时间:2022-03-22 16:23:35
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目前,我国建筑抗震技术已经有了一定的提高,但是与国外的技术相比还有很大的差距。建筑工程师还不能把建筑设计和抗震设计很好的结合,建筑抗震设计的发展还比较慢,并且抗震设计也不能与各地区的实际情况很好的结合。我国抗震设计存在的问题主要表现在以下几个方面。
1.1工程师缺乏实际工程经验
由于我国的科技水平不高,不能准确的判断地震的成因,并且对其预测,造成居民的很大损失,还有在地质地震等方面的研究不够,特别是建筑物的抗震能力方面。这就导致我国建筑设计中抗震设计的发展滞后,而且也没有统一规范的设计理念,因而很难实现建筑设计的抗震目标。
1.2工程师对实际情况的考量不足
目前,很多建筑工程师只是根据数据和固有的一些参数进行施工,缺少对地区的实际情况进行考量。因为不同地区地质的构造截面的实际承载能力不同,所以要结合实际情况进行检测计算。不能根据固定地震降级系数来进行施工,例如,我国建筑抗震设计中的把地震降级系数固定为2.81,容易导致工程师把小级别的抗震应用到建筑抗震设计中,当遭到大级别的地震时,建筑物不具备抗震能力,会造成很大的损失。
2.建筑抗震设计的注意要点
2.1坚持建筑结构设计的对称原则
目前,根据相关的建筑抗震设计规定,建筑工程师要坚持建筑结构的规则,同时要求结构设计师做大简单、规则的设计,从而做到建筑物遇到小级地震不坏、中级地震可以修补、高级地震不会倒的目标。并且要求工程结构设计师遵循竖向形态的建筑规则,通常选择方形和圆形的形状,因为矩形和梯形的形状规则比较均匀。按照此类形状设计的建筑物,在遇到地震时内部构件承受力比较均衡,通常只会出现平移震动,而一些非对称结构的建筑在地面平移时,会出现扭转震动,主要是因为建筑物的质心和刚心不能重合,当发生地震时,建筑物的内部构件会遭到严重的破坏,发生变形。
2.2注重建筑构件与连接点处质量
在建筑工程设计和施工过程中建筑构件的合理配置以及连接点处的质量与建筑施工安全质量存在直接的联系。并且在新型建筑材料问世的同时建筑物的外部设计大都会采用新型建筑材料,例如大理石、瓷砖等。而建筑室内装饰也会使用到吊顶等技术。这些室内以及立面装饰本身存在抗震性能的问题,并且其与建筑主体的牢固连接也是抗震设计的关键。近几年,在一些地震灾害中,发生过很多下“玻璃雨”的事情,主要原因是目前的技术还不能防止地震中玻璃幕墙的变形,因此,在很多地震中,一些高层建筑的玻璃幕墙会遭到很大的破坏。所以,如果在建筑中采用玻璃幕墙,必须提高建筑构件与连接处的质量,从而保证玻璃幕墙在地震时不会变形。并且在遭遇地震时能够与建筑物脱离,将所受到破坏的程度降到最小。此外,在内隔墙、玻璃隔断等构件的设计上也要提高连接点的质量,保证建筑主体连接点的牢固性,从而提高建筑物的抗震性。
2.3关注建筑顶部抗震
建筑屋顶的抗震设计对于高层建筑物有重要的影响。这就要求设计师十分重视建筑顶部的抗震设计,在遭遇地震时,建筑屋顶过高、过重都会加重建筑的变形程度,特别是我国的高层建筑物中普遍存在这样的问题,如果不重视高层建筑屋顶的抗震设计,发生地震时,下层建筑物会受到很大的影响。如建筑的屋顶与下层建筑的重心没有位于同一条直线上,那么建筑屋顶的抗侧力墙也会与下层建筑的抗侧力墙出现分离,当地震出现时则会加剧损坏。因此在高层或超高层建筑设计中应该使用新型高强度轻质的建筑材料,尽可能保证屋顶的重心与下层建筑的重心位于通一条直线。当建筑屋顶的较高时要保证其抗震定性,缓解地震带来的变形作用。此外顶部结构的设计也适当的选用强度高、刚性均匀轻质的结构材料。
2.4建筑竖向布置
建筑竖向布置主要体现在建筑物的高度结构质量以及刚度的设计中,特别是在高层或超高层建筑中建筑的竖向布置对于建筑抗震设计来说更加重要。建筑楼层的使用功能差异导致建筑物楼层分布的质量和刚度均不一致,例如楼层包括游泳池、会议室、健身房等。楼层的功能导致楼层上下之间的刚度差异过大。高层建筑中刚度最差的楼层的抗震性能最为薄弱,在出现地震时即为变形严重的薄弱层。在建筑设计中由于楼层功能不同导致的墙体不连续,柱子不对称等极大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震设计中应该尽量保证竖向的刚度分布靠近,尤其是在结构上刚度转换层更加要着重注意。
2.5建筑设计需要达到的设计限值
