建筑结构抗震设计及加固的研究探讨 建筑结构抗震设计及加固的研究探讨

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摘要:近年来,我国的基础建设的发展迅速,随着我国国民经济的不断发展,人们对于建筑结构的抗震安全要求变得越来越高。通过对建筑结构抗震设计,以及加固补强设计现状进行分析,结合实际工作经验,提出个人观点,希望为关注类似问题的人群提供参考。

关键词:建筑结构抗震设计;加固;研究探讨

引言

近年来,地震灾害屡屡发生,对社会及人类造成了不可磨灭的伤害,严重地限制了城市的建设与发展。在这样的环境下,人们开始逐渐意识到抗震设计的重要性,并在建筑结构设计中融入了抗震设计。但是由于设计人员对于抗震设计方面的知识了解甚少,导致在设计过程中存在很多亟待解决的问题。因此,本文就现代建筑结构抗震设计与加固处理展开详细的探析,分析并阐述了抗震设计在现代建筑结构中的重要程度,同时也针对性能抗震设计的含义以及抗震设计期间常见的问题展开了探讨,基于分析我国抗震加固发展历程的基础上提出了合理的建筑结构加固处理技术,以期能够为了建筑行业的发展提供一个借鉴。

1现代建筑结构抗震概念设计的重要性

经过大量的地震灾害后,人们逐渐意识到了建筑结构抗震性设计的重要性,并提出了“概念设计”而良好的“概念设计”能够在一定程度上决定建筑结构的抗震性。其目的就是为了能够合理地去选择建筑物的结构形式,以合理的建筑结构来进一步满足人们对建筑物的“大震不倒”的要求。在进行结构抗震设计时,建筑结构设计者需要不断地提高对抗震设计的认识和设计水平,在最终选择建筑方案时可避免业主的干涉,尽量避免因建筑物的大小、形状及布局等因素而出现较明显的缺陷。此外,建筑结构设计方案也不容易受到业主的经济观和使用观的影响,因为过于盲目地将建筑结构下部的延展性降低就会在一定程度上导致建筑结构中抗震墙的数量、形式等方面存在不合理现象,影响建筑物的整体质量。

2建筑结构抗震设计中遇到的核心问题

2.1重视前期结构方案设计

一些设计单位和业主不重视结构方案设计,只会盲目要求建筑外观好看,标新立异。由于设计周期较短具有普遍性,为了节省时间,往往出现建筑方案设计脱离结构方案设计的情况。建筑设计师对结构平面、立面、特殊结构的把握不如结构设计师,会出现很多完全可以避免的结构不规则情况,对抗震不利。建筑设计与结构设计是相辅相成,互为骨肉,有我有你的。一个好的建筑,一个满足抗震设计要求的建筑,离不开初始结构平面、结构立面及内部柱网主梁的布置。如果一个在方案上有抗震先天缺陷的建筑方案,后期的抗震措施就要花几倍的成本去处理,也未必能取得好的效果。

2.2注意结构体系的选用

结构体系应根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素,经过技术、经济和使用条件综合比较确定。结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力;应具备必要的抗震承载能力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力;对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。

2.3选取合理的结构平面和立面

平面不规则,分为扭转不规则、凹凸不规则和楼板局部不连续;竖向不规则,又分为侧向刚度不连续、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变。我们在结构方案布置时,尽量避免出现上述六种平立面不规则情况。如果发现建筑有特殊要求,不得不采用不规则平立面,需要进行专门研究和论证,采取特别加强措施。

3房屋建筑工程结构加固改造技术的应用

3.1 增设屈曲约束支撑加固法

结合工程项目的实际情况分析,明确案例,框架–支撑体系是框架与普通支撑组合的结构体系,但是普通支撑存在一定缺陷,普通支撑在轴向压力作用下容易发生屈曲,且承载力和刚度会下降,对结构的整体抗侧刚度產生严重影响,且由于支撑过早屈曲导致钢材的性能得不到充分发挥,降低了钢材的使用率。屈曲约束支撑是防屈曲减震构件的一种,它克服了普通支撑受压屈曲的缺点,具有在受拉和受压状态下都不会发生屈曲的特性。屈曲约束支撑的中心是内核芯板,与普通支撑不同的是,外部设置有套管,一般套管为钢套管,内核芯板被置于钢套管内,在钢套管和芯板之间有填充材料,一般为混凝土或砂浆。为了减小芯板受轴力时传给填充材料的力和受压情况下膨胀,通常还在芯板与填充材料之间留有一定间隙或加入一层无粘结材料。屈曲约束支撑所受的荷载,全部由芯板内核承担,钢套管和填充材料仅约束内核芯板受压屈曲,以此达到支撑在受拉和受压2种情况下都能发生屈服。屈曲约束支撑具有承载力高、延性和滞回性能好的特点,以及在加固工程中布置方便。

3.2 剪力墙加固法

分析工程项目实际情况来看,其房屋建筑结构楼层盖板长度与宽度比、结构形式、砂浆混凝土强度、柱截面处尺寸,以及填充墙与主体结构拉结等,均不符合当前我国关于抗震鉴定结果标准的要求。综合多项影响因素的鉴定结果分析来看,目前该项目的综合抗震能力指数<1.0,需要对该房屋建筑结构采取加固技术措施;另外,在对该房屋建筑结构变形鉴定中,能够确定第1层与第2层之间存在着较大建筑结构层间位移角变形,无法满足GB50011—2010《建筑抗震设计规范》的相关要求,因此,该房屋建筑结构评定结果为不满足GB50023—2009《建筑抗震鉴定标准》要求。针对上述建筑结构运行情况分析,确定采取剪力墙加固方法,剪力墙本身平面内的抗侧力强度与刚度都非常大,因此在建筑结构的布置过程中,应尽可能布置在建筑结构中的有利位置,从而可以有效达成抵抗水平地震作用下对于结构体系的破坏。加固方法实施过程中,采用剪力墙加固方法,需要合理布置剪力墙,进而实现对建筑结构侧向刚度的有效改善,最终实现对建筑结构侧向位移的有效控制,进一步达成建筑物抵抗外力作用的能力提升。目前,剪力墙构件的特征非常明显,其自身截面尺寸较大,并且受力非常复杂。因此,在对剪力墙加固实施中需要采取弹塑性分析,并建立与之相关的受力模型,能够更好了解该加固方法下构件在受力水平作用力的抵抗情况。现阶段的加固处理主要是以建筑结构以及承载力不足等方面的加固为主,就整体角度而言缺少了对结构的辨别和掌控。例如:在处理加固多层砖混结构墙体时,关键在于增强墙体的钢度,从而与相邻楼层的产生一定的钢度差,这样的加固方式对于建筑结构的抗震性能而言存在一定不利影响。另外,在进行加固处理之后的构件其承载力有着明显的提升,但是却造成了防火等级下降的情况。这些问题都在一定程度上表明了在进行加固处理时需要就整体角度进行把控,通过加固处理的方式来妥善地解决存在的问题。

结语

总而言之,在地震频发的环境下,加强对现代建筑结构抗震设计和加固处理是非常必要的,当基于合理的角度上明确建筑结构的具体形式之后,就需要科学地布置建筑物的结构抗震设计,只有这样才能够最大限度地避免因抗震不利而造成的严重后果。因此,不断创新和优化建筑结构设计,是保障人们生命财产安全的重点,更是建筑行业得以持续发展的关键。

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