
- 收藏
- 加入书签
建筑结构设计中的隔震减震措施浅析
摘要:建筑是国家的基础建设,为国家经济发展做出巨大的贡献。同时,随着人们对施工要求的提高,建筑工程的结构设计也有了更高的标准。设计师除了考虑建筑工程的美观性外,还应充分考虑结构的安全性。在此背景下,抗震设计受到了各界的广泛关注。抗震设计的效果不仅关系到建筑结构的稳定性,也关系到建筑使用者的人身安全。
关键词:建筑结构设计;隔震减震措施
引言
近年来,地震灾害屡屡发生,对社会及人类造成了不可磨灭的伤害,严重地限制了城市的建设与发展。在这样的环境下,人们开始逐渐意识到抗震设计的重要性,并在建筑结构设计中融入了抗震设计。但是由于设计人员对于抗震设计方面的知识了解甚少,导致在设计过程中存在很多亟待解决的问题。
1建筑抗震结构的设计特点
建筑抗震结构设计中,需充分控制结构刚度值的大小。做到对建筑建设区域地形地质状况、建筑基本建材性能、主要设备运行参数、应用力学体系等基本情况的了解,从而确定建筑整体刚度及主要结构设施的建设刚度。进而依托连接结构进行调解,以确保抗震能力的充分抬升,使建筑整体受力大小保持在地质支撑所能承载的范围内,即抗震结构设计的基本思想是允许建筑结构在地震中有小范围的偏转,并经过连接结构的调节使得建筑性能仍在可接受的运行范围内。抗震结构设计展开过程中,设计人员应对建筑主体结构之外各关键部位及受力连接点的受力参数进行精确计算,并依照计算结果与实际情况相比对,从而进一步开展建筑主辅结构的优化设计。过往经验表明,使用了柔和刚度的混凝土在地震中更易发生主体结构的变形与损坏。并在余震作用下发生进一步结构损害直至坍塌。故而高层混凝土建筑设计过程中应着重建筑主辅结构的设计优化,以确保结构刚度能够达到指定要求范围。同时还应强化结构延展性,从而抬升整个高层混凝土建筑的抗震性能。
2建筑结构抗震设计中常见的问题
2.1建筑体形
很多建筑物因为地形原因的限制应业主的要求将其形成街边的一道风景,很多业主都会向设计单位提出各种各样的要求,例如:要求在设计时能够赋予建筑物形体一定的美感。这样的现象主要体现在:一是建筑物的平面有时因地势的原因不得不选择以转折的方式进行美化;二是结构表面呈现出不规则形状,或凹或凸,甚至有尺寸远大于原有尺寸的30%以上;三是建筑物楼板的局部没有形成连续,经常会发现楼板错层的现象或者楼板开动率过大等情况,导致楼板的面积与基本结构的实际面积相差超过50%;四是一般建筑物的下部投影面积都会高度上部,因为只有这样才能够有效地满足建筑物部分的空间使用需求,但是这样的方式长期存在会造成质量偏心的情况,造成建筑物结构出现不规则扭转;五是楼层之间承载力变化超过30%,过于明显。
2.2结构框架
一般来说在建筑结构设计当中框架设计方面所存在的问题是多种多样的,主要有以下几个方面:一是建筑物底部的结构框架梁跨度较大,久而久之就会引发“强梁弱柱”情况的产生;二是框架中柱网的设计呈现明显的不规则现象,致使开间不均匀;三是梁和柱内部纵向的配筋率没有达到抗震设计的基本要求;四是框架中梁架的截面面积较低,从而造成“轴压比”、“剪压比”出现超标现象;五是承担着转换作用的楼面次梁存在设计不合理的现象,有些过于偏少,导致后续的施工难度极大。
2.3抗震墙
建筑结构的底框结构在设计时并没有严格地根据抗震墙进行设置,因建设单位过于追求经济利益,随意减少抗震墙的设置数量;另外业主方面过于重视空间功能性的划分,导致抗震墙的分布呈现出不对称和不均匀的现象;还有一些建筑工程在结构设计期间抗震墙的设置过多,导致薄弱层逐渐发生上移的现象,因多层砌体房屋的结构发生了变形,当地震发生时就会造成更为严重的破坏。
