建筑結構抗震設計存在的問題與對策8篇

時間:2022-05-23 10:25:13

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建筑結構抗震設計存在的問題與對策8篇

第一篇

全世界每年發生地震約50萬次,其中中國發生地震的次數占到全世界地震次數的三分之一。地震的發生嚴重阻礙我國社會和經濟的發展。因此,在房屋建設的過程中,加強建筑結構設計中的抗震設計是十分必要的,其能提早預防及減少地震災難帶來的損失,保證人們的生命財產安全,間接助推我國社會和經濟穩定的、有序的發展。

1建筑結構中的抗震設計需要注意的問題

1.1建筑場地的選擇

地震發生時會對建筑物主體結構造成嚴重的破壞。地震過程中產生的地質運動直接破壞建筑物的建筑結構。地質條件是建筑物被破壞的主要影響因素之一,所以,在地震的預防措施中,需要對建筑物所在的場地進行認真的選擇。對建筑物所在場地的選擇應選抗震能力比較強的地質環境。例如,開闊地就十分方便地震發生時人員的避難。又如地質堅硬的土地,在地震發生時,其地面的沉陷程度相對較小,可以有效減少建筑物坍塌的機率。大量的數據表明,土質越堅硬的地帶,被蓋層就越薄,建筑物受地震活動的程度就越小,反之亦然。所以,應避開在地質疏松及液化現象明顯的河岸、山坡地帶的邊緣地區建設房屋。因為一旦發生地震,由于地基較松,在地質現象的影響下建筑物會以極快的速度下沉,非常容易造成建筑物的坍塌,若實在無法避開,則要對建筑物本身采取抗震措施。

1.2地基的設計

為了確保建筑物整體結構的剛性,增強建筑的抗震能力,在房屋的建造過程中,同一個單元的建筑不能建設在不同的地基上,也不能采取相應的措施來對地基進行處理,要么就全部選用天然地基進行建造,要么就全部采取樁基的方式。房屋建筑基礎的埋置一定要達到一定得深度。埋置過淺就會使得建筑物的嵌固作用減小,地震發生時容易造成建筑物振幅過大,非常容易坍塌。所以在對建筑物的基礎進行埋置時,要盡可能多的增加埋置的深度,提高建筑物地基的穩定性。

1.3抗震結構的選擇

抗震結構的合理選擇是保障建筑結構抗震性能的重要因素。建筑主體結構的抗震設計能夠最大程度的減少建筑結構在地震活動中的變形概率,保障建筑物的安全性能。設計人員在建筑物的建造之初就要對建筑物的設計方案進行全面的分析處理,尤其是結構構件的強度和剛度的分析,以保障建筑物的抗震結構能夠達到標準。

1.4布局合理削弱地震影響

在建筑物的防震設計中,采用以位移為基點的結構設計和定量分析能夠有效減少地震中產生的能量在地表的散發情況,減少地震對建筑物主體的影響,在建筑施工之前對地基的選擇應該盡量選擇堅硬的地面,以減少地震活動周期的影響范圍,減少余震對建筑物的共振,降低地震對建筑物的破壞。

1.5房屋的高度和寬度

影響房屋的抗震程度并不單純指建筑物的高度和寬度,而是建筑物高度和寬度的比例。建筑物的高度和寬度的比例越大,受到的地震影響就越大,因為建筑物比例過大容易造成建筑主體的側移和傾斜,地震對高層建筑的破壞會隨著層數的增多而增加。所以在地震多發地區,要對建筑物的結構和層數進行明確的規定。建筑物根據房屋自身的實際情況,最大限度的滿足抗震結構的高寬比,對房屋的層數和高度進行調整。

2建筑結構設計中的抗震設計

2.1防震縫的處理

對于建筑結構不合理的房屋建筑,要在合適的位置設置防震縫。在設置防震縫時,要將房屋建筑分割成相互獨立的單元結構,在防震縫的兩側留出足夠的寬度,防震縫的上部結構應該完全分開。

2.2墻體的設計分布

在建筑的內部設計中,受到地震活動影響最大的結構構件是墻體。墻體在地震的時候是非常容易產生裂縫,甚至倒塌,所以要對縱、橫墻進行合理的設計。在對建筑結構進行設計規劃的同時,要做到橫向墻體和縱向墻體的均勻分布,共同承擔整個建筑的重量。建筑的剛度主要是由墻體的承重力和數量決定的,如果墻體數量較少,各墻之間為了分離建筑的內部空間就會間隔較大,建筑的剛度就會比較小,抗震能力也相對較低,所以墻體數量和位置的分布,對提高建筑抗震設計的整體水平有著重要的意義。

2.3屋頂的抗震設計

房屋建筑的質量越小,結構的穩定性也相對較強,受到地震影響時受到的損失就越小,建筑的安全性就越高。為了減少建筑在地震時受到的損傷,設計建造時就要把建筑結構的各部分做得輕一點。要使建筑結構的各部分結構變輕,主要是指墻體和屋蓋的質量。如果墻體的重量過大,建筑物的抗震性能就會降低很多,地震發生時,厚重的墻體就會對建筑物的內部造成巨大破壞。所以設計時應該對墻體的結構材質做出明確規定。在屋蓋的建造上,應該盡量減少高度、增加牢固性并使用質量較輕的材料來建造。換言之,在屋蓋的設計建造時要選擇質量較輕的材料,并且盡量不要在屋頂上方增加其他結構,那樣相當于增加了房屋的高度和重量,使得建筑物的高寬比的比例增大,影響建筑的抗震性能。

2.4抗震結構的選擇

建筑物在設計之初就要以《建筑抗震設防標準》為基礎來確定建筑的抗震設計。建筑在抗震設計的結構選擇時,不僅要考慮地震對建筑物的影響,還要降低對周圍環境影響,建筑物主體材料選用鋼筋混凝土建造,地下室則采用嵌固端的技術,可以極大地增加建筑物的抗震能力,為了降低建筑物本身的重量,推薦使用鋼結構的框架來進行建筑構造。

2.5建筑結構抗震設計的注意事項

在建筑結構的抗震設計中,需要格外注意的一點是抗震設計的均衡性問題。要盡量使結構的剛度和質量均勻分布,使得建筑不論是在平面還是各立面上都呈現出規則的感覺。如果建筑結構的設計過于復雜,就是造成質量分布不均的局面,在地震發生時,容易導致建筑物主體結構發生扭曲,加大地震對建筑物的破壞。如果建筑物的外形不規則,整體布置復雜,在地震發生時也是非常容易發生扭轉的,影響建筑的抗震性能。如果建筑物的主體不是坐落在一個立面上,地震發生時是十分容易發生鞭梢效應,不利于建筑的抗震。建筑的設計施工工程中,地震并不是唯一影響要素,多變的環境問題也是造成建筑結構受到多個應力作用影響的關鍵因素。因此在建筑物的抗震設計時,一定要注意對建筑結構的均衡性,合理分配,減少各方多用力對建筑物的影響。當建筑結構面臨地震災害時,除了地質活動帶來的破壞之外,地震還會引發空氣沖擊和結構載荷等多個災難,共同破壞建筑物的整體結構,因此建筑的抗震設計必須要考慮地震所引發的其他方面的危害,保障建筑物主體結構的強度達到規范的要求,降低地震帶來的破壞力,確保建筑物的主體始終處于安全性高的環境中。

