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探讨建筑工程结构设计抗震问题

摘要:现如今社会大众的生产生活、消费娱乐都难以脱离建筑工程构建的空间,一旦发生地震建筑结构的抗震水平将会成为人们生命安全的最大保障。但是地震本身是具有极大随机性的,对建筑结构造成的影响也具有极大的复杂性和不确定性。我国部分地区处于地震频发的地带,研究建筑结构的抗震能力对建筑工程质量的提升有着极大的价值,文章从抗震结构设计的角度出发,研究了建筑工程结构设计中关于抗震能力的设计,希望能成为我国建筑行业进步的一部分助力。

关键词:建筑工程;结构设计;抗震问题

建筑结构的质量和刚度在一定程度上代表了工程的质量和强度,在设计阶段应当从二维和三维的角度分别体现规则。设计复杂程度的提升可能会带来质量与刚度的不均衡,这种类型建筑结构的抗震能力相对更弱,在面对强力的震动时大概率发生断裂或扭转问题,导致建筑主体产生严重的损坏。建筑结构的整体布局也是影响工程抗震能力的主要因素之一,案例显示不规则或不对称的建筑结构,在面对强震动时,发生扭转或断裂的概率更高。下文对不同类型建筑结构的抗震能力及设计进行了全面的分析。

1设计对建筑抗震能力的影响

建筑结构设计是影响建筑物抗震水平的主要因素,科学合理的建筑结构能够将设计阶段的抗震理念更好的表现出来。建筑物的抗震设计应当与结构设计密不可分,在设计阶段就要强调抗震设计与结构设计的和谐性。换句话说,设计人员应当在方案的构思和设计阶段,就要考虑到建筑工程在抗震能力方面的要求,配合结构工程师完成基础结构的构架,严谨科学的选择建筑结构,确保建筑结构刚度与质量的均衡性。设计阶段还需要考虑到面对强震动时可能产生的结构形变、结构受力情况以及变形合理方面的因素,从根源上实现建筑结构抗震水平的有效提升。将对建筑工程抗震需求的考虑增加到方案的设计阶段,随着方案的不断完善逐步呈现建筑的设计理念,为建筑工程的抗震设计起到一定的奠基和辅助作用。

2建筑工程抗震设计主要原则

2.1建筑结构的合理

为了确保建筑结构的功能满足使用需求,在设计阶段就需要敲定部分基础内容的设计,这样做也是为了保证建筑工程的承载力强度与结构刚硬度结合的合理性。从整体布局角度出发开展的建筑结构设计,能够将建筑的所有部分有机的串联到一起,进而实现整体建筑物抗震新能的有效提升。

2.2抗震理念与结构设计结合

对整体建筑工程而言,建筑设计为项目的施工提供了主要指导,通常建筑设计都要在项目施工之前尽可能完善。实际施工过程中建筑设计方案还会受到自然环境、地质条件等多方面因素的影响,不得不进行适应性调整。为了确保建筑工程的施工能够按照预期开展,不仅仅要保证建筑设计的科学性与实用性,还需要对可能出现的变化进行预测,并留出应对和调整的空间。也就是说想要将抗震理念在建筑设计中表达出来,就要将抗震设计与建筑本身的设计进行融合。建筑物抗震能力的提升不能仅依赖外部固件对建筑本身的强化,外部强化的方式在面对强震动时效果不佳,反而可能会引起建筑物的整体倒塌。如果能够在设计阶段就将抗震理念融合到设计方案当中,就能够从本质上实现对建筑物抗震能力的提升,在面对自然灾害时才能够最大限度的为社会大众带来庇护。

3强震动可能对建筑结构造成的影响分析

3.1建筑物的地基

建筑物的地基往往距离震源更近,受到的震动也更强,可能产生的变化有以下几种:一种是建筑地基处于冲积土层,土壤结构相对松软厚实,这一类型地基对上层建筑的影响更为显著;其次是在强烈的震动下地基土出现不均匀沉降或液化现象,地面建筑结构受到显著破坏或整体建筑倾斜;再次是本身就处于相对危险地质条件下的建筑工程,强震动损坏地基带来建筑工程的损坏。最后是建筑结构受共振效应的影响,出现强震动时受影响程度相对更高。

3.2建筑结构可能产生的变化

当前国内建筑结构主要采用的结构有两种,一种是“填墙框架”,这种建筑结构的主体的钢筋混凝土,在面对强震动时出现剪切破坏的可能性较高。此种结构外墙框架柱在强震动环境下会因为窗下墙的限制出现短柱型剪切型损坏。而使用了框架一体建筑结构的建筑项目,案例显示在强震动环境中受到的影响最弱。还有一种以“底框结构”为主要建筑结构的建筑物,这一类建筑物底层的刚度更弱,面对强震动环境底层首先会受到严重的破坏进而影响上层建筑。与之相似的还有“填墙框架”类型建筑结构,同样是因为地层结构受影响严重,导致上层建筑也出现严重损坏。

3.3建筑结构的刚度分布

建筑结构的不同建筑物刚度的分布也不同,主要的建筑结构刚度分布类型有两种,一种是常见的矩形平面,这类建筑主要不出现抗侧立构建布置的问题,在面对强震动环境时受到的影响相对较小,建筑物本体有可能保存完好。另一种建筑结构平面呈现三角形或不对称形状,在面对强震动环境时极易发生扭转,严重威胁建筑使用者的生命和财产安全。

