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摘要:建筑结构的抗震设计,不仅关系到建筑结构的抗震防震能力,而且关系到震区人民的生命财产安全,是建筑结构设计的关键。为了保证结构的安全,在进行房屋的设计与建造时,应首先考虑建筑设计以及施工材料的抗震性。建筑结构在满足抗震原则作用下,既要满足结构的刚度、延展性,还要保障做到有效的传力途径,并在这些理念的基础之上进行结构抗震设计。文章介绍了建筑结构抗震设计的概要及基本原理,并对目前我国建筑结构抗震设计中出现的一些问题进行了分析,提出了相应的设计思路。
关键词:抗震结构设计;建筑结构设计;抗震设计理念
为了能够提升抗震能力,有效地解决各类地质灾害所带来的风险,有研究提出,在建筑设计中要重视抗震结构设计的质量,并在对地震灾害对居民生命的风险进行分析的基础上,进行科学地设计。基于整体建筑水平的稳定提升,在地震灾害下,为居民提供更多的安全保障,需研究如何加强抗震结构的科学化设计。因此,深入研究当前我国的建筑结构中的抗震设计,并以此为依据推动我国建筑结构的革新,具有十分重要的现实意义。
1 抗震结构设计的含义
抗震设计指的是以过去的地震为基础,收集房屋的破坏数据,并对其进行经验分析,同时与现有的设计规范以及先进的理念、标准相结合,对在建房屋的抗震能力进行计算,并添加结构抗震措施,从而确保在地震期间,建筑物的安全和稳定。在设计时,一定要严格按照规范,对不同部位的抗震需求采取相应的抗震计算和构造措施,这样才能确保建筑物的安全性、结构的稳定性、抗强震的能力。在此基础上,设计人员需充分考虑到地震动对基础的影响,通过理论分析、数值模拟等方法,在规范未规定的情况下,采用实验方法来确定。通过对各构件的精细化设计,加强连接节点的设计,使其能在地震中保持正常的工作状态,并能确保其内部的安全。之所以很多建筑在震后会发生坍塌,其主要原因在于结构的抗震设计没有被充分考虑。所以,在地震作用下,设计者必须根据建筑物的具体状况,在建筑物的结构设计与抗震设计作出正确的取舍。
2 设计抗震结构时应遵循的原则
随着抗震性能的提高,对构件的承载力、刚度、稳定性、延展性等指标的要求也越来越高。在抗震设计中,对薄弱部位应采用更高效抗震设计方法,尽量避免采用竖向受荷杆件。此外,抗震结构体系还应考虑具有较大延性的构件进行连接,如框架、剪力墙等。通过构造多层保护线,实现了刚性与延性的有机结合,吸收地震能量,提高结构的抗震性能。考虑到结构中各个构件在地震作用下的强度差异性,当主体结构发生破坏时,其抗力是否能够自适应,从而避免发生坍塌及进一步损伤,具有十分重要的意义。在地震作用下,结构应遵循如下原则:
2.1整体设计原理
在抗震结构的设计中,设计者应首先考虑建筑结构的整体性,并在结构中使用具有较高整体性的结构构件,以便结构更好地传递惯性力,起到收力的作用,从而达到水平分离的目的,使竖向反力结构的作用最大化。因此,在进行结构抗震设计时,必须提高结构各子系统的整体抗震能力。
2.2条理清晰的原则
在结构抗震设计中,从力学的观点来看,通过分散地震动传播来降低震害是必需的。借助计算机信息技术,能够精确地计算出在地震作用下,建筑物在地震作用下各位置结构构件所受的地震力,能够有效地修正并强化抗震设计方面的缺陷,进而全面提升建筑物的抗震设计质量与水平。
2.3结构的刚度和抗震能力的配合
当地震来临时,对建筑结构的刚度及抗震能力是一个严峻的考验。在结构设计中,应充分考虑建筑物的刚度,使其能够承受来自各个方向的震动,并在一定程度上维持结构的稳定与变形,从而减小地震对建筑物的损害。在现代建筑中,特别是在高耸建筑中,更要确保结构的整体刚度以及建筑的抗震性能。
2.4统一与规范构造的设计原理
