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摘要:隨著經濟的快速發展,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決定性作用。文章對房屋建筑結構的抗震設計要求進行探討分析。
關鍵詞:房屋建筑;結構分析;抗震設計
1房屋建筑結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。如果房屋建筑結構抗震性能不強,就極易在地震中對人們生命財產安全造成威脅。著名的唐山大地震和汶川地震都是發生于我國境內的,級別較高的地震,都對我國人民造成了巨大傷害,對國民經濟造成了極大損害。而由于目前我國有關地震活動的監測水平有限,不能準確預測地震的發生,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構的抗震設計,提高房屋結構的抗震性能,最大限度的保證人們在地震中減少因房屋建筑結構破壞而造成的人員傷亡和財產損失。
2抗震設計在結構設計中的運用
2.1提高房屋建筑結構的抗震性能
提高房屋建筑結構的抗震性能,盡量減少因房屋建筑結構抗震性能差而在地震中遭受損壞。在結構工程師進行房屋建筑結構設計時,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,要注意房屋整體結構的抗震性。規則對稱的建筑結構能有效提高房屋結構的抗震性能,以減少地震對于房屋建筑結構的不利影響。同時還應注意在房屋建筑結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構的影響
在房屋建筑結構設計完成之后,可以從地震對房屋建筑的破壞規律進行反推,找出有效降低地震對房屋建筑結構造成威脅的方法。結構工程師經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,結構的計算與分析理論才能有效。剛度是滿足結構正常使用的基本要求,剛度不滿足要求的結構在使用上是沒有意義的,剛度概念貫穿結構設計工作全過程。結構剛度分為構件的剛度與結構整體剛度兩大類:構件剛度主要是梁式構件對于荷載的變形反應;整體剛度則是結構在側向力作用下的變形反應,是結構設計的關鍵問題,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,側向作用逐步成為主要影響因素,對于結構抗側移剛度要求越來越高。結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,地質條件的優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定,造成地基塌陷,繼而發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,否則在地震突發時,極易造成雪上加霜的局面,地質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損失等;再次,在進行房屋建筑選址時,應避開自然災害并發區,諸如容易發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其他自然災害,數災并發,造成房屋建筑損壞嚴重,人員傷亡極大的嚴重后果。
3.2房屋結構的基礎設計
基礎是房屋結構設計的重要部分,影響著房屋結構的安全。因此,在設計房屋結構的基礎時,必須從房屋結構的整體性以及房屋結構的抗震性等方面來綜合考慮。房屋建筑的相同結構單元基礎盡量在相同性質的地質上,相同結構單元應采用同一種基礎形式,盡量避免在同一結構單元內部分采用天熱地基,部分采用樁基礎。當地基為軟弱黏土,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,以防止結構因地震引起的動態和永久的不均勻變形。
3.3選擇合適的建筑結構體系
隨著建筑高度的增加,側向作用成為結構所抵御的主要作用,保證結構在側向作用下的剛度,成為結構設計的重點。不同的材料使用,結構的高度不同;不同的結構構成,適用高度不同;不同的荷載狀態,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較少,重量較小,對結構材料的強度要求不高,制約的條件較少,因而在結構類型的選擇上比較靈活,磚石砌體結構是低矮建筑的基本形式之一。高層建筑結構則不同,層數多,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,要求結構材料具有較高的抗壓、抗彎和抗剪強度。對于地震區的高層建筑結構,還要求結構材料具有足夠的延性,這使得強度低、延性差的結構,在高層建筑中的應用受到很大限制。層數較多的高層建筑,采用鋼筋混凝土結構,層數更多的特高層建筑房則以采用鋼結構、混凝土——鋼組合結構。
4結束語
總之,近年來地震災害時有發生,為我國人民帶來了難以磨滅的傷害,為國家經濟帶來了巨大損失。由于目前的地震監測技術還不成熟,不能有效預測地震的發生。因此,突發性的地震災害,難以預防,這就要求結構工程師在進行房屋結構設計時,充分考慮結構抗震設計要求,提高房屋結構的抗震性能。
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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