時間:2022-03-22 16:23:35
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目前,我國建筑抗震技術已經有了一定的提高,但是與國外的技術相比還有很大的差距。建筑工程師還不能把建筑設計和抗震設計很好的結合,建筑抗震設計的發展還比較慢,并且抗震設計也不能與各地區的實際情況很好的結合。我國抗震設計存在的問題主要表現在以下幾個方面。
1.1工程師缺乏實際工程經驗
由于我國的科技水平不高,不能準確的判斷地震的成因,并且對其預測,造成居民的很大損失,還有在地質地震等方面的研究不夠,特別是建筑物的抗震能力方面。這就導致我國建筑設計中抗震設計的發展滯后,而且也沒有統一規范的設計理念,因而很難實現建筑設計的抗震目標。
1.2工程師對實際情況的考量不足
目前,很多建筑工程師只是根據數據和固有的一些參數進行施工,缺少對地區的實際情況進行考量。因為不同地區地質的構造截面的實際承載能力不同,所以要結合實際情況進行檢測計算。不能根據固定地震降級系數來進行施工,例如,我國建筑抗震設計中的把地震降級系數固定為2.81,容易導致工程師把小級別的抗震應用到建筑抗震設計中,當遭到大級別的地震時,建筑物不具備抗震能力,會造成很大的損失。
2.建筑抗震設計的注意要點
2.1堅持建筑結構設計的對稱原則
目前,根據相關的建筑抗震設計規定,建筑工程師要堅持建筑結構的規則,同時要求結構設計師做大簡單、規則的設計,從而做到建筑物遇到小級地震不壞、中級地震可以修補、高級地震不會倒的目標。并且要求工程結構設計師遵循豎向形態的建筑規則,通常選擇方形和圓形的形狀,因為矩形和梯形的形狀規則比較均勻。按照此類形狀設計的建筑物,在遇到地震時內部構件承受力比較均衡,通常只會出現平移震動,而一些非對稱結構的建筑在地面平移時,會出現扭轉震動,主要是因為建筑物的質心和剛心不能重合,當發生地震時,建筑物的內部構件會遭到嚴重的破壞,發生變形。
2.2注重建筑構件與連接點處質量
在建筑工程設計和施工過程中建筑構件的合理配置以及連接點處的質量與建筑施工安全質量存在直接的聯系。并且在新型建筑材料問世的同時建筑物的外部設計大都會采用新型建筑材料,例如大理石、瓷磚等。而建筑室內裝飾也會使用到吊頂等技術。這些室內以及立面裝飾本身存在抗震性能的問題,并且其與建筑主體的牢固連接也是抗震設計的關鍵。近幾年,在一些地震災害中,發生過很多下“玻璃雨”的事情,主要原因是目前的技術還不能防止地震中玻璃幕墻的變形,因此,在很多地震中,一些高層建筑的玻璃幕墻會遭到很大的破壞。所以,如果在建筑中采用玻璃幕墻,必須提高建筑構件與連接處的質量,從而保證玻璃幕墻在地震時不會變形。并且在遭遇地震時能夠與建筑物脫離,將所受到破壞的程度降到最小。此外,在內隔墻、玻璃隔斷等構件的設計上也要提高連接點的質量,保證建筑主體連接點的牢固性,從而提高建筑物的抗震性。
2.3關注建筑頂部抗震
建筑屋頂的抗震設計對于高層建筑物有重要的影響。這就要求設計師十分重視建筑頂部的抗震設計,在遭遇地震時,建筑屋頂過高、過重都會加重建筑的變形程度,特別是我國的高層建筑物中普遍存在這樣的問題,如果不重視高層建筑屋頂的抗震設計,發生地震時,下層建筑物會受到很大的影響。如建筑的屋頂與下層建筑的重心沒有位于同一條直線上,那么建筑屋頂的抗側力墻也會與下層建筑的抗側力墻出現分離,當地震出現時則會加劇損壞。因此在高層或超高層建筑設計中應該使用新型高強度輕質的建筑材料,盡可能保證屋頂的重心與下層建筑的重心位于通一條直線。當建筑屋頂的較高時要保證其抗震定性,緩解地震帶來的變形作用。此外頂部結構的設計也適當的選用強度高、剛性均勻輕質的結構材料。
2.4建筑豎向布置
建筑豎向布置主要體現在建筑物的高度結構質量以及剛度的設計中,特別是在高層或超高層建筑中建筑的豎向布置對于建筑抗震設計來說更加重要。建筑樓層的使用功能差異導致建筑物樓層分布的質量和剛度均不一致,例如樓層包括游泳池、會議室、健身房等。樓層的功能導致樓層上下之間的剛度差異過大。高層建筑中剛度最差的樓層的抗震性能最為薄弱,在出現地震時即為變形嚴重的薄弱層。在建筑設計中由于樓層功能不同導致的墻體不連續,柱子不對稱等極大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震設計中應該盡量保證豎向的剛度分布靠近,尤其是在結構上剛度轉換層更加要著重注意。
