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建筑结构抗震设计存在的问题与对策8篇

来源:发立捷期刊网  时间:2018-03-15 08:49:07  点击:

  第一篇

  全世界每年发生地震约50万次,其中中国发生地震的次数占到全世界地震次数的三分之一。地震的发生严重阻碍我国社会和经济的发展。因此,在房屋建设的过程中,加强建筑结构设计中的抗震设计是十分必要的,其能提早预防及减少地震灾难带来的损失,保证人们的生命财产安全,间接助推我国社会和经济稳定的、有序的发展。

  1建筑结构中的抗震设计需要注意的问题

  1.1建筑场地的选择

  地震发生时会对建筑物主体结构造成严重的破坏。地震过程中产生的地质运动直接破坏建筑物的建筑结构。地质条件是建筑物被破坏的主要影响因素之一,所以,在地震的预防措施中,需要对建筑物所在的场地进行认真的选择。对建筑物所在场地的选择应选抗震能力比较强的地质环境。例如,开阔地就十分方便地震发生时人员的避难。又如地质坚硬的土地,在地震发生时,其地面的沉陷程度相对较小,可以有效减少建筑物坍塌的机率。大量的数据表明,土质越坚硬的地带,被盖层就越薄,建筑物受地震活动的程度就越小,反之亦然。所以,应避开在地质疏松及液化现象明显的河岸、山坡地带的边缘地区建设房屋。因为一旦发生地震,由于地基较松,在地质现象的影响下建筑物会以极快的速度下沉,非常容易造成建筑物的坍塌,若实在无法避开,则要对建筑物本身采取抗震措施。

  1.2地基的设计

  为了确保建筑物整体结构的刚性,增强建筑的抗震能力,在房屋的建造过程中,同一个单元的建筑不能建设在不同的地基上,也不能采取相应的措施来对地基进行处理,要么就全部选用天然地基进行建造,要么就全部采取桩基的方式。房屋建筑基础的埋置一定要达到一定得深度。埋置过浅就会使得建筑物的嵌固作用减小,地震发生时容易造成建筑物振幅过大,非常容易坍塌。所以在对建筑物的基础进行埋置时,要尽可能多的增加埋置的深度,提高建筑物地基的稳定性。

  1.3抗震结构的选择

  抗震结构的合理选择是保障建筑结构抗震性能的重要因素。建筑主体结构的抗震设计能够最大程度的减少建筑结构在地震活动中的变形概率,保障建筑物的安全性能。设计人员在建筑物的建造之初就要对建筑物的设计方案进行全面的分析处理,尤其是结构构件的强度和刚度的分析,以保障建筑物的抗震结构能够达到标准。

  1.4布局合理削弱地震影响

  在建筑物的防震设计中,采用以位移为基点的结构设计和定量分析能够有效减少地震中产生的能量在地表的散发情况,减少地震对建筑物主体的影响,在建筑施工之前对地基的选择应该尽量选择坚硬的地面,以减少地震活动周期的影响范围,减少余震对建筑物的共振,降低地震对建筑物的破坏。

  1.5房屋的高度和宽度

  影响房屋的抗震程度并不单纯指建筑物的高度和宽度,而是建筑物高度和宽度的比例。建筑物的高度和宽度的比例越大,受到的地震影响就越大,因为建筑物比例过大容易造成建筑主体的侧移和倾斜,地震对高层建筑的破坏会随着层数的增多而增加。所以在地震多发地区,要对建筑物的结构和层数进行明确的规定。建筑物根据房屋自身的实际情况,最大限度的满足抗震结构的高宽比,对房屋的层数和高度进行调整。

  2建筑结构设计中的抗震设计

  2.1防震缝的处理

  对于建筑结构不合理的房屋建筑,要在合适的位置设置防震缝。在设置防震缝时,要将房屋建筑分割成相互独立的单元结构,在防震缝的两侧留出足够的宽度,防震缝的上部结构应该完全分开。

  2.2墙体的设计分布

  在建筑的内部设计中,受到地震活动影响最大的结构构件是墙体。墙体在地震的时候是非常容易产生裂缝,甚至倒塌,所以要对纵、横墙进行合理的设计。在对建筑结构进行设计规划的同时,要做到横向墙体和纵向墙体的均匀分布,共同承担整个建筑的重量。建筑的刚度主要是由墙体的承重力和数量决定的,如果墙体数量较少,各墙之间为了分离建筑的内部空间就会间隔较大,建筑的刚度就会比较小,抗震能力也相对较低,所以墙体数量和位置的分布,对提高建筑抗震设计的整体水平有着重要的意义。

  2.3屋顶的抗震设计

  房屋建筑的质量越小,结构的稳定性也相对较强,受到地震影响时受到的损失就越小,建筑的安全性就越高。为了减少建筑在地震时受到的损伤,设计建造时就要把建筑结构的各部分做得轻一点。要使建筑结构的各部分结构变轻,主要是指墙体和屋盖的质量。如果墙体的重量过大,建筑物的抗震性能就会降低很多,地震发生时,厚重的墙体就会对建筑物的内部造成巨大破坏。所以设计时应该对墙体的结构材质做出明确规定。在屋盖的建造上,应该尽量减少高度、增加牢固性并使用质量较轻的材料来建造。换言之,在屋盖的设计建造时要选择质量较轻的材料,并且尽量不要在屋顶上方增加其他结构,那样相当于增加了房屋的高度和重量,使得建筑物的高宽比的比例增大,影响建筑的抗震性能。

  2.4抗震结构的选择

  建筑物在设计之初就要以《建筑抗震设防标准》为基础来确定建筑的抗震设计。建筑在抗震设计的结构选择时,不仅要考虑地震对建筑物的影响,还要降低对周围环境影响,建筑物主体材料选用钢筋混凝土建造,地下室则采用嵌固端的技术,可以极大地增加建筑物的抗震能力,为了降低建筑物本身的重量,推荐使用钢结构的框架来进行建筑构造。

  2.5建筑结构抗震设计的注意事项

  在建筑结构的抗震设计中,需要格外注意的一点是抗震设计的均衡性问题。要尽量使结构的刚度和质量均匀分布,使得建筑不论是在平面还是各立面上都呈现出规则的感觉。如果建筑结构的设计过于复杂,就是造成质量分布不均的局面,在地震发生时,容易导致建筑物主体结构发生扭曲,加大地震对建筑物的破坏。如果建筑物的外形不规则,整体布置复杂,在地震发生时也是非常容易发生扭转的,影响建筑的抗震性能。如果建筑物的主体不是坐落在一个立面上,地震发生时是十分容易发生鞭梢效应,不利于建筑的抗震。建筑的设计施工工程中,地震并不是唯一影响要素,多变的环境问题也是造成建筑结构受到多个应力作用影响的关键因素。因此在建筑物的抗震设计时,一定要注意对建筑结构的均衡性,合理分配,减少各方多用力对建筑物的影响。当建筑结构面临地震灾害时,除了地质活动带来的破坏之外,地震还会引发空气冲击和结构载荷等多个灾难,共同破坏建筑物的整体结构,因此建筑的抗震设计必须要考虑地震所引发的其他方面的危害,保障建筑物主体结构的强度达到规范的要求,降低地震带来的破坏力,确保建筑物的主体始终处于安全性高的环境中。

