刍议建筑结构设计中的抗震理念设计

时间：2021-07-12 10:34:39 所属分类：建筑科学 浏览量:

地震是一种难以避免的自然现象，一旦发生就会造成人类社会的重大灾难。多年来国内经历了大大小小无数次地震，承受着十分严重的后果。如何将抗震设计理念与结构设计相联系成了建筑结构设计人员最为重要的工作内容之一。将抗震特殊构件设置于建筑物中防止建筑

　　地震是一种难以避免的自然现象，一旦发生就会造成人类社会的重大灾难。多年来国内经历了大大小小无数次地震，承受着十分严重的后果。如何将抗震设计理念与结构设计相联系成了建筑结构设计人员最为重要的工作内容之一。将抗震特殊构件设置于建筑物中防止建筑物因地震倒塌，抗震设计有很多种类，应根据不同的建筑物结构特点进行选择，抗震设计如图1所示。普遍都是采取概念设计来模拟地震的情况，从而得出地震的实际情况，而且要依据相关模拟的有关参数来对建筑结构上的计算，因此得到相关的建筑抗震结构，从而更好地保障现在建筑物结构的总体抗震性能。同时也对建筑在一些大地震的情况下结构的弹性变形进行精确的计算，从而保障设计能够达到相关抗震的要求。在建筑结构的抗震设计当中，设计目标是设计工作的重要方向，所有的设计都要围绕这项目展开。由于地震有较大的不确定性，要根据性能的抗震设计要求来预计各种等级的地震影响。我国的抗震有关规定，对于在地震断裂带两边10km当中的结构要计入近场影响。在抗震设计当中对于主体结构来讲，结构的性能划分成3个水平，即使用良好、人身安全以及防止倒塌。

　　1抗震设计概述

　　建筑结构设计单位，在工程方案阶段有必要提出相应的抗震布置图设计方案。结构的性能与层间位移角密切相关。结构性能与层间位移角关系见表1。如果抗震布置不合理，地震发生时具有影响，会造成非常严重的破坏，这将会使得地震产生的破坏性不断加剧，引发非常严重的影响[1]。在建筑方案平面布局时建筑的结构工程师应该对称分布各个部件，禁止出现特殊的、不规则的建筑设计，设计师要调整建筑物的形状、大小和结构布局，经过对建筑工程结构的深入调查，多次调整后得出了最科学合理的抗震建筑施工方案。

　　1.1做好抗震结构的设计

　　现阶段高于150m的建筑，一般采用框架—核心筒、筒中筒和框架支撑体系这三种结构体系。设计前，设计师应该要熟知影响建筑结构设计的因素，设计时避开这些因素，科学地解决问题，只有这样才能提升建筑结构设计的效率，在地震发生时发挥良好的抗震作用。

　　1.2做好力学分析

　　受经济和负担能力的影响，如果结构的弹性能够保证，设计力可以低于设计的要求。而抗风结构的设计则是在各种因素的影响下保持弹性。指定的规范要求旨在提供必要的非弹性地震行为。在目前设计的大多数建筑中，大地震建筑物是否能够幸存，主要依赖于其框架系统通过(相对)大的非弹性变形时间延迟耗散能量的能力。这是抗震设计要注意的事项。因为地面运动的惯性阻力，在结构中产生了力。建筑的反应是动态的，变形是相反的———在同一次地震中正位移和负位移的量相等。对于非常严重的地震，响应是非弹性的。事实上，在地震活动频繁的地区，每隔10年左右发生一次地震，甚至可以预期会出现中度的非弹性反应。虽然在构件中产生设计力，但实际极限状态是能够变形的[2]。在基于力的方法中，选择一个系统并假定其延展性供应，设计力的计算方法是将弹性需求除以预期的延性供给。这种方法非常适合新架构，由于在流程的开始阶段，每个元素的强度都是未知的。基于排列的方法，只要能证明在临界区域内变形的需求低于供给，则该结构是没有问题的。这个方法非常适合目前的建筑要求，因为单个元素的强度在设计开始时都是已知的。在抗震设计中，重要的是认识到地震力是惯性力，因此，每一个结构和非结构单元的质量贡献的系统将施加的力量，横向抗荷系统。载荷路径中不能详细描述为韧性元件的部分必须设计成能弹性地抵抗它们的力。换句话说，“非延展性”连接必须能够弹性地抵抗大于构成连接的元件的最大可能强度的力。对于弯矩框架而言，某一单元的过早屈服通常不会引起问题，刚度中心会相当平稳。然而，对于墙体系统，某一墙体的过早屈服将导致刚度中心发生非常显著的位移，同时扭转力也会相应增加，从而增加直接力。此外，扭转力可能会增加圆周平面的漂移，增加损伤。值得一提的是，某些长度的墙体(在平面中)在杆与杆之间的屈服过程中没有一个明确的屈服点。然而，对于某些类型的墙———比如只有弦杆加固的砖墙———屈服更突然，CR的变化也会更快。在大多数情况下，响应谱分析是最佳选择。线性时程分析略优于MRS，但在“准确性”上的微小提高不值得额外的努力。由于非线性静力推覆分析的局限性，非线性分析的最佳选择是时程分析。

