時間:2023-09-01 16:49:30
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二、房屋建筑屋頂與墻體的抗震設計
在地震期間,房屋建筑的受損程度與建筑質量之間呈正比關系。也就是建筑質量越重,建筑的受震害程度則越嚴重。反之,若建筑質量越輕,那么其受震害程度將會越小。其次,建筑結構越穩定,其在地震災害中的安全性也越高。因此,在房屋建筑結構設計中,應盡可能最小化建筑質量,以達到最小化減小房屋建筑受震害程度的目的。一方面,減輕房屋建筑圍護結構的質量,從而達到減輕房屋建筑墻體質量的目的。若建筑的墻體質量過重,將會降低建筑的抗震性能,使得建筑在面臨地震災害時,易受破壞。因此,在建筑結構設計中,需對減輕墻體重量這一點進行考慮。另一方面,在建筑屋蓋設計期間,應盡量選擇質量較輕的材質。并且不要在建筑屋頂設計中添加不必要的附屬物,以免增加屋蓋重量,間接增加建筑高度,對房屋建筑抗震性能產生不良影響。若在屋蓋設計期間,個別物品是必須建造的,則需要通過設計盡可能降低其高度,并增強牢固性。選擇質量輕的材料,從而提高建筑的抗震性能。
三、房屋建筑結構設計的規則性
1.合理控制房屋建筑高寬度對于房屋建筑而言,其受震害程度與建筑本身的高寬比具有一定的關系。受地震作用影響,房屋建筑的傾斜程度(側移程度)會因為其本身高寬比越大而越嚴重。同時,房屋建筑的層數越多,其在地震災害中所面臨的破壞也會越嚴重。因此,為了保障房屋建筑對于地震破壞的抵抗能力。在設計期間,需對其建筑的高度與寬度進行合理控制。結合房屋建筑的實際情況,在保障房屋建筑的抗震要求的條件下,對房屋建筑層數進行合理調整。2.規則性設計房屋建筑結構在房屋建筑的結構設計上,均勻分布結構剛度與質量、規則設計建筑平面與立體結構等是保障建筑抗震性能的一個重要環節。若房屋建筑具有平面設計復雜,而質量、剛度等分布混亂的情況,在面臨地震時,房屋建筑將會產生扭轉情況,使房屋建筑受到嚴重破壞。其次,在建筑整體結構的設計中,房屋若具有規則性,在地震期間發生扭轉的可能性較大。并且若建筑采用錯落立面,將會因為高度過高而引起鞭梢效應。3.合理處理房屋建筑的防震縫若房屋建筑結構不規則,需處理好建筑的防震縫。設置防震縫期間,應將房屋建筑劃分為相互獨立且規則的結構。防震縫兩邊需具備足夠寬度,徹底分開防震縫兩邊的上部建構。并順著建筑高度,在防震縫兩側布置墻體。4.合理布置房屋建筑的縱橫墻墻體屬于房屋建筑的主要承重構件,由于房屋建筑的剛度大小主要取決于墻體數量,若承重墻體上,將會加大墻體間隔,進而降低房屋建筑的剛度以及抗震能力。因此在設計期間,需均勻分布房屋建筑的橫墻以及縱墻,從而確保房屋建筑的整體抗震性能。5.合理布置構造柱以及圈梁構造柱、圈梁等均屬于提高房屋建筑抗震性能的重要組成部分。其中構造體有利于增強建筑墻體的抗剪性能,并優化建筑結構變形能力,從而使建筑結構在外力作用不大的影響下僅發生變形,不對建筑結構整體的穩定性產生影響。因此,在布置構造柱時,需以《抗震規范》作為布置依據,在墻體交叉處均設置構造柱,促使墻體材料由脆性演變為延性。另外,圈梁有利于緩解地震對于建筑的損害,提高墻體之間的連接牢固性,對于增強房屋穩固性、整體性等可起到明顯的促進作用。在一定情況下,還可抑制墻體產生裂縫。
1土木結構設計中抗震要求概況
地震的發生具有一定的瞬時性以及隨機性,當前國際上還未出現能夠精確的預報地震的測量儀器。在建筑工程當中,土木工程結構是建筑物的基礎,其結構在發生地震時會出現一定的形變現象,嚴重時還會出現倒塌。因此在進行土木工程結構的設計過程中一定要根據其結構的抗震理論以及抗震設計的實際經驗來分析結構的抗震反應狀況以及能力。同時設計人員在設計時要以抗震規范及當地實際情況為依據來進行靈活的結構抗震設計,逐步的解決在設計當中出現的諸多問題,從而保證設計的質量。此外,建筑結構的整體體型以及銜接位置的構造設計也是影響其抗震性能的主要因素,因此在設計的過程中要充分的考慮這兩點,從根本上來提升結構的抗震性能。
2影響土木工程結構的抗震性能的因素
2.1土木工程建設的場地選擇
對于土木工程結構來說,其場地的合適與否是影響其抗震性能的因素之一。因此,在進行土木工程結構建設的過程中,工作人員首先要做的就是選擇一定合理的施工場地,從而保證土木工程結構的抗震性能。但是,在選擇結構施工場地的過程中要注意以下幾點:(1)仔細檢查場地的地基狀況。土木工程結構施工場地的地基只有在保證擁有一個平穩的狀態,才能夠避免其在發生地震時由于地基不穩而導致結構損壞甚至是倒塌的現象。(2)保證場地的平坦性以及開闊性。在發生地震時,通常都會出現斷層以及滑坡的現象,因此在選擇場地時一定要選擇較為開闊平坦的地區,從而保證地基的穩定性,以此來提高結構的抗震性能,從而避免出現滑坡以及斷層的現象。
2.2材料的選用以及結構體系的設計
合適的建筑材料以及結構體系與土木工程結構的抗震性能有著非常緊密的聯系。因此在進行結構體系和材料的選擇時一定要根據結構抗震的需要來進行,以此來提升結構的抗震性能。當前,鋼筋混凝土結構時土木工程施工當中常用的結構體系之一,但是其在使用當中常會出現側移以及彎曲的現象,大幅度的降低了結構的抗震性能。實際上,鋼結構以及型鋼混凝土這類的結構能夠有效的提高結構的抗震性能和降低柱斷面尺寸,從而達到抗震的目的。
2.3合理控制土木工程結構的高度
無論是何種結構都要對其高度進行合理的控制,這樣才能夠保證結構的抗震性能。在地震災害當中,建筑結構的受損程度與其高度是成正比的,因此要想降低地震對結構的破壞就要將其高度控制在合理的范圍內。過高的建筑結構其穩定性就不能夠承受地震的沖擊力,結構也就出現一定的變形現象。在進行結構設計時,設計人員要結合工程施工環境以及現場的情況來進行高度的確定,以此來提高結構的抗震性能。
3土木工程建筑的主要抗震措施
3.1在土木工程的地基中使用特殊的防震材料
