时间:2023-01-16 10:37:21
导语:在建筑结构抗震设计思考3篇的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了一篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
我国地处多条地震带上,地震频发且强度大灾害重,为避免人员伤亡、减轻经济损失,必须对抗震设防区的所有新建或改建的房屋建筑进行抗震设计,以抵御地震作用带来的不良影响。由于地震的不确定性和地震作用效应的复杂性,工程设计人员应依托正确清晰的抗震设计基本理论和抗震概念来开展抗震设计工作。
1抗震概念设计概述
GB50011—2010《建筑抗震设计规范》术语篇中对建筑抗震概念设计作出定义:建筑抗震概念设计的过程中,要依据抗震灾害、具体的工程抗震设计经验等,按照基本的设计原则和经验,对建筑结构总体设计理念和设计思路进行细化分析,尤其是细部结构及其改造过程,进行优化分析。
2抗震设计和抗震概念设计的关系
为充分的贯彻和执行国家相关建筑工程防震防灾、减灾在法律法规中的应用,根据我国经济实力的提高,国家建设主管部门提出适当的抗震设防标准,既能合理使用建设投资,又能达到抗震安全的要求,确定建筑按3个水准设防目标进行抗震设防。(1)水准建筑在多遇地震下处于弹性状态,不损坏无需维修;(2)水准建筑在设防地震下允许弹塑性变形,经修复后可使用;(3)水准建筑在罕见强震下发生弹塑性较大变形,部分结构破坏但不致发生连续倒塌。为达到以上目标,建筑工程必须进行抗震设计。从抗震设计的内容上分析,主要包含有抗震的概念设计、分析计算及抗震措施采用。抗震的分析计算,是对结构承受地震力即由于地震地面作用引起的动态作用如地震加速度、速度和动位移进行定量分析,经简化得出的计算结果,是重要的设计依据,但由于现阶段对地震认识的局限性,计算结果可能与实际情况有较大偏差,仅按计算结果进行设计并不完全能满足预期的设防目标。抗震概念设计作为建筑抗震设计的主要内容,它是基于无数震害分析、模拟试验等相关经验所构建的抗震设计原则及体系,它把地震作用造成影响的规律性和不确定性结合起来,在具体抗震设计的过程中,抗震概念设计更加关注于建筑结构的总体设计,从建筑方案开始合理把握整个工程设计的原则性问题,包括薄弱部位的分析判断及加强、关键部位的细节构造,或对关键部位提出抗震性能化指标,或提出设置二道防线要求等,以确保建筑的抗震安全。
3抗震概念设计的必要性和设计重点
(1)抗震概念设计是非常必要的,原因主要有以下几点。1)根据地震研究者对地球上发生地震的许多记录表明,地震存在不确定性,发生地震的时间、大小等都是现有科学水平不可准确预估的。虽然在积累了大量地震、地质、地球物理资料及在地震构造环境和地震活动特征取得新认识的前提下编制了国家地震动参数区划图,但由于资料的局限性,在某些地区发生超过划定抗震设防烈度的地震是完全可能的。同时,当场地使用条件、地震烈度等相同情况下,对建筑的破坏作用也不同,地震的破坏作用、结构地震破坏机理存在复杂性。综上原因,抗震设计不能简单理解为仅需对地震作用进行分析计算,还必须非常重视概念设计,抗震概念设计在保证结构延性层面比分析计算更为重要。2)抗震设计小震不坏、中震可修、大震不倒的“三水准”设防目标中对其中的小震不坏的设防要求,地震作用计算及构件承载力抗震验算这两项抗震计算都能满足;对另两个水准目标中震可修、大震不倒的设防要求,大部分建筑则需通过抗震概念设计和抗震构造措施来满足。