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建筑结构抗震设计标准探究

摘要:本文简述了建筑结构抗震设计的内涵,分析了建筑结构设计中的抗震设计的现状及应遵循的原则,并对建筑结构设计中的抗震设计的方法与措施进行了探讨,以供参考。

关键词:建筑工程;结构设计;抗震设计

在进行建筑结构抗震设计时,设计人员一定要了解地震中地面运动对周围建筑造成的破坏,建筑结构设计中,严格按照抗震等级进行设计,相关的抗震性能指标也要符合设计要求。最终确保构件质量、结构型式、设计外形都达到设计要求,在地震发生时建筑可以表现出很好的抗震性能,将地震对人们生命及财产造成的损失降到最低,确保居住人们的安全。

1建筑结构抗震设计的内涵

由于地震是一种难以预测的自然灾害,一旦发生带来的直接后果十分严重,所以,应该从提高建筑结构整体的抗震性能出发,加强其抗震设计。具体来说,在建筑工程建设期间,相关企业和工程师需要结合实际情况来综合考虑建筑结构的抗震设计,不同结构单元之间应该采取有效分离或连接的方式。一般情况下,建筑应该采用加强连接的方式,设置多道抗震防线来避免或减小地震后余震对建筑本身的破坏。而正确处理不同构件间的强弱关系有利于形成多道防线,以此来提高整个建筑的抗震性能。只有保证建筑构件具备较强的稳定性、刚度以及延性等特征,才能在真正意义上体现建筑结构的抗震性能,进而保证建筑结构的完整性。

2建筑结构设计中抗震设计的现状

当发生地震之后,在地壳中会快速释放能量,在能量传播的过程中出现振动,同时还伴有地震波的发生,地震属于一种自然现象,当地球板块和板块之间相互挤压碰撞,就会出现错动和破裂,振动波会从震源向地面扩散。地面建筑如果隔震措施不完善,就会整体坍塌、墙体裂缝、建筑倾斜等问题。传统建筑抗震设计中,设计工程师不重视抗震设计,导致地震发生后很多建筑发生整体性坍塌,造成大量人员伤亡,在08年汶川地震之后的震害调查显示,在相同地区严格执行01抗震规范设计的建筑出现重大危害的情况相对较少,而多数出现较大震害的建筑为未经设计或设计位严格执行01抗震规范,从事建筑的各个行业都逐渐认识到抗震设计的重要性和必要性,结构设计也将抗震设计作为重要的设计环节。

3建筑结构设计中抗震设计应遵循的原则

3.1规则性原则

建筑结构抗震设计中要遵循规则性原则,规则建筑结构构件布置规则可以缓解地震造成的破坏,对不同的结构进行设计时,确保设计建筑外观的规则性,这样不仅可以保证建筑外观的美观,提高视觉效果,当发生地震之后,由于建筑自身规则或对称,那么所发生的位移也是有一定规律的,双向受力和变形可以基本保持一致,如果建筑外形设计不均匀,那么在双向地震作用时受力和变形出现严重偏差,同层构件、层与层之间位移差过大引起结构性破坏。抗震缝设计要科学,如果建筑要求有不规则的结构设计,简单有效的方式就是设置抗震缝将不规则建筑分隔为规则的若干块规则单体建筑,在最大程度上保证房屋整体结构的抗震性能。

3.2连续性原则

对建筑进行抗震设计中一定要遵循连续性,结构构件水平、竖向的连续是结构体系抗震性能的保障,结构构件设计不连续,引起建筑整体在构建不连续处刚度突变,在局部区域引起应力集中,引起结构局部破坏。在房屋结构设计中,建筑平面的规则性和竖向的规则性都对结构抗震性能有重大影响,平面不规则对建筑扭转不利,建筑竖向不规则对地震水平力的竖向传导不利。顶部凸出就是竖向不规则的一种,突出部分刚度、高度都要严格控制,如果发生地震,在震动后就会出现鞭梢效应,在建筑顶部凸出部分出现地震水平力成倍放大,对房屋造成的损害非常大。

3.3构件布置简洁性

结构构件布置简洁,结构体系的竖向和水平荷载的传导明确直接。构件布置越简洁,结构整体或构件的内力与变形分析结果与结构实际受力与变形越一致,有利于设计时做出有效的补强措施,提高建筑的抗震性能。

