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摘要:隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市化進程也在不斷加快,單位面積的土地將承載更多的功能。在這種情況下,房屋建筑的抗震能力是否可以抵御預期震害,對于建筑物的安全起到?jīng)Q定性作用。文章對房屋建筑結(jié)構的抗震設計要求進行探討分析。
關鍵詞:房屋建筑;結(jié)構分析;抗震設計
1房屋建筑結(jié)構的抗震設計的意義
隨著生活條件越來越好,人們對于房屋的要求不再僅僅是能夠居住,還增加了對房屋安全穩(wěn)定及美觀的要求。無疑地震的危害極大,能瞬間摧毀抗震能力弱的建筑物。如果房屋建筑結(jié)構抗震性能不強,就極易在地震中對人們生命財產(chǎn)安全造成威脅。著名的唐山大地震和汶川地震都是發(fā)生于我國境內(nèi)的,級別較高的地震,都對我國人民造成了巨大傷害,對國民經(jīng)濟造成了極大損害。而由于目前我國有關地震活動的監(jiān)測水平有限,不能準確預測地震的發(fā)生,也就無法對于地震災害進行預防。面對這種情況,最適宜的做法就是加強房屋建筑結(jié)構的抗震設計,提高房屋結(jié)構的抗震性能,最大限度的保證人們在地震中減少因房屋建筑結(jié)構破壞而造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。
2抗震設計在結(jié)構設計中的運用
2.1提高房屋建筑結(jié)構的抗震性能
提高房屋建筑結(jié)構的抗震性能,盡量減少因房屋建筑結(jié)構抗震性能差而在地震中遭受損壞。在結(jié)構工程師進行房屋建筑結(jié)構設計時,首先應注重地基的作用。房屋建筑是以地基為基礎的,在地基上進行建設施工的,其抗震性能在很大程度上影響著整個房屋建筑的抗震性;其次,要注意房屋整體結(jié)構的抗震性。規(guī)則對稱的建筑結(jié)構能有效提高房屋結(jié)構的抗震性能,以減少地震對于房屋建筑結(jié)構的不利影響。同時還應注意在房屋建筑結(jié)構上的一些抗震構造設計問題,處理好這些抗震構造設計工作,可以有效增加房屋建筑的抗震性能。
2.2降低地震作用對建筑結(jié)構的影響
在房屋建筑結(jié)構設計完成之后,可以從地震對房屋建筑的破壞規(guī)律進行反推,找出有效降低地震對房屋建筑結(jié)構造成威脅的方法。結(jié)構工程師經(jīng)采用的方法是在房屋建筑的基礎與主體中設計一個隔震層,起到緩沖作用。能夠使房屋建筑在地震中,減少建筑內(nèi)各部分的碰撞摩擦,減小因地震帶來的房屋建筑晃動的幅度,從而減小地震作用影響。
2.3保證房屋建筑結(jié)構的剛度
建筑物保持其剛度是十分重要。只有保持其體形與構件之間的幾何關系,結(jié)構的計算與分析理論才能有效。剛度是滿足結(jié)構正常使用的基本要求,剛度不滿足要求的結(jié)構在使用上是沒有意義的,剛度概念貫穿結(jié)構設計工作全過程。結(jié)構剛度分為構件的剛度與結(jié)構整體剛度兩大類:構件剛度主要是梁式構件對于荷載的變形反應;整體剛度則是結(jié)構在側(cè)向力作用下的變形反應,是結(jié)構設計的關鍵問題,尤其是對于風、地震等特殊荷載的作用。隨著建筑物高度的增加,側(cè)向作用逐步成為主要影響因素,對于結(jié)構抗側(cè)移剛度要求越來越高。結(jié)構的剛度分布最為重要的是均衡,避免剛度劇烈變化形成應力集中。建筑物局部可以設計成柔性結(jié)構以耗散地震的能量,但整體必須是滿足剛度要求的;除有特殊要求外,垂直構件的剛度不宜小于水平構件的剛度。
3房屋建筑結(jié)構抗震設計措施
3.1房屋建筑場地的合理選擇