而对存在明显薄弱部位的一般不规则建筑或特别不规则建筑,更应通过抗震概念设计来进行薄弱部位的弹塑性变形验算,结合相应抗震措施,满足中大震的抗震要求。(2)抗震概念设计中,重点在于应对建筑方案的规则性提出要求、选择合理的抗震结构体系、优化结构布置、加强结构的关键部位薄弱环节等。1)建筑方案是抗震概念设计应考虑的首要问题。对于由建筑、结构、给排水、电气等专业组成的建筑工程设计行业,抗震概念设计不仅关乎结构专业,建筑专业设计的建筑方案才是抗震概念设计最重要的一环。根据对现有地震灾害进行总结和分析,可以看出即使是同一次地震,不规则建筑较规则建筑更容易受到破坏。因而按照抗震概念设计理念,抗震规范对建筑方案的规则性提出了严格要求,即优先采用规则的建筑方案,对特别不规则方案有条件采用,不应采用严重不规则方案。建筑方案的规则性有关于建筑平立剖等方面,不规则类型包括平面不规则和竖向不规则,其中平面不规则有扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续等,竖向不规则有竖向刚度不规则、抗侧力构件不连续、楼层承载力突变等。在讲究建筑多样化的当代,建筑方案设计过程中不仅要求建筑师掌握抗震规则性知识,同时结构工程师还应积极参与并给予建筑师更多合理有效的结构建议,这样才能让设计出来的建筑具备良好的抗震能力。2)抗震结构体系是抗震概念设计的重要环节。抗震结构体系是工程结构抗御地震作用的核心组成部分,应受力明确、传力途径合理、具备必要的承载力和良好的延性,还应布置多道防线,组合多个延性较好的分体系协同工作,有效地避免由于部分结构、构件的破坏所导致的整体结构抗震性能及稳定性、承载能力下降等。同时,具备直接明确受力途径的抗震结构体系其结构模型计算中内力和位移分析都可能更与实际地震情况相符,这对提升建筑的抗震性能具有积极意义。3)结构布置是抗震概念设计的结构总体内容。合理的结构布置是保证结构安全与经济的前提。在确定抗震结构体系后,对建筑平面进行概念清晰、有明确的传力路径的结构布置,具体应满足以下要求:结构平面尽量简单、规则、均匀、对称,结构两个主轴方向抗侧力刚度宜接近,使抗侧力结构的刚度中心和水平荷载合力作用点基本一致,以避免在水平地震作用下抗侧力偏置造成的过大扭转;竖向抗侧力构件截面尺寸和材料强度自下而上逐渐变小,避免侧向刚度和承载力突变;竖向传力构件连续不间断,构件计算长度宜接近没有大突变,分析并控制好薄弱部位及构件,以避免结构过早破坏等。4)结构的关键部位和薄弱环节的加强,是抗震概念设计通过采取抗震措施来实现的。当结构设计无法避免竖向构件不连续侧向刚度突变等出现敏感的薄弱部位时,会在此形成应力集中或产生过大变形造成率先屈服,为避免破坏发生保证结构延性,设计人员应认真分析和判断哪些部位属于结构关键部位和薄弱环节,对其采取相应抗震加强措施,实现强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱杆件等抗震基本设计理念。
4抗震措施和抗震设防标准
