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摘要:当今社会,自然灾害已越发频繁了,尤其是地震,严重威胁着人类的生存。地震具有不可抗拒性和毁灭性,这就决定了地震是对房屋建筑最大的威胁。所以,在当今的城市建筑设计过程中,设计者就要更加注重建筑的抗震设计理念,并熟练的加以运用,从而增强建筑的抗震能力,把地震带来的危害减到最低点。如何加强建筑的抗震设计,化不可抗拒性为防御性,这是建筑设计中值得思考的一个问题。
关键词:建筑结构;抗震设计;设计方法
1引言
2008年5月12日,谁都不会忘记这个国难日,它给人类带来的心理阴影在很长的一段时间里都挥之不去。这次地震,震动了半个中国,也震撼了整个世界。这场地震,向人类拉响了警钟,注重建筑的抗震设计理念,加强建筑的抗震性,是建筑学要攻克的一大难关。下面将就建筑结构的抗震设计理念和方法两大方面展开,体现抗震设计理念在建筑结构中的运用。
2 建筑抗震结构的设计理念
建筑结构的抗震的设计理念,是在经历地震灾害后,吸取经验教训,为加强建筑抗震性而提出并形成的设计原则,并且随着地震灾害越发的频繁在不断地创新变化。建筑抗震结构的设计理念主要有以下几点:
2.1在制度上建立抗震目标,采取积极有效的抗震措施
我国是一个民主法治的国家,我国的各项事业的法律制度也在不断地完善,建筑的抗震设计也不例外。设计者要对我国的建筑抗震设计有相关的了解。我国在上个世纪八十年代就提出了“小震不坏,中震可修,大震不倒”的防震目标,并于1989年发布实行了《建筑抗震设计规范》。这个常规对我国建筑地震破坏划分为五个等级,即基本完好(包括完好)、轻微损坏、中等破坏、严重破坏、倒塌。基本完好类的建筑承重构件完好,个别非承重构件有轻微的破损,震后建筑物一般不用修补就可以继续使用;轻微破损类的建筑个别的承重构件有轻微的破损,个别非承重构件破坏的比较明显,建筑物在震后需要稍加修补,少数的可以不用修补;中等破坏类的多数承重构件轻微破裂,部分明显的破裂,个别非承重构件破坏严重,建筑物在震后需要进行修补,并且还要采取安全措施;严重破坏型的承重构件严重破坏,有些还会发生倒塌,在震后需要大修大补;倒塌类的承重构件倒塌,需要大规模的拆除重建。
2.2要确保建筑有足够的承载力,还要有相对的稳定性和坚硬的强度。
具体来说,也就意味着在设计建筑结构的抗震性能时,要强柱弱梁,强剪弱弯,强节点弱构件。强柱弱梁要求柱子的承载能力大于梁的承载能力。因为一栋建筑,如果柱子比梁先倒塌,那这整栋建筑就是去了支撑点,建筑也会在顷刻间坍塌,建筑里面的人员就没有逃生的机会。但若是梁破坏了而柱子还完好无缺,整栋建筑也会屹立着,这样就给了人们逃生的机会。强剪弱弯是相对于脆性破坏和延性破坏而言的,建筑的抗剪承载力不足而引起的是脆性破坏,而抗弯承载力不足导致的是延性破坏,所以要求建筑的抗剪承载力要大于抗弯承载力。明白了前面两点,强节点弱构件这一点就容易理解了,一个建筑的承载能力不论多强大,若是构件的连接点处发生破坏,再强大的建筑也无法避免毁灭的灾害。
2.3勘探合理的抗震地点
地震源于大地深处,所以对地面的建筑物造成严重的破坏,这就说明建筑的选址是非常重要的,设计者在设计时要仔细勘察场地,选择合理的抗震地点。在地震发生的过程中,它会引起地表强烈的破裂,甚至还会发生地表错位,地面沉陷。如若在山区,还会发生滑坡和泥石流。因此在建筑设计时必须充分的考虑到地形,选择有利的抗震地点,尽量避开抗震不利的地点。在山区、矿区和土地沙化的地区,要根据抗震的类别等级相应的加强地基以及上部结构的整体性。总而言之,在选址上要因地制宜,选择合理的抗震地点。