2.5建筑設計需要達到的設計限值
在實際的工程操作以及設計時,一定要嚴格遵循我國相關部門的標準規范要求,例如在8度的防烈度情況下,粘土磚多對地震降級系數固定為2層建筑物的高度不能夠高于18m,建筑層數不能大于6層等。一旦超過相關的規定,就會嚴重影響到建筑物的抗震能力,除此之外,對于建筑物局部的墻體尺度也要控制它的最小值,保與實際情況結合在一起證墻體截面的抗震強度能夠滿足抗震要求,避免墻體在地震時不會出現開裂或者倒塌等破壞情況的發生。
3.結束語
1.1合理的選址在建筑結構抗震水平設計中,合理的選址是最基本的先決條件。為了保證選址的正確、合理性,我國政府部門已經出臺了《中華人民共和國減災抗震法》等法律條文,其中明確規定“對于有可能發生的重大建設性工程以及次生災害進行嚴格的地震安全指標評價,按照地震安全評價結果,明確相關建筑物的抗震設防要求,并對其進行分別設防”。建筑結構的設防標準根據其實際質量可分為四個標準,其中:甲類:地震時間或大型建筑工程可能發生的次生建筑類災害;乙類:地震中不能中斷使用功能,且必須要逐步恢復的建筑類型;丙類:除甲、乙兩類建筑外的其他普通建筑類型;丁類:抗震級別相對較低的建筑。根據對相關法規的分析,在進行建筑物結構設計時,必須要選擇對建筑有利的場地,避免在不利地段建設大型民用建筑,以防止地震破壞隱患的出現。對于一些軟基地段,也必須要進行充分的處理,才能夠進行合適的建筑設計。另外對于地震可能引起的次生災害問題,也必須要予以正確的處理,進一步保證選址的正確性。
1.2科學的設計當地震發生時,不同的建筑結構所受到的地震影響是不同的,為了最大限度降低地震災害的影響,建筑設計人員在抗震設計環節中,要根據當地地段的實際情況來進行建筑結構的選擇。目前,我國常用的鵝建筑結構可以分為“鋼筋混凝土結構”、“砌體結構”、“鋼混結構”和“鋼結構”四種類型。通過對四種結構的比較分析得出,鋼筋混凝土結構的抗震能力相對較強,因為其自身具有較好的柔韌性,所以當建筑物因地震災害而出現應力變形時,鋼筋混凝土結構能夠依靠自身良好的承載力對其進行一定程度的控制,這是其它三種結構所不具備的優勢。近年來,高層建筑建設的增多,大大增大了其在地震災害影響下的水平位移和抗側移剛度,這在無形之中就加大了地震災害的影響,為了避免地震災害影響程度的增大,在設計和審核高層建筑抗震設計時,必須要考慮結構的側移度。
1.3堅實的質量地震作為破壞性超強的自然災害,想要最大限度降低其對建筑的破壞,保證建筑設計堅實的質量是最基本的防護措施。相比較而言,我國建筑設計水平發展較為緩慢,在地震設計方面也存在不夠合理的情況,這使得很多建筑結構都出現了地震安全隱患,過大的自身重量也加大了地震危害。為了保證建筑結構抗震水平,必須要在建筑抗震設計環節中科學的運用抗震理論,根據相關設計原則,利用有效措施來提高建筑結構的可靠性與安全性。
2實現建筑結構抗震水平設計的措施
2.1基礎性防震措施應用基礎性防震措施根據建筑的結構的不同位置有著不同的措施:(1)地基隔震。地基隔震是在建筑地基與土層之間設置緩沖層,以便在地震發生時減小建筑與土層之間的震動碰撞,實現對震能的有效吸收和反射作用,減小地震對建筑物的破壞。目前,我國最常使用的地基隔層為瀝青原料隔震層。(2)基礎隔震?;A隔震是整個建筑結構抗震設計中的關鍵,想要降低地震對建筑物的破壞,就必須要做好基礎隔震措施。在對建筑基礎采取抗震措施時,為了減小地震對上部結構的破壞,需要在建筑物的上部結構和基礎位置接觸處設置隔震層,防止地震力由地基處向上部結構傳播,降低地震對建筑上部結構的破壞?;A抗震裝置一般采用混合隔震裝置、基底滑移隔震裝置和夾層橡膠隔震裝置等。(3)間層隔震。間層隔震是為了吸收地震的沖擊余力而設置的,間層隔震的有效設置能夠對震力進行再次削減,以達到降低地震對建筑的破壞作用。間層隔震一般都安裝在原始結構層上,其實我國最早使用的的抗震措施,具有施工操作簡單的優勢。(4)懸掛隔震。懸掛隔震是通過懸掛的方式,將建筑物全部或部分結構脫離地面,從而在地震出現時,降低地面震動與建筑物之間的震力作用。目前,此種抗震措施多用于大型鋼結構建筑當中,收到了較為不錯的抗震效果。
2.2機敏減震支撐體系機敏減震支撐體系是集成現代科技技術的防震系統,其利用活塞運動的原理,對建筑結構進行設計。在地震災害發生時,保證建筑結構中的內、外鋼能夠通過不斷的滑動來消減地震的破壞力,減輕震力破壞和消耗地震作用力的傳導。目前,這項技術還在不斷的研究和完善當中,相信其很快就能夠實現有效的應用,為建筑抗震設計水平的提升做出貢獻。
