摘要:目前主流的抗震性设计目标是小震不坏,中震可修,大震不倒,即最大限度地减少财产和生命损失。根据以往的经验和数据反映,设计者仅考虑建筑截面构件的抗震性,而忽视建筑整体的性能抗震性是远远不够的。人们越来越强调建筑物在其使用寿命周期内,承受了不同程度的地震影响下,依然能够维持其基本的功能,并将维护费用降到最低。因此,基于性能的建筑结构抗震设计应运而生。本文基于房屋建筑结构体系选型及抗震设计探讨展开论述。
关键词:房屋建筑结构;体系选型;抗震设计探讨
引言
在确定房屋建筑结构体系时,需要综合考虑各方面影响因素。例如,施工方案中对建筑性能的要求、建筑楼层高度和抗震级别、施工现场的地质情况以及施工材料的规格型号等。就建筑行业目前的发展趋势来看,未来建筑功能将往综合性方向发展,这意味着在制定工程施工方案时,建筑结构体系有着多种设计型号。不同的建筑结构体系,对施工要求有所不同,也深刻地影响着房屋建设效果。因此,房屋建筑结构体系选型至关重要,对工程施工进度和整体质量起着决定性作用。
1建筑结构抗震设计基本原则
1.1建筑结构规则、对称分布
必须遵循建筑结构规则、对称分布原则。此外,在进行建筑结构抗震设计时,需要按照实际情况,结合建筑的结构特征,如平面形状。同时,在进行建筑的纵横比设计时,需要更加注重建筑结构设计的对称分布性原则,确保建筑的扭转符合相关要求。此外,需要注重建筑刚度,在确保质量的前提下,从宏观角度上进行考虑,按照建筑结构的对称性原则,提升建筑结构设计的科学性。还需按照建筑的基础形式,分析场地设计要求、设计的可行性,减少建筑结构基础设计问题的发生。
1.2以能量守恒为出发点的抗震设计
首先,建筑受损是由地震所带来的能量造成的,建筑的受损程度是建筑内部消耗能量和地震带来能量共同作用的结果。因此,在建筑内部合理添加耗能部件,能最大限度地吸收地震带来的能量,尽可能地减少能量对建筑的损害。该方法的优势在于能够更数据化地反映建筑的受损程度,方便横向比较。但是,难点在于能量计算精度无法控制,因为建筑的内外部影响因素繁多,无法准确预估建筑的受损情况,并且能量的计算本就是一个约数,无法精确计算。因此,此种方法需要设计者具备丰富的设计经验和极高的运算能力。
1.3运用计算机科学设计建筑力学模型
借助计算机技术,在抗震设计中,可以对建筑结构的具体抗震数据进行精确计算,确保建筑结构的抗震性能符合要求,通过计算机对建筑结构进行充分分析,注意建筑结构在荷载的作用下出现的变化,然后绘制出设计图纸。构建出更加符合实际需求的建筑模型,分析建筑的抗震能力是否符合实际要求。现阶段在抗震设计中,借助信息技术,在数据分析以及建模方面更加方便。因此设计人员可以使用先进的技术,比如BIM技术,就是一种在建筑内应用广泛的一种技术手段,在建筑设计的阶段对BIM技术展开应用,各部门充分参与到建筑设计中。在建模方面BIM有可视化的特点,可以满足相关的要求。
2有关于高层建筑中常用的结构体系及其特点的概述
(1)剪力墙结构,剪力墙结构所指的是用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构。也就是说剪力墙结构体系的抗侧力构件都是由剪力墙组成。剪力墙结构具有如下特点,第一,其墙身平面内的抗侧移刚度很大,而其墙身平面外刚度却很小,因此比框架结构有更好的抗侧力能力。第二剪力墙结构有很好的承载能力,而且有很好的整体性和空间作用,在房间内隐藏了梁、柱棱角等,便于室内布置发,方便使用。
