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摘要:地震灾害会给人们的生命财产安全造成巨大的威胁,但它本身造成的伤害十分有限,主要的威胁来自在地震作用下房屋建筑的倒塌。为了减少建筑房屋倒塌带来的恶劣影响,加强建筑结构的抗震倒塌能力十分必要。本文对建筑结构抗震设计中存在的问题进行总结,并对提高建筑结构抗震倒塌能力设计的方法和措施进行研究。
关键词:建筑结构;抗震与抗倒塌能力;解决对策
一、建筑结构增加抗震倒塌能力的设计思想
1.正确的选择建筑结构的类型
在设计建筑结构时,应该做到正确选型。要想做到正确选型就必须对建筑的实际高度、用途、功能、周边环境以及抗震性能进行综合考虑,选择最佳的结构类型和体系。尤其是高层建筑,正确选型直接关系着建筑物建成后抗震倒塌的性能。在建筑结构的体系中钢结构、剪力墙结构以及框架-剪力墙结构是较为常用的建筑结构设计体系。如剪力墙结构和框架-剪力墙结构能够承受垂直与水平方向上的荷载,钢度较强,因此抗震性能较好。这种结构要求设计人员要科学的设计楼层间的变形量,确保建筑结构在地震中充分发挥框架与剪力墙的作用。同时在设计中应该采用强肢弱梁的理念,这可以有效避免墙肢在地震中受到破坏。而钢结构体系最大的优势在于具有良好的延展性,延展性可以有效的弱化由于地震波产生的破坏力,从而达到避免或减少地震波对建筑结构造成的破坏。另外钢结构的建筑具有工期短、环保的特点,但是其缺点是施工技术要求比较高。因此设计人员在设计过程中应该根据建筑物的实际情况决定结构体系的选择。剪力墙结构的建筑物是由剪力墙承担垂直与水平的负荷,钢度和强度较大,因此该种建筑物的抗震能力较高,被广泛应用于7级以上地震建筑物结构中。不同的结构体系具有不同的抗震倒塌优势和缺点,这需要设计人员根据建筑物所在地的实际情况选择正确的类型。
2.科学的布置建筑结构
在正确选择建筑结构体系的同时还应科学的布置建筑结构,只有这样才能确保建筑结构具有较强的抗震倒塌性能。具体操作要求:一、如果建筑结构的承重是竖向的,这时要求均匀布置结构,同时采用固定的规则进行布设,同时钢度变化应该做到统一、采用上小下大的形式,这样可以避免结构内收或外挑现象的出现。二、同时在布置中要保证建筑结构的钢度、变形能力以及承载能力,这主要是用于防止局部构建的损坏导致整个建筑结构承重能力的下降。
3.使用材料
要确保建筑结构拥有一定的抗地震倒塌能力,就要选出高质量的建设材料,将地震对建筑的损坏风险降到最小。高品质的原材料能够提高建筑结构的抗震水平,所以,对建筑施工而言,材料的选用是一项极为重要的工作,特别是对,墙体构造部分,必须使用抗震能力较强的原材料,从而延长建筑物的使用期限,确保建筑不会在地震中轻易倒塌。
4.施工质量
建筑物的施工质量是否达标会直接影响到建筑物抗震能力的大小,只有保障了施工质量才能最大化地提升建筑结构的抗地震倒塌水平。当前,部分建设单位和企业为了获取更多利益,盲目减少工时,忽视了施工质量。不仅给建筑结构带来了巨大的隐藏风险,还威胁到居民们的人身财产安全,所以,必须要严把质量关口,提高建筑结构的施工质量。
二、提高建筑结构抗地震倒塌能力设计的对策
1.完善第二阶段抗震设计方法
目前,我国房屋建筑采用三水准抗震设防目标,即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。并采用二阶段设计方法予以实现。第一阶段为按小震进行抗震计算设计,主要解决结构系统的基本安全储备,这部分已经比较成熟。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但对第二阶段抗倒塌设计,由于其计算分析难度很大,目前我国抗震规范只对重要建筑有比较具体的计算规定,对一般建筑主要是通过采用合理的抗震措施和抗震构造措施实现“大震不倒”。尽管这些措施对设计人员实现“大震不倒”有重要的提示作用,但因许多措施可操作性差,不如直接进行第二阶段抗倒塌设计能更有效地保证实现“大震不倒”的目标。为此,需要完善一般建筑的抗地震倒塌设计的简化实用计算方法。
