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【摘 要】 经历过汶川大地震、玉树地震、雅安地震后,国家对民用居住建筑、商用建筑、政府办公建筑、医疗科研建筑的结构设计和建造必然会更加重视抗震措施这一方面,抗震结构设计必然会成为今后建筑结构设计的主流和重心。本文主要从建筑概念设计的含义及重要性和防震概念设计及应用这两大方面对建筑结构设计中的抗震概念设计进行探究。
【关键词】 概念设计;防震设计;建筑结构
引言:
工程质量的好坏直接影响着千家万户的生命安全,随着汶川地震和日本的311大地震的发生,当前,国内外工程界愈来愈重视建筑结构中的抗震设计。要设计出精确的建筑结构抗震这就要求相关技术人员充分认识地震破坏建筑物的原因和过程。
一、建筑结构抗震设计的基本方法
1、建筑结构抗震设计中的概念设计方法
房屋建筑抗震概念设计及时根据地震灾害和工程经验等因素形成的基本设计原则和设计思想,并根据这些原则和思想进行结构和房屋建筑总体设计和细部构构造设计的一个过程。由于地震的震动是一个随机的震动,目前对于这种情况的复杂性和不确定性很难把握,要准确的预测出房屋建筑物所遭到的特性和参数还有一定的难度,而在结构设计方面,也不能够充分的考虑到结构空间的作用,所以说在抗震设计过程中不能够完全的依赖于计算的结果,而是需要结合实际情况,并立足于抗震基本理论和长期的经验进行设计。
利用该设计方法进行设计,首选需要确定房屋建筑的选址,在选址的过程中需要避免抗震的危险地段,需要选择对抗震有利的场地和地基,并需要根据工程的需要掌握好地震活动的情况和工程地质的相关资料,设计者要综合考虑作出相关的评价,并在选择时选择坚硬图后者是开阔密实均匀的中硬土等有力的地段。需要注意的是,一定要避开软弱土、液化土以及河岸或者是边坡的边缘,平面分布上成因、延性以及状态不均匀的土层也需要避开。
其次要合理的进行平面的布置。一般情况下,房屋建筑物的动力性能取决于它的房屋建筑布局和整体结构设计,房屋建筑布局简单合理,在结构设计中符合抗震原则,就能够保证房屋建筑物具有良好的抗震性。房屋建筑物的平面和里面的布置需要具有对称性,质量和刚度的变化要均匀,防止出现楼层错层的现象。在实际的设计中需要根据相关的规定进行,例如《高层房屋建筑混凝土结构技术规程》中对地震区高层房屋建筑平面的形状做了相关的规定,并且提出了对平面的凹角处需要采取加强措施。因此说在实际的结构抗震设计中,对于地形较为复杂的房屋建筑物要合理的设置变形缝,在结构设计时要进行水平地震作用的计算和内力调整,对于较为薄弱的部位需要采取加强措施。
在结构选型和布置的过程中,需要根据房屋建筑物的重要性、设防烈度、地基、基础以及场地等因素进行考虑,制定经济合理的设计方案。从抗震的角度来分析,一种好的结构形式需要保证延性系数较高,匀质性较好,构件的连接需要具有整体性和连续性,并且能够充分的发挥材料的强度。结构布置过程中要确保平面布置的对称性,使构件的分配力较为均匀,防止出现薄弱层,并且要尽量的降低房屋的重心。
2、抗震构造措施
抗震构造措施在结构设计中是一个重要的环节,构造设置是否合理直接影响到建筑结构的抗震性能。房屋建筑上部主体的结构类型不同,期构造的措施也就不一样。对于砖混结构的房屋建筑,需要设置沿楼板标高的水平圈梁,加强内外墙的连接,以增强房屋的整体性。圈梁能够有效的约束预制板的散落,降低了砖墙出平面倒塌的可能性。除此之外,圈梁作为边缘构件,还能够提升楼和屋盖的水平刚度,这样在地震的作用下,就能够很好的避免墙体的倾斜和开裂度的眼神,减轻了不均匀沉降对于房屋建筑的影响。
