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探究建筑结构设计中的抗震结构设计理念
摘要:随着建筑规模的不断扩大,建筑结构也越来越复杂,对建筑结构的设计提出了更高的要求。地震是地球上较为常见的地质灾害,所以抗震设计是建筑工程结构体系中十分重要的一个环节,通过合理的设计提升抗震的等级,能够更加有效地提升建筑物的稳定性和安全性。目前我国建设设计在抗震问题上取得了一定的成绩,但是在具体运用的过程中还有一些细节有待改进,需要建筑结构的设计者提出更科学合理的方案。本文主要简单介绍了建筑结构抗震设计的相关内容,通过分析建筑结构抗震设计要点,来探讨建筑结构抗震优化设计的有效措施。
关键词:建筑结构设计;抗震结构;设计理念
引言
随着社会的不断发展,人类对生活的要求越来越高,同时对民用建筑结构设计也有了更高的要求。目前,大多数的高层建筑都是以混凝土结构为主的,这是因为混凝土结构具有较强的抗震能力,可以提高建筑的安全性。对于混凝土建筑设计而言,抗震设计中最为重要的是把控建筑结构,只有建筑物的整体抗震能力达到标准,才能够抵抗地震灾害。因此,相关建筑设计人员必须对高层混凝土建筑抗震结构设计予以高度重视,在开展设计工作之前,做好结构设计分析工作,从而有效提高高层混凝土建筑的综合质量及安全性。
1建筑抗震概念设计概述和意义
建筑结构设计一般会从计算设计和概念设计两个方面展开。建筑结构设计需要在完善信息和数据的基础上进行结构的搭建,但是因为地震的发生有不可预测性,在实际的建筑设计中不能通过准确的计算来设计建筑的具体抗震等级,所以在设计的过程中一般会引用模拟地震情况来统计出相关的参数,从而实现对建筑结构的科学计算,得到对应的抗震结构,保证建筑的抗震等级。目前,我国在抗震建筑设计层面展开了多年的研究,取得了较大的进步,有效地降低了地震的危害,保护了人民的生命和财产安全。但是我们对地震规律的把握还不是很完善,还需要大力研究建筑工程结构的抗震效果,各地区也应该结合自己本地的地质情况作出相应的建筑抗震标准。人们对建筑结构抗震的要求越来越高,对于建筑设计师来说,怎样提升建筑结构的抗震级别成为了重要的研究课题。因此加大抗震研究的经费投入,让建筑设计者有更好的研究环境,对于促进建筑的抗震能力发展十分必要。
2抗震结构设计的主要原则
2.1建筑结构合理性原则
在实际建设过程中,设计人员需要有效结合目前建筑物的真实情况,选择较为合理的构建方式。一般来说,设计人员需要在确定整体结构之后,采用系统化的方法对结构进行分析。建筑物自身能够对一部分刚度较差的梁体结构起到稳定支撑的作用,一些需要承受竖向荷载的构件不能转变为耗能构件,这是因为竖向结构十分脆弱,容易产生受力不均匀的情况,当发生地震时,部分位置容易坍塌。因此,所有构件都应该具有很强的延性,设计人员不仅要考虑工程近况,还要充分考虑工程后续发展情况。
2.2建筑环节不同的抗震防线原则
在高层混凝土建筑中,对于抗震防线而言,设计人员在不同的工程环节中需要进行不同的工程设计与资源配置。设计人员可以对高层建筑工程进行分级,在比较脆弱的位置设计多个抗震防线,这样即使发生地震,也会有效防止连带问题。此外,如果只是单一地设置一道防线,一旦发生余震,就有可能导致灾情的进一步恶化。构件之间的强弱关系也可以视作弹性变化的有效关系,在主体构件遭受一定的冲击之后,第一道防线就会被完全突破,由于后面防线与第一道防线存在一定的受力距离,因此第一道防线不会直接对第二道防线造成影响,进而有效保证了建筑物的安全性。