2.4保证抗震的延续性
一旦地震发生,小的余震会接踵而来,时时都有可能发生的。为了把地震和余震的破坏程度降到最低点,一道地震防线往往是不够的,难以抵挡强大外力的破坏。故在设计抗震体系时,要对建筑内部和外部的设置留有余地,设置科学合理而又有整体性的防震线。在主要的构件设计过程中,要采用刚度合适,可延性较强的设备,还要确保边沿的构件有足够的弹性,以最大限度的防震抗震,经得起余震的考验。
3建筑结构的抗震设计方法
3.1千方百计地减少地震能量的摄入
在建筑设计中,要采用合理的方案,最大限度减少地震能量的摄入。要充分考虑到建筑结构的控制,在剧烈地震的强大作用力下,控制结构中构件间的位移度和延性。根据构件的位移度和变形度的相互关系,确定适当的构件变形值。还要根据建筑的纵横面确定构件分布的多少以及合适的位置。这样做有效的减少建筑物受到地震作用力的影响。在选址上,尽量避开矿区,沙化区和高山地区,最好选在硬度较好的平旷地区,这样也可以减少地震能量的摄入。
3.2精确建筑结构设计的参数计算
虽说任何一栋建筑都允许存在合理的误差,但我们要严格要求自己,精确建筑结构设计计算参数值,甚至不允许有丝毫的误差。对于每面墙梁柱的承载力和变形值,我们都要建立一定的计算模型,再根据设计的概念,依据相关的规范标准,进行处理以及计算。在计算的过程当中,我们要有耐心以及细心,容不得半点马虎,有时候你的一厘米甚至一个小数点的错位,都有可能造成一栋建筑的倒塌。对于复杂的结构,我们要进行多次取构件在受地震影响而发生变形的变形值,采用不同的力学原理进行分析并计算。
3.3限高层疏群体
地震一旦发生,高层建筑和密集的建筑群的人员面临的威胁更大。现如今城市用地紧张,为了解决这一问题,城市的建筑都向高空中索取空间,建筑物建的是越来越高和原来越密集了。这样居高和聚集,的确是节省了不少空间,建造了更多的建筑物,须不知这背后也存在着一定的隐患。一旦地震发生,高层的人员要想安全逃离到空旷的地面更艰难,需要耗费更多的时间,在这一刻,真的就是人们常说的“时间就是生命”的有效见证。而建筑群密集的地区的人们逃生的机率也大大降低了,并且在一定程度上还加重了伤亡率。在这样一个拥挤的空间里,人员的疏散极为困难,人们在惶恐的心理状态下,你拥我挤的,会出现踩踏事件,免不了有些人还没逃出去就被拥挤慌乱的人群踩踏伤亡。所以,建筑结构设计上要尽可能的限高层和疏群体。
3.4高层建筑要减轻结构的负重
建筑越高,它所负载的重量也越大,而这巨大的负重对建筑的抗震能力也是一大威胁。如何减轻结构的负重,方法有二。第一,首先我们要考虑高层建筑的地基承载力,,在同一地基的条件下,要想减轻结构的负重就意味着要减轻构件自身的重量,在这种情况下,我们在构件的设备上可以采用超薄型的,这样不仅可以减轻结构的负重,在一定的空间上还可以延伸建筑的高度,这种方法对于沙化地是非常合适的选择。第二,物体的高度越高,重心也就越高,如果建筑的高度过高,那它的重心也就高,这样在地震的作用下,建筑物发生的倾斜度也就越大,建筑也极容易倒塌。故在建筑设计过程中,建筑高层的墙壁建议采用填充的方式或者是采用较轻的材料。
4 结束语
虽然当今社会科学技术飞速发展,但对于地震的预测还是极为困难的,人们在灾害面前仍然是最大的受害者,造成的危害不仅是物质上可见的,心灵上的伤害更是难以恢复的。本着以人为本的宗旨,建筑工程师在设计时,一定要从结构的宏观整体性出发,在追求建筑健全的功能型的同时更要注重建筑的安全性,提升建筑的整体质量,加强建筑的防震抗震能力,尽量减少或避免地震给人类造成的生命财产安全。
参考文献:
