刍议房屋建筑抗震结构设计

时间:2022-11-02 08:06:02 公文范文 来源:网友投稿

摘要:随着经济的不断发展,居民生活水平的提升,人们对居住环境的安全要求越来越高,我国因处于地壳活动较为活跃的地区,地震等自然灾害比较频繁,为了保证人民的生命财产安全,在房屋的建筑结构设计时,必须考虑到地震作用的影响,提高结构的抗震性能。本文结合了我国房屋建筑的实际情况,简单介绍建筑抗震设计的相关方法,仅供参考。

关键词:地震作用;抗震性能;结构设计

前言

我国的地理位置处于地震频发的区域,不少省市都位于近断层的地震带上,因地震的发生具有较强的随机性,目前尚无明确的地震预报方法,因此必须注重地震发生之前的防护措施,建筑抗震性能的高低,关系到人民群众的生命安全,必须引起足够的重视。汶川地震发生以后,惨痛的教训为广大建筑结构设计者敲响了警钟,在地壳活动频繁的位置进行建筑结构设计时,必须考虑到结构的抗震性能要求。

1考虑建筑结构抗震性能的思路

我国的不少地方都位于地震高发区,地震发生时以地震波的形式进行扩散,因地震波具有水平方向及竖直方向的分量,对地面上的建筑物会造成较大的破坏,其中建筑中受力复杂的部位以及突出屋面的部位,更容易受到破坏。根据地震的形成规律和破坏规律,在结构设计过程中想要提高房屋的抗震性能,就需要确定合理的建筑形体和结构构件布置。

1.1砌体房屋的抗震设计思路

传统建筑结构以砌体结构为主,以砖石结构为主的砌块砌成砌体,根据有无结构性钢筋分为配筋和无筋两种,因建筑材料成本低廉且可以就近取材,房屋建成后有较强的耐久性和稳定性,是比较常见的结构形式,根据统计数据表明,砌体结构的房屋在Ⅷ度地震时即会受到严重的破坏,抗震能力较差。

在砌体房屋的抗震设计过程中,要注意建筑结构的形心与质量中心的重合,以保证建筑在地震波的作用下不发生扭转,从而削弱地震波的破坏作用;建筑的附属配件不要突出于建筑之外,以免在地震发生时发生甩落现象。另外砌体结构的房屋要严格控制其高度,控制高度与宽度的比值,尽量降低房屋的建筑重心,以增强其稳定性,避免整体坍塌的现象的发生,砌体房屋的日常维护任务比较艰巨,需要在使用过程中注意维修和加固。

1.2高层建筑的抗震设计思路

随着我国城市化进程的不断加快,城市建设用地日趋紧张,为了缓解城市居民的居住压力,城市规划的过程中新建筑一般以高层建筑为主。高层建筑因其本身的结构特点,对防风和防震的要求要比普通的中低层建筑高,在设计过程中应该进行整体上的设计,要注重建筑结构的整体完整性和连续性,以合理的结构方案和施工方案保证建筑的抗震性能。

高层建筑各结构部件之间的连接是否可靠,对结构的承载力和稳定性起到至关重要的作用,在地震发生时,可靠的连接方式可以使地震波沿其传导方向进行传导,适应地震中的延展性的要求。在进行设计时,要注重建筑结构纵向和横向的结构刚度,使结构在牢固的基础上实现整体的稳定性,使建筑在地震发生之后地基沉降的情况下,能够保持建筑的形状。要实现结构部件之间的可靠连接以及整体的刚度,需要从确定结构设计方案之初就有足够的重视。

2抗震设计时的几个要点

地震对建筑造成的破坏,除了地震波造成的直接破坏之外,地形地貌的改变对建筑的破坏也十分明显,因此对建筑进行抗震设计,需要从建筑结构方案确定之初就要开始考虑,从建筑场地的选择,到对地质的勘察和基础的设计,都是抗震设计的重点环节。根据建筑抗震设计的理论,进行建筑抗震设计时需要重点考虑以下几个方面:

2.1选择适宜的建筑场地

根据地震对建筑的破坏特点,在建筑工程立项之初的选址上,就要注重建筑的抗震功能要求,在选址时要规避影响建筑结构抗震效果的地域,如非岩质的柔软沙土地,以及孤立的高耸山丘,河边或者易发生滑坡的丘陵地带等,无法避免时,要进行不良地质情况的评价,采取合理的基础形式,采用加固措施等,但是往往会提高建筑的成本,因此在选址时尽量选择在开阔平坦的中硬度场地,方便工程的施工,提高建筑结构的稳定性。

