论文部分内容阅读
摘 要:中国作为世界地震多发区,近年来地震造成我国严重的经济损失和惨重的人员伤亡,特别是2008年的汶川地震后,关于建筑的抗震结构设计成为建筑界备受关注的话题。由于地震的随机性,突发性和复杂性,要准确预测建筑物遭受地震的特性和参数依目前的技术而言是很难做到的。因此,在建筑的抗震设计过程中,需要参考以往经验和结合当地实际情况。并且作为建筑设计的关键环节,抗震的结构设计也会受到多种因素的影响。所以,本文从建筑抗震结构设计的因素出发,讨论我国目前建筑结构设计中存在的问题及其建筑抗震结构的概念设计分析。
关键词:建筑抗震结构;抗震措施;概念设计
一、引言
随着科学技术的不断发展和人们生活水平的提高,近几年来高层建筑不断涌起。从其高层建筑的建筑结构及其相关技术分析,一些高层建筑已经超过了国家的相关规定。通过相关实验研究表明,超过国家标准的高层建筑在地震环境作用下其自身的破坏程度大大提升。
另一方面,由于实验数据与结构实际变化往往不能完全同步,加之材料和实际结构本身的缺陷,使其与模拟的实验材料和结构存在较大差异。我国建筑主要材料以钢筋混凝土为主,在抗震设计中需要充分考虑变形和位移限制问题,因此在建筑设计中应该谨慎进行结构设计,严格控制建筑整体刚度,尽可能最大的降低地震对其造成的危害。因此,基于整体刚度及变形控制的抗震结构概念设计尤为重要。
二、抗震结构的概念设计
建筑结构设计的抗震性是指地震对建筑结构的损坏,依据建筑结构的实际建筑经验,而逐步形成的一种基本方法和设计理念,也是在整体安排建筑结构时,确定内部构造方法的过程[1]。由于地震的突发性和不确定性及其建筑物本身的复杂性,结构抗震设计的计算假定与实际情况存在各种误差,有时甚至无法进行计算。因此为确保抗震结构性能,就不得不依赖结构的概念设计。
1、选定建筑物的有利位置。场地条件是造成建筑物震害的原因之一,有时仅仅依靠工程措施来弥补由于场地条件差引起的震害往往是很困难的。因此,我们应该挑选对建筑抗震的有利地段,这就要在建建筑物之前应该认真勘察,弄清地质情况;尽可能的避开不利地段,减少经济损失和人员伤亡。
2、优化建筑结构设计。在建筑设计中,结构设计师必须在满足抗震性能的前提下来设计具体的结构方案, 以合理的结构设计来增强建筑物调节变形的余量,使之能够通过结构本身的延性在变形时恢复至常态,从而最大限度地减轻由于主体在地震中的变形给建筑体造成的破坏, 使建筑结构维持平衡和稳定。在对地震后建筑的受损情况统计后,发现结构简单,且呈对称性构造的建筑不易损坏。因此,建筑设计中应尽量采用简单的外形设计,杜绝出现表现突出的建筑,防止产生建筑整体重心与刚度中心偏移现象,以达到更好的抗震效果。
3、设置多道抗震防线。抗震防线又称为耗能防线,在等级较高的地震之后,有很多的余震产生,其对建筑物造成的危害也是不容忽视的。因此,在建筑结构设计中,要充分考虑余震的危害。可以在建筑结构体系中构建多个延性较好的分支体系,这样可以通过延性较好的协调工作,共同抵抗地震带来的损害。在抗震设防程度更高的情况下,利用多余杆件屈服和弹性变形耗能尽可能减少震能,虽然对建筑结构造成相对危害,但是建筑不至于发生倒塌,也不会造成生命财产损害。