第三,剪力墙结构属于刚性体系,结构也具有一定的延性,具备较好的抗震性能。(2)框架-剪力墙结构概述,竖向受力构件由框架柱和剪力墙组合而成。框架柱和剪力墙协同承受竖向及水平荷载。它具有框架结构平面的布置灵活,有较大空间的优点,可以满足建筑对于各种不同功能的要求,又具有侧向刚度较大的优点,建筑所受的水平力主要由剪力墙承受,而在竖向荷载主要由框架结构承受。框架剪力墙结构体系是符合多道抗震防线要求的结构体系,在该结构中抗震墙由于其侧向刚度大,成为第一道防线,框架则是抗震的第二道防线。(3)筒体结构的概述,筒体结构又分为框加-核心筒及筒中筒两种结构,框筒结构中心为抗剪薄壁筒或密柱框架围城的框筒,外围为普通框架所组成的结构。筒中筒结构即中央为薄壁筒,外围为框筒组成的结构。
3建筑结构抗震能力提升策略
3.1科学选择建筑场地
在具体进行建筑场地选择时,需要尽量选择开阔平坦的稳定岩石地基与中硬土地基,确保建筑具有较高的抗震性能,与此同时,还需要尽量避开地基土为半挖半填,易液化土的地段,避免由于场地因素损坏建筑结构。在特定环境内,如果无法确保建筑场地避开不利地段,相关人员需要采取有效措施对其进行加固处理。
3.2合理优化建筑主体结构设计
(1)剪力墙的优化设计。剪力墙直接影响着房屋结构的稳定性和安全性,只有保证剪力墙的安全稳固,才能够确保建筑类人员的安全。在优化剪力墙设计时,尤其需要强化对暗柱部分的设计,根据具体建筑结构合理设计暗柱,为剪力墙结构提供有效承载,有效保证剪力墙结构的承载力和稳定性。(2)砌体结构的优化设计。砌体结构在建筑中起着承载负荷、抵抗侧向位移的重要作用,所以在具体设计时,需要保证其外形的规则,对于抗侧力构件需要均匀对称的进行布设,沿竖直方向合理调整侧向刚度。此外还需要对门窗尺寸进行合理设置,避免其影响建筑结构的稳定性。(3)基础结构的优化设计。地基基础结构直接决定着建筑在投入使用后的安全稳固性,所以必须对基础设计进行全方位优化,综合考虑各方面影响因素,比如水文地质情况、建筑承载力要求等等,以此为基础来进行基础埋深的计算和地基基础选型的确定,确保所设计地基基础结构的稳固性和承载力能够达到既定工程要求和技术标准。
3.3合理优化结构构件
在房屋内错落布置平行结构和树形结构,能够确保整个房屋结构具有更高的抗震性能。尤其是在使用竖向强度和刚度时,必须确保能够有效提升房屋结构抗震性能,在具体开展施工作业时,还需要确保构件使用具有较高的均匀度,合理设置抗震缝,同时还需要严格控制设计部件,确保建筑结构功能完善性,使其具有较长抗震时间,同时还可以保障建筑美观性。在对房屋墙面砌体进行整体性和刚度施工时,尽量选择使用现浇混凝土作为抗震构件,通常情况下,混凝土结构具有良好的整体性能和水平高度。在具体进行施工作业时,需要使其抗震墙体平面尽量实现水平对齐,使其物位移和散落问题得到有效解决,实现房屋抗震性能的有效提升。
结束语
基于性能的建筑抗震设计区别于过去只注重截面承载力的设计,体现了更科学、更严谨的抗震设计理念,强调了业主对结构性能的自主选择性,为业主带来了更高的经济效益,为社会各界节约了宝贵资源,同时也为设计者提供了更广阔的发挥才能的空间,为建筑领域开辟了更加良好的发展前景。因此,它值得设计者们朝着这个方向努力学习,不断尝试,开拓创新。
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