在土木工程結構當中使用隔震材料主要針對其地基進行的,這主要是為了降低地震對建筑物的傷害。建筑地基在傳統的抗震處理當中通常是在其底部進行黏土以及砂子的鋪設,這種方式雖有一定的抗震效果,但是卻未有效的提高結構的抗震性能。當前,在進行土木工程結構地基抗震處理當中,傳統的砂子和黏土已經被現代瀝青所替代,這就有效的提高了地基的抗震性能,從而降低了地震災害對結構的影響。
3.2重視工程場地的選擇
在選擇結構施工場地之前,設計人員首先要考核整個工程場地,分析工程施工場地的狀態,同時在確定場地時要對當地的氣候、地理環境、地形以及場地的地質條件進行細化并充分的考慮,要避開凹陷、滑坡以及斷層的地段,若必須在這些地段上進行施工則要進行有效的安全防護,從而保證結構的安全性。
3.3在建筑物的節點處設置隔震裝置
在發生地震時,其能量會從建筑物的底部逐步的傳遞到其頂部,也就是說其能量是不斷上升的。因此在建筑物的各個關鍵節點設置一定的隔震材料或減震器能夠降低地震能量傳遞的影響。由于高層建筑使用隔震裝置會將樓層的自震周期加強,隔震裝置的作用不能夠得到有效的發揮,因此其不適用于高層建筑當中。在較低的建筑當中應用的隔震材料較為常見的是橡膠墊以及混合隔震措施,在進行隔震設計時,粘性隔震、設置隔震支座以及摩擦隔震這三種方式較為常用。其中,在建筑物當中設置隔震支座能夠有效的提高建筑物的穩定性,同時能夠吸收地震能量,具有一定的自我恢復能力,其應用更加的廣泛。
3.4均勻地進行豎向設計
設計人員在進行結構設計時一定要合理的掌握控制建筑高寬比以及上下結構比例之間的豎向收進尺寸,同時要對其豎向受力進行深入的分析,從而保證抗震性能。同時,設計人員要確保結構不會在突然受力的作用下而出現變形現象,也就是說要保證結構整體的強度和剛度,這就要求其在設計時要保證洞口的整齊性。此外,設計人員要保證同一層的豎向構件與其它層剛性的一致性,通過合理的措施來提高結構的延性,從而保證其整體剛度的平衡性,同時確保其能夠有效的分散地震的能量。
4結束語
綜上,抗震性能以及結構的穩定性和安全性是在土木工程結構設計當中的重點,同時也是人們關注的重點。在設計過程中,設計人員要掌握現場的情況,選擇合適的施工場地、布置合適的結構體系以及使用抗震材料,掌握抗震設計要點,從而有效的提高結構的穩定性以及安全性。
參考文獻:
1、土木工程抗震結構設計中的重要性?
近幾年來, 雅安地震、汶川大地震等不同大小級別的地震時有發生,嚴重影響了人們的生存質量。如何增強土木建筑工程抗地震能力顯得尤為重要,對于抗震結構設計的重要性,我們主要從以下兩個方面進行探討。一是土木工程在結構上具有復雜性,地震發生時所產生的動力作用效應具有多樣性,這樣就使得抗震設計成為了當下土木工程結構設計的重中之重。二是為了保證施工建設質量的安全和實用性,就必須保證設計概念的實際性和合理性,而這主要是從實體的實用性和真實性出發,使抗震設計不斷的優化。?
2、土木工程抗震設計中需要把握的要素
基于地震造成的損失具有無可估量性以及近年來發生地震幾率的高頻率性,建筑師們對于抗震設計越來越重視,為了有效的提升土木工程后期建設的使用安全性,在進行抗震結構設計的過程中,必須注意以下幾點:
2.1保證結構布置的規則性和合理性?
首先,在進行抗震設計時應盡可能保證土木工程結構的規則,使其簡單明了,并且可以初步的計算土木結構各構件的受力情況,進而保障抗震設計的精確性。除此之外,簡單地建構外形可以最大程度的降低地震對建筑物的損害,進一步提高土木工程結構的整體性,提高其抗震性能。?
2.2保證結構形狀設計的簡練性?
一是保證結構設計的精細和簡練,同時明確和分析各個構件的受力,保證計算數據的高度精確性。二是當地震發生的情況下,減少對建筑物的損壞,促進抗震能力的提升。
2.3保證整體設計的合理、科學和有效性?
在進行結構設計的過程中,必須嚴格按照相關的基礎要求進行,保證設計的承載強度和剛度達標,同時與上部的構件進行穩定、可靠的銜接。再者就是保證隔板、柱體等銜接空間的充足,進而保證結構具有足夠的剛度以及抗力,能夠與其它部件之間形成良好的銜接,提升豎向和水平的抗震能力。?
2.4保證豎向設計的均勻性?
這是在進行土木工程結構設計過程中必須充分考慮的因素,尤其是要特別的注意建筑橫隔層的設計,精確豎向結構的尺寸收縮,保證分隔層均勻的稱重。再者就是保證開設洞口的規則和整齊,減少扭曲和外力的作用,保證結構的強度、剛度和延性。這就要求在設計過程中,必須使結構鋼性、支柱在同一個水平面上具有均衡一致性,促進對地震能量的吸收和發散。在進行充填墻設置的時候,分開柱和墻,并設置防震縫,保證后期建筑施工的質量。?
3、提高土木工程結構設計中抗震措施
3.1合理選擇建筑結構原材料
材料是提高建筑物整體質量的基礎保障。鋼筋材料在土木工程施工中使用范圍非常廣,鋼筋材料的質量直接決定建筑物的整體抗震能力。因此,施工人員應該結合建筑施工的實際狀況,選擇合適的材料,在考慮鋼筋韌性的同時還應該充分考慮鋼筋的受力方向。在選取土木工程施工中使用其他材料時,施工人員在考慮材料抗震性能的同時還應該注重成本控制,從根本上為土木工程的發展提供動力。?
3.2合理結構布置,提高抗震效果
建筑結構設計中的布置是一個很重要的環節,對建筑房子抗震性能有很好的提高作用,在設計建筑結構布置中,設計者需要考慮到很多的因素:所在建筑地的地形、建筑平面外形尺寸、抗側力分析、荷載的分布情況等。這些布置表面上簡單,可是真正運用在實際當中,就會出現各種各樣不同的原因而導致沒有規定時所出現的效果,尤其是當建筑設計的外在非常復雜,設計者很難按簡單化方案的方式施工,只要將問題控制在允許范圍即可。現如今的我國還沒有對建筑結構設計作出明確的規定,如果再加上是初來的設計者缺乏實踐的經驗,很可能無法保證建筑結構的設計要求,有的設計師還一味地聽投資商的意見,放任他們所說的無理要求,這樣很有可能破壞原本的較為規范的設計,而出現各種問題,各種數據偏差,這樣建筑結構設計就失去了它的意義作用。
3.3合理設計隔震及消能減震?
