基于功能的结构抗震设计中一些问题的探讨论文_陈海通

基于功能的结构抗震设计中一些问题的探讨论文_陈海通

摘 要:由于我国处于地震带,因此发生地震的几率相当的高,尤其是近几年我国发生地震的现象爱那个极为频繁,这也就造成对基于功能的抗震建筑结构的研究有了更高的重视。结构抗震设计中存在的问题不断的显现出来,为了保证国家更好的发展,必须制定有效的改善措施,进而提高结构抗震设计水平。

关键词:功能;结构;抗震设计;问题 ;策略

一、基于功能的结构抗震设计存在的问题

1、抗震度不够

近几年发生的几起大地震造成的损失足以说明我国一些地方的建筑抗震性很差,未达到我国规定的标准。因此保证建筑物的抗震性能是减少地震发生时人员伤亡及财产损失的重要问题。在建筑结构设计中提高抗震设计水平是提高建筑结构设计水平的一个重要方面。目前大多数工程设计施工人员尚未完全掌握隔震减震技术,一些工程采用的设计施工方案不尽合理,可能影响工程质量安全;由于专业配合不到位,建筑水、暖、电等专业设计没有考虑隔震减震技术要求,震后可能产生不必要的非结构性破坏;由于业主、物业公司缺乏相关专业知识,使用管理不当,可能导致隔震减震设施失效带来安全隐患。

2、抗震系数系统不够完善

我国的建筑抗震系数系统依旧是不完善的,不能确保结构设计人员准确、有效地应用。历次地震灾害表明,影响抗震系数的因素是很多的,比如其抗震的等级、建筑物的类别、场地类别、建筑物总高度等。为了促进其实际工作的需要,应对各种相关因素和相关参数展开一系列的优化分析,得到一个最优的设计方案。房屋建筑的抗震性能与许多因素有关系,比如其建筑的体型设计。汶川地震震害表明,许多平面形状复杂,例如平面上的较大外凸和凹陷、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。海城地震和唐山地震中有不少这样的震例。而平面形状简单规则、传力途径明确的建筑在地震中都未出现较重的破坏;有的甚至保持完好。上述情况表明,很多损害严重的建筑物的设计方案不是很合理,如果能够选择一个好的设计方案,震后损失可能会减小很多。

3、平面及竖向布置设计存在问题

建筑的平面设计是影响和满足建筑物的使用功能和要求的基本保障,主要包括柱子的距离、通道和楼梯的位置、内墙的布置、空间活动面积的设计、电梯井的布置、房间的数量和布置等等,只有做到各个方面的协调对称,才能有效的降低建筑物在地震灾害中可能造成的损害。竖向布置方面主要体现在上下楼间的不协调对称问题上,导致建筑物的扭转功能失效,而可能引发一系列的灾害。现实的建筑问题是,表面看来都很美,但很多的城市建筑物中,都普遍存在结构设计方面的平面布置和竖向布置不合理的情况,也给地震灾害能带来的危害带来隐患。

二、提高结构抗震设计的策略

1、结构抗震设计中的基本原则

(1)确保结构构件具有必要的性能

在进行抗震设计的过程中,一定要保证建筑结构构件具有一定的承载能力、稳定性、刚度和延性等性能。结构构件需要遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强底层柱、强节点弱构件的设计原则,在设计中对于可能会造成构件相对薄弱的部位,需要采取从事提高其抗震能力,对于承受竖向荷载的主要构件则最好不作为主要的耗能构件。

(2)尽量多的设置抗震防线

一个抗震结构体系需要有多个延性较好的分体系组合而成,并且由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框剪结构就是由延性框架和剪力墙两个分体组成,双肢或者多肢剪力墙体系组成的。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于在一次地震之后将会伴随着多次余震的出现,如果在结构设计时只有一道防线,那么在建筑遭到第一次破坏之后再遭余震,就会因为损伤积累导致建筑物坍塌。抗震结构体系应该有最大可能数量的内部和外部冗余度,在设计中需要有意识的建立起一系列分布的屈服区,这样能够使结构吸收和消耗大量的地震能量,从而能够提高建筑的抗震性能。