3、结构消能减震和隔震设计方法
一般情况下,建筑结构的抗震是通过增强结构本身的抗震性能来抵抗地震的强度的,从现实意义上来讲这是一種较为被动的抗震方法,在实际的抗震设计中,需要寻求主动的抗震对策,效能减震和隔震设计就是有效的抗震设计方法。该方法是在结构体系中设置一个隔震层,以此来阻隔地震带来的能量,或者是在抗侧力结构中设置一个消能器,以此来达到削减地震能量的作用。该方法的主要应用原理就是在房屋的底部设置橡胶隔震支座以及阻尼器等设备,以此来延长构件的自震周期,并且增大阻尼,通过局部变形来提供附加阻尼,以削减地震的能量,达到保护房屋建筑上部结构的目的。
三、防震设计的主要策略
1、推广使用隔震和消能减震设计
目前,建筑工程设计时一般都是采用延性结构体系(传统抗震结构体系),这个体系是适当控制结构物的刚度,地震发生时,允许结构构件进入非弹性状态,并具有较大的延性,通过这样的方式来消耗地震产生的能量,减轻地震对建筑物造成的破坏,使建筑物出现裂缝但对整体结构没有大的影响。随着新技术和新材料的产生,在传统抗震结构体系中加入软垫隔震,滑移隔震,摆动隔震,悬吊隔震等措施,通过这些措施改变结构构件的力学特性,减少地震能量输入,减轻结构地震反应,是一种很有前途的防震措施。
2、减少地震能量输入
建筑工程结构防震设计时,采用基于位移的结构抗震设计,这样可以减少地震能量的输入,设计时要进行定量分析,在地震发生时,结构的变形能力满足定量分析的变形要求。定量分析师不仅要验算构件的承载力,还要控制结构在地震震感很强的作用下层间位移角限值或位移延性比。在建筑工程中,选择坚硬的场地作为地基建造的高层建筑,可以很大程度上减少地震能量输入,减轻地震的破坏程度。错开地震的活跃周期,防止地震余震与结构产生的共振破坏。
3、建筑工程结构材料的选用
建筑工程结构设计中结构材料选用也很重要。如果结构设计的很完善,同时也符合防震的要求,但是如果结构材料的选用不当,就可能达不到预期的防震效果。在防震结构设计时必须要对结构材料参数随机性的防震模糊可靠度进行分析,这与以往的结构抗震可靠度的研究不同,以往的研究中只考虑荷载的不确定性而不考虑别的因素。设计时应该综合考虑了材料参数的随机性,地震烈度的不确定性以及烈度等级界限的模糊性等因素,确保设计时考虑因素的全面性。
4、减轻建筑结构自重
减轻建筑结构的自重,对于增强建筑物的防震能力具有很大的影响。从地基承载力来看,如果是相同的地基条件,在不增加基础或地基处理造价的情况下,减轻结构自重意味着可以增加建造层数,对于软土地基影响更为明显。地震效应与建筑物的重量成正比,建筑物结构重量的增加必然引起地震力的增大,建筑物的结构中惯性较大,地震发生时,建筑物的危害性较高。所以在建筑工程设计时尽量采用自重比较轻的结构构件。
5、建筑结构应设置多道抗震防线
建筑物为了提高防震性能可以设置多道抗震防线,地震发生时,第一道防线的构件在强烈地震作用下遭到破坏后,后备的第二道乃至第三道防线能抵挡后续的地震动的冲击,提高建筑物的防震能力。
四、结束语
综上所述,建筑结构的抗震设计是一个完整、系统的过程,从场址的选择到建筑物的结构设计,抗震设计贯穿了整个过程。而且建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。因此如何准确、合理的运用不同的抗震设计方法,是非常重要的,对于不同的建筑、不同的情况应区别对待,从而寻求最合理的结构布置。
参考文献:
[1]王天燕.建筑结构设计中的抗震概念设计[J].中国房地产业,2012(03)
