美章網(wǎng) 資料文庫 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的應(yīng)用范文

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的應(yīng)用范文

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房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的應(yīng)用

摘要:房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計十分關(guān)鍵,其需充分滿足住戶的居住要求,其中抗震設(shè)計必須有強化房屋建筑抗震性能的作用。地震的危害巨大,只有在房屋建筑中優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能,方可確保建筑的安全性,維護(hù)住戶的生命及財產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞:抗震設(shè)計;房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計;安全性;土木工程結(jié)構(gòu)

在地震的作用下會出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞,因此,在工程設(shè)計中應(yīng)將結(jié)構(gòu)設(shè)計作為重點內(nèi)容。結(jié)構(gòu)設(shè)計具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性,設(shè)計中要以工程實際為基礎(chǔ)完善抗震設(shè)計方案,為住戶提供安全舒適的生活環(huán)境。

1土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的意義

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中,抗震設(shè)計占據(jù)著重要地位,其可完善土木工程結(jié)構(gòu)的抗震性能。設(shè)計者會采取多種科學(xué)有效的方式增大土木結(jié)構(gòu)承受外力作用的能力,從而加強土木工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性。另外,抗震設(shè)計可顯著增大土木結(jié)構(gòu)的抗震能力,若土木結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震能力較低,則在地震工況下會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形或建筑物倒塌問題。所以結(jié)構(gòu)抗震設(shè)的設(shè)計目標(biāo)就是使建筑物經(jīng)抗震設(shè)防后,減輕建筑的地震破壞,避免人員傷亡,減少經(jīng)濟(jì)損失。確保建筑結(jié)構(gòu)“大震不倒,中震可修,小震不壞”的設(shè)計原則。

2土木工程結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計的原則

為了讓土木工程項目在結(jié)構(gòu)設(shè)計中取得理想的抗震效果,改進(jìn)抗震設(shè)計的質(zhì)量,工程設(shè)計中,設(shè)計人員需準(zhǔn)確把握土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的主要原則,以下筆者對簡單化原則、整體性原則和抵抗性原則予以簡要分析和闡述。

2.1簡單化原則

在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中,結(jié)構(gòu)形式越簡單,其抗震性能越好。與復(fù)雜的土木工程結(jié)構(gòu)體系相比,簡單的土木結(jié)構(gòu)體系可加強結(jié)構(gòu)力學(xué)計算的準(zhǔn)確性,做好土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的平衡性控制,有效簡化抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計。同時,簡單的土木工程結(jié)構(gòu)還可降低地震作用力對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的負(fù)面影響,從而減少建筑所要承擔(dān)的地震作用力,保證結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的質(zhì)量。

2.2整體性原則

為了加強土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的優(yōu)越性,應(yīng)立足整體對土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計加大控制力度。由于土木工程項目結(jié)構(gòu)的抗震性能概念作用于工程體系的每一個部分,所以在土木工程抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中,也要從多角度加強設(shè)計的科學(xué)性及全面性,規(guī)避各項因素的影響,增強不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的協(xié)調(diào)性。設(shè)計人員還要仔細(xì)分析不同部位的力學(xué)作用特征,不斷優(yōu)化并完善結(jié)構(gòu)的抗震性能,以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性和整體性。

2.3抵抗性原則

為了讓土木工程結(jié)構(gòu)受到地震作用時依然具有較強的穩(wěn)定性,設(shè)計人員需在設(shè)計中采取多種方式保證結(jié)構(gòu)體系的抗地震能力,確保土木工程結(jié)構(gòu)具有良好的安全性和穩(wěn)定性,尤其要重視結(jié)構(gòu)的抵抗性設(shè)計。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中,要先預(yù)測理想狀態(tài)下的抵抗力,保證結(jié)構(gòu)在出現(xiàn)地震災(zāi)害時能夠?qū)p失降到最低,其也是預(yù)防地震作用力負(fù)面影響的重要舉措,設(shè)計中必須對其予以高度重視。再者,為了增強結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,還需嚴(yán)格控制抵抗力,注重力學(xué)體系受力平衡。

3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計

3.1建筑選址

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,建筑選址發(fā)揮著不可忽視的作用,雖然地震對建筑的傷害十分明顯,但是合理選擇建筑建設(shè)的位置卻能夠顯著的降低地質(zhì)災(zāi)害對建筑物的作用和發(fā)生的可能。如發(fā)生地震,建筑會出現(xiàn)較為明顯的相對移位。不同結(jié)構(gòu)和土體對建筑結(jié)構(gòu)的影響程度也有所不同。若在建筑設(shè)計和施工中無法優(yōu)化土體的性能,則一方面會直接影響建筑結(jié)構(gòu)自身的性能,另一方面也會引發(fā)建筑物嚴(yán)重的變形問題。所以,項目選址的過程中,要以可釋放地震能量的區(qū)域為首選,全面考量周邊的地貌和地形,選擇在平坦開闊、土質(zhì)良好的土地上建設(shè)建筑工程。土體的密實度較高,性狀理想,剛度和強度較大,更能夠承受建筑結(jié)構(gòu)不同組合形式的力的作用。若無法規(guī)避軟土地質(zhì)區(qū),則設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在設(shè)計中充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢,以豐富的經(jīng)驗采取有效的優(yōu)化改進(jìn)處理措施,并根據(jù)工程的抗震級別采取針對性的加固措施,進(jìn)而有效緩解地震對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性的威脅。