2.3效能減震技術應用效能減震是實現對地震所產生動能的消耗,來減輕地震能的傳導大小,從而降低其對建筑物的破壞程度。目前,在此技術方面一般采用消能器和阻尼器,兩種器械都能夠實現地震能量的有效消耗和吸收,減小震力對建筑主體的破壞,以達到對建筑主體結構安全、穩性定的保護。目前,效能減震技術在我國建筑防震設計中得到了有效的應用,其在新建筑的防震設計和舊建筑的抗震加固方面,都起到了良好的效果。
3總結
1.1建筑模型設計的重要性建筑空間形態具有很多種,主要包括平面形狀和物體空間形狀。根據相關的地震數據統計表明,在地震中,平面形狀就會更加復雜,如出現不平衡,建筑的不對稱翼將受到一定程度的損害。在唐山大地震中,我們可以看到許多這樣的類型,一些傳統的、常規的建筑造型在地震中沒有嚴重的損害,甚至還有一些能夠很好地保留下來。地震在三維空間內是非常復雜的,將會對建筑物造成很大的傷害。特別是在結構剛度出現突變的位置。因此,在建筑設計過程中,需要盡可能使建筑平面和空間形狀變得簡單。盡可能設計一些凹凸的結構面,盡可能延長一些不對稱翼。在布局上,需要使得建筑物結構能夠盡可能達到剛度的均勻分布,避免一些非對稱的剛度分布不均勻,這樣就能夠有效避免住房建設出現扭轉而產生破壞。
1.2建筑結構設計的規則合理對抗震設計的影響在建筑設計的過程中,應該遵循優先選擇的規則。在這座建筑設計的過程中,建筑平面、剖面和三維表面都要表現出簡單規則和對稱性的特點。此外,建筑結構的側向剛度強度也要分布均勻,使建筑的質量能夠均勻分布,這樣就能夠有效防止建筑物出現突變。為了實現建筑結構體系的科學合理性,我們必須首先確保設計能夠具體、明確,其次還要保證建筑結構的結構設計能夠科學合理,在這一過程中需要考慮到承受力需要合理分布,這樣我們就可以在施工過程中保證,可以使得施工根據設計圖來進行。建筑的形狀規則的合理性,可以有效分散地震的破壞性,能夠保護建筑物的完整性,從而在一定程度上提高建筑的抗震性能。
2房屋建筑的筑抗震設計
2.1建筑抗震設計的規劃與布局良好的抗震能力將對建筑設計建筑能夠提高建筑的抗震性能,建筑的布局更加復雜,這樣就會導致建筑防震能力出現下降。在剪力墻設計的過程中,需要認識到剪力墻是建筑結構抗震的一個最重要的部分,建筑結構的設計需要按照抗震要求來進行設計。建筑的剛度需要分布均勻,在大廈電梯的設計過程中,可以有效地防止由電梯人員由于地震偏心扭轉效應的影響。對建筑的整體設計而言,設計師應該在抗側力構件的布置設計過程中,將建筑設計建和抗震設計有機地融合在一起,這將大大提高建筑物的抗震能力。
2.2垂直設計對建筑抗震性能的影響在建筑設計的過程中,建筑的垂直布置設計就是將建筑的質量和剛度沿垂直方向上進行均勻分布。如果建筑的負載剛性比較差,將使得建筑的承載能力不足,所以它會很容易在地震中出現變形,成為不利抗震的一個薄弱環節。在建筑設計的過程中,垂直設計可以有效避免這個問題,在設計的過程中,如果兩層樓都是緊挨著的,其實際的功能也是不一樣的。研究表明,在眾多的地震,建筑物的豎向剛度能夠均勻分布,這樣使得建筑受到地震的影響會比較小。
2.3建筑墻體和屋頂的設計在進行房屋建筑設計的過程中,建筑的重量越輕,它在地震受到的損壞程度就會越小,其結構的穩定性也會大大提高,這樣的房屋的抗震能力是非常高的。因此,如果我們要減少建筑物在地震中的破壞程度,在建筑的墻體和屋頂中需要使用一些輕質材料。
2.3.1墻體的設計:建筑墻體的設計,為了使建筑質量變得更輕,有必要使房屋的墻體變得更輕。如果墻體本身具有很大的重量,這樣就會降低建筑的抗震性能,使得建筑在地震過程中遭到摧毀的可能性更大。因此,需要嚴格選擇墻體的材料,保證墻體的重量。
2.3.2屋頂的設計::在屋頂的設計中,也要盡可能地采用安全輕質的材料,這樣就能保證墻體不會承載著一個重量很大的物體,影響墻體的穩定性。建筑的屋頂不應該增加一些不必要的承重原件,這樣就會使得建筑的重量得到增加,會影響建筑的抗震性能。