日本1981年后执行的建筑基准法,规定31m 以上的建筑均需按第二阶段进行抗震设计,所采用的方法包括:结构抗震承载力计算方法;结构极限抗震承载力计算方法;基于能量的计算方法,对于60m 以上的建筑,则要求采用时程分析方法。可见,日本要求进行第二阶段抗震计算的范围比我国大,而且有相应配套的几种实用计算方法及具体规定,便于设计人员应用。比如,1990年日本建筑学会颁布的设计指南中,为保证实现大震不倒目标,要求进行保证具有延性的整体结构屈服机制的计算和分析,并对框架结构和框架-剪力墙结构具有延性的整体结构屈服机制的模式进行了规定。同时,在保证实现整体结构屈服机制计算中,要求进行静力弹塑性分析,并考虑动力和双向地震作用的影响。随着现代结构分析计算手段的发展,这些具有可操作性的第二阶段抗倒塌计算方法已不难实现。因此,建议我国抗震规范也尽快出台相应的技术规定。针对不同的建筑结构其应采用的抗震倒塌措施也是不一样的,所以在抗地震倒塌设计前要全面了解建筑的结构特点,清楚建筑所属等级,根据建筑工程所在的位置、高度等因素进行合理的抗震倒塌施工设计,一切行为按照抗震倒塌能力设计的规范以及建筑物的实际情况进行设计,只有这样才能确保建筑结构抗震倒塌能力设计的规范性及有效性。
2.抗震倒塌设计要依据抗震等级要求严格控制建筑的高度
在建筑结构抗震倒塌设计中,对其抗震等级有一定的要求,要使其符合建筑地理位置其特点,在设计中应对建筑中的墙体、梁柱进行强有力的抗震构造设计,因为它们支撑建筑的支点,是建筑结构的重要组成部分,另外根据抗震等级要求,选择适合建筑抗震倒塌设计的配筋,它具有较强的承载力,对抵御地震有一定的作用力。另外,我国制定的规范中对建筑的高度有一定的约束,原因在于过高的建筑会影响整个建筑的抗震倒塌性能,无法确保建筑及人们的安全。在抗震倒塌设计中要严格把控建筑的高度,设计前应对建筑的周边环境等因素进行分析,从而确定建筑的高度。科学合理的建筑结构抗震倒塌设计,能够提高建筑的抗震性能,确保建筑的稳定性,给人们一个安全的居住环境。
3.设置多条抗震倒塌防线。布局地震外力能力吸收途径
建筑结构抗震倒塌设计中单一的抗震防线是不可行的,因为地震自然灾害发生时其威力较为强大,单一的抗震防线很容易被击破,从而对建筑物实施进一步的破坏,针对这一状况,设计人员应设置多条抗震倒塌防线,对地震进行层层设防,这样在一定程度上能够减小地震对建筑物的破坏,从而为建筑的安全起到保驾护航的作用。地震自然灾害侵袭后会释放很多的能量从而进一步地破坏建筑物,若要使建筑物的破坏降到最低点,就要极力分散地震后所散发的强大能量,也就是要对地震外力能力吸收进行合理布局,形成坚固的建筑构件双向抗侧力结构体系,如此一来就能够大大降低地震灾害的破坏性,使建筑物拥有一定的自卫功能,提高其结构抗震倒塌能力。
结语
提高建筑物整体的抗震能力要依靠各组成部分的设计和组合,使得建筑物的各组成部分都能有助于提高建筑物的抗震能力。对现有的建筑物砌体给予充分的重视和了解,努力找到提高砌体结构抗震能力的方法。树立良好的整体思想,对建筑物建造的环节中出现的问题及时找到具体有效的应对方法,增强建筑结构设计人员的整体素质,有效提升结构抗震倒塌的设计水平。
参考文献:
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[2]黄炳生.提升建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与方法[J].中国高新技术企业,2016(31):109~110.
[3]陈雪桐.提升建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与方法[J].江西建材,2017(03):36,44.
论文作者:梁云峰
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第5期
论文发表时间:2019/9/24
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