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建筑结构设计中的抗震结构设计理念
摘要:目前为止,地震灾害仍然是人类无法抗衡的巨大自然灾害之一,世界各地都被地震灾害困扰着。地震来袭造成的建筑灾害往往是毁灭性的,因此建筑行业中建筑物的抗震安全设计一直是建筑安全设计的首位,这也就促使建筑企业为了有效抗震进行结构设计的不断优化。建筑企业只有认真做好建筑项目的抗震安全工作,提高建筑物的抗震水平,才能确保建筑物的安全等级足够,提高建筑物质量,从而可以加长建筑物的使用时间。文章从不同方面论述了关于建筑抗震设计的设计理念以及相关的设计要点,提出针对性的有效抗震措施,以此为建筑行业相关人员的抗震研究提供有价值的数据参考,从而进一步达成深入性的理论分析。
关键词:建筑结构设计;抗震水平;抗震设计
一、抗震安全设计理念论述
抗震设计从很早的时候就已经是建筑行业关注的话题,经历了十分漫长的发展阶段,无论是早期的土质木质建筑,还是现在的钢筋混凝土建筑,抗震等级设计一直存在,经历了经验估算阶段,预应力计算阶段,损伤计算阶段以及极限值计算等各个阶段。
在目前的抗震设计中,我国的建筑行业规定了建筑抗震设计的统一标准,从而完善了建筑抗震设计的整体稳定性、经济效益性和安全实用性等。施工单位在实际的现场施工中,施工人员应明确按照国家规定的建筑抗震设计标准进行施工,并且要根据现场实际情况以及建筑物抗震等级要求等条件进行针对性的施工方案计划,针对性地提高建筑物的抗震强度、整体性能等,做到建造完成的建筑物在地震来袭时有一定的抵抗力,做到抗震设计规范以内的所有地震等级无法对建筑物造成塌陷等毁灭性摧残[1]。
当前科技水平无法准确的预测地震水平,地震本身存在着很大的突发性和不确定性,不同的地质、不同的环境以及不同的使用要求,都会影响建筑物实际抗震水平,因此,抗震安全设计无法通过具体计算来进行精确设计,各种复杂的因素都会直接影响建筑物的整体质量,相关人员在进行建筑物设计时,必须结合建造当地的实际土质、环境情况、以及国家的抗震水平要求、经济效益、实际设计经验、抗震相关理论等条件,并加以完善,从多方面逐一提高建筑物的抗震安全水平,提升建筑物的整体质量和稳定性。
二、建筑物抗震安全设计重点
(一)设立多重抗震工序系统
对于整个建筑物来说,抗震系统在建筑物安全性能方面起到至关重要的作用,整个系统由多个延性好、抗剪性能好的子系统组成,在建筑物建成后,这些系统和日常的结构系统开始共同分工协作,维护建筑物的安全性能和质量。
例如,建筑物常用的框架剪力墙结构,框架结构的建筑物在本身有着较高的整体性和延性,剪力墙增加建筑物的抗剪性,两者结合大大增加了建筑物的刚性以及延性,因此在进行建筑物结构设计的时候,剪力墙部分最好采用双肢剪力墙或者多肢剪力墙来进行建筑物不同区域结构的安全设计,从而使得建筑物的刚度达到设计要求。当地震真正发生时,往往不是一次性的,每次地震之后通常伴有余震,这些余震等级通常不会太高,取决于初次地震的强度,但有时候也足以摧毁建筑物,给建筑物带来二次的地震危害,而普通的抗震结构设计中,在经历了第一次地震后可能无法及时的产生地震预防作用和抵抗力,从而导致建筑物内部抗震结构被破坏,使得建筑物整体发生破坏现象,极大降低了建筑物震后的使用安全性以及质量,同时,使用耐久度也会受到影响。因此,在进行建筑物抗震结构设计的时候,一定要对建筑物具体使用要求和当地环境,以及建筑物最终造型对抗震设计水平有无影响等各方面进行综合考虑,再进行设计建造,从而保证建造好的建筑物具有良好的抗震性能以及整体质量。
(二)针对建筑物脆弱部位,进行抗震水平专门设计
在强震作用下,构件如果没有足够的安全储备,就会遭到破坏,因此构件的实际承载力是判断建筑物薄弱部位的重要依据。要想能够提高楼板的抗震能力,我们可以计算出楼板的弹性应力比,让其能够发生均匀性的改变,另外为了防止构件局部变形过大,我们应该提高建筑整体的稳定性,加强楼板与整栋楼的连接力使整个建筑物具有优良的变形能力,同时也能够协调各个构件达到协同工作。在抗震设计中,结构设计工程师是抗震设计的主要操作人员,因此要想设计出一个抗震能力较好的建筑物,设计人员本身就应该具备优良的意识,并且有自主意识的去控制好薄弱环节,对建筑物整体有清晰的认知,这样才能保证整栋建筑的薄弱层不受破坏,从而提升整体的抗震能力。
三、提升建筑抗震性能的主要应对措施
1、合理的平、立面布置
建筑物自身结构的设计对建筑的抗震性有着直接的影响。工程实践结果表明,在复杂地形下对建筑物进行平面布置时,建筑物的质心与刚心会出现不一致的现象,这会导致建筑物出现重心不稳的状况,在地震的影响下,建筑结构将会发生很大的扭曲,从而使地震的破坏作用加大。对于建筑设计者来说,建筑物不仅要遵循形状规则和结构对称的原则,还应该满足竖向均匀的原则,从而可以有力的降低建筑结构的扭转度,保证非结构构件可以保持稳定的状态,同时还可以降低材料的损耗。在建筑结构抗震设计理念中,要求建筑结构在进行平面布置时尽可能的使建筑结构的重心保持稳定,建筑立面上尽可能的降低结构的重心,避免建筑结构出现头重脚轻的现象。
2、选择轻质材料,减少结构自重
建筑材料是建筑物的基本组成部分,对建筑结构的抗震性有着重要的影响。建筑物在地震时所受到的地震作用力是根据建筑结构的刚度进行分配,刚度越大的结构构件,在地震中受到的影响也就越大。在对建筑材料进行选择时,在保证建筑材料安全性的条件下,还应选择轻质材料,尽量地减少建筑结构构件的自重。
3、对结构设计中的各种参数进行详细分析,确保建筑设计的精确度
参数设计的目的是为了更好的计算地震作用力以及房屋的各构件对地震作用的反应。主要是对每个墙柱梁板的承载力以及变形参数进行计算。计算开始前,要建立与建筑结构相匹配的计算模型,然后依据模型和设计概念做出细致的计算。计算结果分析的主要内容有结构的位移、扭转系数、刚度、剪重比系数以及自振周期等参数。根据计算结果进行优化调整,这样才能提高建筑物的抗震能力,保证建筑物在地震发生时的安全。
四、结束语
综上所述,建筑结构的抗震设计是一个完整、系统的概念,是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。因此,我们应重视抗震设计工作,严格遵守相关规范,全面增强建筑物的强度和安全性,降低或者避免地震灾害对建筑物的影响程度。
参考文献
[1]生兆中分析民用建筑结构的抗震设计问题[J].建材与装饰,2018(01):80-81.
[2]薛素铎,赵均等.建筑抗震设计. 北京:科学出版社,2003
[3]龚思礼等.建筑抗震设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2018.11-13.
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