[1] 周锡元,抗震性能设计与三水准设防,土木水利(台湾),2003
[2] 任峰,方鸿强,基于性能抗震设计方法的几点思考,第二届全国建筑结构技术交流会,2009
[3] 徐宜和,丁勇春,高层建筑结构抗震分析和设计的探讨,江苏建筑,2004
关键词:建筑结构;抗震设计;设计方法
1引言
2008年5月12日,谁都不会忘记这个国难日,它给人类带来的心理阴影在很长的一段时间里都挥之不去。这次地震,震动了半个中国,也震撼了整个世界。这场地震,向人类拉响了警钟,注重建筑的抗震设计理念,加强建筑的抗震性,是建筑学要攻克的一大难关。下面将就建筑结构的抗震设计理念和方法两大方面展开,体现抗震设计理念在建筑结构中的运用。
2 建筑抗震结构的设计理念
建筑结构的抗震的设计理念,是在经历地震灾害后,吸取经验教训,为加强建筑抗震性而提出并形成的设计原则,并且随着地震灾害越发的频繁在不断地创新变化。建筑抗震结构的设计理念主要有以下几点:
2.1在制度上建立抗震目标,采取积极有效的抗震措施
我国是一个民主法治的国家,我国的各项事业的法律制度也在不断地完善,建筑的抗震设计也不例外。设计者要对我国的建筑抗震设计有相关的了解。我国在上个世纪八十年代就提出了“小震不坏,中震可修,大震不倒”的防震目标,并于1989年发布实行了《建筑抗震设计规范》。这个常规对我国建筑地震破坏划分为五个等级,即基本完好(包括完好)、轻微损坏、中等破坏、严重破坏、倒塌。基本完好类的建筑承重构件完好,个别非承重构件有轻微的破损,震后建筑物一般不用修补就可以继续使用;轻微破损类的建筑个别的承重构件有轻微的破损,个别非承重构件破坏的比较明显,建筑物在震后需要稍加修补,少数的可以不用修补;中等破坏类的多数承重构件轻微破裂,部分明显的破裂,个别非承重构件破坏严重,建筑物在震后需要进行修补,并且还要采取安全措施;严重破坏型的承重构件严重破坏,有些还会发生倒塌,在震后需要大修大补;倒塌类的承重构件倒塌,需要大规模的拆除重建。
2.2要确保建筑有足够的承载力,还要有相对的稳定性和坚硬的强度。
具体来说,也就意味着在设计建筑结构的抗震性能时,要强柱弱梁,强剪弱弯,强节点弱构件。强柱弱梁要求柱子的承载能力大于梁的承载能力。因为一栋建筑,如果柱子比梁先倒塌,那这整栋建筑就是去了支撑点,建筑也会在顷刻间坍塌,建筑里面的人员就没有逃生的机会。但若是梁破坏了而柱子还完好无缺,整栋建筑也会屹立着,这样就给了人们逃生的机会。强剪弱弯是相对于脆性破坏和延性破坏而言的,建筑的抗剪承载力不足而引起的是脆性破坏,而抗弯承载力不足导致的是延性破坏,所以要求建筑的抗剪承载力要大于抗弯承载力。明白了前面两点,强节点弱构件这一点就容易理解了,一个建筑的承载能力不论多强大,若是构件的连接点处发生破坏,再强大的建筑也无法避免毁灭的灾害。
2.3勘探合理的抗震地点
地震源于大地深处,所以对地面的建筑物造成严重的破坏,这就说明建筑的选址是非常重要的,设计者在设计时要仔细勘察场地,选择合理的抗震地点。在地震发生的过程中,它会引起地表强烈的破裂,甚至还会发生地表错位,地面沉陷。如若在山区,还会发生滑坡和泥石流。因此在建筑设计时必须充分的考虑到地形,选择有利的抗震地点,尽量避开抗震不利的地点。在山区、矿区和土地沙化的地区,要根据抗震的类别等级相应的加强地基以及上部结构的整体性。总而言之,在选址上要因地制宜,选择合理的抗震地点。
2.4保证抗震的延续性