[2]张墅褒.浅议建筑结构设计中的抗震概念设计[J].城市建设理论研究,2012(03)
[3]毛国栋.论高层建筑结构设计中的抗震概念设计[J].城市建设理论研究,2012(15)
【关键词】 概念设计;防震设计;建筑结构
引言:
工程质量的好坏直接影响着千家万户的生命安全,随着汶川地震和日本的311大地震的发生,当前,国内外工程界愈来愈重视建筑结构中的抗震设计。要设计出精确的建筑结构抗震这就要求相关技术人员充分认识地震破坏建筑物的原因和过程。
一、建筑结构抗震设计的基本方法
1、建筑结构抗震设计中的概念设计方法
房屋建筑抗震概念设计及时根据地震灾害和工程经验等因素形成的基本设计原则和设计思想,并根据这些原则和思想进行结构和房屋建筑总体设计和细部构构造设计的一个过程。由于地震的震动是一个随机的震动,目前对于这种情况的复杂性和不确定性很难把握,要准确的预测出房屋建筑物所遭到的特性和参数还有一定的难度,而在结构设计方面,也不能够充分的考虑到结构空间的作用,所以说在抗震设计过程中不能够完全的依赖于计算的结果,而是需要结合实际情况,并立足于抗震基本理论和长期的经验进行设计。
利用该设计方法进行设计,首选需要确定房屋建筑的选址,在选址的过程中需要避免抗震的危险地段,需要选择对抗震有利的场地和地基,并需要根据工程的需要掌握好地震活动的情况和工程地质的相关资料,设计者要综合考虑作出相关的评价,并在选择时选择坚硬图后者是开阔密实均匀的中硬土等有力的地段。需要注意的是,一定要避开软弱土、液化土以及河岸或者是边坡的边缘,平面分布上成因、延性以及状态不均匀的土层也需要避开。
其次要合理的进行平面的布置。一般情况下,房屋建筑物的动力性能取决于它的房屋建筑布局和整体结构设计,房屋建筑布局简单合理,在结构设计中符合抗震原则,就能够保证房屋建筑物具有良好的抗震性。房屋建筑物的平面和里面的布置需要具有对称性,质量和刚度的变化要均匀,防止出现楼层错层的现象。在实际的设计中需要根据相关的规定进行,例如《高层房屋建筑混凝土结构技术规程》中对地震区高层房屋建筑平面的形状做了相关的规定,并且提出了对平面的凹角处需要采取加强措施。因此说在实际的结构抗震设计中,对于地形较为复杂的房屋建筑物要合理的设置变形缝,在结构设计时要进行水平地震作用的计算和内力调整,对于较为薄弱的部位需要采取加强措施。
在结构选型和布置的过程中,需要根据房屋建筑物的重要性、设防烈度、地基、基础以及场地等因素进行考虑,制定经济合理的设计方案。从抗震的角度来分析,一种好的结构形式需要保证延性系数较高,匀质性较好,构件的连接需要具有整体性和连续性,并且能够充分的发挥材料的强度。结构布置过程中要确保平面布置的对称性,使构件的分配力较为均匀,防止出现薄弱层,并且要尽量的降低房屋的重心。
2、抗震构造措施
抗震构造措施在结构设计中是一个重要的环节,构造设置是否合理直接影响到建筑结构的抗震性能。房屋建筑上部主体的结构类型不同,期构造的措施也就不一样。对于砖混结构的房屋建筑,需要设置沿楼板标高的水平圈梁,加强内外墙的连接,以增强房屋的整体性。圈梁能够有效的约束预制板的散落,降低了砖墙出平面倒塌的可能性。除此之外,圈梁作为边缘构件,还能够提升楼和屋盖的水平刚度,这样在地震的作用下,就能够很好的避免墙体的倾斜和开裂度的眼神,减轻了不均匀沉降对于房屋建筑的影响。
3、结构消能减震和隔震设计方法