抗震措施是建筑抗震设计的重要组成部分,是指除地震作用计算和构件抗力计算以外的抗震设计内容。抗震措施包含两部分:地震作用效应下构件组合内力的调整和抗震构造措施。规范对构件尺寸和最小配筋率、钢筋锚固和搭接、混凝土保护层等要求均属于抗震构造措施内容。由于地震作用很复杂,抗震构造措施多为真实地震经验总结而来,且随着经济水平提高也会随之提高要求,其作用在于加强局部薄弱环节,确保结构的整体性。国家地震动参数区划图划定了各地区的抗震设防烈度是某个地区所具有的设烈依据,不能够对其随机的进行调整。对于抗震设计,是按地震动参数确定地震作用,即设防烈度越高,地震动参数越大,设计时需考虑的地震作用也越大。抗震设防标准是衡量抗震设防要求高低的尺度,由抗震设防烈度或设计地震动参数及建筑抗震设防分类确定。工程结构抗震设防标准体现为抗震设计所采用的抗震措施的高低和地震作用取值的大小。由于在当代地震科学发展阶段,地震区划图给出的烈度具有很大不确定性,抗震措施对于保证结构抗震防灾能力是非常重要的。GB50223—2008《建筑工程抗震设防分类标准》根据工程划分的类别,提出了不同的抗震设防标准。抗震设防标准分为地震作用和抗震措施两项。抗震设计时应先判断建筑工程属于规范中的特殊设防类、重点设防类、标准设防类还是适度设防类,再按其相应的地震作用进行计算分析和按相应的抗震措施进行相关设计。规范从抗震概念设计角度对不同设防类别建筑在抗震措施上提出相对应或提高一级的要求,例如对重点设防类建筑如中小学教学楼、大型文体建筑等,规定其抗震措施提高一级而地震作用不提高,其目的是通过提高抗震措施来加强关键部位延性以提升整体结构抗震能力,相比提高地震作用做法可更为合理控制建设投资。
5抗震结构体系的抗震措施要求
建筑是否有耐震能力取决于结构所吸收和消耗的地震能量,当结构具有较好的延性,所能吸收的地震能量多,结构具有良好的变形能力可以经受较大变形避免建筑倒塌;反之若结构为延性差的脆性结构,所能吸收的地震能量少,结构变形能力差,在遭遇超过设防烈度的地震作用时易因脆性破坏而造成建筑倒塌。因此结构是否具有良好延性是保证结构抗震性能的重要因素。延性是通过试验测定,对结构和构件采取一系列抗震措施来实现的。针对不同的抗震结构体系,国家相关规范提出了对应的抗震措施要求,抗震设计中应按规范要求严格执行,这里主要列举以下几项。(1)对于混凝土结构、钢结构、钢–混凝土组合结构等房屋,按设防类别、设防烈度等多因素综合分析,然后进行评估并选用合适的结构体系。结构体系应符合受力明确化、传力合理,具有合理的刚度、承载力和延性,设计时还应清晰判别薄弱部位并提出对应的加强抗震措施要求。(2)混凝土结构以及钢–混凝土组合结构房屋中,关键部位构件混凝土强度等级不应低于C30。规范对重要性较高的框支柱、框支梁、延性要求相对高的框架梁柱及梁柱节点的混凝土最低强度等级提出比一般抗震情况更高的要求。(3)混凝土框架结构、钢–混凝土组合框架结构的框架梁和框架柱的潜在塑性铰区应采取箍筋加密措施;部分框支剪力墙的墙肢和连梁以及框支框架等构件的潜在塑性铰区应采取箍筋加密等延性加强措施。规范具体对框架构件断面、框支柱和框架柱的配筋率、剪力墙的厚度和配筋率等提出最低要求,以及对各构件的箍筋加密和配筋构造等要求作出强制性规定。(4)混凝土框筒和筒中筒、型钢混凝土框筒结构、型钢筒中筒等筒体结构的外框架、外框筒应有足够刚度,确保结构具有明显的双重抗侧力体系特征。规范具体对剪力墙的厚度、配筋率、外框架刚度要求、水平加强构件的布置、结构加强层布置等提出原则性要求。(5)混凝土板柱–剪力墙结构的剪力墙应具备承担结构全部地震作用的能力;其余抗侧力构件的抗剪承载能力设计值不应低于本层地震剪力设计值的20%。板柱节点处,沿两个主轴方向在柱截面范围内应设置足够的板底连续钢筋,防止节点失效后楼板跌落导致的连续性倒塌。规范具体对板柱–剪力墙结构的剪力墙截面厚度、边框架布置、抗连续倒塌设计、多道防线控制原则以及构件构造措施等提出原则性要求。(6)钢框架结构和钢框架–中心支撑结构,框架梁潜在塑性铰区的上下翼缘板应设计有侧向的支承,或采取对应的解决和控制措施,避免平面外发生失稳现象。规范具体对钢框架潜在塑性铰区的构造要求、梁柱板件的宽厚比、连接构造、柱长细比等提出原则性要求。