3結束語

前幾年間大地震的不斷發生,小地震發生頻率的增加,促使人們越來越重視對建筑物抗震設計的研究。建筑物抗震技術的研究已然成為了當前建筑設計中最重要的技術研究點之一。設計人員、施工人員等重要技術人員們要在實際的建筑建設過程中不斷地探索和實踐各種建筑抗震的方法,以提高建筑物的抗震能力,保護人民的生命財產安全,促進我國建筑行業的快速發展。

作者:葉思睿 單位:浙江雷博人力資源開發有限公司淳安分公司

第二篇

我國所受的地震災害從世界的角度來看,也是非常嚴重的。地震、動力學術以及結構分析和結構試驗半個世紀以來不斷的進步,這些學術的進步也帶動了建筑結構抗震設計的進步,我國在抗震結構設計方法上經過不斷地強震觀察、震害調查、學習以及借鑒其他國家先進經驗,不斷趨于完善。結構抗震工作者主要的工作就是將建筑結構設計水平從地震環境和社會發展的實際情況出發進行提高。建筑結構的設計工作者,在學習與實踐中積累了一些心得與思考,本文是作者對我國建筑結構抗震設計的若干原則性問題提出的一些看法。

1建筑結構抗震設計中的關鍵問題

1.1周邊地址勘察

對建筑結構進行抗震設計需要從工程的現實情況出發,另外還要對周邊地區地震活動的具體情況有所掌握,以及工程地質相關的資料。抗震場地的地段的應該選擇那種硬土質或者開闊平坦,均勻中硬土質的地段。

1.2建筑結構體系的合理選擇

在結構體系的設計中需要避免部分結構或是構件破壞而造成整個結構失去抗震能力或者對于中立荷載失去承載能力。抗震設計體系在抗震設計中一定要選擇正確。抗震設計體系在建筑結構體系中是很關鍵的,所以抗震設計體系要在結構中有相應的贅余度和內力重分配的功能,在地震中,為避免建筑整體結構會因部分構件退出而出現失效或是失穩的情況,要求在部分構件退出的情況下其余部件仍能夠承擔豎向荷載。

2結構抗震設計中可靠度設計方法的適用性

地震破壞性巨大,強烈地震中高級別的地震最巨大,但是其發生率是非常低的。破壞性地震在我國處于多發情況,威脅著我國大部分的地區。唐山大地震和汶川大地震都屬于地震中高級別的地震,在新中國成立以來相繼發生,地震的發生不可避免的給人民的生活帶來了很大的不便,生命受到威脅,財產帶來損失我們同時在眾多案例中看到,抗震設防里的建筑物,在其整個服役期間并未遭到較大級別地震的襲擊。人們對地震動機理的認識在地震學半個世紀發展的情況下仍然顯得非常淺顯。然而地震則不同,強震沒法進行工程意義上的有價值的統計分析,強震的發生率很小,同一地區重復發生的概率更小。由于對地震的不確定性難以把握,致使可靠度設計方法得不到最基本的依據。工程界完全接受了這一說法——地震為一隨機過程,但是非平穩的隨機過程一直被視作為與時間無關的平穩隨機過程,這個隨機過程的泊松模型,我們能夠用一個最簡單的參數進行描述,然而實際上并沒有充分的、從事實出發的有關地震統計數據能夠對其進行支持。地震在某種意義上來講其作用是早已給定了的,這種說法之所以會被人們所接受,是因為當前人們對地震的認識水平有關,和社會經濟的發展水平在存在著一定的關聯。結構構件抗震承載力當前的表達形式與結構抗力是相近的,但是要對建筑進行抗震設計其能夠承載的抗震設計的極限承載力的終極狀態的可依靠力度是不能夠進行確定且是不存在的,導致這一結果的最直接原因就是我們無法對地震的作用以及效應進行可靠地預估。對建筑結構的方法采取,一般采用的方法就是可靠度方法,關于可靠度方法的適用程度有關專家曾提出懷疑并指出:“規范的設計方法并非是一種我們口中的科學,而更多的是一種技術,一個要對整個體系進行綜合關注的工程技術。”以性能為基礎的方法在最近幾年里不斷地被引入到抗震設計中,在中級別的地震中或是大震中進行分析,我們見得最多的地方便是初步文件和超限設計可行性報告中,事實上可靠度方法的驅殼早已被扔掉了。

3設防烈度地震動參數進行結構構件承載力設計

我國的設計情況大致與美、日、歐等當今世界上抗震設計先進的國家是相同的。其中存在的不同點是我國在對構件的承載力設計上多以烈度地震即小震為設計依據,而其他國家則是以在設計依據上我們以中震的地震動參數為設計的依據,中震也被稱為設防烈度地震。結構構件的承載力設計方面,我國多為輔加各種小震作用組合及地震作用調整系數進行結構構件的承載力設計,較大安全系數的小震組合承載力要求得到了滿足,“中震可修”也就相應得到了保證,其他國家則是對中震作用下結構構件的安全性進行驗算,同時對“小震不壞”得到了保證,從兩種比較結果來看,存在安全的度的高低,但是原則性的差別并不存在。在采用的小震地震參數方法中有如下缺點:(1)我國抗震設計水平要想得到提高,必須借鑒和學習其他國家的抗震設計經驗以及方法。結構構件抗震承載力安全系數的高低受到如下因素影響:地震作用大小;結構材料強度;安全系數。其他國家的做法雖各存在特點,但是在地震作用取值上都有較大區別,不方便進行橫向比較和彼此間交流。(2)我國的設計目標與美日歐等國家的抗震設計原則相似,承載力的設計用小震作用對結構構件進行設計,但是設計的目標卻是中震,但是在設計的時候要對各種的抗震等級里對應的內部力量擴張的系數考慮。地震的作用上,需要改動的系數多,取用的數值不大,設計人員對已經指出的可靠指標小于0.0004量級的失效率不便于對結構總體及管件構件的安全度進行直觀把握。

4地震作用不考慮風荷載

設計規范在現行抗震中規定,在對地震作用效應的結構構件進行組合時,在建筑中的控制作用作用組合中要有風荷載效應的參與。但是,風荷載效應能否進行參與,這一問題指由二種效應是否可能同時發生或同時發生的幾率來決定。關于對風荷載效應的組合的考慮問題,對風荷載效應的組合不進行考慮情況可在對結構構件地震效應進行組合時情況下。況且,結構抗風和抗震設計之間是不同的,在原則上有著根本的不同。情況往往是這樣的,建筑物迎風面面積較大方向由風荷載控制的較大,迎風面面積較小方向受地震作用方向控制;按照規范,一個方向要對風荷載效應進行組合,相對方向不需要對風荷載效應組合。結構抗風和抗震的設計原則上存在差別,但是,在建筑的被使用的這一期間,強風會經常有,建筑物也經常會遭到侵襲,強震發生也存在一定的概率,建筑物遇到襲擊的概率也是存在的。因此,地震設防的建筑物不僅要把坑風設計做好也要將抗震的設計做的出色。在設計上,我已分部分進行設計,可以將對獨立構件進行設計,具有抗震承載的能力。設計方法的采用應該選取多安全系數設計,此時在豎向荷載和地震作用的組合需要考慮,構建的截面設計要按一定的原則進行,選取的設計原則應該是強剪弱彎、強柱弱梁等抗震設計原則。