在实际的工程操作以及设计时,一定要严格遵循我国相关部门的标准规范要求,例如在8度的防烈度情况下,粘土砖多对地震降级系数固定为2层建筑物的高度不能够高于18m,建筑层数不能大于6层等。一旦超过相关的规定,就会严重影响到建筑物的抗震能力,除此之外,对于建筑物局部的墙体尺度也要控制它的最小值,保与实际情况结合在一起证墙体截面的抗震强度能够满足抗震要求,避免墙体在地震时不会出现开裂或者倒塌等破坏情况的发生。
3.结束语
1.1合理的选址在建筑结构抗震水平设计中,合理的选址是最基本的先决条件。为了保证选址的正确、合理性,我国政府部门已经出台了《中华人民共和国减灾抗震法》等法律条文,其中明确规定“对于有可能发生的重大建设性工程以及次生灾害进行严格的地震安全指标评价,按照地震安全评价结果,明确相关建筑物的抗震设防要求,并对其进行分别设防”。建筑结构的设防标准根据其实际质量可分为四个标准,其中:甲类:地震时间或大型建筑工程可能发生的次生建筑类灾害;乙类:地震中不能中断使用功能,且必须要逐步恢复的建筑类型;丙类:除甲、乙两类建筑外的其他普通建筑类型;丁类:抗震级别相对较低的建筑。根据对相关法规的分析,在进行建筑物结构设计时,必须要选择对建筑有利的场地,避免在不利地段建设大型民用建筑,以防止地震破坏隐患的出现。对于一些软基地段,也必须要进行充分的处理,才能够进行合适的建筑设计。另外对于地震可能引起的次生灾害问题,也必须要予以正确的处理,进一步保证选址的正确性。
1.2科学的设计当地震发生时,不同的建筑结构所受到的地震影响是不同的,为了最大限度降低地震灾害的影响,建筑设计人员在抗震设计环节中,要根据当地地段的实际情况来进行建筑结构的选择。目前,我国常用的鹅建筑结构可以分为“钢筋混凝土结构”、“砌体结构”、“钢混结构”和“钢结构”四种类型。通过对四种结构的比较分析得出,钢筋混凝土结构的抗震能力相对较强,因为其自身具有较好的柔韧性,所以当建筑物因地震灾害而出现应力变形时,钢筋混凝土结构能够依靠自身良好的承载力对其进行一定程度的控制,这是其它三种结构所不具备的优势。近年来,高层建筑建设的增多,大大增大了其在地震灾害影响下的水平位移和抗侧移刚度,这在无形之中就加大了地震灾害的影响,为了避免地震灾害影响程度的增大,在设计和审核高层建筑抗震设计时,必须要考虑结构的侧移度。
1.3坚实的质量地震作为破坏性超强的自然灾害,想要最大限度降低其对建筑的破坏,保证建筑设计坚实的质量是最基本的防护措施。相比较而言,我国建筑设计水平发展较为缓慢,在地震设计方面也存在不够合理的情况,这使得很多建筑结构都出现了地震安全隐患,过大的自身重量也加大了地震危害。为了保证建筑结构抗震水平,必须要在建筑抗震设计环节中科学的运用抗震理论,根据相关设计原则,利用有效措施来提高建筑结构的可靠性与安全性。
2实现建筑结构抗震水平设计的措施
2.1基础性防震措施应用基础性防震措施根据建筑的结构的不同位置有着不同的措施:(1)地基隔震。地基隔震是在建筑地基与土层之间设置缓冲层,以便在地震发生时减小建筑与土层之间的震动碰撞,实现对震能的有效吸收和反射作用,减小地震对建筑物的破坏。目前,我国最常使用的地基隔层为沥青原料隔震层。(2)基础隔震。基础隔震是整个建筑结构抗震设计中的关键,想要降低地震对建筑物的破坏,就必须要做好基础隔震措施。在对建筑基础采取抗震措施时,为了减小地震对上部结构的破坏,需要在建筑物的上部结构和基础位置接触处设置隔震层,防止地震力由地基处向上部结构传播,降低地震对建筑上部结构的破坏。基础抗震装置一般采用混合隔震装置、基底滑移隔震装置和夹层橡胶隔震装置等。(3)间层隔震。间层隔震是为了吸收地震的冲击余力而设置的,间层隔震的有效设置能够对震力进行再次削减,以达到降低地震对建筑的破坏作用。间层隔震一般都安装在原始结构层上,其实我国最早使用的的抗震措施,具有施工操作简单的优势。(4)悬挂隔震。悬挂隔震是通过悬挂的方式,将建筑物全部或部分结构脱离地面,从而在地震出现时,降低地面震动与建筑物之间的震力作用。目前,此种抗震措施多用于大型钢结构建筑当中,收到了较为不错的抗震效果。
2.2机敏减震支撑体系机敏减震支撑体系是集成现代科技技术的防震系统,其利用活塞运动的原理,对建筑结构进行设计。在地震灾害发生时,保证建筑结构中的内、外钢能够通过不断的滑动来消减地震的破坏力,减轻震力破坏和消耗地震作用力的传导。目前,这项技术还在不断的研究和完善当中,相信其很快就能够实现有效的应用,为建筑抗震设计水平的提升做出贡献。