6结束语
实践经验表明,抗震概念设计对建筑抗震的重要性是远非抗震计算分析可以比拟的。结构抗震设计应重概念轻精度,还应重视工程经验,重视地震灾害分析。结构设计人员应依据学习和实践中建立正确清晰的抗震概念,运用正确的思考和判断,全面把握结构的整体性能,从根本上保证工程抗震性能,确保结构的抗震安全,实现预期的抗震设防目标。
作者:卿华 单位:南宁市建筑规划设计集团有限公司
建筑结构抗震设计思考篇2
随着经济的快速发展,我国对房屋建筑结构抗震性能要求越来越高,尤其是底层墙体较少,或者某一侧纵向无墙体的房屋建筑[1]。例如,底层为车库或者商铺的房屋建筑,这些建筑存在相同的特点,即对底层的使用空间需求较大,需要大量开洞,导致纵向抗侧刚度分布不均匀,同时水平方向抗侧刚度也出现此类情况[2]。据统计,此类型建筑在地震中遭受破坏程度较大,本文针对此类型房屋建筑的抗震设计展开研究。
1房屋建筑抗震设计
1)抗震设计的重要性。近年来,我国城市地震发生较为频繁,造成了严重的经济损失,并且对人们的人身安全造成了威胁。从房屋建筑结构角度来看,当前大部分房屋建筑设计缺少抗震性能的优化,以建筑建设基本要求为主,因抗震建筑建设技术落后,刚度控制不佳,导致地震灾害对人们的生活造成较大影响[3]。随着城市化的快速发展,城市人口密集度将持续增加,楼房建筑占据比例越来越高。为了打造便利的生活条件,很多楼房建筑以“底商+住房”结构为主,在底层设置了底商,以便人们购买生活必备品[4]。所以,如何加强建筑结构抗震性能,减少地震带来的危害,成为了当前建筑结构设计中重要的待解决问题。2)抗震设计基本原则。(1)简化性。简化房屋建筑结构,对提升建筑抗震性能帮助较大[5]。因此,在将抗震设计融入到房屋建筑结构设计中时,应尽可能简化建筑结构,避免过于复杂的设计。对于本文研究的底商型房屋建筑,需要预留足够的活动空间,从设计技术和性能提升两个角度出发,改善建筑抗震性能。(2)抵抗性。建筑抵抗性是保证抗震性能的关键,要求合理控制建筑结构中各个部位的刚度,使其达到标准要求,结合力学分析,检验建筑结构稳定性[6]。当建筑遭遇地震时,加强房屋结构受力平衡,以此抵御地震带来的破坏。(3)整体性。建筑结构抗震设计要求设计全面,将建筑整体作为设计对象,仅提升某一部位的抗震性能无法达到预期效果[7]。所以,要求科学且全面地分析各项影响因素,根据建筑所处地区实际情况,针对存在的震害,提出抗震优化策略。
2抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用
