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建筑结构中的抗震设计分析

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摘要:对建筑结构设计中的抗震设计进行了论述,分析了建筑结构抗震设计中存在的问题,并从选择适宜的场地,在设计中做好建筑空间的结构布置,做好结构参数的选择与计算等方面,对如何做好建筑结构抗震设计进行了阐述,旨在提高建筑物的抗震能力,保证城镇居民的人身与财产安全。

关键词:建筑结构,抗震设计,设计方案

引言

在我国的历史上,发生过很多次大型地震,地震会造成房屋结构的破坏,危害人身安全,所以在建筑结构中重点考虑抗震设计是非常有必要的。当前我国建筑结构的抗震理念是三道防线,即小震不坏、中震可修,大震不倒,对结构中承担地震荷载的构件进行重点设防,有效提高结构的抗震能力,加强其安全性与稳定性,有效地保障人身安全与财产安全。设计人员在工作中针对不同结构形式的建筑应当制定不同的设计方案,使得抗震设计方案有实用性,能够在地震作用下保证居民的安全。

1建筑结构设计中的抗震设计

何为抗震设计呢,抗震设计就是根据以往的地震作用,收集房屋破坏的数据进行经验分析,然后再结合当前现行的设计规范,结合先进的理念与标准,对在建的房屋进行抗震计算,并增加抗震构造措施,以保证建筑物在地震来临时的安全性与稳定性,设计人员在设计的时应当根据建设单位的具体要求,在规范要求下进行设计,保证建筑结构在使用过程中能够抵御地震带来的强烈作用,保证建筑结构的安全与稳定。在设计中,首先设计人员应当考虑地震中地面运动对地基基础带来的强烈影响,计算不同等级的地震给予建筑结构的作用力,并且根据地震力制定相应的设计参数,如果规范中没有相应的参数,则应当通过实验对参数进行确定。以此来对结构的构件进行外形设计、配筋设计、连接设计等等,保证在地震灾害下建筑物还有一定的正常使用功能,或者保证建筑内部空间结构的安全。为了做好建筑物的抗震设计,科学合理地进行计算与研究,吸取之前地震中积累的经验进行试验与设计是必要的,科学的设计方法可以直接影响到建筑的抗震能力,还能够在节约设计材料的同时提高建筑物的抗震能力。保证建筑抗震能力的关键环节还来自建筑结构的施工环节,所以为了保证建筑物的抗震能力,选择有资质和素质的施工队伍很重要,还要做好施工人员的岗前培训工作。施工人员责任心的提高对于提高建筑的施工质量是非常重要的,因为很小的问题施工不当都有可能造成很严重的问题。设计人员有义务和责任考虑到施工中可能出现的问题,所以也应当尽可能在保证建筑质量的情况下降低现场的施工难度。

2建筑结构抗震设计中存在的问题

目前在我国的建筑结构抗震设计中存在很多问题,最主要的有以下几点。

2.1设计人员的抗震设计概念不明确

抗震设计的理念是为了能够更好地抵御地震灾害,提高抗震能力,防止出现人身与财产的损失,但是在过去的几年中,甚至在当下,还有很多设计人员的理念停留在使用大量的钢筋来抵御地震这样的理念上。实践证明,建筑结构的钢筋用量并不是越多越好,钢筋多了反而会使材料的延性降低,反而降低结构的抗震能力,所以,越来越多的设计人员发现,单纯通过计算来进行抗震设计是不全面的。在设计中不仅仅要设计出需要加强的位置,也就是地震不损坏的位置,同样还要设计出薄弱的位置,就是必须损坏的位置来保证建筑结构的安全。因为薄弱构件的损坏会消耗大量的地震能量,最大限度拖延地震破坏的进度,因此,树立正确的设计理念是抗震设计的真正指导思想。

2.2抗震设计在结构设计中不够重视

当前之所以建筑结构在地震中被大量破坏,究其原因,也是因为抗震设计在结构设计中的作用不够明显,设计人员不够重视所致,这些问题尤其是在建筑物的加层或者在改建中经常出现,这些小问题,小隐患在遇到地震之后就会被放大,成为威胁生命与财产安全的重大问题,所以设计人员应当结合施工的实际环境,对抗震等级与建筑物的构造进行合理的选择。

3做好建筑结构抗震设计

3.1选择适宜的场地

选择合适的场地是设计人员进行抗震设计的第一步,也是最重要的一步,因为良好的场地便于抵抗地震力,相对平坦开阔的空间能够提升建筑物的抗震能力。均匀的土质能够传递相同波速的地震波,防止在同样的部位产生不同的力,密度和承载能力较好的土质能够很好地分担建筑结构传递下来的重力荷载,还能提高建筑物与地基的整体性。在选择建筑场地的时候应当尽量避开液化土、湿陷性黄土、采空区以及河岸边缘等地段,避免土体中密度不平均、硬度和凝结度不同对建筑结构设计造成影响,对于一些容易发生地质灾害例如滑坡、泥石流等地段也应当合理规避,还要避开地震断裂带,以免降低建筑结构对于地震的抵抗性。