2.3效能减震技术应用效能减震是实现对地震所产生动能的消耗,来减轻地震能的传导大小,从而降低其对建筑物的破坏程度。目前,在此技术方面一般采用消能器和阻尼器,两种器械都能够实现地震能量的有效消耗和吸收,减小震力对建筑主体的破坏,以达到对建筑主体结构安全、稳性定的保护。目前,效能减震技术在我国建筑防震设计中得到了有效的应用,其在新建筑的防震设计和旧建筑的抗震加固方面,都起到了良好的效果。
3总结
1.1建筑模型设计的重要性建筑空间形态具有很多种,主要包括平面形状和物体空间形状。根据相关的地震数据统计表明,在地震中,平面形状就会更加复杂,如出现不平衡,建筑的不对称翼将受到一定程度的损害。在唐山大地震中,我们可以看到许多这样的类型,一些传统的、常规的建筑造型在地震中没有严重的损害,甚至还有一些能够很好地保留下来。地震在三维空间内是非常复杂的,将会对建筑物造成很大的伤害。特别是在结构刚度出现突变的位置。因此,在建筑设计过程中,需要尽可能使建筑平面和空间形状变得简单。尽可能设计一些凹凸的结构面,尽可能延长一些不对称翼。在布局上,需要使得建筑物结构能够尽可能达到刚度的均匀分布,避免一些非对称的刚度分布不均匀,这样就能够有效避免住房建设出现扭转而产生破坏。
1.2建筑结构设计的规则合理对抗震设计的影响在建筑设计的过程中,应该遵循优先选择的规则。在这座建筑设计的过程中,建筑平面、剖面和三维表面都要表现出简单规则和对称性的特点。此外,建筑结构的侧向刚度强度也要分布均匀,使建筑的质量能够均匀分布,这样就能够有效防止建筑物出现突变。为了实现建筑结构体系的科学合理性,我们必须首先确保设计能够具体、明确,其次还要保证建筑结构的结构设计能够科学合理,在这一过程中需要考虑到承受力需要合理分布,这样我们就可以在施工过程中保证,可以使得施工根据设计图来进行。建筑的形状规则的合理性,可以有效分散地震的破坏性,能够保护建筑物的完整性,从而在一定程度上提高建筑的抗震性能。
2房屋建筑的筑抗震设计
2.1建筑抗震设计的规划与布局良好的抗震能力将对建筑设计建筑能够提高建筑的抗震性能,建筑的布局更加复杂,这样就会导致建筑防震能力出现下降。在剪力墙设计的过程中,需要认识到剪力墙是建筑结构抗震的一个最重要的部分,建筑结构的设计需要按照抗震要求来进行设计。建筑的刚度需要分布均匀,在大厦电梯的设计过程中,可以有效地防止由电梯人员由于地震偏心扭转效应的影响。对建筑的整体设计而言,设计师应该在抗侧力构件的布置设计过程中,将建筑设计建和抗震设计有机地融合在一起,这将大大提高建筑物的抗震能力。
2.2垂直设计对建筑抗震性能的影响在建筑设计的过程中,建筑的垂直布置设计就是将建筑的质量和刚度沿垂直方向上进行均匀分布。如果建筑的负载刚性比较差,将使得建筑的承载能力不足,所以它会很容易在地震中出现变形,成为不利抗震的一个薄弱环节。在建筑设计的过程中,垂直设计可以有效避免这个问题,在设计的过程中,如果两层楼都是紧挨着的,其实际的功能也是不一样的。研究表明,在众多的地震,建筑物的竖向刚度能够均匀分布,这样使得建筑受到地震的影响会比较小。
2.3建筑墙体和屋顶的设计在进行房屋建筑设计的过程中,建筑的重量越轻,它在地震受到的损坏程度就会越小,其结构的稳定性也会大大提高,这样的房屋的抗震能力是非常高的。因此,如果我们要减少建筑物在地震中的破坏程度,在建筑的墙体和屋顶中需要使用一些轻质材料。
2.3.1墙体的设计:建筑墙体的设计,为了使建筑质量变得更轻,有必要使房屋的墙体变得更轻。如果墙体本身具有很大的重量,这样就会降低建筑的抗震性能,使得建筑在地震过程中遭到摧毁的可能性更大。因此,需要严格选择墙体的材料,保证墙体的重量。
2.3.2屋顶的设计::在屋顶的设计中,也要尽可能地采用安全轻质的材料,这样就能保证墙体不会承载着一个重量很大的物体,影响墙体的稳定性。建筑的屋顶不应该增加一些不必要的承重原件,这样就会使得建筑的重量得到增加,会影响建筑的抗震性能。
2.4建筑结构抗震取决于根据其承载力根据静态分析的理论,分析地震作用的惯性力,结合弹性力学和地震作用进行计算,对建筑的结构和构件在地震中的弹性位移进行分析,以确保施工的强度,保证建筑结构的安全性能。对建筑结构进行抗震设计要依据其承载能力,要计算出其承载力,我们可以采用传统的设计计算方法,所以这些设计很容易被设计人员应用,这种方法主要是对惯性力的分析,在地震作用下,把建筑结构可以看成一个弹性整体,选择相应的计算来计算结构在地震中的固有频率值,最后采用弹性的计算方法对结构的抗震性能进行分析和计算,根据承载力合理选择房屋建筑抗震设计的方案。
