抗震设计在房屋建筑结构设计中的运用郭炜键

抗震设计在房屋建筑结构设计中的运用郭炜键

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摘要:地震是一种破坏力很大的自然灾害,其具有突发性和不可预测性,以及频度较高,并伴随产生严重的次生灾害。随着我国国民经济实力不断提高与城市化进程的推进,我国对地震的危害得到了高度的重视,对建筑抗震性能设计有了更高的要求。本文从建筑结构抗震设计的重要性、房屋建筑结构设计中的结构抗震设计,以及抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用,三个方面进行表述。提高建筑房屋的抗震能力对保障人们生命及国家财产安全起到很重要的作用。

关键词:抗震设计;房屋建筑;结构设计;应用

一、引言

在房屋建筑设计中,房屋建筑的结构设计起着至关重要的作用,特别是在应对地震这样的自然灾害方面,随着全球地震不断频发,为了更好的保障人们的财产生命安全,建筑物的抗震设计必不可少,房屋建筑的结构设计尤为重要,因此有必要对抗震设计的应用进行分析和探讨。

二、建筑结构抗震设计的重要性分析

1.保护人民群众的生命财产安全

人类社会在发展过程中,首先要解决的就是温饱与安全的需求,如据有关报道,在2008年的汶川地震的主震区内,完好的建筑几乎没有。除却地震本身的烈度较高,破坏性较强的原因之外,一个更重要的问题值得深思,就是建筑结构的抗震能力非常差。一方面在技术水平上缺乏突破,另一方面一部分人受利益驱动,在施工过程中,存在偷工减料等行为,导致了建筑物抗震能力薄弱,加强建筑结构抗震设计的重要性,对于保护人民群众的生命财产安全不言而喻。

2.促进建筑结构设计技术与理念的创新与发展

日本是一个地震多发地区,事实上,在1880年以前,日本对于建筑物结构的抗震设计同样未受到重视。1880年横滨地震之后,日本成立了日本地震学会,1891年在浓尾地震之后,鉴于地震给建筑物造成的重大损害,日本成立了“震灾预防调查委员会”,开始着手进行抗震结构设计研究。经过近百年的发展,日本的建筑物结构抗震设计无论是在技术还是在理念上都处于领先的地位,但只解决了大部分问题,地震持续时间对震害的影响始终在设计理论中没有得到反映。

3.具有良好的社会正向效应

整个社会发展是一个复杂的系统,从这一战略高度加以认识的话,我们不难发现,建筑物抗震结构设计的加强对于构建和谐社会具有重要意义,良好的建筑物抗震能力,有利于维护社会稳定,对于建设“美丽中国”,实现“中国梦”,具有良好的社会效应。因此,不能孤立的片面的静止的对待建筑结构抗震设计。

三、房屋建筑结构设计中的结构抗震设计

1.房屋建筑中的建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。

2.抗震措施

在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。

3.房屋建筑的抗震设计理念

我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。

四、抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用

房屋建筑的设计在整个房屋建筑施工中造价比重较大,建筑的设计中心理念在于“实用、经济和安全”,抗震设计在房屋建筑设计中的应用基于这一中心理念而产生。由于地震的不确定性和破坏性特点,因此在房屋建筑结构设计中应用抗震设计体现了设计的安全概念以及对自然灾害的预防措施。下面从提高房屋建筑结构的抗震力和降低地震作用对房屋建筑的影响几个方面论述抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用。

1.提高房屋建筑结构的抗震能力

出于对建筑结构抗震功能的保证,在房屋建筑结构设计中要特别注意做到以下几点:a.在房屋建筑结构设计中要考虑地基的稳定性因素,挑选对抗震有益的地基,防止地基变形影响抗震功能;b.同一房屋建筑结构单元要设计在性质一样的地基上,要把地基最大潜力融入房屋建筑的结构设计,有利于发挥地基的抗震功能;c.房屋建筑结构设计尽量做到规则、对称,以降低地震作用导致的房屋建筑变形度以及避免地震作用力集中导致房屋建筑扭曲的状况发生;d.房屋建筑的整体结构设计中要多加几道抵抗防线,以提高房屋建筑结构的抗震力,同时建筑结构受力设计要明确,防止存在建筑结构局部薄弱;e.最大程度的减少房屋建筑结构自身重量,从而减小房屋建筑对地基的压力,达到缓解地震冲击作用对建筑体的影响力。

2.降低地震作用对房屋建筑的影响

现最被工程界认可的一个办法是在建筑基础与建筑的主体部分之间加设一个隔震层,有的设计师在建筑物的顶端部分加设一个“反摆”。此反摆的作用是能够在地震时使建筑物的位移方向相反,降低了加速度,降低地震的作用。根据试验得知,如果对“反摆”设置合理,那么对降低地震作用的概率可达65%,也能最大限度地减少建筑物内的物品受损程度。这一方式在国内外正被广泛地研究,并应用到了实际的工程建筑中,取得了较好的成效。

3.设防标准

我国根据建筑遭遇地震破坏后,可能造成人员伤亡、经济损失、社会影响的程度划分设防类别,分为甲乙丙丁四类。乙类建筑需提高一度要求加强其抗震措施,甲类在提高一度的要求加强抗震措施的基础上,地震作用应高于本地区设防烈度计算。丙类建筑的抗震措施以及抗震作用都应该要符合本地的抗震设防要求;丁类建筑:在通常情况之下,地震措施可以相对于本地抗震设防的要求适度降低,但地震作用必须符合本地的抗震设防要求。设防标准的制定既能合理的使用建设投资,又能达到抗震安全的要求。

4.保证结构的延性

合理选择建筑结构后,需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性抗震能力从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标,抗震措施包括以下几个方面内容。a.强柱弱梁:人为增大柱相对于梁的抗弯能力,使钢筋混凝土框架在大震下,梁端塑性铰出现较早,在达到最大非线性位移时塑性转动较大;而柱端塑性铰出现较晚,在达到最大非线性位移时塑性转动较小,甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。b.强剪弱弯:剪切破坏基本上没有延性,一旦某部位发生剪切破坏,该部位就将彻底退出结构抗震能力对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值,使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。

结语

经济密度的增大和人口的增多,地震的影响和破坏越来越大,所以,有效的提高建筑结构抗震性能十分必要。对在建的房屋进行抗震设计防护评估,需要对抗震设计在建筑工程中的应用进行探讨,进而增加其应用范围,最大限度的减少人员伤亡及财产损失。

参考文献:

[1]宋海燕谈抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用[J]《山西建筑》-2013年27期-

[2]吴学荣高层房屋建筑结构设计方法与应注意的问题[J]《建材与装饰》-2012年27期-

[3]刘劲松基于抗震理念的房屋建筑结构设计[J]《城市建设理论研究(电子版)》-2011年21期-

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