建筑結構設計抗震設計研究

時間:2022-01-31 11:03:50

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建筑結構設計抗震設計研究

[摘要]由于我國是地震多發地帶,在建筑結構設計中,必須要加強抗震設計,以減少建筑物在地震中的損壞與破壞程度。本文先分析了建筑結構抗震設計需遵循的原則,在此基礎上,重點研究了抗震設計方法,以供參考。

[關鍵詞]建筑;抗震;結構設計

當代建筑設計水平不斷提升,建筑工程規模日益擴大,越來越多的高層建筑櫛次鱗比地林立在城鄉。對于建筑物來說,建筑結構起到了非常重要的支撐作用,其設計水平對于建筑物安全與壽命具有直接的影響。為了更好地提升建筑物性能,在建筑設計環節,必須要強化建筑結構抗震設計,從而提高建筑結構的安全性。

1建筑結構抗震設計的原則

當前,我國已經出臺了關于建筑結構設計的相關規范,在建筑結構設計實踐中,要依據相關規范、規程來進行設計。建筑結構的抗震設計應遵循如下原則:首先,如果是復雜建筑物,就要在設計中,先采用科學方法分析出建筑物的薄弱層,并計算出其塑彈性變形,一般采用底部剪力法和振型分解反應譜法來進行計算。其次,在設計建筑物結構過程中,還要利用彈塑性時程分析法,來對前面的計算進行補充。再次,建筑物整體內力位移也是至關重要的計算內容,在計算過程中,必須要確保結果高度準確。計算方法的選擇也比較多,一般要同時采用多種方法,這樣才能使計算結果更加精準。最后,設計多塔樓結構時,需要注意一點,那就是多塔樓結構需要將各塔樓的振型數合并計算,不能單獨進行計算,但塔樓的振型數最好要≥9才可以。伴隨著建筑科技的發展進步,目前,我國建筑連體結構的數量一直處于持續增加的狀態,在連體結構設計時,各獨立部分宜有相同或相近的體型、平面布置和剛度;宜采用對軸對稱的平面形式。如果連體結構的各部分層數和剛度都存在差異,那么就會直接影響到建筑的整體抗震效果,因此,必須要分析其靜力,并對其時程分析進行補充計算,這樣才能使結果更加準確,提高連體結構的抗震能力。

2建筑物結構抗震設計有效措施

2.1對建筑場地與環境進行科學分析與選擇。建筑物在建設前,必須要科學選擇建設場地與環境,因為其所處的地理位置、地形、水文等因素,都會對建筑物的抗震性能產生重大的影響。設計人員要對建筑場地、環境等各項條件進行充分調研,如果發現場地存在斷層錯動、陷落等問題,就說明場地屬于危險地段,不能在其上建造各種建筑物,需要另外進行選址。適合建造建筑物的場地,要詳細勘察其地形、地質、水文等情況,并做好詳細的勘查記錄,從而為建筑物的結構設計提供準確的參考。2.2結合實際優選適宜的建筑結構形式。從整體上來看,建筑結構形式比較多樣,常見的有磚混結構、框架剪刀墻結構、鋼結構等,每種結構形式都各有優點和缺點,其抗震性也存在很大的差異。因此,在對建筑物結構進行設計時,要選擇匹配的結構形式,這樣才能有效提升其抗震效果。如果處于相同的條件下,磚混結構形式的建筑物,其抗震性能要弱于混凝土結構,這主要是因磚混結構是以磚砌體作為主體承重材料的,而磚砌體易破碎,而且其自身重量大,一旦發生地震,就容易受到破壞。而混凝土結構是以混凝土作為主體承重材料的,其墻體采用的是輕質填充材料,整體自身重量小,因而在地震中具有較好的穩定性。國外大多采用鋼結構的形式,因為鋼結構生產、施工都比較方便,而且鋼材質具有優良的抗剪、抗拉、抗壓性能,強度與延展性也極佳,采用鋼結構的建筑物,其使用壽命可超過百年。鋼結構的建筑物還具有良好的環保型、可循環利用性及抗震防火性等。2.3科學設計建筑形體及構件。在建筑結構設計中,除了場地的影響,建筑形體也會對建筑物抗震性能產生重要的影響。在設計過程中,建筑設計師要依據建筑抗震的相關規范與要求,科學確定建筑形體,并對其構件進行合理設置。建筑設計師要分析建筑的平面、立面和豎向剖面,按照相關的規則性來評價其抗震性、經濟性等各項性能。在具體設計實踐中,最好是優先選擇規則的建筑形體。因為規則的建筑形體,其抗側力構件在平面布置上是具有對稱性的,同時,側向剛度會沿著豎向方向進行均勻地變化,這樣就能減少側向剛度突變及承載力不均勻等情況。如果是形體復雜發熱建筑,因其平立面具有不規則性,在此種情況下,需要根據其具體特點,來進行分析,以便明確有無必要設置防震縫。防震縫的設計事關重要,設置不當會適得其反,合理的防震縫的設置可以使不規則的建筑形成多個規則的抗側力結構單元,從而簡化建筑物結構抗震分析模型,提高建筑物的抗震能力。2.4設置合理的抗震等級。建筑物抗震設計中,需要重點考量抗震等級,結合當地的實際情況,來確定地震設防類別、烈度等,同時,還要考慮建筑物的結構類型、建筑高度等因素。根據建筑破壞造成的人員傷亡、經濟損失及社會影響,可將建筑物的抗震能力分為四種,即特殊、重點、標準、適度四種。一般住宅與寫字樓為標準設防類建筑。2.5科學制定抗震結構方案。建筑物的抗震結構方案科學與否,對于建筑物的安全性、經濟性影響也不可忽視,建筑結構設計師要結合實際情況進行綜合考慮與科學確定。建筑物的抗震結構方案需要根據計算簡圖及地震作用特點給出,應設置多道抗震防線,這樣可以有效防止因建筑物部分結構或構件遭到地震破壞,而影響到整體建筑物的安全,導致建筑物整個結構喪失抗震能力。同時,還要考慮抗震承載力,保證建筑能將地震能量進行良好的消釋或緩解。另外,還要對建筑物的剛度和場地狀況進行綜合考慮,如果建筑物自振周期分析結果,與地基土的自震周期相同,就會因共振作用而加強破壞力度,使得建筑物的遭受的破壞更大。因此,設計建筑結構時,必須要充分考慮這一點。建筑基礎的深度要滿足相關的要求,如果建筑層數比較多,必須要設置地下室,并對軟弱地基進行處理。

3結語

綜上所述,地震能對建筑物產生強大的破壞作用,影響社會經濟的發展,為降低地震對建筑結構的破壞作用,在建筑設計環節,必須要重視和強化抗震設計,結合建筑物的實際情況,根據影響建筑物抗震能力的因素,有針對性地采取有效措施,來提高建筑物結構設計的科學性和抗震能力,為其安全性能提供可靠保障。

參考文獻

[1]建筑抗震設計規范:GB50011-2010[S].北京:中國建筑工業出版社,2010.

作者:侯湛 單位:山東中怡建筑設計有限公司