2.4建筑結構抗震取決于根據其承載力根據靜態分析的理論,分析地震作用的慣性力,結合彈性力學和地震作用進行計算,對建筑的結構和構件在地震中的彈性位移進行分析,以確保施工的強度,保證建筑結構的安全性能。對建筑結構進行抗震設計要依據其承載能力,要計算出其承載力,我們可以采用傳統的設計計算方法,所以這些設計很容易被設計人員應用,這種方法主要是對慣性力的分析,在地震作用下,把建筑結構可以看成一個彈性整體,選擇相應的計算來計算結構在地震中的固有頻率值,最后采用彈性的計算方法對結構的抗震性能進行分析和計算,根據承載力合理選擇房屋建筑抗震設計的方案。
3結論
不確定性的地面運動的影響。地震動是地殼快速釋放能量過程中產生具有不確定性的多維振動,它是通過地震波的傳播實現的,它的隨機性和復雜性讓人難以預測。地震動的各個分量對建筑都具有危害作用,即一個豎向分量、兩個水平分量和一個轉動分量。地震災害具有突發性、破壞性、難以預測性,甚至是毀滅性的。結構動力特性的影響。影響結構動力分析的因素主要有:結構質量分布不均勻;基礎與上部結構的協同作用;節點的非剛性轉動;偏心扭轉可能使位移增加;柱的軸向變形可能會使周期變長,加速度降低;材料的影響?;炷恋膹椥阅A侩S著時間的增長或應變的增大而降低,這意味著自振周期可能增長,而加速度反應將減小。阻尼變化的影響。鋼筋混凝土結構阻尼比受震松動以后會變大,且自振周期變長。基礎不同沉降量的影響。按一般荷載設計的框架結構,當地震系數大于0,基礎差異沉降可能造成實際彎矩與設計彎矩出現較大的誤差,而這種誤差在設計中一般未予考慮。建筑結構的施工質量。施工質量是影響結構抗震能力的一個重要因素。施工的任一環節都可能對建筑結構的抗震性能造成重要影響。這就是為什么“豆腐渣工程”的抗震性能總是和設計值相差甚遠。
2.建筑結構抗震設計方法
2.1結構地震分析法
結構抗震設計的首要任務就是對結構最大地震反應的分析,需要確定內力組合及截面設計的地震作用值。常用的地震分析法有底部剪力法、彈性時程分析方法、振型分解反應譜法、非線彈性靜力分析法以及非線彈性時程分析法。其中最為簡單的屬底部剪力法,其在質量、剛度沿高度分布較均勻的結構中較為適用。假設結構的地震反應以線性倒三角形的第一振型為主。并通過第一振型周期的估計來確定地震影響系數。對于較為復雜的結構體系,采用振型分解反應譜法來計算,它的思路就是根據振型疊加原理,將各種振型對應的地震作用、作用效應以一定方式疊加起來得到結構總的地震作用、作用效應。而彈性時程分析適用于特別不規則和特別重要的結構中,將建筑物看作彈性或彈塑性振動系統,直接輸入地面振動加速度記錄,對運動方程積分,從而得到各質點的位移、速度、加速度和剪力時程變化曲線。非線彈性時程分析法可以準確完整的反映結構在地震作用下反應的全過程。按非線彈性時程分析法進行抗震設計,能改善結構抗震能力和提高抗震水平。非線彈性靜力分析法考慮了結構彈塑性特性,在結構分析模型上施加某種特定傾向力模擬地震水平側向力,并逐級單調增大,構件一旦屈服,修改其剛度直到結構達到預定的狀態。
2.2建筑結構抗震設計方法
為了確保建筑結構的抗震能力最佳,所設計的結構在強度、剛度、延性及耗能能力等方面都達到最佳,質量分布均勻,平面對稱、規則抗側向力較好的體系及剛度與承載能力變化連續的結構體系是優先考慮的設計方案,從而經濟地實現“小震不壞,中震可修,大震不倒”的目的。
(1)根據我國的抗震設計規范,建筑持力層的選擇非常重要,它關系著整個建筑物的安全性能,同時規范還指出,建筑的形體要適當,要求建筑的形狀及抗側力構件的平面布置宜規則,并有整體性,不宜用軸壓比很大的鋼筋混凝土框架柱作為第一道防線。
(2)抗震結構體系布置是建筑結構抗震設計的關鍵問題,如房屋建造中框架結構體系和砌體結構的選擇問題。地震后會有余震,抗震結構體系應具有多道抗震防線。如框架結構設計中為了避免部分構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力,將不承受重力荷載的構件用作傳遞途徑。
(3)傳統的結構抗震是通過增強結構本身的抗震性能(強度、剛度、延性)來抵御地震作用的,即由結構本身儲存和消耗地震能量。消能減震設計指在結構中設置消能器來消耗地震輸入的能量,減輕結構的地震反應,減小結構發生破壞和避免結構物直接倒塌以達到預期防震減震要求。隔震設計指在建筑物基礎與上部結構之間設置隔離層,即安裝隔震裝置,通過隔震裝置延長結構的基本周期,避免地震能量集中使結構發生屈服和破壞。這是一種以柔克剛積極主動的抗震對策,是一種新方法、新對策、新途徑。