在建筑物的抗震设计中,设计者应该遵循“均匀规则”的结构设计原理,改善建筑物的布局,使得建筑物各个部位的抗侧刚度一致,以增强建筑物的稳定及抵抗地震的能力。
3 建筑工程抗震设计的现状
3.1在理论上和实际上都缺少科学的指导
目前,国内对地震的研究尚不够全面,对地震的形成原因及防震对策不够透彻,没有制定出有针对性的防震对策,在防震工作中,缺少科学的规范体系及理论体系。因而,缺乏可靠的科学依据和理论体系支撑,导致建筑结构不能满足抗震设计的相关要求。
3.2构造与实际不符。
目前对地震作用下结构抗震性能的研究多以确定的参数为基础,往往忽视了结构的实际情况。比如,在地震作用下,对于小型地震,采用单一的阻尼系数为2.81。大部分的小型地震都是在结构的设计中使用的。试验、变形计算及构件设计均以工程实际为基础。在不对建筑物结构进行全面研究与评价的情况下,建筑物的主体部分将被忽略。
4 建筑结构设计中的抗震结构设计理念
4.1 应选择合理的建筑结构体系
在进行建筑物的结构设计时,必须对建筑物的结构系统进行合理的选择。这是由于建筑工程的安全和经济利益是紧密联系在一起的,两者是密不可分的。在进行设计时,必须从建筑学的观点出发,做出科学、合理的评价。通常情况下,钢筋混凝土结构为正常状态,然而,在某一区域内,一旦发生较大的地震,其强度将受到影响,从而产生裂缝,从而影响结构的抗震性能。设计者必须从安全性、实用性和经济性三个角度来考虑,在保证建筑抗震性能的前提下,合理地选择建筑物的结构形式。设计者也必须知道当地的地震作用力,使结构的刚性,强度,延展性,在经过一段时间之后,结构的强度,延展性,以及在有危险的情况下仍能运作。要解决这一问题,就必须理解地震作用的循环过程,并制定出相应的规范,以保证结构在循环过程中的正常工作。
4.2 应重视建筑力学模式的运用
设计者必须充分认识到地震作用对结构体系的影响,以先进的科技为支撑,以高品质的抗震能力为支撑,以自身的技术优势为支撑,以最大限度地发挥抗震结构设计的作用。因此,对抗震作用下的结构进行地震反应分析是十分必要的。科学地运用结构力学的知识,能够对建筑物的结构进行数值计算,并通过仿真分析,对建筑物的抗震安全进行研究。在此基础上,基于该技术模型,可对建筑物在抗震能力下可能产生的地震荷载进行仿真,提高建筑物的整体抗震性能。同时,工程师们也可以根据自己对抗震设计的了解,进行综合评估。在此基础上,通过建立模型,对抗震设计下的初始地震响应进行优化,减少后期结构调整所需的成本,实现对地震响应的科学控制。
4.3 应设置多条抗震防线。
几个延性较好的分体系就能够组成多道抗震防线的结构体系,而延性较好的结构部件可以将分体系连接起来共同工作;(1)在抗震防御中,应以竖筋、自重小的填充墙、低轴压比实心墙管、抗震墙为主;(2)在抗震防御体系中,不推荐采用高轴压框体;(3)在抗震防御体系中,采用二层抗震防御体系。对原有框架进行加固处理,可使其与原有框架共同构成“二重防御”,提高其抗扭转强度。
4.4应科学、合理地设计建筑布局
建筑结构设计的科学性、合理性对其抗震性能起着十分关键的作用,其合理、规则的建筑布局是建筑结构抗震的基础与先决条件。为使其具有较好的抗震性能,在进行房屋结构设计时,必须考虑下列因素。首先,建筑的各个部分的布局要尽量做到对称、规整,尤其要注意建筑的中央以及顶棚上的刚体中央。其次,在布局时,要注意防止建筑物的重心转移到刚体的边沿上,防止建筑物发生倾斜,确保它们能够满足有关标准和要求。
结语:总之,抗震性能对建筑的安全与稳定起着至关重要的作用。因此,在进行房屋建筑设计时,应遵循抗震设计的基本原理,选用适当的材料,采用合理的抗震设计方法,以保证房屋建筑的在地震作用下的稳定与安全。
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