建筑结构设计中的抗震设计分析

    我国是一个地震多发的国家,地震的发生,给我国人民的生命财产安全带来了巨大的损失。建筑结构设计中的抗震设计就显得越发的重,本文就此进行了详细的分析。 
  关键词建筑结构;抗震性;抗震设计 
  中图分类号 TU318 文献标识码 A 文章编号 
  引言 
  我国是一个地震多发的国家,分布广、频率高、强度大、震源浅,是世界上地震灾害最严重的国家之一。建筑抗震的实践表明,单靠结构抗震计算和抗震的构造措施,在较强烈的地震作用下,仍是难以取得建筑抗震的较好效果,甚至减轻不了建筑物的震害程度。因此,只有建筑设计与建筑抗震设计有机地结合起来,建筑抗震设计水平才能达到一个比较完善的高度。 
  一、我国建筑结构物抗震性设计的缺陷 
  由于我国是地震多发国家,多年以来,我国已形成了符合自己特点的建筑结构的抗震设计方案,但是和国外先进的抗震技术相比,仍有许多不足之处。和国外发达国家的技术相比,我国的抗震规范还有待完善。美国规定,在高烈度地区,使用高延性等级,而在低烈度地区,则应选用低延性等级,而我国提出的是“三个水准”的目标,即“小震不坏,中震可修,大震不倒”,对于不同的建筑结构来说,这个目标没有普适性,如果笼统的使用同一个目标,势必会影响建筑结构的抗震性,因此,根据不同的建筑结构选择不同的抗震设计方案,才能有效地保证建筑结构的稳定性。 
  二、建筑结构的抗震性分析 
  1、高层建筑物的钢结构分析研究 
  在大型的高层建筑中,钢结构是使用最多的一种结构。钢结构具有非常显著的特点,即具有较高的强度,但是同时质量又非常轻,同时,钢结构具有较高的柔韧性,因此,即使需承受的载荷很大时,也能通过大变形来释放能量。虽然钢结构具有较高的抗震性,但是也有不足之处,就是成本相对较高,因此,在一些小型工程中,钢结构的使用不是很广泛。 
  2、大型建筑结构的剪力墙结构分析研究 
  由于钢结构的成本相对较高,因此,在一些中层建筑工程中,通常选用剪力墙结构作为建筑结构的主承重结构。剪力墙最大的优点表现在良好的承受力上,竖向和横向的载荷都能很好的承受,并且水平方向的位移能得到很好的控制。和钢结构相比,由于成本相对较低,也具有良好的抗震性能,因此,剪力墙结构在一些中高层建筑中也有广泛的应用。 
  3、框架结构的抗震性能分析 
  框架结构是很多建筑结构普遍使用的一种结构,空间分隔灵活,自重轻,有利于抗震,节省材料;具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点,利于安排需较大空间的建筑结构;在原材料的用量上也很节省,在较大空间结构的建筑物的施工中应用很广泛。框架结构设计具有良好的抗震效果,而且可以根据不同的需,把梁或柱浇筑成成各种需的截面形状。框架结构和剪力墙结构具有一些相同的特点,因此,在具体的施工过程中,二者常常结合在一起使用,形成了独特的框架—剪力墙结构,在保证抗震性能的同时,也能保证一定的使用空间。 
  4、砖混结构的抗震性能分析研究 
  砖混结构多常见于农村的房屋建造,在现代城市中,除楼梯、阳台等一些附属设施的建造中,其它的建筑结构已经很少使用砖混结构。和框架结构有所不同,砖混结构的承重结构不是梁、板、柱,而是楼板和墙体。砖混结构是以小部分钢筋混凝土及大部分砖墙承重的结构,承重墙体不能有改动,房屋格局的布置没有灵活性,因此,砖混结构在现代建筑中的应用远不如前述三种结构广泛。并且,砖混结构的基本材料是粘土砖,所以,砖混结构的抗震性能也是最差的。 
  三、建筑结构抗震设计的基本对策 
  1、选择的建筑场地和地基有利于抗震 
  (1)场地选择 
  在不同工程地质条件的场地上,地震对建筑物的破坏程度是截然不同的。因此,进行建筑场地选择时,设计者必须综合评价工程地质的有关资料和地震活动情况,并结合工程的实际需。首先,建筑宜避开对建筑抗震不利的地段,选择对建筑抗震有利的地段,例如平坦、开阔的坚硬场地土。其次,当没有办法避开时,适当的抗震加强措施应被采用。 
