建筑结构设计中基于抗震措施的分析 何小定

发表时间:2020/9/9   来源:《基层建设》2020年第14期   作者:何小定
[导读] 摘要: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设计方案时,建筑结构体系有着多种设计型号。
        云南人防建筑设计院有限公司东莞分公司  广东东莞  523000
        摘要: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设计方案时,建筑结构体系有着多种设计型号。不同的建筑结构体系,对设计要求有所不同,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。而且在选型过程中,涉及到对各种因素的考虑,具有较高的专业性和难度。
        关键词:建筑结构设计;抗震措施
        引言
        当前,房屋建筑结构体系选型,应该充分重视结构的抗震设计,将提高结构抗震性能作为选型的参考指标。结构的抗震性能,也与结构选型的合理性有着密切联系,设计人员必须抓住重点,严格遵循相关的原则,在确保建筑施工质量的同时,给企业创造更多的经济效益。
        1混凝土建筑抗震结构设计的要求分析
        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。混凝土建筑抗震结构设计的要求主要涉及以下方面:(1)设计人员在设计混凝土建筑抗震结构时,需要全面考虑部件性能的平稳性与安全性。同时设计人员还需要全面了解建筑材料自身具有的性能,并且在设计过程中详细分析建筑构件相连位置的构建刚度之间存在的偏差,如果刚度存在较大的差异,既不能实现良好的抗震效果,同时又会直接影响建筑物的正常运用。(2)在对混凝土建筑抗震结构的设计过程中,设计人员可以依据构件的受力形式对构件进行区分,将其分为不同的结构类型,在此基础上再根据其破坏形式的不同分为脆性破坏和延性破坏。根据构件的不同特性对构件进行布置,充分发挥延性破坏构件具有的优势,以此来提高建筑物的抗震性能。
        2当前我国在建筑抗震设计上的主要问题
        首先是抗震指标规定不明确,评判体系不系统。我国的建筑抗震设计理念起步较晚,发展稍缓,因此对于衡量建筑物抗震性的评判体系尚未完全建立,很多抗震指标没有明确规定。这就导致设计者在涉及建筑抗震设计时无从下手,无法从固定的几个方向来增强抗震性,也无法最终量化地评价某个建筑的抗震能力。其次是抗震设计目标层级低,不够经济。我国目前的抗震设计目标大多还是集中在震而不倒,即只要不出现大的伤亡损失即可,而对于建筑本身的功能性损害和修复的经济性则没有太多考量。所以,这种设计理念最终致使建筑在应对地震后,建筑物内部功能损害过大,经济损失不可估量。
        3基于性能的建筑结构抗震设计主要方法
        3.1构件重要性区分设计
        根据不同的抗震性能目标,除要求小震下所有构件均应通过计算满足要求外,中震及大震下各不同部位的构件应按重要性分类,分别按不同的截面控制条件进行设计。当构件失效可能引起结构的连续破坏或产生危及生命安全的结构严重破坏时,该构件应定义为关键构件,进行重点设计。关键构件一般包括:建筑的底部加强区的抗震主墙、穿层柱等。对局部大跨度、大悬挑和转换构件也应特别设定具有针对性的性能目标。大开洞楼板也建议根据具体情况采取相应加强措施。建筑通常会在底层设置通高的大堂、中庭或大空间多功能厅、宴会厅等,常造成楼板大开洞和穿层柱。穿层柱在小震弹性计算中由于计算长度长,与同层框架柱相比刚度小,往往分配到的地震剪力较小。但在实际地震中,当结构进入塑性变形阶段,同层框架柱的刚度退化,穿层柱在此时将承担较大剪力,若仅考虑弹性计算中的受力情况容易导致其先行破坏。钢筋混凝土楼板在平面内可看作刚体,是地震剪力分布传递至竖向构件的关键。