3结论
不确定性的地面运动的影响。地震动是地壳快速释放能量过程中产生具有不确定性的多维振动,它是通过地震波的传播实现的,它的随机性和复杂性让人难以预测。地震动的各个分量对建筑都具有危害作用,即一个竖向分量、两个水平分量和一个转动分量。地震灾害具有突发性、破坏性、难以预测性,甚至是毁灭性的。结构动力特性的影响。影响结构动力分析的因素主要有:结构质量分布不均匀;基础与上部结构的协同作用;节点的非刚性转动;偏心扭转可能使位移增加;柱的轴向变形可能会使周期变长,加速度降低;材料的影响。混凝土的弹性模量随着时间的增长或应变的增大而降低,这意味着自振周期可能增长,而加速度反应将减小。阻尼变化的影响。钢筋混凝土结构阻尼比受震松动以后会变大,且自振周期变长。基础不同沉降量的影响。按一般荷载设计的框架结构,当地震系数大于0,基础差异沉降可能造成实际弯矩与设计弯矩出现较大的误差,而这种误差在设计中一般未予考虑。建筑结构的施工质量。施工质量是影响结构抗震能力的一个重要因素。施工的任一环节都可能对建筑结构的抗震性能造成重要影响。这就是为什么“豆腐渣工程”的抗震性能总是和设计值相差甚远。
2.建筑结构抗震设计方法
2.1结构地震分析法
结构抗震设计的首要任务就是对结构最大地震反应的分析,需要确定内力组合及截面设计的地震作用值。常用的地震分析法有底部剪力法、弹性时程分析方法、振型分解反应谱法、非线弹性静力分析法以及非线弹性时程分析法。其中最为简单的属底部剪力法,其在质量、刚度沿高度分布较均匀的结构中较为适用。假设结构的地震反应以线性倒三角形的第一振型为主。并通过第一振型周期的估计来确定地震影响系数。对于较为复杂的结构体系,采用振型分解反应谱法来计算,它的思路就是根据振型叠加原理,将各种振型对应的地震作用、作用效应以一定方式叠加起来得到结构总的地震作用、作用效应。而弹性时程分析适用于特别不规则和特别重要的结构中,将建筑物看作弹性或弹塑性振动系统,直接输入地面振动加速度记录,对运动方程积分,从而得到各质点的位移、速度、加速度和剪力时程变化曲线。非线弹性时程分析法可以准确完整的反映结构在地震作用下反应的全过程。按非线弹性时程分析法进行抗震设计,能改善结构抗震能力和提高抗震水平。非线弹性静力分析法考虑了结构弹塑性特性,在结构分析模型上施加某种特定倾向力模拟地震水平侧向力,并逐级单调增大,构件一旦屈服,修改其刚度直到结构达到预定的状态。
2.2建筑结构抗震设计方法
为了确保建筑结构的抗震能力最佳,所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面都达到最佳,质量分布均匀,平面对称、规则抗侧向力较好的体系及刚度与承载能力变化连续的结构体系是优先考虑的设计方案,从而经济地实现“小震不坏,中震可修,大震不倒”的目的。
(1)根据我国的抗震设计规范,建筑持力层的选择非常重要,它关系着整个建筑物的安全性能,同时规范还指出,建筑的形体要适当,要求建筑的形状及抗侧力构件的平面布置宜规则,并有整体性,不宜用轴压比很大的钢筋混凝土框架柱作为第一道防线。
(2)抗震结构体系布置是建筑结构抗震设计的关键问题,如房屋建造中框架结构体系和砌体结构的选择问题。地震后会有余震,抗震结构体系应具有多道抗震防线。如框架结构设计中为了避免部分构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力,将不承受重力荷载的构件用作传递途径。
(3)传统的结构抗震是通过增强结构本身的抗震性能(强度、刚度、延性)来抵御地震作用的,即由结构本身储存和消耗地震能量。消能减震设计指在结构中设置消能器来消耗地震输入的能量,减轻结构的地震反应,减小结构发生破坏和避免结构物直接倒塌以达到预期防震减震要求。隔震设计指在建筑物基础与上部结构之间设置隔离层,即安装隔震装置,通过隔震装置延长结构的基本周期,避免地震能量集中使结构发生屈服和破坏。这是一种以柔克刚积极主动的抗震对策,是一种新方法、新对策、新途径。
