建筑结构设计中的抗震结构设计理念探讨

建筑结构设计中的抗震结构设计理念探讨

新疆民用建筑设计院有限公司新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830054

摘要:近几年来,地震灾害时有发生,呈现较频繁的发展态势,人们对房屋、写字楼等建筑物的抗震性能要求越来越高。如何使建筑物在地震中少受影响甚至不受影响,成为工程技术人员急需解决的问题,只有保障建筑物的安全,才能进一步保障人民的生命财产不受到威胁,促进社会的稳定发展。

关键词:建筑结构设计;抗震结构;设计理念

1抗震结构设计的目的

总的来讲,在建筑物设计建造的过程中,对建筑物的抗震性能是有一定的标准的,就是对较小强度的地震保证建筑物不坏,中等强度的地震可以修复,而强度较大的地震保证不倒塌。建筑结构设计中抗震结构设计的目的如下:(1)如果遭遇当地常规小程度的地震,建筑物没有遭受破坏,不需要修理也可以继续正常使用;(2)如果遭遇当地中等强度的地震,建筑物可能会有一定程度的损坏,经过工程修理之后仍然可以继续使用;(3)如果遭遇较大强度的地震,要尽可能保证建筑物不会垮塌。在建筑结构设计中,设计者要充分考虑当地地震的小、中、大三个层次的强度。就地震发生的概率而言,较小强度地震发生的概率要大于较大强度地震发生的概率。

2概述

2.1逆静力理论

在上个世纪初,建筑学中首次出现了逆静力理论,其理论包含在进行建筑抗震作用力计算的过程中,对现有建筑结构的刚度和地震产生的荷载力进行相关假设,并且把地震的荷载力作用点假设在建筑结构的中心位置,最终以建筑结构的原有重力乘以额定的比值进行作用计算。

2.2建筑抗震设计原则

建筑结构在进行设计施工过程中,要坚持以实现“小震不坏、大震不倒”的建筑结构设计原则,根据不同的地震级别进行建筑结构设计主要分为以下三个阶段:轻度地震阶段。因为地震级别比较小,地震产生的荷载作用比较小,对于建筑结构的影响处于建筑结构本身的弹性范围内,对建筑产生的实际影响十分有限,建筑自身不需要进行其他的修补工作,但是仍然需要对建筑结构的承载力极限和弹性变化限值进行合理的核算。中度地震阶段。当建筑处于中度地震阶段的时候,地震产生的荷载作用力已经对建筑结构产生一定的破坏,要分析实际的破坏进行一定程度的修补工作,借此来稳固建筑结构的延展性,降低脆性破坏想象的产生。重度地震阶段。如果发生的地震属于级别较高的情况,高级别地震已经破坏了建筑结构,建筑结构构件进入塑性阶段,就需要对建筑进行及时的修补工作,避免建筑发生倒塌。

3结构材料的选择与布置

3.1选择结构材料

选择何种材料直接影响建筑物结构的抗震性能。材料的选择要与建筑结构设计的方案相符合。同时,应确定采用何种结构体系。这样做的主要目标就是依照建筑工程的多方面条件,选择出既符合设计方案标准又经济实惠的结构材料。结构材料的选择是一项更为繁琐的任务。在选择材料时,需要考虑建筑物的特殊构造、建筑场地以及建筑施工等多种条件,还需要将技术水平以及经济条件考虑在内。如果只从抗震方面思量,好的结构类型有以下特征:(1)高延性系数;(2)大的“强度/重力”比值;(3)均匀性好;(4)正交各向同性;(5)各部件的连接具有完整性、连续性和良好的延展性,并能将材料的所有强度发挥出来。如果只看数据,依照以上准则来比较,一般建筑结构的类型,抗震性能的理论顺序:钢结构;型钢筋混凝土结构;混凝土和钢混合结构;现浇钢筋混凝土结构;预应力混凝土结构等。将钢结构排在首位,是从它的优点方面考虑,钢结构具有延展性好、连接性好以及节点可靠等优点,同时,在低周期往复式荷载作用下,存在完整稳定的滞后曲线,依照实践看,钢结构建筑的性能是好的。

