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摘要:建筑作為城市發展中不可分割的一部分,與人們的日常的生活和生命財產安全有著緊密的聯系。建筑物的安全性和穩定性是建筑設計中十分重要的工作,如果其抗震設計工作不合理就會使人們的生命財產安全受到威脅,也會給國家和社會發展的穩定性造成不良的影響。由此可見,建筑物結構設計中抗震能力的提升和設計的優化工作是提升建筑物安全穩定系數的關鍵性工作之一,在設計中結合合理的抗震措施,有助于提升建筑物的安全性與穩定性。
1建筑結構的抗震設計原則概述
1.1建筑結構規整性
建筑設計階段的工作是整個建筑工程中十分重要的工作,對建筑物抗震能力的設計便是設計工作中重要的一部分。相關設計人員開展設計時,需在建筑物的力學結構等方面的計算工作的基礎上進行,因為建筑物的抗側力結構是其中非常重要的一部分。具體分析抗側力結構體系,可以使設計人員設計的建筑物的結構更加完整和應力分布更為均勻,以提升其建筑物的穩定性。另外,在建筑物構件的設計中,對其強度的變化要堅持由下到上、由高到低的原則。在此基礎上,就需要相關設計人員在設計過程中對建筑物的整體平面結構,造型的平面和立體結構進行分析,盡量保證其對稱性。除此之外,在建筑施工中,為使慣性力進行相應集中,使慣性力在建筑物中的傳遞更為快速,要根據施工情況對建筑施工方案進行優化和調整。在建筑中常使用豎向抗側力構建施工,是因為其在地震發生時可以更好地將地震的破壞力均勻分散,使其在地震來臨時安全性更高。
1.2建筑的結構剛度
地震時所產生的作用力是雙向的,也就是說,在地震發生時,建筑物會受到來自多個不同方向的力的作用,因此在設計其抗震結構的過程中需要對多方面的作用力進行分解和分散,以更好地保護建筑物。對設計工作而言,其設計的過程中就要通過加大水平面主軸這方面的剛度,在符合標準之上進行相應的設計。如果剛度特別高,就會造成建筑在受到不均勻外力的作用下因其硬度大、韌性不足極容易發生斷裂。這樣,建筑物結構變形的風險就比較大,因而在設計工作中需要注意其柔性結構和剛性結構的融合。設計工作中的剛柔結合結構的設計工作,可以使得建筑物在破壞力逐漸增加的過程中減少建筑物結構的應力彎曲和變形的情況出現,也可以減少坍塌的現象。通過相關設計工作的研究發現,建筑物抗震能力的提升還要配合抗側力結構的使用,使建筑物的穩定性得到進一步的提升。因而,需在行業要求的施工和設計標準之上進行抗側力結構的進一步優化和穩定性提升。
2建筑抗震設計中需要注意的重點問題
2.1體型設計問題
建筑物結構設計中,為增加其抗震效果,需對建筑物的外部形態進行更好地規劃和設計,使其空間結構、平面結構更為合理。通過對地震中的損壞建筑進行研究,發現受地震波動和不規則破壞力的影響,不規則體型的建筑物因受力不均勻更容易在地震中遭到破壞。例如在汶川地震中,結構簡單的建筑物損壞率明顯低于復雜結構的損壞程度。不規則建筑的空間復雜性高,地震波動的散失就會受到一定干擾,在地震波的影響下,建筑物的不同位置出現不同級別的晃動,內部構件容易出現錯位、松動現象,一旦超過了建筑物的承載能力就會造成坍塌。較為規則的建筑物在地震波帶來晃動時,由于其穩定性和規則性,在整體振動過程能量容易散失,損害率就大大降低。因此,建筑設計在保證其使用功能不受影響的情況下,要簡化建筑物的平面和空間結構,采用較為常見的圓形、矩形等方式的設計,保證建筑物受力的均勻與穩定。
2.2平面布置設計問題