(4)尽可能多设置几道抗震防线,一个较好的抗震建筑结构由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接协同工作。强烈地震之后往往伴随多次余震,如果只有一道防线,则在第一次破坏后再遭余震,将会因损伤积累导致倒塌。如像教学楼这种相对大开间、单跨、大窗口、悬臂走廊的纯框架结构,其纵、横方向的刚度不均匀,很容易发生扭转破坏,而整个结构只有框架一道防线,一旦柱子发生破坏,没有其他约束措施,整个框架因丧失全部承载能力而倒塌。防止脆性和失稳破坏,增加延展性。设计不良的细部结构常常发生脆性和失稳破坏,应该防止。刚度的选择有助于控制变形,在不增加结构的重量的基础上,改变结构刚度,提高结构的整体刚度和延展性是有效的抗震途径。
(5)场地条件就是导致建筑震害过于严重的关键因素,所以选择最为有利的地形最大限度的防止建筑物出现在不利于抗震功能发挥的区域。选择在抗震过于危险的区域来建造房屋,有可能对人们的生命财产安全带来危害。在汶川地震时,北川县城西的房屋建造在有滑坡隐患的山体之下,在地震的作用下,山体崩塌、滑坡,将大量的房屋掩埋,死亡1600人,损失惨重。
3结语
关键词:房屋建筑;结构分析;抗震设计
一、抗震设计的重要性
从我们现在的经济发展状况来讲,城市人口越来越密集,房屋建筑也越来越多,若突然发生大的地震灾难就会造成难以估量的损失。房屋建筑根本性质就是为了给人们提供一个安全舒适的住宿,为人们的一个防护所,避免人们经受风吹日晒以及其他极端天气。地震则是我们目前所知的自然灾害中最严重的一个灾害,它所给人们造成极大的影响,地震不仅是简单的震动,也会引起一系列海啸、泥石流等自然灾害,其破坏性不可小觑。由此可见,当一个破坏性极大的灾难发生在人们最需要安全的避难所时,我们就不得不重视对于这一灾难的防护。再加上我们目前生活水平的提高,我们目前对于房屋建筑的要求应该是更为舒适,使用寿命更强,这就进一步要求我们对于房屋建筑的整体抗震性有更加完善的技术从而更好地保证我们生活的舒适性。
二、房屋建筑结构抗震设计规定
在我国,房屋建筑结构抗震设计的标准一般分为特殊设防类、重点设防类、标准设防类、适度设防类等四个类别,简称甲、乙、丙、丁。在甲乙类建筑体系设计中应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施,9度时应按比9度更高要求采取抗震措施。而丙类建筑应按本地区抗震设防确定其抗震措施。在丁类建筑中地震作用应按本地抗震设防烈度确定,但抗震措施(6度除外)允许比本地抗震设防烈度的要求适当降低。在多层和高层现浇钢筋混凝土房屋的结构类型中,当平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构出现时,适用最大高度应适当减少。在钢筋混凝土房屋抗震等级的要求中,它的抗震设计一般要满足,如果是框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%的话,那么它的框架抗震等级应按框架结构来定。另外当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层一下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分,抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或者四级。对于那些筒体房屋结构抗震的设计要求来说,筒体部分与框架部分楼板一般采用梁板体系。在施工程序及连接构造上我们采取减小结构竖向温度变形及轴向压缩对加强层影响措施来解决。当低于9度采用加强层时,加强层的大梁或桁架与周边框架柱的连接宜采用铰接或半刚性连接。需要注意的是如果是9度的情况出现时就不要采用加强层了。
三、抗震设计在房屋建筑结构设计中的运用
抗震的设计在整个建筑中可以说是十分关键的一环,我们可以从一下几个方面进行理解,从而体会抗震设计时如何在房屋建筑结构设计中进行运用,进而理解抗震设计在房屋建筑中的重要性。(1)提高房屋建筑结构的抗震力。抗震设计,顾名思义,就是保障房屋建筑能够在地震时将其破坏程度保障到最小范围。所以在进行房屋建筑结构的设计师,首先就要保障有一个稳固的地基。地基是整个建筑的基础,其抗震性能也就在一定程度上决定着整个建筑的抗震能力。其次,房屋的整体结构上要建造抗震能力强的结构。比如我们知道的一些几何图形具有稳定的效能,我们就可以将其运用在房屋的结构当中。规则、对称的建筑结构也能有利于保障房屋的稳定性,从而减少地震对于房屋建筑变形的影响。在房屋建筑中的一些小细节上注意到对于抗震的作用。(2)我们完善了房屋的抗震设计之后,可以再从地震一方面来思考如何降低地震作用对房屋建筑的影响。