机械工业第六设计研究院有限公司 河南省郑州市 450007
摘要:随着经济的发展和人口的增长,住房问题越来越严重,建造了许多摩天大楼来解决住房问题。因此,在建筑的设计和施工中,抗震性能十分重要,这部分一直是建筑师设计的重点。抗震设计是在发生地震时保持高层建筑完整性的重要元素,因此,我们有必要充分了解建筑结构工程抗震设计的重要性以及建筑结构工程抗震设计的要点。当然,抗震设计必须符合结构安全、可靠性和高经济效益的基本原则。抗震设计是基于科学合理的技术,必须确保在地震时抗震设计可以发挥作用,保证建筑物遭受地震之后经过短时间的修缮工作就可以继续使用,这大大降低维修成本,实现利益最大化。
关键词:建筑结构;抗震设计;措施
1、探析建筑工程结构抗震设计的重要意义
地震具有极强的破坏性、危害性以及随机性,我国位于世界两大地震带—环太平洋地震带与欧亚地震带的交会部位,地震频繁。如果建筑工程不具有抗震性或是抗震性能过低,均会对人们的生命和财产安全造成极大的伤害和损失。因此,国家也出台了相关抗震设防标准,并要求严格按照相关标准和要求去执行。现如今,我国在建筑设计方面以结构抗震性作为重点展开了研究,同时也取得了一些成绩。随着现今建筑工程抗震设计及技术的不断发展和进步,使地震危害得到了有效降低,同时也更好地保障了人们的生命和财产安全。就目前来看,国家对于地震规律性方面的认识还不够深入,还需进一步深入地对建筑工程结构抗震性进行研究和探索,与此同时,各地区还应当制定与之相适应的抗震设防标准。如今,人们对于建筑工程结构抗震性设计方面的要求也越来越高,如何提升建筑结构的抗震性能成为一大难题。因此,这就需要不断深入地研究抗震技术及其设计,尽可能确保人们日常生活及品质,不断提升建筑的抗震能力。
2、建筑工程结构设计中抗震设计所需遵循的原则
2.1多重防线原则
墙体厚度直接关系到整体建筑的质量情况,墙体质量良好则能够有效抵御外界的冲击,例如突发的地震灾害,建筑结构稳固者就能够完整地保存下来,墙体厚实者则能够抵挡风雨的侵袭。但是建筑结构单一则无法有效抵御外界灾害的破坏,所以设计人员运用构架剪力墙与多肢墙便是遵循了多重放线的原则,提高建筑的抗破坏能力。
2.2弹性适中原则
建筑弹性适中可以有效确保整体建筑质量,如若建筑结构弹性较低且存在较大刚度,那么一旦遭受强劲的外界冲击,那么极易超负荷而出现突然倒塌的情况。反之,如若建筑结构存在较大弹性,例如建筑长时间遭受外力影响,其内部结构便可能会出现细微倾斜,久而久之便会使得整体建筑结构发生变形,威胁建筑的使用安全。所以只有确保建筑结构弹性适中,方可确保其稳定性良好在受到外力侵袭的情况下才不会受到影响。
2.3建筑整体性原则
在进行建筑结构设计时,整体性设计对建筑的质量也有着较大影响,建筑结构完整那么其在遭受外力重力的情况下,其能够利用内部结构的关联性来分散外力,让外力由大变小,从有到无。所以在实际设计过程中设计人员需要运用专业知识来分析建筑受力情况,让整体建筑结构良好,提高其外力抵抗能力。
3、加强建筑结构工程抗震设计的措施
3.1 科学选择结构体系
为了确保建筑物的整体协调,必须科学地选择结构体系。通常,建筑结构工程的抗震设计概念要求以下两个条件:①稳定;②合适。通过选择科学合理的结构工程体系来满足结构的变形和抵抗力要求。建筑物必须具有一定的刚度,才能在一定程度上承受自身的载荷,并有效防止变形;当地震发生时,才能对较大的地震力辅以缓冲,以防止对建筑物造成局部损坏。因此,在选择结构体系时,必须要明确建筑物传力的途径和受力的计算,转换层的使用应尽量避免,这样可以降低建筑物倾斜或局部受损的几率,从而保护建筑物。
3.2 提升结构延性
