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基于性能抗震优化建筑结构设计的要点分析

时间:2022-03-18 08:12:00 来源:网友投稿

摘 要:随着社会经济的不断发展,建筑行业的规模性扩大趋势放缓,人们对建筑的质量以及安全、生态等方面的性能要求逐步提升。其中,抗震性能的建筑设计成为近年来相关建筑设计工程师的重点研究课题。本文针对抗震性能建筑结构设计的优化要点展开研究,希望与广大专家、学者共同分享、探讨。

关键词:抗震性能;建筑结构;设计要点

1 前言

建筑结构是设计阶段的重要内容,也是建筑设计师需要充分考虑的前提。具备抗震性能的建筑其结构设计尤为重要,因此,要求设计师既遵循建筑设计的基本规律,同时也要充分了解实际情况以及其他建筑抗震性衡与使用情况的相关信息,只有深入研究才能真正解决目前抗震建筑的关键难题[1]。为了进一步研究建筑结构中抗震性能设计因素的要点,笔者通过查阅参考文献、结合自身实践经验,从必要性、原理以及难点突破点出发,对其优化要点进行深入论述。

2 建筑结构抗震性能设计的必要性分析

我们知道,目前,多数建筑设计越来越关注其抗震性能,这与人们的生命财产安全直接相关,因此受到广泛关注。然而,因为建筑结构的设计应遵循建筑整体设计的规则,因此,如何从结构入手进行抗震因素的优化,对于设计师而言成为较大的突破难题[2]。其次,建筑结构的设计具有相对稳定性,一旦设计师在设计环节做好了建筑整体结构的规定,那么则意味着其后期的施工和具体细节均遵循该规定,难以变动;可见,前期的建筑结构设计要加入抗震性能元素具有较大的难度。另一方面,抗震性能的设计是为了合理配置社会资源,避免难以应付相应等级自然灾害的不合格建筑浪费人力物力财力的情况发生;同时,这也是现代化城市建设的基本要求,是可持续发展的基础保障。总而言之,对建筑结构进行抗震性能的优化设计实践和研究,对于提高建筑水平、提高人们生活水平均具有积极意义。

3 抗震性能建筑结构的原理概述

要对抗震性能建筑结构的设计进行分析,首先应了解何为抗震性能,如何实现基本的抗震建筑结构。我们知道,抗震性能主要指建筑具有一定等级的抗震功能,例如,在一定层级的地震灾害发生情况下,建筑能有效避免坍塌等现象的发生,足以保护人们的生命与财产安全[3-4]。另一方面,在实现建筑抗震性能上,首先在于场地的选择,在进行建筑选地时,就应该尽可能通过调查、勘测等手段了解其场地安全性,保证从布局、结构以及选址上保证建筑施工以及以后其使用的安全性。其次,对建筑的平立面进行合理设计,一般来说建筑的动力性能是其布局与结构的决定基础,因此,首先对布局进行合理设计,才能保障其后期的抗震性能。另外,在平立面的基础上,还应选择合理的结构形式,即整个建筑结构的体系,包括防烈度、建筑的高度、结合场地的环境因素、建筑材料、施工技艺等,均对其最终的抗震性能水平具有至关重要的影响。总而言之,抗震性能的建筑结构设计尤其固有的设计原理,在此基础上还具有其特殊场地、特殊建筑功能以及时机要求等方面的特征,要求设计师充分考虑各方面因素。

4 现阶段抗震建筑结构设计的难点

从上文讨论中我们可知,建筑结构的抗震性能在现代社会建筑领域至关重要。据有关研究和资料显示,目前已经出现许多学者和专家针对建筑结构的抗震性能进行深入分析,但仍存在较多的设计难点,对此,笔者从以下两个方面入手进行其难点总结:(1)建筑工程项目的具体选址问题。一般来说,建筑工程在选址过程中应以避开地震带为主要方向进行选择,然而,在实际的城市规划以及商业项目建筑等活动中,往往无法真正有效避开所有地震带进行施工;与此同时,选址问题涉及许多方面专业知识,包括地理环境勘测、勘测技术、建筑技术以及环境保护等,对建筑结构设计人员的综合素质要求极高。另一方面,若建筑选址无法避开地震带,意味着设计师要采取有效的额抗震措施,包括加固桩基、地基的措施以及加强基础和上部结构的处理措施等,总体难度较大。(2)建筑的平、立面布置与抗震理念设计原则互相矛盾。该类矛盾是建筑设计中最为常见的难题,一般来说,建筑要求的平、立面布置会导致平面不规则或竖向不规则等后果,直接影响建筑的抗震性能,严重时可能会出现不规则结构的现象。其次,在实际工作中往往会服从建筑的要求,对平面不规则等结构采取采用空间结构计算模型的策略,给整个体系设计带来较大挑战。