我们目前所采取的办法就是在建筑物的基础与主体之间加一个隔震层,也有人提出在建筑物的顶端部分设立一个“反摆”。这样的设计首先能够有效避免发生地震时建筑物之间互相碰撞,并且能够有效缓解在地震来临时房屋的震动幅度,从而保障房屋内部物品的安全。这样的设想我们目前已经有所应用,在一些实际的经验中我们也发现了这一方法的可行性。(3)保证建筑的刚度,建筑结构上的防护以及外部的防护之后,还有保障房屋建筑自身的坚硬程度。首先,就需要考虑到在进行建筑时,使用钢筋混凝土材料,保障房屋的稳固。其次,就是在我们已有的建筑结构上对整个建筑进行进一步的加固。这一方面我们目前已经有相关的规定,明确告诉我们如何对于不同建筑类型进行不同的外层加固。目前,我们也仍需对于房屋建筑的使用材料进行进一步的探究,努力寻找优化建筑材料的办法,能够帮我们在建造房屋时一方面减少不必要的材料浪费,另一方面就是将优质的材料的性能充分地体现在房屋建筑整体的抗震性能上。
四、房屋建筑结构抗震设计措施
1.房屋建筑位置的选择,房屋建筑位置的选择在一定意义上来说决定着房屋质量的好坏,一般地地震可以导致房屋建筑周围地表变化,这样就会造成地基的开裂,导致房屋出现问题。因此在地理位置的选择上,设计人员要对房屋建筑进行合理化选择:如选择开阔的坚硬场地,考虑场地土的刚度大小和场地覆盖层的厚度等。2.房屋建筑材料的选择,抗震性房屋建筑材料要选择那些质量优等的材料。要综合考虑保暖、防火等多种因素的存在,比如良好的钢、铝合金结构、木质结构及轻型复合材料等建筑材料作为主体材料。3.选择合适的建筑结构体系,结构体系要满足稳定性,要与建筑结构相配套。此外要注意建筑物传力途径的明确性,以及受力计算的明确性,保障在建筑体系中不使用转换层,这样就会保障有地震发生时候避免建筑倾斜或局部受损等现象的发生。4.做好底层框架抗震墙设计,鉴于我国的地震灾害多数发生在底层,一般突出表现为“上轻下重”的这样一个现象,所以在设计时候要突出底层的墙体比框架柱重,框架柱又要比梁重。这样的设计就会在发生地震时底层破坏的程度比房屋的底层轻得多。5.钢筋混凝土框架抗震内力设计。我们尽可能做到在地震作用下的框架呈现梁铰型延性机构,为减少梁端塑性铰区发生脆性剪切破坏的可能性,对梁端的剪力适当调整,使斜截面受剪承载力高于正截面受弯承载力,做到“强剪弱弯”。在实际运用中如不采取这个措施,柱端很可能比梁端先出现塑性铰。因此适当调整柱计算内力并增大配筋,使塑性铰首先出现在梁端,抗震性能较好。
五、结语
地震是人类生活面临的重要的自然灾害,危及着人民的生命与财产安全。在我国,目前人们对于房屋建筑无论是安全性还是舒适性的要求越来越高,房屋建筑行业不断改善自己的设计和技术,不断为人们提供更好更优质的服务。在建筑结构设计的时候,必须充分考虑抗震设计,并有采取适当的抗震措施,尽最大可能确保房屋质量,才能减少地震的危害。我们要进行不断地探索,对于抗灾设计有所重视,不断改善我们的技术,建造更优质的建筑。
作者:王甲辉 单位:吉林供电公司
建筑抗震设计的内容包括了各方各面的知识,比如说地震基础知识,场地、地基和基础知识。设计者对存在民用建筑中的相关理论以及方法等要进行重点把握,对如何进行减震进行学习。在工作过程中,设计者应该具备较强的责任心和严谨的工作态度。地震在我国多发,因此必须加强对建筑抗震性设计的重视程度,提高建筑物的抗震能力,较少地震导致的危害。
2建筑抗震设计的思想与方法
2.1选择建筑场地建筑设计之前,先进行建筑结构选址时,要对将要施工的现场环境进行全面的勘测,熟悉掌握当地水文地质的具体情况,对已有材料进行分析对比,从而选择出合适的场地。选址要有利于抗震,计算好建筑的高度和负荷,尽量选择硬度大、地域宽广平坦的地区来建造高层大建筑。在选择地基时,要注意避开斜坡崎岖地段,以避免滑坡、泥石流等自然灾害。还要选择地质均匀的建筑场地作为地基,以避免地震时出现地面裂开,沉降不均匀的现象,因而导致建筑物倾斜。
.2建筑结构规则建筑物的结构规则很重要,往往一些结构简单的建筑在地震中毁坏程度最低,因为结构简单规则的建筑受力较为均匀,在震中不易发生倾斜,稳固性较好。据有关人士表示,在保证建筑的长宽为2比1时,能够产生最大的抗震效果,此外,对称结构的抗震性能更好,能够减少毁坏发生的几率。建筑的竖直结构不规则也很容易导致建筑底层的承受力倾斜,竖向规则的建筑可以在地震中保持相对平衡。
