建筑结构设计中的抗震结构设计理念

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  摘要:为了进一步达到建筑结构设计中,人民大众对于建筑设计居住以及生活中的最基本的要求。满足建筑结构设计中对于建筑结构的抗震结构理念的设计情况,并将这种理念实际运用到建筑结构设计之中,在建筑行业对于这方面实现新的突破情况提出了最新的多级化要求。在本篇文章中,笔者主要根据自身多年来的实践经验和调查研究总结,主要对建筑设计师在建筑结构设计中的抗震结构设计理念进行了阐述。
  关键词:建筑结构设计;抗震结构设计;理念
  根据我国目前的建筑行业领域的实际情况而言,我国在传统的建筑结构设计中所采用的建筑结构的建筑地震反应可以通过运用不同的建筑结构变量来加以体现。在我国传统的建筑结构设计理念之中,对于建筑结构抗震方面的具体要求,在实际的抗震设计过程中可以采用何种设计变量来满足所设计出的建筑物对于建筑结构抗震的要求,应该首先要根据所设计的建筑物结构的自身类型、建筑设计物对于不同区域中地震反应的独特性质、以及建筑物在设计中地震破坏模式等多种建筑结构设计因素综合进行考虑。
  1.抗震概念设计的基本原则与要求
  1.1选择有利场地
  在建筑工程施工中,建筑抗震设计有着十分重要的意义,它是保障整个建筑物稳定性和可靠性的重要手段之一,于是,我们在对其施工场地进行选择的过程中,就要对其施工地段进行全方位的分析,对整个工程的地质情况进行全面的了解,以确保工程的施工质量。
  1.2采用合理的建筑平立面
  在对建筑平面结构进行设计的过程中,设计师们必须要对整个建筑平面进行合理的设计,并且将相应的抗震设计理念融入到其中,只有这样才能使得建筑物的稳定性得到进一步保障。
  1.3选择合理的结构形式
  在建筑抗震设计的过程中,技术人员为了避免其整个建筑结构出现相关的破坏问题,我们就要对建筑结构体系中设置相应的抗震防线,从而使得建筑结构形式的稳定性和刚度得到进一步的保障。而且随着时代的不断进步,人们也将许多先进的施工技术和管理理念应用到其中,这就使得建筑结构形式的各方面性能得到进一步的提升。
  2.具体设计
  2.1场地选择
  在对建筑施工场地进行选择的过程中,设计人员首先要对施工场地的地质环境进行勘察,尽量避开抗震危险的地段,这样不仅使得建筑物的稳定性和安全性得到有效的保障,还让整个建筑工程施工的经济效益和社会效益得到进一步的保障。为此我们在对其施工场地进行选择的过程中,一般都会选用非发震断层,这样可以使工程的质量得到有效的保障。
  2.2建筑的平立面布置
  一般来说,我们在对建筑结构形式进行布置的过程中,我们必须要对整个建筑结构质量和刚度变化的均匀度进行有效的控制,避免其建筑结构形式出现不合理的设计,使得建筑物在外界环境的作用下,出现相应的质量问题。而且在不同的地区,人们对建筑物的平面结构设计也就存着一定的差异,因此我们在对其进行抗震设计处理的过程中,就要根据工程施工的实际情况和相关要求,来对整个建筑物的抗震设计的相关内容进行严格的要求,从而使得建筑物的稳定性和安全性得到很好的保障。
  2.3多道抗震防线
  多道防线是指一抗震结构体系,应有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起来协同工作。当共振时,多道设防的优越性更为明显,当第一道防线破坏,第二道防线接替后,建筑物的自振周期变化较大,共振现象缓解,进而有效地释放地震力。
  2.4刚度、承载力和延性的匹配
