关于民用建筑结构设计中抗震设计的探讨

发表时间:2021/9/3   来源:《建筑实践》2021年第40卷第11期   作者:于曰锋
[导读] 在建筑工程结构设计体系中,抗震设计始终是非常关键的一环
        于曰锋
        华诚博远工程技术集团有限公司,北京 100052
        [摘要]:在建筑工程结构设计体系中,抗震设计始终是非常关键的一环。对此,通过分析建筑工程结构设计中抗震设计的重要性,从多个层面指出建筑工程结构设计中抗震设计的要点,进而为建筑工程结构设计人员提供有效的指导,最终在促进建筑工程结构设计质量进一步提高的同时推动我国建筑行业的健康持续发展。
        [关键词]:建筑工程;结构设计;抗震问题
        引言
        地震是对高层建筑结构安全造成最大威胁的一种因素,对于高层建筑来说,良好的抗震设计能够保障人们的生命和财产安全,因此在建设高层建筑的过程中必须加强抗震设计,在掌握基本设计原则的基础上不断优化抗震结构。
        1探析建筑工程结构抗震设计的重要意义
        地震具有极强的破坏性、危害性以及随机性,我国位于世界两大地震带—环太平洋地震带与欧亚地震带的交会部位,地震频繁。如果建筑工程不具有抗震性或是抗震性能过低,均会对人们的生命和财产安全造成极大的伤害和损失。因此,国家也出台了相关抗震设防标准,并要求严格按照相关标准和要求去执行。现如今,我国在建筑设计方面以结构抗震性作为重点展开了研究,同时也取得了一些成绩。随着现今建筑工程抗震设计及技术的不断发展和进步,使地震危害得到了有效降低,同时也更好地保障了人们的生命和财产安全。就目前来看,国家对于地震规律性方面的认识还不够深入,还需进一步深入地对建筑工程结构抗震性进行研究和探索,与此同时,各地区还应当制定与之相适应的抗震设防标准。如今,人们对于建筑工程结构抗震性设计方面的要求也越来越高,如何提升建筑结构的抗震性能成为一大难题。因此,这就需要不断深入地研究抗震技术及其设计,尽可能确保人们日常生活及品质,不断提升建筑的抗震能力。
        2建筑结构地质抗震设计中存在的问题
        2.1地下抗震的问题
        在房屋建筑结构抗震设计中,要重视建筑结构的均匀分布,提升建筑结构构件的合理布局,保证结构的连续、均匀。在建筑结构设计中,平面结构较为复杂,为了保证结构平面与立面的平整、均匀和连续性,要对房屋建筑地下部位结构与地上部位结构进行衔接布置,如果防震缝上下部分脱离,就会导致抗震性能降低。另外,如果上下构件呈现不同的结构,上下不吻合,就会导致构件规范不合理、不标准。为了使建筑结构符合转换层的要求,就要调整转换层抗震控制效果,避免出现薄弱层或断裂层。
        2.2结构高度对抗震性能的影响
        结构高度为室外地面至主要屋面构件的高度,结构承受的倾覆弯矩随结构高度的增加而增加。建筑物高度越高,结构的稳定性就越差,相应的结构刚度就需要更大,剪力墙等承受的水平力构件就需要布置越多,结构经济性会变得较差。当建筑结构的高度超过相关规范允许值时,应采取比规范更严格的抗震措施进行抗震超限专项设计,并通过专家的论证后方可实施。
        2.3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建筑工程结构设计中抗震设计的关键要点
        3.1合理选择建筑物建设场地
        我国一些地区因处于地震带而很容易发生地震灾害,因此对于建筑工程抗震设计的要求往往也相对较高。在此基础上,需根据不同的地质情况采取不同的抗震设计方案,在以统一抗震目标为支撑的基础上形成合适的抗震设计体系,进而保障区域建筑工程的基本抗震性能。一方面,建筑物一般不应建造于对结构抗震性能产生不利影响的场地之上,同时针对不同的地质情况,应严格就建筑场地的抗震设防类别和地基液化等级进行勘测,进而通过采用加强地基、加强上部结构、消除地基液化沉陷等手段提高建筑结构在不利区域上的建筑安全;另一方面,围绕我国不同区域建筑工程,应结合其地震发生频率构建合适的抗震设计标准,通过明确抗震设计要求以节约建筑资源,进而确保建筑成本与抗震性能的协调统一。
        3.2科学选择建筑结构体系
        进行建筑结构抗震设计的一个重要目的在于将整体建筑抗震能力提高,在具体设计环节能否正确选择建筑结构体系将会对结构的抗震设计有着较大影响。所以在选择建筑结构体系时需要对如下几点内容予以注意:第一,在具体设计环节,设计人员需要维持一种建筑物整体思考的方法,也就是某些结构体系不影响整体建筑的抗震性能。即便发生地震,建筑物部分受损,但也不会过多地影响到整体建筑的稳定性。第二,在开展抗震设计过程中,需要正确掌握地震荷载作用的传递路径。通常都属于水平荷载作用,所以在实际设计过程中需要确保建筑水平方向能够均匀荷载。如若存在转体结构,那么在设计时需要确保对应的荷载能够于转换层内发生1至2次转换。第三,在实际设计时,设计人员需要确保各个建筑结构部件的刚度和强度均在规定数值之内。最关键内容就是建筑构件能够均匀分配荷载,尽量防止应力分布不均或是过于集中的情况。
        3.3采用具备防震性能的建筑材料
        在现代建筑行业发展过程中,防震材料的应用已经为建筑工程防震设计提供了较好的思路,对此,可借助防震材料应用提高建筑工程结构的抗震能力,在兼顾经济性和适用性材料选用原则的基础上保障建筑工程防震设计的协调进行。其中,在传统建筑工程防震设计中,建筑物底部铺设砂和粘土往往能吸收地震的能量,在此基础上,可借助沥青材料实现对于建筑工程基底的改造,不仅能发挥更加显著的抗震效果,同时也能充分加强建筑物整体的稳定性。此外,建筑围栏或墙体材料,一般可采用一些材质较轻的材料,其目的在于消除地震带来的危害,并通过减少建筑物的承载力以实现提高建筑物抗震性能的效果。例如,在当前建筑材料市场中,预应力技术的应用已经成为建筑工程结构设计中抗震设计的主要研究方向,与一般混凝土梁和预应力高度相比,预应力宽扁梁高度能大约降低30cm,既可以显著扩大建筑底部商住楼空间,又能进一步就建筑结构提升抗震性能。
        结语
        针对因地震灾害所致的建筑损害,完善建筑工程抗震设计显得尤为关键,其中,应基于区域地震震级、次数和地质特点构建完善的抗震设计体系,在明确抗震设计标准的基础上有效开展抗震设计工作,充分提升建筑工程的抗震性能,促进建筑行业的持续健康发展。
        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]胡安吉.建筑结构抗震设计理念与方法分析[J].居舍,2020(2):93.
        [4]吴振.建筑结构设计中的抗震设计理念分析[J].现代物业(中旬刊),2020(1):90.
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