如果建筑物的抗震性低于地震等级,则由于脆性破坏很容易倒塌。因此,建筑工程结构的抗震设计应提高结构的延性并增加其强度。可以改进以下内容:①延性材料。如果使用延性材料在发生弹性变形或重复弹性变形时,延性不会有明显下降。②杆件的延性。为了改善结构的延性,应检查结构部件的杆件的延性,例如塑性变形、能量耗散等。③构件的延性。某一个构件发生塑性变形和消耗能量的能力,可以通过提高墙体或框架的延性来改善建筑结构的整体延性。通常,建筑结构的延性与其抵抗塌陷或塑性变形的能力有关。可以在设计中使用以下方法:①在平面上,增强突变处和转角处之类的延性;②对于竖向,可以增强薄弱楼板延性;③增加首道抗震防线部分的构件延性。
3.3 轴压比和短柱的合理设计
在抗震设计中,必须减小柱的轴向压缩比,并增加柱的横截面尺寸。降低轴向压缩比的目的是将柱放置在大偏心受压状态,以避免纵向受力的钢筋没有达到受拉屈服而导致混凝土被压碎的情况。由于柱的刚性强延性差,结构在地震的作用下容易被破坏,可以采用“强柱弱梁”的设计提高结构的整体延性,增加地震耗能,增强结构的抗震能力。
3.4 提升结构的整体性
①选用钢作为支撑结构。钢结构是建筑行业中的一项新技术,但已在许多项目中使用。如贵州钢结构发展中心楼,占地 26,000 平方米,高 24 层,建筑承板使用港静线桁架,可以改善建筑物的完整性。高层建筑主要采用钢结构支撑系统,对建筑框架结构的侧面刚度产生积极的影响,可以提高整个高层建筑的强度,提高水平荷载。与纯框架结构相比,钢结构支撑体系的稳定性极佳,适合结构支撑要求。使用环向密封同一平面,可以增加侧向刚度,尤其是在地震负荷较高的地方效果更好。②抗侧力结构。如果建筑结构为框架结构形式,则可以使用钢结构来支撑建筑物的竖向负载和部分横向负载。如果建筑物的结构是多种框架结构的形式,可以通过交错桁结构调节上下楼层,从而提供单元设置灵活性。该结构在钢结构的平面中,梁柱的弯矩较小,侧向位移较小。
3.5 规范建筑形体及构件的布置规则
平面不规则主要类型为:扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续,具体反映在结构分析软件结果的评估和确定中,如扭转不规则体现在:位移系数不应小于 1.2 且不大于 1.5,周期比对于 A 级高度的建筑不应大于 0.9。竖向高度不规则的主要类型是:侧向刚度不规则、抗侧力构件不连续、楼层承载力突变等。如果设计结果不满足要求,则设计人员必须重新考虑和分析模型,以调整梁柱布置和截面,尽可能达到设计规则。
3.6 做好非结构部件设计
非结构部件包括内隔墙和外围墙,其设计可以执行以下步骤:①控制建筑框架和填充墙之间的连接,从而使填充墙成为主要建筑结构的一部分。对于墙壁连接,可以使用柔性连接。②附着在建筑楼与屋面结构的,必须做好非结构构件与主体结构的连接处理,以免在地震中造成损坏。③加强了幕墙装饰胶合板与建筑物主体结构的有效连接,并防止损坏贴面。
结束语
总的来讲,建筑类型不同,其所具备的性能也有所不同。国家对于建筑业的发展极为重视,确保建筑安全是当前建筑业发展的重要保障。在开展建筑工程结构设计过程中强化抗震设计是确保建筑安全的重要基础。因地震灾害会严重威胁人们的生命和财产安全,对社会具有极强的破坏性,所以必须强化抗震设计以确保建筑物能更好地保障人们生命和财产安全。
参考文献:
[1]赵荣国.浅谈超限高层建筑结构基于性能抗震设计[J].汽车世界,2019(019):205.
[2]孙海宾.高层建筑结构抗震设计重点分析[J].建筑·建材·装饰,2020(06):220,226.
[3]祁广星,王康宁.建筑结构抗震鉴定及加固设计分析[J].建材发展导向(下),2020,18(07):61.