  3结束语

  前几年间大地震的不断发生,小地震发生频率的增加,促使人们越来越重视对建筑物抗震设计的研究。建筑物抗震技术的研究已然成为了当前建筑设计中最重要的技术研究点之一。设计人员、施工人员等重要技术人员们要在实际的建筑建设过程中不断地探索和实践各种建筑抗震的方法,以提高建筑物的抗震能力,保护人民的生命财产安全,促进我国建筑行业的快速发展。

  作者:叶思睿 单位:浙江雷博人力资源开发有限公司淳安分公司

  第二篇

  我国所受的地震灾害从世界的角度来看,也是非常严重的。地震、动力学术以及结构分析和结构试验半个世纪以来不断的进步,这些学术的进步也带动了建筑结构抗震设计的进步,我国在抗震结构设计方法上经过不断地强震观察、震害调查、学习以及借鉴其他国家先进经验,不断趋于完善。结构抗震工作者主要的工作就是将建筑结构设计水平从地震环境和社会发展的实际情况出发进行提高。建筑结构的设计工作者,在学习与实践中积累了一些心得与思考,本文是作者对我国建筑结构抗震设计的若干原则性问题提出的一些看法。

  1建筑结构抗震设计中的关键问题

  1.1周边地址勘察

  对建筑结构进行抗震设计需要从工程的现实情况出发,另外还要对周边地区地震活动的具体情况有所掌握,以及工程地质相关的资料。抗震场地的地段的应该选择那种硬土质或者开阔平坦,均匀中硬土质的地段。

  1.2建筑结构体系的合理选择

  在结构体系的设计中需要避免部分结构或是构件破坏而造成整个结构失去抗震能力或者对于中立荷载失去承载能力。抗震设计体系在抗震设计中一定要选择正确。抗震设计体系在建筑结构体系中是很关键的,所以抗震设计体系要在结构中有相应的赘余度和内力重分配的功能,在地震中,为避免建筑整体结构会因部分构件退出而出现失效或是失稳的情况,要求在部分构件退出的情况下其余部件仍能够承担竖向荷载。

  2结构抗震设计中可靠度设计方法的适用性

  地震破坏性巨大,强烈地震中高级别的地震最巨大,但是其发生率是非常低的。破坏性地震在我国处于多发情况,威胁着我国大部分的地区。唐山大地震和汶川大地震都属于地震中高级别的地震,在新中国成立以来相继发生,地震的发生不可避免的给人民的生活带来了很大的不便,生命受到威胁,财产带来损失我们同时在众多案例中看到,抗震设防里的建筑物,在其整个服役期间并未遭到较大级别地震的袭击。人们对地震动机理的认识在地震学半个世纪发展的情况下仍然显得非常浅显。然而地震则不同,强震没法进行工程意义上的有价值的统计分析,强震的发生率很小,同一地区重复发生的概率更小。由于对地震的不确定性难以把握,致使可靠度设计方法得不到最基本的依据。工程界完全接受了这一说法——地震为一随机过程,但是非平稳的随机过程一直被视作为与时间无关的平稳随机过程,这个随机过程的泊松模型,我们能够用一个最简单的参数进行描述,然而实际上并没有充分的、从事实出发的有关地震统计数据能够对其进行支持。地震在某种意义上来讲其作用是早已给定了的,这种说法之所以会被人们所接受,是因为当前人们对地震的认识水平有关,和社会经济的发展水平在存在着一定的关联。结构构件抗震承载力当前的表达形式与结构抗力是相近的,但是要对建筑进行抗震设计其能够承载的抗震设计的极限承载力的终极状态的可依靠力度是不能够进行确定且是不存在的,导致这一结果的最直接原因就是我们无法对地震的作用以及效应进行可靠地预估。对建筑结构的方法采取,一般采用的方法就是可靠度方法,关于可靠度方法的适用程度有关专家曾提出怀疑并指出:“规范的设计方法并非是一种我们口中的科学,而更多的是一种技术,一个要对整个体系进行综合关注的工程技术。”以性能为基础的方法在最近几年里不断地被引入到抗震设计中,在中级别的地震中或是大震中进行分析,我们见得最多的地方便是初步文件和超限设计可行性报告中,事实上可靠度方法的驱壳早已被扔掉了。

  3设防烈度地震动参数进行结构构件承载力设计

  我国的设计情况大致与美、日、欧等当今世界上抗震设计先进的国家是相同的。其中存在的不同点是我国在对构件的承载力设计上多以烈度地震即小震为设计依据,而其他国家则是以在设计依据上我们以中震的地震动参数为设计的依据,中震也被称为设防烈度地震。结构构件的承载力设计方面,我国多为辅加各种小震作用组合及地震作用调整系数进行结构构件的承载力设计,较大安全系数的小震组合承载力要求得到了满足,“中震可修”也就相应得到了保证,其他国家则是对中震作用下结构构件的安全性进行验算,同时对“小震不坏”得到了保证,从两种比较结果来看,存在安全的度的高低,但是原则性的差别并不存在。在采用的小震地震参数方法中有如下缺点:(1)我国抗震设计水平要想得到提高,必须借鉴和学习其他国家的抗震设计经验以及方法。结构构件抗震承载力安全系数的高低受到如下因素影响:地震作用大小;结构材料强度;安全系数。其他国家的做法虽各存在特点,但是在地震作用取值上都有较大区别,不方便进行横向比较和彼此间交流。(2)我国的设计目标与美日欧等国家的抗震设计原则相似,承载力的设计用小震作用对结构构件进行设计,但是设计的目标却是中震,但是在设计的时候要对各种的抗震等级里对应的内部力量扩张的系数考虑。地震的作用上,需要改动的系数多,取用的数值不大,设计人员对已经指出的可靠指标小于0.0004量级的失效率不便于对结构总体及管件构件的安全度进行直观把握。

  4地震作用不考虑风荷载

  设计规范在现行抗震中规定,在对地震作用效应的结构构件进行组合时,在建筑中的控制作用作用组合中要有风荷载效应的参与。但是,风荷载效应能否进行参与,这一问题指由二种效应是否可能同时发生或同时发生的几率来决定。关于对风荷载效应的组合的考虑问题,对风荷载效应的组合不进行考虑情况可在对结构构件地震效应进行组合时情况下。况且,结构抗风和抗震设计之间是不同的,在原则上有着根本的不同。情况往往是这样的,建筑物迎风面面积较大方向由风荷载控制的较大,迎风面面积较小方向受地震作用方向控制;按照规范,一个方向要对风荷载效应进行组合,相对方向不需要对风荷载效应组合。结构抗风和抗震的设计原则上存在差别,但是,在建筑的被使用的这一期间,强风会经常有,建筑物也经常会遭到侵袭,强震发生也存在一定的概率,建筑物遇到袭击的概率也是存在的。因此,地震设防的建筑物不仅要把坑风设计做好也要将抗震的设计做的出色。在设计上,我已分部分进行设计,可以将对独立构件进行设计,具有抗震承载的能力。设计方法的采用应该选取多安全系数设计,此时在竖向荷载和地震作用的组合需要考虑,构建的截面设计要按一定的原则进行,选取的设计原则应该是强剪弱弯、强柱弱梁等抗震设计原则。