建筑平面設計對建筑物的結構質量提升有著重要的影響。首先,平面布局的科學性、合理性,提升了建筑結構功能,也使建筑的實用性能有所提升。其次,平面布局設計工作與梁、板、柱的合理使用密切相關,可以提升建筑物的承載能力。因此其在建筑物的使用性能、安全和穩定性能提升方面都有著重要的影響。例如在電梯井的布置過程中,建筑設計工作人員需要在建筑物的剛度、空間結構的優化性和美化度方面進行相應的設計工作,如果將電梯井放在角落位置就是一種較為不合理的方式,因為在地震作用力影響下,抗側應力的作用會使建筑電梯井部位率先發生損壞,存在著安全隱患。建筑物墻體的設計工作,要優化承重墻的位置設計,以免出現應力不均勻的現象,降低其穩定性。在建筑物的力傳導過程中,因為對于內隔墻對齊并不重視的原因和對空間使用的要求提升,就使得建筑物的力傳遞受阻,在力沖擊作用下的穩定度就會大大降低。因此,在建筑物平面設計中,結構是其考慮的第一要素,為此,要增強其剛度分布的均勻性,減輕扭轉力的影響。
3建筑結構抗震設計要點
3.1做好建筑抗震場地的選擇
在進行實際抗震結構的設計時,對抗震場地的選擇十分重要,這涉及建筑結構地基的穩定性和安全性。地震災害的過程也就是地表位置錯動的過程,不同土質、不同地質結構的工程,處理過程所面臨的地震威脅大小也不盡相同。地震時,建筑的劇烈振動,對建筑物結構的破壞力作用巨大,建筑場地選擇不當,就會造成建筑物結構的破壞性加強,坍塌風險性增加。對此,在建筑物選址工作中,要盡量減少對土層過軟地帶的開發,并做好地基加固工作。
3.2合理選擇建筑結構體系
作為抗震工作的主體部分,建筑物結構的方案體系設計顯得尤為重要。首先,在抗震方案設計工作中,要把握好建筑物的功能和全局,對其整體分析,不因為局部的建筑結構而對整個建筑物性能產生影響。在結構設計工作中,對結構保持一定的贅余度,使其個別損壞的部位不會對整體結構的安全和穩定性造成嚴重影響。其次,對地震發生時力和波動的傳遞路徑要進行模擬和分析,在計算圖紙中進行良好的分析計算工作。豎直結構需要在垂直重力的作用下使得橫向的壓應力保持穩定。在轉換結構的設計工作中,要保證其豎向構件對于重力載荷的傳遞工作,保證其承載能力和分散能力。最后,在設計工作中保證好對剛度和強度的控制工作,保證均勻分配到建筑物整體設計水平的要求。
3.3提升建筑結構參數計算的水平
建筑結構的相關參數計算和核對工作,在設計過程中也是十分重要的一部分,因而在設計過程中要對建筑物的基本情況進行具體分析,對建筑物所能夠承受的應力和相應載荷進行計算說明,以保證設計的科學性。在受地震外力的沖擊作用時,建筑結構的類型不同,進行參數計算的模型和方式也不同。現在通常采用的是計算機模擬技術方法對建筑物和地震的實際情況進行模擬作用,進行數據核算和模擬分析的過程,檢驗其抗震效果和安全性。
3.4結構布置設計
(1)對平面布置來說,要力求對稱。在設計時,需要考慮在地震時,建筑物在地平震動后產生的平移量是相等的。這就需要在設計過程中對構件應力進行分析,使對稱結構受力均勻,以免產生不對稱的受力造成建筑物失衡。(2)在豎直方向上的分布工作是要求力的分布均勻,在最大范圍內提升其剛度、強度的均勻性。在建筑物的頂部和底部都會有不同程度的空間作用,因此要在不同規劃和設計過程中對抗震墻的向上支撐等工作進行更好地穩定,向下通常會采取框架結構進行支撐和力學平均分布效果的提升。
4結束語
綜上所述,建筑物的抗震設計是建筑物結構設計的重要工作之一,研究其抗震設計的過程有助于提升建筑物的安全性和穩定性。而在建筑物設計過程中,從其結構的優化的角度出發進行應力的平均分配等工作,使建筑物在地震來臨時盡可能少地受到地震沖擊波和地震破壞力的影響,更好地進行建筑物結構的設計和使用性、安全性的提升。
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作者:徐琴 單位:南京市水利規劃設計院股份有限公司