建筑结构设计中的抗震结构设计

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

白姝君

上海原构设计咨询有限公司太原分公司 山西省太原市 030000

摘要

现阶段,房屋建筑结构加强了抗震设计,从宏观层面提出了一系列整体性的目标,具体可概括为“大震不倒、中震可修、小震不坏”的设计理念。从建筑学的角度来说,地震灾害的发生可能会对建筑工程产生较大的影响,所以加强建筑的抗震性能非常重要。现基于提高土木工程结构抗震设计水平的目的,针对抗震设计相关内容,展开具体的论述,提出结构设计上的抗震设计的策略。


关键词

建筑结构;抗震设计;优化措施

正文

中图分类号:TU72    文献标识码:A

引言

我国幅员辽阔,很多地区都处于地震带上,地震带来的损伤与影响非常严重,因此建筑工程在建设设计的过程中都融入了抗震结构理念。经汶川、玉树等地震考验后,我国建筑工程抗震结构设计要求逐步高。建筑工程抗震设计变得更加专业与复杂,因此必须对设计特点进行详细分析考量,才能够达到较高的设计质量。然而从当下实际情况上来说,我国建筑抗震结构设计还有很多需要完善的内容与方面,这严重影响了建筑工程的抗震能力及水平。此状况必须要得到改进才能更好的提升建筑工程抗震能力。

1 抗震设计原则

1.1 结构简单化

从结构抗震设计效果控制的角度来说,优选简单的结构,相比复杂的结构体系,更加具有抗震效果。因为简单的结构,其力学计算结果准确性更加容易把握,并且施工的质量控制效果好。设计人员可更好地把握结构设计的平衡,有利于提高结构抗震设计的质量。如果是复杂结构体系,那么结构设计流程也会更加复杂,难以保证设计的效果。此外,遇到地震情况,简单的结构形式也可以减轻地震能量冲击造成的破坏,强化地震破坏力的控制,避免造成重大损失。

1.2 抵抗性

1)强调结构的强度和刚度,这是抵御地震力量的关键。在抗震设计中,结构的强度是指其能够承受的荷载大小,而刚度则指结构的变形程度。通过增加结构的强度和刚度,可以提高建筑抵御地震力量的能力。因此,在建筑物的基础和梁柱等主要承重构件上采用高强度材料,并增加构件的截面尺寸和数量,可以提高结构的强度和刚度,从而增强建筑的抗震能力。(2)结构需具备良好的耗能性能。地震时结构会受到冲击力,如果没有有效的能量耗散机制,冲击力会集中在结构某些部位上,导致局部损坏或倒塌。因此,为了保证建筑的抵抗性能,在结构设计中应引入一定的能量耗散机制。因此,在结构中设置可塑性构件,如橡胶隔震器、形状记忆合金等,当地震发生时,这些可塑性构件能够吸收地震能量,减小结构受到的冲击力,从而保护建筑的完整性。

1.3 整体性原则

结构抗震效果好与坏,与工程整体性有着一定的关系。在设计环节需认真关注结构的整体性,实施严格的控制措施,保证结构设计方案的科学合理性。通过多样化措施,减少地震对结构造成的威胁,保证结构整体的协调效果。通过对各个部分结构进行力学特点的分析,优化结构设计方案,增强结构整体的抗震性能。

2 建筑结构抗震设计优化

2.1 耗能性能和延性性能评估

在建筑工程中,结构抗震设计理论的具体应用中,耗能性能和延性性能评估是至关重要的。耗能性能指结构在地震作用下吸收和耗散能量的能力,而延性性能则表示结构在承受地震作用时能够延展变形而不失稳的能力。耗能性能和延性性能评估需要综合考虑材料的性能、结构的构造形式以及设计的抗震措施等因素。通过对结构的动力响应进行分析,可以评估结构在地震作用下的变形能力和能量耗散能力,从而减少地震引起的损伤和破坏。通过专业的模拟计算和实验研究,评估结构的耗能性能和延性性能,有助于指导工程实践,提高建筑物在地震作用下的安全性能,从而保障人民生命财产安全。例如,在中国国家体育场(鸟巢)的设计中,为提高其抗震性能,工程师们通过大量的模拟计算和实验研究,对结构的耗能机制和延性行为进行了深入分析和评估。他们采用了多种抗震措施,如设置了丰富的能量耗散装置和调整了结构的刚柔组合,以增强结构的耗能性能和延性性能,从而使得鸟巢在地震作用下能够有效地吸收和耗散地震能量,并保持良好的延性变形特性。

2.2 科学安排建筑平面布置

建筑在实际使用的过程中是否可以保证平面具有较高的规则性,这对建筑是否稳定将会产生极大的影响与限制。因此,在为建筑进行平面布置的过程中,必须要严格遵循高抗震性的基本设计原则,具体来说主要有以下三方面:首先,需要保证建筑主体具有较强的抗压能力,尤其是需要保证侧面的受力结构不会在剪力影响下而发生变形,始终保持在均匀受力的状态来承担主体结构稳定性。其次,则是对建筑物主体作抗侧力结构布置的过程中,应尽量保证建筑物主体在抗侧力结构一侧分布强度处于相同状态,进而实现抗侧力结构所受的力在任何方向上都基本保持一致。最后,建筑物主体在布置抗侧力结构的过程中,需要保证该抗侧力结构在高度上与周边结构体系处于相等状态,同时对抗扭强度也有一定的要求。

2.3 材料选择

材料的力学性能、耐久性以及抗震能力直接影响到建筑物的整体抗震性能。(1)主要承重结构,如柱、梁、墙体等,建议使用高强度钢筋混凝土。高强度钢筋混凝土具有较高的抗压和抗拉强度,能够在地震中起到更好的承载作用。此外,钢筋混凝土还具有良好的韧性,能够在地震中发挥一定的延性,从而减缓地震作用产生的破坏效应。(2)对于地震易发地区,建议使用预应力混凝土结构。预应力混凝土是通过在混凝土浇筑前施加预压力的方式来增加结构的强度和刚度,提高抗震能力。预应力混凝土具有较高的抗拉能力,能够在地震中减少结构的振动和变形,从而降低地震作用对建筑物的影响。(3)使用抗震性能优异的新型材料。例如,钢结构具有较高的强度和韧性,能够有效地承受地震作用,因此在高层建筑和大跨度结构中广泛应用。另外,纤维复合材料具有轻质、高强度和高刚度的特点,能够在地震中减小建筑物的自重,提高结构的抗震性能。

2.4 构建抗震结构设计体系

地震等级和地震强度的不同,对建筑物造成的损坏与影响也有着一些区别。使用抗震结构设计的关键在于优化抗震结构体系,这具有重要意义和关键作用。在建筑物进行抗震结构设计的过程中,设计人员必须要意识到,结构差异化将会导致整个工程抗震性能因此受到影响,任何小环节的增添或者删除,都将会引发较为严重的联锁反应。因此,设计人员必须要针对当地的实际情况进行分析考量,结合建筑物的抗震性能、结构特点来进行综合分析与区分设计,优化建筑物抗震水平,提升抗震效果,这对建筑物抗震能力的提升具有重要意义。

3 结束语

总而言之,随着科学技术的快速发展与进步,现如今我国已经进入网络时代,建筑物结构设计工作也更加复杂。而地震作为一种自然灾害,带给建筑物的威胁往往是毁灭性的影响。因此,建筑物设计人员必须要将抗震结构设计放在首要的重要地位,积极使用更好的抗震技术来进行优化改进,避免地震带来的影响。

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