  5结束语

  本文所探讨的仅仅是建筑结构抗震设计的一些原则性问题。在建筑抗震设计上我国发展的已经小有成就,但是想要在此基础上再进一步的发展,需要提高结构技术还要有一定的公共政策。我们期望,在社会经济的发展和国力增强的前提下,适当的将建筑结构的安全度和耐久性进行提高,在结构的耐力上能够有保存,从而对那些发生几率小,能够带来巨大伤害的强震进行抵御。

  作者:贾昭 单位:珠海泰基建筑设计工程有限公司

  第三篇

  众所周知,我国是一个地震多发的国家,很多地区都处于地震多发区域,地震发生频率较高,当地震发生时,将对当地居民的人身安全造成巨大的威胁。随着地震灾害的不断发生,我国也开始总结出抗震补救措施,必须要加强建筑物抗震结构的设计,要对建筑物的整体布局进行合理设计,然后计算抗震等级,从而增强建筑物的抗震性能。

  1结构抗震的可靠度

  想要确保建筑结构抗震的可靠度,先要确保建筑结构的安全性。而且在地震多发地带,存在较多的不稳地因素,比如震源的发生机制、地震波的传播途径、地质条件等,这些因素都会对建筑结构的安全性产生影响,而且通常地震发生机率都是不固定的,这就使得建筑结构的安全性更为关键。当地震发生时,将会对环境和建筑物造成影响,但是地震造成的损害也是在一定程度上,当提高建筑结构抗震性能后,这就会有效降低人们所承受的风险,而在这个范围内人们也是安全的,因此,人们就逐渐将这一范围定义为目标可靠度,是衡量建筑结构抗震性能的最好标准。由于地震的震源大小有所不同,而结构抗震可靠度中所包含的影响因素较多,如果想要有效区分地震的大小,那就会遇到一些实质性困难。同时结构服役期限的长短与结构抗震可靠度的大小是息息相关的,设计人员不仅要考虑施工阶段的因素,还要综合考虑结构服役过程中可能出现的影响因素,必须要设计一个基于生命的抗震设防目标,要根据实际情况来分析,适当调整目标可靠度的具体取值。

  2结构抗震设计中概念设计

  通常所说的“建筑抗震概念设计”主要是指要根据地震发生时间和工程经验而总结规律,从而得出设计思想,然后对建筑物总体进行规划,对建筑物的结构进行合理布局。但是由于地震发生是随机性的,人为很难把控地震的发生规律,也无法有效预测发生地震时,建筑物自身所遭遇的特性。而在地质结构方面,容易受到外界因素的干扰,无法实现对结构抗震的设计。因此,就必须要从实际出发,要加强建筑物的抗震结构设计,要总结工程施工经验和抗震经验,合理设计建筑物的整体结构,要做到精细化设计,加强建筑物的整体抗震性能。而在对抗震概念设计实施时,必须要从以下几个方面入手:

  2.1建筑选址

  想要提高建筑结构的抗震性能,首先要合理选择建筑场地,做好建筑施工地基工程。设计人员必须要对施工现场的地质条件进行实地勘察,还要掌握当地的地震活动情况,要查阅相关地质资料,对建筑选址的合理性作出综合评价,应该尽量选址在开阔地或坚硬土质的地段;务必要避开松弱土和液化土,也不要在河岸边进行选址,这些区域的地质都较为不均匀,容易对建筑工程质量造成影响;而且同一单元的结构尽量不要在不同土质的区域进行建造,要避免天然地基和桩基结合使用的情况出现,尤其是土质较差时,务必要做好基础施工工作,确保建筑选择的科学性。

  2.2合理的平立面布置

  建筑物的建筑和结构布局是否合理,直接影响着建筑物抗震性能的高低,必须要坚持建筑布局简单,结构布局抗震的原则,要结合当地的实际情况来设计。设计人员要确保建筑物的平、立面布局对称,要能实现建筑物质量和刚度的提升,同时对于一些薄弱部位,必须要有针对性地采取一些抗震构造措施,要准确计算地震作用水平,还要对建筑物的高度比和宽度比进行精确计算,从而确保建筑物平立面布置的合理性。

  2.3结构选型和结构布置

  在对建筑物的结构进行选型时,必须要结合建筑物的使用功能、地形、地基、施工工艺、材料、经济条件、设防烈度等诸多因素来考虑。如果要想增强建筑物的抗震性能,那这种建筑结构必须要满足延伸性好、构件连续性和整体性较好、能够充分发挥建筑物材料的强度。而在对建筑物结构进行布局时,还要根据构件分配力的均匀、竖向刚度、强度变化等因素进行考虑,必须要对建筑物的薄弱部位进行加固设计,要尽量避免房屋重心过高。

  2.4多道抗震防线的设置

  通常所说的多道抗震防线的设置,其实就是指通过人为手段,对建筑物某些竖向抗侧力结构进行改进,这样就可以提高建筑物整体抗震性能,同时还需要加强对建筑物薄弱部位的合理设计,当地震发生时,这部分的工作性能可以降低。此外,设计人员还要尽量避免共振现象的出现,要错开建筑物自振周期和地震动卓周期,从而降低地震给建筑物带来的影响。

  2.5刚度、承载力和延性的匹配

  在对建筑物结构抗震性能进行设计时,想要提高建筑结构的抗力,那肯定会导致整体延性的降低,而反之,建筑结构抗力减小时,就需要增强建筑物整体延性。设计人员必须要根据地震的作用大小来设计,要提高建筑物的动力特性,使其刚度与承载力相互匹配,但是想要增加建筑结构抗侧刚度,就需要增加工程成本投入,还需要降低结构延性标准。而如果想要增强建筑物的抗倒塌性能,就必须要提高所有构件的延性,因此,设计人员必须要合理匹配建筑结构刚度、承载力、延性之间的关系。