(4)盡可能多設置幾道抗震防線,一個較好的抗震建筑結構由若干個延性較好的分體系組成,并由延性較好的結構構件連接協同工作。強烈地震之后往往伴隨多次余震,如果只有一道防線,則在第一次破壞后再遭余震,將會因損傷積累導致倒塌。如像教學樓這種相對大開間、單跨、大窗口、懸臂走廊的純框架結構,其縱、橫方向的剛度不均勻,很容易發生扭轉破壞,而整個結構只有框架一道防線,一旦柱子發生破壞,沒有其他約束措施,整個框架因喪失全部承載能力而倒塌。防止脆性和失穩破壞,增加延展性。設計不良的細部結構常常發生脆性和失穩破壞,應該防止。剛度的選擇有助于控制變形,在不增加結構的重量的基礎上,改變結構剛度,提高結構的整體剛度和延展性是有效的抗震途徑。
(5)場地條件就是導致建筑震害過于嚴重的關鍵因素,所以選擇最為有利的地形最大限度的防止建筑物出現在不利于抗震功能發揮的區域。選擇在抗震過于危險的區域來建造房屋,有可能對人們的生命財產安全帶來危害。在汶川地震時,北川縣城西的房屋建造在有滑坡隱患的山體之下,在地震的作用下,山體崩塌、滑坡,將大量的房屋掩埋,死亡1600人,損失慘重。
3結語
關鍵詞:房屋建筑;結構分析;抗震設計
一、抗震設計的重要性
從我們現在的經濟發展狀況來講,城市人口越來越密集,房屋建筑也越來越多,若突然發生大的地震災難就會造成難以估量的損失。房屋建筑根本性質就是為了給人們提供一個安全舒適的住宿,為人們的一個防護所,避免人們經受風吹日曬以及其他極端天氣。地震則是我們目前所知的自然災害中最嚴重的一個災害,它所給人們造成極大的影響,地震不僅是簡單的震動,也會引起一系列海嘯、泥石流等自然災害,其破壞性不可小覷。由此可見,當一個破壞性極大的災難發生在人們最需要安全的避難所時,我們就不得不重視對于這一災難的防護。再加上我們目前生活水平的提高,我們目前對于房屋建筑的要求應該是更為舒適,使用壽命更強,這就進一步要求我們對于房屋建筑的整體抗震性有更加完善的技術從而更好地保證我們生活的舒適性。
二、房屋建筑結構抗震設計規定
在我國,房屋建筑結構抗震設計的標準一般分為特殊設防類、重點設防類、標準設防類、適度設防類等四個類別,簡稱甲、乙、丙、丁。在甲乙類建筑體系設計中應按高于本地區抗震設防烈度提高一度的要求加強其抗震措施,9度時應按比9度更高要求采取抗震措施。而丙類建筑應按本地區抗震設防確定其抗震措施。在丁類建筑中地震作用應按本地抗震設防烈度確定,但抗震措施(6度除外)允許比本地抗震設防烈度的要求適當降低。在多層和高層現澆鋼筋混凝土房屋的結構類型中,當平面和豎向均不規則的結構或建造于Ⅳ類場地的結構出現時,適用最大高度應適當減少。在鋼筋混凝土房屋抗震等級的要求中,它的抗震設計一般要滿足,如果是框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%的話,那么它的框架抗震等級應按框架結構來定。另外當地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時,地下一層的抗震等級應與上部結構相同,地下一層一下抗震構造措施的抗震等級可逐層降低一級,但不應低于四級。地下室中無上部結構的部分,抗震構造措施的抗震等級可根據具體情況采用三級或者四級。對于那些筒體房屋結構抗震的設計要求來說,筒體部分與框架部分樓板一般采用梁板體系。在施工程序及連接構造上我們采取減小結構豎向溫度變形及軸向壓縮對加強層影響措施來解決。當低于9度采用加強層時,加強層的大梁或桁架與周邊框架柱的連接宜采用鉸接或半剛性連接。需要注意的是如果是9度的情況出現時就不要采用加強層了。
三、抗震設計在房屋建筑結構設計中的運用
抗震的設計在整個建筑中可以說是十分關鍵的一環,我們可以從一下幾個方面進行理解,從而體會抗震設計時如何在房屋建筑結構設計中進行運用,進而理解抗震設計在房屋建筑中的重要性。(1)提高房屋建筑結構的抗震力。抗震設計,顧名思義,就是保障房屋建筑能夠在地震時將其破壞程度保障到最小范圍。所以在進行房屋建筑結構的設計師,首先就要保障有一個穩固的地基。地基是整個建筑的基礎,其抗震性能也就在一定程度上決定著整個建筑的抗震能力。其次,房屋的整體結構上要建造抗震能力強的結構。比如我們知道的一些幾何圖形具有穩定的效能,我們就可以將其運用在房屋的結構當中。規則、對稱的建筑結構也能有利于保障房屋的穩定性,從而減少地震對于房屋建筑變形的影響。在房屋建筑中的一些小細節上注意到對于抗震的作用。(2)我們完善了房屋的抗震設計之后,可以再從地震一方面來思考如何降低地震作用對房屋建筑的影響。