2.3建筑不同部位的抗震设计原则
对于一些具有强弱关系、距离过大的位置,设计人员需要合理应用不同的抗震设计结构。相关设计人员必须在开展结构设计工作之前,进行受力试验,充分考虑并结合每个构件的承载能力,准确判断局部构件的承载能力是否符合荷载要求。但是,除了局部构件的稳定性需要再次确定以外,整体构件的稳定性不能因为局部构件的稳定性增强后而受到忽视。简单来说,局部构件的受力效果、刚性程度、承载力的协调状况都需要根据构件形式的不同进行适度调整。另外,现场建设人员需要有效保证局部构件受力均匀,不能因为某个部位承载力较强,就减小这个部位的强度,因为这会增加其他部位的荷载,当发生地震时,就会影响整个建筑物的稳定性。
3建筑抗震优化设计的有效措施
3.1优化高层混凝土建筑抗震结构设计
高层混凝土建筑结构设计过程中,对抗震结构进行优化在对工程造价产生影响的同时能够有效强化抗震效果,设计开展过程需综合高层混凝土建筑的功能要求、使用指标,在严格规范制度的前提下践行目标。优化过程中有多种结构类型可供选择,如剪力墙、框架结构等,在结构类型选择的实践过程中需综合社会效应、工程造价的基本要素,融合经济学考量、美学欣赏的设计要素,选择与建筑类型及要求相适宜的抗震结构体系。优化工作需从规划设计着手展开,这首先要求混凝土高层建筑平面结构设计得干净、对称、整齐,其次应在定量分析基础上对混凝土结构抗震性能展开体系研究,从而对其整体性能进行明确,并通过对结构特征、剪力墙方案、布置方法的确定,实现高层混凝土建筑抗震结构的优化。
3.2充分了解周边环境,因地制宜展开设计
高层混凝土建筑的设计建造过程中,应将对地震等有关自然灾害的预防囊括在结构设计过程中。故而,对建筑位置的合理选择,能够显著提高相关结构的抗震能力。位置的选择应依托于相应科学理论,并在对备选位置周边地形地貌进行广泛勘探后挑选适合位置后开展工程建设。这期间应注意高层混凝土建筑周边不应出现变电站、发电厂等安全不稳定因素,并尽量将位置选择在平缓地带,避开山坡、沼泽等不利于抗震的地点。结构设计方案的制定应在国家有关标准体系框架内,而实际施工过程中的结构自身应具备一定的空间调节能力。以确保外力影响下结构建筑结构具备一定的结构延伸能力,具有依托记忆形状恢复至先前形状的能力。这一做法能够有效增强结构的抗震性能,并以这一延展性方案延长建筑的耐久性。
3.3建立构件受力模型,建立“框—剪力”结构
在对抗震结构进行整体分析时,需要建立各构件的受力模型。以此确认结构不同部位的不同受力情况,并依托受力模型进行常见地震情况下建筑的应力方向、大小分析。以此为基础采取适当的结构性补充措施,以增强地震发生时建筑抗震性能的稳定性。这期间应尤其注重竖向结构上建筑的重力分布,以确保结构纵向上各组分受力均匀、结构受力合理且在适中范围内、各受力结构间未发生交错,应确保各受力组分间层次分明,各司其位。在此基础上对整体结构进行优化补充,对补充结构做出对应的美学设计,以确保建筑抗震性能与美学特征的双重提升。抗震结构设计中主体结构下包含多个延性分体系,各延性分体系间应进行有效的协同连接。
结束语
综述而论,我国建筑抗震结构整体设计尚处在开拓期,近些年来的工程实践已积累一定经验,但理论分析的整体仍需逐步扩衍,这需要全体设计人员的集体探索,从而实现抗震建筑材料、构型、理论方面的全面提升,以有效解决地震中建筑发生的相应问题,助力社会民生的更好发展。
参考文献
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