中国建筑结构抗震设计方法发展及若干问题分析

发表时间:2021/8/18   来源:《建筑实践》2021年40卷第10期   作者:孙园园
[导读] 进入21世纪以来,我国经济高速发展,人们生活水平有很大提升,现在人们对自身居住建筑物质量要求越来越高。

        孙园园
        中国建筑第二工程局有限公司,北京市,101101
        摘要:进入21世纪以来,我国经济高速发展,人们生活水平有很大提升,现在人们对自身居住建筑物质量要求越来越高。随着社会经济发展水平的不断提高,人们更加关注建筑的功能和质量,尤其重视建筑结构抗震效果。为了降低地震灾害的影响,需要优化设计建筑结构体系,保障抗震设计效果。本文主要分析建筑结构体系选型和抗震设计,保障建筑工程质量,促进我国建筑行业健康发展。
        关键词:建筑结构;抗震设计;方法发展;若干问题
        引言
        据不完全统计,在全球每年平均发生的500多万次地震灾害中,约有1/3的地震灾害发生在我国,而由于我国地震灾害应急处理机制尚不成熟,一些大型地震灾害仍不可避免地会造成较多的人员伤亡。对此,建筑工程抗震设计的意义在于能够显著提升建筑物的抗震性能,这意味着在地震灾害发生时建筑结构会不完全倒塌而给受灾人员提供较多的逃生机会。在此基础上围绕常见的建筑工程结构设计问题进行探究,有针对性地围绕抗震问题进行抗震体系设计,提高建筑工程结构的抗震能力,进而保障建筑物的使用寿命和使用效益。
        1建筑抗震结构设计的概念
        建筑抗震结构的整体抗震结构设计主要是指在大型建筑的整体抗震结构设计中,设计人员能够大胆突破设计传统,充分吸收当地地震灾害的统计数据、地震灾害的严重程度以及经过长期实践积累的大型建筑整体抗震结构设计的技术经验,最终形成更加系统、科学的结构抗震建筑设计技术理念。此外,还要以适应这一理念为设计依据,完成所有主体结构和部分基础结构的整体设计。对于建筑主体结构抗震灾害的概念设计,设计人员更有必要灵活、科学地充分利用地震相关知识和当地有关地震的详细设计资料。
        2建筑结构抗震设计中存在的问题
        2.1对抗震结构设计不够重视
        很多建筑企业在开展工程建设的过程中,对于抗震结构设计不够重视。因为开展抗震结构设计,以及采用相应的原材料会大大增加建筑企业的整体建设成本,因此为了获得更大的经济效益,建筑企业往往忽视对于抗震结构的设计。这就导致建筑的抗震性能不强,在发生地震十分容易导致建筑物的坍塌,给经济社会发展带来严重的危害。
        2.2设计人员的抗震设计概念不明确
        抗震减灾设计是为了更好地抵御大地震中的灾害,提高抗震减灾能力,避免造成生命财产的严重损失。但是现在仍然有很多设计人员的建筑理念是用大量的优质钢筋混凝土来抵抗地震。实践证明,建筑材料结构中主要钢筋的固定不尽人意。而且,钢筋数量的增加不仅会直接降低建筑材料的延性,还会降低建筑结构的整体抗震适应性。因此,越来越多的研究发现,单纯通过计算钢筋数量来设计和分析结构的抗震能力是不全面的。在建筑结构设计中,不仅要突出需要加强的薄弱部位,还要突出不能被地震破坏的薄弱部位,以保证整个建筑主体结构的安全。由于基础构件的严重破坏往往直接消耗抗震建筑的大量能量,建立正确的建筑结构设计指导理念才是我国抗震建筑设计真正的基本指导思想。
        3建筑结构体系的抗震设计策略
        3.1加固建筑场地
        建筑抗震结构设计和实际施工的过程中,需要对建筑场地进行兼顾,从而能够保证建筑在建设过程中,以及后期使用过程当中的安全性和稳定性,提升建筑的整体抗震性能。如果某处施工地的土质较软,且含水性较高,施工人员应避开此地施工,或者对此地进行加固,以此保证建筑物的稳定性,有些工程没有办法避开土质较差的地方,可以采取以下措施进行加固:开展实际建设的过程中,可以将相应的土壤进行加固和替代,采用更加适合当地建设的土壤进行填补,同时可以采用强夯法,对松软的土地进行加固以保证建筑建设过程当中,土地不会因为较大压力而出现下陷。