(3)恰当的处理建筑结构的构件强弱关系

在设计的过程中需要正确的处理好构件的强弱关系,在统一楼层内使主要耗能构件屈服之后,其他抗侧力构件则仍然处于弹性阶段,这样能够使得有效屈服保持较长的阶段,能够保证建筑结构的延性和抗倒塌的能力。需要注意的是,如果在抗震设计中一部分结构的设计超强,那么就会导致结构的其他部位出现相对薄弱的现象,所以说在设计的过程中需要恰当的处理结构的强弱关系,对于不合理的加强的作法或者是在施工中以大代小,改变抗侧力构件配筋的这些做法都需要尽量的避免。

2、提高建筑抗震技术

(1)强柱弱梁

强柱弱梁指的是使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求。用以提高结构的变形能力,防止在强烈地震作用下倒塌。“强柱弱梁”不仅是手段,也是目的,其手段表现在人们对柱的设计弯矩人为放大,对梁不放大。其目的表现在调整后,柱的抗弯能力比之前强了,而梁不变。即柱的能力提高程度比梁大。这样梁柱一起受力时,梁端可以先于柱屈服。强柱弱梁是一个从结构抗震设计角度提出的一个结构概念。就是柱子不先于梁破坏,因为梁破坏属于构件破坏,是局部性的,柱子破坏将危及整个结构的安全---可能会整体倒塌,后果严重。要保证柱子更“相对”安全,故要“强柱弱梁”。

(2)韧性接头

建筑物的梁柱接头处是应力最大的地方,梁柱接头处破坏即整栋建筑物有立即倒塌的危险。要确保建筑物受力后,接头处不得先行破坏的作法就是在接头处紧密配置围束箍筋,其间距应大于10cm。

(3)围束箍筋及系筋

围束箍筋弯勾应为135°,系筋弯钩各为135°及90°并交错配置,可加强主筋对抗垂直震力,避免造成柱子挫屈破坏而倒塌。主筋断筋点附近(或围束箍筋间距变大处)的补强设计原理:当塑铰区的塑铰还未完全形成时,若主筋断筋点附近或围束箍筋间距变大处的弯矩就已经大于该区域的弯矩容量,则可能使非塑铰区较原先所期望产生塑铰的柱底区更早产生塑铰而破坏。会发生此情形的原因可能是因为主筋的延伸长度不足,易发生握裹脆性破坏。或因此处的箍筋量比柱底少,塑铰既使产生,也无法完全发挥。此外,弯矩屈服会降低混凝土的抗剪强度,因此也有可能发生弯矩剪力破坏。由上可知,主筋点断筋的破坏模式非常复杂,有弯矩破坏、握裹破坏、剪力破坏及韧性不足等。

3、保障结构的延性

在完成建筑结构的设计后,还要采取措施使该结构具有适当的延性,以此保证此建筑结构可以达到预定的抗震目标。对于建筑结构当中柱、梁等构件,应该按照强柱弱梁的原则,增加柱子的抗弯能力。钢筋混凝土的框架在强震发生时,当地震威力致使建筑结构达到最大的非线性位移时,梁端的塑性铰的塑性转动会比较大。当柱端的塑性铰出现比较晚,那么建筑结构达到最大的非线性位移时它的塑性转动会比较小。

结束语:

综上所述,在这不断发展的社会中,为了更好的保证建筑行业的健康发展,必须提高其使用的安全性和稳定性。结构的抗震设计是保证建筑安全使用的重要条件,因此,加强建筑结构的抗震设计,保证设计的实用性和科学性,这样就能有效的保证建筑的质量,进而保证居民们的人生安全。

参考文献:

[1]白佯;基于功能设计的城市重要建筑物抗震性能评估的研究[D];河北理工大学;2005.

[2]李刚;程耿东;基于可靠度和功能的框架-剪力墙结构抗震优化设计[J];计算力学学报;2001(03)

论文作者:陈海通

论文发表刊物:《基层建设》2015年17期

论文发表时间:2015/10/13

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