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高层建筑抗震结构设计的主要原则探析

时间:2019-10-08 11:19 作者:朱勤

  摘    要: 对建筑来说, 地震往往会造成毁灭性的冲击, 对人们的生命造成威胁。而抗震设计也是随着国内地震的多发被人们重视, 成为建筑设计中非常重要的部分, 加强对抗震设计的应用, 从多方面提升建筑的可靠性以及安全性。本文对抗震结构设计的原则展开探讨, 希望对建筑抗震设计是有借鉴价值的。

  关键词: 建筑结构设计; 抗震结构; 设计理念;

  前言

  在建筑结构的实际设计中,抗震设计是非常重要部分,在现阶段的建筑设计中抗震设计受到广泛关注,建筑是否具备足够的抗震能力,也是人们在建筑使用方面非常重视的,抗震设计要从长远的方面进行考虑,对设计理念进行更新,很多地区的抗震设计并未及时进行更新,无法跟上时代的趋势,这是因为抗震设计并未结合行业的发展情况,另外抗震设计没有跟上时代趋势,国际上很多抗震设计的经验,并未及时进行引进。

  1、 抗震结构设计的作用

  建筑的抗震设计,首先可以让建筑在受到常规地震冲击,并处于本地区的设防烈度内,可以保证建筑处于完好的状态,继续保证建筑的使用。另外是在保证建筑在遭遇高强度地震的情况下,出现损坏后修整,让人们的生命以及财产可以不受伤害。最后是在建筑遇到罕见强震的情况下,建筑不至于出现坍塌。21世纪以来国内的地震多发,诸多的城市受到地震的影响,给地方经济以及人们的生命造成严重威胁,而地震造成的危害,多数是因为建筑受到摧毁后导致。在建筑设计中抗震设计的地位不断提升[1]。

  2、 抗震结构设计的主要原则

  抗震设计,要对建筑的构件刚度、延性以及承载力等有严格的要求,对于结构中比较薄弱的一些环节,要用抗震性能更加出色的措施,避免用竖向荷载力构件。另外是在抗震设计中,运用一些延性好的构件对各方面进行连接。比如框筒结构中,展开抗震设计就要将剪力墙以及框架结合运用,设计多道防线是不可缺少的,可以避免在首次受到地震冲击后建筑在余震中受到损坏,不同防线可以让刚度以及延性得到更好的统一,这样地震能量就会被消耗。让建筑抗震的效果更加出色[2]。因为抗震结构中有着强弱不同的各类构件,如果防线被破坏之后,建筑抗震结构具有弹性适应,防止建筑倒塌或者是再次受到损坏。

  2.1、 整体性

  抗震设计需要从整体的角度进行考虑,比如高层建筑,结构设计就要保证完整性,结构需要做到收集以及传递惯性,在水平方向上可以进行分区,在抗震设计中每个子结构都是需要保证足够的抗震性能。这样整体建筑才会具备理想的抗震能力[3]。
 

高层建筑抗震结构设计的主要原则探析
 

  2.2、 结构清晰

  在抗震设计的实际开展中,关系到地震力传递,就需要在抗震设计的过程中,依据结构清晰的设计原则。在结构模型出现位移的情况下,内力以及薄弱的部位要进行数据分析[4]。对其中的参数进行详细计算,然后设计出预防措施,让建筑设计得到有效提升。

  2.3、 刚度与抗震能力相适应

  建筑在遇到地震的情况下,对结构刚性以及抗震能力造成严重的考验,在结构设计的开展中,要考虑到建筑结构刚性,可以对各个方向震动起到抵抗的作用,维持好结构平衡以及变形,减少地震对建筑造成的破坏,良好的刚度以及抗震性能,是建筑结构要具备最基本的功能,特别是如今建筑行业主流的高层建筑。

  2.4、 结构规则性和均匀性

  建筑布局主要是纵向和垂直,在结构设计的实际开展中,需要保证抗侧移刚度。轴承可以在抗侧移中,保持刚度的稳定可靠,特别是在对垂直结构展开设计的时候,因为建筑基础是比较薄弱的,在保证结构设计的情况下,也要满足抗侧移刚度方面的要求。建筑结构的规则性以及均匀性,对高层建筑的设计是至关重要的,需要设计人员进行重点考虑。