  钢筋混凝土剪力墙体系的特点为抗侧移刚度大,自振周期较短,地震作用较大。若增加墙厚和数量、减小横墙间距,则刚度增加,但地震力反而加大,剪力墙可能会因承载力不足而破坏。显然,建筑并不是愈刚愈好,应合理控制刚度。剪力墙体系的自振周期的大小决定于剪力墙的数量。数量少而薄,刚度低,周期就长,地震剪力就小,但抗侧移能力也低。框架体系的特点为抗侧移刚度小,水平侧移大,结构周期较长,地震反应也小,但由于水平侧移大,效应增大并随高度增加而累积,会造成承载力不足而破坏。刚度与延性的协调匹配对于框架-剪力墙体系尤为重要:框架刚度小,承担的地震剪力小,而弹性极限变形大;剪力墙刚度大,承担的地震剪力大,而弹性极限变形小;如果框架与剪力墙未作合理调整,在往复的地震作用下,剪力墙由于弹性变形能力差而出现裂缝,水平抗力降低,而此时的结构层间位移角远小于框架的弹性极限变形值,框架的水平抗力还未得到发挥。由于体系中各抗侧力构件的刚度与延性的不匹配,造成各构件不能同步协调地发挥水平抗力,出现先后破坏的各个击破情况。
  2.5非结构部件处理
  所谓非结构部件:一般是指在結构分析中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧力荷载的部件;如内隔墙、楼梯踏步板、框架填充墙、建筑外围墙板等。
  填充墙对框架结构的影响:使结构抗侧移刚度增大,从而改变了结构的地震剪力分布,限制了框架的变形,减少了整个结构的地震侧移幅值。填充墙充当了第一道抗震防线的主力构件,使框架退居为第二道防线。
  填充墙的布置:砌体填充墙不同于轻型隔墙,尽管均为非承重构件,但它具有较大的抗侧移刚度,所以不能随意布置。在建筑平面上,填充墙的布置力求对称均匀,以免造成结构偏心。沿建筑物竖向,填充墙应连续贯通,以避免在填充墙中断的楼层出现框架剪力的骤增。
  在框架结构中当必须采用砌体填充墙作围护墙时,应采用有效的措施防止填充墙对框架柱产生的嵌固作用,防止短柱的出现。
  短柱:柱的剪跨比:剪跨比>2时,为长柱,≤2时为短柱,≤1.5时为超短柱。长柱的破坏形式多为弯曲破坏,短柱多为剪切破坏,超短柱发生剪切斜拉破坏。同一楼层各柱之间的抗侧刚度不是很悬殊,但是一旦存在少数短柱,它们的抗侧刚度远大于一般柱子的抗侧刚度,短柱将吸收较大水平地震剪力,尤其是框架结构中的少数短柱。容易出现短柱的部位:窗间墙处的柱、楼梯间柱(与平台梁连接)。处理:贴砌方案或柔性连接。
  外墙板与主体结构的连接方案选择时应考虑:结构抗震分析中是否要求外墙板受力;结构抗侧移刚度的大小;抗震设防烈度的高低。
  3.比较结构抗震的设计方法
  3.1抗震性能水平
  对于不同等级的抗震性能,都应根据结构类型、结构变形等方面加以定义,应该表达为量化指标,以便工程设计和评估。
  3.2结构的抗震性能目标
  在一个或多个设计地震作用水准上选择更高的性能目标,虽然在一定程度上会提高建筑造价,却能避免以后可能会产生的损失。
  4.结束语
  由此可见,在当前我国建筑行业发展的过程中,对建筑物进行相应的抗震结构设计是很有必要的,这不仅可以使得整个工程项目施工的效益得到保障,还使得建筑物的安全性和稳定性得到进一步的提升。不过,从当前我国建筑抗震结构设计的实际情况来看,其中还存在着许多的问题,为此我们还要在不断的实践过程中,来对其设计理念进行相应的优化和改进,并且严格根据工程施工的实际情况,来对其进行处理,从而使得建筑工程的施工质量得到保障,促进我国建筑行业的稳定发展。
  参考文献:
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  [2] 李智建,石延明.浅谈建筑结构设计中的抗震设计[J].科技资讯,2009(12).
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  (作者单位:城建设计有限公司)
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