一般情况下,建筑结构的抗震是通过增强结构本身的抗震性能来抵抗地震的强度的,从现实意义上来讲这是一種较为被动的抗震方法,在实际的抗震设计中,需要寻求主动的抗震对策,效能减震和隔震设计就是有效的抗震设计方法。该方法是在结构体系中设置一个隔震层,以此来阻隔地震带来的能量,或者是在抗侧力结构中设置一个消能器,以此来达到削减地震能量的作用。该方法的主要应用原理就是在房屋的底部设置橡胶隔震支座以及阻尼器等设备,以此来延长构件的自震周期,并且增大阻尼,通过局部变形来提供附加阻尼,以削减地震的能量,达到保护房屋建筑上部结构的目的。
三、防震设计的主要策略
1、推广使用隔震和消能减震设计
目前,建筑工程设计时一般都是采用延性结构体系(传统抗震结构体系),这个体系是适当控制结构物的刚度,地震发生时,允许结构构件进入非弹性状态,并具有较大的延性,通过这样的方式来消耗地震产生的能量,减轻地震对建筑物造成的破坏,使建筑物出现裂缝但对整体结构没有大的影响。随着新技术和新材料的产生,在传统抗震结构体系中加入软垫隔震,滑移隔震,摆动隔震,悬吊隔震等措施,通过这些措施改变结构构件的力学特性,减少地震能量输入,减轻结构地震反应,是一种很有前途的防震措施。
2、减少地震能量输入
建筑工程结构防震设计时,采用基于位移的结构抗震设计,这样可以减少地震能量的输入,设计时要进行定量分析,在地震发生时,结构的变形能力满足定量分析的变形要求。定量分析师不仅要验算构件的承载力,还要控制结构在地震震感很强的作用下层间位移角限值或位移延性比。在建筑工程中,选择坚硬的场地作为地基建造的高层建筑,可以很大程度上减少地震能量输入,减轻地震的破坏程度。错开地震的活跃周期,防止地震余震与结构产生的共振破坏。
3、建筑工程结构材料的选用
建筑工程结构设计中结构材料选用也很重要。如果结构设计的很完善,同时也符合防震的要求,但是如果结构材料的选用不当,就可能达不到预期的防震效果。在防震结构设计时必须要对结构材料参数随机性的防震模糊可靠度进行分析,这与以往的结构抗震可靠度的研究不同,以往的研究中只考虑荷载的不确定性而不考虑别的因素。设计时应该综合考虑了材料参数的随机性,地震烈度的不确定性以及烈度等级界限的模糊性等因素,确保设计时考虑因素的全面性。
4、减轻建筑结构自重
减轻建筑结构的自重,对于增强建筑物的防震能力具有很大的影响。从地基承载力来看,如果是相同的地基条件,在不增加基础或地基处理造价的情况下,减轻结构自重意味着可以增加建造层数,对于软土地基影响更为明显。地震效应与建筑物的重量成正比,建筑物结构重量的增加必然引起地震力的增大,建筑物的结构中惯性较大,地震发生时,建筑物的危害性较高。所以在建筑工程设计时尽量采用自重比较轻的结构构件。
5、建筑结构应设置多道抗震防线
建筑物为了提高防震性能可以设置多道抗震防线,地震发生时,第一道防线的构件在强烈地震作用下遭到破坏后,后备的第二道乃至第三道防线能抵挡后续的地震动的冲击,提高建筑物的防震能力。
四、结束语
综上所述,建筑结构的抗震设计是一个完整、系统的过程,从场址的选择到建筑物的结构设计,抗震设计贯穿了整个过程。而且建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。因此如何准确、合理的运用不同的抗震设计方法,是非常重要的,对于不同的建筑、不同的情况应区别对待,从而寻求最合理的结构布置。
参考文献:
[1]王天燕.建筑结构设计中的抗震概念设计[J].中国房地产业,2012(03)
[2]张墅褒.浅议建筑结构设计中的抗震概念设计[J].城市建设理论研究,2012(03)
[3]毛国栋.论高层建筑结构设计中的抗震概念设计[J].城市建设理论研究,2012(15)