5結束語

本文所探討的僅僅是建筑結構抗震設計的一些原則性問題。在建筑抗震設計上我國發展的已經小有成就,但是想要在此基礎上再進一步的發展,需要提高結構技術還要有一定的公共政策。我們期望,在社會經濟的發展和國力增強的前提下,適當的將建筑結構的安全度和耐久性進行提高,在結構的耐力上能夠有保存,從而對那些發生幾率小,能夠帶來巨大傷害的強震進行抵御。

作者:賈昭 單位:珠海泰基建筑設計工程有限公司

第三篇

眾所周知,我國是一個地震多發的國家,很多地區都處于地震多發區域,地震發生頻率較高,當地震發生時,將對當地居民的人身安全造成巨大的威脅。隨著地震災害的不斷發生,我國也開始總結出抗震補救措施,必須要加強建筑物抗震結構的設計,要對建筑物的整體布局進行合理設計,然后計算抗震等級,從而增強建筑物的抗震性能。

1結構抗震的可靠度

想要確保建筑結構抗震的可靠度,先要確保建筑結構的安全性。而且在地震多發地帶,存在較多的不穩地因素,比如震源的發生機制、地震波的傳播途徑、地質條件等,這些因素都會對建筑結構的安全性產生影響,而且通常地震發生機率都是不固定的,這就使得建筑結構的安全性更為關鍵。當地震發生時,將會對環境和建筑物造成影響,但是地震造成的損害也是在一定程度上,當提高建筑結構抗震性能后,這就會有效降低人們所承受的風險,而在這個范圍內人們也是安全的,因此,人們就逐漸將這一范圍定義為目標可靠度,是衡量建筑結構抗震性能的最好標準。由于地震的震源大小有所不同,而結構抗震可靠度中所包含的影響因素較多,如果想要有效區分地震的大小,那就會遇到一些實質性困難。同時結構服役期限的長短與結構抗震可靠度的大小是息息相關的,設計人員不僅要考慮施工階段的因素,還要綜合考慮結構服役過程中可能出現的影響因素,必須要設計一個基于生命的抗震設防目標,要根據實際情況來分析,適當調整目標可靠度的具體取值。

2結構抗震設計中概念設計

通常所說的“建筑抗震概念設計”主要是指要根據地震發生時間和工程經驗而總結規律,從而得出設計思想,然后對建筑物總體進行規劃,對建筑物的結構進行合理布局。但是由于地震發生是隨機性的,人為很難把控地震的發生規律,也無法有效預測發生地震時,建筑物自身所遭遇的特性。而在地質結構方面,容易受到外界因素的干擾,無法實現對結構抗震的設計。因此,就必須要從實際出發,要加強建筑物的抗震結構設計,要總結工程施工經驗和抗震經驗,合理設計建筑物的整體結構,要做到精細化設計,加強建筑物的整體抗震性能。而在對抗震概念設計實施時,必須要從以下幾個方面入手:

2.1建筑選址

想要提高建筑結構的抗震性能,首先要合理選擇建筑場地,做好建筑施工地基工程。設計人員必須要對施工現場的地質條件進行實地勘察,還要掌握當地的地震活動情況,要查閱相關地質資料,對建筑選址的合理性作出綜合評價,應該盡量選址在開闊地或堅硬土質的地段;務必要避開松弱土和液化土,也不要在河岸邊進行選址,這些區域的地質都較為不均勻,容易對建筑工程質量造成影響;而且同一單元的結構盡量不要在不同土質的區域進行建造,要避免天然地基和樁基結合使用的情況出現,尤其是土質較差時,務必要做好基礎施工工作,確保建筑選擇的科學性。

2.2合理的平立面布置

建筑物的建筑和結構布局是否合理,直接影響著建筑物抗震性能的高低,必須要堅持建筑布局簡單,結構布局抗震的原則,要結合當地的實際情況來設計。設計人員要確保建筑物的平、立面布局對稱,要能實現建筑物質量和剛度的提升,同時對于一些薄弱部位,必須要有針對性地采取一些抗震構造措施,要準確計算地震作用水平,還要對建筑物的高度比和寬度比進行精確計算,從而確保建筑物平立面布置的合理性。

2.3結構選型和結構布置

在對建筑物的結構進行選型時,必須要結合建筑物的使用功能、地形、地基、施工工藝、材料、經濟條件、設防烈度等諸多因素來考慮。如果要想增強建筑物的抗震性能,那這種建筑結構必須要滿足延伸性好、構件連續性和整體性較好、能夠充分發揮建筑物材料的強度。而在對建筑物結構進行布局時,還要根據構件分配力的均勻、豎向剛度、強度變化等因素進行考慮,必須要對建筑物的薄弱部位進行加固設計,要盡量避免房屋重心過高。

2.4多道抗震防線的設置

通常所說的多道抗震防線的設置,其實就是指通過人為手段,對建筑物某些豎向抗側力結構進行改進,這樣就可以提高建筑物整體抗震性能,同時還需要加強對建筑物薄弱部位的合理設計,當地震發生時,這部分的工作性能可以降低。此外,設計人員還要盡量避免共振現象的出現,要錯開建筑物自振周期和地震動卓周期,從而降低地震給建筑物帶來的影響。

2.5剛度、承載力和延性的匹配

在對建筑物結構抗震性能進行設計時,想要提高建筑結構的抗力,那肯定會導致整體延性的降低,而反之,建筑結構抗力減小時,就需要增強建筑物整體延性。設計人員必須要根據地震的作用大小來設計,要提高建筑物的動力特性,使其剛度與承載力相互匹配,但是想要增加建筑結構抗側剛度,就需要增加工程成本投入,還需要降低結構延性標準。而如果想要增強建筑物的抗倒塌性能,就必須要提高所有構件的延性,因此,設計人員必須要合理匹配建筑結構剛度、承載力、延性之間的關系。

