摘要:近年来,我国地震灾害发生愈加频繁,汶川、玉树特大地震灾害给我国带来了严重的生命财产损失。加强建筑工程抗震能力,是有效抵御地震灾害的重要举措,进而为建筑居民提供安全的生产生活环境。随着建筑设计水平的不断提升,建筑抗震结构设计受到了更多的重视和关注,同时也是衡量一个建筑结构设计水平的重要因素。笔者结合自身多年建筑结构设计经验,就抗震结构设计工作提出个人见解和建议,希望为相关领域从业者提供必要的参考和帮助,同时也希望我国建筑建设设计水平得到全面发展与提升。
关键词:建筑结构;结构设计;抗震;设计理念
1导言
地震是一种突发性的地质灾难,其地震等级不同会对各建筑物造成不同程度的损坏。由于其不可抵制性,人们很难对其采取有效的应对措施。现今社会的地震预测系统并不十分准确和全面,而剧烈地震所造成的严重后果却又是人们所不能承受之痛,它不仅会使房屋破坏倒塌,而且会威胁到人们的生命和财产安全。因此,建筑行业设计人员必须加强对抗震设计的研究,如加强延性材料应用、选择合适的结构形式等,使建筑结构的刚度、延性以及承载力符合抗震规范要求,努力提高建筑结构的抗震能力,完善建筑结构的抗震设计理念,并扩展其实际应用范围。
2抗震结构设计需遵循的主要原则
2.1整体性原则
从建筑工程角度来讲,抗震结构设计必须遵循整体性原则,也就是说在抗震结构设计时需要保障建筑结构的整体抗震性,如此才能避免震后因局部构建破损造成建筑整体结构稳定性不足,并形成潜在的安全隐患。与此同时,建筑抗震结构又细分为多个子结构抗震构件,这便需要强化每个子结构的抗震性能,并实现各子构件之间有效衔接,如此才能提升建筑结构的整体抗震性能。
2.2结构清晰原则
从力学角度分析,建筑结构抗震设计主要采用地震力分散传递消耗方式降低地震损害,因此必然需要强化地震力传递路径设计。在此条件下,明确建筑结构具体位置便显得尤为重要。借助计算机信息技术,能够对建筑模型在地震时所产生的受力情况进行精准计算,并以此对抗震结构中存在的不足进行有效处理和强化,由此实现建筑抗震结构设计质量和水平的全面提升。
2.3结构规则原则
抗侧移刚度是建筑结构抗震性设计的重要内容,只有确保抗侧移刚度一致才能提高建筑结构刚度的稳定性。建筑结构布局主要分为垂直与纵向,为此在进行建筑结构抗震设计时需要提高结构布局的科学性与合理性,确保建筑结构各部分的抗侧移刚度处于同等状态,由此便大大提高了建筑结构,特别是垂直结构的稳定性与抗震性。
2.4结构刚度与抗震能力相匹配原则
结构刚度与抗震能力是决定建筑结构能否有效抵御地震灾害的重要条件,因此建筑结构抗震设计还要遵循结构刚度与抗震能力相匹配原则。在进行抗震设计时,相关设计人员要对建筑结构刚度给予高度重视,只有建筑结构刚度能够应对地震力的破坏,才能保障建筑结构在发生地震时不发生变形。近年来,随着建筑高度的不断提升,建筑结构刚度要求也随之提升,结构刚度与抗震能力相匹配原则也显得愈加重要。
3常见结构的抗震设计方法
3.1合理提高抗震设计等级
地震级别分为小震、中震、大震。有关研究得出,以50年一周期为例,小震出现率为100%,其破坏力超过抗震设计强度的概率为62%,中震的概率为10%,大震的概率为2%,故对于地震多发地带应适当提高抗震等级。根据建筑使用类别,甲类和乙类建筑抗震等级要提高一级,丙类建筑要满足当地抗震设防要求,丁类建筑可以适度降低要求,但必须满足当地抗震设防标准,确保建筑的抗震稳定性。
3.2墙体设计
建筑结构中的墙体在发生地震灾害过程中十分容易出现裂缝问题,甚至可能出现坍塌的情况。在建筑结构设计中,墙体设计占据着十分重要的地位。设计这可以通过单独设计墙体的方式将设计效果优化。为了保证墙体能够满足抗震设计要求,可以采用纵向设计和横向设计的方式,保证两方向都能够具有足够的抗震性能。