1)设计前期的震害调查。据调查,我国城市大部分房屋建筑以3层砌体结构为主,为了创造生活便利条件,在1层设置了底商或者车库。这两种建筑中,纵向一侧无墙体颇多,选取混凝土作为墙体施工材料,打造梁柱结构。然而,此结构中柱截面偏小,与其项对应的墙面为砖砌体墙。除了第1层以外,从第2层开始向上数的其他楼层均采用常规砌体施工。从建筑结构布局角度来分析,此类型房屋建筑的上层建筑与下层建筑墙体不对齐,沿着竖向方向墙体存在不连续特点。当地震发生时,部分房屋虽然未倒塌,但是大部分房屋都出现了不同程度的损坏,导致居民无法正常在房屋中活动。例如,某商住房屋建筑,在遭受地震后,1层建筑结构发生扭转破坏最为严重。该建筑1楼的梁柱结构利用混凝土打造,呈现“L”型,建筑的背面布设了砌体墙,其他楼层为常规建设[8]。从结构分布来看,一层建筑较其他楼层建筑结构更为薄弱,稳定性较差,容易在地震时发生垮塌。图1所示为某房主建筑底商震害情况。图1中,建筑梁柱破坏极其严重,钢筋弯曲,混凝土结构被破坏。图1某房主建筑底商震害情况2)设计方案。对于1层是底商或者车库的房屋建筑,往往通过加强横墙承重来提高建筑稳定性,忽略了纵向抗侧力构件有效处理,导致建筑整体抗震性能薄弱。为了解决此问题,本文将此类型建筑看作多层砌体房屋,尽可能简化房屋建筑结构,从技术层面和刚度控制层面出发,提出可行性较高的抗震性能提升策略。(1)基于技术层面的设计。考虑到房屋建筑的纵向抗震性能薄弱,提出纵向抗震结构处理技术方案:①无论是底商还是车库,位于一层的建筑通行门轴线的处理非常重要,以抗震墙砌体设计要求,合理布设1层钢筋混凝土框架结构,在纵向增加抗震墙数量,确保上墙体框架与下墙体框架能够对齐,检查梁柱对齐情况,严格按照建筑设计规范,有效控制建筑二层侧向刚度与沿着轴线处的一层框架结构刚度比值;②采用均匀布设方法,调整1层建筑的轴线混凝土抗震墙,从原有的不均匀分布调整为均匀分布,要求以轴线为参照对象,两侧对称布置。如果1层建筑为单开门建筑,则以侧向刚度作为调整对象,重新布设1层侧向刚度体系,从而避免地震期间产生扭转效应;③以外纵墙底层混凝土构件作为优化对象,其与横向墙体建立连接,打造整体稳定性较强的建筑结构。其中,抗震墙体和梁柱框架为重点优化对象。(2)基于刚度控制层面的设计。为了提升建筑墙的抗震性能,提升轴线竖向刚度显得尤为重要,要求严格按照建筑抗震性能设计规范,加强竖向刚度比设置,以位于底层框架中的抗震墙作为主要设计对象。依据震害调查结果可知,底部框架结构较为复杂,采用复合材料打造混合结构,不利于建筑抗震性能的提升。
3工程案例
1)工程概况。本文以某房屋建筑工程为例,根据抗震需求,设置建筑结构抗震设防等级为丙类。该房屋为7层建筑,建筑体系采用砌体结构布设。其中,1层作为车库,2层以上作为办公场所,采用混凝土现浇筑方法建设。该工程总建筑面积为365m2左右,纵向长度大约为19.25m,横向建筑长大约5.50m左右。由于工程建筑的纵向南侧无墙体,很难满足抗震性能需求。为了达到标准,本研究提出了两种抗震优化设计方案。2)房屋建筑抗震设计。(1)平面设计。1层建筑高度3.3m,其他楼层建筑高度均为3.0m,内墙、外墙厚度分别为240、360mm,截住面尺寸大小为480mm×360mm。除了楼梯以外,一楼布设了5个车库。如图2所示为建筑1层平面设计。
4总结
房屋建筑抗震性能的提升,是为人们提供安全活动场所的关键。只有改善建筑结构抗震性能,才能够减少地震灾害造成的损失,为人们的人身安全提供保障。本文以砌体房屋建筑为例,探究此类型建筑抗震性能提升策略。通过调查震害实际情况,提出抗震建筑结构加固方案。计算结果表明,两种加固方法均满足抗震性能要求。决策中,可以根据建筑使用需求,确定最佳抗震设计方案。
作者:吴梦星 单位:信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司
建筑结构抗震设计思考篇3
