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试论建筑结构设计的抗震措施

格式:DOC 上传日期:2016-06-15 10:36:14
试论建筑结构设计的抗震措施
时间:2016-06-15 10:36:14     小编:李善梅

随着城市的不断扩大和建设用地的日趋紧张,建筑业进入了快速进展的时期,建筑也由低层向高层方向进展。地震是一种自然现象,它具有无法预报、破坏严重的特点,因而在工程中尽可能的减小震害就显得十分重要。本文通过浅析和讨论当前我国建筑结构设计在抗震方面有着主要不足,探讨提高建筑结构抗震特性的有效措施,对于降低地震对人民生命安全和国家财产经济的损失,具有重要现实作用。

【关键词】抗震措施;基本要求;设计的现状;隔震措施

引言:

建筑物的抗震问题是目前建筑结构设计界讨论比较多的话题之一,也是涉及到人类生命财产安全的重要问题,一直以来,我们在建筑设计中有关抗震都是坚持了“小震不塌、大震能修”的原则,虽然设计方面在抗震方面也采取了很多措施,但是,由于各种原因,还是不可避免的出现了许多问题,因此,我们在对建筑物进行结构设计的时候,必须把建筑物的抗震问题放到非常重要的位置,并采取适当的措施,尽量避免地震对建筑物的损坏。

1、建筑抗震结构设计的基本要求

1.1一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架――剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成,双肢或多肢剪力墙体系组成。

1.2强烈地震之后往往伴随多次余震,如只有一道防线,则在第一次破坏后再遭余震,将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度,有意识地建立一系列分布的屈服区,主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,提高结构抗震性能,避免大震时倒塌。

1.3构件在强烈地震下不存在强度安全储备,构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。

1.4要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。

1.5在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位),使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移,这是提高结构总体抗震性能的有效手段。

2.我建筑结构中抗震设计的现状

2.1建筑结构防震设计中缺乏科学规范的理论指导,缺乏实际经验的积累;我国对地质地震的认识尚不够完善,对地震的成因,预测,防治研究不够深入,地震防治规范不够科学。因此,在进行建筑结构抗震设计时候,缺乏一定的科学依据,或依据的是不完善的理论。因此,难以在建筑结构设计中完美融合防震设计理念。

2.2建筑结构设计中,设计立足于固定参数,而忽视了实际情况,设计完全依据“计算设计”完成。而且将一定的地震或力学参数做出固定的规范,比如,在我国地震设计研究中,把地震的降级系数统一规定为2.81,将小震赋予固定统计意义。而小震多用于结构设计中,结构截面承载能力设计和变形的检验计算,需要依据一定的实际情况而行的。

2.3设计中,没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序,难以做到重视主体的设计而兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。

3、建筑结构设计中常用的减震技术

3.1新建建筑物的结构设计

随着人们安全意识的不断增强,建筑结构设计理念的不断更新,人们对建筑结构的减震、隔震设计越来越重视。我们在设计的时候,除了对建筑物的基础部分采用特殊处理之外,还可以借助消能减震装置或者元件削弱地震对建筑物的作用力,保护人们的生命财产安全。

3.2对建成建筑物的抗震加固

在对建筑物的地基或基础进行隔震设计时,我们一定要在建筑物没有动工以前按照隔震设计的措施,完成相应的工作。最迟也是在建筑物的施工过程当中,在建筑物的关键部位设置特殊的隔震装置。然而,建筑物建成以后,如果想对其进行抗震加固,就要采用增加阻尼的办法,在建筑物的结构上重新添加消能减震装置。这些消能减震装置更适用于高层建筑、钢结构,从适用的部位来说,也是很广泛的,它不仅可以应用于建筑物的上部结构,也可用于建筑物的隔震夹层。

4、常用抗震分析方法

伴随着抗震理论的发展,各种抗震分析方法也不断出现在研究和设计领域。在结构设计中,我们需要确定用来进行内力组合及截面设计的地震作用值。通常采用底部剪力法,振型分解反应谱法,弹性时程分析方法来计算该地震作用值,这三种方法都是弹性分析方法。其中,底部剪力法最简便,适用于质量、刚度沿高度分布较均匀的结构。它的大致思路是通过估计结构的第一振型周期来确定地震影响系数,再结合结构的重力荷载来确定总的水平地震作用,然后按一定方式分配至各层进行结构设计。对较复杂的结构体系则宜采用振型分解反应谱法进行抗震计算,它的思路是根据振型叠加原理,将多自由度体系化为一系列单自由度体系的叠加,将各种振型对应的地震作用、作用效应以一定方式叠加起来得到结构总的地震作用、作用效应。而对于特别不规则和特别重要的结构,常常需要进行弹性时程分析,该方法为直接动力分析方法。以上方法主要针对结构在地震作用下的弹性阶段,保证结构具有一定的屈服水准。

