建筑结构设计中抗震设计要点

发表时间:2021/6/24   来源:《建筑实践》2021年40卷第5期   作者:安立朋
[导读] 抗震性能是建筑物必须具备的一项功能

        安立朋
        菏泽城建建筑设计研究院有限公司   274000
        摘要:抗震性能是建筑物必须具备的一项功能,为确保建筑物的抗震性能符合国家规范标准的要求,必须科学开展抗震设计,明确抗震设计要点,并对每个要点进行严格控制,同时也要对抗震设计进行优化,从而提升抗震设计水平。文章主要对建筑结构设计中抗震设计的要点进行了分析,并提出了抗震设计的优化策略,以供借鉴、参考。
关键词:建筑;结构设计;抗震设计

        抗震设计是建筑结构设计中的一项重点内容,但抗震设计的涉及范围较广、难度较大,若是抗震设计不合理,则会影响建筑物建成后的稳定性、安全性。鉴于此,建筑结构设计中,必须把握好抗震设计要点,确保抗震设计的合理性,为提升建筑的抗震性能奠定良好基础。
1.建筑结构设计中抗震设计的要点
1.1地基基础设计
        地基基础是建筑结构的重要组成部分,地基基础的抗震性能也在很大程度上影响着建筑的稳定性。鉴于此,地基基础设计中,也要高度重视抗震设计。前期应做好资料收集,包括地质活跃度、地质构造等,并以此为根据,对地基承载力进行准确评估。并根据地质构造,对地基基础的施工方法进行合理选择呢,如基坑开挖深度、基坑支护方案等,确保地基基础的稳定性。在地基基础设计中,应遵循《建筑地基基础设计规范(GB 50007-2011)》、《建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)》等国家标准的要求,科学开展抗震设计。第一,对工程资料进行全面分析,明确地基基础的相关参数,包括地基深度、桩基深度与直径、基础总面积以及接缝宽度等。第二,借助有限元模型,来准确计算建筑极限荷载,并根据计算结果,来对荷载组合进行优化,明确相关参数。第三,针对地基基础开展形变量计算,应以正常状态来进行计算,确定正常状态下的结构组合。第四,按照承载能力极限状态下的荷载效应标准组合,来计算基础内力、基础或承台的高度,确定配筋率,并对材料强度进行验算。
1.2平面与竖向设计
        建筑物建成后的稳定性,也在一定程度上受到平面规则的影响。建筑结构设计中,应高度重视平面设计。抗震性能较高的建筑,通常情况下平面有着一定的标准,如平面长度不可过长、凹凸口的宽度与深度不宜过大、不宜采用细腰形的平面或角部重叠等。也就是说,建筑结构设计中,在平面布置的时候,应尽量做到规则、对称、简单,从而避免承载力、质量、刚度分布不均。针对复杂形状平面,如有较多凹凸口的平面,应采取合适的补救措施,从而保障建筑物建成后的稳定性。对于高层建筑,在竖向设计中,最好是规则、均匀,不可设置过大的收进、外挑,并要确保结构侧向刚度上小下大均匀变化,同时竖向抗侧力构件应当做到上下连续贯通。
1.3建筑结构构件设计
        框架结构设计中,强剪弱弯、强柱弱梁以及强节点弱构件、是抗震设计中的要点。首先,强剪弱弯指的是增强抗剪能力、降低抗弯能力。剪切破坏为脆性破坏,弯曲破坏为延性破坏,确保柱符合强剪弱弯,其便不会出现剪切破坏。除此之外,抗震设计中,应根据规范要求,对梁、柱的剪力设计值进行科学调整。一般情况下,抗震等级不同,则梁、柱的剪力增大系数也要有所差异。同时应考虑钢筋面积、材料强度的影响。其次,与梁构件破坏而导致的局部破坏相比,柱子发生损坏后会影响整体结构的稳定,甚至造成垮塌。鉴于此,为提高建筑的抗震性能,保护柱,通常要在梁部设置塑性铰,借助其塑性,来对地震能进行有效吸收,从而起到抗震的效果。强柱弱梁指的是让梁端的塑性铰先出、从而使柱端塑性铰尽量推迟出现或减少出现。通过增加柱的配筋,也能达到上述目的。

