探究建筑結構體系中的抗震設計

王嘉峰

沈陽原構設計咨詢有限公司 遼寧 沈陽110000

1 引言

雖然目前的建造工藝突飛猛進,但對地震的研究水平還遠遠不夠,還不能預測地震。雖然目前我國的地震烈度區劃圖在我國已經做得非常精準并且非常的科學,但它是基于有限的歷史數據。在我國,大型地震或特大型地震有時也會出現在低烈度地區。同時,地震發生時,地震動的三要素存在較大不確定性,即使在同一地區,不同類型的地面運動在地震過程中對建筑物的破壞也不盡相同;地震還存在震級、傳播路徑、震中距離和震源機制等許多非確定因素,給地震研究帶來了很多困難。

2 房屋結構抗震性設計原則

2.1 簡化原則 結合以往的設計經驗得知,在抗震設計過程中,所設計的結構形式越簡單,傳力越清晰明了,其抗震性能也越高,而且簡單的抗震結構在進行力學性能計算時,其計算結果的可靠性和準確性也越高。對此,在應用設計中,可以結合實際情況適當簡化房屋抗震結構計算模型,優化結構構件的傳力途徑,這樣能夠有效提升房屋建筑對建筑地震作用力的承受能力,全面提高房屋建筑在結構設計中的抗震性能。

2.2 整體性原則 展開建筑抗震設計時,設計內容不只是針對某一個建筑內的某一個部位,而是將抗震設計貫穿到整個設計過程中,從而提高建筑整體的抗震性能。在具體設計過程中,需要從整體性設計出發,使其滿足各大指標要求。對各種可能影響結構抗震性的影響因素進行分析,借助數字模型對于結構參數進行優化處理,以此來提升結構本身的抗震性。而且對于構件需滿足其抗震構造措施的要求,避免應力集中等問題的出現,從而提高結構本身的穩定性和可靠性。

3 建筑結構設計中的抗震設計

3.1 建筑結構構件的抗震設計 強柱弱梁、強剪弱彎和強節點弱構件是進行框架結構抗震設計時的重要概念。相較于梁構件破壞而造成的局部破壞,柱子的破壞會危及整體結構的安全性,造成結構的整體垮塌。因此,在結構中為了保護柱,增強結構抗地震能力,將塑性鉸先出現在梁部,通過發展一定的塑性來吸收地震能。還有強柱系數,梁柱線剛度比等都是相應指標。強柱弱梁使梁端的塑性鉸先出、多出,盡量減少或推遲柱端塑性鉸的出現。適當增加柱的配筋可以達到上述目的。需保證強剪弱彎是因為剪切破壞是一種脆性破壞,而彎曲破壞是延性破壞,有所預兆,所以能進行及時的人員疏散、財產轉移。在進行抗震設計中,梁柱的剪力設計值需按規范要求進行調整。不同抗震等級的梁、柱采用不同剪力增大系數,同樣需考慮材料實際強度和鋼筋實際面積

2個因素的影響。強節點弱構件則需對節點核心區進行抗震驗算,并且在各抗震等級下的框架節點均應符合構造措施要求。除此之外,進行抗震結構設計時,還可以參考其他減震設計來提升結構延性。例如,可以將多段墻框架融入抗震審計中,在遇到地震時,可以進行地震能量的轉接和吸收,從而起到良好的減隔震作用,提升建筑結構本身的穩固性。

3.2 依據抗震標準,規范平面及豎向設計 平面規則與建筑物的穩定性也存在一定的聯系,這是設計人員在設計過程中必須考慮的因素之一。通常情況下,抗震建筑的平面是有一定標準的,比如,凹凸口的深度與寬度,平面長度不宜過長,不宜采用角部重疊或細腰形的平面布置。因此,結構平面布置應力求簡單、規則、對稱,避免剛度、質量和承載力分布不均勻。對于有較多凹凸口的復雜形狀平面要進行特殊設計或采用一定的補救措施,以最大限度地保證建筑的穩定性。對于抗震高層建筑的結構豎向布置,應避免過大的外挑和收進,宜規則、均勻,結構的側向剛度也應該做到上小下大均勻變化,豎向抗側力構件宜上下連續貫通。

3.3 鋼結構抗震設計 鋼結構建筑的優點是重量輕,承載能力高,結構構件標準化程度高,鋼結構建筑的主要承重構件由鋼板和型鋼構成,材質均勻,各向同性好,結構可靠性高。鋼結構的材料屬理想彈性體,符合工程力學的基本假定,可在抗震設計中充分發揮鋼結構的材料塑性、彈性好的特點,允許有適度的變形,能很好地承受動力荷載,在罕遇地震作用下保持結構體系的穩定,避免倒塌。高精度的加工制作工藝可以做到等強連接,實現強連接弱桿件的抗震設計原則,大大提高建筑物的抗震和承載能力。鋼結構在我國得到越來越廣泛的應用,特別是在大型公共建筑和基礎設施中。其中最重要的是機場車站、體育場館、高層建筑等。鋼殼體結構近年也得到應用,具有很好的空間傳力性能,能以較小的構件厚度形成承載能力高、剛度大的承重結構,能覆蓋或圍護大尺度的空間而不需要中間支撐,兼顧到承重結構和圍護結構的雙重作用,同時也有較好的抗震性能。

4 結束語

在建筑結構設計過程中,抗震設計屬于重要的設計內容之一,借助可靠的抗震設計,能夠有效提升建筑結構的穩固性,降低地震發生時出現坍塌的概率。需要注意的是,所有的抗震設計內容需要嚴格遵守相應的建設規范,同時做好結構細節的設計工作,以此來提高建筑工程的綜合性能,延長使用壽命。