从现代抗震设计思路提出至今,世界各国的抗震学术界和工程界又取得了许多新的成果,比如进行了大量钢筋混凝土构件的抗震性能试验;通过迅速发展的计算机技术编制了准确性更好的非线性动力反应程序;在设计方法上也不再拘泥于以前单一的基于力的传统抗震设计方法,开始尝试基于性能和位移的新的抗震设计理念。在这样的环境中,我国的抗震设计思路也应该在完善自身不足的同时,不断向前发展。

5、建筑结构的主要隔震措施

建筑物的抗震设计中,我们通常是对地基进行特殊处理、设置抗震装置、对建筑的上部结构进行防震设计,这几种措施通常是混合使用的,但是我们结合地震构造特点及建筑物本身结构,会有侧重的在关键部位设置隔震层,依据隔震层的位置不同我们把建筑物的隔震设计分为以下几种。

5.1建筑物地基采用特殊材料隔震 建筑物基础隔震,主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理,削弱地震时的地震波,从而减少地震对建筑物的损害。传统上是在建筑物的基础部分交替铺上粘土和砂子,或者直接设置粘土或砂子垫层。

5.2建筑物基础设置隔震装置减震

这一种隔震措施主要是在建筑物的基础与上部建筑之间设置特殊装置,减少地震向上传递,最高可减少地震对建筑物传递能量的2/3,但是,这种措施的缺陷是不适用于高层建筑,因为在高层建筑设置这种装置会延长建筑结构自身的自振周期,起不到减小地震对建筑物损害的目的。

5.3建筑物层间隔震措施

层间隔震这种方法主要适用于旧房改建,在施工方面具有简单、易操作的特点。与建筑物基础部分设置隔震装置的办法相比,层间隔震的效果不是非常明显,减震的效果可以达到1/10~3/10的范围。

5.4其他减震措施

以上几部分所介绍的一些措施是我们在建筑物抗震设计方面重点考虑的,但是,也有一些措施虽然不常用,但是却非常有用。在这里,我们重点介绍两种。

(1)建筑物走向设计抗震问题

众所周知,地震是由于地壳的运动而引起的,与地质结构有非常重要的关系。我们在建筑物选址的时候,应该充分考虑当地地质条件,分析当地地震的震向,让建筑物的走向与地震震向垂直,尽量避免两个走向平行。从刚刚发生的四川汶川地震和玉树地震的实际情况来看,与地震震向平行的建筑物的倒塌率更高,与之相反,与地震震向垂直的建筑物就不太容易倒塌。研究发现,与地震震向平行的建筑物,在地震发生时,随地震波运动的幅度更大,因此更容易倒塌。

(2)无粘结支撑体系减震问题

无粘结支撑体系是建筑物结构减震体系中最为机敏的一种,这种体系主要是通过科学设计,使内核钢和外包钢管之间无粘结且可形成能够自由滑移的一个层面,在地震发生时,通过内外钢之间的配合作用而消耗地震能量。但是,这种设计的弊端是在设计和有关部件的计算方面要求非常严格。在这个体系中,建筑物的重量主要由内钢来承担,外钢主要起到配合和辅助作用,还可以防止内钢弯曲变形。

结束语:

建筑行业关系到我国的经济发展和社会稳定,关系到国民的生命财产安全,加强对建筑结构的防震设计,提高抗震能力,是促进社会和谐稳定的客观要求。因此,我们在对建筑物进行结构设计的时候,必须把建筑物的抗震问题放到非常重要的位置,并采取适当的措施,尽量避免地震对建筑物的损坏。

参考文献:

[1]郑建杨.建筑物结构抗震若干问题探讨[J].科技风,2010(6):33-40.

[2]李若冰.钢筋混凝土结构抗震设计主要措施探究[J].建筑技术,2010(2):65-60.

[3]陈庆金.建筑设计施工过程中抗震措施的应用[J].科技导刊,2010(7):78-79.

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