  3建筑结构消能减震与隔震设计

  在建筑结构的设计中添加专门的隔震层来进行地震能量的隔离,又或者是在非主要结构中采用吸收地震的消能设置,进而达到降低地震危害带来的损失和伤害的目的,简而言之就是这里主要论述的建筑的消能减震隔震设计。就目前而言,这种建筑结构设计是十分前卫的,而且在材料的使用上也是很特别的,处理专门的隔震层设计,其他结构的在抗震上的设计要求也是高于其他普通建筑的。故而,这种设计在目前的建筑结构设计中鲜少使用。这项新颖的建筑结构设计主要遵循的原理有:在房屋的基座上添加阻尼器以及用于抗震的橡胶支座等,通过增加建筑结构的自振周期以及增大阻尼,又或者在建筑的结构设计中添加吸收能量的设置,进一步吸收地震带来的危害性的能量,从而实现保护建筑上层结构完好的目的。在建筑中采用纵横构件承重同时结合屋顶结构共同组成的建筑空间就是建筑空间中具有空间刚度的建构体系,这种建构体系对地震的抵抗能力主要取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。在建筑结构中保障所有的竖向抗侧力构件能够全部受力的决定性要素就是采用刚性楼盖体系,在建筑楼屋盖的设计中建议采用的是现浇楼屋盖设计,尤其是在砖混建筑的楼屋盖设计中,采用现浇楼屋盖设计不仅能够避免散落、错位的问题,同时也能够增强建筑的整体性,以及楼板的刚度,同是在建筑的墙体设计中对齐的要求也相对降低,主要是由于在砖混结构中是以剪切变形为主题,在砖混建筑中楼层之间的变形是可以控制的,在荷载的传递上,较强的楼屋盖水平刚度是十分有优势的,而且在墙体未对齐的前提下,现浇楼屋盖在水平力的传递上能起到一定的作用,同时也可以增加楼板对墙体的约束。采用砖混设计的建筑由于主要是纵横前提承重,因此在另一个方向的刚度较弱,于是在整体上就降低了建筑对地震的抵抗能力。在中强度的地震来临时,由于地震的作用会引起房屋平面上的结构先行被破坏,进而引起建筑整体的坍塌。而且在另外的两个方向上增加墙体可以阻碍纵向墙体的扭曲变形,从而增强建筑总体的抗震能力。

  4结语

  综上所述,当前我国政府正在不断提高建筑物的抗震性能,主要是从建筑选址、平立面布置、建筑结构选型、增加抗震防线、合理匹配刚度和承载力之间的关系等诸多方面来设计,从而确保建筑结构抗震性能有所提升。

  作者:王映梅 聂凤玲 甘桂其 单位:甘肃建筑职业技术学院

  第四篇

  1建筑结构抗地震能力思考

  1.1科学合理的选用建筑结构种类

  对建筑结构实施设计的过程中,需要注意做到科学合理的选型。而要想做好建筑物的选型工作就一定要对建筑实际高度、建筑周边环境以及建筑抗震性能、建筑用途等实施整体分析,在综合多方面考虑的情况下对建筑物进行选型。特别是城市地区的高层建筑,科学合理的选型直接关系到建筑建成之后的抗震倒塌性能。就我国建筑而言,有多种建筑体系,其中框架剪力墙结构以及钢结构、剪力墙结构均时间较为普遍的建筑体系,比如剪力墙结构与框架剪力墙机构可以有效承受来自水平以及垂直方向的荷载,钢度往往较强,所以抗震的性能往往也非常的好[1]。在此种机构种类下要求设计工作者要合理的对层间变形量实施设计,最大限度的保障建筑结构在地震中可以有效的发挥框架和剪力墙效果。另外在设计中需要尽可能的使用强制弱梁理念,这样能够最大限度的避免墙肢在出现地震的情况下收到损坏。实际上钢体系自身最具备的优势就是具备最佳的延展性,而延展性在地震出现的情况下能够合理的弱化破坏性,最终避免或者降低地震波对建筑物造成的直接破坏。同时钢结构的建筑具备环保以及工期短等多个优点,不过其自身也有缺点,比如施工技术要求特别高[2]。所以,设计工作者在设计时需要根据建筑物自身的实际要求决定其体系的选用。剪力墙类型的建筑物是根据剪力墙对水平和垂直方向的负荷实施承担,实际上完全不同的建筑结构有着完全不同的抗震水平,说具备的抗震等级也完全不同,所以每个地方都需要根据该地方的实际情况具体问题具体分析,要求设计工作者根据建筑物所在地实施科学的选型。

  1.2合理的布置建筑结构

  在科学合理的选用建筑结构体系的情况还需要合理的对建筑结构实施布置,只有这样才能最大限度的保障建筑结构具备最佳的抗震倒塌效果,详细的操作是:首先,假若建筑结构承重为竖向,则要求在设计之初对布置结构实施均衡的布置,另外使用固定规则实施布设,钢度的改变必须要求能够有效统一,使用上下大小形式,如此才能最大限度的避免结构内收或者外挑现象的出现;其次,在布置过程中要充分保障建筑结构的变形能力以及钢度或者承载能力,科学合理的设计能够防止优于局部建筑损坏而导致整个建筑的承重能力降低的情况;再次,根据有效的原则对建筑的结构水平和竖向的承载能力实施科学布置,最大限度的防治建筑在地震出现的情况下出现连续坍塌的现象。

  2建筑结构抗震倒塌性能的基本影响因素

  首先是建筑结构材料,实际上建筑工程为相对比较复杂的系统,特别是建筑结构施工,只有充分选用合格的材料方能为建筑结构质量提供最大的保障,如果使用的材料越好,则抗震性能往往也会增加,反之则更弱;其次是建筑结构的整体工程质量,就建筑施工而言,任何一个环节往往都会影响建筑结构的整体质量,致使建筑结构的防震能力下降。

  3增强建筑结构的抗震性能方法

  3.1树立整体设计理念

  设计工作者在对建筑进行设计时需要不断强化建筑结构的抗震理念,把有效提升建筑结构抗震能力融入到建筑物的设计中,要充分保障建筑物必须具备抗侧向力强、体行简易以及结构对称等要求,另外要最大限度的保障结构承载力的改变和建筑质量的改变有一定的规则性。

  3.2重视对建筑物地基的选用

  实际上建筑所在地的地震强弱和周边环境等对建筑物抗震性能都会有直接的影响,所以在选用建筑地基的情况下需要最大限度的避免建筑建在地震活跃、泥石流容易出现以及山崖崩塌的地方,这就要求设计工作者在设计之前需要实施场地的勘察工作,对地质以及地形进行必要的查看,最大限度的避免把建筑物建立在地震断层或者生活环境较为脆弱的地方。假若一定要求在此类地区建立建筑物,则需要在该地选择土地相对较为坚硬的地段实施施工,尽可能的减少地震出现所带来的直接影响。同时设计工作者还需要依据桩基基础:建筑高度必须等于1:15、天然的地基基础则是:建筑物高度=1:18比例科学有效的设置基础深度,在此种比例下可以有效的保障建筑物水平下滑力和倾覆力可以完全抵消,最终达到强化建筑结构稳定性的效果,最大限度的提升抗震倒塌能力目的。另外建筑物的设计还需要充分考虑增加抗震防线,这样能够避免建筑物由于局部坍塌而导致整个建筑出现坍塌的情况。