3建筑結構消能減震與隔震設計

在建筑結構的設計中添加專門的隔震層來進行地震能量的隔離,又或者是在非主要結構中采用吸收地震的消能設置,進而達到降低地震危害帶來的損失和傷害的目的,簡而言之就是這里主要論述的建筑的消能減震隔震設計。就目前而言,這種建筑結構設計是十分前衛的,而且在材料的使用上也是很特別的,處理專門的隔震層設計,其他結構的在抗震上的設計要求也是高于其他普通建筑的。故而,這種設計在目前的建筑結構設計中鮮少使用。這項新穎的建筑結構設計主要遵循的原理有:在房屋的基座上添加阻尼器以及用于抗震的橡膠支座等,通過增加建筑結構的自振周期以及增大阻尼,又或者在建筑的結構設計中添加吸收能量的設置,進一步吸收地震帶來的危害性的能量,從而實現保護建筑上層結構完好的目的。在建筑中采用縱橫構件承重同時結合屋頂結構共同組成的建筑空間就是建筑空間中具有空間剛度的建構體系,這種建構體系對地震的抵抗能力主要取決于結構的空間整體剛度和整體穩定性。在建筑結構中保障所有的豎向抗側力構件能夠全部受力的決定性要素就是采用剛性樓蓋體系,在建筑樓屋蓋的設計中建議采用的是現澆樓屋蓋設計,尤其是在磚混建筑的樓屋蓋設計中,采用現澆樓屋蓋設計不僅能夠避免散落、錯位的問題,同時也能夠增強建筑的整體性,以及樓板的剛度,同是在建筑的墻體設計中對齊的要求也相對降低,主要是由于在磚混結構中是以剪切變形為主題,在磚混建筑中樓層之間的變形是可以控制的,在荷載的傳遞上,較強的樓屋蓋水平剛度是十分有優勢的,而且在墻體未對齊的前提下,現澆樓屋蓋在水平力的傳遞上能起到一定的作用,同時也可以增加樓板對墻體的約束。采用磚混設計的建筑由于主要是縱橫前提承重,因此在另一個方向的剛度較弱,于是在整體上就降低了建筑對地震的抵抗能力。在中強度的地震來臨時,由于地震的作用會引起房屋平面上的結構先行被破壞,進而引起建筑整體的坍塌。而且在另外的兩個方向上增加墻體可以阻礙縱向墻體的扭曲變形,從而增強建筑總體的抗震能力。

4結語

綜上所述,當前我國政府正在不斷提高建筑物的抗震性能,主要是從建筑選址、平立面布置、建筑結構選型、增加抗震防線、合理匹配剛度和承載力之間的關系等諸多方面來設計,從而確保建筑結構抗震性能有所提升。

作者:王映梅 聶鳳玲 甘桂其 單位:甘肅建筑職業技術學院

第四篇

1建筑結構抗地震能力思考

1.1科學合理的選用建筑結構種類

對建筑結構實施設計的過程中,需要注意做到科學合理的選型。而要想做好建筑物的選型工作就一定要對建筑實際高度、建筑周邊環境以及建筑抗震性能、建筑用途等實施整體分析,在綜合多方面考慮的情況下對建筑物進行選型。特別是城市地區的高層建筑,科學合理的選型直接關系到建筑建成之后的抗震倒塌性能。就我國建筑而言,有多種建筑體系,其中框架剪力墻結構以及鋼結構、剪力墻結構均時間較為普遍的建筑體系,比如剪力墻結構與框架剪力墻機構可以有效承受來自水平以及垂直方向的荷載,鋼度往往較強,所以抗震的性能往往也非常的好[1]。在此種機構種類下要求設計工作者要合理的對層間變形量實施設計,最大限度的保障建筑結構在地震中可以有效的發揮框架和剪力墻效果。另外在設計中需要盡可能的使用強制弱梁理念,這樣能夠最大限度的避免墻肢在出現地震的情況下收到損壞。實際上鋼體系自身最具備的優勢就是具備最佳的延展性,而延展性在地震出現的情況下能夠合理的弱化破壞性,最終避免或者降低地震波對建筑物造成的直接破壞。同時鋼結構的建筑具備環保以及工期短等多個優點,不過其自身也有缺點,比如施工技術要求特別高[2]。所以,設計工作者在設計時需要根據建筑物自身的實際要求決定其體系的選用。剪力墻類型的建筑物是根據剪力墻對水平和垂直方向的負荷實施承擔,實際上完全不同的建筑結構有著完全不同的抗震水平,說具備的抗震等級也完全不同,所以每個地方都需要根據該地方的實際情況具體問題具體分析,要求設計工作者根據建筑物所在地實施科學的選型。

1.2合理的布置建筑結構

在科學合理的選用建筑結構體系的情況還需要合理的對建筑結構實施布置,只有這樣才能最大限度的保障建筑結構具備最佳的抗震倒塌效果,詳細的操作是:首先,假若建筑結構承重為豎向,則要求在設計之初對布置結構實施均衡的布置,另外使用固定規則實施布設,鋼度的改變必須要求能夠有效統一,使用上下大小形式,如此才能最大限度的避免結構內收或者外挑現象的出現;其次,在布置過程中要充分保障建筑結構的變形能力以及鋼度或者承載能力,科學合理的設計能夠防止優于局部建筑損壞而導致整個建筑的承重能力降低的情況;再次,根據有效的原則對建筑的結構水平和豎向的承載能力實施科學布置,最大限度的防治建筑在地震出現的情況下出現連續坍塌的現象。

2建筑結構抗震倒塌性能的基本影響因素

首先是建筑結構材料,實際上建筑工程為相對比較復雜的系統,特別是建筑結構施工,只有充分選用合格的材料方能為建筑結構質量提供最大的保障,如果使用的材料越好,則抗震性能往往也會增加,反之則更弱;其次是建筑結構的整體工程質量,就建筑施工而言,任何一個環節往往都會影響建筑結構的整體質量,致使建筑結構的防震能力下降。

3增強建筑結構的抗震性能方法

3.1樹立整體設計理念

設計工作者在對建筑進行設計時需要不斷強化建筑結構的抗震理念,把有效提升建筑結構抗震能力融入到建筑物的設計中,要充分保障建筑物必須具備抗側向力強、體行簡易以及結構對稱等要求,另外要最大限度的保障結構承載力的改變和建筑質量的改變有一定的規則性。

3.2重視對建筑物地基的選用

實際上建筑所在地的地震強弱和周邊環境等對建筑物抗震性能都會有直接的影響,所以在選用建筑地基的情況下需要最大限度的避免建筑建在地震活躍、泥石流容易出現以及山崖崩塌的地方,這就要求設計工作者在設計之前需要實施場地的勘察工作,對地質以及地形進行必要的查看,最大限度的避免把建筑物建立在地震斷層或者生活環境較為脆弱的地方。假若一定要求在此類地區建立建筑物,則需要在該地選擇土地相對較為堅硬的地段實施施工,盡可能的減少地震出現所帶來的直接影響。同時設計工作者還需要依據樁基基礎:建筑高度必須等于1:15、天然的地基基礎則是:建筑物高度=1:18比例科學有效的設置基礎深度,在此種比例下可以有效的保障建筑物水平下滑力和傾覆力可以完全抵消,最終達到強化建筑結構穩定性的效果,最大限度的提升抗震倒塌能力目的。另外建筑物的設計還需要充分考慮增加抗震防線,這樣能夠避免建筑物由于局部坍塌而導致整個建筑出現坍塌的情況。

