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摘要:我国是世界上地震多发国家之一,地震灾害给人民的生命财产安全造成了毁灭性的破坏。因此,建筑结构的抗震设计一直是建筑界的热点和难题。本文首先概述了建筑结构地震震害的主要类型及建筑结构抗震的基本要求,基于此,深入探讨了建筑结构抗震设计中的应该注意的问题。
关键词:建筑设计、抗震设计、设计方法
中图分类号: TU2文献标识码:A 文章编号:
一、前言
我国幅员辽阔,是一个地震多发的国家。建筑结构的抗震设计对人们的生命财产安全非常重要,建筑结构的抗震设计也成为结构工程师设计工作的重点和难点。建筑结构的抗震设计就是指通过地震时对建筑结构的破坏,结合建筑结构工程长期实践所积累的经验,总结形成的一种基本的设计方法与设计思想,也是进行建筑与结构整体布置并且确定细部构造措施的一个过程。
二、建筑结构地震震害的主要类型
1、不规则结构建筑物破坏严重
不规则建筑物,尤其是沿竖向不规则的房屋建筑,破坏较严重。典型的有两类:一是结构底层为空旷结构,下部为薄弱层,结构底层为空旷结构的房屋大多底层为大开间框架结构,方便使用。房屋震害主要表现为底层倒塌、倾斜,原因是底层形成薄弱层,刚度和强度均不足。二是突出屋面的小塔楼结构。突出屋面小塔楼由于沿竖向质量和刚度的突变,易产生鞭梢效应。在地震中绝大部分受到损坏。
2、框架结构中楼梯间震害较普遍
地震中,框架结构中板式楼梯破坏严重。在有些倒塌破坏的房屋中,楼梯间本应成为重要的逃生通道,但却是倒塌破坏最严重的区域。
3、框架结构梁柱节点易发生破坏
震害总体情况表明,框架剪力墙结构大部分基本完好或轻微破坏,未发现严重破坏。但有少数框架结构严重破坏或倒塌。框架结构的破坏形态大部分为柱上下端破坏,或框架梁、柱节点核心区剪切破坏或压酥。破坏形式为柱端屈服破坏,属强梁弱柱形式。经常出现节点区未按规范要求配置箍筋的现象,主筋搭接也不符合规范要求,易导致节点区发生破坏。
4、装配式楼盖破坏较严重
关于预制板结构破坏,在1976年唐山大地震中已有较多震害。地震区大量的砌体结构房屋中,普遍采用预制空心楼板,由于未按规范要求设计成装配整体式楼盖,地震中当墙体破坏或外闪,导致楼板塌落,因而达不到装配整体式楼盖的作用。
三、建筑结构抗震的基本要求
1、结构构件要具备相关性能
建筑结构的构件是建筑的重要组成部分,构件要具备必要的稳定性、承载力、延性和刚度,建筑结构设计上应该遵循强柱弱梁、强剪弱弯和更强节点核芯区的设计原则,结构的薄弱部位应该进行重点的设计,已经承载了竖向荷载的构件不宜作为主要的耗能构件,结构的构件要满足建筑抗震性的要求。
2、抗震防线的设置
建筑结构抗震性设计是建筑设计的重要组成部分,设计者需要按照建筑设计的要求来设置抗震防线,实现结构构件之间的协同作业。建筑多道抗震防线设置的目的是减少地震对建筑的损坏,实现建筑的内部和外部赘余度设计,建立建筑的屈服区,提高构件的适当刚度和延性,处理好建筑结构内部的强弱关系。建筑抗震防线的设计要避免部分设计过强和部分设计过弱的问题,避免建筑的不合理设计,提高建筑的稳定性设计。
3、加强薄弱部位的抗震性设计
建筑抗震性的设计需要从整体的角度进行,薄弱部位的结构部件要加强设计,提高构件的实际承载力。设计者要实现设计计算的弹力值和实际受力值之间的均匀变化,防止变形力的集中,实现建筑部件之间承载力和刚度的协调。设计者要在设计的过程中有目的加强薄弱部位的抗震设计,对建筑的变形能力进行控制,提高建筑的总体抗震能力。
四、建筑结构抗震设计中的应该注意的问题