  3.3建筑物延展性设计

  对建筑结构实施延展性设计的最终目的是为了能够有效提升建筑结构自身的承载力,最大限度的避免建筑结构在出现塑形的情况下出现变脆性的突出于变形严重的情况,换言之通过对建筑物的延展性设计,能够有效提升建筑物的弹性或者说抗震效果。延展性的设计可通过多种方式实现,比如强化墙体以及构造装和圈梁设计将建筑物的塑形郊区打造出来,最终通过不断增加建筑的结构极限弹性最大限度的降低塑形的破坏问题。需要特别注意的是,就高层建筑而言,需要尽可能避免建筑物的不规则设计,这主要是因为不规则的建筑物自身的抗震效果本身就极低。

  3.4不断加强结构构件的性能

  实际上地震的出现就是因为横波和混合波会对建筑结构造成直接的破坏,建筑物在各种作用力下会有一个“拉扯”的情况,如果建筑就容易遭到破坏。这就要求建筑物在设计之初要不断加强建筑结构局部构建性能,要真正意义上的实现主体结构和其他构建之间的有效协调,最大限度的保障整个建筑结构能够有更为稳定的链接,加强建筑结构施工之后的砌墙设计,这样就能够有效提升建筑物的安全性和稳定性,最终实现抗震的效果。

  4结语

  近几年我国由于地震而带来的经济损失以及精神损失非常大,特别是地震给当地人们带去的身心影响往往会有持续。通过不断提升建筑结构抗震性能,为降低因为地震带来损失的基本方法。所以设计工作者需要不断的改进建筑物的结构设计思想,在条件允许的情况下应用更加强有力的抗震设计,提升建筑物的抗震效果。

  作者:刘继侠

  第五篇

  1引言

  我国几乎2/3的城市处于地震区,但是在我国的地震区内,以前的很大一部分的建筑物在设计时没有考虑抗震设防,即使一部分考虑了抗震设防,但是由于使用年限等一些历史原因,使得不能满足当前我国抗震设防的要求,或者一些建筑工程在使用功能发生了变更,或由于设计或施工等原因,虽然当时整体结构能够满足抗震满足要求,当经过地震后这些建筑受到了不同程度的损害,因此,对既有建筑工程进行抗震鉴定,以便能够及时发现建筑工程是否还具备足够的抗震能力,对不满足抗震设防要的一些建筑工程及时进行加固处理,因此,抗震鉴定及加固是减轻地震灾害的一种有效的手段。

  2建筑结构简介

  某商业-住宅楼。建筑总长度为27.64m,总宽度为12.88m,建筑面积约1300m2;主楼层数为4层,一层为框架结构层高4m为作为商业用;二至四层为砖混结构层高3.30m。总高度为14.35m。承重墙体设计采用烧结普通砖砂浆砌筑,底层柱和楼板均采用浇钢筋混凝土结构。

  2.1墙体的抗震承载能力鉴定

  该工程砌墙砖为烧结普通砖,截面尺寸为240mm×115mm×53mm。2.1.1砌墙砖强度现场随机抽取一组砌墙砖,数量为10块并进行抗压强度试验,检测结果表明:砌墙砖的抗压强度实测值具有很大的离散性,砌墙砖的抗压强度平均值为7.68MPa,最小值为5.02MPa,标准差4.26MPa。

  2.1.2砌筑砂浆强度抽样检测

  该工程砌体采用的砌筑砂浆为水泥混合砂浆。现场采用回弹法对墙体的砌筑砂浆抗压强度进行检测,检测结果表明:墙体的砌筑砂浆抗压强度比较低,其实测值大部分在0~0.25MPa范围内。现场经验鉴别:现场用手捏砌筑砂浆,容易粉化,强度比较低。

  2.2建筑混凝土构件的抗震鉴定

  2.2.1结构检测内容

  对本工程一层的钢筋混凝土构件进行检查,同样也采取现场随机抽取,对于梁、柱类构件:主要对钢筋的数量、箍筋的间距、保护层厚度进行检查。采用钻芯法对钢筋混凝土柱的混凝土强度进了批量检测;采用回弹法对钢筋混凝土梁的强度进行检测;采用钢筋探测仪和钢卷尺对钢筋混凝土梁柱的配筋情况进行检测;采用酚酞、碳化化尺和游标卡尺对钢筋混凝土梁、板、柱构件进行碳化深度检测;此外还要现场随机抽取部分钢筋混凝土梁、柱构件,剔除构件上的局部混凝土,露出构件内部的主筋和箍筋,检查构件主筋和箍筋的直径;采用钢卷尺对钢筋混凝土构件的截面尺寸进行检测;采用目测进行钢筋混凝土构件的外观质量进行检查,并校核结构体系是否和设计图纸相符。

  2.2.2钢筋混凝土结构检测数据

  钢筋混凝土结构检测数据包括:混凝土的强度值;混凝土构件的实配钢筋数量和直径;钢筋混凝土的碳化情况;构件的截面尺寸;构件外的观质量和结构体系。本工程进行抗震鉴定检测对主楼的钢筋混凝土构件进行了测量并收集了检查数据,对构件的外观质量进行了检查并校核了结构的体系。经现场核查,该工程的结构体系和工程设计图纸基本相符。但末发现整体结构因基础不均匀沉降发生的倾斜受损现象,对于钢筋混凝土构件检查后发现在部分混凝土构件存在麻面、混凝土裂缝等现象。

  2.3结构构件验算、分析及评级

  2.3.1材料强度取值

  根据对本工程现场抽样检测结果,并结合本工程的现场实际情况,需要进行结构的验算,结构验收采用的材料强度为:(1)砌墙砖的强度等级全部取MU7.5计算。(2)墙体的砌筑砂浆强度都按0计算。(3)对于构件完好的混凝土强度等级取值C10。(4)钢筋强度取值按原设计图取值。

  2.3.2砖砌体验算、分析及评级

  依据本工程的现场实测结果,按照现行的《抗震设计规范》,进行底部框架-砖混结构的承载力验算。楼面活荷载标准值:住宿、走廊、楼梯取2.0kN/m2;厨房、卫生间取2.0kN/m2,阳台取2.5kN/m2,上人屋面活荷载标准值取2.0kN/m2,阳台栏杆按3.0kN/m。验算结果表明:(1)底层部分钢筋混凝土构件抗震承载力验算不满足。(2)2~4层大部分墙体抗震承载力验算均不满足。

  3既有建筑的抗震加固方法

  3.1建筑砖混结构的加固措施

  根据本工程以上的鉴定结果,对本工程的2~4层砖混构件进行加固设计。由于本工程的砌体强度或墙体砂浆强度不够,可以通过在墙体增加双侧加钢筋网砂浆面层对不符合要求的墙体进行加固。其中,面层采用的砂浆强度等级不低于M10,砂浆的厚度不低于10cm,采用直径为8mm的钢筋双向布置成网状结构,钢筋的间距为200mm。对于有门窗的墙体进行加固时,横向钢筋需要穿过门窗洞口时,则钢筋在门窗洞口位置需要进行闭合处理。当竖向钢筋需要穿过楼板时,为了最大化的降低对楼板的损伤程度,对钢筋穿过楼板处采用集中配筋的方式,的钢筋直径为12mm,间距为500mm,上下钢筋的搭接长度不小于500mm。由于本工程的墙体没有设置构造柱,因此,需要在适当的位置增设构造柱,并设置竖向和水平配筋加强带。