2.3增强建筑材料的延展性钢和木材是代表性的建筑材料,具备一定的延展性能。我国传统的木结构建筑有着良好的抗震性,在几次地震中,我国的文物木质建筑虽然因为年代久也有损坏,但相对浮躁的现代建筑受地震的影响就晓得多了。在钢制的钢梁结构中,延伸性能比较好,能够有很大程度的变化幅度,吸收作用力。对于建筑整体来说,增强建筑材料的延展性可以很好的提高建筑的强度,即使在地震中发生一次稍微偏移,地震中的能量被延展性材料吸收,短时间内可恢复到其原本位置,这样就可以避免建筑在地震中局部受力过大发生崩裂。
2.4减轻建筑的质量对于高层建筑,建筑质量越大,其中心离地面也越高,摆动周期也会变大,建筑顶点的位移也很大,建筑的危险性也就明显变大。因此,对于特定环境下的高层建筑,要综合各方面因素,对其进行高度限制。在进行建筑设计时应该对建筑的重心进行合理设计,保持高层的建筑质量轻,低层的质量重,能够减轻建筑的倾斜力矩的产生。所以建筑材料最好选择质量轻强度大质量好的材料。
2.5选好建筑材料建筑过程中应该注意建筑材料的选择,对建筑部位的承载能力进行分析,对材料参数的误差进行合理的分析。抗震计算时应考虑各种材料的刚度、质量、延展性、承载力等,另外还要选择不同振动频率的材料,避免在地震中建筑材料共振,破坏力加倍。
2.6采用现浇板工艺现浇板是指在施工现场就搭好模板,然后安装好钢筋,再浇筑混凝土,最后拆除模板。现浇楼板不仅在增强房屋的整体性和抗震性能上占有优势,而且具有很大的承载力,刚度和强度都相对较高。同时在隔声,隔热,保温以及防水等方面与普通的预制空心板相比,也有相当好的效果。
2.7加强建筑薄弱部分可以对建筑薄弱部分加双重保护,使建筑重要部位第一层材料毁坏时还有第二层材料替补,延缓地震对建筑的破坏,使高层建筑中的居民有更多时间逃生,加强建筑的安全性。对建筑中受力较大,承载力薄弱的底层结构等部位来进行加固处理,采取有效措施增强建筑的强度和刚度。提高短柱的延展性和承载力,采用“强柱弱梁”的框架,在地震中可以利用梁的形变吸能来消耗地震的能量,这样可以有效避免框架坍塌。
2.8抗震防线的设计为避免建筑物的局部毁坏影响整体的结构,有必要进行抗震系统的设置。比如说抗震墙能够成为框架受损后的第二框架,抗震墙能有效的减缓建筑倒塌时间,减轻地震震波对建筑的毁坏,然而只有一道防线是不够的,需要多设置几道抗震防线才能加强建筑的抗震效果。此外设计木质楼梯也能起到一个预防目的,木质材料延性大,有诸多优点,可作为重要逃生通道,给被困地震中的人增加生还的机会。在人流量大的建筑群里,还需要建筑特殊通道,便于人员疏散。
3结语
【关键词】建筑结构;抗震概念;实际设计;理解
地震是一种破坏力较强的自然灾害,主要损害建筑结构,进而导致承重构件或地基失去作用。现阶段,人们还不能深入的认识到地震的损坏机理,直接影响了抗震计算的精确性。概念设计是一种指导总体方案开展的方法,良好的概念设计不仅给日后建筑工程结构计算及工程造价等奠定基础,同时还实现了抗震设计的目的,具有较广的应用意义,必须及时进行分析。
1.建筑抗震设计
目前随着经济的发展,抗震结构设计已经呈现出新的发展趋势,可利用基于性能结构抗震现场理论、材料抗震模糊可靠度等方法进行建筑抗震设计。但是建筑地震灾害依然在反复发作,虽然很多建筑设计师已经认识到以上技术的局限性,但是由于建筑结构还会受到地形、规划、工程造价、施工技术等多方面因素影响,导致“概念设计”开始被人们重视起来,并加大了对其的研究。概念设计不仅完善了建筑结构,同时综合全面的分析了地震所产生的影响,掌握了地质活动破坏机制,并可以综合全面的了解抗震设计规范与准则,在长期实践中还可以不断提升建筑结构的抗震水平。
2.建筑结构抗震概念设计遵循的原则
2.1建筑选址并确定地基稳定条件
合理的规划选址已经成为建筑设计成功的基础,对建筑结构抗震设计整体质量具有很大影响。实际操作中要求规避地震不利地段,尽量选择安全稳定的建筑场地,如果受各方面因素影响,导致实际操作中无法避开不利地段,必须结合实际情况采取针对性的措施,提高地基稳定性与安全性。现有基础设计规范中明确指出,结构单元中个别应地质因素而采用天然地基或桩基的做法不可取,尤其是不允许在地震高发段建设建筑物。地震作用力较强,一般会引起承载力降低或出现基土液化,进而影响了地基稳定性,容易出现建筑开裂、倾斜和倒塌等问题。同时受地震影响所产生的滑坡、泥石流等情况也与建筑选址密切联系,保证建筑基础稳定已经成为提高抗震力的核心条件。
2.2选择有利于建筑的立面或平面