  3、 高层建筑结构抗震概念设计基本原则

  3.1、 高层建筑结构规则、对称分布

  若是高层建筑的结构不均匀或者不规则,就会对抗震的性能造成影响。特别是高层建筑的主要特点是体形高,其结构与一般建筑是有所不同的,需要结合平面形状对均匀性以及对称性做好控制。对建筑纵横比展开合理设计,并尽量控制好建筑扭转。在结构设计的实际开展中,要注重控制好建筑刚度以及质量,让建筑承载力保持均匀,并保证建筑结构的对称分布。在结构设计进行确认之前,需要对建筑场地进行综合性考虑,让建筑的基础形式可以满足场地以及设计的各方面要求。通常情况下高层建筑会设置地下室,若是在地基软的位置,要运用桩基以及筏板基础,这可以避免软基造成的诸多不足,另外若是高层存在着高低不一的情况,就要适当选择桩基。

  3.2、 借助刚度设计实现高层建筑的抗震性能

  在抗震设计中,刚度设计是至关重要的部分。高层建筑设计中,抗震设计需要注意,建筑主体主轴会受到各个方面的冲击力以及破坏力,这个时候建筑刚性方面的设计,就要充分满足抗震能力方面的需求,特别是在抗扭转刚度方面,要进行严格的考量,防止在建筑受到地震的冲击之后,建筑结构出现变化,建筑结构的整体稳定性受到影响。刚度设计是抗震设计中至关重要的部分,需要对结构设计的各个方面进行考虑,要保证各个构件的刚度都是能达到相关的要求,从而根据整体性原则,使整体的建筑刚度才会充分满足技术要求,让建筑具备良好抗震能力。

  3.3、 运用计算机科学设计建筑力学模型

  借助计算机技术,在抗震设计中,可以对建筑结构的具体抗震数据展开精确计算,从而让建筑结构的抗震能力保持良好的水平,可以让设计结构与建筑实际的需求是符合的,计算机可以进行充分分析,建筑结构在荷载的作用下出现的变化,然后绘制出设计图纸。可以构建出更加符合实际需求的建筑模型,分析出建筑的抗震能力是否符合实际的要求。现阶段在抗震设计中,借助信息技术,在数据分析以及建模方面都是更加方便的。因此设计人员可以充分使用先进的技术,比如BIM技术,就是一种在建筑内非常受欢迎的技术手段,在建筑设计的阶段对BIM技术展开应用,各部门充分参与到建筑设计中,让抗震设计更加万无一失。在建模方面BIM有可视化的特点,可以满足相关的要求。

  3.4、 选择延展性以及强度高的材料

  在抗震设计中,材料的选用也是非常关键的,结构设计中要注重材料符合相关要求,在抗震能力上,结构合理是一方面,建筑质量也是至关重要的。因此在抗震设计中,要与建筑设防水平、房屋的高度、基础以及建筑材料等各个方面进行协调。选择合适的建筑材料,在抗震方面主要考虑的是强度以及延性,因此需要充分满足材料的均质性标准,各个位置的构件连接都是要具备足够的连续性。借助这些方面的设计,可以对建筑抗震性是否合格进行反向检验。建筑材料方面,在抗震设计中可以进行选择,当然经济性以及建筑质量也是要考虑到的因素。

  4、 结论

  总之,抗震设计是高层建筑的设计中不可忽视的重要部分,国内诸多地区的地震多发,已经让房屋抗震的问题成为人们最关注的问题之一,抗震设计的水平也是要不断进行完善,结合时代的趋势以及建筑业发展情况,不断完善抗震设计的手段,补充抗震设计的技术和理念,满足建筑在抗震能力方面的客观要求。

  参考文献

  [1]钟仕林, 欧海湖, 何学渊, 等.基于最优设防烈度的抗震结构寿命周期费用最小模型研究[J].建筑结构, 2018, 48 (S1) :321-324.
  [2]卢福忠.试论基于节能理念的中央空调安装工程中的关键技术[J].低碳世界, 2016 (31) :140-141.
  [3]曹万林, 吕西林, 王立长, 等.复杂高层建筑高效抗震结构体系设计与建造关键技术[J].建设科技, 2016 (07) :23-25.
  [4]胡海林, 班慧勇, 王元清, 等.中美地震作用计算参数比较及锅炉钢结构抗震选型[J].钢结构, 2016, 31 (04) :60-65+59.

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