　　2建筑结构抗震设计方法

　　一直以来，传统抗震设计就是单纯增加结构的强度和刚度来抵抗地震的侵袭，就是人们常说的“硬抗”。这种设计的原理是将地震能量直接传递给结构构件，结构构件的设计是抗震设计，以此来承受地震能量。这样方法虽能保证地震下结构的整体性，而且结构也不大容易倒塌，但是，结构损失是在所难免的。近年来，我国抗震技术也在不断向前迈进，技术人员提出的抗震设计也在实践中被不断地证明。当下，主流的抗震方式有以下几种：

　　2.1建筑结构减震设计

　　在我国建筑结构设计过程中，建筑结构工程师越来越重视建筑结构的抗震设计方法和相关的施工技术。其中，建筑结构阻尼技术主要是通过相关的阻尼装置，有效降低建筑结构主体结构的振动应力。大大增强了建筑结构的抗震性能和稳定性。通常，在建筑结构抗震技术中，一般只采用建筑结构抗震技术的一个分支，通过阻尼技术在建筑结构设计中的有效应用，能够增强整个建筑结构的抗震性能。同时，也有效减少了建筑结构和工程设计中产生的大量经济投资。新型减震施工技术使建筑结构内部结构更加牢固、稳定，从而使建筑结构更安全[3]。

　　2.2延性减震设计

　　多震国家的建筑结构设计主要方向都开始朝延性抗震理论过渡。延性减震设计，顾名思义，就是用材料的延性来减少地震的破坏力。因此，设计时就要增加结构或者构件的延性，通常是通过塑性铰的设计来增加延性的。延性抗震的目的就是结构构件可以产生塑性变形，也能造成损坏，但是不能够倒塌。结构设计时，往往会让其具有滞回的特性。通过这种特征来抵抗地震力的弹塑性变形，这样在大地震发生时，产生的是反复的弹塑性变形循环，以此来保护建筑。

　　2.3新结构

　　型钢混凝土在抗剪力能力以及延性方面也高于传统钢筋混凝土结构，耗能能力强，因此具有良好的抗震性能，能保证建筑结构的变形在安全的范围内，也就避免了建筑结构因变形过大而产生的质量问题，能够显著延长建筑结构的寿命及提升安全性。对比传统的抗震设计，没有增加成本而且降低了材料的费用。上述抗震设计中，在实际施工中应用最多的是前两种设计。这两种设计采用的方法、措施都是截然不同的，设计的机理、使用范围也不一样，因此这两种是相互独立的，在工程中可以通过协调使用起到更好的效果。

　　3结语

　　综上所述，目前民用建筑中，需要树立一个先进的抗震理念，这样才能更好地指导建筑结构设计，从而确保整个建筑结构的稳定性。建筑结构的抗震设计实践中，应对工程实际进行综合考量，结合工程地质条件与地震情况等特点，利用合适的抗震装置与设计方法。技术人员也应积极完善建筑结构抗震设计的方案，深入探索新的设计理念，推动抗震技术实现在建筑结构工程中的大规模应用，以此来有效提高整个建筑结构的抗震性能，保证建筑结构的安全，提高我国建筑结构工程建设发展的质量。

　　参考文献

　　[1]周誉，张冬梅.刍议建筑结构设计中的抗震理念设计[J].房地产导刊，2014(11)：89.

　　[2]郭成华.刍议建筑结构设计中的抗震设计分析[J].商品与质量，2015(52)：95.

　　[3]徐惠峰.刍议建筑结构设计中的抗震设计分析[J].建筑工程技术与设计，2018(14)：1408.

　　《刍议建筑结构设计中的抗震理念设计》来源：《低碳世界》，作者:刘嘉杰

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