4、提高结构的延性。结构的延性是指结构在承载力无明显降低的前提下发生飞弹性变形的能力[2]。其反映了结构的变性能力,是防止在地震作用下倒塌的关键因素之一。应用延性设计,可以有效减轻地震对建筑造成的损坏,其抗震效果与建筑刚性具有同等地位。另外,在设计建筑结构时,利用塑钢结构建设柱子,则会大大增强柱子的抗弯能力 ,这样建筑物的框架结构就会消耗掉较多地震能量,再者,在建筑中应用抗震结构,可以增强塑性铰的转动能力,使建筑整体的延性能力有效增强,可以很大程度地消耗掉地震波能量。
5、提高建筑的整体刚性。建筑的各部分通过相互连接形成整体结构,加强建筑整体性, 也是提高建筑抗震性能的重要方面。提高建筑物的整体刚性,可以使建筑物整体性的受力变得比较均匀。一旦出现地震,可以推遲结构变形时间,减轻地震对结构的受力影响,以此达到较好的抗震效果。
三、抗震设计的新想法
我们在为实现三个水准的抗震设防目标而进行,二阶段设计的同时,也应该注重抗震设计和建筑节能并存。所以现行我们需要推广执行节能降耗减排,需要开发绿色环保节能建筑、降低建筑物的能耗,为建立节约型社会、促进社会的可持续性发展做努力。另外,结构抗震体系由传统的以“硬抗”为主的抗震体系向以“柔抗”为主的结构减震控制体系发展。结构减震体系采用的是以“柔”克刚的新概念,它通过调整结构动力特性、隔震、减能或控制来达到抗震的目的[3]。
四、结论
由于地震的随机性和不确定性,因此我们需要对建筑抗震设计做进一步的探究,另外作为作为一名结构设计人员 ,只有深刻理解概念设计并做到灵活运用才能从根本上体现抗震设防的三个水准原则。再者,我们需要进行新型抗震节能建筑结构体系理论与应用研究,探索更多的节能抗震结构体系,使节能抗震建筑具有抗震防风、环保隔音、高效节能、节水节电、防火耐腐、施工便捷等性能特点,并且通过工程试点不断改进完善设计和施工技术,针对相应的节能抗震建筑编制技术规程,大力推广应用。
参考文献
[1]张亚平.建筑工程防震结构设计探讨[J].城市建设理论研究.2014(15) [2]张媛.抗震结构的优化分析[J].城市建设理论研究.2014(7)
[3]欧松涛.浅谈高层混凝土建筑抗震结构设计[J].新材料新装饰.2014(2)
关键词:建筑抗震结构;抗震措施;概念设计
一、引言
随着科学技术的不断发展和人们生活水平的提高,近几年来高层建筑不断涌起。从其高层建筑的建筑结构及其相关技术分析,一些高层建筑已经超过了国家的相关规定。通过相关实验研究表明,超过国家标准的高层建筑在地震环境作用下其自身的破坏程度大大提升。
另一方面,由于实验数据与结构实际变化往往不能完全同步,加之材料和实际结构本身的缺陷,使其与模拟的实验材料和结构存在较大差异。我国建筑主要材料以钢筋混凝土为主,在抗震设计中需要充分考虑变形和位移限制问题,因此在建筑设计中应该谨慎进行结构设计,严格控制建筑整体刚度,尽可能最大的降低地震对其造成的危害。因此,基于整体刚度及变形控制的抗震结构概念设计尤为重要。
二、抗震结构的概念设计
建筑结构设计的抗震性是指地震对建筑结构的损坏,依据建筑结构的实际建筑经验,而逐步形成的一种基本方法和设计理念,也是在整体安排建筑结构时,确定内部构造方法的过程[1]。由于地震的突发性和不确定性及其建筑物本身的复杂性,结构抗震设计的计算假定与实际情况存在各种误差,有时甚至无法进行计算。因此为确保抗震结构性能,就不得不依赖结构的概念设计。
1、选定建筑物的有利位置。场地条件是造成建筑物震害的原因之一,有时仅仅依靠工程措施来弥补由于场地条件差引起的震害往往是很困难的。因此,我们应该挑选对建筑抗震的有利地段,这就要在建建筑物之前应该认真勘察,弄清地质情况;尽可能的避开不利地段,减少经济损失和人员伤亡。
