建筑结构设计中的抗震设计

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yejing112
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  摘要:随着施工技术的不断进步,再加上各种新材料的出现,使得建筑结构有更多复杂的形式,然而,在建筑设计中,抗震设计始终占据着重要的地位,尤其超高层建筑的出现,更是对抗震提出了更高的要求。本文针对建筑结构设计中的抗震设计进行分析。
  关键词:建筑结构设计;抗震设计;分析
  中图分类号:TB482文献标识码: A
  引言
  我国是地震多发区,房屋建筑抗震设防对我国人们来说更为重要,随着社会生产的发展和科学技术的进步而不断发展,房屋建筑在高度上大大增加的同时,在材料和结构体系上也逐渐多样化,作为工程抗震设计的依据,房屋建筑抗震结构设计是非常重要的。房屋建筑设计人员必须在房屋建筑工程设计方面下功夫,改变过去着眼局部的方法,从整体出发进行建筑结构的整体设计,注意房屋建筑物的选址、选择合理的立面和平面布置、保障结构的延性以及对建筑结构进行参数分析等方法提高建筑结构的抗震能力,从而能够在地震发生时,保证人民的生命财产安全。
  一、建筑结构抗震设计中的基本原则
  在进行建筑结构抗震设计的过程中需要遵循一定的原则,讲求方法,才能够确保设计方案的科学性和可行性。为此,设计的过程中需要遵循以下原则。
  1、确保结构构件具有必要的性能
  在进行抗震设计的过程中,一定要保证建筑结构构件具有一定的承载能力、稳定性、刚度和延性等性能。结构构件需要遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强底层柱、强节点弱构件的设计原则,在设计中对于可能会造成构件相对薄弱的部位,需要采取从事提高其抗震能力,对于承受竖向荷载的主要构件则最好不作为主要的耗能构件。
  2、尽量多的设置抗震防线
  一个抗震结构体系需要有多个延性较好的分体系组合而成,并且由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框剪结构就是由延性框架和剪力墙两个分体组成,双肢或者多肢剪力墙体系组成的。由于在一次地震之后将会伴随着多次余震的出现,如果在结构设计时只有一道防线,那么在房屋建筑遭到第一次破坏之后再遭余震,就会因为损伤积累导致房屋建筑物坍塌。抗震结构体系应该有最大可能数量的内部和外部冗余度,在设计中需要有意识的建立起一系列分布的屈服区,这样能够使结构吸收和消耗大量的地震能量,从而能够提高房屋建筑的抗震性能。
  3、恰当的处理建筑结构的构件强弱关系
  在设计的过程中需要正确的处理好构件的强弱关系,在统一楼层内使主要耗能构件屈服之后,其他抗侧力构件则仍然处于弹性阶段,这样能够使得有效屈服保持较长的阶段,能够保证建筑结构的延性和抗倒塌的能力。需要注意的是,如果在抗震设计中一部分结构的设计超强,那么就会导致结构的其他部位出现相对薄弱的现象,所以说在设计的过程中需要恰当的处理结构的强弱关系,对于不合理的加强的作法或者是在施工中以大代小,改变抗侧力构件配筋的这些做法都需要尽量的避免。
  二、选择抗震体系类型
  合理选择建筑的抗震结构体系决定了建筑结构的安全性和经济性。具体而言,应注重以下三方面的设计:
  1、建筑结构体系应当避免因部分结构或构件的破坏而导致整个建筑结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。建筑结构抗震设计的一个重要原则就是结构应当具有必要的赘余度、良好的变形能力和内力重分配的功能,地震中,即使一部分构件退出工作,其余部分构件仍能承担起竖向荷载,避免整体建筑结构失稳。
  2、建筑结构体系应当具有清晰明确的计算简图和恰当合理的地震作用传递路径。在这过程中,竖向建筑构件的布置,应尽量使竖向建筑构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平接近均匀;楼屋盖梁体系的布置,应尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去;转换结构体系的布置,应尽量做到使上部结构竖向构件传递来的垂直重力荷载通过转换层一次至二次转换。另外,建筑的整体抗侧力结构体系也必须明确,抗侧力结构一般由框架、简体、剪力墙、支撑等组成,它们宜尽量连续贯通。