在對結構減震的實踐中,在7度的地震中檢測表明其土木工程結構所承受的地震作用大致相當與5.5級的地震烈度對建筑產生的破壞性影響,其結構在遭遇地震的時候工作范圍仍然在彈性范圍內,降低了結構在地震中產生的加速度、位移、速度等不良反應,從而減輕或者消除了結構部件的損壞,對土木工程起到了很好的保護效果。設計消能減震、隔震需要重點注意以下幾方面內容;其一,選取地基及建筑場地期間,應確保地基的密實特性,確保地基的穩定性,也就是最大程度降低地震對建筑的作用;其二,因為建筑結構的差異,隔震系數的標準也各不相同,因此,設計期間,需要結合項目的真實情況,選擇科學的隔震支座,不可以忽略風力的負荷作用;其三,選擇隔震、抗震的構件期間,應重點對建材原料的延性進行考量,從而縮減地震對建筑的損壞程度。中國目前也有幾十余座新建或加固的被動耗能減震建筑與橋梁。上海電視塔、珠海金山大廈、上海楊浦大橋等大型建筑都應用了耗能減震裝置,并取得了很好的減震效果。
3.4對抗側力的體形進行優化
假如進行土木項目施工期間,選取剛性的結構預案,則可以降低地震作用對建筑主體結構的損壞,并不會出現較大的形變,能夠高效確保圍護墻及保護隔墻。當建筑結構中的超靜定數量越多,則塑性鉸越多,相應可以減弱地震的危害。針對結構來講,強度越高,穩定程度越好。相關工作人員應對建筑結構的屈服性實施優化,當結構受到損壞時,不可以依據樓層設定屈服機制,而需要遵照整體屈服機制進行。設計結構期間,需要重點關注以下幾方面原則:其一,強柱弱梁;其二,強節弱桿;其三,強壓弱拉;其四,強剪弱彎。也就是在選擇橫向桿件期間,需要對桿件的軸力進行細致考慮,保證其盡可能出現彎曲耗能,從而增強整體構建的延性。?
3.5不斷培養抗震結構設計的專業人才?
為培養抗震結構設計專業型人才,應該在各個大專院校的課程中設置抗震結構設計的專業,教師在傳授理論知識的同時,不能忽視學生的實踐能力,組織建筑領域抗震設計比賽,最大限度地調動學生們的學習積極性和主觀能動性,使其充分發揮聰明才智,不斷鼓勵他們,使他們不斷研究探索,最終成為既有理論基礎又具備實踐能力的真正意義上的專業型的人才,為我國建筑的抗震結構貢獻更多的力量。?
4、結語
綜上所述,在土木工程中,結構抗震性能已成為衡量工程整體質量安全地重要指標,隨著相關制度規范的相繼頒布,對工程建筑的抗震性能有了更高得要求。新技術、新理念得不斷涌現,為抗震設計提供了很多新途徑,在實際工作中我們要不斷總結經驗教訓,對建筑結構抗震設計進行深入探討,明確設計思路,進一步提升了建筑結構的整體抗震性能。
參考文獻:
中圖分類號:TU318 文獻標識碼: A
一、建筑結構抗震設計中的問題
1、選擇建筑抗震場地的問題
如果施工的條件相同,不同工程地質條件下的建筑物在地震時會受到明顯不同的破壞程度。所以,選擇一個好的建筑場地是提高建筑物抗震性能的重要基礎,在場地選擇的過程中,要降低地震災害,盡可能地避開工程地質不良的抗震場地(比如河岸、邊坡邊緣、高聳孤立的山丘、非巖質陡坡、濕陷性黃土區域、液化土區域),選擇有利的建筑場地(比如中等風化、微風化的基巖,不含水的粘土層,密實的砂土層)。如果實在無法避開不利區域的話,應該在場地采取抗震加強措施,應根據抗震設防類別、濕陷性黃土等級、地基液化來采取措施,提高地基的剛度和整體穩定性。比如,如果建筑地基的受力層范圍處在嚴重不均勻土層、軟弱粘性土層、新近填土時,要合理估計計算地基在地震時形成的不均勻沉降,從而采取加強上部結構和基礎的處理措施或者加固地基、樁基的措施來加強地基的承載力。
2、選取建筑結構抗震機制的問題
2.1建筑結構機制應有科學恰當的強度與剛度,能夠有力地規避建筑結構由于突然變化或者個別位置減弱構成薄弱位置,引發太大的應力聚集或者塑性產生變化聚集;對于或許形成的脆弱位置,應采用提升抗震水平的手段。
2.2在建筑架構機制中應設計有科學的地震功能傳送通道與確定清楚的核算簡圖。另外,設置縱向房屋構件時,應盡量保持在垂直重力負荷作用下縱向建筑構件的壓應力多少平均;設置樓層蓋梁機制時,盡量保證垂直重力負載能夠通過距離最小的途徑傳送到縱向構件墻或者柱子上;設置轉換架構機制時,盡量保證從上面架構縱向構件傳過來的垂直重力負載能夠通過轉換層完成再次轉換。
2.3在選取建筑架構機制時,應重視防止由于一些構件或者架構的損壞而讓總體建筑架構失去對重力負載的承受性能與抗震性能。建筑架構抗震設置的基本準則是架構應該具備內力再次分攤作用、優秀的變形性能、一定的贅余度等。進而在地震出現時,一些構件即便出現問題,其他構件仍然可以承載縱向負載,提升房屋架構的總體抗震穩固性。
3、建筑架構平面設置的規則性與對稱性問題
建筑的平面與立體的設置應遵照抗震理論基本設置準則,通常運用規則的建筑架構設置方案。依照建筑結構抗震設置規范的標準,對平面不規則或縱向不規則,或者兩者均不規則的建筑架構,應運用空間架構的核算模式;對樓板部分區域連接不暢或者表面凹凸不成規律時,應運用相對應的貼合樓層強度剛度變動的模型;脆弱位置應當注重相對應的內力加大系數,而且依照規范標準來對彈塑性形狀改變加以剖析,脆弱位置應采用抗震構造手段。在建筑架構的抗震中,對稱性是不容忽視的。對稱性包含建筑平面的對稱、品質分布的對稱及建筑架構抗側剛度的對稱三個部分。保證這三個方面的對稱中心為同樣的位置是最優的抗震設置方案。國內的建筑結構中,架構的對稱性通常指的是抗側力主要架構的對稱。對稱的建筑架構有框架架構、簡體框架架構等。建筑架構的規則性體現在以下四點:
3.1在平面設置建筑抗側力的主要架構時,應當保證周圍結構與中心的剛度與強度平均分布,讓建筑的主要架構維持較強的強度與抗扭剛度,很大程度上防止了建筑在風力較大或者地震的扭矩影響下而產生很大的形狀改變造成非架構構件與架構構件的損壞。
3.2在平面設置建筑抗側力的主要架構時,還應當重視保證同一主軸方向的所有抗側力架構剛度與強度位于平均形態。
3.3建筑結構的抗側力主體結構沿著構成變化和豎向斷面也要保持均勻,避免出現突變。
3.4建筑結構的抗側力主體結構的兩個主軸方向也要有比較接近的強度和剛度,還要有比較相近的變形特性。總體來說,在建筑結構抗震設計中,一定要對建筑平、立面布置的規則性加以重視,在實際的工程中還應該對建筑結構抗震設計的規范規定給予高度的重視。