3.2設(shè)置多道防線

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際設(shè)置多道防線,這可有效減輕地震對建筑物穩(wěn)定性和安全性構(gòu)成的負(fù)面影響。設(shè)計人員需在建筑抗震體系中融入延展性能十分優(yōu)越的構(gòu)件,同時也可將其作為第一道防線,將其他建筑構(gòu)件視為第二和第三道防線。如發(fā)生地震,且第一道防線損壞后,則可充分利用第二道和第三道防線來減輕地震對建筑的沖擊,進(jìn)而減少人員及財產(chǎn)損失。

3.3優(yōu)化布局,削弱地震能量

削減地震能量也是減輕地震對建筑結(jié)構(gòu)損害的重要方式。為了最大限度地減輕地震的破壞力,在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中,設(shè)計人員應(yīng)該嚴(yán)格控制地震可能引發(fā)的建筑物位移。設(shè)計人員在設(shè)計工作中需對其予以定性分析和科學(xué)預(yù)測,以削弱地震對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞作用。此外,如發(fā)生地震,為了最大程度地避免建筑物可能出現(xiàn)的破壞及變形問題,可以定量分析基礎(chǔ)設(shè)計建筑下層位置移動的延性比,這種方法也可應(yīng)用在地質(zhì)較硬的土木工程設(shè)計和建設(shè)中。

4常見結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法

4.1防震縫設(shè)計

設(shè)計人員要以預(yù)防地震為基本原則完成抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計,針對無法滿足設(shè)計和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及要求的建筑,也應(yīng)按照設(shè)計的要求設(shè)置防震縫,防震縫能夠起到分解建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的作用,進(jìn)而將建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為不同獨立的單元。縫隙兩側(cè)需預(yù)留適當(dāng)?shù)膶挾龋_保防震裂縫與上層建筑相互獨立,相互分離。如發(fā)生地震,防震縫能夠有效減輕地震所引發(fā)的建筑物受力不均勻,結(jié)構(gòu)體型不規(guī)則。且建筑的某個區(qū)域發(fā)生形變或損壞時,也不會影響到其他部位的性能。

4.2墻體設(shè)計

工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計中,如發(fā)生地震災(zāi)害,建筑墻體所受的影響最大,墻體受到地震作用后極易出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象,嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)倒塌的情況。可以說,墻體設(shè)計在房建結(jié)構(gòu)設(shè)計中占據(jù)著重要的位置。為強化設(shè)計效果,設(shè)計者需單獨設(shè)計墻體結(jié)構(gòu)。墻體的縱向設(shè)計與橫向設(shè)計均要滿足抗震設(shè)計的基本要求,以此不斷完善抗震設(shè)計。在整體概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)方案中,設(shè)計者需高度重視細(xì)節(jié)設(shè)計,以剪力墻結(jié)構(gòu)為例,在墻體的橫向設(shè)計中,高度重視設(shè)計的均勻度,如發(fā)生地震災(zāi)害,確保墻體不會受地震作用的影響而出現(xiàn)橫向位移。在墻體的縱向設(shè)計中,如出現(xiàn)大規(guī)模地震,應(yīng)保證墻體不會發(fā)生嚴(yán)重的縱向位移,進(jìn)而減輕地震作用對墻體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的負(fù)面影響。再者,墻體結(jié)構(gòu)的承載力也需滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求。建筑的剛度與墻體的數(shù)量具有十分密切的聯(lián)系,如墻體的數(shù)量并未滿足設(shè)計的要求,則建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性也會受到較大的影響,建筑剛度也會因此大打折扣,建筑無法應(yīng)對大規(guī)模地震的侵?jǐn)_。

4.3屋頂設(shè)計

在現(xiàn)代房屋設(shè)計中,房屋工程施工的質(zhì)量與結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著十分緊密的聯(lián)系。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好的建筑,在發(fā)生地震災(zāi)害時,結(jié)構(gòu)所受的影響會相對較小,規(guī)避了人員及財產(chǎn)損失。所以為了加強建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,應(yīng)在設(shè)計中采取有效措施減輕結(jié)構(gòu)的自重。如屋頂設(shè)計工作,一方面可滿足工程設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn),另一方面也可減輕屋頂?shù)闹亓浚M量避免設(shè)置“屋頂花園”,其可在結(jié)構(gòu)設(shè)計中大力推廣應(yīng)用。

4.4隔震和消能減震設(shè)計

在高層建筑抗震設(shè)計中,傳統(tǒng)的延性結(jié)構(gòu)體系十分常見,其可有效控制建筑結(jié)構(gòu)的剛度,如建筑所在地區(qū)出現(xiàn)地震災(zāi)害,則可保證建筑減隔震構(gòu)件優(yōu)先處于非彈性狀態(tài),增大延性,吸收地震作用所釋放的能量,進(jìn)而減輕地震災(zāi)害對建筑物的破壞,防止建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形或倒塌等問題。

5結(jié)束語

房屋建筑工程設(shè)計中,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計十分關(guān)鍵,建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計直接影響著結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性,同時也關(guān)系到建筑的使用壽命。對此,在建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守設(shè)計中的主要原則和基本流程,加強抗震設(shè)計的概念,進(jìn)而增大建筑工程對地震作用的抵抗能力,提高建筑的安全性。

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作者:趙宏偉 單位:山西中方森特建筑工程設(shè)計研究院

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