探究建筑结构设计中的抗震设计

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  • 更新时间2018-07-08
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  【摘要】本文通过笔者对实际工作的观察与实践,分析了建筑结构抗震设计中存在的问题,并有针对地提出了改善建筑结构整体抗震性能的建议对策,希望为我国建筑业的繁荣贡献力量。


  【关键词】建筑;结构设计;抗震设计


  一、建筑抗震设计存在的问题


  (一)部分建筑物高度超出限制


  我国针对钢筋混凝土结构技术的高层建筑物高度有规范规定,有明确的高度统一限制。然而,部分开发商并没有严格执行这一规定,修建超高建筑。当地震突然袭来时,这些不符合规定的超高建筑物没有足够的抵抗能力,使得发生剧烈震荡后产生破坏性变形。不仅如此,在地震过后的使用期间,其抗震能力大大削减,刚度等力学特征较之前有很多改变,导致建筑物必须严格检测,甚至重新进行结构设计和工程预算。


  (二)选材不科学


  对于地震频发的地区,对于建筑材料的选取及对组成的合理搭配至关重要。我国建筑结构普遍为钢筋混凝土核心筒,并以结构位移量为主要的参考依据。当此类型建筑物发生弯曲变形或者侧移产生较大幅度位移时,小刚度的钢框架不足以承受由变形或侧移所产生的应力,不仅会增加建筑钢结构的荷载负担,还会降低其对抗震性能的效果。通常情况下,解决此问题可以提高钢筋混凝土核心筒的刚度,改善伸臂结构、增添加强层等。


  (三)建筑位置不合理


  面对越来越多的人口数量和土地面积不断减小之间的矛盾,开发商忽视对建筑物地理位置进行科学合理地选择,更多的是考虑其商业价值等短期利益上。实际上,对高层建筑物的选址是有成熟的原则的,应兼具开阔性和平坦性,且土体均匀坚实,避开软弱土层或沙土易被液化区段,比如山岳、陡坡、丘陵、采空区、河岸边缘等,还应该避开容易发生泥石流、滑坡、地陷等山体自然灾害区段,或者地震活跃段和地震断裂带的明显位置,以及变电站、火电厂这类危险场所。


  二、建筑结构设计中抗震设计的有效措施


  (一)选择有利的建筑抗震场地


  建筑结构的抗震设计中要十分注重对建筑抗震场地的选择,对建筑抗震有影响的场地会大大降低建筑结构的整体抗震能力。地震灾害发生时会引起不同于平常的地表位置错动,在不同性质、不同结构的场地上的建筑物受地震的侵害程度也不一致。剧烈的地层震动会破坏建筑结构,若加之场地选择不当,建筑结构会被破坏的更严重,甚至会导致建筑的坍塌。因此,选择建筑场地时要避免建筑的场地,比如土层软弱或砂土易被液化等地段。如果很难避开这些地段,就需要进行适当地改造,根据确定的抗震级别进行相应的地基加固措施。


  (二)建筑材料合理选择运用


  高层建筑结构材料的选择在抗震性能方面有关键性的影响。在地震时,高层建筑物遭受地震的作用力和建筑结构的刚度往往是成正向比例的,也就是建筑物中重量越大的结构构件,遭受地震的影响也就会越大。所以在对建筑材料进行选择时,应该选用符合高层建筑抗震要求的工程材料,一方面在确保安全的基础前提下,建筑屋面构件中用轻质材料来代替厚重的材料,以此减少建筑结构构件的整体重量,不同材料的结构类型性能是不一样的,按照抗震性能多采用钢结构或型钢混凝土结构。同时还应考虑材料经济性和建筑施工过程中的质量管理,在注重安全性的同时,也要注重工程建设的经济效益。


  (三)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。


  (四)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,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。


  三、结语


  综上所述,近些年来,地震灾害屡屡发生,对于人们生活和国家安全带来严重威胁,这就对新时期建筑结构设计中的抗震设计提出了更高的要求,受到了社会各界广泛的关注和重视。为了能够保护人们生命财产安全,应该加强建筑结构设计中的抗震设计,促使建筑物具备更高的抗震性能,维护建筑物安全。


  参考文献 

  [1]黄山.探究建筑结构设计中的抗震设计[J].中国住宅设施,2017(02). 

  [2]陸雯雯.探究建筑结构设计中的抗震设计[J].工程技术:文摘版,2016(12). 

    作者:周立军