大跨度结构工程防震设计要点分析

【摘 要】近些年来,随着我国经济与社会发展,建筑行业发展迅猛,大跨度结构工程也得到了较为广泛的运用,主要是社会基础设施占大多数,像是体育馆、电影院等等。大跨度结构的防震设计是整体结构工程的重点,本文将就此展开简单分析。 

  【关键词】大跨度;结构工程;防震设计;分析 

  地震作为突发性高、破坏性较大的地质灾害,对于建筑物的破坏性很大,尤其是大跨度结构工程,覆盖面较广,地震反应很敏感,造成的破坏面往往较广。因此在大跨度结构工程施工前,应该进行较充分地防震设计,并做好相关防震测试工作。 

  1、大跨度结构工程防震设计的概况 

  大跨度结构工程的设计相比较一般建筑物而言较为复杂,其相应的抗震设计也自然复杂。目前,国内外的抗震设计标准还不能适用于大跨度的结构工程,也没有固定规范可以参考,我国的大跨度结构工程的防震设计还处在发展初期,存在很多不足有待完善。 

  2、大跨度结构工程在地震中可能遭到的威胁 

  由于缺乏固定的抗震设计标准与规范,所以,研究与分析已发生地震灾害的大跨度建筑物是防震设计的重点工作之一。经过统计可以归类为以下几种: 

  2.1 支承连接件出现失效情况 

  大跨度结构工程遭受较强的地震灾害,会出现支承连接件失效的情况,由于建筑的上下结构在地震中会发生一定的相对位移,往往会超出支承连接件能够承受的范围,在这个情况下,支承连接件就会出现失效的现象,导致上下结构脱开。 

  2.2 下部结构出现失效情况 

  大跨度结构工程的下部结构包括钢柱、斜柱等竖向结构。如果下部结构承受不了自身的重力作用以及来自支座传来的地震作用的话,就会导致下部结构裂开或者是折断等严重损坏。 

  2.3 地基软弱 

  地基是建筑最为重要的设计部分,尤其是大跨度结构工程,如果地基选择不当,对地基处理不够,就会导致地震灾害发生时,由于地基软弱,结构出现很大程度上的沉降或者是水平位移。 

  3、大跨度结构工程的抗震设计 

  大跨度结构工程近几年在国内各大城市都有施工,但是由于其结构工程的特殊性,防震设计是整体工程设计的重难点,确保在地震发生时,大跨度结构工程的损坏控制在预期范围内,并且可以进行后期修补。一般,国内的大跨度抗震设计都是由两个阶段分开进行的:首先,选择合理的设计方案;其次,在抗震设计初期以及施工图纸确认阶段,进行抗争能力的验算,并根据结果适当添加减、隔震的设计。 

  3.1 选择科学合理的大跨度结构工程的抗震设计方案 

  地震灾害的发生往往是无法预测、难以控制的,所以,防震设计对于大跨度建筑相当重要,目前抗震设计方案主要分为概念设计以及计算设计。其中计算设计是根据计算模型的假定与设想,所以与实际地震情况有一定的差异,如果完全依赖于计算结果来进行设计是不可行的。 

  针对概念设计,为了保证建筑结构抗震性能,以及考虑到工程的预算等问题,应该注重塑性的部位选择以及上下部结构连接等相关设计,还应该确定下部结构的科学合理性。因此,在概念设计之前,必须要进行研究分析,结合整体结构设计,分析最为薄弱的抗震部位,然后再做出相应调整以确保抗震性能最佳。 

  3.2 做好延性抗震的设计 

  在分析确定最终的抗震设计方案之后,应该对结构做好延性抗震设计,主要是两个方面:其一,针对预期有可能出现塑性铰部位,进行严格、仔细配筋设计;其二,还应该对整个大跨度结构工程进行抗震性能分析、验算以及测试,确保结构抗震安全性能。 

  3.3 大跨度结构工程的减、隔震设计 

  目前建筑工程采用较多的抗震手段就是减、隔震技术,这项技术不仅简单可行,而且经济科学。经过调查与研究分析,适合采用减、隔震设计的情况可以概括为以下:(1)、大跨度结构呈刚性,且刚度较大,结构的自振周期小,在地震发生时,自振频率较高,容易遭受损坏;(2)、大跨度结构工程的布置不规则、不匀称,在地震发生时会因为受力不均,受力较大部位出现坍塌,影响整体结构稳定性,比如说,柱高低不一,分布不均等。 

  另外,在进行地震运动能量预测时,通常都是研究高频分量,忽略了低频分量,这种分析手法会导致减、隔震设计不具备针对性,甚至,这部分是否需要采用减、隔震设计都不清楚,带来了抗震设计中的安全隐患。 

  针对以上现象,可以通过将建筑结构主振型的周期加大,保证建筑结构受到地震影响的范围较小,同时加大了结构消耗地震能量的能力,最终减少地震对大跨度结构工程的影响。 

  4、结束语 

  地震灾害作为严重的自然灾害,由于其突发性、破坏力强、影响范围广等原因,会对建筑工程带来严重的考验。近些年来,我国大跨度结构工程的兴起,往往投资较大,实用性较强。所以,在进行设计时,应该从各方面进行考虑,尤其是地震灾害对其影响较大,在建设时,就应该进行严格选址,选择科学可行的抗震设计方案,做好延性抗震设计以及减、隔震设计,确保大跨度结构工程的抗震安全性。 

  参考文献: 

  [1]李延萍,赵冰.论建筑设计在建筑抗震设计中的重要性[A].河南省土木建筑学会2009年学术年会论文集[C],2009年 

  [2]赵晓玲,郑海峰.浅谈对建筑抗震设计的认识[A].土木建筑学术文库(第13卷)[C];2010年 

  [3]夏玉荣. 关于大跨度建筑结构设计的分析[J].城市建设理论研究,2012(18)