浅谈建筑结构设计中的抗震研究

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  【摘 要】 为了有效的提升建筑结构的使用安全性,减少地震发生时所带来的灾害,目前在进行建筑结构设计的过程中,我国已经将抗震作为了设计和研究的重点内容。借此来保证土木工程质量的提升,同时推进土木工程建设的发展。下面本文将详细探讨结构抗震设计过程中抗震结构设计的重要性、抗震结构需要把握的几点要素以及具体的抗震措施,为后期的土木工程结构设计提供参考性依据。
  【关键词】 建筑结构;结构设计;抗震分析
  引言:
  随着我国社会的发展,我国的建筑结构设计也有了很大的进步。对建筑使用安全的要求也越来越高,而我国又是地震多发区,因此在对土木工程进行结构设计时,必须加入对建筑物的抗震性能的相关设计,从而提高建筑结构的抗震性,使建筑结构有更高的安全保障。所以对结构设计中的抗震研究是一件非常有意义的事情。
  一、結构抗震设计的重要性
  对于结构抗震设计的重要性,我们主要从以下两个方面进行探讨。一是我国是位于世界两大地震构造系的交汇区域,绝大部分地区都处在地震区,且是地震多发的国家之一。地震所带来的沉重灾害给社会经济的发展以重创,给数以万计的家庭深重的打击。经过对唐山、汶川等大的地震研究发现,如果建筑结构采取合理有效的抗震措施,房屋的损坏程度将明显降低,有效的保障了人员和财产的安全。二是当今社会是一个科技迅速发展的时代,各行各业的要求也在逐渐的提高,并且精确度也越来越高。在建筑结构设计领域,计算机已经逐渐的取代了传统的手工计算方式。人们对安全认知和重视度的逐渐攀升,使得结构工程师在进行结构设计的过程中,将抗震作为了设计和研究的重点。并且建筑在形式上具有多样性,地震发生时所产生的动力具有复杂性及不确定性,这样就使得抗震设计成为了当下结构设计的重中之重。
  建筑结构抗震设计在总体上要求把握的基本原则可以概括为:注意场地的选择,把握建筑体型,利用结构延性,设置多道防线,重视非结构因素。归根结底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,在地震中,即使一部分构件退出工作,其余部分构件仍能继续承受竖向荷载,避免整体建筑结构的坍塌与失稳。
  合理选择建筑结构的抗震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。
  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,应尽量体型简单,抗侧力体系的刚度和承载力上下变化连续、均匀,平面布置基本对称;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,做到有利于整体结构的刚度均衡、稳定和构件受力协调,做到荷载分布均散,避免荷载集中;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转换,不宜采用二次转换。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、筒体、剪力墙、支撑等组成,它们宜尽量连续贯通,刚度变化连续均匀。
  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。在结构设计中,可以通过各种各样的构造措施和耗能手段来增强结构与构件的延性。对于钢筋混凝土结构,结构设计可以采用强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱构件的设计策略促使梁以弯曲变形产生较大变形;对于砌体结构,可以采用墙体配筋、构造柱-圈梁体系等措施增加结构的延性,提高建筑结构的抗震能力。对于可能出现的薄弱部位,应采取适当加强措施提高抗震能力。
  二、土木工程抗震机构设计中需要把握的要素
  基于地震造成的灾害具有无可估量性以及近年来发生地震的高频率性,建筑师们对于抗震设计越来越重视。为了有效的提升建筑结构后期建设质量及使用的安全性,在进行抗震结构设计的过程中,必须注意以下几点:
  1、保证结构规划的整齐性和合理性
  这里所指的结构整齐性指的是在进行结构设计的过程中,保证建筑结构的外形与整体刚度具有高度的对称性,进而形成有效的抗侧力体系,达到建筑质量与重心的接近甚至重合,保持建筑物的稳定性,促进抗震性能的提高。
  2、保证整体设计的合理、科学和有效性
  在进行结构设计的过程中,必须严格按照相关的规范要求进行,保证设计的承载强度和刚度达标,同时与上部的构件进行稳定、可靠的衔接。再者就是保证楼板、梁、柱、墙体等构件有效的空间的连接,进而保证结构具有足够的刚度以及抗力,提升竖向及水平向的抗震能力。
  3、保证平面及竖向设计的简单规整
  这是在进行土木工程结构设计过程中必须充分考虑的因素,尤其是要特别的注意建筑平立面的设计,严格控制平面凹进、楼板局部开洞、竖向局部悬挑及收进尺寸,保证抗侧力构件的平面布置规则对称、侧向刚度沿竖向均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料刚度自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。这就要求了在设计过程中,必须使结构竖向支撑构件在同一个水平面上具有均衡一致性,促进对地震能量的吸收和分散。在进行填充墙设置的时候,分开柱和墙,减小填充墙体对主体结构的刚度影响,保证建筑结构的抗震能力。在传力方面要求结构尽量有明确的传力路径,尽量避免复杂传力。
  三、提升土木工程结构设计中抗震性能的具体措施
  通过大量的资料研究和经验总结,得出的抗震设计措施主要包括了以下几个方面:一是必须对结构进行合理的布局,保证地震发生的情况下,能量能够很好的传递和转化,这就要求了在设计过程中,要保证构件能够形成双向的抗侧力体系,使梁、墙以及支柱在中线轴上处于同一水平,并在地震中表现出弯剪破坏,在墙的底部产生塑性屈服。并且保证连梁充分的形变以及在梁端部位发生塑性屈服。同时遵循强墙弱梁的原则,提高墙肢体部位的承载力,进而充分发挥墙的抗震作用,防止剪切破坏现象的发生。二是在进行土木工程设计的过程中,必须充分的考虑抗震的等级,在此基础上针对性的进行相应的处理。分别处理土木工程墙、柱以及梁的各个节点,以三水准抗震作为地震发生情况下的主要准则,借此来有效的提升建筑的安全性能和质量。除此之外,还必须保证钢筋混凝土结构具有良好的延展性以及承载力,同时遵循强剪弱弯的抗震措施,对柱截面的面积进行科学、合理的选择,对轴压比进行严格的控制,对各个节点的构造进行严格的设计,对构造配筋的相关要求和事项严格把握。三是加强抗震防线的设置,保证具有完善性和多层次性,保证在地震发生的情况下,各部分构件都能够发挥分散能量的作用,实现很好的抵抗地震作用的效果。强化建筑的延展性,使构件的刚度与强度能够合理有效的分配,起到很好的吸收和分散地震能量的作用。
  四、结束语
  地震一旦发生,对人们带来的灾难是毁灭性的,而建筑结构建设作为一项与人们工作、生活息息相关的建设施工项目,使用安全是第一位,因此目前越来越多的学者加入到了建筑结构抗震设计的队伍之中,共同为加强建筑的抗震设计而努力。通过以上探讨,我们也得出了建筑结构抗震设计是时代发展的必然趋势,我们必须予以充分的重视,同时严格把握设计过程中的关键性要素,进行合理的抗震设计,保证计算数值的精确性,提升建筑的抗震能力,进而为人们提供安全可靠的设计成果,同时也推进土木工程结构设计的发展。
  参考文献:
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