浅谈结构设计中的抗震设计分析

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  【摘 要】文章从影响建筑结构抗震性能的因素入手,分析了建筑结构设计中抗震设计需注重的问题,最后总结了提高建筑结构抗震性能的对策,以供相关人士参考。
  【关键词】建筑结构;抗震;设计
  引言
  我国幅员辽阔,地形复杂,是地震多发国,近些年所发生的此次地震,给我国特别是南方地区所带来的生命和财产损失是特别巨大的,因此,抗震建筑越来越受到人们的关注,强化对于建筑结构的抗震设计是进行防震抗震的重要任务,这就需要建设企业能够从地区实际情况着手,强化对于建筑结构设计中的抗震设计,以更好的确保地震灾害中的建筑结构的相对稳定性,为保护人们的生命以及财产安全作出重要的贡献。
  一、影响建筑结构抗震性能的因素
  1、建筑选址不当
  当建筑物的建造场地在软土、液化土等土壤分布不均等场地时,在地震发生时可能会导致建筑物的崩塌和下陷,这是由于地基内土壤存在软弱粘性的土壤和不均匀的土层造成的,尤其在填土的区域,一旦建筑物建设时如果无法避开土地和地形地势的影响,并且没有对地基进行加固处理和建筑结构的合理设计,建筑周围土质往往会发生地陷、和塌方滑移情况,从而对建筑物造成破坏。
  2、外形设计不合理
  人为原因对建筑结构的抗震性能造成影响主要是建筑外形设计不合理,其主要表现形式是建筑结构上出现凸角等。一般而言在某些建筑物的设计上,为了追求建筑结构美观和特殊的需要,建筑结构上会设计一些凸角,但是在建筑结构上的凸角往往由于设计不尽合理,在地震发生时,受力的不平衡导致建筑结构的刚度下降,从而对建筑造成极大的破坏。
  3、结构设计不科学
  我们应该注意建筑建构的延伸性,增强建筑设计的防震能力。当发生较大的地震灾害时,建筑结构的延性能力的性能十分重要,某种程度上来说,建筑结构构件的延性能力能够产生更大的抗震能力。建筑结构的延性能力主要是通过破坏部分次要的建筑构件来减轻地震对整个建筑结构所造成的破坏,达到对建筑物整体的保护作用。如果在延性框架上的设计缺乏合理,没有正确的选择一个可以受到强力作用的形变构件,建筑结构延性构件还没有发挥其延性就遭到破坏,从而对建筑结构造成破坏。
  二、建筑结构设计中抗震设计需注重的问题
  当前,一些建筑设计人员没有形成对抗震设计的正确认识,导致在设计过程中出现安全隐患,基于此,笔者针对建筑结构设计中抗震设计需注重的问题进行论述,包括选择有利的建筑抗震场地、慎重选取建筑结构体系以及强调建筑物的平面布置规则性等。
  1、选择有利的建筑抗震场地
  建筑结构的抗震设计中要十分注重對建筑抗震场地的选择,对建筑抗震有影响的场地会大大降低建筑结构的整体抗震能力。地震灾害发生时会引起不同于平常的地表位置错动,在不同性质、不同结构的场地上的建筑物受地震的侵害程度也不一致。剧烈的地层震动会破坏建筑结构,若加之场地选择不当,建筑结构会被破坏的更严重,甚至会导致建筑的坍塌。因此,选择建筑场地时要避免建筑的场地,比如土层软弱或砂土易被液化等地段。如果很难避开这些地段,就需要进行适当的改造,根据确定的抗震级别进行相应的地基加固措施。
  2、慎重选取建筑结构体系
  建筑结构抗震方案的设计是进行抗震设计的起点,也是非常关键的要素之一,选取恰当的建筑结构体系与建筑物的整体安全有着密切联系,需要特别以下三个方面。第一,抗震设计不能以偏概全,切忌由于个别建筑结构而影响建筑物的整体抗震性能。要保证建筑结构存在一定的赘余度,即使是在建筑物出现个别部分损坏的情况下,建筑的整体抗震性和稳定性也不会受到影响;第二,明确地震的传递路径,准确做好设计工作中的计算图。对竖向结构进行具体设计时,在垂直重力荷载条件下,设计要保证其相应条件下的压应力水平保持均匀,而对转换结构来说,上部结构的竖向构件会传来一定的垂直重力荷载,设计时要保证该荷载力要在转换层经过不少于一次、不多于两次的转换;第三,设计人员要特别注意使建筑结构体系的强度与刚度保证在适当的水平。在设计工作中,要确保每个建筑结构部件的刚度和强度得到均匀分配,符合整体设计要求,避免个别部件刚度过弱不足以支撑该部件应支撑的建筑物区域情况的出现,科学的分配刚度和强度。
  3、强调建筑物的平面布置规则性
  在实际的建筑结构抗震设计中,除上述两个需特别注重的问题,建筑物的平面布置要遵循规则性原则,这也是抗震设计工作中非常重要的要素之一。在设计过程中尽量保证方案的规则性,可以有效的提高整体工作效率,达到预定的设计效果。建筑行业结构设计的相关实践表明,不规则的建筑结构设计要另行采取更为复杂的对策,比如模型计算要用到空间结构相关理论知识等。
  三、提高建筑结构抗震性能的对策
  1、基础性防震措施应用
  1.1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。
  1.2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。
  1.3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。   1.4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、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。对于建筑整体来說,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。
  3、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。
  4、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。
  结束语
  综上所述,强化对于建筑工程结构设计中的抗震设计是一项系统性的设计过程,需要建筑设计人员能够从多角度、全过程、各方面进行系统化的分析与探究,并采取科学且切实有效的方法进行抗震设计,以更好的保障建筑工程的稳定性和抗震性,建设抗震性能良好的高质量建筑,为地震来临减少人身的生命和财产损失而努力。
  参考文献:
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