1、场地条件、场地土、地基基础的选择
选择好的场地对建筑物的抗震设计而言是非常重要的。建筑物在建设过程中,应该避开对建筑抗震不利的场地。經验表明,很多地震对建筑物除了直接破坏外,很多时候场地条件的影响也会对建筑物造成损害。在地震发生时,通常会造成地表的地裂,地基土很容易发生沉降,沙土液化问题时有发生。很多地段不利于建筑的建设,比如易液化土、比较松软的土层以及不均的地段等。在建筑物建设过程中,必须对土层结构有一个清晰地了解。在无法避开此类土层结构时,应该采取相应的措施来保证建筑物的抗震性,应该根据防震的类别、地基液化的等级的等对地基采取加强的措施,当土层不均匀时,采用桩基、地基加固的方式处理,保证建筑物在地震发生时能有效的减少地震带来的损失。
2、建筑结构体系的合理选择
要想实现建筑结构的结构的抗震设计,对建筑结构体系的选择是非常重要的。结构方案对建筑物的安全性能起着决定性的作用。建筑结构体系选择具体应该注意以下几点:
(1)建筑物的结构体系选择过程中,应该尽量避免选择那种因为部分机构损害而导致整个建筑物的结构损害的结构体系。建筑物的抗震设计其中有一个非常重要的原则就是建筑必须有内力重分配的功能。在发生地震时,即使建筑物的某一结构因为地震退出工作,其他构件可以承担相应的负荷,不至于使整个建筑结构受到损失。
(2)建筑结构体系必须要明确合理的地震作用传递途径。在建筑设计过程中,应该使竖向构件在垂直重力荷载的作用下压力水平接近均匀。通过对结构布置的转换,实现建筑上部的结构可以通过垂直重力荷载实现一次至多次的转换。同时,作为整体的抗震结构应该明确,在抗震设计中,通常抗侧力机构是由框架、简体、支撑等组成的,它们在竖向上尽量不要有太大变化,即使变化也要缓慢均匀,只有这样,才能达到比较好的抗震效果。
(3)建筑物要想实现好的抗震能力,除了有好的建筑结构体系外,同时还要有必要的承载能力和变形能力,以消耗地震的所带来的破坏力。实践表明,钢筋混凝土结构具有比较好的内力充分功能,在地震发生时,可以有效的减少地震的破坏力。在结构体系选择过程中,应该尽量选用钢筋混凝土结构来增强建筑物的抗震能力。
(4)建筑结构体系应该有比较合理的强度和刚度。只有结构体系强度、刚度分布合理,可以有效降低因为地震的破坏力对结构中薄弱部位产生的压力。建筑物作为框架结构进行设计过程中,应该对框架节点的设计进行适当的加强。框架节点一旦出现问题,整个建筑物就很容易造成大的破坏。同时,对于建筑机构中可能出现的薄弱部位,应该采取相应的措施来加强抗震能力,防止因为一个薄弱部位损害而使整个建筑物损害。
3、重视建筑平面布置的规则性
建筑物在设计过程中,应该从抗震概念设计原则出发,尽量选用相对规则的建筑设计方案。规则的建筑方案对建筑物的抗震能力有一个比较大的提升。实践证明,不规则的建筑结构在面对地震时会产生比较大的破坏。如果因为设计的需要,不得已采用不规则的设计机构,需要通过相应的计算模型,对建筑结构的薄弱部位加大抗震系数。我国建筑物在建设过程中,对抗侧力的主体结构会采取对称的方式进行建设。要想实现建筑物的抗震能力,就必须重视建筑结构设计中的规则性设计。
五、结语
综上所述,随着社会经济的发展和人们生活水平的提高, 对建筑结构抗震设计也提出了更高的要求。为此要求设计人员结合现行规范和震灾教训,努力使抗震设计优化,有效地减轻结构的地震反应;确保建筑物的安全和使用功能。
参考文献:
黄浙青 朱小德:《浅谈结构设计中的抗震设计》,《科技创新导报》, 2008年28期
蔡金兰:《浅谈建筑中抗震设计理念的发展》,《价值工程》, 2010年23期