二、抗震設計
1、概念設計
為了降低地震災害帶給我們的經濟損失與人身危害,在設計建筑的整體結構時,應以加強結構的抗震能力或消弱地震影響為主要內容。通過分析被毀建筑物所呈現出的明顯特點,補足建筑物抗震能力的薄弱之處。本文主要通過設計抗震構造、抵抗地震作用以及抗震概念等三個方面,來提升建筑物的整體抗震能力。一般而言,在抗震概念設計環節,設計師應充分考慮建筑的整體結構與布局要求,在確保結構力的同時,還應保持其對稱、平衡關系。倘若建筑結構凹凸變化太大、不對稱或不規則,均會影響抗震結構的鋼度與強度。若存在薄弱樓層,一旦發生地震等災害,將會在短時間內引起樓層坍塌、變型,損壞建筑結構的抗震中樞,從而降低建筑的安全性能。此外,因為靜定結構的傳力路線與杠桿受力渠道較為單一,可能一根杠桿就會損壞整個靜定結構,在超過結構的承受力時,將會導致多余的杠桿變形,消耗掉一部分能量,從而增加超靜定結構的次數,如此一來,被消耗的能量也會大幅度增長,顯示出更為明顯的抗震效果。除此之外,為了避免框架倒塌這一現象,建議使用“梁弱柱強”這一結構形式,這樣一來,一旦發生地震等災害,便可借助梁的變形將壓力消耗掉,令框架退到第二道防線的位置上。此外,在具體的選耗能構建過程中,盡可能采用專業性水平進行構建,大幅度消耗地震產生的壓力,避免建筑物因受力過大而坍塌。確保各個構件之間連接牢固,將其所具有的承受力凝聚在一起,提升結構的鋼度及強度,更好消耗地震災害所產生的作用力。當建筑物形體顯現突變部位時,應及時上報,制定合理的解決措施,可通過借助填充墻的方式,來減緩地震對建筑各耗能構建、圍護墻及整個框架的破壞力。另外,我們還需了解的問題是,應盡可能挑選一些材質較輕的耗材,因為這些耗材具有消耗地震能力的作用。地震所帶來的作用力是持續、不間斷的,在短時間內對建筑物發起連續沖擊,因此,應從多層次、多角度考慮問題,通過設置多層防線與合理的防護措施,確保建筑整體的鋼度與強度。
2、抗震計算
預制空心樓板是大部分建筑均會采用的主體結構,倘若并未遵循相關規范及要求進行設計,那么在地震時,將會破壞整個預制板結構,造成墻體外閃或破壞,從而導致樓體大面積坍塌。此外,因為建筑結構的差異,在設計環節,應充分考慮多種不同的情況,一般均以建筑的兩個主軸方向對水平地震作用進行計算,而水平抗震作用通常是由各個方面的抗側力構件共同承擔的,倘若建筑物采用的是相交結構或不對稱、不清晰的不規則結構,那么則應分開計算其抗震作用。
3、構造措施
現階段,混凝土結構大部分都是以建筑結構中承重柱的軸壓比、混凝土比例標準及鋼筋橫截面的比值為計算標準。為了加強混磚結構的強度及鋼度,可通過在墻體內增加防震縫、混凝土構造柱、限定建筑層數及高度的方式來完成。近幾年來,由于時代的更迭、地殼的變遷,地球上地震災害頻頻發生,有關部門對以往出臺的《抗震標準》進行了修改,適當的增加了一些強制性的規定,諸如:電梯的空間、建筑物的頂層均應與頂部的圈梁相接,每隔一定的距離,就在內外墻的交界處設置鋼筋,以此來提高整體結構的穩定性與安全性;此外,設計師還應充分考慮填充墻對建筑物的整體承受力及實際影響,從而制定最佳設計方案。
結束語
綜上所述,對于整個工程而言,抗震設計是一個十分復雜、科學的過程,由最初的選址、施工,一直到最后的竣工驗收環節,抗震設計這項內容幾乎貫穿了全程。因此,國家相關部門與項目負責人應給予其高度重視,將其作為衡量建筑物質量的重要標尺。總而言之,建筑房屋的質量直接受抗震設計的影響,應結合房屋的實際情況與建筑風格,制定多種不同的抗震設計方案,進而進行合理、適當的選擇。
參考文獻
關鍵詞:
土木工程抗震;教學改革;教學實踐;教學方法
地震是一種突發的自然災害,是地球內部構造運動的結果。地球上每年發生的地震約500萬次,其中有感地震約15萬次,造成嚴重破壞的地震約20次。中國是一個多地震國家,地震發生的區域范圍廣、強度大。20世紀全世界發生過20多次7級以上的大地震,死亡100多萬人。1920年中國海原8.5級地震死亡20萬人;1976年中國唐山7.6級地震死亡24萬人,16萬人傷殘,財產損失30億元以上,名列20世紀世界地震史死亡人數之首;2008年中國汶川8.0級地震造成約7萬人死亡,約37萬人受傷,約1.8萬人失蹤,直接經濟損失8452億元,是以來破壞力最大的地震,也是繼唐山大地震后傷亡最慘重的一次。為了減輕建筑的地震破壞,減輕人員傷亡,減少經濟損失,將損失降低到最小程度,土木工程專業技術人員需要掌握有關抗震的知識,對結構進行抗震設計。
一、土木工程抗震課程教學中存在的問題
土木工程抗震是土木工程專業的一門重要專業課,土木工程專業學生學好這門課將會受益匪淺,但是現狀卻不令人滿意。目前在本科教學中,該課程課時一般在40學時左右,課時相對較少,但該課程涉及到的內容又較多,主要涉及到結構動力學、混凝土結構抗震設計、砌體結構抗震設計、鋼結構抗震設計、工業廠房抗震設計、橋梁工程抗震設計等。該課程一般安排在第六學期或第七學期,這一時期是學生忙于研究生考試復習和找工作階段,一部分學生身在課堂但心在別處,往往心不在焉,學生學習該課程積極性不高。如何在有限的教學課時內完成教學任務,提高課堂教學效果,對教師來說是一大挑戰。土木工程抗震課程教學改革的目的是在有限的課時內提高該課程的教學質量,增強學生對土木工程專業課程的興趣,以培養既掌握專業所要求的知識和技能,又熟悉相關專業知識的較全面型人才[1]。
二、土木工程抗震課程教學改革采取的措施與實踐
近年來,作者結合自身的教學實踐,積極進行土木工程抗震課程教學改革,在教學手段、教學內容、教學方式等方面進行了一些有益的改革與實踐,取得了良好的教學效果。