3.3建筑物延展性設計

對建筑結構實施延展性設計的最終目的是為了能夠有效提升建筑結構自身的承載力,最大限度的避免建筑結構在出現塑形的情況下出現變脆性的突出于變形嚴重的情況,換言之通過對建筑物的延展性設計,能夠有效提升建筑物的彈性或者說抗震效果。延展性的設計可通過多種方式實現,比如強化墻體以及構造裝和圈梁設計將建筑物的塑形郊區打造出來,最終通過不斷增加建筑的結構極限彈性最大限度的降低塑形的破壞問題。需要特別注意的是,就高層建筑而言,需要盡可能避免建筑物的不規則設計,這主要是因為不規則的建筑物自身的抗震效果本身就極低。

3.4不斷加強結構構件的性能

實際上地震的出現就是因為橫波和混合波會對建筑結構造成直接的破壞,建筑物在各種作用力下會有一個“拉扯”的情況,如果建筑就容易遭到破壞。這就要求建筑物在設計之初要不斷加強建筑結構局部構建性能,要真正意義上的實現主體結構和其他構建之間的有效協調,最大限度的保障整個建筑結構能夠有更為穩定的鏈接,加強建筑結構施工之后的砌墻設計,這樣就能夠有效提升建筑物的安全性和穩定性,最終實現抗震的效果。

4結語

近幾年我國由于地震而帶來的經濟損失以及精神損失非常大,特別是地震給當地人們帶去的身心影響往往會有持續。通過不斷提升建筑結構抗震性能,為降低因為地震帶來損失的基本方法。所以設計工作者需要不斷的改進建筑物的結構設計思想,在條件允許的情況下應用更加強有力的抗震設計,提升建筑物的抗震效果。

作者:劉繼俠

第五篇

1引言

我國幾乎2/3的城市處于地震區,但是在我國的地震區內,以前的很大一部分的建筑物在設計時沒有考慮抗震設防,即使一部分考慮了抗震設防,但是由于使用年限等一些歷史原因,使得不能滿足當前我國抗震設防的要求,或者一些建筑工程在使用功能發生了變更,或由于設計或施工等原因,雖然當時整體結構能夠滿足抗震滿足要求,當經過地震后這些建筑受到了不同程度的損害,因此,對既有建筑工程進行抗震鑒定,以便能夠及時發現建筑工程是否還具備足夠的抗震能力,對不滿足抗震設防要的一些建筑工程及時進行加固處理,因此,抗震鑒定及加固是減輕地震災害的一種有效的手段。

2建筑結構簡介

某商業-住宅樓。建筑總長度為27.64m,總寬度為12.88m,建筑面積約1300m2;主樓層數為4層,一層為框架結構層高4m為作為商業用;二至四層為磚混結構層高3.30m。總高度為14.35m。承重墻體設計采用燒結普通磚砂漿砌筑,底層柱和樓板均采用澆鋼筋混凝土結構。

2.1墻體的抗震承載能力鑒定

該工程砌墻磚為燒結普通磚,截面尺寸為240mm×115mm×53mm。2.1.1砌墻磚強度現場隨機抽取一組砌墻磚,數量為10塊并進行抗壓強度試驗,檢測結果表明:砌墻磚的抗壓強度實測值具有很大的離散性,砌墻磚的抗壓強度平均值為7.68MPa,最小值為5.02MPa,標準差4.26MPa。

2.1.2砌筑砂漿強度抽樣檢測

該工程砌體采用的砌筑砂漿為水泥混合砂漿。現場采用回彈法對墻體的砌筑砂漿抗壓強度進行檢測,檢測結果表明:墻體的砌筑砂漿抗壓強度比較低,其實測值大部分在0~0.25MPa范圍內。現場經驗鑒別:現場用手捏砌筑砂漿,容易粉化,強度比較低。

2.2建筑混凝土構件的抗震鑒定

2.2.1結構檢測內容

對本工程一層的鋼筋混凝土構件進行檢查,同樣也采取現場隨機抽取,對于梁、柱類構件:主要對鋼筋的數量、箍筋的間距、保護層厚度進行檢查。采用鉆芯法對鋼筋混凝土柱的混凝土強度進了批量檢測;采用回彈法對鋼筋混凝土梁的強度進行檢測;采用鋼筋探測儀和鋼卷尺對鋼筋混凝土梁柱的配筋情況進行檢測;采用酚酞、碳化化尺和游標卡尺對鋼筋混凝土梁、板、柱構件進行碳化深度檢測;此外還要現場隨機抽取部分鋼筋混凝土梁、柱構件,剔除構件上的局部混凝土,露出構件內部的主筋和箍筋,檢查構件主筋和箍筋的直徑;采用鋼卷尺對鋼筋混凝土構件的截面尺寸進行檢測;采用目測進行鋼筋混凝土構件的外觀質量進行檢查,并校核結構體系是否和設計圖紙相符。

2.2.2鋼筋混凝土結構檢測數據

鋼筋混凝土結構檢測數據包括:混凝土的強度值;混凝土構件的實配鋼筋數量和直徑;鋼筋混凝土的碳化情況;構件的截面尺寸;構件外的觀質量和結構體系。本工程進行抗震鑒定檢測對主樓的鋼筋混凝土構件進行了測量并收集了檢查數據,對構件的外觀質量進行了檢查并校核了結構的體系。經現場核查,該工程的結構體系和工程設計圖紙基本相符。但末發現整體結構因基礎不均勻沉降發生的傾斜受損現象,對于鋼筋混凝土構件檢查后發現在部分混凝土構件存在麻面、混凝土裂縫等現象。

2.3結構構件驗算、分析及評級

2.3.1材料強度取值

根據對本工程現場抽樣檢測結果,并結合本工程的現場實際情況,需要進行結構的驗算,結構驗收采用的材料強度為:(1)砌墻磚的強度等級全部取MU7.5計算。(2)墻體的砌筑砂漿強度都按0計算。(3)對于構件完好的混凝土強度等級取值C10。(4)鋼筋強度取值按原設計圖取值。

2.3.2磚砌體驗算、分析及評級

依據本工程的現場實測結果,按照現行的《抗震設計規范》,進行底部框架-磚混結構的承載力驗算。樓面活荷載標準值:住宿、走廊、樓梯取2.0kN/m2;廚房、衛生間取2.0kN/m2,陽臺取2.5kN/m2,上人屋面活荷載標準值取2.0kN/m2,陽臺欄桿按3.0kN/m。驗算結果表明:(1)底層部分鋼筋混凝土構件抗震承載力驗算不滿足。(2)2~4層大部分墻體抗震承載力驗算均不滿足。

3既有建筑的抗震加固方法

3.1建筑磚混結構的加固措施

根據本工程以上的鑒定結果,對本工程的2~4層磚混構件進行加固設計。由于本工程的砌體強度或墻體砂漿強度不夠,可以通過在墻體增加雙側加鋼筋網砂漿面層對不符合要求的墻體進行加固。其中,面層采用的砂漿強度等級不低于M10,砂漿的厚度不低于10cm,采用直徑為8mm的鋼筋雙向布置成網狀結構,鋼筋的間距為200mm。對于有門窗的墻體進行加固時,橫向鋼筋需要穿過門窗洞口時,則鋼筋在門窗洞口位置需要進行閉合處理。當豎向鋼筋需要穿過樓板時,為了最大化的降低對樓板的損傷程度,對鋼筋穿過樓板處采用集中配筋的方式,的鋼筋直徑為12mm,間距為500mm,上下鋼筋的搭接長度不小于500mm。由于本工程的墻體沒有設置構造柱,因此,需要在適當的位置增設構造柱,并設置豎向和水平配筋加強帶。

