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工程管理前沿【2020年第20期】

  • ID:273376
  • 浏览:5020
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-10-15 16:48:05
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

关于民用建筑结构设计中抗震设计的探讨

2020-10-16 09:14:08 工程地质学 李天翼
资料简介

摘要:在民用建筑结构抗震设计中,以场地选择、地基基础设计、平立面布置、民用建筑结构体系和构件连接等方面去分析研究。在抗震概念设计的基础上进行抗震计算、把握强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件内力系数调整原则,完善抗震构造措施。根据工程实际情况,结合已有的地质环境,在经济和安全的综合考量下,设计出科学合理的结构抗震设计方案,使民用建筑物符合当地相应的防震设计标准,确保民用建筑物的正常使用,进而保证人民群众的生命财产安全。

关于民用建筑 结构设计中抗震设计的探讨

李天翼

哈尔滨地铁集团有限公司运营分公司,黑龙江 哈尔滨 150000

摘要:在民用建筑结构抗震设计中,以场地选择、地基基础设计、平立面布置、民用建筑结构体系和构件连接等方面去分析研究。在抗震概念设计的基础上进行抗震计算、把握强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件内力系数调整原则,完善抗震构造措施。根据工程实际情况,结合已有的地质环境,在经济和安全的综合考量下,设计出科学合理的结构抗震设计方案,使民用建筑物符合当地相应的防震设计标准,确保民用建筑物的正常使用,进而保证人民群众的生命财产安全。

关键词:民用建筑结构;抗震设计;抗震理念

文章主要以民用建筑结构的抗震设计为研究对象,分析了单一抗震设计思路和“性能设计”之间的差异,总结了适用于现代民用建筑抗震设计的新思路。该民用建筑结构抗震设计理念对以往的传统抗震设计进行了优化和改进,具有一定的工程实践意义。

1民用建筑结构抗震设计的基本原则

抗震设计就是在抗震概念设计的基础上建立一个符合实际状况的民用建筑力学模型,进行抗震计算,采取合理、科学的抗震构造措施。通过三水准设防和两阶段设计,即实现小震不坏、中震不修、大震不倒的设计目标。第一水准:当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时,民用建筑物一般不损坏或不修理可以继续使用;第二水准:当遭受相当于本地区设防烈度地震时,民用建筑物可能损坏或一般维修即可恢复正常使用;第三水准:当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震时,民用建筑物不致倒塌或产生危及生命安全的严重破坏。第一阶段设计按多遇地震作用效应和其他荷载组合,验算结构构件承载力和结构的弹性变形;第二阶段设计是按罕遇地震烈度对应的地震作用效应,验算结构的弹塑性变形。(1)保证民用建筑结构的功能性,需要结合民用建筑物的具体情况进行功能方面的优化。在民用建筑结构设计的过程中,首先必须满足民用建筑的基本使用功能。(2)设防措施的系统性,指的是设计人员需要分体系进行结构的抗震分析,在此基础上选择延性较好的分体系进行组合,利用结构构件之间的协同作用来提高整个结构的抗震性能。

2当前民用建筑结构抗震设计存在的主要问题

目前的民用建筑行业结构抗震设计仍旧存在一些问题,不同的结构形式在抗震设计方面的缺陷有各自的特点。

2.1多层砖房的抗震设计问题

多层砖房结构,事实上是混合的砌体结构,在一般的砖房建设中,底层或顶层有采用“混杂”结构体系的,即为满足部分大空间需要,在底层或顶层局部采用钢筋混凝土内框架结构。有的仅将构造柱和圈梁局部加大,当作框架结构。因此,结构上整体处于松散的状态,未能成为整体,结构的抗震性能较弱。

2.2高层民用建筑的抗震设计问题

高层民用建筑的显著特点是结构需要承重的同时要具有良好的延性。在抗震设计过程中,影响延性的因素有轴压比以及剪跨比。设计过程中这两个因素之间往往是存在矛盾的,意味着提高一个的同时必然会降低另外一个。高层民用建筑由于自身的结构特点,轴压比的设计为满足工程条件,最终设计得到的柱截面往往很大,在结构的最底层柱子不仅大,还短。因此,这些短柱在地震中极易受到破坏,还不能够达到相关延性要求,这是目前高层民用建筑抗震设计存在的问题。

2.3结构空间的刚度问题

从民用建筑结构形式上看,主要的结构形式有横向承重构件、竖向承重构件以及楼盖等部分。不同的承重构件的刚度对整个结构体系的刚度贡献是不同的,但每一部分的刚度和稳定性是保证结构整体刚度的重要组成部分。在结构整体中,刚性楼盖体系是保证所有竖向抗侧力构件共同受力的先决条件。因此,在形成结构空间的结构体系刚度方面,如果不能够满足抗震需求,将会在某种程度上加剧地震带来的灾害。