我們目前所采取的辦法就是在建筑物的基礎與主體之間加一個隔震層,也有人提出在建筑物的頂端部分設立一個“反擺”。這樣的設計首先能夠有效避免發生地震時建筑物之間互相碰撞,并且能夠有效緩解在地震來臨時房屋的震動幅度,從而保障房屋內部物品的安全。這樣的設想我們目前已經有所應用,在一些實際的經驗中我們也發現了這一方法的可行性。(3)保證建筑的剛度,建筑結構上的防護以及外部的防護之后,還有保障房屋建筑自身的堅硬程度。首先,就需要考慮到在進行建筑時,使用鋼筋混凝土材料,保障房屋的穩固。其次,就是在我們已有的建筑結構上對整個建筑進行進一步的加固。這一方面我們目前已經有相關的規定,明確告訴我們如何對于不同建筑類型進行不同的外層加固。目前,我們也仍需對于房屋建筑的使用材料進行進一步的探究,努力尋找優化建筑材料的辦法,能夠幫我們在建造房屋時一方面減少不必要的材料浪費,另一方面就是將優質的材料的性能充分地體現在房屋建筑整體的抗震性能上。
四、房屋建筑結構抗震設計措施
1.房屋建筑位置的選擇,房屋建筑位置的選擇在一定意義上來說決定著房屋質量的好壞,一般地地震可以導致房屋建筑周圍地表變化,這樣就會造成地基的開裂,導致房屋出現問題。因此在地理位置的選擇上,設計人員要對房屋建筑進行合理化選擇:如選擇開闊的堅硬場地,考慮場地土的剛度大小和場地覆蓋層的厚度等。2.房屋建筑材料的選擇,抗震性房屋建筑材料要選擇那些質量優等的材料。要綜合考慮保暖、防火等多種因素的存在,比如良好的鋼、鋁合金結構、木質結構及輕型復合材料等建筑材料作為主體材料。3.選擇合適的建筑結構體系,結構體系要滿足穩定性,要與建筑結構相配套。此外要注意建筑物傳力途徑的明確性,以及受力計算的明確性,保障在建筑體系中不使用轉換層,這樣就會保障有地震發生時候避免建筑傾斜或局部受損等現象的發生。4.做好底層框架抗震墻設計,鑒于我國的地震災害多數發生在底層,一般突出表現為“上輕下重”的這樣一個現象,所以在設計時候要突出底層的墻體比框架柱重,框架柱又要比梁重。這樣的設計就會在發生地震時底層破壞的程度比房屋的底層輕得多。5.鋼筋混凝土框架抗震內力設計。我們盡可能做到在地震作用下的框架呈現梁鉸型延性機構,為減少梁端塑性鉸區發生脆性剪切破壞的可能性,對梁端的剪力適當調整,使斜截面受剪承載力高于正截面受彎承載力,做到“強剪弱彎”。在實際運用中如不采取這個措施,柱端很可能比梁端先出現塑性鉸。因此適當調整柱計算內力并增大配筋,使塑性鉸首先出現在梁端,抗震性能較好。
五、結語
地震是人類生活面臨的重要的自然災害,危及著人民的生命與財產安全。在我國,目前人們對于房屋建筑無論是安全性還是舒適性的要求越來越高,房屋建筑行業不斷改善自己的設計和技術,不斷為人們提供更好更優質的服務。在建筑結構設計的時候,必須充分考慮抗震設計,并有采取適當的抗震措施,盡最大可能確保房屋質量,才能減少地震的危害。我們要進行不斷地探索,對于抗災設計有所重視,不斷改善我們的技術,建造更優質的建筑。
作者:王甲輝 單位:吉林供電公司
建筑抗震設計的內容包括了各方各面的知識,比如說地震基礎知識,場地、地基和基礎知識。設計者對存在民用建筑中的相關理論以及方法等要進行重點把握,對如何進行減震進行學習。在工作過程中,設計者應該具備較強的責任心和嚴謹的工作態度。地震在我國多發,因此必須加強對建筑抗震性設計的重視程度,提高建筑物的抗震能力,較少地震導致的危害。
2建筑抗震設計的思想與方法
2.1選擇建筑場地建筑設計之前,先進行建筑結構選址時,要對將要施工的現場環境進行全面的勘測,熟悉掌握當地水文地質的具體情況,對已有材料進行分析對比,從而選擇出合適的場地。選址要有利于抗震,計算好建筑的高度和負荷,盡量選擇硬度大、地域寬廣平坦的地區來建造高層大建筑。在選擇地基時,要注意避開斜坡崎嶇地段,以避免滑坡、泥石流等自然災害。還要選擇地質均勻的建筑場地作為地基,以避免地震時出現地面裂開,沉降不均勻的現象,因而導致建筑物傾斜。
.2建筑結構規則建筑物的結構規則很重要,往往一些結構簡單的建筑在地震中毀壞程度最低,因為結構簡單規則的建筑受力較為均勻,在震中不易發生傾斜,穩固性較好。據有關人士表示,在保證建筑的長寬為2比1時,能夠產生最大的抗震效果,此外,對稱結構的抗震性能更好,能夠減少毀壞發生的幾率。建筑的豎直結構不規則也很容易導致建筑底層的承受力傾斜,豎向規則的建筑可以在地震中保持相對平衡。