最后,强节点弱构件指的是,针对节点核心区开展抗震验算工作,确保各抗震等级下的框架节点均达标。抗震设计中,还可以采取提升结构延性的方法,来提高建筑的抗震性能。如,可使用多段墙框架,遇到地震的时候,可以有效转移、吸收地震能量,起到减震、隔震的效果。
1.4施工材料选择
        建筑内部结构构件的重量通常情况下与其受到的地震作用力正相关。鉴于此,应对施工材料进行合理选择,以控制内部结构构件的重量。根据工程实际要求,在确保建筑建设质量的基础上,应优先选择性能优越、轻便型的构件,从而实现建筑整体重量的降低,减轻地震作用给建筑带来的影响,提高建筑物的抗震性能。目前,建筑主体部位通常使用韧性、强度较高的材料,以确保结构的稳定性。此外,还应多使用钢结构、聚塑板等环保型材料。
2.抗震设计的优化策略
2.1多道抗震防线设计
        抗震性能良好的建筑结构体系,一般情况下是由多种延性分体系组合而成,这些不同的延性分体系进行恰当的连接,从而得到良好的抗震效果。例如,框架剪力墙结构是建筑的常见结构之一,其是由延性框架、剪力墙两个分体系组合而成。在遭遇地震的情况下,某些分体系出现损坏,其他分体系依然能够组成抗震防线。站在内力分布角度考虑,设置多道抗震防线,能够有效预防建筑物在遭受地震的时候直接倒塌。除此之外,通过对各分体系之间的连接构件进行合理设计,使其在地震作用下出现塑性变形,便可以达到减弱地震作用力的效果,保护建筑主体结构的安全性。
2.2计算结构性能参数
        建筑结构设计中,应对结构性能参数进行科学设置。抗震设计的合理性在一定程度上受到结构性能参数的影响。鉴于此,抗震设计中,应对建筑物的承载力进行计算。同时,还要对地震作用下,建筑物抵抗地震冲击的作用力进行计算。对建筑主体的承载力进行计算的时候,应综合考虑结构的变形、结构的位移,对主体结构变形情况进行准确确定,即地震作用下,延性位移出现的变化、层间位移角出现的变化。为确保建筑的抗震性能,必须确保数据的真实性、准确性。鉴于此,可建立建筑抗震模型,来模拟不同地震强度下建筑物的反应。通过对计算机技术进行高效应用,来对建筑物的各项参数进行准确计算,从而可以提高建筑结构设计水平。
2.3做好统筹协调工作
        建筑结构设计中,为确保抗震设计质量,应做好统筹协调工作,从而实现对抗震结构设计的优化,为建筑物抗震性能的提高、整体安全性的强化奠定良好的基础。在实际开展统筹协调工作的过程中,建设单位、业主、施工单位以及设计单位等多方,应建立沟通协调平台,设计过程中,定期组织现场交流会议,确保设计作业的顺利开展,保障设计方案既符合安全要求、又符合业主需求。应加大对BIM技术等先进技术的应用,确保统筹协调工作的有效性。

结语:
        综上,建筑结构设计中,为确保抗震设计的有效性,应高度重视地基基础设计、平面与竖向设计、建筑结构构件设计、施工材料选择等要点,确保每一环节的科学性、合理性。同时,也要采取多道抗震防线设计、准确计算结构性能参数、做好统筹协调工作,以提高抗震设计水平。通过高质量的抗震设计,可以确保建筑物有着良好的抗震性能,从而实现建筑物整体建设质量的提升。
参考文献:
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