  3.2建筑钢筋混凝土构件的加固措施

  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钢筋混凝土构件的延性和变形能力为主要控制目标,但不应大幅度的增加构件的刚度,本工程底部框架梁加固方法采用的外粘钢板加固法和粘贴纤维复合材料加固法,如图2所示,首先对钢筋混凝土构件的承载力进行划分,根据构所要达到的承载能力合理选择加固方法,当构件的抗弯承载力不足时,应在梁顶或梁底采用粘贴钢板的方法进行加固处理,当构件的抗剪承载力不足时,应采用角梁侧面粘u形钢箍的方法进行构件的加固处理,如果钢筋混凝土的承载力满足要求而延性不满足要求时,可采用在梁周围粘贴碳纤维布的方式进行构件的加固处理。

  3.2.2钢筋混凝土柱的抗震加固措施

  本工程钢筋混凝土柱采用外粘型钢加固法,这种加固方法能够大幅度的提高钢筋混凝土柱的承载能力和抗震能力,比较适合用于抗震地区的钢筋混凝土柱的加固,特别是钢筋混凝土柱周围进行裹钢处理,使得结构的受力性能更加可靠,同时也大大的减少了现场的工作量,也不会过大的增加构件的截面尺寸。3.2.3钢筋混凝土构件的注浆加固法由于本工程部分钢筋混凝土构件出现了裂缝,破损等缺陷,因此对于这样的质量问题采用注浆加固法,注浆加固法采用环氧树脂类粘合剂和密封剂灌浆对裂缝进行加固修补,在不影响其他加固施工的情况下能够达到很高的强度,进而延长混凝土构件的使用寿命,该方法具有施工快捷,加固效果安全可靠的有限。它的施工技术要求有:①采用慢速,附压延续灌浆,能够保证树脂顺利的达到裂缝细微部位。②可以对注入量进行控制,必要时还可以补充灌浆料。③注入压力可以根据构件裂缝的大小和需求量进行调整。④注入量和注入情形可以通过目视进行观察。本工程对地层钢筋混凝土构件裂缝等采用注浆加固法取得理想的效果。

  4结语

  我国是世界上地震灾害最严重的国家之一。鉴于拆旧建新投资费用较大,为了确保人民的生命财产的安全,充分既有房屋,通过对既有房屋进行抗震鉴定,并对不符合抗震要求的房屋建筑工程进行加固处理,对部分部位及构件进行修缮,进而满足加固的抗震设防目标。

  作者:丁林 单位:安徽天成建设有限公司

  第六篇

  在我国,地震灾害是常见的灾害之一,并且,当发生地震灾害的时候,对于建筑结构会造成很大的影响,还会对人民群众的生命财产安全造成很大的威胁。因此,在进行工业与民用建筑结构的设置时,需要对于建筑结构做好充足的抗震设计,保证建筑的抗震性能。就目前来看,我国在对工业以及民用建筑的结构进行抗震设计时,主要采取的抗震设计方式有柔性抗震、刚性抗震以及局部抗震。因此,相关的设计单位在进行设计的时候,要对这三种抗震方式进行综合利用,利用其科学的优化方式对建筑进行积极的抗震设计。

  一、工业以及民用建筑中抗震设计的主要类型

  (一)柔性抗震

  在我国的工业以及民用建筑抗震设计所使用到的类型中,这是一种较为新颖的抗震类型。一般来说,这种抗震设计方式主要应用于一些多层和高层的建筑中。并且,在进行柔性设计的时候,也需要考虑到建筑结构中实际施工场所的坚硬性。他要求进行施工的场地必须是一种硬土地,只有在硬土地上开展柔性抗震才能真正发挥其抗震的功能。从本质上来看,柔性的抗震设计主要就是对于消能减震的技术进行充分的利用,从而实现建筑的抗震性能。也就是说,在地震灾害发生时,建筑结构自身可以通过隔震层的结构设计以及建筑中消能减震技术的有效利用,使得地震对于建筑造成的变形作用以及各种方向的作用力减小。柔性的抗震设计可以使得建筑结构所产生的水平加速降低一半以上,从而使得建筑有效达到抗震的要求。另外,柔性的抗震设计可以被运用于各种建筑之中,同时其设计中所存在的消能结构不会对结构的负载造成很大的影响。但是,就目前来看,柔性抗震设计在一些特殊结构中的适用能力还需要进行进一步的考验,因此,将柔性的抗震设计应用于各种工业以及民用建筑结构的设计中还需要进行一定的科学实验,保证其科学性以及安全性。

  (二)刚性抗震

  在我国建筑结构开展抗震设计中,刚性的抗震设计是其主要采用的抗震类型。同时这种抗震设计的类型也是我国进行抗震设计中比较传统的一种抗震设计的方式。刚性抗震设计主要是通过对各种建筑中结构强度的提升以及对建筑中塑化能力的提高,从而使得建筑结构整体的抗震能力得到有效显著的提升。通过这种抗震设计,使得在地震灾害发生时,建筑结构抵抗变形的能力以及抵抗地震所造成的破坏能力都得到提高,对于保证我国工业以及民用建筑的安全稳定性具有重要意义。刚性抗震设计主要就是在进行建筑结构设计以及施工的时候,对混凝土结构进行相关的抗震设计,使得建筑的整体抗震能力提高。现今,刚性的抗震设计在我国建筑结构抗震设计中已经发展完善,形成了一套较为完整的体系,在工业以及民用建筑的抗震设计中使用也很广泛。但是,需要注意的是,刚性抗震设计在进行实际应用的过程中,也存在在一定的局限性,主要表现为无论刚性抗震设计对于建筑结构的强度以及刚度进行多大范围的提升,当地震灾害来临的时候,这种强度以及刚度所承受的破坏力都是一定的。因而,当遭遇极大的地震破坏力的时候,建筑结构也会遭受到相应的影响。

  (三)局部抗震

  在建筑结构抗震设计中采用局部抗震的方式,主要是对建筑中的多种因素进行综合分析以及对地震灾害发生时的作用力进行充分的分析,进而完成对于建筑结构进行的相关设计工作。一般来说,对建筑结构进行局部的抗震设计首先会对其最容易发生损害的地方进行抗震设计。其次,对建筑结构进行局部的抗震设计对于建筑的建设场地也有一定的要求。局部抗震的设计要求是在选择场地的时候,避免出现粘土区以及采空区等,从而使得发生地质灾害时,对于建筑结构的影响降低。但是,需要注意的是,局部抗震往往很难取得很好的抗震效果。

