工民建结构的抗震探析

【摘 要】工民建结构抗震一直以来都是建筑工程研究的重要项目,是一个非常重要的部分.尤其是近几年来,由于地震多发,人们对建筑物的抗震能力越来与重视,因此工民建结构抗震的研究成为人们最为关注的课题.在不断的探索中,人们发现概念设计这一原理开启了工民建结构设计的新纪元,在概念设计的引领下,建筑物的抗震能力将得到显著提高.

【关 键 词】工民建结构；现行抗震计算模型；概念设计

近年来,地震灾害的多发让人们意识到工民建结构抗震性研究的重要性,通过工程师和设计者的不懈努力和探索研究,人们发现概念设计对于建筑物抗震性的重要程度要远超于结构计算的设计.因此,概念设计对工民建结构抗震的作用引起了人们极大的兴趣.

1工民建结构抗震概况

1.1现状

目前,建筑物抗震主要有以下几种方法,一是通过在结构上增加建筑物的抵抗力以期达到抗震的目的,由于其简单易行地操作方法被人们大范围的应用.但是不得不说这种方法的抗震性能并不好,且投入很大,经济效益不高；另一种方法是结构减震法,即利用橡胶的弹性减震效果来增强建筑物的抗震减震性能.这种方法主要是利用橡胶隔离地震对建筑的破坏,在施工过程中需要将结构底部截断,因此为施工带来极大不便,使施工难度加大,所以很少被使用；第三种方法是钢结构.这种设计结构具有极好的结构延性,可以大大增加建筑物的抗震能力.但是值得注意的是,钢是一种成本极高的材料,并且就材料本身而言也极易被腐蚀,因此也存在不足.上述三种方法均属于结构设计里的抗震方法,虽能有效减少地震带来的危害,达到抗震减震的需求,但或多或少都存在着不足和隐患.所以,人们开始注重概念设计的研发,通过在结构设计的基础上使用概念设计,使建筑抗震体系更加完善,抗震能力不断提高.近年来通过效能器的使用来达到消能减震的目的,即我们通常所说的消能减震系统.这一方法在结构设计的基础上添加了概念设计,有效的增强了设计的精准度,提高的建筑的抗震减震性能.

1.2存在的问题

由于地震自身的传播特性——由震源以地震波形式向四周快速传播,造成地面建筑的剧烈震动、挤压、变形,当超过建筑物的曾受能力时,便造成了建筑物的倒塌.由于地震的这种特性,就必须加强建筑物的稳定性,于是各种能够加强稳定性的结构模型被应用.在工民建结构中,许多常用模型（如等效斜撑模型）普遍存在精度低、校宽度难确定等问题.此外,许多工程师也曾提出过多种不同的结构模型,但多数过于复杂,难以应用于实际的建筑中,并且精度不高的问题依然存在.针对这些问题,现在建筑业通过将结构设计和概念设计结合,弥补传统单一的结构设计的不足,致使现在概念设计的作用日益凸显.

2概念设计的内涵及应用

什么是概念设计,简单来说既是：在抗震结构设计中,以结构设计为基础上,在此之上再进行整体考虑,并通过对以往的认知和经验的运用,来解决建筑物抗震设计的难题.概念设计主要是为了提高结构的抗震能力.概念设计主要由五种要素构成,包括：场地因素（主要指地层结构的稳定性）、结构因素（即计算结构模型）、结构选择（即选择何种抗震结构）、材料选择（即分析材料的能效）、空间因素（即在风、温度等空间因素的影响下,结构所能发挥的效用）.通过概念设计,可以将结构设计的强度、延性、刚度等方面得到提高,增强建筑的抗震性能.

目前普遍流行的现行抗震计算模型是由新出台的抗震规范规定的,由于造成抗震结构的强化无法得到提升的主要原因是抗震模型的计算问题,而人们从建筑的两个主轴方向对地震的作用进行对建筑物抗震力的计算,通过这两个主轴方向的抗侧力来承担水平地震作用.所以,人们通过分析近年来地震资料和研究成果,在概念设计原理的基础上总结出：随着地震与建筑物之间互相作用的方向发生改变,建筑物最不受力的状态也会随之改变.

3概念设计对工民建结构抗震的作用

近年来随着经济的快速发展,人们物质生活水平日益提高,因此精神文化需求也不断增加,享受型消费不断增加.体现在建筑业便是对建筑结构设计水平的要求提高.因此,新型的高强度性、高环保性建筑材料成了新一代的宠儿.为了新型材料的更好的抗震性、安全性、环保型、轻便型、经济型,就必须加快先进的科学的计算理论,创新概念设计思想.这种概念设计对提高工民建结构的抗震性起着极为重要的作用,具体表现为：

（1）建筑抗震设计规范以多重可靠的理论为基础,并吸收了延性设计思想.但我们却不能犯本本主义的错误,忽视了实际情况.理论源于实践,我们必须坚持从实际出发,实事求是,在科学的理论的指导下,结合实际,科学的运用.所以说我们需通过概念设计的应用,加强对抗震结构设计的重视度,加强对概念设计的研究,加重对概念设计的应用比例.

（2）由于概念设计在最初的设计阶段难以在计算机上完成,所以想要设计好结构方案,就必须充分了解不同结构的各色特点和独特性能,创新设计思想.概念设计的作用在此得以突出,由于概念设计可以对方案设计进行概念性估算,从而可以使设计者形成一个清晰的思路,有效的进行比较,而且免去了后期的运算,不仅提高了工作效率,更加提高了设计的精准度和可靠度

工民建结构的抗震设计,受多种因素的共同制约,这些因素中有许多是模糊的.而地震发生的不确定性以及发生因素的复杂性,更增加了计算或预测建筑物抗震设计的难度.概念设计的应用恰恰为此难题的解决找到了出路.

4总结

从过去的唐山大地震到2008年的四川再到2010年青海玉树地震,我们在加强建筑物的抗震上尝试过不少方法,或加强建筑材料的刚性、或调整结构模型设计,但收效不大.而概念设计的提出与应用为工民建结构抗震性的提高带来了曙光.未来,若能转化设计理念,在结构模型设计上应用概念设计,或能是工民建结构抗震水平再上一个台阶,有效地提高建筑物的抗震能力,为人们安居乐业带来福音.