3.2建筑鋼筋混凝土構件的加固措施

3.2.1框架梁加固措施

本工程底部框架梁的抗震加固以提高鋼筋混凝土構件的延性和變形能力為主要控制目標,但不應大幅度的增加構件的剛度,本工程底部框架梁加固方法采用的外粘鋼板加固法和粘貼纖維復合材料加固法,如圖2所示,首先對鋼筋混凝土構件的承載力進行劃分,根據構所要達到的承載能力合理選擇加固方法,當構件的抗彎承載力不足時,應在梁頂或梁底采用粘貼鋼板的方法進行加固處理,當構件的抗剪承載力不足時,應采用角梁側面粘u形鋼箍的方法進行構件的加固處理,如果鋼筋混凝土的承載力滿足要求而延性不滿足要求時,可采用在梁周圍粘貼碳纖維布的方式進行構件的加固處理。

3.2.2鋼筋混凝土柱的抗震加固措施

本工程鋼筋混凝土柱采用外粘型鋼加固法,這種加固方法能夠大幅度的提高鋼筋混凝土柱的承載能力和抗震能力,比較適合用于抗震地區的鋼筋混凝土柱的加固,特別是鋼筋混凝土柱周圍進行裹鋼處理,使得結構的受力性能更加可靠,同時也大大的減少了現場的工作量,也不會過大的增加構件的截面尺寸。3.2.3鋼筋混凝土構件的注漿加固法由于本工程部分鋼筋混凝土構件出現了裂縫,破損等缺陷,因此對于這樣的質量問題采用注漿加固法,注漿加固法采用環氧樹脂類粘合劑和密封劑灌漿對裂縫進行加固修補,在不影響其他加固施工的情況下能夠達到很高的強度,進而延長混凝土構件的使用壽命,該方法具有施工快捷,加固效果安全可靠的有限。它的施工技術要求有:①采用慢速,附壓延續灌漿,能夠保證樹脂順利的達到裂縫細微部位。②可以對注入量進行控制,必要時還可以補充灌漿料。③注入壓力可以根據構件裂縫的大小和需求量進行調整。④注入量和注入情形可以通過目視進行觀察。本工程對地層鋼筋混凝土構件裂縫等采用注漿加固法取得理想的效果。

4結語

我國是世界上地震災害最嚴重的國家之一。鑒于拆舊建新投資費用較大,為了確保人民的生命財產的安全,充分既有房屋,通過對既有房屋進行抗震鑒定,并對不符合抗震要求的房屋建筑工程進行加固處理,對部分部位及構件進行修繕,進而滿足加固的抗震設防目標。

作者:丁林 單位:安徽天成建設有限公司

第六篇

在我國,地震災害是常見的災害之一,并且,當發生地震災害的時候,對于建筑結構會造成很大的影響,還會對人民群眾的生命財產安全造成很大的威脅。因此,在進行工業與民用建筑結構的設置時,需要對于建筑結構做好充足的抗震設計,保證建筑的抗震性能。就目前來看,我國在對工業以及民用建筑的結構進行抗震設計時,主要采取的抗震設計方式有柔性抗震、剛性抗震以及局部抗震。因此,相關的設計單位在進行設計的時候,要對這三種抗震方式進行綜合利用,利用其科學的優化方式對建筑進行積極的抗震設計。

一、工業以及民用建筑中抗震設計的主要類型

(一)柔性抗震

在我國的工業以及民用建筑抗震設計所使用到的類型中,這是一種較為新穎的抗震類型。一般來說,這種抗震設計方式主要應用于一些多層和高層的建筑中。并且,在進行柔性設計的時候,也需要考慮到建筑結構中實際施工場所的堅硬性。他要求進行施工的場地必須是一種硬土地,只有在硬土地上開展柔性抗震才能真正發揮其抗震的功能。從本質上來看,柔性的抗震設計主要就是對于消能減震的技術進行充分的利用,從而實現建筑的抗震性能。也就是說,在地震災害發生時,建筑結構自身可以通過隔震層的結構設計以及建筑中消能減震技術的有效利用,使得地震對于建筑造成的變形作用以及各種方向的作用力減小。柔性的抗震設計可以使得建筑結構所產生的水平加速降低一半以上,從而使得建筑有效達到抗震的要求。另外,柔性的抗震設計可以被運用于各種建筑之中,同時其設計中所存在的消能結構不會對結構的負載造成很大的影響。但是,就目前來看,柔性抗震設計在一些特殊結構中的適用能力還需要進行進一步的考驗,因此,將柔性的抗震設計應用于各種工業以及民用建筑結構的設計中還需要進行一定的科學實驗,保證其科學性以及安全性。

(二)剛性抗震

在我國建筑結構開展抗震設計中,剛性的抗震設計是其主要采用的抗震類型。同時這種抗震設計的類型也是我國進行抗震設計中比較傳統的一種抗震設計的方式。剛性抗震設計主要是通過對各種建筑中結構強度的提升以及對建筑中塑化能力的提高,從而使得建筑結構整體的抗震能力得到有效顯著的提升。通過這種抗震設計,使得在地震災害發生時,建筑結構抵抗變形的能力以及抵抗地震所造成的破壞能力都得到提高,對于保證我國工業以及民用建筑的安全穩定性具有重要意義。剛性抗震設計主要就是在進行建筑結構設計以及施工的時候,對混凝土結構進行相關的抗震設計,使得建筑的整體抗震能力提高。現今,剛性的抗震設計在我國建筑結構抗震設計中已經發展完善,形成了一套較為完整的體系,在工業以及民用建筑的抗震設計中使用也很廣泛。但是,需要注意的是,剛性抗震設計在進行實際應用的過程中,也存在在一定的局限性,主要表現為無論剛性抗震設計對于建筑結構的強度以及剛度進行多大范圍的提升,當地震災害來臨的時候,這種強度以及剛度所承受的破壞力都是一定的。因而,當遭遇極大的地震破壞力的時候,建筑結構也會遭受到相應的影響。

(三)局部抗震

在建筑結構抗震設計中采用局部抗震的方式,主要是對建筑中的多種因素進行綜合分析以及對地震災害發生時的作用力進行充分的分析,進而完成對于建筑結構進行的相關設計工作。一般來說,對建筑結構進行局部的抗震設計首先會對其最容易發生損害的地方進行抗震設計。其次,對建筑結構進行局部的抗震設計對于建筑的建設場地也有一定的要求。局部抗震的設計要求是在選擇場地的時候,避免出現粘土區以及采空區等,從而使得發生地質災害時,對于建筑結構的影響降低。但是,需要注意的是,局部抗震往往很難取得很好的抗震效果。