随着居民生活水平的提升,对建筑工程的质量及安全性提出了更高的要求,建筑工程的质量受到了更多人的重视。在房屋建筑工程中,房屋建筑结构设计直接关系着整个建筑的质量。在对房屋建筑进行规划阶段,设计人员要对其建设结构进行科学、合理的规划,这对于提高房屋建筑工程施工效率,保证施工安全性而言极其重要。我国建筑行业在发展的过程中还存在较多的问题,这就要求设计人员从多方面出发,对房屋建筑工程设计及实施方案进行优化,在不断的实践中发现问题、解决问题,并吸取经验,将其作为促进建筑行业发展的指导依据。各房屋建筑工程建设单位应重视消费者的个性化需求,立足房屋建筑功能,对其进行合理的规划设计,不断优化房屋建筑设计结构,进一步促进我国设计行业可持续发展。
1房屋建筑结构中抗震设计的重要性
地震灾害发生时,由于受到地震波的强烈冲击,地面随之发生极其猛烈的摇晃,此时如果房屋建筑结构的抗震等级低于地震波的强度等级,那么房屋建筑就会出现整体或者局部坍塌,对居民的生命安全及财产安全造成威胁,严重的会给国家经济造成巨大的损失。因此,房屋建筑设计人员要充分认识到地震灾害造成的影响,充分认识到抗震设计在房屋建筑设计中的重要性,高度重视房屋建筑结构的抗震设计[1]。城市经济水平的快速提升也在很大程度上促进了建筑行业的发展,房屋建筑的数量在逐年增多,规模也在逐渐扩大,因此设计人员要对设计方式进行创新,从整体上提高房屋建筑结构的设计水平,进一步增强建筑结构的稳定性,通过对建筑物的抗震性能进行优化进一步提高房屋建筑结构的抗震性能。
2房屋建筑结构抗震设计需要遵循的原则
2.1整体性原则房屋建筑结构设计中,抗震设计是尤其重要的一项内容,而且抗震设计还是房屋建筑结构设计中的重点。设计人员在对房屋建筑结构进行设计的过程中要充分结合情况,对房屋建筑整体结构进行规划和布局[2]。由于房屋建筑的抗震性作用于建筑结构的各个环节,因此设计人员在进行相关设计时,一定要从整体视角进行分析,并对影响抗震设计的因素进行综合分析,尤其要进一步明确每一个结构构件的作用,通过逐步优化结构构件的设计情况,增强结构构件的协调性,提高房屋建筑结构设计的抗震性能。在具体的设计过程中,设计人员首先要明确每一个结构部位的力学特征,然后根据房屋建筑所处的位置进行结构设计工作。通过对房屋结构进行优化,在满足抗震设计要求的同时,从总体上提高抗震设计的水平,提高房屋建筑的安全性。
2.2简化原则在房屋建筑结构设计过程中,设计人员首先要明确房屋建筑抗震性能与其结构形式之间的密切关系。一般情况下,房屋建筑结构的形式越简单,整个建筑的抗震性越强。对一些结构比较复杂的房屋建筑,需要根据力学计算结果进一步确定其抗震性能,也可以通过力学对整个房屋建筑结构的平衡性进行控制。因此,有效简化房屋建筑抗震结构的设计,能够在很大程度上提高房屋建筑的抗震性能。通过简化房屋建筑结构设计,能够不同程度地减少地震对房屋建筑结构造成的影响,对保证房屋建筑结构的安全性而言非常重要。
2.3抵抗性原则在房屋建筑结构设计中,设计水平的高低在很大程度上直接决定着地震灾害对房屋建筑结构所造成的影响。设计人员在具体的设计工作中要高度重视抗震设计,尤其要重点关注房屋建筑结构的抵抗性,在此基础上对设计方案进行不断优化,从整体上提高设计质量,为房屋建筑结构的整体安全性与稳定性做好保障[3]。为了进一步增强房屋建筑结构的抵抗性,最大程度降低地震灾害对建筑房屋结构造成的影响,设计人员还要根据具体要求保证房屋建筑结构各部件受力的均衡性,从多方面增强房屋建筑结构的稳定性。