倪广林:《对建筑结构抗震设计的若干思考》,《山西建筑》, 2010年09期
孙学礼 白静:《高层建筑结构设计中一些问题的思考》,《房材与应用》, 2009年04期
关键词:建筑设计、抗震设计、设计方法
中图分类号: TU2文献标识码:A 文章编号:
一、前言
我国幅员辽阔,是一个地震多发的国家。建筑结构的抗震设计对人们的生命财产安全非常重要,建筑结构的抗震设计也成为结构工程师设计工作的重点和难点。建筑结构的抗震设计就是指通过地震时对建筑结构的破坏,结合建筑结构工程长期实践所积累的经验,总结形成的一种基本的设计方法与设计思想,也是进行建筑与结构整体布置并且确定细部构造措施的一个过程。
二、建筑结构地震震害的主要类型
1、不规则结构建筑物破坏严重
不规则建筑物,尤其是沿竖向不规则的房屋建筑,破坏较严重。典型的有两类:一是结构底层为空旷结构,下部为薄弱层,结构底层为空旷结构的房屋大多底层为大开间框架结构,方便使用。房屋震害主要表现为底层倒塌、倾斜,原因是底层形成薄弱层,刚度和强度均不足。二是突出屋面的小塔楼结构。突出屋面小塔楼由于沿竖向质量和刚度的突变,易产生鞭梢效应。在地震中绝大部分受到损坏。
2、框架结构中楼梯间震害较普遍
地震中,框架结构中板式楼梯破坏严重。在有些倒塌破坏的房屋中,楼梯间本应成为重要的逃生通道,但却是倒塌破坏最严重的区域。
3、框架结构梁柱节点易发生破坏
震害总体情况表明,框架剪力墙结构大部分基本完好或轻微破坏,未发现严重破坏。但有少数框架结构严重破坏或倒塌。框架结构的破坏形态大部分为柱上下端破坏,或框架梁、柱节点核心区剪切破坏或压酥。破坏形式为柱端屈服破坏,属强梁弱柱形式。经常出现节点区未按规范要求配置箍筋的现象,主筋搭接也不符合规范要求,易导致节点区发生破坏。
4、装配式楼盖破坏较严重
关于预制板结构破坏,在1976年唐山大地震中已有较多震害。地震区大量的砌体结构房屋中,普遍采用预制空心楼板,由于未按规范要求设计成装配整体式楼盖,地震中当墙体破坏或外闪,导致楼板塌落,因而达不到装配整体式楼盖的作用。
三、建筑结构抗震的基本要求
1、结构构件要具备相关性能
建筑结构的构件是建筑的重要组成部分,构件要具备必要的稳定性、承载力、延性和刚度,建筑结构设计上应该遵循强柱弱梁、强剪弱弯和更强节点核芯区的设计原则,结构的薄弱部位应该进行重点的设计,已经承载了竖向荷载的构件不宜作为主要的耗能构件,结构的构件要满足建筑抗震性的要求。
2、抗震防线的设置
建筑结构抗震性设计是建筑设计的重要组成部分,设计者需要按照建筑设计的要求来设置抗震防线,实现结构构件之间的协同作业。建筑多道抗震防线设置的目的是减少地震对建筑的损坏,实现建筑的内部和外部赘余度设计,建立建筑的屈服区,提高构件的适当刚度和延性,处理好建筑结构内部的强弱关系。建筑抗震防线的设计要避免部分设计过强和部分设计过弱的问题,避免建筑的不合理设计,提高建筑的稳定性设计。
3、加强薄弱部位的抗震性设计
建筑抗震性的设计需要从整体的角度进行,薄弱部位的结构部件要加强设计,提高构件的实际承载力。设计者要实现设计计算的弹力值和实际受力值之间的均匀变化,防止变形力的集中,实现建筑部件之间承载力和刚度的协调。设计者要在设计的过程中有目的加强薄弱部位的抗震设计,对建筑的变形能力进行控制,提高建筑的总体抗震能力。
四、建筑结构抗震设计中的应该注意的问题
1、场地条件、场地土、地基基础的选择
