浅谈结构设计中的抗震设计分析

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  【摘 要】我国是一个地震灾害比较严重的国家。随着科学技术的不断发展,我国的建筑结构抗震设计的方法随着结构试验、结构分析、地震学以及动力学的发展也在不断的进步,在不断学习国外经验的基础上,我国的震害调查、地震观测的方法在不断的成熟。但是,如何从我国的社会发展和地震环境的实际情况出发来提高建筑结构抗震性能,从而保证建筑物更加经济合理、安全可靠,是结构抗震设计中的一项重要的任务。
  【关键词】建筑结构;抗震设计;存在问题;措施
  前言:
  众所周知,地震的破坏力极强,会引发房屋塌陷等严重后果,对人们的生命、财产及心理健康均存在较大影响,从而带来难以估量的巨大损失。鉴于此,我们不难看出,在当前这个灾害频发的年代,良好的抗震性能不但能够降低灾害发生的几率,还能够保障人们的生命安全,因此,应深入性探究建筑房屋抗震性能这一问题,从根本上避免或减少地震对建筑物的影响。
  一、保证建筑结构抗震水平的先决条件
  1、合理的选址
  在建筑结构抗震水平设计中,合理的选址是最基本的先决条件。为了保证选址的正确、合理性,我国政府部门已经出台了《中华人民共和国减灾抗震法》等法律条文,其中明确规定“对于有可能发生的重大建设性工程以及次生灾害进行严格的地震安全指标评价,按照地震安全评价结果,明确相关建筑物的抗震设防要求,并对其进行分别设防”。建筑结构的设防标准根据其实际质量可分为四个标准,其中:甲类:地震时间或大型建筑工程可能发生的次生建筑类灾害;乙类:地震中不能中断使用功能,且必须要逐步恢复的建筑类型;丙类:除甲、乙两类建筑外的其他普通建筑类型;丁类:抗震级别相对较低的建筑。根据对相关法规的分析,在进行建筑物结构设计时,必须要选择对建筑有利的场地,避免在不利地段建设大型民用建筑,以防止地震破坏隐患的出现。对于一些软基地段,也必须要进行充分的处理,才能够进行合适的建筑设计。另外对于地震可能引起的次生灾害问题,也必须要予以充分的考虑,进而保证选址的合理性。
  2、科学的设计
  当地震发生时,不同的建筑结构所受到的地震影响是不同的,为了最大限度降低地震灾害的影响,建筑设计人员在抗震设计环节中,要根据当地地段的实际情况来进行建筑结构的选择。目前,我国常用的建筑结构可以分为“钢筋混凝土结构”、“砌体结构”、“钢混结构”和“钢结构”四种类型。
  通过对四种结构的比较分析得出,钢筋混凝土结构的抗震能力相对较强,因为其自身具有较好的柔韧性,所以当建筑物因地震灾害而出现应力变形时,钢筋混凝土结构能够依靠自身良好的承载力对其进行一定程度的控制,这是其它三种结构所不具备的优势。近年来,高层建筑建设的增多,大大增大了其在地震灾害影响下的水平位移和抗侧移刚度,这在无形之中就加大了地震灾害的影响,为了避免地震灾害影响程度的增大,在设计和审核高层建筑抗震设计时,必须要考虑结构的侧移度。
  3、坚实的质量
  地震作为破坏性超强的自然灾害,想要最大限度降低其对建筑的破坏,保证建筑设计坚实的质量是最基本的防护措施。相比较而言,我国建筑设计水平发展较为缓慢,在地震设计方面也存在不够合理的情况,这使得很多建筑结构都出现了地震安全隐患,过大的自身重量也加大了地震危害。为了保证建筑结构抗震水平,必须要在建筑抗震设计环节中科学的运用抗震理论,根据相关设计原则,利用有效措施来提高建筑结构的可靠性与安全性。
  二、建筑结构抗震设计中的问题
  1、选择建筑抗震场地的问题