5 抗震性能建筑的设计优化要点分析

在上文论述基础上,为了进一步为抗震性能建筑结构的设计优化发展提供可参考依据,笔者从审核、参数选择以及其他注意事项三个方面对其优化要点进行分析。

5.1 设计前对建筑结构的基本信息进行严格审核

在设计之前,为了保障建筑结构设计的合理性与科学性,应首先对其区域进行资料调查,包括其区域差异、防震烈度差异等,并对所搜集的资料进行严格核验,保证信息的准确性和充分性。另外,依循防震烈度的具体情况进行等级确认。另外,由于部分城区建筑被划归为标准设防类,此时,设计师在设计过程中可忽略设防烈度的考虑,但对于其他特殊建筑应严格按照规范进行设置。

5.2 设计中合理选择科学有效的参数

参数是整个建筑结构设计过程中需要考虑的量化因素,对其合理性与科学性至关重要。一般来说,应对框架设计进行严格考量,在现有构架之中增设抗震类的防线,以达到提高构建体系有效性的目的。其次,应选择的参数要重点考虑构架高度,有序调控最大数值的构架高度,并将其进行适当调控,从而保证最佳延性。另外,在进行剪力墙的布设过程中,应保证其匀称度,侧重设定纵横方位的最佳延展度,双重主轴表现出来的刚度要很近似。

从另一个方面看,参数的考虑还要包括洞口的缩减设计,若建筑要求中包括开洞项,则应保证其彼此对齐程度。此外,在硅构架的设计中,为了提高参数的真实性,要严格调配钢筋、限制截面尺寸,妥善布设钢筋,从而达到规避了构架的偏大扭曲,避免缓慢状态下的剪力破坏的效果。从具体情况来看,如果建筑结构中钢筋受损,锚固就减小了彼此的粘结特性,硅构架将崩溃。最后,笔者认为,在进行抗震性能的建筑结构设计中,必须还要重点考虑包括轴压比、剪重比、刚度比、位移比、周期比、刚重比轴压比等在内的参数。

5.3 其他注意事项

据有关调查数据显示,随着社会经济以及科学技术的不断进步和发展,建筑立面与室内空间装饰发生重大变化,尤其在实际的设计作品中也包含了各种品种形式。例如,建筑物立面上外挂的瓷砖、大理石板材、玻璃幕墙等,室内装饰中的吊顶、吊灯、雕塑等;然而,这些建筑特色往往容易忽略其本质的抗震问题,首先在材料上就不具备抗震的基本要求。在具体的建筑设计中往往忽视了这些材料的抗震性能问题,尤其是这些装饰物选材与建筑是否具有有效的连接性。因此,在进行建筑结构设计时,要在相关资料上记录完全,避免选材以及施工技艺与建筑抗震性能产生矛盾的情况。

6 结束语

综上所述,建筑作为社会经济发展过程中与人民息息相关的行业,其除了最基本的使用功能、容量以及美观性以外,其安全性能越来越成为人们关注的重点。尤其是抗震性能的优化更是给建筑结构设计带来许多难题。因此,要达到建筑的抗震性能优化目的,必须从其设计环节的各阶段出发进行考虑,包括建筑本身结构、用料以及管理等方面,总而言之,只有综合考量才能为建筑結构抗震性能带来坚实保障。

参考文献:

[1] 马倩.超高层建筑结构基于性能的抗震设计[J].四川水泥,2016(8):59.

[2] 肖辉.浅析工业与民用建筑结构抗震设计优化[J].低碳世界,2016(34):176~177.

[3] 刘文龙.高层建筑结构抗震的优化设计分析[J].中国新技术新产品,2016(23):106.

[4] 马倩.关于建筑抗震结构设计的优化策略探讨[J].四川水泥,2016(8):56.

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