2.3增強建筑材料的延展性鋼和木材是代表性的建筑材料,具備一定的延展性能。我國傳統的木結構建筑有著良好的抗震性,在幾次地震中,我國的文物木質建筑雖然因為年代久也有損壞,但相對浮躁的現代建筑受地震的影響就曉得多了。在鋼制的鋼梁結構中,延伸性能比較好,能夠有很大程度的變化幅度,吸收作用力。對于建筑整體來說,增強建筑材料的延展性可以很好的提高建筑的強度,即使在地震中發生一次稍微偏移,地震中的能量被延展性材料吸收,短時間內可恢復到其原本位置,這樣就可以避免建筑在地震中局部受力過大發生崩裂。
2.4減輕建筑的質量對于高層建筑,建筑質量越大,其中心離地面也越高,擺動周期也會變大,建筑頂點的位移也很大,建筑的危險性也就明顯變大。因此,對于特定環境下的高層建筑,要綜合各方面因素,對其進行高度限制。在進行建筑設計時應該對建筑的重心進行合理設計,保持高層的建筑質量輕,低層的質量重,能夠減輕建筑的傾斜力矩的產生。所以建筑材料最好選擇質量輕強度大質量好的材料。
2.5選好建筑材料建筑過程中應該注意建筑材料的選擇,對建筑部位的承載能力進行分析,對材料參數的誤差進行合理的分析??拐鹩嬎銜r應考慮各種材料的剛度、質量、延展性、承載力等,另外還要選擇不同振動頻率的材料,避免在地震中建筑材料共振,破壞力加倍。
2.6采用現澆板工藝現澆板是指在施工現場就搭好模板,然后安裝好鋼筋,再澆筑混凝土,最后拆除模板?,F澆樓板不僅在增強房屋的整體性和抗震性能上占有優勢,而且具有很大的承載力,剛度和強度都相對較高。同時在隔聲,隔熱,保溫以及防水等方面與普通的預制空心板相比,也有相當好的效果。
2.7加強建筑薄弱部分可以對建筑薄弱部分加雙重保護,使建筑重要部位第一層材料毀壞時還有第二層材料替補,延緩地震對建筑的破壞,使高層建筑中的居民有更多時間逃生,加強建筑的安全性。對建筑中受力較大,承載力薄弱的底層結構等部位來進行加固處理,采取有效措施增強建筑的強度和剛度。提高短柱的延展性和承載力,采用“強柱弱梁”的框架,在地震中可以利用梁的形變吸能來消耗地震的能量,這樣可以有效避免框架坍塌。
2.8抗震防線的設計為避免建筑物的局部毀壞影響整體的結構,有必要進行抗震系統的設置。比如說抗震墻能夠成為框架受損后的第二框架,抗震墻能有效的減緩建筑倒塌時間,減輕地震震波對建筑的毀壞,然而只有一道防線是不夠的,需要多設置幾道抗震防線才能加強建筑的抗震效果。此外設計木質樓梯也能起到一個預防目的,木質材料延性大,有諸多優點,可作為重要逃生通道,給被困地震中的人增加生還的機會。在人流量大的建筑群里,還需要建筑特殊通道,便于人員疏散。
3結語
【關鍵詞】建筑結構;抗震概念;實際設計;理解
地震是一種破壞力較強的自然災害,主要損害建筑結構,進而導致承重構件或地基失去作用。現階段,人們還不能深入的認識到地震的損壞機理,直接影響了抗震計算的精確性。概念設計是一種指導總體方案開展的方法,良好的概念設計不僅給日后建筑工程結構計算及工程造價等奠定基礎,同時還實現了抗震設計的目的,具有較廣的應用意義,必須及時進行分析。
1.建筑抗震設計
目前隨著經濟的發展,抗震結構設計已經呈現出新的發展趨勢,可利用基于性能結構抗震現場理論、材料抗震模糊可靠度等方法進行建筑抗震設計。但是建筑地震災害依然在反復發作,雖然很多建筑設計師已經認識到以上技術的局限性,但是由于建筑結構還會受到地形、規劃、工程造價、施工技術等多方面因素影響,導致“概念設計”開始被人們重視起來,并加大了對其的研究。概念設計不僅完善了建筑結構,同時綜合全面的分析了地震所產生的影響,掌握了地質活動破壞機制,并可以綜合全面的了解抗震設計規范與準則,在長期實踐中還可以不斷提升建筑結構的抗震水平。
2.建筑結構抗震概念設計遵循的原則
2.1建筑選址并確定地基穩定條件
合理的規劃選址已經成為建筑設計成功的基礎,對建筑結構抗震設計整體質量具有很大影響。實際操作中要求規避地震不利地段,盡量選擇安全穩定的建筑場地,如果受各方面因素影響,導致實際操作中無法避開不利地段,必須結合實際情況采取針對性的措施,提高地基穩定性與安全性。現有基礎設計規范中明確指出,結構單元中個別應地質因素而采用天然地基或樁基的做法不可取,尤其是不允許在地震高發段建設建筑物。地震作用力較強,一般會引起承載力降低或出現基土液化,進而影響了地基穩定性,容易出現建筑開裂、傾斜和倒塌等問題。同時受地震影響所產生的滑坡、泥石流等情況也與建筑選址密切聯系,保證建筑基礎穩定已經成為提高抗震力的核心條件。