选择好的场地对建筑物的抗震设计而言是非常重要的。建筑物在建设过程中,应该避开对建筑抗震不利的场地。經验表明,很多地震对建筑物除了直接破坏外,很多时候场地条件的影响也会对建筑物造成损害。在地震发生时,通常会造成地表的地裂,地基土很容易发生沉降,沙土液化问题时有发生。很多地段不利于建筑的建设,比如易液化土、比较松软的土层以及不均的地段等。在建筑物建设过程中,必须对土层结构有一个清晰地了解。在无法避开此类土层结构时,应该采取相应的措施来保证建筑物的抗震性,应该根据防震的类别、地基液化的等级的等对地基采取加强的措施,当土层不均匀时,采用桩基、地基加固的方式处理,保证建筑物在地震发生时能有效的减少地震带来的损失。
2、建筑结构体系的合理选择
要想实现建筑结构的结构的抗震设计,对建筑结构体系的选择是非常重要的。结构方案对建筑物的安全性能起着决定性的作用。建筑结构体系选择具体应该注意以下几点:
(1)建筑物的结构体系选择过程中,应该尽量避免选择那种因为部分机构损害而导致整个建筑物的结构损害的结构体系。建筑物的抗震设计其中有一个非常重要的原则就是建筑必须有内力重分配的功能。在发生地震时,即使建筑物的某一结构因为地震退出工作,其他构件可以承担相应的负荷,不至于使整个建筑结构受到损失。
(2)建筑结构体系必须要明确合理的地震作用传递途径。在建筑设计过程中,应该使竖向构件在垂直重力荷载的作用下压力水平接近均匀。通过对结构布置的转换,实现建筑上部的结构可以通过垂直重力荷载实现一次至多次的转换。同时,作为整体的抗震结构应该明确,在抗震设计中,通常抗侧力机构是由框架、简体、支撑等组成的,它们在竖向上尽量不要有太大变化,即使变化也要缓慢均匀,只有这样,才能达到比较好的抗震效果。
(3)建筑物要想实现好的抗震能力,除了有好的建筑结构体系外,同时还要有必要的承载能力和变形能力,以消耗地震的所带来的破坏力。实践表明,钢筋混凝土结构具有比较好的内力充分功能,在地震发生时,可以有效的减少地震的破坏力。在结构体系选择过程中,应该尽量选用钢筋混凝土结构来增强建筑物的抗震能力。
(4)建筑结构体系应该有比较合理的强度和刚度。只有结构体系强度、刚度分布合理,可以有效降低因为地震的破坏力对结构中薄弱部位产生的压力。建筑物作为框架结构进行设计过程中,应该对框架节点的设计进行适当的加强。框架节点一旦出现问题,整个建筑物就很容易造成大的破坏。同时,对于建筑机构中可能出现的薄弱部位,应该采取相应的措施来加强抗震能力,防止因为一个薄弱部位损害而使整个建筑物损害。
3、重视建筑平面布置的规则性
建筑物在设计过程中,应该从抗震概念设计原则出发,尽量选用相对规则的建筑设计方案。规则的建筑方案对建筑物的抗震能力有一个比较大的提升。实践证明,不规则的建筑结构在面对地震时会产生比较大的破坏。如果因为设计的需要,不得已采用不规则的设计机构,需要通过相应的计算模型,对建筑结构的薄弱部位加大抗震系数。我国建筑物在建设过程中,对抗侧力的主体结构会采取对称的方式进行建设。要想实现建筑物的抗震能力,就必须重视建筑结构设计中的规则性设计。
五、结语
综上所述,随着社会经济的发展和人们生活水平的提高, 对建筑结构抗震设计也提出了更高的要求。为此要求设计人员结合现行规范和震灾教训,努力使抗震设计优化,有效地减轻结构的地震反应;确保建筑物的安全和使用功能。
参考文献:
黄浙青 朱小德:《浅谈结构设计中的抗震设计》,《科技创新导报》, 2008年28期
蔡金兰:《浅谈建筑中抗震设计理念的发展》,《价值工程》, 2010年23期
倪广林:《对建筑结构抗震设计的若干思考》,《山西建筑》, 2010年09期
孙学礼 白静:《高层建筑结构设计中一些问题的思考》,《房材与应用》, 2009年04期