施工团队应根据不同的地质条件进行合理科学的施工,保证在发生地震时,以确保工地在发生地震时不会下沉。有些建筑公司开发地下室以提高经济效益,但是一旦发生地震,地下室将被直接掩埋,因此高层建筑不得开发地下室。
        3.2适当提升建筑物抗震设计等级
        如果建筑结构抗震性能设计标准等级不合理,其结构抗震设计性能将大大降低。因此,为了进一步优化和提高建筑结构的抗震设计性能,结构设计人员通常需要制定合适的设计标准等级来提高建筑结构的抗震性能,以防止建筑结构出现严重的变形、扭曲、鼓包等抗震现象。比如在各类高层建筑工程中,结构设计人员需要用计算机分析软件进行综合统计分析,根据各个工程的物理刚度,准确计算出工程结构的扭转力和位移。结构设计人员应不断遵循建筑形状的常规设计,符合国家相关技术规范,合理测量和判断高层建筑的物理刚度,确保高层建筑的扭转力和位移刚度在1.1-1.2之间。剪力墙和简化连梁的要求应符合下列要求:当连梁跨度高度比不大于2时,需要考虑配置一个十字暗柱支撑;当连梁跨度的高度比不大于1时,可以考虑交叉暗柱支撑。地震运动的主要原因之一是该地区地壳的垂直运动,这与内部地质和地理结构的运动密切相关。为了有效保证建设项目内部地质构造的运动结构更加合理,设计人员必须认真收集和分析具体地质和地理调查统计资料,并根据具体地质和地理环境条件,准确判断和找出该地区地壳垂直运动的运动趋势和特征,分析该地区的地震运动趋势,确保区域建筑工程地质结构总体布局和该区域地震运动趋势大致处于相对垂直的运行状态,有效降低特大地震对区域建筑工程前期工程设计的不利影响。
        3.3新结构
        型钢混凝土在抗剪力能力以及延性方面也高于传统钢筋混凝土结构,耗能能力强,因此具有良好的抗震性能,能保证建筑结构的变形在安全的范围内,也就避免了建筑结构因变形过大而产生的质量问题,能够显著延长建筑结构的寿命及提升安全性。对比传统的抗震设计,没有增加成本而且降低了材料的费用。上述抗震设计中,在实际施工中应用最多的是前两种设计。这两种设计采用的方法、措施都是截然不同的,设计的机理、使用范围也不一样,因此这两种是相互独立的,在工程中可以通过协调使用起到更好的效果。
        3.4完善建筑结构水平与垂直设计
        在建筑结构设计体系中建筑水平、垂直方向的布局往往直接关系到建筑结构的整体稳定性。一方面,针对建筑承重墙水平面,应尽量保证其平整性和稳定性,即在建筑设计标准的要求下确保墙体的刚度和质量;另一方面,针对建筑垂直面,除了应保障构建中心处于垂直面偏下位置外,还应提高建筑墙体的刚度要求,满足建筑物的稳定性设计需求。
        此外,应设置多重防震线以应对大型地震灾害对于建筑物的影响,在合理结合刚度和非结构强度建筑结构的过程中形成一定的安全风险防范体系,进而保障建筑抗震设计的整体性。其中,当前国内建筑主要采用的结构以“填墙框架”和“底框结构”为主,前者以钢筋混凝土作为建筑主体,在面对强震动时容易出现剪切破坏,且由于窗下墙的限制导致出现短柱型剪切型破坏,因此多需采用框架一体建筑结构以降低地震对于结构的破坏;后者在强震动环境下其上层建筑结构更加容易受到破坏,因此应注重优化建筑物的抗侧力结构,通过提升其强地震环境下的结构稳定性以增加其震动幅度的承受能力。
        结语
        为了提高建筑的抗震性,建筑企业需要重视建筑结构体系选型和抗震设计工作,根据实际情况合理选择建筑物结构体系,深入研究抗震设计理论,保障整体建筑结构的安全性,优化人们的使用效果。
        参考文献
        [1]叶昕.土木工程结构设计中对抗震问题的分析[J].花炮科技与市场,2019(3):235.
        [2]邱虎.土木工程结构设计中对抗震问题的分析[J].建筑技术开发,2019,46(14):9–10.
        [3]张辉芳.土木工程结构设计中对抗震问题的分析[J].现代物业(中刊),2018(11):80.
        [4]张帆.土木工程结构设计中对抗震问题的分析[J].城市建设理论研究(电子版),2018(25):168.
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