当楼板开大洞时在洞口周边会形成应力集中,并且对地震剪力的整体分布也会产生影响,应予以重点设计。根据建筑结构的不同特点,关键部位也会有很大的区别,结构设计人员应从抗震概念上综合考虑,根据具体情况有针对性地确定关键构件。对结构关键构件应采用比现行规范、规程的规定更严格的抗震措施以满足其预期性能目标。还可通过大震下的弹塑性分析检验其抗震性能,并按照其在大震下的破坏形态、损伤状况等分析结果调整、完善设计。例如:在设计中对大开洞楼板按需要进行温度、风载、地震作用等工况下的楼板应力分析,根据《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)相关要求进行楼板大震下专项抗剪验算,并提高楼板的构造要求。对穿层柱可采用提高抗震等级、进行并层计算、按中震或大震性能化设计、进行屈曲分析等多种设计方式。除关键构件以外的普通竖向构件,应根据抗震性能目标的要求,明确相应的抗震等级,按目标要求进行中震下的设计,并结合大震弹塑性分析结果的定性或定量设计给予保障。耗能构件则主要通过概念设计、构造措施,并可参考大震弹塑性分析结果的定性设计,来保证其在地震时的性能。
        3.2抗震设防的目标及目标的实现
        我国出台了相关文件,用于规范建筑抗震结构设计工作,指导着结构体系选型工作的顺利进行。并提出了三个明确的抗震目标,被称为“三个水准”。指的是在不同级数的地震下,建筑结构应该达到的状态。即在地震级数较小时,建筑结构不受到影响;在级数为中等的地震下,建筑受到的损坏可通过后期维修恢复;而当发生大地震时,建筑结构即使发生局部损坏,整体框架也能维持原状。为了达到这三个标准,在结构设计阶段,可以分为两个步骤开展设计工作。首先是在小地震情况下,建立建筑结构的变化模型,结合模型对原有设计进行改进。第二阶段则是对大地震情况下建筑架构进行分析,并采取有效的结构优化措施。
        3.3遵循抗震结构设计原则
        运用抗震结构设计理念必须基于抗震等级的设计原则,以保证建筑物结构的合理性。1)抗震结构基于完整性设计理念,并不是建筑物中仅考虑单个部件或者某一个空间结构达到实际要求的抗震等级,而是要观察设计整个建筑物的抗震等级的合理性及精确性。2)要满足整个建筑物的刚度要求,同时具有一定的韧性,以延长建筑物的寿命。3)多线规则在建筑施工的过程中,不能单方面考虑相同的地震带,还要全方位地将建筑物抗震等级提高,设计多条防线,在建筑物合理性的前提下最大程度地提高抗震等级。4)合作原则多个零部件以及多个独立的模块同时发挥抗震的作用,才能保证建筑物抗震等级的提高。5)在不同的建筑物中要设计具体的抗震构造,结合当地的施工要求和地理环境因素,将抗震结构与实地建筑物共同发挥抗震的作用,比如建筑要求为混砖结构,需采用内外连续墙且在其中增加水平圈梁的安全结构,内外墙连续结构可以提高建筑物的整体韧性,水平圈梁可以提高建筑物表面的抗击能力,将二者合理运用,可以更好地提高抗震等级,延长使用寿命。基于抗震结构设计的基本原则,合理有效地将抗震结构设计理念运用到建筑物的结构中,才能保证建筑物的安全性。
        结语
        目前,随着社会的快速进步,扩大了建筑项目的建设范围,面对这种发展形势,人们对建筑的要求越来越严格。这就需要工作人员在设计建筑施工方案过程中需要全面考虑建筑项目建设的场地,通过全面分析混凝土建筑项目建设的实际地质环境之后,需要优化设计抗震结构,进而增强混凝土建筑的抗震能力,从而使建筑的可靠性与安全性得到有效保证。
        参考文献:
        [1]何涛,马青.混凝土建筑抗震结构设计问题研究[J].中国新技术新产品,2020(2):98-99.
        [2]张民君.混凝土建筑抗震结构设计研究[J].城市住宅,2019,26(8):177-178.
        [3]李晓社.混凝土建筑抗震结构设计存在的问题及应对策略[J].产业与科技论坛,2019,18(13):78-79.
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