(一)上好緒論課,激發學生學習土木工程抗震的興趣緒論課是土木工程抗震的開篇,作為教師來說應高度重視緒論課的教學。因為緒論課是學生了解土木工程抗震這門課的窗口。緒論課上得好不好對整個課程的教學成功與否至關重要。通過緒論課的學習,要讓學生對土木工程抗震這門課有一個大致的了解,深刻理解學習這門課的目的是什么,為什么要學習這門課,這門課對土木工程專業學生來講起多大的作用,使學生深切地感受到土木工程抗震這門課的重要性,使學生深刻認識到現在不學好土木工程抗震方面的知識,將來在實際工作中萬一出現失誤,有可能造成重大人員傷亡和財產損失,提高學生學習這門課程的自覺性、主動性和積極性。怎樣才能上好緒論課呢?作者認為不妨采用多媒體條件下的案例教學法[2]。多媒體案例教學通過采用大量真實、典型的案例和大量的圖片資料,使教學更加直觀、形象。例如將汶川地震的相關資料引入課堂,“2008年5月12日14時28分04秒,在四川省阿壩藏族羌族自治州汶川縣發生里氏8.0級地震,震源深度14公里,震中烈度11度,地震持續時間約為2分鐘,地震造成69227人遇難,374643人受傷,17923人失蹤,直接經濟損失8452億元。”通過上述資料,可以啟發學生認真思考以下問題:(1)為什么這次地震稱為汶川地震,引出“震中”這個概念;(2)里氏8.0級地震是怎么測定的,引出“里氏震級”概念和震級的測定方法;(3)從“震源深度14公里”可以引出“震源深度”這個概念,根據震源深度地震可以劃分為哪些類型,汶川地震屬于哪一個類型。在緒論中給學生講述地震災害時,可以通過多媒體將汶川地震造成的震害分類給學生顯示出來。在給學生演示汶川地震所造成的災害時,啟發學生思考為什么會造成這樣的破壞,通過這些破壞現象,我們能否從中發現一些地震破壞規律,在今后的設計中我們可以采取什么樣的措施來減輕這些震害。
(二)多媒體與板書相結合,提高課堂教學效果在進行土木工程抗震課程教學中,盡可能采用多媒體與板書相結合的方式提高課堂教學效果。一方面采用多媒體教學具有形象、生動、直觀、易于理解優點。土木工程抗震課中,一些內容適合采用多媒體教學,例如地震災害(主要包括地表破壞、工程結構破壞、次生災害、人員傷亡等),采用多媒體教學可以直觀地把災害顯示給學生,學生從地震災害圖片中也更容易理解和掌握有關地震造成的破壞。當然,并不是任何問題都適合采用多媒體教學。土木工程抗震課中有些內容適合采用板書教學,比如給學生講解振型分解反應譜法和底部剪力法算例時,采用板書教學更合適些。這樣的算例采用板書教學可以給學生留有足夠的時間思考、琢磨和消化,讓學生更容易掌握振型分解反應譜法和底部剪力法的計算步驟,知道采用上述方法計算地震作用時需要哪些步驟。因此,對于該課程來說,最好的教學手段是多媒體與板書相結合,優勢互補,提高課堂教學效果。此外,在土木工程抗震的課堂教學中,作者嘗試采用雙語教學[3]。將課堂上易于用英語表達清楚的內容做成英語課件,一些專業詞匯用英語來表達。在近幾年的雙語教學實踐活動中,作者發現采用雙語授課在一定程度上能夠幫助學生理解專業知識。但是采用雙語教學也存在較大的難度,最大的難度在于沒有合適的符合《建筑抗震設計規范》(GB50010-2010)的英語教材。
(三)調整教學內容,適應新的教學要求土木工程抗震教學內容可以分為“基礎篇”和“應用篇”兩部分[1]。基礎篇是土木工程抗震基礎知識,主要包括地震基礎知識,土木工程抗震概念設計,場地、地基和基礎,地震作用與結構抗震驗算,結構隔震與消能減震等內容。在進行基礎篇講解時,應重點講授基本概念和原理,注重基本概念和基本原理的講解。土木工程抗震概念設計是根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想,進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程。抗震概念設計在整個土木工程抗震設計中占有重要位置,它貫穿于整個工程設計過程中,從一定意義上說,它比抗震計算更為重要,原因在于地震具有很強的不確定性、隨機性等,想要精確進行抗震計算比較困難。要想使結構具有良好的抗震性能,很大程度上取決于良好的概念設計,有必要加強學生抗震概念設計的能力。應用篇是抗震設計原理在不同結構形式中的具體應用,主要包括混凝土結構房屋抗震設計、砌體結構房屋抗震設計、鋼結構房屋抗震設計、單層工業廠房抗震設計、橋梁工程抗震設計等。該部分內容應根據不同的專業方向有重點地講解其中的內容,做到因專業方向而異,根據不同的結構形式特點重點從抗震概念設計、抗震計算和抗震構造措施等方面進行講解,拓寬學生的專業知識,使其學會靈活運用工程專業知識解決工程實際問題的能力。
(四)將最新科研成果融入課堂教學中在講授土木工程抗震課程時,作者結合自身的科研工作專門抽出時間,給學生進行有關抗震的專題講座,例如進行基于性能的抗震設計專題講座、基礎隔震設計專題講座、振動控制專題講座等,將最新的科研成果融入課堂教學中。進一步加強科研與教學的結合,及時將最新科研成果引入到課堂教學中,盡可能發揮科研對教學的支撐和反哺作用。
三、結語
土木工程抗震課程課時少,內容多,具有較強的綜合性。作者通過對該課程在教學手段、教學內容、教學方式等方面的教學改革與實踐,在一定程度上提高了課堂教學效果,在激發學生使命感的同時,增強了其主人翁意識。當然,課程教學改革永無止境,還有許多地方需要進一步完善,達到進一步提高課堂教學效果的目的。
參考文獻:
[1]尚守平,封周權,李崢.“工程結構抗震”課程教學改革研究[J].建筑教育改革理論與實踐,2006(8):221-224
中圖分類號:C35 文獻標識碼: A
前言在抗震設計的過程中,首先我們應該認識到抗震意識應該成為建筑設計的重要理念之一,并且在設計的過程中,對于該理念進行嚴格的執行和操控。本文論述了傳統土木工程抗震的方法,并且在實際實踐中提出了自己的建議,旨在希望可以提高建筑自身的安全性,使建筑行業朝著更加健康安全穩定的方向發展。
1. 土木工程結構抗震性能所存在的問題