3抗震设计在房屋建筑结构设计中的具体应用
3.1房屋建筑的选址房屋建筑结构建设过程中,房屋建筑建设地址的选择至关重要。合理的选址能够在很大程度上降低地震灾害对房屋建筑造成的破坏性影响。不同结构和土体对房屋建筑结构所造成的影响也存在明显的差异,在对房屋建筑结构进行设计的过程中,设计人员首先要对土体的性能进行优化,减少土体性能对建筑结构整体造成的影响,避免房屋建筑结构出现变形等现象。相关管理人员在选择房屋建筑的建设地址时,要对区域内的地震能量情况进行检测,尽可能选择已经释放过地震能量的区域。同时,为了保证土体质量,应尽量选择地势平坦的区域,如果由于受到多种因素的影响而不能有效规避软土质区域,则设计人员应充分发挥出自身职责,利用自身所具备的专业性优势,采用有效方式对设计方案进行优化,然后根据房屋建筑工程的抗震级别及整个房屋建筑工程的具体情况选择一些有效、可行性较强的加固措施,进一步降低地震灾害对房屋建筑结构造成的威胁。
3.2抗震等级的设定在房屋建筑结构设计中应用抗震设计,设计人员首先要准确地设定抗震等级。混凝土结构抗震等级设定如表1所示。为了进一步提高房屋建筑的抗震能力,降低地震灾害对房屋建筑结构造成的破坏程度,为房屋建筑结构整体安全性做好保障,设计人员还要加强对房屋建筑结构抗震设计的管理。首先要保证房屋建筑设计的抗震等级高于当地抗震等级,准确设定抗震等级后就能够有效避免常规地震条件下房屋建筑结构出现的坍塌现象,同时还能够提高房屋建筑的抗震能力,为居民安全逃生争取宝贵的时间[4]。其次要根据所确定的地震等级进行房屋建筑结构的设计,通过不断优化设计方案保证其科学性和合理性。在具体的工作中,设计人员还要与其他相关部门进行积极的沟通与联系,结合多方面的资料,明确当地历史地震的等级,并将此作为本次设计参考的依据,进一步确定本项目房屋建筑抗震等级。最后还要重视地震周期因素,适当提高房屋建筑的设计等级,以有效避免发生地震时房屋建筑抗震性能降低等现象发生,这对提高房屋建筑总体安全性非常重要。
3.3通过优化布局削弱地震的能量在对房屋建筑结构计的过程中,应用抗震设计时,为了能够进一步降低地震对房屋建筑结构造成的影响,最为常用、也是最为重要的措施之一就是尽可能地削弱地震的能量。而要想满足这一条件,最大程度地减轻地震所造成的危害,房屋建筑结构设计人员要严格按照抗震等级进行房屋建筑结构的设计。为从总体上提高房屋建筑结构的设计质量,设计人员要尽可能规避发生地震灾害时造成的建筑物位移等现象[5]。设计人员要想进一步削弱地震的能量作用,就要对房屋建筑结构进行科学分析,并采用多种方式对房屋建筑结构的布局进行优化,以减轻地震灾害对房屋建筑结构造成的影响。在此过程中,需要用到定量分析。对房屋建筑结构进行优化的过程中,设计人员要注意变形缝和沉降缝的设置。对于房屋建筑结构的变形缝,应充分考虑温度变化对伸缩缝造成的影响。一般情况下,当温度出现不断变化时,房屋建筑结构也会由于受到热胀冷缩因素的影响而出现变形,导致房屋建筑结构的长度出现了变化。设计人员可以通过设置防震缝对房屋建筑结构进行划分优化。例如,可以将房屋建筑结构划分多个抗侧力结构单元,将防震缝的宽度控制在7.00cm以上,在房屋建筑砌体中,将其宽度控制在5.00cm以上。房屋建筑结构设计中除了变形缝还会有沉降缝,对于房屋建筑结构而言,沉降缝是增强其稳定性与承载力的重要结构。设计人员要结合具体情况合理选择平面的转折位置,同时还要对房屋的交接处进行合理设置,这些都能够在很大程度上规避房屋建筑结构地基出现不均匀沉降的现象[6]。