2.4民用建筑结构的平面布置问题

根据相关的民用建筑规范规定,民用建筑平面和立面的布置应该尽量做到简洁、规则,结构的质量与刚度的布置也应该尽可能均匀。但实际情况是,民用建筑设计过程为了满足各类设计美感等因素,会使民用建筑平面布置相对松散,在一定程度上降低了结构的整体受力性能,这是设计过程中应该避免的。

3民用建筑结构抗震设计要点

为了满足设计要求,按照民用建筑抗震设计的最新思路和设计原则,并考虑上述主要问题,文章提出的关键民用建筑结构抗震设计要点包括以下方面。

3.1结构的受力路径

抗震设计的本质是通过结构设计对地震力进行合理的分散。结构在承载过程中,地震力同样是以荷载的形式,从结构构件传递的。因此,从力学角度出发,对抗震结构进行设计,合理传导和分散地震作用力的影响,减小对民用建筑结构的影响是抗震设计的本质任务。

3.2结构的选型与布置

(1)民用建筑竖直面与平面两个方向上的构件需要有序地组合排放,民用建筑的中心与刚度中心应尽量重合。(2)民用建筑需要在竖直面方向降低重心,从而防止民用建筑设计出现错落的情况。(3)民用建筑的各个结构如墙体、支撑柱与层面的刚度与强度需要达到规范的要求,并结合工程的实际情况采取对应的设计方案等。

3.3民用建筑场地的选择

(1)针对地质环境进行深入的勘察与动态监测,选择地质环境比较稳定的坚硬地质区域,确保民用建筑用地地面的承载能力,从源头上避开地震的影响。(2)选择地势平坦、周围广阔且适合作业的民用建筑施工场地,从而保证民用建筑结构的稳定性。

3.4分体系构件之间的组合

结构在抗震时是多个体系共同协作,发挥应有的抗震作用。因此,组成体系的分体系的选择十分重要,需要结合工程的使用性能与构件的特性进行合理的搭配。我国目前民用建筑工程中常用的分体系一般有砖混结构、钢混结构、框架结构等。

4民用建筑结构抗震设计理念应用及优化

上述的设计核心内容是保障民用建筑结构抗震的基本措施,在此基础上,应该进一步结合工程学方法对民用建筑结构的抗震进行优化。

4.1结构设计优化

民用建筑的结构设计是满足民用建筑功能需求的核心,对于抗震设计也不例外。结构优化的主要目的是将民用建筑结构的功能和成本进行统一。过去的民用建筑结构优化讲求的是成本少一点、用料省一点、施工方便一点。但是从抗震角度而言,并不是一味节省,需要全方位考虑民用建筑的功能设计和安全运营。

4.2抗震材料和抗震技术的推广应用

为了满足结构的抗震性能,在实际施工过程中,应该注意优化民用建筑材料的使用,不仅要考虑民用建筑材料的功能性,还要考虑其抗震性。在一般的民用建筑材料中,具有较好抗震性能的材料有钢材、轻型复合材料以及木质结构材料等。此外,还需要新的科学思维和方法的指引,推广应用新的抗震技术、抗震施工方法等。

4.3优化工程勘察和选址

一些条件下,场地能够有效地为民用建筑结构起到保护罩的作用,这源于局部良好的地质条件。因此,在工程勘察时,需要做到详细、真实、可靠的勘察和测绘,在工程勘察阶段,就考虑地震可能带来的影响,从而为民用建筑结构的抗震打下基础条件。

4.4施工质量的优化控制

质量监控在任何时候都应该被重视,对一些有防护需求的抗震民用建筑更是如此,这些结构的抗震性能在很大程度上取决于施工质量,如所投入材料设备的质量、施工人员的素质以及对施工技术活动所进行的质量监控。最后,对那些已经完成的工程进行质量检测,确保已完成工程符合建造标准和安全要求。

5结束语

地震的发生严重影响民用建筑结构的安全性,威胁人类的生命及财产安全。民用建筑结构在设计及实施过程中,应当将结构抗震作为设计的重要部分。应在对民用建筑结构抗震设计原则进行分析的基础上,对现有民用建筑抗震设计中存在的问题进行总结,并提出优化与改进建议,以提升民用建筑的抗震性能。

参考文献:

[1]周锡元.中国民用建筑结构抗震研究和实践六十年[J].民用建筑结构,2009,39(9):1-14.

[2]赵青山.民用建筑结构抗震设计问题探讨[J].工程技术研究,2020,5(2):193-194.