地震所造成的損害主要來源于地震發生時所產生的地震波,地震波具有較強的穿透力,可以在非常短的時間內,通過土壤、巖層和低級,使建筑物發生外部的裂變和擠壓,當結構內部的力量超過了建筑物的承受能力,就會發生建筑物的變形、損壞甚至倒塌。現階段,土木工程的抗震技術主要采用等效斜撐的方法,該方法具有一定的有效性,但是由于其精確度較低,所以在實際的應用的過程中具有一定的局限性。也有些學者企圖從非線有限元的角度進行模型的填充,但是施工過程過于復雜,實際效應并不高。在抗震設計的過程中,我們應該對其有理論上的把握。影響建筑物抗震能力主要在于建筑物的剛度,所謂抗震的剛度,按照相關理論的規定,與在按空框架分析的基礎上乘以小于 1 的周期修正系數體現填充墻對結構的剛度貢獻,而不去計算填充墻的剛度。周期修正系數與地震作用下混凝土框架的反應密切相關。所以在抗震設計中對于周期修正系數的確定是確定框架填充墻結構是否合理的一個重要的因素。如果我們沒有進行精確的計算,那么該范圍將直接導致在土木工程施工過程中穩定性和抗震性的不精確。另外,對于框架周期系數的合理性,現階段也存在一定的疑問,并沒有十分肯定的理論依據和學界認可。
2土木工程結構中常見的抗震設計方法
2.1依據土木工程結構的基本構造
一般情況下設計土木工程結構時,當主要土木工程結構為鋼筋混凝土時,應該對鋼筋混凝土的構建截面尺寸大小及最小配筋率等因素加以重視,之后才可以使得抗震設計更為有效。在設計構造土木工程的磚混結構時,一般采用限制房屋建筑的高度、層數和層高等方面的設計方法。外在設計土木工程結構的橫縱墻時,不僅要設置鋼筋混凝土的構造柱還應該設置防震縫等。近年來我國不斷完善建筑結構的抗震設計標準和規范,增加了許多強制性的規范內容,如要求對建筑屋頂的樓梯及設計樓構造加以重視進而確保構造柱能夠在建筑物的頂端和圈梁進行連接、伸展,從而使得建筑的承載力和結構剛度得到有效地提高,使突出部分和主體結構得到突出且形成整體。
2.2依據土木工程的規劃和場地
為了使得土木工程結構良好的抗震性能得到滿足,就應該考慮建筑場地去選擇較強穩定性的場地。設置抗震層是一個抗震性較高的建筑必須要考慮的。此外,建筑結構的外部空間應該考慮鄰棟樓之間的距離和建筑外觀等因素,也應該考慮鄰棟樓之間位置的舒適感和安全性等因素。因為建筑物大都需要長期使用,因此建筑的整體結構在可以移動的距離內不能出現障礙物。例如能夠在建筑結構的可移動范圍內,設置出入口去保證人們的生命安全。可以設置門墻或者標記的方法來提示人們注意安全去報這個過往的人或車可以順利的進出出入口。
2.3依據土木工程結構的結構性能
目標設計土木工程的抗震性能,目的是在出現地震災害時去保證建筑物的安全l生能。所以在設計建筑結構抗震性能的過程中,遵循的設計標準是在建筑物區域中可能會出現的地震強度其對應的建筑結構抗震性能。確定建筑結構的抗震性能指標應該主要依據如何確保建筑物內部或者外部在地震來臨時不會受到影響。此外還應該保證建筑結構不具有抗震性能的部分及其重要基礎部位也應該具備抗震能力。一旦地震發生,應該控制建筑結構在自身可以承受的范圍之內。此外還應該考慮建筑結構的抗風性能。原因是建筑結構會在巨大風力的影響下會發生水平方向的震動,會影響建筑的安全性能,使得建筑的安全實用性降低從而影響建筑抗震結構構件本身的耐久度。因此,一定要使得建筑結構的性能達標且能夠滿足建筑結構的設計要求從而達到抗震效果。
3提升土木工程工程抗震設計質量的有效策略
3.1對建筑場地進行恰當的選擇分析
了解我國相關的抗震減災法后,對可能發生的嚴重自然災害的建筑工程來講,應該注重評價防震的安全性能。在進行評價后應該嚴格的依照地震安全性能的評價結果,設置相應的抗震設防的標準,然后去進行抗震設防的相應工作。其抗震設防主要分為四類:甲、乙、丙、丁。重大且易發生次生災害的建筑工程是其中最為重要的。所以在設計建筑物場地時,應該選取合適且能夠使得地震所產生的影響得到有效降低的地理位置,盡量不要建設在易給建筑物造成不良影響的區域。尤其是地基軟弱且容易液化的場地,由于地震使得建筑場地產生液化作用,進而使得地基能力降低,易使建筑物發生傾斜,嚴重時甚至倒塌。此外,還應該安全規劃社會經濟系統去使得地震產生的自然災害局限在某一區域。
3.2對結構形式進行科學、合理的選擇
近年以來我國出現較多的土木工程結構形式,其中主要包括鋼筋混凝土結構、鋼結構、磚混結構及鋼筋和混凝土相互結合的結構,假如受到地區不同且設防烈度不同等因素的影響就會嚴重影響建筑物的結構形式。所以在進行建筑時應該對結構形式進行科學合理的選擇。一般來說,鋼筋混凝土結構的柔性、變形能力、承載能力都較好,且其抗震能力也較強,因此應該以建筑物自身的功能和抗震要求為依據,去對建筑結構的方案進行確定,此外對于高層建筑設計選擇建筑結構體系時應該著重考慮建筑結構的側移度。另外隨著不斷增加的房屋建筑層數,其結構受到地震作用和荷載作用的影響而出現的水平方向的位移也會隨之不斷增加從而使得建筑結構的抗側移剛度也隨之增加。建筑的鋼筋混凝土結構體系所包含的構件、受力的特點和不同的組成方式也會使得抗側移剛度產生變化。當建筑物其體型較為簡單和規則時,在設計時能夠更好地明確其受力性能,而且對于其在地震發生時的實際反應及其內力也能夠進行準確地分析,而且結構內部具體的構造也易于處理,這樣的結構即使在地震作用下其受到的損害也較小。
3.3使得抗震設計的質量得到提升
大家都知道地震會產生極大的破壞力,因此設計土木工程的抗震性能是很有必要的。當前我國建筑結構的整體設計水平還很低,不夠合理的建筑設計方案和結構方案使得建筑工程的成本費用極高,建筑物的重量也很大,且加深了地震給建筑物所帶來的嚴重危害。因此,為了使得土木工程設計的合理性得到保證,便應該遵守準確且科學的抗震理論,并堅持合理、科學的設計原則今兒使得建筑結構自身的可靠性和安全f生得到提升。比如其設計原則便是認真考慮建筑結構構件的承載力、剛度、消耗能力和延續性去使得建筑具有足夠的承載力、強硬的剛度及強力的延性性能。
4結束語
總而言之,在整個土木工程的建設過程中,土木工程的抗震設計問題對工程的建設質量,人們日常生活的安全以及穩定的社會環境都有極其重要的影響和地位。所以,在土木工程的抗震設計進程中,要先了解到抗震設計的重要性,隨之對抗震的結構形式、合適的施工建筑場地進行科學且合理的選擇從而使得建筑抗震設計方面的安全性得到提升,最終使得土木工程抗震設計的整體質量得到提升進而使得建筑行業健康持續的發展。