  二、在进行抗震设计时所采取的优化措施

  首先,需要选择合适的抗震设计类型,根据实际的建筑结构类型,进行抗震设计类型的选择。目前,我国的工业以及民用建筑中含有各种不同的类型,因而,相关的设计单位在进行抗震设计的时候,需要对各种建筑结构类型进行充分的考量,根据不同的类型选择不同的抗震设计类型。[5]其次,需要对建筑的实际施工的场地进行选择。在选择的时候,要注意选择那些对于地震灾害所造成的影响进行有效降低的场地,避免在地震灾害发生时,出现因地理位置以及地质条件造成的更大的影响。保证地震灾害发生的时候,对建筑结构造成的影响达到最低。

  三、结语

  综上所述,我国在工业以及民用建筑结构中进行相关的抗震设计是十分必要的。通过对建筑结构进行积极的抗震设计,使得在地震灾害发生的时候,对于建筑结构所造成的破坏降到最低。一般来说,我国在对工业以及民用建筑结构进行相关的抗震设计时,所采用的抗震设计类型主要有三种,即刚性抗震、柔性抗震以及局部抗震。这三种抗震设计类型各有其特点,因而,在进行实际设计的过程中,需要对建筑类型进行充分的调查,科学合理的选择最合适的抗震设计类型。另外,还需要注意的是,在进行抗震设计的时候,还需要对建筑的施工场地进行一定的选择,防止在地震灾害发生时,因地形对建筑结构造成更大的伤害。

  作者:汪世虎 单位:通渭正泰建筑安装工程有限责任公司

  第七篇

  随着最近几年当中各个国家地震的频发,特别是我国发生的几次危害性比较的大的地震,使得现在建筑防震设计成为了人们关注比较密切的一个问题。究竟应该如何更好的对建筑物进行抗震设计才能够更好的保证建筑物基本安全性能,这是现在建筑工程结构抗震设计当中正在进行思考的一个问题,也是现在很多的建筑设计人员正在进行深入研究的一个问题。为了更好的对这个问题进行解决,我们首先应该做的就是对实际建筑工程当中抗震设计在建筑结构设计当中的应用进行一定的了解。

  一、建筑结构抗震设计的基本原则

  (一)保证建筑结构具备必要的功能

  我们在实际的建筑结构抗震设计当中需要做到的就是保证建筑结构应该具有自身应该具备的基本功能,比如说需要保证建筑结构有着足够的承载性能、刚性、延性以及稳定性,在进行建筑结构构件设计的过程当中需要按照“强剪弱弯、墙底层柱以及强节点弱构件”的设计基本原则来进行设计,而且我们在进行构件设计的过程当中,对于那些可能会造成构件薄弱的位置我们应该采用相应的措施来促进构件的抗震性能进行提升。

  (二)尽可能更多的进行抗震防线的设置

  我们在进行建筑结构抗震设计的过程当中,想要设计一个良好的抗震结构体系,通常来说都是需要将这个系统分成几个具有良好延性的分体系,良好的延性结构构件不仅仅能够提高结构的抗震性能,还能够保证各个构件之间有着良好的协同作用。

  (三)科学处理建筑结构构件强弱关系

  我们在进行建筑结构设计的过程当中一定要对建筑结构构件之间的强弱关系进行一个良好的处理,我们使楼层当中的主要耗能构件在达到了屈服之后,其他的抗震侧构件仍然没有达到屈服阶段,还是处于弹性阶段当中,这样就能够使得有效屈服保持比较长的时间,能够有效的确保建筑结构有着足够的抗震性能以及延性。我们在进行建筑结构抗震设计的时候,一定要对建筑结构构件之间的强弱关系进行一个科学的处理,并且在对结构构件设计当中不科学的部分需要进行合理的调整。

  二、建筑结构抗震设计的重要性

  在所有的自然灾害当中,地震的灾害其实是比较大的一种,并且发生地震之后会对地震区域当中的建筑工程结构造成十分严重的危害,在我们人类的发展历史当中曾经发展过很多起大型的地震,这些地震的发生都对当时的人们造成了十分严重的危害,比如说我国曾经发生过的唐山大地震以及汶川大地震等地震,都对当地的人民造成了巨大的危害。随着现在我国的城市化进程不断的加快,我国大量的人口开始向城市当中迁移,这也就导致了现在我国城市人口密集程度非常大的问题,一旦说在这种人口密集程度非常大的城市当中发生了地震,将会给城市当中的人们造成十分严重的生命财产损失。地震其实是地球地壳活动的一种正常现象,但是就现在我们掌握的科学技术来说,还不能够对地震灾害进行准确的预测,所以说我们为了防止地震造成严重的生命财产损失,我们应该从建筑物自身的防震性能方面进行入手。在现在这种情况之下,我们在进行抗震设计的时候需要严格遵守抗震设计的基本原则,现在我国建筑工程当中抗震设计的目标是小震不坏、中震可修、大震不倒,并且这一设计目标以及原则在我国的建筑抗震实践当中取得了非常良好的成果,并且因为这一抗震原则的推行,使得现在我国的建筑抗震性能得到了十分显著的提升,即便是在我国人口密集的城市当中,受到了地震的影响,最终造成的人员以及财产的损失也开始逐渐的得到了控制。

  三、抗震设计在建筑结构设计当中的应用

  (一)建筑结构抗震性能的提高

  抗震设计,我们从名称当中就能够看出,这种设计的目的就是为了能够保证建筑在发生地震的时候能够将建筑物损坏的程度降低到最小,为了能够更好的实现这个目标,我们在进行建筑物抗震设计的时候,首先需要做的就是要保证有一个非常稳固的建筑地基,地基是一个建筑物的基础,如果一个建筑物没有稳固的地基,那么这个建筑物就不可能会拥有良好的抗震性能。其次就是我们在进行建筑抗震设计的过程当中应该将建筑结构设计成一个抗震能力比较强的结构,比如说在几何图形当中我们就知道几种结构比较稳固的图形,在进行建筑抗震设计的过程当中我们完全可以将这些图形应用其中。最后我们在进行建筑物抗震设计的时候一定要对建筑物当中一些小细节方面注意抗震的作用。

  (二)降低地震作用的影响

  在现在建筑界当中,普遍都是认为现在建筑物抵抗地震作用最为有效的一项措施就是在建筑的基础以及主体之间设置一层隔震层,另外还有一些建筑设计师在进行抗震设计的时候还会在建筑物的顶端加设一个反摆,这个反摆的作用就是在发生地震的时候给建筑物施加一个与建筑物位移相反的运动,这样就能够使建筑物在地震的过程当中发挥一个震动,增大了阻尼作用,降低了建筑物的加速度,减少地震对建筑物造成的影响。在通过相关的试验之后证明,如果说在建筑物当中合理的对反摆进行设计安装的话,有百分之六十的几率可对地震的作用进行一个有效的控制。