二、在進行抗震設計時所采取的優化措施

首先,需要選擇合適的抗震設計類型,根據實際的建筑結構類型,進行抗震設計類型的選擇。目前,我國的工業以及民用建筑中含有各種不同的類型,因而,相關的設計單位在進行抗震設計的時候,需要對各種建筑結構類型進行充分的考量,根據不同的類型選擇不同的抗震設計類型。[5]其次,需要對建筑的實際施工的場地進行選擇。在選擇的時候,要注意選擇那些對于地震災害所造成的影響進行有效降低的場地,避免在地震災害發生時,出現因地理位置以及地質條件造成的更大的影響。保證地震災害發生的時候,對建筑結構造成的影響達到最低。

三、結語

綜上所述,我國在工業以及民用建筑結構中進行相關的抗震設計是十分必要的。通過對建筑結構進行積極的抗震設計,使得在地震災害發生的時候,對于建筑結構所造成的破壞降到最低。一般來說,我國在對工業以及民用建筑結構進行相關的抗震設計時,所采用的抗震設計類型主要有三種,即剛性抗震、柔性抗震以及局部抗震。這三種抗震設計類型各有其特點,因而,在進行實際設計的過程中,需要對建筑類型進行充分的調查,科學合理的選擇最合適的抗震設計類型。另外,還需要注意的是,在進行抗震設計的時候,還需要對建筑的施工場地進行一定的選擇,防止在地震災害發生時,因地形對建筑結構造成更大的傷害。

作者:汪世虎 單位:通渭正泰建筑安裝工程有限責任公司

第七篇

隨著最近幾年當中各個國家地震的頻發,特別是我國發生的幾次危害性比較的大的地震,使得現在建筑防震設計成為了人們關注比較密切的一個問題。究竟應該如何更好的對建筑物進行抗震設計才能夠更好的保證建筑物基本安全性能,這是現在建筑工程結構抗震設計當中正在進行思考的一個問題,也是現在很多的建筑設計人員正在進行深入研究的一個問題。為了更好的對這個問題進行解決,我們首先應該做的就是對實際建筑工程當中抗震設計在建筑結構設計當中的應用進行一定的了解。

一、建筑結構抗震設計的基本原則

(一)保證建筑結構具備必要的功能

我們在實際的建筑結構抗震設計當中需要做到的就是保證建筑結構應該具有自身應該具備的基本功能,比如說需要保證建筑結構有著足夠的承載性能、剛性、延性以及穩定性,在進行建筑結構構件設計的過程當中需要按照“強剪弱彎、墻底層柱以及強節點弱構件”的設計基本原則來進行設計,而且我們在進行構件設計的過程當中,對于那些可能會造成構件薄弱的位置我們應該采用相應的措施來促進構件的抗震性能進行提升。

(二)盡可能更多的進行抗震防線的設置

我們在進行建筑結構抗震設計的過程當中,想要設計一個良好的抗震結構體系,通常來說都是需要將這個系統分成幾個具有良好延性的分體系,良好的延性結構構件不僅僅能夠提高結構的抗震性能,還能夠保證各個構件之間有著良好的協同作用。

(三)科學處理建筑結構構件強弱關系

我們在進行建筑結構設計的過程當中一定要對建筑結構構件之間的強弱關系進行一個良好的處理,我們使樓層當中的主要耗能構件在達到了屈服之后,其他的抗震側構件仍然沒有達到屈服階段,還是處于彈性階段當中,這樣就能夠使得有效屈服保持比較長的時間,能夠有效的確保建筑結構有著足夠的抗震性能以及延性。我們在進行建筑結構抗震設計的時候,一定要對建筑結構構件之間的強弱關系進行一個科學的處理,并且在對結構構件設計當中不科學的部分需要進行合理的調整。

二、建筑結構抗震設計的重要性

在所有的自然災害當中,地震的災害其實是比較大的一種,并且發生地震之后會對地震區域當中的建筑工程結構造成十分嚴重的危害,在我們人類的發展歷史當中曾經發展過很多起大型的地震,這些地震的發生都對當時的人們造成了十分嚴重的危害,比如說我國曾經發生過的唐山大地震以及汶川大地震等地震,都對當地的人民造成了巨大的危害。隨著現在我國的城市化進程不斷的加快,我國大量的人口開始向城市當中遷移,這也就導致了現在我國城市人口密集程度非常大的問題,一旦說在這種人口密集程度非常大的城市當中發生了地震,將會給城市當中的人們造成十分嚴重的生命財產損失。地震其實是地球地殼活動的一種正常現象,但是就現在我們掌握的科學技術來說,還不能夠對地震災害進行準確的預測,所以說我們為了防止地震造成嚴重的生命財產損失,我們應該從建筑物自身的防震性能方面進行入手。在現在這種情況之下,我們在進行抗震設計的時候需要嚴格遵守抗震設計的基本原則,現在我國建筑工程當中抗震設計的目標是小震不壞、中震可修、大震不倒,并且這一設計目標以及原則在我國的建筑抗震實踐當中取得了非常良好的成果,并且因為這一抗震原則的推行,使得現在我國的建筑抗震性能得到了十分顯著的提升,即便是在我國人口密集的城市當中,受到了地震的影響,最終造成的人員以及財產的損失也開始逐漸的得到了控制。

三、抗震設計在建筑結構設計當中的應用

(一)建筑結構抗震性能的提高

抗震設計,我們從名稱當中就能夠看出,這種設計的目的就是為了能夠保證建筑在發生地震的時候能夠將建筑物損壞的程度降低到最小,為了能夠更好的實現這個目標,我們在進行建筑物抗震設計的時候,首先需要做的就是要保證有一個非常穩固的建筑地基,地基是一個建筑物的基礎,如果一個建筑物沒有穩固的地基,那么這個建筑物就不可能會擁有良好的抗震性能。其次就是我們在進行建筑抗震設計的過程當中應該將建筑結構設計成一個抗震能力比較強的結構,比如說在幾何圖形當中我們就知道幾種結構比較穩固的圖形,在進行建筑抗震設計的過程當中我們完全可以將這些圖形應用其中。最后我們在進行建筑物抗震設計的時候一定要對建筑物當中一些小細節方面注意抗震的作用。

(二)降低地震作用的影響

在現在建筑界當中,普遍都是認為現在建筑物抵抗地震作用最為有效的一項措施就是在建筑的基礎以及主體之間設置一層隔震層,另外還有一些建筑設計師在進行抗震設計的時候還會在建筑物的頂端加設一個反擺,這個反擺的作用就是在發生地震的時候給建筑物施加一個與建筑物位移相反的運動,這樣就能夠使建筑物在地震的過程當中發揮一個震動,增大了阻尼作用,降低了建筑物的加速度,減少地震對建筑物造成的影響。在通過相關的試驗之后證明,如果說在建筑物當中合理的對反擺進行設計安裝的話,有百分之六十的幾率可對地震的作用進行一個有效的控制。