3.2结构材料的布置

(1)平面布局力求对称。一般情况下,对称结构只会在地面作用下发生平移振动,各构件的横向位移相等,这就使得水平地震作用根据构件的刚度分布,各构件的受力水平都是相对均匀的,它不会使力的分布不平衡。(2)垂直布置力求垂直布置均匀,最大限度地提高结构的垂直刚度和强度,有效避免弱层的出现。从建筑结构的特征来看,面向街道的建筑经常因为商业需要而设置在底层。不是临街的建筑物,底部很有可能是大厅、餐厅或停车场,并且有很大的空间。在该结构中,上部钢筋混凝土抗震墙或垂直支撑或砖石墙悬挂在此,下部必须采用框架系统。地震总结表明,该系统对抗震性非常不利。在进行抗震结构设计时,有必要保持结构的垂直布局均匀。换句话说,位于同一楼层的框架柱必须具有大致相同的刚度、强度和延展性,以避免地震发生的时候,受力大小的不同导致建筑物的损坏、坍塌。

4抗震设计应用策略

4.1抗震等级设定

在上述分析中提到,房屋建筑抗震设计,必须保障建筑抗震等级高于地区抗震等级一级,此举主要是为了保障房屋结构,在地区常规地震条件下不容易出现大规模的倒塌,同时即使在震级异常前提下,也可以延长倒塌时间,所以,此项规定设计人员必须对此保持重视,而为了落实这一点,在设计当中,相关单位应当借助当地地质勘察部分,通过地震调查资料以及历史地震等级来确立地区地震等级。此外,在地震等级设定当中,还要重视地震周期表现,因为房屋在长期使用当中,其性能难免会下降,如果在性能下降时出现了地震,就会引起大规模的事故,所以为避免这一点,在地震周期条件下,要对房屋建筑结构抗震等级进行细节调整,确保其在周期范围内保持良好水平。

4.2设计审核工作

因为房屋建筑抗震设计工作的复杂性很高,同时还可能存在条件上的限制,所以,初次设计很容易出现相关的问题。例如为了避免条件限制影响,设计人员会调整建筑结构来满足实际条件,而调整动作可能会对结构抗震等级造成影响,所以在每次设计完成之后,都应当结合实际抗震需求,对初次设计方案进行审核,如果发现抗震等级不满足抗震要求,则应当及时分析具体缺陷,再针对缺陷采取相应举措来进行整改,起到抗震等级保障作用。

4.3损伤的抗震结构设计

近些年,通过对地震灾害的记录表明,地震运动是一种循环的运动,其运动发生的维持时间不长,由地震导致的损伤既与最大变形有很大关联,同时也对结构的低循环疲劳效应所造成的累积损伤有关联。利用能反映结构变形和累积损伤效应的损伤性能参数,可以较好地表述结构的非弹性。通过选择合适的地震损伤模型,并根据结构在将来地震影响下的损伤允许值,使地震设计更切实有效。基于地震损伤理论的损伤指标可以定量地表述地震效应下结构的塌陷,损伤指标的物理意义是明确的。

5结论

本文主要对抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用进行了分析,通过分析得到结论:当前房屋建筑抗震设计当中,要注意材料、结构、水平载荷、刚度的表现,确保房屋结构在地震条件下的倒塌概率降低,且倒塌时间延长;为了保证抗震设计质量,设计当中应当遵守国家相关规定,并对设计方案进行审核,避免其中一些质量问题的影响。

参考文献:

[1]燕亚勃.高层混凝土建筑抗震结构设计要点分析[J].住宅与房地产,2018(27):90.

[2]夏文龙.建筑结构设计中的抗震结构设计理念略谈[J].智能城市,2018,4(13):25-26.

[3]李伟.建筑结构设计中的抗震结构设计理念[J].居业,2018(06):50+52.

[4]曹永圣.浅谈建筑结构设计中抗震结构设计[J].建材与装饰,2018(21):60.

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