张云峰
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摘要:随着我国经济的日益增长,城市化进程的不断加快,建筑行业取得了快速的发展,建筑工程规模和数量也在不断增加,为我国带来了巨大的经济效益和社会效益。在建筑工程设计中,结构设计占有重要地位,关乎着建筑工程整体稳定性、安全性,特别是建筑结构中的抗震设计及其关键,社会应对其加以重视。近年来,我国各地区地震频繁发生,而地震灾害带来的能量冲击,严重影响着建筑结构的安全性和稳定性,危害人们的生命,带来巨大的经济损失。因此,本文对建筑架构设计展开了详细的分析,阐述了建筑结构设计中抗震影响因素及地震破坏建筑结构的主要特征,并提出了建筑结构设计中的抗震措施。
关键词:建筑结构;结构设计;抗震设计
前言:地震属于世界性的一种自然灾害,带来的危害极大,不仅会对建筑结构造成破坏,还会威胁人们的生命,如我国5.12汶川地震、唐山地震等。因此,我国对于建筑物制定了抗震规范,要求建筑物在小型地震中,不能受到损坏,在中型地震中起到加固的作用,在大型地震中保持不倒。为此,在建筑结构的设计中加入抗震设计十分必要,以此降低地震带来的损失,减小危害性。
1建筑结构设计中抗震影响因素
1.1建筑抗震场地
进行建筑抗震设计时,抗震场地尤为重要。选择合理的建筑抗震场地,是建筑结构抗震能力得以提升的重要保障。由于地震自身破坏程度不同,发生地震灾害时,地标位置会产生不同程度的变化,如若建筑场地土质疏松,土层较软,将会对建筑结构的稳定性造成一定程度的影响。
1.2建筑结构体系
建筑结构体系直接影响着建筑物的整体的稳定性、安全性。在抗震设计中,要协调好局部与整体的关系,并为建筑结构预留一定的冗余度,以防单个建筑对建筑整体抗震水平的影响。如果建筑物部分受损,应尽量避免对建筑物整体结构的影响。同时,在建筑结构体系设计中,要综合考虑建筑结构构件强度与刚度的关系。若强度和刚度分布不合理,个别建筑构件的性能可能达不到实际要求。发生地震灾害时,将严重影响建筑结构的整体抗震能力。
2地震破坏建筑结构的主要特征
当地震发生时,破坏建筑结构的主要特征有建筑结构体系、建筑地基、构件形式、刚度分布。
建筑结构体系:建筑结构作为抗震墙体系时,破坏程度较小;建筑结构作为底框时,底层刚度很弱,破坏力较大;建筑结构为填墙框架时,钢筋混凝土式的框架结构的平面内柱极易被破坏,外墙框架柱会受到短柱型或剪切型的破坏。
建筑地基:在高软弱冲积层地区修建高层建筑,将增加建筑物的破坏率。当地震发生时,地基土会液化,致使地基发生不均匀沉降,破坏上部结构,使建筑物整体倾斜。当建筑结构的周期接近场地的自振周期时,由于共振效应的存在,损伤会加剧。
构件形式:在建筑框架结构中,一般情况先,柱比梁和板等部位受到的损坏程度要高。
刚度分布:如若建筑结构为三角形、L型等不对称平面,在地震中,由于扭转振动而加大破坏程度;如果建筑结构为矩形平面,当电梯井道等抗侧力构件偏心时,扭转振动会加剧地震中的震害。
3建筑结构设计中的抗震设计
3.1抗震结构的选择
合理选择抗震结构可以提高建筑物的整体抗震能力。地震发生时,为保证建筑结构不变形,在选择建筑结构主体时应考虑结构对强度的承载能力。选择承受能力较强的设计结构,设计人员在实际前应对建筑的抗震性能展开详细的研究和分析,进而实际出抗震能力较强的建筑结构。无论对建筑结构部分,还是非结构部分,都应做好实际预设。针对建筑中非结构部分的抗震性能的预设,不只是对数据进行多次核对,还要建立科学、合理的模型进行检测,尤其是对短柱抗震性能的预设,需反复核算,降低危险系数。
3.2设计建筑整体平面、竖向布局
在建筑结构进行设计过程中,应设计建筑整体平面、竖向布局,墙柱平面位置对建筑抗震性能具有重要影响。
因此在建筑结构设计中,要想增强建筑抗震能力,需做好以下工作:
第一,平面和竖向构建始终保持整洁,重合刚度中心和质量中心;
第二,在竖向布局设计中,应尽可能的降低建筑中心和设计错落型竖向结构,防止头重脚轻的问题发生;
第三,严格控制建筑结构的强度和竖向刚度,保证其均匀性;
第四,加强对超过屋面高度的部位控制,避免产生鞭鞘效应。
4建筑结构设计中的抗震措施
4.1对建筑进行合理布局,减小地震能量,采用多重抗震措施
位移为建筑结构抗震设计的基点,通过对定量和设计结构的分析,达到减小地震能量的目的,提升建筑物的抗震性能。通过对建筑设计的定量分析,反复计算构件的总承载力,控制强震作用下建筑下层的位移延性比,以满足结构在地震作用下的变形要求。在设计抗震设防线时,通过设置多条抗震设防线,可以最大限度地降低地震危险性。在设计建筑物抗震防线时,将延展性好的构件纳入抗震放线体系,作为第一道防线;其他建筑构件作为第二道防线、第三道地震防线。如果第一道防线在地震中受损,第二道和第三道防线可以用来抵御地震的后续冲击力,确保人员安全。
4.2建筑结构设计中的隔震措施
在建筑机构设计中,应综合考量建筑尺寸、建筑物基础、地理环境、抗震位置等。在建筑结构中设置隔震层,可以降低地震冲击力。根据隔震层设置的不同位置,一般分为四种类型,分别为地基隔震、基础隔震、悬挂隔震和间层隔震。
地基隔震:在建筑基础底部接触土层处布置缓冲层,当地震发生时,反射和吸收其作用力。
基础隔震:为了防止地震力从基础向上部结构转移,减少上部结构的破坏,在上部结构的基础上设置隔震层,用于多层建筑。
悬挂隔震:通过对建筑物的全部或部分悬挂,具有较好的隔震作用。
间层隔震:在建筑物原有结构中设置隔震层,以吸收地震冲击残余力,减小地震力的影响。
5建筑结构抗震设计中的注意问题
在建筑结构抗震设计中,由于涉及内容较多,有许多问题需要引起重视。在抗震设计中,要注意结构的平衡。建设项目除了受到地震灾害的影响和破坏外,更受外部自然环境各种因素的影响。因此,在建筑抗震设计中,需要注重结构均衡性设计,尽量减小多方向力对建筑结构的影响。如若发生地震灾害,除了震源的影响外,空气冲击和建筑结构的荷载是导致建筑结构倒塌的主要原因,建筑抗震实际可以抵抗各种干扰和破坏,进而提高建筑结构的稳定性。
结束语:
建筑结构的抗震设计对建筑整体的稳定性和安全性具有重要影响,因此,在建筑结构设计中,选择合理的抗震结构,设计建筑整体平面、竖向布局,使抗震设计能够满足抗震需求。科学化、合理化的建筑结构的抗震设计可以保证建筑物的稳定性和抗震性,为人们的生命及财产安全提供保证。
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