),2018(11):102.
        [3]周楫.建筑结构工程抗震设计的作用及其设计关键探究[J].现代物业(中旬刊),2019(07):90.
        [4]陈素曼.简议加强建筑结构工程抗震设计的作用及其措施[J].建材与装饰,2017(29):106-107.
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