4建筑结构设计中抗震设计的方法与措施

4.1采取滑动抗震的设计方式

很多建筑结构中进行抗震设计时,都选用了摩擦滑动技术,为了将抗震效果达到最佳,通常会和限位装置一起配合使用。当前使用的水平滑移材料有很多种,例如有石磨砂浆、聚四氟乙烯滑板、滑石粉、不锈钢板等,该技术在运用过程中科学使用了滚轴、滚珠,二者具有很好的几何复位效果,对于摩擦摆隔震系统而言,主要应用了滑动支撑技术和多层橡胶技术,要求不锈钢的表面必须是凹球面,具体在建筑结构中应用之后,在结构自重的作用下产生恢复力,施工设计中使用的摩擦滑移装置具有很好的初始刚度,地震发生之后这一结构可以在水平方向进行滑移,但却没有增加结构的刚度,避免这一建筑结构遭到地震的破坏。如果发生了小型地震,应用的摩擦装置会产生很大的摩擦力,有效抑制结构发生水平位移,这样建筑整体结构和地面都会在同一个运动节奏上,地震的水平力增大后,如果超过了这一装置的最大摩擦力,在装置的滑移面发生滑移,摩擦滑移装置在最大程度上发挥其隔震作用,实际传递到建筑结构内部的地震力就会变小,虽然地面震动变得激烈,但是建筑震动幅度并不大,有效避免了结构发生的破坏。

4.2采取加强结构构件抗震的设计方式

设置多道抗震防线,设计使建筑有足够的刚度和变形能力,使结构构件体系能有效抵抗地震作用下产生的地震力。设置必要的抗力构件和吸能构件,抗力构件抵抗地震作用时建筑所承受的地震作用力,吸能构件通过破坏等方式吸收消耗地震能量,保护其他重要构件的安全。抗力构件既要有足够的刚度,还得有一定的协调变形能力,足够的刚度为保证在地震作用下大部分内力有这部分构件承担,一定的协调变形能力为保证耗能构件先于破坏吸收消耗地震能量,从而保证结构安全。耗能构件作用主要是在地震作用时吸收消耗地震能量,是结构体系中首先破坏的构件,其破坏后吸收地震能量,结构体系内力重分布,但同时又不影响结构体系的整体安全。

4.3分析建筑结构隔震的处理技术

为了达到很好的抗震效果,在建筑结构设计中可以选用不同的抗震处理方式,其中悬挂隔震作用效果好,因此在设计中被广泛应用。悬挂隔震设计原理是将所有结构重量都悬挂起来,这样当发生地震后,地面会发生震动,但是由于和地面接触的结构重量都被悬挂后,地震波就不会将破坏力传递到建筑上层,传递的破坏力十分有限,产生不了惯性力了,最终起到很好的隔震作用。一些大型的钢结构中很大范围使用这种隔震方式,因为大型钢结构主要材料为钢,钢构结构自重较轻,应用这种悬挂隔震措施有一定的优势,操作简单,作用效果好,提高建筑整体的隔震效果。大型钢结构重量都分布在主框架、子结构上,在子结构框架中使用吊杆进行悬挂,将离主框架与子结构进行隔离,发生地震后,只有主要的承载结构会承受地震波,而所有的悬挂装置都不会受到地震波的影响,有效控制结构在地震发生时的反应幅度。当地震波传递到悬挂位置后,破坏力会被削弱,建筑结构中的子结构不会受到惯性力的破坏。

5结语

综上所述,通过以上对建筑结构设计中的抗震设计分析,在设计中必须遵循规则性和连续性,保证建筑结构设计符合国家标准,建筑不同结构之间有很好的联系,将建筑形成一个整体,做好建筑的隔震设计,当发生地震后,通过隔震作用传递给建筑上层的破坏力减少,当地面发生运动后,由于建筑是一个整体结构,各个结构之间的连接性很好,建筑结构对称,这样不会出现局部受力较大,进而破坏整体结构效能的问题,有效保证建筑结构的安全。

作者:唐福 单位:贵州新基石建筑设计有限责任公司

参考文献

[1]薄睛心.浅议建筑结构设计中的抗震措施[J].科技创新与应用,2014,22:229.

[2]朱桂明.刍议建筑结构设计中的抗震设计分析[J].江西建材,2015,04:23.

[3]李小华.建筑结构设计中的抗震设计分析[J].城市建设理论研究(电子版),2016,19:35-36.

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