3.2在设计中做好建筑空间的结构布置

合理布置建筑物的空间结构指的是做好建筑物的体型设计以及空间结构的设计,同时要兼顾建筑结构的立体设计,其中包括地基基础的埋深。因为整个建筑结构可以看做是一根锚固在地基当中的长棍,地震作用下主要考虑重心的偏心是否会导致整个建筑物倾倒,这就是地震的水平力所产生的力矩与锚固作用产生的反力矩之间大小的比较,如果重心产生的力矩较大,则建筑物就会倾倒,如果较小则相对稳定。做好建筑空间的设计与布置对于提高建筑结构的抗震能力有着不言而喻的作用,在布置空间结构的时候也需要注意一些问题。首先,在地震灾害发生的时候,建筑结构承担的力并不仅仅是一个水平的推力作用,建筑结构在空间中还会受到其他的力作用,比如空气冲击过程中各个方向针对建筑结构的作用力。所以在进行建筑结构设计的时候应当考虑到结构能够抵抗不同方向的力,保证建筑结构有足够的刚度、硬度与稳定性,能够抵抗地震产生的力。所以,建筑结构在空间的刚度和强度越高,就越有利于抵抗地震力。其次,设计结构的时候应当注意使体型尽可能简单,避免设计异形结构的房屋。因为对称的房屋结构是最有利于抵抗地震作用的,这也通过很多案例进行了证实。在地震设计规范中详细说明了何为异形结构,在地震中异形结构扭转的可能性远远大于简单的方形建筑,而且在设计中也要注意尽量避免在房屋的四个转角部分设置窗户,这样会降低房屋四角对地震的抵抗力,使房屋结构的扭转可能性大大提高。设计人员应当在保证建筑结构的体型尽量简单的条件下,对重要构件进行计算,保证构件的承载能力、抗震能力能够满足相关设计的要求。最后,是要保证房屋结构的整体性,这就是说设计人员要在设计中保证房屋承重构件、次要承重构件以及围护结构彼此连接成一个整体。目前我国抗震能力较强的结构如框架结构、剪力墙结构都是采用梁板柱一体现浇,用钢筋连接,这样房屋的整体性大大提高,传统的结构采用预制板等搭接,在地震作用下容易开裂破坏。当然地震设计还需要增加二次结构来保证构件的安全。地震作用下,承担作用的首先是混凝土结构柱,柱承受荷载首先开裂,这样会丧失承载能力,上部支撑的结构就会坍塌,所以在结构设计中还有混凝土轻型砌块等墙体进一步承担荷载,保证承重构件损坏后还能够保证结构的安全,从而能够有效地避免建筑结构由于单一的抵抗能力不足而造成的整个结构坍塌的现象出现。

3.3做好结构参数的选择与计算

要做好建筑结构的设计工作,尤其是抗震设计工作,需要对建筑结构的参数进行选择,如果参数的选择错误,会对建筑结构的抗震性能造成很大的影响,因此在设计之前,设计人员就应当对建筑结构的设计参数进行科学选择,不能够确定的参数通过实验进行确定。在模拟地震灾害所建立的模型当中进行计算与分析,甚至可以按照比例建造建筑物的模型,并在振动台上模拟地震作用进行试验,找到建筑结构抗震的薄弱点,进行计算与加强,从而保证建筑结构在地震中的受力合理与科学性。

4结语

在历史中,出现过很多次地震,每一次的地震都对人身和财产造成了不可忽略的影响,做好建筑的抗震设计工作刻不容缓。发生地震造成生命财产损失的原因多是由于抗震设计不合理所致,第一是因为很多从业者对于抗震设计的理念理解不足,第二是设计人员对于抗震设计的忽视。想要做好抗震设计,需要从场地开始,考虑建筑的结构,体型,加强与薄弱点的留置等等,并考虑做好二次结构,只有将这些工作全部做好,才能够真正提高建筑物的抗震能力,保证城镇居民的人身与财产安全。

参考文献:

[1]罗天娣.建筑结构基于性能抗震设计的几个问题[J].中国标准化,2018(14):37.

[2]曹永圣.浅谈建筑结构设计中抗震结构设计[J].建材与装饰,2018(21):61.

[3]周现伟.建筑结构设计中的抗震设计研究[J].建筑技术开发,2018(9):103.

[4]郭亮,张强强.对建筑结构设计中抗震设计的研究[J].建筑技术开发,2018(3):66.

[5]徐兴军.建筑结构设计中的抗震设计分析[J].居舍,2018(1):14-16.

[6]王彦宏.建筑结构设计中的抗震设计浅述[J].四川水泥,2017(10):33.

作者:李斌华 单位:忻州市建筑设计院

建筑结构中的抗震设计分析责任编辑:张雨    阅读:人次