淺析土木建筑工程設計中的抗震設計要點

魏秀瑛,張同文

(湖南高速鐵路職業(yè)技術學院,湖南 衡陽 421002)

1 建筑工程的抗震設計理念

依照我國建筑抗震設計規(guī)范的標準來看,對建筑抗震設計有著具體的要求,即三個標準、兩個階段。所謂三個標準,即是面對小型地震時,建筑物不會出現(xiàn)損壞；面對重型地震時候,建筑物可進行修復；面對大型地震時,建筑物不會出現(xiàn)倒塌。兩個階段則是指,當?shù)卣饛姸鹊陀谠搮^(qū)域抗震設防烈度時,建筑結構會出現(xiàn)彈性變形,但并不影響正常使用。這也意味著在地震的作用之下,建筑結構彈性變形在彈性變形限值之內(nèi)；而當?shù)卣饛姸冉咏搮^(qū)域抗震設防烈度時,建筑結構逐步進入非彈性變形階段,建筑物會出現(xiàn)一定程度的損壞,但在經(jīng)過維修之后,仍可投入使用。

2 建筑工程中抗震設計的作用

2.1 明確建筑物剛度

建筑物抗震設計的首要工作即是明確建筑的剛度,其具體需求應當于抗震設計進行之前便掌握基本方向。一般來說,多是采用調(diào)整剛勁混凝土墻柱布置的及方法,在進行結構計算之前,需仔細審視建筑布局,思考該如何在不影響建筑物功能性的情況下完成上述工作。而在結構計算的過程之中,需要對剛度中心與荷載中心的距離予以關注,縮短兩者間的距離能夠使梁板墻柱的受力更加合理,從而避免某一構件或局域構件承受地震壓力過重的情況出現(xiàn),使其結構更加穩(wěn)定、合理。

2.2 減震、隔震設計

隔震層多是設立在建筑主體與建筑基礎之間,此外于建筑物頂端設反擺,可有效降低地震時的加速度。上述兩種方法是目前建筑工程設計之中較為常見,亦是應用較為廣泛的方法。從實際效果來看,后者比前者在減震、隔震上效果更加突出,如果布置得當?shù)脑?甚至能削弱近百分之七十左右地震力,能夠極大的提高建筑物的抗震能力。

為提高建筑工程的抗震力,保障建筑工程的抗震功能,需格外注意以下幾點：①需要慎重考慮地基的穩(wěn)定性,盡可能選擇對抗震有所益處的地基,避免因地基變形而對建筑物的抗震功能造成影響；②對于同一建筑工程單元來說,需再性質一樣的地基上進行統(tǒng)一設計,并將地基的潛力滲入建筑結構設計內(nèi)容之中,最大化發(fā)揮地基的抗震功能；③在建筑工程的設計之中,盡可能兼顧規(guī)則、對稱的基本原則,以降低因地震作用而引發(fā)的建筑變形,或是地震作用力過于集中而致建筑扭曲等情況的發(fā)生；④在建筑的整體結構設計環(huán)節(jié)之中,需要多增添幾道抵抗防線,用以提高建筑工程的抗震力,并且明確建筑工程的受力設計,避免出現(xiàn)建筑工程局部薄弱的問題；⑤在建筑工程的設計之中,盡可能的減少其自身重量,降低建筑物對地基形成的壓力,以此緩解地震沖擊作用,進而降低地震對于建筑物的影響。

3 建筑工程抗震設計要點

3.1 選擇適合的建筑工程體系

為了確保建筑物整體的協(xié)調(diào),首要考慮的就是挑選適合的建筑工程體系,那么在建筑工程抗震設計之中,需要讓所設計的建筑物結構體系符合下列兩大條件：首先是穩(wěn)定；其次是適宜。簡而言之,一個科學化的現(xiàn)代建筑工程,在滿足彈性變形需求的情況之下,也能有效抵抗地震的沖擊力。

3.2 提高抗震設計等級

據(jù)相關資料顯示,對于地震災害的分析以50年作為一個周期,小型地震的重現(xiàn)期約為50年,且小型地震災害超過抗震設計安全烈度的概率約為百分之六十；中型地震重現(xiàn)期約為490年,且中型地震災害超過抗震設計安全烈度的概率約為10%；大型地震重現(xiàn)期約為1800年,且大型地震災害超過抗震設計安全烈度的概率約為2%。因此,我國不少建筑工程專家針對我國地質特點以及地震發(fā)生規(guī)律,均提出需及時提高建筑工程的抗震等級,并對當前建筑工程的抗震設計予以控制,以此保障建筑工程抗震的穩(wěn)定性。

3.3 規(guī)則化建筑形體

在進行建筑設計以及構建設計時,需遵循相應的規(guī)范,如若發(fā)現(xiàn)建筑物的形體出現(xiàn)不規(guī)則的扭曲變形、凹陷、凸出等問題,設計人員需根據(jù)相關結構計算分析軟件對上述問題進行剛度判斷,扭轉位移需控制在1.2-1.5間,同層側向剛度不得低于相鄰上層側向剛度的百分之六十,且不能低于其上層相鄰三個樓層側向剛度的百分之七十五。此外,A即高度建筑物的周期比需控制在0.9之內(nèi),對于剛度較小的樓層而言,其地震剪力應當在基礎上乘以1.1的增大系數(shù)。上述規(guī)范中,若有任何一點未能滿足,就必須多建筑結構進行調(diào)整。不過,若是因為其他設計上的特別要求,而注定難以符合上述規(guī)范,則必須對建筑的薄弱部位進行加固處理,以確保建筑物能夠符合抗震設計的基本要求。

3.4 建筑工程材料質量管理

建筑工程抗震性能除了受上述因素影響之外,在絕大多數(shù)情況下也都與建筑工程的施工材料具有莫大關系。一般來說,建筑材料的強度越高就意味著建筑工程的抗震性能會更加突出,同時建筑材料的連續(xù)性以及其均衡性均會對建筑工程造成一定的影響。因此,在建筑材料的選取過程之中,需要額外對其延伸性以及剛度進行審視,并結合實際情況考慮,最大程度上確保建筑工程材料與建筑工程體系的一致性。

3.5 重點部位設防

設計人員需格外關注建筑中容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié),對于部分重要的環(huán)節(jié),可以人為予以加強,以煤礦建筑井口房為例,當驅動設置于樓板之上,該區(qū)域振動大、拉力強,且關系到煤礦生產(chǎn),因而在設計過程之中,需要予以額外強化。此外,考慮到破壞后容易引發(fā)大面積的構件倒塌,所以也要進行加強處理。

3.6 軸壓比與短柱設計

出于提高結構的抗震性考慮,在建筑工程抗震設計之中,可以通過減小軸壓比,增大截面尺寸來實現(xiàn)。減小軸壓比的作用在于改善柱的受壓情況,同時避免混凝土壓碎情況的出現(xiàn)。柱具有較高的剛性強度,在地震災害發(fā)生時,其對于能量的吸收與耗散均較大,故而容易導致結構破壞,這一點也要予以關注。

4 結束語

綜上所述,在建筑工程抗震設計之中,需要考慮的因素較多,比如其功能性、設防烈度、地基性質、建筑材料以及施工技術等等,同時需慎重思考建筑的結構設計,并結合建筑工程的實際情況,實現(xiàn)結構體系的最優(yōu)化,以此促進建筑工程抗震能力的提升。