  如果施工的条件相同,不同工程地质条件下的建筑物在地震时会受到明显不同的破坏程度。所以,选择一个好的建筑场地是提高建筑物抗震性能的重要基础,在场地选择的过程中,要降低地震灾害,尽可能地避开工程地质不良的抗震场地(比如河岸、边坡边缘、高耸孤立的山丘、非岩质陡坡、湿陷性黄土区域、液化土区域),选择有利的建筑场地(比如中等风化、微风化的基岩,不含水的粘土层,密实的砂土层)。如果实在无法当避开不利区域的话,应该在场地采取抗震加强措施,应根据抗震设防类别、湿陷性黄土等级、地基液化,来采取措施提高地基的刚度和整体稳定性。比如,如果建筑地基的受力层范围处在严重不均匀土层、软弱粘性土层、新近填土时,要合理估计计算地基在地震时形成的不均匀沉降,从而采取加强上部结构和基础的处理措施或者加固地基、桩基的措施来加强地基的承载力。
  2、选取房屋结构抗震机制的问题
  2.1房屋结構机制应有科学恰当的强度与刚度,能够有力地规避房屋结构由于突然变化或者个别位置减弱构成薄弱位置,引发太大的应力聚集或者塑性产生变化聚集;对于或许形成的脆弱位置,应采用提升抗震水平的手段。
  2.2在房屋架构机制中应设计有科学的地震功能传送通道与确定清楚的核算简图。另外,设置纵向房屋构件时,应尽量保持在垂直重力负荷作用下纵向房屋构件的压应力多少平均;设置楼层盖梁机制时,尽量保证垂直重力负载能够通过距离最小的途径传送到纵向构件墙或者柱子上;设置转换架构机制时,尽量保证从上面架构纵向构件传过来的垂直重力负载能够通过转换层完成再次转换。
  2.3在选取房屋架构机制时,应重视防止由于一些构件或者架构的损坏而让总体房屋架构失去对重力负载的承受性能与抗震性能。房屋架构抗震设置的基本准则是架构应该具备内力再次分摊作用、优秀的变形性能、一定的赘余度等。进而在地震出现时,一些构件即便出现问题,其他构件仍然可以承载纵向负载,提升房屋架构的总体抗震稳固性。
  3、房屋架构平面设置的规则性与对称性问题
  房屋的平面与立体的设置应遵照抗震理论基本设置准则,通常运用规则的房屋架构设置方案。依照房屋结构抗震设置规范的标准,对平面不规则或纵向不规则,或者两者均不规则的房屋架构,应运用空间架构的核算模式;对楼板部分区域连接不畅或者表面凹凸不成规律时,应运用相对应的贴合楼层强度刚度变动的模型;脆弱位置应当注重相对应的内力加大系数,而且依照规范标准来对弹塑性形状改变加以剖析,脆弱位置应采用抗震构造手段。   三、实现建筑结构抗震水平设计的措施
  1、基础性防震措施应用
  基础性防震措施根据建筑的结构的不同位置有着不同的措施:
  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、机敏减震支撑体系
  机敏减震支撑体系是集成现代科技技术的防震系统,其利用活塞运动的原理,对建筑结构进行设计。在地震灾害发生时,保证建筑结构中的内、外钢能够通过不断的滑动来消减地震的破坏力,减轻震力破坏和消耗地震作用力的传导。目前,这项技术还在不断的研究和完善当中,相信其很快就能够实现有效的应用,为建筑抗震设计水平的提升做出贡献。
  3、消能减震技术应用
  消能减震是实现对地震所产生动能的消耗,来减轻地震能的傳导大小,从而降低其对建筑物的破坏程度。目前,在此技术方面一般采用消能器和阻尼器,两种器械都能够实现地震能量的有效消耗和吸收,减小震力对建筑主体的破坏,以达到对建筑主体结构安全、稳性定的保护。目前,消能减震技术在我国建筑防震设计中得到了有效的应用,其在新建筑的防震设计和旧建筑的抗震加固方面,都起到了良好的效果。
  四、结束语
  综上所述,对于整个工程而言,抗震设计是一个十分复杂、科学的过程,由最初的选址、施工,一直到最后的竣工验收环节,抗震设计这项内容几乎贯穿了全程。因此,国家相关部门与项目负责人应给予其高度重视,将其作为衡量建筑物质量的重要标尺。总而言之,建筑房屋的质量直接受抗震设计的影响,应结合房屋的实际情况与建筑风格,制定多种不同的抗震设计方案,进而进行合理、适当的选择。
  参考文献:
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