2、优化建筑结构设计。在建筑设计中,结构设计师必须在满足抗震性能的前提下来设计具体的结构方案, 以合理的结构设计来增强建筑物调节变形的余量,使之能够通过结构本身的延性在变形时恢复至常态,从而最大限度地减轻由于主体在地震中的变形给建筑体造成的破坏, 使建筑结构维持平衡和稳定。在对地震后建筑的受损情况统计后,发现结构简单,且呈对称性构造的建筑不易损坏。因此,建筑设计中应尽量采用简单的外形设计,杜绝出现表现突出的建筑,防止产生建筑整体重心与刚度中心偏移现象,以达到更好的抗震效果。
3、设置多道抗震防线。抗震防线又称为耗能防线,在等级较高的地震之后,有很多的余震产生,其对建筑物造成的危害也是不容忽视的。因此,在建筑结构设计中,要充分考虑余震的危害。可以在建筑结构体系中构建多个延性较好的分支体系,这样可以通过延性较好的协调工作,共同抵抗地震带来的损害。在抗震设防程度更高的情况下,利用多余杆件屈服和弹性变形耗能尽可能减少震能,虽然对建筑结构造成相对危害,但是建筑不至于发生倒塌,也不会造成生命财产损害。
4、提高结构的延性。结构的延性是指结构在承载力无明显降低的前提下发生飞弹性变形的能力[2]。其反映了结构的变性能力,是防止在地震作用下倒塌的关键因素之一。应用延性设计,可以有效减轻地震对建筑造成的损坏,其抗震效果与建筑刚性具有同等地位。另外,在设计建筑结构时,利用塑钢结构建设柱子,则会大大增强柱子的抗弯能力 ,这样建筑物的框架结构就会消耗掉较多地震能量,再者,在建筑中应用抗震结构,可以增强塑性铰的转动能力,使建筑整体的延性能力有效增强,可以很大程度地消耗掉地震波能量。
5、提高建筑的整体刚性。建筑的各部分通过相互连接形成整体结构,加强建筑整体性, 也是提高建筑抗震性能的重要方面。提高建筑物的整体刚性,可以使建筑物整体性的受力变得比较均匀。一旦出现地震,可以推遲结构变形时间,减轻地震对结构的受力影响,以此达到较好的抗震效果。
三、抗震设计的新想法
我们在为实现三个水准的抗震设防目标而进行,二阶段设计的同时,也应该注重抗震设计和建筑节能并存。所以现行我们需要推广执行节能降耗减排,需要开发绿色环保节能建筑、降低建筑物的能耗,为建立节约型社会、促进社会的可持续性发展做努力。另外,结构抗震体系由传统的以“硬抗”为主的抗震体系向以“柔抗”为主的结构减震控制体系发展。结构减震体系采用的是以“柔”克刚的新概念,它通过调整结构动力特性、隔震、减能或控制来达到抗震的目的[3]。
四、结论
由于地震的随机性和不确定性,因此我们需要对建筑抗震设计做进一步的探究,另外作为作为一名结构设计人员 ,只有深刻理解概念设计并做到灵活运用才能从根本上体现抗震设防的三个水准原则。再者,我们需要进行新型抗震节能建筑结构体系理论与应用研究,探索更多的节能抗震结构体系,使节能抗震建筑具有抗震防风、环保隔音、高效节能、节水节电、防火耐腐、施工便捷等性能特点,并且通过工程试点不断改进完善设计和施工技术,针对相应的节能抗震建筑编制技术规程,大力推广应用。
参考文献
[1]张亚平.建筑工程防震结构设计探讨[J].城市建设理论研究.2014(15) [2]张媛.抗震结构的优化分析[J].城市建设理论研究.2014(7)
[3]欧松涛.浅谈高层混凝土建筑抗震结构设计[J].新材料新装饰.2014(2)