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摘要:随着我国城市化规模的进一步扩大,城市中建筑物在建设中的质量问题已成为社会所关注的焦点。同时随着我国建筑领域对抗震与耗能减震技术的研究深入,建筑耗能与减震技术已经逐渐地应用于我国城市建筑中的抗震结构设计中。本文中主要研究了混凝土结构建筑抗震结构设计,文中首先对混凝土结构建筑抗震设计的基本概念进行分析,然后简要分析了混凝土建筑抗震结构设计的要求和设计中的优化层次及设计方法。最后结合实际情况,提出了一些完善混凝土结构建筑抗震性能的具体措施,为我国混凝土结构建筑抗震结构设计提供一些参考意见。
关键词:混凝土结构;建筑抗震;结构设计;具体措施
一、混凝土结构建筑抗震设计的基本概述
混凝土结构建筑中所设计出的抗震层主要是应用于基础顶部位的抗震结构,通过这层抗震结构就可以有效的阻隔地震波带来的能量,混凝土结构建筑在安装抗震层的过程中,需要将抗震层顶部梁顶和房屋的基础面间隔0.6~0.8米的空间,这样就可以有效地利用抗震层顶部的楼板安装成地下室或是半地下室,设计师通过将抗震层安放在地下室柱顶区域或是地下室的墙顶区域,就可以承担地震波带来的剪力效应和位移效应。当混凝土结构建筑所受到的水平剪力较大时,那么设计师可以将抗震器设置在混凝土结构建筑的柱中,这样就可以将抗震层所承受的剪力和弯矩力直接传递至柱体或是墙体上方,但是在应用的过程中设计师需要考虑到混凝土结构建筑物柱体上端弯矩对上部结构的具体影响。如果混凝土结构建筑底部周边不存在可以移动的空间或者是混凝土结构建筑物的房屋较高,那么就可以采用层间抗震的方法进行避震。但是我国政府所颁布的《抗震规范》中明确表示,混凝土结构建筑物,在建造过程中不宜使用层间抗震的设计方案,如果在特定场所必须采用层间抗震设计方案,那么设计人员需要结合建设场地的实际情况,对该方案进行详细的分析,并采取有效的措施保证该方案应用过程中的有效性。
二、混凝土建筑抗震结构设计的要求
混凝土建筑抗震结构在设计过程中,设计人员如果想要混凝土结构建筑达到良好的抗震效果,那么就需要考虑到混凝土结构建筑是否可以在地震较弱时,可以保证建筑物的整体稳固性不会受到损坏;在地震中等时,建筑物的主体结构在经过相关维修后仍然可以投入正常;在地震较大时,混凝土结构建筑物可以做到在地震中不发生倒塌。因此设计人员需要在对混凝土结构建筑物进行设计过程中,考虑到混凝土结构建筑的综合性能和具体的受力分布,设计人员可以根据实际情况采用“强剪强弯”的设计方法来提高混凝土建筑结构的整体稳定性。在对混凝土建筑结构进行设计的过程中,设计人员需要充分地把握到混凝土建筑结构的刚度值大小,并仔细分析混凝土结构建筑建造过程中的地质条件、混凝土结构建筑使用材料的性能、施工中的机械设备运行参数、建筑物结构的具体力学受力性质等,然后根据混凝土结构建筑物的整体刚度强弱,将抗震层和建筑物主体进行相连,提高混凝土结构建筑的整体抗震能力。
三、混凝土结构建筑抗震结构设计的优化层次及设计方法
(1)混凝土结构建筑抗震结构设计优化层次
在对混凝土结构建筑抗震结构设计进行优化的过程中,施工方需要对混凝土结构建筑的以下三个层次进行优化。
第一,对混凝土结构建筑的功能进行优化,这就需要根据混凝土建筑结构功能要求和具体的造价需求,在实现混凝土建筑总体功能要求的目标下,对建筑物中的各个结构功能进行优化;第二,对混凝土结构建筑的结构体系选择进行优化,在混凝土结构建筑结构体系的选择过程中,设计人员需要对框架结构、剪力墙结构、筒体结构、悬挂结构等相应结构进行合理的分析,然后根据混凝土结构建筑的具体结构强度、刚度、动力特性、造价需求、使用标准、美学效应等其他相关的需求,选择相适应的结构体;第三,对混凝土建筑结构尺寸进行优化,在对混凝土建筑结构尺寸进行优化的过程中,设计人员首先需要选择相适宜的几何形状和材料,这样就可以来设计出满足建筑使用需求的最优化结构构件截面面积,在对混凝土结构建筑的结构构件尺寸最小造价进行设计,进而提高混凝土结构建筑的使用性能。
(2)混凝土结构建筑抗震结构设计的方法
在对混凝土结构建筑进行抗震结构的设计过程中,设计人员首先需要减少建筑物在地震中的能量输入,在具体的建筑结构设计中,可以采用根据位移的结构抗震方法进行防震,在设计过程中,首先需要对混凝土结构建筑物进行定量分析,保证混凝土结构建筑的弹变性能符合特定区域地震力作用下的变形需求,施工方还需要对混凝土结构建筑构件的荷载力进行分析,然后再根据混凝土结构建筑变形大小和建筑结构位移之间的关系,确定建筑物构件的具体变形值;其次,设计人员需要在混凝土结构建筑中应用高延性的设计原则,通过在混凝土结构建筑中安装消震和隔震装置,来控制混凝土建筑的结构刚度,这样就可以在发生地震的过程中,混凝土结构建筑构件具备较大的延性状态,从而抵消地震发生过程中地震波带给建筑物的能量,进而通过阻尼器来减少混凝土建筑结构的振动感。
四、提高混凝土结构建筑抗震性能的具体措施
(1)对混凝土结构框架节点区域的施工质量进行控制
提高混凝土结构建筑抗震性能的过程中,施工方首先需要对混凝土结构框架节点区域的施工质量进行控制。由于混凝土框架节点区域在施工中出现的钢筋较为密集,因此不方便施工人员进行混凝土浇筑施工,在混凝土浇筑中节点区域的混凝土振捣作业难度较大。此外由于节点区域出现的模板接头位置较多,导致混凝土在浇筑过程中容易出现振捣不严实或是漏浆问题。这就需要施工方在混凝土结构框架节点区域的施工过程中,对关键的部位和工序进行严格的审核,使得建筑结构刚度连续性满足工程的施工要求。
(2)改善混凝土结构建筑的砌块类型
提高混凝土结构建筑抗震性能的过程中,施工方还需要对建筑隔墙和围护墙中所使用的砌块进行适当选择,例如,通过在填充墙中选择较为轻质的砌块就可以使建筑墙体具备较强的抗侧移的能力,同时还可以在纵向上保持建筑物墙体具备连续的贯通性。施工方还可以根据监理人或是业主的具体需求来选择填充墙中使用的砌块,提高建筑短柱的承受能力和抗剪性。
五、结束语
根据有关调查资料显示,我国有37%的地域处于多地震带区域,而地震每年对我国都会造成巨大的经济损失,这就迫切需要我国科学家及工程师在混凝土结构建筑的研发过程中将减震元素加入到房屋的结构设计。当前我国已经研制出了一种较为经济的房屋耐震体系,在混凝土结构建筑中采用这种房屋耐震结构体系,就可以显著地提高房屋整体结构的柔韧性,同时还可以减少房屋整体结构与水平地面运动之间的偶联性关系,保证在地震环境下混凝土结构建筑内的框架结构不会受到损坏。
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