  3、建筑结构体系应当具有合理适度的强度和刚度。宜具有合理恰当的强度和刚度分布,防止和避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的塑性变形集中或应力集中;建筑的框架结构设计应使节点基本不被破坏,底层柱底的塑性铰宜形成晚,应当使柱、梁端的塑性铰出现得尽可能地分散;对于可能出现的薄弱部位,应采取适当措施提高抗震能力。
  三、抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用
  由于地震的不确定性和破坏性特点,因此在房屋建筑结构设计中应用抗震设计体现了设计的安全概念以及对自然灾害的预防措施。从提高房屋建筑結构的抗震力和降低地震作用对房屋建筑的影响几个方面论述抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用。
  1、提高房屋建筑结构的抗震力
  出于对建筑结构抗震功能的保证,在房屋建筑结构设计中要特别注意做到以下几点:一是在房屋建筑结构设计中要考虑地基的稳定性因素,挑选对抗震有益的地基,防止地基变形影响抗震功能;二是同一房屋建筑结构单元要设计在性质一样的地基上,要把地基最大潜力融入房屋建筑的结构设计,有利于发挥地基的抗震功能;。房屋建筑结构设计尽量做到规则、对称,以降低地震作用导致的房屋建筑变形度以及避免地震作用力集中导致房屋建筑扭曲的状况发生;三是房屋建筑的整体结构设计中要多加几道抵抗防线,以提高房屋建筑结构的抗震力,同时建筑结构受力设计要明确,防止存在建筑结构局部薄弱;四是最大程度的减少房屋建筑结构自身重量,从而减小房屋建筑对地基的压力,达到缓解地震冲击作用对建筑体的影响力。
  2、降低地震作用对房屋建筑的影响
  现最被工程界认可的一个办法是在建筑基础与建筑的主体部分之间加设一个隔震层,有的设计师在建筑物的顶端部分加设一个“反摆”。此反摆的作用是能够在地震时使建筑物的位移方向相反,由于建筑物在地震时受到震动使得阻尼作用加大,降低了加速度,降低地震的作用。根据试验得知,如果对“反摆”设置合理,那么对降低地震作用的概率可达65%,也能最大限度地减少建筑物内的物品受损程度。这一方式在国内外正被广泛地研究,并应用到了实际的工程建筑中,不负众望地取得了较好的成效。
  3、设防标准
  我国明确规定,建筑的使用价值被区分成4个类别:甲乙丙丁。甲类和乙类建筑:当抗震设防的烈度是6度至8度时,应该符合本地的抗震设防再高1度;丙类建筑:丙类建筑的抗震措施以及抗震作用都应该要符合本地的抗震设防要求;丁类建筑:在通常情况之下,地震措施可以相对于本地抗震设防的要求适度降低,但地震作用必须符合本地的抗震设防要求。
  4、保证建筑的刚度
  在建筑结构的设计过程中,合理地设计和确定建筑物的刚度非常重要。因此首先要考虑到的是采用大量的钢筋混凝土。主要是在已有的钢筋混凝土之上使用“钢结构”对其进行进一步加层加固。加固分为两种情况:a如果所需要进行加层的建筑结构的体系是钢结构,而国家规定:上部是钢结构、下部是钢筋混凝土两种不同的体系结构是不符合抗震规范的。因为上下两部分结构的刚度以及阻尼比不一样,是属于不合理的设计。b假设屋盖的部分是采用钢结构,而钢筋混凝土仍然是作为整个建筑结构的抗侧力的主要体系,则必须根据相关的规定进行抗震设计。
  结束语
  总体来说,对于建筑工程整个施工过程来说,抗震设计是一个科学、复杂的过程,从地理位置的选择到建筑的施工,抗震设计贯穿了整个过程。而且建筑的抗震设计是衡量整个建筑质量是否符合标准的重要参数。总之,建筑的抗震设计与建筑的质量息息相关,要针对不同的建筑风格采用不同的抗震设计,寻找最适合建筑的抗震设计方法。
  参考文献
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