3.4建筑物的不同构件

建筑结构中不同构件起到的作用不同,在强震动环境中受到影响的情况必然不同,例如建筑框架中强震动因素给梁、板带来的影响要小于柱。以钢筋混凝土为主要材料的窗下墙出现交叉裂缝的可能性较高。

4提高建筑工程抗震能力具体策略研究

4.1严谨选择建筑场地和地基类型

建筑物所处的地质条件以及地基的质量对建筑物本身的稳定性和抗震能力的影响是直接且关键的,建筑场地和地基类型的选择是提高建筑物抗震能力的基础要素。在敲定选择之前,首先要对所处区域的震动情况和强度进行全面的了解,借助科学技术手段掌握区域内的地质情况。确保信息的真实、有效且全面的基础上分析目标场地开展建筑工程的可行性。除此之外,还需要对建筑物的抗震水平有清晰明确的评估和认知,在设计阶段对结构进行合理的设计和安排,便于建筑物抗震理念的表达。如果评估结果显示目标场地不适合开展建筑工程,开发单位应当尽可能的转变建设地点,如果建设地点已经无法改变,就要通过技术手段或设计方法提高建筑物的应对能力。需要特别注意的是,高层建筑必须要建立在相对密度较高的土地上,保证建筑物的抗震能力和稳定性,充分保障使用者的安全和权益。

4.2强调建筑结构的规则

建筑结构是建筑物的主要受力对象,科学合理的建筑结构是确保建筑均衡承载的关键。因此在设计阶段和建筑物施工的过程中,都必须要强调建筑结构的规则性,尤其是抗侧力结构布局的合理性。对建筑结构的平面进行设计师,最好采用规则的形状,为建筑物承载的均衡性提供一定的保障。尽量不要选择不规则的建筑平面,这类建筑结构的承载力难以控制在均衡状态,在面对强震动环境时出现的损坏也更为严重。

4.3结构材料的选择和质量控制

材料始终是建筑工程质量的关键,材料的选择对于建筑结构的稳定性和抗震能力有着决定性的作用。尤其是高层建筑工程的抗震设计,要整合不同建筑构件的延性,通过协调不同构件的延性实现建筑结构稳定性和抗震水平的有效提升。应当特别注意钢筋的选择,钢筋的韧性越强,建筑结构能够抵抗的震动也就越强。建筑材料的质量需要严格把控的,包括材料选择、采购、管理等全部环节都要有专业且严格的监管。出于经济效益的角度考虑,建筑单位必然要控制工程的造价。如何在保证建筑结构抗震性能的基础上,找到性价比最合适的建筑材料,是建筑单位采购部门需要重点研究的内容。

4.4增加消能减震

随着人均土地资源的紧张,高层建筑的数量不断增加,对建筑物抗震能力的需求也在不断上升。相比于其他类型建筑物,高层建筑物还需要附加隔振和消能的能力。想要实现这一方面的目标,就要从地基方面入手,通过地基目的和质量的提升缓冲震动给建筑本体带来的影响。建筑结构、高度的不同都会给建筑的隔振系数带来影响,这些内容应当在设计阶段就充分的考虑并表现在设计方案当中。

4.5建筑抗侧力结构的改进

大多数建筑工程的刚性要高于柔性,这种结构特点能够降低建筑物在强震动环境下受到的破坏,整体建筑结构也不会产生太严重的形变。受到结构的保护,部分非结构部件的损坏也会被有效的降低。改进建筑物的抗侧力结构,在面对强震动环境时建筑物的稳定性就强,能够承受的震动幅度就大。

4.6额外增添加固设计

除了上述方法提升建筑物的抗震能力之外,还需要技术人员从建筑工程的实际情况出发,为建筑物额外增加一些加固措施。具体加固措施的选定应当依据以下几个方面:首先是建筑工程本身存在结构缺陷,技术人员有针对性的对构件进行补充,实现提升建筑物稳定性和抗震水平的目的。也可以采用具有更好抗震能力的构建进行替换,从材料角度提升抗震能力。如果建筑物的承载力、结构刚度还需要进一步提升,技术人员应当采用扩大原有界面、增加套箍、增加构件等方式达到提升抗震能力的目标。

5结束语

综上所述,提高建筑物的抗震能力能够在强震动环境或地震灾害的面前更好的保护社会大众的生命和财产安全。尤其是在土地资源日益紧张,高层建筑数量不断增加的当下,研究建筑工程抗震能力的提升对于社会的建设和发展有着积极的意义。想要实现建筑物抗震能力的有效提升,应当从抗震理念在建筑设计中的表达、建筑结构规则性的强调、建筑材料的筛选、建筑抗侧力结构的优化以及附加加固设计等方面入手。通过上述措施的灵活应用,在保证建筑工程质量的基础上,有效的提升建筑物的抗震能力和稳定性,推动我国建筑行业的发展更上一层楼。

参考文献:

[1]辛桂芹.建筑工程结构设计中对抗震问题的分析[J].绿色环保建材,2018(04):102.

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[3]王利民.关于对如何在建筑结构设计中提高建筑的安全性的思考[J].居舍,2019(12):110.

作者:李英 单位:滨州建筑工程施工图审查中心

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