我國經濟還在快速發展,城市化進程的不斷推進,人們的生活有了很大的改善。建筑工程的施工直接決定了工程的質量,施工的質量對工程整體質量來說意義重大。建筑企業和施工人員應當從抗震對工程的重要意義的角度上對存在的問題提出對策并不斷完善相關措施,從而保障質量安全,促使建筑行業更加健康的發展。
1土木工程抗震設計的重要意義
地震作為重大自然災害,對人們生命和財產造成巨大威脅。地震的級別高低,造成的威力也不盡相同。根據已有的數據表明,地震在全球范圍內頻繁爆發,涉及的區域比較大,造成了難以預估的損失和不能彌補的傷害,人們對于地震往往是一種恐懼的狀態。大量的建筑物受損坍塌是地震帶來的最嚴重的損失,所以為了更好地避免這些經濟方面的損失,改善和提高土木工程結構的抗震性能是最可靠的方式,也具有積極意義。土木工程的發展需要對抗震結構方面加以重視,提高建筑物的抗震效果來避免或減少外來因素或自然災害的不良影響。
2土木結構抗震設計中存在的問題
在設計過程中要保證其抗震的性能,但仍然存在一定的問題,對抗震能力進行干擾,主要包括以下幾個方面。
2.1對抗震設計概念模糊不清
土木結構在設計過程中將抗震的能力與其結合,主要是為了減少地震為建筑帶來的危害,避免因此造成的生命財產威脅。但在整體的設計過程中,由于設計人員沒有與時俱進的抗震理念,仍然將較為傳統的抗爭方式應用在現代土木結構中,使用大部分的鋼筋來對抗地震造成的危害。但通過不斷的實踐證明,使用鋼筋的數量并不是與與抵抗地震的能力成正比,甚至使用很多鋼筋的情況下,可能會導致其他材料的功能沒有辦法完好的展現,這也影響了土木結構抗震的整體效果。通過以上實踐得出結果,在設計過程中設計師應更加注重抗震結構施用的位置,設計師更加注重對于薄弱位置的維護。地震過程中很容易破壞到較為薄弱的地方,因此對其進行重點保護顯得十分重要。
2.2對抗震設計不夠重視
目前在我國存在著大量土木結構被地震破壞的現象,主要的產生原因在于,設計過程中沒有將抗震結構很好地應用在土木設計中,很大程度上與設計師沒有深切的感受到抗震結構的重要性有關。主要發生在對建筑進行改造時,只重視改造設計,而沒有將抗震結構與之結合,這是忽視的主要原因。一旦地震強度十分大,原本的土木結構無法承受地震帶來的強大沖擊,就會對人類的生命財產安全造成嚴重的影響。因此在設計過程中,涉及人員應更加注重對于抗震結構的使用,在利用過程中根據實際情況進行構造結合。
3抗震設計的基本原則
3.1簡單化
設計結構時,往往要面對復雜還是簡單的選擇。相對于復雜的結構,簡單的設計更能提高建筑整體的抗震效果,原因在于設計簡單有利于進行較為精確的力學計算,有效把控結構整體的平衡問題。設計如果復雜,就比較容易在設計細節上出現一些被忽略的問題,導致在整體結構的抗震性上不能達到應有的效果。設計比較復雜的結構在面對地震發生時也會在一定程度上增加因力學因素帶來的嚴重破壞和損失。簡單設計可以降低或避免出現以上情況的風險,最大程度降低地震帶來的負面效果。因此,在設計抗震結構時,一定要遵守簡單化原則,盡可能的讓結構整體趨于簡單化,不強求過于復雜的設計,避免承受帶來的損失和危害。
3.2整體性
實現建筑的整體抗震能力和效果是建筑設計的主要目的,如果對設計的某一方面太過細致,注意力只限于這一方面而忽視其他方面的設計,在面對地震時,建筑物會出現受損和毀壞的后果。因此,要對建筑的整體結構進行把控,并且要以此為基礎,對設計工作按計劃進行,合理布置每個區域,注重結構之間的協調并且關注他們之間的統一性,了解每個部分的特點,在把握各部分情況的基礎上進行設計工作。另外,抗震結構的設計要有效控制可能影響建筑穩定的相關因素,保證建筑設計的整體和抗震需求達成匹配[1]。只有重視結構的整體性,才能在設計中對所有環節、所有結構進行統籌設計,提高整體的抗震效果。
3.3抵抗性
地震會給建筑結構帶來極大威脅和損害并產生嚴重影響,因此在設計建筑結構時,要提高建筑抵抗能力,保證抵抗能力的有效性。為了有效提高建筑結構的抵抗性能,必須要以力學原則為主要因素,要綜合考察建筑結構的力學方面的特點,充分把握結構的穩定以及平衡能力,不能脫離力學原則,否則建筑結構整體的抗震效果難以保證,穩定性也會受到影響。
4抗震結構設計的主要依據
4.1結構設計的科學合理
設計土木工程中的抗震結構時,科學合理是基礎。根據建筑物的實際情況以及自身特點對設計進行合理和科學的規劃,保障設計在科學性合理性上都能有所提升。此外,設計時需要考慮安全因素,對建筑抗震架構的受力情況進行分析,同時對穩定性進行分析,發現需要改善的部分,及時進行完善或優化,提高結構整體抗震能力。
4.2結構平面與豎向原則
在進行結構設計時,需要注意各種原則,并且要嚴格遵循。其中最重要的原則便是結構平面和豎向的規則性,對抗震結構來說具有重要意義。需要在設計時,對承載力、高度等相關因素進行全面綜合考慮,保證結構設計的合理性和科學性[2]。同時,針對整體設計的受力情況,通過最適合的計算方法進行合理科學測量,對存在的問題或缺陷進行改善或糾正,保證設計工作的順利開展,對受力較為脆弱的部分加以鞏固,形成完整且合理的土木工程抗震設計。
4.3建筑物結構的剛性和設計外部形態的調節
剛性是進行結構設計時必須注意的方面,提高結構設計的剛性有助于提高建筑的抗震效果,確保建筑的安全和穩定。土木結構的外部形態和建筑整體抗震性有直接關系,為了保證建筑外部的抗震效果,需要確保設計的結構在外形上兼顧科學性和合理性。
5提高土木結構抗震性的方法和策略
5.1不斷完善抗震結構設計方案
土木結構施工要根據設計方案進行,對土木工程的抗震能力提高有著重要影響。為了提高土木工程結構的抗震能力,要對抗震設計方案進行優化和完善。對施工中可能出現的問題或遇到的難點進行全面分析,針對不同的情況制定策略,對方案進行完善,使土木工程抗震設計順利進行,保障束體的抗震性能以及質量。在完善方案的過程中,要對設計目標加以明確,對每個環節項目進行細致到位的完善或優化,特別是較為薄弱亟需改善的環節,對步驟要進行細致劃分。比如針對建筑地基的抗震工作方面,要根據所在地的地質情況,結合建筑物所屬的抗震級別進行分析,這樣可以提高地基的抗震效果并且在穩定性和承受能力上有所保障[3]。
5.2減震設計更加科學合理