为了避免地震发生时产生应力集中、扭曲或塑性变形等问题,要求建筑平、立面必须合理设置,一般要求建筑物的平、立面布置对称,同时质量和刚度均匀,尽量避免楼盖错层。实际操作中可从两反面操作,一方面,不设抗震逢,对建筑物进行结构抗震分析,了解局部应力和变形集中及扭转等的影响,并采取加强措施进行处理。另一方面,设置抗震缝,将建筑物划分为很多结构单元,可结合抗震设防强度、材料种类、结构型号及单位布置,并留有足够的宽度,要求伸缩缝与沉降缝满足防震缝要求。控制好建筑刚度与质量变化,各个楼层不能错层,条件允许时可在每层设置防震缝,可根据建筑结构实际情况设置。一般体型结构复杂的建筑必须给其设置计算模型,并展开抗震分析。
2.3选择科学合理的抗震结构体系
抗震结构体系要求从建筑重要程度、房屋高度、地基基础、技术、经济及使用等多方面进行判断。通常选择建筑结构体系时,必须满足以下条件:(1)具有详细的计算简图,并有恰当的传递地震途径;(2)具有较强的强度、耗能及变形能力;(3)设置多道地震防线,避免部分结构或构件对整体构件造成影响;(4)控制好强度与刚度,避免局部形成薄弱部位或者应力或塑性变形集中;(5)控制好结构在两主轴之间的动力特性。设计构件连接时,要求满足以下条件:(1)构件节点强度不能低于连接构件强度;(2)装配结构连接整体性必须得到保证;(3)预埋件锚固强度不能低于连接构件强度。选择抗震结构构件时,要求满足以下要求:(1)砌体结构必须结合施工要求,合理设置混凝土圈梁与构造柱,提高结构抗震水平;(2)设置钢结构构件时,要求控制好其尺寸,避免出现局部或整体构件失稳;(3)混凝土结构构件必须合理选择尺寸,配置好箍筋与纵向钢筋,避免剪切在弯曲前破坏,同时要求混凝土压溃先于钢筋屈服、钢筋锚固粘接在构件破坏前损坏。
2.4计算校核的必要性
目前计算机辅助设计系统已经广泛应用到结构设计中,而且应用范围较广,实际分析中,可应用计算机相关软件完成设计与校核。软件是辅佐校核的工具,实际操作中为了提高校核效果,必须由具有丰富经验的结构设计技术人员分析,同时掌握软件的适用范围、条件、计算模型等,深入理解设计规范,而且要端正自己对待工作的态度,只有如此,才能反复进行验证,进而将精确校核的计算结果成功应用到工程项目建设中。
3.正确处理主体结构与非承重结构的关系
主体结构与非承重结构关系的处理已经成为抗震设计的基础,具有减少地震损失及避免附加震害的作用。附属结果构件要求必须与主体结构或锚固稳定连接,避免实际操作中出现设备损害或砸到人员等问题出现。设置围护墙与隔墙时,必须综合考核结构抗震所产生的不利影响,避免设置不恰当损害主体结构。例如,厂房柱间或框架填充不完整时,就会损坏柱子。此外,吊挂件、装饰贴面与幕墙均要与主体合理连接,避免地震时造成人员伤害。
4.控制好材料与施工质量
材料选择与施工质量控制对抗震结构设计具有很大作用,不仅提高了施工质量,还保证了其他工序的顺利开展。目前抗震结构设计中已经对材料与施工质量提出了要求,必须在设计文件中明确,具体操作如下:(1)黏土砖等级要求不低于MU10,同时控制好砌筑砂浆强度与等级,不呢低于M5;(2)混凝土抗震与强度等级均使用一级框架梁、柱与节点,要求不能低于C30,芯柱、基础与圈梁不应低于C30,其他构件不能低于C20;(3)混凝土小型砌块强度控制在MU7.5,要求砌筑砂浆强度在M7.5以上;(4)控制好钢筋强度,要求纵向钢筋使用Ⅱ、Ⅲ级变形钢筋,箍筋为Ⅰ、Ⅱ热轧钢筋,构造柱与芯柱使用Ⅰ、Ⅱ级钢筋。进行钢筋混凝土结构施工时,由于实际设计中缺少规定的钢筋型号,使用其他规格型号的替代时,不能使用屈服强度较高的钢筋替代原始钢筋。实际替换中可结合截面实际屈服强度合理换算,并要求替代后构建曲面屈服强度不能超过原截面屈服强度。此种操作的主要目的是减少了薄弱部位转移,避免了混凝土脆性损坏,如剪切破坏或混凝土压碎等问题。
5.结语
建筑结构抗震设计时一项较系统的工程,改变以计算为中心的传统设计、评估与校核,实现了设计者多年经验与设计规范的结合,避免了盲目开展计算工作,对抗震设计创造了独特的发展空间,并真实展现了结构的实时情况,进而科学合理的进行抗震设计。
作者:柴梅卿 单位:国家林业局西北林业调查规划设计院
参考文献
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[2]黄传刚.浅谈房屋建筑中结构抗震概念设计的运用分析[J].科技创业家,2014,(07).
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