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,建筑物不會出現倒塌。兩個階段則是指,當地震強度低于該區域抗震設防烈度時,建筑結構會出現彈性變形,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；而當地震強度接近該區域抗震設防烈度時,建筑結構逐步進入非彈性變形階段,建筑物會出現一定程度的損壞,但在經過維修之后,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,使其結構更加穩定、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,如果布置得當的話,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一設計,并將地基的潛力滲入建筑結構設計內容之中,最大化發揮地基的抗震功能；③在建筑工程的設計之中,盡可能兼顧規則、對稱的基本原則,以降低因地震作用而引發的建筑變形,或是地震作用力過于集中而致建筑扭曲等情況的發生；④在建筑的整體結構設計環節之中,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調,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：首先是穩定；其次是適宜。簡而言之,一個科學化的現代建筑工程,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生規律,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定性。

3.3 規則化建筑形體

在進行建筑設計以及構建設計時,需遵循相應的規范,如若發現建筑物的形體出現不規則的扭曲變形、凹陷、凸出等問題,設計人員需根據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,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。上述規范中,若有任何一點未能滿足,就必須多建筑結構進行調整。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問題的環節,對于部分重要的環節,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,該區域振動大、拉力強,且關系到煤礦生產,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。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。柱具有較高的剛性強度,在地震災害發生時,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,實現結構體系的最優化,以此促進建筑工程抗震能力的提升。