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论房屋建筑结构设计中的抗震设计

2016-10-20吕玉国

中国房地产业·下旬 2016年8期
关键词:抗震设计结构设计房屋建筑

吕玉国

【摘要】地震,作为破坏力极强的自然灾害,其突发性及不可预测性十分突出,为保障人们的生命财产安全,需要确保房屋建筑具备良好的抗震能力,在房屋建筑结构设计中,需要充分重视抗震设计,明确抗震设计过程中应遵循的基础性原则,探究建筑结构抗震设计中可以应用的基本方法,确保房屋建筑具备良好的抗震能力,保障建筑功能实现及使用安全。

【关键词】房屋建筑;结构设计;抗震设计

抗震设计是结合当地的具体震害及以往建筑施工经验组成的抗震基本原则。将抗震设计融入建筑结构设计,为了实现对人类生活正常秩序的有效维持,保证人类的生命及财产安全,做好对建筑结构的抗震设计是对建筑设计、施工企业的基本要求。文章探讨了在房屋建筑结构设计中的抗震设计。

一、房屋建筑结构设计中抗震设计需要遵循的原则

1.确保建筑结构构件其性能符合设计要求。在进行房屋建筑结构设计时,需要确保建筑结构构件的刚度、承载能力、延性、稳定性等属性参数可以满足抗震的基本要求。结构构件设计时,需要依据墙柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的基本设计原则。在结构构件设计过程中,可能存在着构件薄弱问题,为此,需要采取措施提高其抗震能力,例如调整地震力系数。

2.确保房屋建筑结构构件强弱关系处理的科学性。在房屋建筑结构抗震设计中,需要针对构件强弱关系进行科学化处理。在楼层内其耗能构件出现屈服后,剩余抗测力构件则仍处于弹性阶段,这种处理方式,能够确保有效屈服保持较长阶段,提高建筑结构抗倒塌能力與延性能力。如抗震设计中存在着部分构件超强,则会导致其他构件相对薄弱,为此,应科学处理构件强弱关系,保障建筑结构抗震性能。

3. 确保建筑结构设置抗震防线数量。抗震结构体系是由若干具备一定延性的分体系构成,通过应用具备延性的结构构件进行分体系连接,从而实现抗震结构体系构建。如在该建筑工程中,其建筑为框剪结构,框剪结构是由延性框架与剪力墙两大分体部分构成,由多肢剪力墙体系组成。在出现地震后,多会伴随发生多次余震,如在建筑结构中仅仅设计有一道抗震防线,则该住宅建筑在经过第一次地震破坏影响后,还需要承受余震带来的损害,通过损伤积累,最终引起建筑物承载力不足,抗震能力丧失最终倒塌。

二、钢筋混凝土结构房屋抗震设计

目前钢筋混凝土结构房屋在抗震设计中存在的问题:混凝土结构设计规范采用了梁、柱构件内力调整柱轴压比限制和柱体积配箍率等措施,其主要的目标是保证强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的设计思想。从地震灾区框架结构震害来看,较多数的现行建筑物未达到强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件这一目标,其重点是柱和节点破坏,梁出现塑性铰的情况较少,在框架梁柱节点区的浇筑施工中,易将箍筋下移,引起节点区箍筋不足;关于钢筋混凝土结构房屋抗震设计,抗震计算:高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法计算;除上述外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱法;特别不规则的建筑、甲类建筑应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算;当取三组加速度时程曲线输入时,计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值;当取七组及七组以上的时程曲线时,计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值;关于构件抗震设计。首先是抗震柱的设计:要注意调整柱端截面设计内力,框架结构的变形能力与框架的破坏机制密切相关,实验研究表明,梁先屈服,可使整个框架有较大的内力重分布和能量耗散能力,柱一般在轴向压力作用下,其延性通常比梁的要小,如果不采取“强柱弱梁”措施,柱端很可能比梁端先出现塑性铰。因此适当调整柱计算内力并增大配筋,使塑性铰首先出现在梁端,抗震性能较好;其次是剪力的调整,由于抗震规范规定的柱端弯矩增大措施只能适度推迟柱端塑性铰的出现,而不能避免出现柱端塑性铰,因此对柱端也应提出强剪弱弯要求,避免柱底部在弯曲破坏之前出现剪切破坏;再就是要增加柱的延性,轴压比越大导致柱的抗压强度储备越低,在地震时混凝土容易压碎而导致柱的破坏,限制柱轴压比可提高柱的延性;抗震架梁的设计:在框架结构设计中,应力求做到在地震作用下的框架呈现梁铰型延性机构,为减少梁端塑性铰区发生脆性剪切破坏的可能性,对梁端的剪力适当调整,使斜截面受剪承载力高于正截面受弯承载力,做到强剪弱;钢筋混凝土结构房屋抗震设计的注意事项:首先必须做好细部构造,使非结构构件成为抗震结构的一部分,在计算分析时,充分考虑非结构构件的质量刚度强度和变形能力。其次设计过程中,应充分考虑非结构构件对主体结构的影响,并考虑可能出现的短柱,在设计中予以加强。

三、砖混结构房屋的抗震设计

一是结构布置。合理布置纵墙和横墙,应优先采用纵横墙共同承重的结构体系。多层砖混房屋的主要承重构件是纵横墙体,纵横墙共同承重的房屋既能比较直接地传递横向地震作用,又能直接或通过纵横墙的连接传递地震力。纵横墙布置宜均匀对称;二是抗震计算。抗震计算是抗震设计的重要组成部分,是保证满足抗震承载力的基础。目前,多层砌体房屋的抗震设计中,由于洞口布置不合理,抗震验算不满足是较普遍的现象;三是抗震构造措施。构造柱可提高砌体墙的极限变形能力,增强内外墙连接的整体性,使砌体墙在遭遇强烈地震作用时约束砌体的坍塌崩裂,阻止砌体突然倒塌,刚度退化慢。构造柱与墙体的连接处应砌成马牙槎,先砌墙后浇构造柱混凝土,沿墙高度每隔500mm设2ф6拉结筋。

结语:

综上所述,随着人类社会活动的增加,经济的迅猛发展,城市化建设要求越来越高,设计出安全性能良好的舒适建筑是时代发展的要求,在设计建筑结构过程中必须充分考虑防震因素,坚持以人为本,严格执行国家建筑规范,提高设计建筑结构的严谨态度,在创新的同时最大限度考虑安全因素,加强防震理念设计,提高建筑防震效果,切实保障人民安全。

参考文献:

[1] 张映超.浅谈房屋建筑结构的抗震设计[J].科技风,2011,13:198.

[2]张志文.房屋建筑结构抗震设计常见问题分析与解决措施[J].科技资讯,2013,(14):52.

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