2.2注重增强建筑的整体刚性

建筑的受力部分包括纵向和横向的承重部件,要想使建筑结构在地震作用中保持整体上的稳定,就要注重增强建筑整体的刚度。钢筋混凝土结构能够较好地实现这样的目的,能使建筑具有较好的整体性,以及较强的水平刚度,能够比较均匀地传递载荷。增大建筑的整体刚性,建筑整体上的受力就较为均匀,可以使建筑在面对地震时,能够有效延迟结构的屈服时间,起到较好的抗震效果。

2.3建筑的外形要简单规整

随着抗震学术界对抗震研究的深入,抗震理论有了比较大的发展,对于建筑结构的抗震也有了较多的设计依据。对地震后的建筑进行统计,发现结构外形简单对称的建筑不容易被地震波所破坏,具有较强的抗震性能,在设计时要综合考虑当地的地质情况,确定地震波的传导方向,对建筑细节进行处理,采取有效的连接方式,以增强建筑结构的整体稳定性。建筑的外形设计要尽量简单,避免突出于表面的结构,建筑整体上的重心不能与刚度中心有较大偏移。

2.4提高建筑结构的延性

在发生地震之后,采用延性设计的建筑能够有效缓解地震造成的破坏,以局部构件的破坏来减少建筑整体受到的地震冲击,对建筑的抗震贡献和较强的建筑刚度处于同等重要的地位。在建筑结构的设计过程中,注意对整个结构体系关键的部位、构件的把握,实现“强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱杆件及强柱根”的理念,使建筑的结构体系具有较强的耗能能力,提高塑性铰的转动能力和耗能效果,从而提高建筑整体上的延性,减少建筑整体所承受的地震波能量。

2.5选择具有抗震效果的建筑材料

建筑材料的选择对建筑抗震效果也有一定的影响,随着材料技术的不断进步,具有抗震功能的新材料不断面世,在建筑行业也受到广大设计者的青睐。另外钢结构相比于混凝土结构,具有更高的强度和韧性,在重量比上也要优于混凝土结构,具有更好的抗震性能。

3对建筑结构抗震性能进行检验的方法

在建筑结构的设计方案确定之后,必要时需要对设计方案进行抗震性能的检验,以考察建筑的抗震性能是否符合所在地以及客户的需求。目前主要采用的检验方法是能力谱法,该方法的思想是对建筑方案进行弹塑性的分析,分析结果以函数的形式绘制成曲线,该函数曲线以基底所受到的剪力为自变量,以建筑顶点的位移为结果变量,考察建筑整体对地震效果的缓冲作用,这条曲线就是该设计方案的能力曲线,主要能反应出建筑的稳定性能。根据图谱可以直观地对建筑的抗震性能进行评价,通过分析发现在设计的结构无法满足预期的抗震要求的情况时,需要根据检验的结果及时对设计方案进行调整。

依据能力图谱对建筑结构方案进行分析时,根据设计需要的建筑抗震性能,在能力谱曲线图中绘制出设计目标所需要的抗震曲线,对比建筑的能力谱进行分析。若方案的能力曲线与目标曲线之间没有交点,则证明该方案不能满足设计目标的抗震需求,方案中的建筑结构需要进行一定的处理,或者需要重新进行建筑结构方案的设计;若建筑的能力曲线与目标曲线存在交点,要考察交点处的坐标情况,考察设计方案中的建筑对地震的响应情况,能够清晰地表现出建筑结构的抗震能力,以及建筑在受到地震的影响时的响应情况,考察建筑中各部件的情况,如塑性铰的分布是否满足需要,刚性结构的整体抗震能力是否达标等。

4结语

广大建筑结构设计人员与抗震研究学术界之间,不断进行着广泛而深入的合作,取得了比较明显的成果,但不少先进的研究成果仍然缺乏实际运用。结构设计时要注重加强建筑的抗震能力,选择安全稳定的场址、合理的结构类型,采用恰当的抗震计算分析模型对结构进行详细的力学分析,利用新型抗震材料,采用先进的施工工艺,不断提高建筑的抗震性能。

参考文献:

[1]肖丽娜.浅谈建筑结构的抗震设计方法[J].民营科技,2011(05)

[2]丁柏峰.关于有效提高建筑架构抗震性能措施的分析探讨[J].黑龙江科技信息,2010(25)

[3]孙三霞,姜效光,李红培.浅谈砖砌体房屋建筑的抗震设计[J].价值工程,2010(13)

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