3建筑结构设计中的隔震减震措施
3.1隔震措施
(1)根据反复的实验和对比表明,在对建筑物进行设计的过程当中采取基础隔震的方式具备更加明显的效果,基础隔震措施往往会用在形态较为规则的建筑物中。在基础隔震设计的过程当中常见的隔震装置主要分为两个方面,即铅心橡胶隔震支座和叠层橡胶隔震支座。(2)层间隔震措施的应用主要就是将抗震环节和隔震环节这两个方面有效的结合在一起。层间隔震的出现且其根本的原理主要就是能够在原来的基础之上安装一些耗能的减震装置,这种装置在应用的过程当中主要就是采用质量和隔震支座共同构成。(3)特殊材料的隔震应用可以有效地将地震波削弱,从而让地震所带来的负面影响降到最低。在传统的建筑设计过程当中许多的建筑材料使用的都是砂子和黏土这两种,这两种材料的应用能够在基础方面加固,从而有效地降低地震所带来的作用力。从现阶段来看,建筑能够使用的隔震材料在大面积增加,例如弹性隔震砖,并且全新的隔震技术也应运而生,在建筑结构设计进行的过程当中将特殊的技术和特殊的材料进行结合使用在基础层就能够大大降低地震所带来的影响。基础隔膜的出现能够在地震发生时地震向产生的作用力被削减,从而让上面部分的结构受到较小的地震影响。这种技术常常多见于层数较多的建筑物当中,但是从实际来看采用基础隔膜的隔震效果并不是非常良好。层间隔膜所起到的主要作用就是减弱地震的传递效果,层间隔膜的存在能够将地震时所产生的能量有效地吸收,隔震支座能够让地震的结构反应降低,并且其自身的施工方式和工序也较为简便。层间隔膜和基础隔震装置对比而言,层间隔膜的综合性能较差。但是层间隔膜在应用的过程当中也存在着自身的优势,能够像橡胶支座一样很好的达到建筑的隔震需求。在抗震设计的过程当中还有一种方式就是悬挂隔震模式,这种模式的工作原理就是让建筑物的重量悬挂让其对地面的承载力大幅度下降,从而有效地减少在地震过程当中所出现的惯性力的影响,在实际应用的过程当中采用这种方式也具备良好的隔震效应。
3.2科学合理地进行隔震、消能减震设计
在建筑结构抗震设计中,可以将一些效能部件添加到建筑结构中,这样在多震作用下,建筑结构也能达到预期的减震效果,并且仍能确保建筑结构保持在弹性范围内正常工作。同时地震发生时,也能大大降低建筑结构运动中的加速度、位移速度带来的不良反应,有效削弱建筑结构部件的损坏程度,确保建筑工程结构和整体建筑物的完整性。进行隔震、消能减震设计时,需要注意以下问题。第一,选择建筑场地和建筑地基时,需要确保地基具有较高的密实性和稳定性,这样才能大大降低地震对建筑物的不良作用。第二,建筑结构间存在不同的差异,这些差异会导致不同的隔振系数,在设计过程中需要根据实际情况合理选择隔震支座。第三,选择抗震的相应构件时,需要重点考虑构件材料的延展性,降低地震给建筑物结构带来的破坏性和损坏程度。
4结语
综上所述,在城市化飞速发展的今天,国家对建筑行业的发展极为重视,建筑类型存在较大的差异,具备的性能也存在不同,所以从抗震的角度出发应该结合不同的类型和地质条件来设定不同的标准。基于不同区域的地震频率和等级,在建筑设计的过程中有效地开展抗震设计的工作,不仅需要考虑建筑所在地的地质结构,还需要考虑建筑材料的选择和因地制宜的优化抗震方案。
参考文献
[1]翟晶晶.建筑工程结构设计中抗震问题的分析[J].城市建筑,2021(5):116-118.
[2]闫争科.建筑工程结构设计中抗震问题的分析[J].建筑技术开发,2021(9):19-20.
[3]尚柯华.建筑结构设计中抗震概念设计的重要性探究[J].工程技术,2021(7):93.