此外,设计人员还要重视沉降缝的设计,如房屋建筑结构沉降缝之间的间距应控制在15.0~25.0m。由于在具体的施工过程中会受到多种因素的影响,设计人员应重点考虑施工区域土质因素对建筑物承载力造成的影响,明确相关的验证公式,采用科学的方式对建筑物的承载力进行估算,保证设计方案与实际情况相一致。在建筑结构的设计中,如果由于受到一些因素的影响导致发生严重的地震灾害,那么建筑物受影响最为明显的部位就是抗震墙,其在受到地震作用的影响后会出现不同程度的裂缝,对于一些裂缝比较严重的情况还会引发建筑物倒塌等危险事故。因此,在建筑物设计过程中,抗震墙的设计极其重要。对于建筑物而言,墙体设计方面需要满足抗震性能的相关要求,设计人员可以采用一些精细化的设计方案。例如,在对墙体进行横向设计时,要始终坚持均匀性原则,当发生地震灾害时,墙体不容易发生横向位移;对墙体进行纵向设计时,为了更好地抵御灾害造成的影响,设计人员要尽可能规避墙体竖向裂缝。将纵向设计和横向设计进行有效结合,才能够从根本上减轻地震灾害对建筑物造成的影响,还能较好地提高建筑结构墙体的承载力。一般情况下,建筑物墙体的数量在很大程度上决定着建筑物的刚度,当建筑物墙体的数量未能满足建筑工程结构设计的要求时,就会导致建筑结构的刚度减小,建筑结构出现较大程度的位移,使得建筑结构的抗震能力减弱。因此,在抗震墙设计和布局过程中,设计人员要注意充分发挥出抗震墙的功能。
3.4提高房屋建筑的刚度在房屋建筑结构设计的过程中,设计人员还要结合具体情况满足居民的个性化需求,并采取有效的措施,在保证房屋建筑结构整体性能的基础上提高其刚度。要想实现这一目标,可以从4方面进行。一是加强对钢筋混凝土应用的管理。钢筋混凝土是房屋建筑、工程建设过程中极其重要的原材料之一,也是保证房屋建筑工程顺利施工的重要基础。其强度和硬度都比较高,经济性比较好,价格适中。二是选择增设一些钢铁结构,进一步提高房屋建筑结构的抗震性能。在此过程中,设计人员要重视房屋建筑高度比和桩距控制。一般情况下,房屋建筑结构的抗震设计过程中要对房屋建筑结构的高宽比、桩距等进行科学设计,以保证设计方案的科学性和有效性。三是设计人员要考虑房屋建筑结构的类别。在此过程中,需要与非抗震设计等级、抗震设防烈度等进行有效结合,保证所选择的高宽比控制标准的合理性。例如,某房屋建筑工程中,非抗震设计水平为5,抗震设防烈度为8,此结构属于框架结构,设计人员要将结构高宽比控制在3以下,而如果此房屋建筑结构为框架与剪力墙结构,设计人员就要将结构的高宽比控制在5以下。四是在对房屋建筑高宽比进行设计的过程中,设计人员要综合考虑各个方向最小的投影宽度,通过适当地增加最小投影宽度,进一步减小房屋建筑的宽度。此外,设计人员也可以根据房屋建筑结构的宏观体型对相关指标进行适当调整,对各软件的计算结果进行适当的优化组合,最终确定桩距下限的基础,并在此基础上结合自身工作经验及施工现场其他因素对桩距进行适当调整。
4结语
建筑行业设计人员在对房屋建筑结构进行设计的过程中要科学利用防震设计,在保证房屋建筑质量的基础上,从多个方面提高房屋建筑整体的抗震性能。在设计应用抗震设计的过程中要遵循相应的原则,尤其要对一些细节问题进行合理把控,降低地震灾害对房屋建筑结构造成的破坏性影响,为居民的生命及财产安全提供保障。
作者:张鑫 周光禹 高蕉 单位:天津市海顺交通工程设计有限公司辽宁分公司高级工程师 沈阳城市学院 沈阳城市建设学院