  (2)地基处理 
  基础设计时应注意a.当地基有新近填土、液化土、软弱黏性土时,基础的刚性、整体性应得到加强;b.天然地基与桩基不宜混用在同一结构单元上;c.性质差异较大的地基上不宜设置同一结构单元;d.地圈梁应设置在墙下,以加强上部结构与基础的整体性,以抵抗不均匀沉降。 
  2、优化平立面布置 
  (1)建筑布置的平立面应规则,体型简单 
  当建筑物体型规则、简单时,其受力性能明确,在设计过程中就容易分析在地震作用下结构的内力和实际反应,且易于处理结构细部的构造,因此这类结构在遭遇地震后受到的损害相对较轻。反之,建筑体型复杂、不规则时,强度和刚度就容易发生突变,引起应力变形或集中,形成结构上的薄弱环节,从而造成较大的危害。 
  (2)力求建筑平、立面质量分布和刚度对称 
  建筑的质量分布和刚度不对称,在地震作用下就会发生十分明显的扭转振动。因此,建筑中的独立单元及整个建筑应力求质量、刚度对称,使其刚心与质心偏心很小甚至完全重合。 
  (3)建筑的刚度变化和质量须均匀 
  建筑沿竖向分布的刚度和质量常常是不均匀的。比如,楼层错尾的存在或在层高范围内框架的填充墙设置不连续,短柱就在框架上形成。地震时就易对建筑造成损害。所以设计时必须采取必的构造措施,对建筑结构中沿竖向分布不连续的质量和刚度加以限制。 
  选择合理的抗震结构体系 
  (1)应有多道抗震防线 
  多道抗震防线,是指在地震作用下,一个抗震结构体系中的一部分延性好的构件最大限度发挥其耗散、吸收地震能量的作用,首先达到屈服,起到第一道抗震防线的作用,其它构件则在其后依次屈服,从而形成第二、第三或更多道抗震防线。这样可以避免整个建筑结构体系因部分构件或结构破坏而丧失抗震能力。所以,结构设计须考虑设置多道抗震防线。 
  (2)应具备良好的耗能、变形能力和必的强度 
  一个没有足够延性,只有较高的抗侧力强度的抗震结构体系,在地震时很容易遭到破坏。但如果其抗侧力强度不高,而有较大的延性,在地震作用不大的情况下,建筑结构就不会受到破坏,只会产生较大的变形。如果抗震墙设置在框架中,就可增加其抗剪力强度;如果届边约束构件加在砌体结构上,能提高其变形能力。这样就增大了两种结构的抗震潜力。 
  (3)结构刚度和强度分布须合理 
  如结构刚度和强度分布不合理,会产生塑性变形集中或过大的应力,结构就会突变或其局部受到削弱而形成薄弱部位。对结构上可能出现的薄弱部位,应采取相应措施提升其抗震能力。在强烈地震下,强度安全储备在结构上并不存在,而判断结构薄弱层的基础就在于构件的实际强度分布。 
  4、设计合理的建筑结构参数 
  计算分析参数设计,就是进行建筑各构件的地震响应和地震作用计算,各墙柱梁板变形及承载力计算包含于其中。把正确的计算模型建立在建筑结构的实际工作状况基础上,并根据概念设计做适当的简化处理、计算。多遇地震作用下的复杂结构进行变形、内力分析时,应采用的力学模型不少于两个,且不相同,其计算理论主有两种,即主拉应力与剪摩理论。其中,主拉应力理论适用于砖砌体,而剪摩理论适用于砌块结构。应认真分析判断计算机的计算结果,确认其合理、有效后,才能用于工程设计。结构的位移、剪重比、自振周期等是结构计算控制的主计算结果。 
  结束语 
  由于地震的不可预测性以及不可避免性,在进行结构抗震设计时,会受到很多未知因素的影响,增加了抗震精确计算的难度。因此,为增加建筑结构的抗震性能,不仅仅依赖于精确定位抗震计算分析,更重视建筑结构的设计方案。因此,在进行设计时,多采用结构相对规则的体系,综合评定施工场地的地质条件,做好地震设防工作,加强防震措施,保证建筑结构的抗震性能。 
  参考文献 
  1陈明霞.建筑结构设计中的抗震设计J.建材世界.2010(03) 
  2任常青.建筑结构中抗震设计研究J.现代装饰理论.2011(6) 
  3李彩丽.建筑结构的抗震设计J.科技创新新导报.2008(32)