2.2選擇有利于建筑的立面或平面
為了避免地震發生時產生應力集中、扭曲或塑性變形等問題,要求建筑平、立面必須合理設置,一般要求建筑物的平、立面布置對稱,同時質量和剛度均勻,盡量避免樓蓋錯層。實際操作中可從兩反面操作,一方面,不設抗震逢,對建筑物進行結構抗震分析,了解局部應力和變形集中及扭轉等的影響,并采取加強措施進行處理。另一方面,設置抗震縫,將建筑物劃分為很多結構單元,可結合抗震設防強度、材料種類、結構型號及單位布置,并留有足夠的寬度,要求伸縮縫與沉降縫滿足防震縫要求。控制好建筑剛度與質量變化,各個樓層不能錯層,條件允許時可在每層設置防震縫,可根據建筑結構實際情況設置。一般體型結構復雜的建筑必須給其設置計算模型,并展開抗震分析。
2.3選擇科學合理的抗震結構體系
抗震結構體系要求從建筑重要程度、房屋高度、地基基礎、技術、經濟及使用等多方面進行判斷。通常選擇建筑結構體系時,必須滿足以下條件:(1)具有詳細的計算簡圖,并有恰當的傳遞地震途徑;(2)具有較強的強度、耗能及變形能力;(3)設置多道地震防線,避免部分結構或構件對整體構件造成影響;(4)控制好強度與剛度,避免局部形成薄弱部位或者應力或塑性變形集中;(5)控制好結構在兩主軸之間的動力特性。設計構件連接時,要求滿足以下條件:(1)構件節點強度不能低于連接構件強度;(2)裝配結構連接整體性必須得到保證;(3)預埋件錨固強度不能低于連接構件強度。選擇抗震結構構件時,要求滿足以下要求:(1)砌體結構必須結合施工要求,合理設置混凝土圈梁與構造柱,提高結構抗震水平;(2)設置鋼結構構件時,要求控制好其尺寸,避免出現局部或整體構件失穩;(3)混凝土結構構件必須合理選擇尺寸,配置好箍筋與縱向鋼筋,避免剪切在彎曲前破壞,同時要求混凝土壓潰先于鋼筋屈服、鋼筋錨固粘接在構件破壞前損壞。
2.4計算校核的必要性
目前計算機輔助設計系統已經廣泛應用到結構設計中,而且應用范圍較廣,實際分析中,可應用計算機相關軟件完成設計與校核。軟件是輔佐校核的工具,實際操作中為了提高校核效果,必須由具有豐富經驗的結構設計技術人員分析,同時掌握軟件的適用范圍、條件、計算模型等,深入理解設計規范,而且要端正自己對待工作的態度,只有如此,才能反復進行驗證,進而將精確校核的計算結果成功應用到工程項目建設中。
3.正確處理主體結構與非承重結構的關系
主體結構與非承重結構關系的處理已經成為抗震設計的基礎,具有減少地震損失及避免附加震害的作用。附屬結果構件要求必須與主體結構或錨固穩定連接,避免實際操作中出現設備損害或砸到人員等問題出現。設置圍護墻與隔墻時,必須綜合考核結構抗震所產生的不利影響,避免設置不恰當損害主體結構。例如,廠房柱間或框架填充不完整時,就會損壞柱子。此外,吊掛件、裝飾貼面與幕墻均要與主體合理連接,避免地震時造成人員傷害。
4.控制好材料與施工質量
材料選擇與施工質量控制對抗震結構設計具有很大作用,不僅提高了施工質量,還保證了其他工序的順利開展。目前抗震結構設計中已經對材料與施工質量提出了要求,必須在設計文件中明確,具體操作如下:(1)黏土磚等級要求不低于MU10,同時控制好砌筑砂漿強度與等級,不呢低于M5;(2)混凝土抗震與強度等級均使用一級框架梁、柱與節點,要求不能低于C30,芯柱、基礎與圈梁不應低于C30,其他構件不能低于C20;(3)混凝土小型砌塊強度控制在MU7.5,要求砌筑砂漿強度在M7.5以上;(4)控制好鋼筋強度,要求縱向鋼筋使用Ⅱ、Ⅲ級變形鋼筋,箍筋為Ⅰ、Ⅱ熱軋鋼筋,構造柱與芯柱使用Ⅰ、Ⅱ級鋼筋。進行鋼筋混凝土結構施工時,由于實際設計中缺少規定的鋼筋型號,使用其他規格型號的替代時,不能使用屈服強度較高的鋼筋替代原始鋼筋。實際替換中可結合截面實際屈服強度合理換算,并要求替代后構建曲面屈服強度不能超過原截面屈服強度。此種操作的主要目的是減少了薄弱部位轉移,避免了混凝土脆性損壞,如剪切破壞或混凝土壓碎等問題。
5.結語
建筑結構抗震設計時一項較系統的工程,改變以計算為中心的傳統設計、評估與校核,實現了設計者多年經驗與設計規范的結合,避免了盲目開展計算工作,對抗震設計創造了獨特的發展空間,并真實展現了結構的實時情況,進而科學合理的進行抗震設計。
作者:柴梅卿 單位:國家林業局西北林業調查規劃設計院
參考文獻
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