  四、结语

  综上所述,地震是比较常发的一种自然灾害,为了能够有效的降低地震灾害造成的人民生命财产损失,我们需要在建筑结构设计当中加入抗震设计,本文主要就是对抗震设计在建筑结构设计当中应用的必要性以及现在抗震设计在建筑结构设计当中的应用进行了简要的分析。

  作者:高茹茹 单位:山西华鼎建筑设计有限公司

  第八篇

  一、引言

  近年来,人们的安全意识逐渐增强,因此,建筑结构的隔震、减振和振动的控制应用越来越广泛,随着多年的发展与完善,其已经能很好地融入到工程中,结合具体工程来设计施工方案。而且,在相关的设计规范中,也新添加了专门有关隔震以及消能的部分。国际上也会定期进行会议探讨,对其进行研究和改进。因此,分析建筑结构的隔震、减振和振动的控制策略刻不容缓。

  二、建筑结构的隔震及消能减震的原理

  在传统的建筑结构设计中,以小震不能破坏,且可修复,而大震中不倒塌为标准来进行设计,建筑结构靠着自身的变形来对地震的能量进行消耗和吸收。这种标准的建筑结构在遭遇小型甚至中型地震时都能达到很好的隔震及减振效果,但是,在这种标准下,即使设计时非常严格,在遭遇超过一定强度的大地震时,还是不能很好地保障建筑结构的安全性。因此必须探索出打破传统模式的新体系。

  (一)建筑结构的隔震原理。建筑结构在实际设计中可分成三个部分,包括上部结构,隔震层以及下部结构。采用这样的设计,当遭遇地震时,地震的能量首先通过下部结构传到隔震层,由隔震层负责吸收和消耗大部分地震能量,最后传到上部结构的地震能量仅仅占地震能量的很小一部分。同时上部结构由于隔震层的影响,周期发生改变,很大程度上减少了上部结构对地震的响应,保证了上部结构的安全。

  (二)耗能减振原理。通过在建筑结构抗侧力构件中设置耗能部件来进行耗能减振的结构,称为耗能减振结构。当发生地震时,会产生巨大的能量,当这些能量传到建筑物时,耗能装置以及耗能部件就会产生弹塑性变形来使建筑物的变形滞回,从而达到吸收和消耗由地震传来的能量,降低主体建筑结构所承受的能量的目的。这与传统建筑中一味加固建筑来抵抗地震能量的原理正好相反。

  三、建筑结构的振动控制策略

  在传统的建筑抗震设计中,所使用的原理就是加强建筑结构自身的强度,来抵抗地震带来的能量,这种设计方式虽然能够抵御一定强度的地震,但是当遭遇强度稍微大一点的地震时,其作用就无法体现,这种消极被动的方式不会长久。因此,研究人员通过科学有效的方法来进行抗震设计,即利用在结构上施加振动控制系统来进行抗震。而振动控制又分为四种,包括被动控制、主动控制、半主动控制以及混合控制。

  (一)被动控制。所谓的被动控制,是一种不借助外力的振动控制技术,它的原理是在建筑结构的某一个部位添加一个子系统,或者对建筑结构自身的构件进行特殊处理,达到改变结构的动力特性的目的。被动控制目前是抗震结构应用热点,而且被动控制技术已经接近完善。而被动控制技术又可细分为两大类,一类是基础隔震,另一类是耗能减震。基础隔震就是通过在建筑物上或者其基地上设置一个控制机构,将由地震传上来的能量进行隔离,以降低结构自身所承受的能量,防止破坏。摩擦滑移隔震技术、支撑式摆动隔震技术以及滚珠和滚轴隔震等技术是目前研究的主流。耗能减震就是在建筑结构的层间、连接缝以及节点等位置装上消能装置。当发生小风天气或者发生低强度地震时,所安装的消能装置可以同建筑结构协同工作,使建筑结构保持在弹性状态,不会对正常使用造成影响。当风力较大或者发生较大强度的地震时,消能装置能够大量吸收和消耗建筑结构所受到的风力或者地震能量,从而使这些能量以热能的方式转化掉,保护建筑结构不被破坏。当前应用最多的耗能装置有很多,比如,摩擦耗能减振装置、金属阻尼器以及复合型耗能器等等。

  (二)主动控制。主动控制与被动控制之间存在着较大的差异,或者说截然不同,它主要利用作用力与反作用力原理,来对不良受力进行抵消,以达到减震的目的。运用此种减震控制技术时,首先利用传感器对建筑结构所受到的外部刺激进行检测,然后通过计算机对检测数据进行分析,计算出所受外部力的大小,最后,通过外部能源制造出所需要的力。主动质量阻尼、主动拉索以及主动支撑等系统都是目前研发的重点。

  (三)半主动控制。半主动控制主要是利用控制机构对建筑结构的各项参数进行自动调节,从而达到减震的效果。此种控制系统并不需要太多的外部力量,不需要使用强大的电流,仅仅依靠蓄电池就可以完成工作。一般情况下都是使用开关对半主动控制进行操控,当需要改变建筑结构的动力特性时,就可以利用开关来改变控制系统的工作状态来实现建筑结构动力特性的改变。可变刚度系统、可控摩擦时隔振系统以及可变阻尼系统都是目前应用比较广泛的半主动控制装置。

  (四)混合控制。将主动控制与被动控制相结合的控制技术,称为混合控制。混合控制综合了主动控制与被动控制的优点,既可以通过被动控制来大量消耗地震能量,同时又可以利用主动控制装置保障控制效果,因此混合控制的应用价值非常高。混合控制包括很多种类,比如主动质量阻尼系统混合调谐液体阻尼系统进行控制,还有将主动控制装置和阻尼耗能装置相结合的控制装置等。

  四、综合分析四种控制策略

  在上述四种建筑结构的隔震、减震和振动控制策略中,控制效果最好的要数主动控制,但是其应用程度却要明显少于其他三种技术。原因在于建筑结构体型庞大,因此所需外部能量过大,而且计算过程非常复杂。被动控制是目前发展速度最快,应用范围最广的控制技术,主要得益于其低廉的造价,以及良好的减震效果。半主动控制是介于主动控制与被动控制之间的一项技术,其控制精度较高,造价低于主动控制并且不需要太大的外部能源进行支持,其发展前景非常广阔。混合控制技术融合了多种技术的优点,其应用程度以及发展前景都非常可观。由于近年来国内地震频发,使得各界人士对建筑结构的隔震、减振和振动控制技术的研发引起了高度的重视,也使得振动控制技术得到了大力的发展。

  五、结语

  我国的经济正在飞速发展,对于抗震的研究也越来越深入,如今已经研发出了很多切实可行的,能够有效加强建筑结构的抗震能力的方法,但是研究的道路永远没有尽头,如今还有很多问题等待人们去探索,为了解决这些问题,必须加强探索地震中的建筑结构的控制规律,在人们不懈的探索之下,建筑结构的隔震、减振以及振动控制的技术会越来越成熟,一定会使建筑结构更安全,抵御地震灾害,使人们住得更安心,更舒适。

  作者:胡昌林 单位:遵义师范学院

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