由于地殼運動產(chǎn)生地震,房屋建筑會因受到地震影響而受到不同程度的破壞。由此可見,地質(zhì)條件的優(yōu)良程度是直接影響房屋建筑是否能抵抗地震災害的重要因素。在進行房屋建筑位置的選擇時一定要科學合理且慎重。在進行房屋建筑位置選擇時應注意以下幾個方面,首先,在選擇合理建筑位置時,應將地質(zhì)堅硬、地勢開闊等有利于抗震的場地作為第一個考慮選項,選擇這樣地質(zhì)條件較好的土地進行房屋建筑,可以有效緩解地震活動影響地基穩(wěn)定,造成地基塌陷,繼而發(fā)生房屋建筑坍塌的情況;其次,在進行位置選擇時,應盡力避免地質(zhì)松軟、地勢狹窄等不利于抗震的土地,如河岸地、山坡地等,否則在地震突發(fā)時,極易造成雪上加霜的局面,地質(zhì)松軟或地勢狹窄的土地,一旦遇到地震等自然災害,勢必會在雙重不利條件下導致房屋建筑倒塌,造成人員傷亡及財產(chǎn)損失等;再次,在進行房屋建筑選址時,應避開自然災害并發(fā)區(qū),諸如容易發(fā)生泥石流或者滑坡危險的地段,避免在遇到地震災害時并發(fā)其他自然災害,數(shù)災并發(fā),造成房屋建筑損壞嚴重,人員傷亡極大的嚴重后果。
3.2房屋結(jié)構的基礎設計
基礎是房屋結(jié)構設計的重要部分,影響著房屋結(jié)構的安全。因此,在設計房屋結(jié)構的基礎時,必須從房屋結(jié)構的整體性以及房屋結(jié)構的抗震性等方面來綜合考慮。房屋建筑的相同結(jié)構單元基礎盡量在相同性質(zhì)的地質(zhì)上,相同結(jié)構單元應采用同一種基礎形式,盡量避免在同一結(jié)構單元內(nèi)部分采用天熱地基,部分采用樁基礎。當?shù)鼗鶠檐浫躔ね?,可液化土,新填土或嚴重不均勻土層時,加強基礎整體性和剛性,以防止結(jié)構因地震引起的動態(tài)和永久的不均勻變形。
3.3選擇合適的建筑結(jié)構體系
隨著建筑高度的增加,側(cè)向作用成為結(jié)構所抵御的主要作用,保證結(jié)構在側(cè)向作用下的剛度,成為結(jié)構設計的重點。不同的材料使用,結(jié)構的高度不同;不同的結(jié)構構成,適用高度不同;不同的荷載狀態(tài),尤其是抗震狀況,高度也不同。在較低樓房中,水平荷載處于次要地位,主要是以重力為代表的豎向荷載。結(jié)構的整體變形以剪切變形為主要特征,同時較低樓房的層數(shù)較少,重量較小,對結(jié)構材料的強度要求不高,制約的條件較少,因而在結(jié)構類型的選擇上比較靈活,磚石砌體結(jié)構是低矮建筑的基本形式之一。高層建筑結(jié)構則不同,層數(shù)多,總重大,每個豎向構件所負擔的重力荷載很大,且水平荷載在豎構件中引起較大的彎矩、水平剪力,結(jié)構的整體變形以彎曲變形為主要特征。為使豎構件的截面不致過大,要求結(jié)構材料具有較高的抗壓、抗彎和抗剪強度。對于地震區(qū)的高層建筑結(jié)構,還要求結(jié)構材料具有足夠的延性,這使得強度低、延性差的結(jié)構,在高層建筑中的應用受到很大限制。層數(shù)較多的高層建筑,采用鋼筋混凝土結(jié)構,層數(shù)更多的特高層建筑房則以采用鋼結(jié)構、混凝土——鋼組合結(jié)構。
4結(jié)束語
總之,近年來地震災害時有發(fā)生,為我國人民帶來了難以磨滅的傷害,為國家經(jīng)濟帶來了巨大損失。由于目前的地震監(jiān)測技術還不成熟,不能有效預測地震的發(fā)生。因此,突發(fā)性的地震災害,難以預防,這就要求結(jié)構工程師在進行房屋結(jié)構設計時,充分考慮結(jié)構抗震設計要求,提高房屋結(jié)構的抗震性能。
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作者:張以剛 劉旭 單位:沈陽歐亞土木設計咨詢有限公司