一旦地震发生,小的余震会接踵而来,时时都有可能发生的。为了把地震和余震的破坏程度降到最低点,一道地震防线往往是不够的,难以抵挡强大外力的破坏。故在设计抗震体系时,要对建筑内部和外部的设置留有余地,设置科学合理而又有整体性的防震线。在主要的构件设计过程中,要采用刚度合适,可延性较强的设备,还要确保边沿的构件有足够的弹性,以最大限度的防震抗震,经得起余震的考验。
3建筑结构的抗震设计方法
3.1千方百计地减少地震能量的摄入
在建筑设计中,要采用合理的方案,最大限度减少地震能量的摄入。要充分考虑到建筑结构的控制,在剧烈地震的强大作用力下,控制结构中构件间的位移度和延性。根据构件的位移度和变形度的相互关系,确定适当的构件变形值。还要根据建筑的纵横面确定构件分布的多少以及合适的位置。这样做有效的减少建筑物受到地震作用力的影响。在选址上,尽量避开矿区,沙化区和高山地区,最好选在硬度较好的平旷地区,这样也可以减少地震能量的摄入。
3.2精确建筑结构设计的参数计算
虽说任何一栋建筑都允许存在合理的误差,但我们要严格要求自己,精确建筑结构设计计算参数值,甚至不允许有丝毫的误差。对于每面墙梁柱的承载力和变形值,我们都要建立一定的计算模型,再根据设计的概念,依据相关的规范标准,进行处理以及计算。在计算的过程当中,我们要有耐心以及细心,容不得半点马虎,有时候你的一厘米甚至一个小数点的错位,都有可能造成一栋建筑的倒塌。对于复杂的结构,我们要进行多次取构件在受地震影响而发生变形的变形值,采用不同的力学原理进行分析并计算。
3.3限高层疏群体
地震一旦发生,高层建筑和密集的建筑群的人员面临的威胁更大。现如今城市用地紧张,为了解决这一问题,城市的建筑都向高空中索取空间,建筑物建的是越来越高和原来越密集了。这样居高和聚集,的确是节省了不少空间,建造了更多的建筑物,须不知这背后也存在着一定的隐患。一旦地震发生,高层的人员要想安全逃离到空旷的地面更艰难,需要耗费更多的时间,在这一刻,真的就是人们常说的“时间就是生命”的有效见证。而建筑群密集的地区的人们逃生的机率也大大降低了,并且在一定程度上还加重了伤亡率。在这样一个拥挤的空间里,人员的疏散极为困难,人们在惶恐的心理状态下,你拥我挤的,会出现踩踏事件,免不了有些人还没逃出去就被拥挤慌乱的人群踩踏伤亡。所以,建筑结构设计上要尽可能的限高层和疏群体。
3.4高层建筑要减轻结构的负重
建筑越高,它所负载的重量也越大,而这巨大的负重对建筑的抗震能力也是一大威胁。如何减轻结构的负重,方法有二。第一,首先我们要考虑高层建筑的地基承载力,,在同一地基的条件下,要想减轻结构的负重就意味着要减轻构件自身的重量,在这种情况下,我们在构件的设备上可以采用超薄型的,这样不仅可以减轻结构的负重,在一定的空间上还可以延伸建筑的高度,这种方法对于沙化地是非常合适的选择。第二,物体的高度越高,重心也就越高,如果建筑的高度过高,那它的重心也就高,这样在地震的作用下,建筑物发生的倾斜度也就越大,建筑也极容易倒塌。故在建筑设计过程中,建筑高层的墙壁建议采用填充的方式或者是采用较轻的材料。
4 结束语
虽然当今社会科学技术飞速发展,但对于地震的预测还是极为困难的,人们在灾害面前仍然是最大的受害者,造成的危害不仅是物质上可见的,心灵上的伤害更是难以恢复的。本着以人为本的宗旨,建筑工程师在设计时,一定要从结构的宏观整体性出发,在追求建筑健全的功能型的同时更要注重建筑的安全性,提升建筑的整体质量,加强建筑的防震抗震能力,尽量减少或避免地震给人类造成的生命财产安全。
参考文献:
[1] 周锡元,抗震性能设计与三水准设防,土木水利(台湾),2003
[2] 任峰,方鸿强,基于性能抗震设计方法的几点思考,第二届全国建筑结构技术交流会,2009
[3] 徐宜和,丁勇春,高层建筑结构抗震分析和设计的探讨,江苏建筑,2004