设计者在设计建筑墙体结果过程中应当加强对细节设计的重视。例如在设计剪力墙结构中,可以重视横向设计中墙体的均匀度,如果遇到地震灾害能够在横向位置方面降低地震对墙体产生的影响。在纵向设计方面加强设计避免地震作用下墙体结构出现严重纵向位移,甚至出现坍塌。此外,应当确保墙体结构具有足够的承载力。墙体的数量从一定程度上决定着建筑的刚度,如果没有按照设计规范要求进行墙体数量的设计,那么必然会影响到建筑结构的安全性和稳定性,建筑墙体结构的刚度也很难满足要求,在地震发生时可能会发生严重的安全事故。
3.3屋顶设计
建筑结构整体稳定性和屋顶也有着一定关系。良好的建筑在面临地震灾害时不会受到严重的影响,能够有效保护使用者的生命财产安全。设计中应当有效减轻建筑整体的自重,从而加强建筑结构的稳定性。在屋顶设计中首先应当严格遵守国家设计标准要求,其次应当适当将屋顶重量减轻。
3.4隔震和消能减震设计
传统的建筑结构设计中应用的延性结构体系十分常见,延性结构体系在控制建筑结构刚度方面发挥着重要的作用,能够避免建筑在受到地震灾害侵害时发生严重的变形。建筑物设置了隔震消能减震设计能够增大非弹性状态建筑结构构件的延性,将地震作用释放的能量吸收,从而降低地震带来的不良影响,降低建筑物的损害程度。
4建筑结构设计中抗震结构设计理念的应用
4.1科学设计传力路径
本质上讲,抗震结构设计是一种力学知识的科学利用,因此采用合理的方式将地震力进行有效传导和分散,进而提高建筑结构的抗震能力。传力路径是建筑结构防震设计的重要内容,其目的在于明确地震力的传导方向与途径。在进行传力路径设计时,需要确保建筑各构件均匀受力,同时也要对建筑工程所在区域的抗震等级要求等客观因素加以综合考量。
4.2科学设计建筑结构布局
建筑结构布局的科学性与合理性对建筑工程抗震能力有着十分重要的影响,其中建筑结构布局平面、竖直面规则性与刚度是决定抗震能力的基础和前提。为实现理想的抗震效果,建筑结构布局设计需要满足以下几方面内容:其一,建筑结构布局中各构件要尽量保持规则、对称的排列方式,特别是建筑中心与刚度中心要保持重合;其二,建筑结构布局在竖直面方向要降低重心,由此避免出现错落问题;其三,注重建筑结构中墙体、支撑柱等结构或层面的强度和刚度,确保其达到相关标准和要求。
4.3建筑力学模型技术运用
现阶段,建筑力学模型技术越来越多的应用到建筑结构抗震设计工作中,如BIM技术依据建筑结构相关数据进行建模,并对其在地震环境中进行模拟,由此得出相关结构设计存在的问题或不足。通过建筑力学模型技术的运用,极大的提高了建筑结构抗震设计的科学性与实效性,为建筑结构设计水平的提升奠定了坚实的技术基础。
4.4科学选择建筑材料
建筑材料是建筑工程施工必不可少的基本要素,同时也是建筑结构抗震设计所考量的重要内容。建筑材料对于建筑结构强度有着重要影响,并直接作用到建筑结构的抗震能力上。因此在进行建筑结构抗震设计工作时,相关设计人员也要对建筑材料进行科学全面考量,结合建筑结构强度要求对建筑材料性能加以明确。
5结束语
综上所述,建筑物的抗震结构设计需考虑的因素有很多,提升建筑物抗震性能不仅要维护建筑物的安全性和稳定性,还需要保证其美观性,为用户提供安全感和满足感。因此,抗震结构设计者要优化设计理念,根据时代变化改进抗震设计措施,在不断的经验积累中提高建筑结构抗震设计质量,保障建筑工程质量,保证使用者的生命安全,使我国建筑行业稳定发展。
参考文献
[1]马立博.建筑结构抗震设计理念与方法分析[J].绿色环保建材,2019(3):72+75.
[2]魏琏,王森.中国建筑结构抗震设计方法发展及若干问题分析[J].建筑结构,2017,47(1):1-9.
[3]肖添.建筑结构设计中的抗震结构设计理念[J].住宅与房地产,2019(9):81.