四、結語

綜上所述,地震是比較常發的一種自然災害,為了能夠有效的降低地震災害造成的人民生命財產損失,我們需要在建筑結構設計當中加入抗震設計,本文主要就是對抗震設計在建筑結構設計當中應用的必要性以及現在抗震設計在建筑結構設計當中的應用進行了簡要的分析。

作者:高茹茹 單位:山西華鼎建筑設計有限公司

第八篇

一、引言

近年來,人們的安全意識逐漸增強,因此,建筑結構的隔震、減振和振動的控制應用越來越廣泛,隨著多年的發展與完善,其已經能很好地融入到工程中,結合具體工程來設計施工方案。而且,在相關的設計規范中,也新添加了專門有關隔震以及消能的部分。國際上也會定期進行會議探討,對其進行研究和改進。因此,分析建筑結構的隔震、減振和振動的控制策略刻不容緩。

二、建筑結構的隔震及消能減震的原理

在傳統的建筑結構設計中,以小震不能破壞,且可修復,而大震中不倒塌為標準來進行設計,建筑結構靠著自身的變形來對地震的能量進行消耗和吸收。這種標準的建筑結構在遭遇小型甚至中型地震時都能達到很好的隔震及減振效果,但是,在這種標準下,即使設計時非常嚴格,在遭遇超過一定強度的大地震時,還是不能很好地保障建筑結構的安全性。因此必須探索出打破傳統模式的新體系。

(一)建筑結構的隔震原理。建筑結構在實際設計中可分成三個部分,包括上部結構,隔震層以及下部結構。采用這樣的設計,當遭遇地震時,地震的能量首先通過下部結構傳到隔震層,由隔震層負責吸收和消耗大部分地震能量,最后傳到上部結構的地震能量僅僅占地震能量的很小一部分。同時上部結構由于隔震層的影響,周期發生改變,很大程度上減少了上部結構對地震的響應,保證了上部結構的安全。

(二)耗能減振原理。通過在建筑結構抗側力構件中設置耗能部件來進行耗能減振的結構,稱為耗能減振結構。當發生地震時,會產生巨大的能量,當這些能量傳到建筑物時,耗能裝置以及耗能部件就會產生彈塑性變形來使建筑物的變形滯回,從而達到吸收和消耗由地震傳來的能量,降低主體建筑結構所承受的能量的目的。這與傳統建筑中一味加固建筑來抵抗地震能量的原理正好相反。

三、建筑結構的振動控制策略

在傳統的建筑抗震設計中,所使用的原理就是加強建筑結構自身的強度,來抵抗地震帶來的能量,這種設計方式雖然能夠抵御一定強度的地震,但是當遭遇強度稍微大一點的地震時,其作用就無法體現,這種消極被動的方式不會長久。因此,研究人員通過科學有效的方法來進行抗震設計,即利用在結構上施加振動控制系統來進行抗震。而振動控制又分為四種,包括被動控制、主動控制、半主動控制以及混合控制。

(一)被動控制。所謂的被動控制,是一種不借助外力的振動控制技術,它的原理是在建筑結構的某一個部位添加一個子系統,或者對建筑結構自身的構件進行特殊處理,達到改變結構的動力特性的目的。被動控制目前是抗震結構應用熱點,而且被動控制技術已經接近完善。而被動控制技術又可細分為兩大類,一類是基礎隔震,另一類是耗能減震。基礎隔震就是通過在建筑物上或者其基地上設置一個控制機構,將由地震傳上來的能量進行隔離,以降低結構自身所承受的能量,防止破壞。摩擦滑移隔震技術、支撐式擺動隔震技術以及滾珠和滾軸隔震等技術是目前研究的主流。耗能減震就是在建筑結構的層間、連接縫以及節點等位置裝上消能裝置。當發生小風天氣或者發生低強度地震時,所安裝的消能裝置可以同建筑結構協同工作,使建筑結構保持在彈性狀態,不會對正常使用造成影響。當風力較大或者發生較大強度的地震時,消能裝置能夠大量吸收和消耗建筑結構所受到的風力或者地震能量,從而使這些能量以熱能的方式轉化掉,保護建筑結構不被破壞。當前應用最多的耗能裝置有很多,比如,摩擦耗能減振裝置、金屬阻尼器以及復合型耗能器等等。

(二)主動控制。主動控制與被動控制之間存在著較大的差異,或者說截然不同,它主要利用作用力與反作用力原理,來對不良受力進行抵消,以達到減震的目的。運用此種減震控制技術時,首先利用傳感器對建筑結構所受到的外部刺激進行檢測,然后通過計算機對檢測數據進行分析,計算出所受外部力的大小,最后,通過外部能源制造出所需要的力。主動質量阻尼、主動拉索以及主動支撐等系統都是目前研發的重點。

(三)半主動控制。半主動控制主要是利用控制機構對建筑結構的各項參數進行自動調節,從而達到減震的效果。此種控制系統并不需要太多的外部力量,不需要使用強大的電流,僅僅依靠蓄電池就可以完成工作。一般情況下都是使用開關對半主動控制進行操控,當需要改變建筑結構的動力特性時,就可以利用開關來改變控制系統的工作狀態來實現建筑結構動力特性的改變。可變剛度系統、可控摩擦時隔振系統以及可變阻尼系統都是目前應用比較廣泛的半主動控制裝置。

(四)混合控制。將主動控制與被動控制相結合的控制技術,稱為混合控制。混合控制綜合了主動控制與被動控制的優點,既可以通過被動控制來大量消耗地震能量,同時又可以利用主動控制裝置保障控制效果,因此混合控制的應用價值非常高。混合控制包括很多種類,比如主動質量阻尼系統混合調諧液體阻尼系統進行控制,還有將主動控制裝置和阻尼耗能裝置相結合的控制裝置等。

四、綜合分析四種控制策略

在上述四種建筑結構的隔震、減震和振動控制策略中,控制效果最好的要數主動控制,但是其應用程度卻要明顯少于其他三種技術。原因在于建筑結構體型龐大,因此所需外部能量過大,而且計算過程非常復雜。被動控制是目前發展速度最快,應用范圍最廣的控制技術,主要得益于其低廉的造價,以及良好的減震效果。半主動控制是介于主動控制與被動控制之間的一項技術,其控制精度較高,造價低于主動控制并且不需要太大的外部能源進行支持,其發展前景非常廣闊。混合控制技術融合了多種技術的優點,其應用程度以及發展前景都非常可觀。由于近年來國內地震頻發,使得各界人士對建筑結構的隔震、減振和振動控制技術的研發引起了高度的重視,也使得振動控制技術得到了大力的發展。

五、結語

我國的經濟正在飛速發展,對于抗震的研究也越來越深入,如今已經研發出了很多切實可行的,能夠有效加強建筑結構的抗震能力的方法,但是研究的道路永遠沒有盡頭,如今還有很多問題等待人們去探索,為了解決這些問題,必須加強探索地震中的建筑結構的控制規律,在人們不懈的探索之下,建筑結構的隔震、減振以及振動控制的技術會越來越成熟,一定會使建筑結構更安全,抵御地震災害,使人們住得更安心,更舒適。

作者:胡昌林 單位:遵義師范學院