設計人員在進行抗震結構設計中,為了更加有效的保護建筑物結構以及內部,降低部件受損的程度,應該將隔震以及消能減震的設計加入方案中。在進行這項工作時要注意以下方面。第一,建筑物之間的結構存在一定差異,因此會導致不同的隔震系數,因此要根據建筑物自身情況和特點對隔震支座進行合理選擇,保證設計能達到期望的抗震效果。第二,在挑選地基所需材料以及施工的地址時,地基的穩定以及密實性能要得到保證,以降低或避免地震所帶來的震動和沖擊,提高抗震效果。第三,設計隔震和消能減震時,根據抗震減震材料各方面特點,科學并且合理地選擇所需構件,可以緩解地震帶來的沖擊,保護建筑物以及居民免受地震帶來的損失和傷害。
5.3應用特殊抗震材料
對抗震進行結構設計時,為了提高工程的抗震性能,可以采用特殊材料來提高建筑的整體抗震效果。例如,在對建筑進行抗震相關工作時,在實際施工中采用專業的隔震材料,以降低地震帶給建筑的危害和損失。一般會在土木工程施工中將適量的沙子和粘土加入到地基底部。這樣可以在一定程度上提高抗震效果。對施工進行改良后,會用抗震效果更強的瀝青代替粘土和沙子,加固地基底部來提高抗震能力。另外,用抗震材料替換建筑護欄和墻體,可以提高建筑物抗震效果,并且可以保障工程質量。
5.4土木工程的選址工作要嚴格把控
土木工程整體的抗震性能受到選址的直接影響,地址的選擇是否合理會影響到工程的抗震能力是否可以達到預期。科學并且合理的進行選址工作,可以增強應用優勢,并且可以避免或者減輕地震帶來的嚴重危害和極大損失。企業要重視選址工作所帶來的影響,對工作加以重視,并且對過程要嚴格把控,為之后正式的施工奠定基礎,并保障抗震效果可以有效實現。
5.5對土木工程建筑市場節能方面加強監管
當今社會對節能減排十分關注,因此土木工程的建設也要跟隨時代潮流,符合當代需求,從源頭推廣節能理念,嚴格監督新設備和材料的生產和使用,以及報廢情況,要制定相應的質量標準,以及規范土木工程市場的相關規定和制度,為推廣節能政策和措施創造良好環境。同時,要落實這些規定制度,并且對企業違規違法的行為進行嚴厲打擊,對企業進行處罰,警示其他企業。將監管工作做到位才能促進土木工程建筑市場的良性發展。
5.6抗震結構設計人才專業化
專業人才是抗震結構設計中不可或缺的因素,專業人才利用所具備的專業知識設計相應的抗震結構,設計出的結構也會更加合理,抗震效果更加明顯,因此可以節省在這個環節上過多的精力以及資金的投入。專業人才需要培養,建筑公司可以和高校進行合作,培養出更加符合需求的專業性人才,培養的過程需要注重實踐能力,提供更加多樣的培訓,在專業知識上不斷豐富和提高,而且可以讓學生形成抗震結構設計的主觀看法和意識,在進入土木工程相關企業后,會有利于設計工作,提高設計效率和水平。
5.7妥善地設置抗震防線
在設計過程中首先要保證抗震防線設計的科學性,在設計過程中應該將工程建筑的整體效果與之融合,在最大程度上保證抗震強度更加穩定。要保證使用到的土木結構,在地震發生時可以具有較好的可延展性,地震的破壞作用需要不斷的突破防震等級,只有將第一道防線突破之后,才可能會對其他防線造成影響,因此在設計過程中較多的防線設置,更有利于減少地震帶來的危害,盡量減少地震造成的損失。除此之外,土木結構的建筑質量也十分重要,必須保證在地震過程中建筑仍然有強大的穩定性能,可以維持在地震時的良好狀態,新型材料的引入以及使用已經成為抗震措施中較好的解決方法,減少地震事故可能為建筑帶來的巨大隱患。
5.8在建筑物的節點上設置良好的隔層裝置
1探討土木工程中抗震結構設計遵循的原則
1.1控制地震對建筑帶來的影響
在土木工程建設的過程中,相關人員需要對地震給建筑帶來的影響提起重視,并減少地震可能給建筑帶來的不利影響。部分工程會將隔離地震層設置在主體與建筑基礎之間,通過這樣的方式來實現減震的效果。相關人員應該將抗震效果逐步加強,可以將“反擺”設置在建筑物的頂端,“反擺”在地震發生的過程中將相反作用力給予建筑移動的水平方向,從而使地震作用得以抵消,使地震帶來的作用效果不斷降低,進而減輕了建筑物的內部損壞程度。
1.2結構形式簡單
相關人員在開展土木工程抗震結構設計的過程中,應該確保土木工程整體結構相對簡單,并且能夠通過較為簡單的計算方式計算出建筑的結構受力情況,從而為土木工程的抗震設計提供有力的數據支持。于簡單的土木工程結構而言,其可以使地震對建筑物的損壞程度降低,并將土木工程的整體穩定性進行提高,進而使建筑物的抗震性能得以保障。
1.3整體設計應該合理、全面、科學
要想使土木工程的抗震性能得到有效提升,相關工作人員應該對土木工程的實際情況進行詳細分析,通過分析的結果對建筑物的結構進行規劃,使結構設計不科學情況得以避免,從而降低了建筑物整體受損的幾率。相關人員在開展土木工程結構的設計時,還應該對各方面的問題進行充分考慮,并對結構中每一連接件的功能進行保障。在進行蓋板、基礎、柱體以及樓蓋等位置的設計工作時,需要對各個部件之間的有效連接進行保障,這樣不僅可以使土木工程結構的剛度得到有效保障。還可以使土木工程結構的抗震性能得以提高。
2土木工程中抗震技術必備的條件
2.1經濟性需求分析
我國與西方發達國家的經濟相比仍然存在較大的差距,在土木工程建設方面也是如此。因此,相關人員在設計建筑的過程中需要從我國的國情出發。于土木工程建設而言,加固施工不僅可以全面利用建筑基本框架,而且可以使建筑結構的可靠度得到有效保障,使已有資源得到充分的利用與挖掘,進而在投入縮小的基礎之上提高土木工程的使用功能。
2.2安全性需求分析
相關人員對國內外的地震災害事件進行了分析得知,導致人員傷亡、財產損失的關鍵原因是建筑物的損毀以及倒塌。現階段我國并沒有全面了解地震的相關知識,也難以對地震進行全面、有效的預測,因此,相關人員在建設土木工程的過程中,只有通過加固土木工程提高其抗震性能來降低地震帶來的生命財產損失。部分建筑物建造的時間久遠,其在建設的過程中并沒有對抗震設防進行充分考慮,或者抗震設防的分類標準并沒有達到相應的標準,因此,致使早期的建筑物難以與現階段的抗震安全性需求相契合。此外,因為沒有充分考慮設計與施工、設計載荷增多等因素的影響,使部分建筑物存在一定的安全隱患。
2.3社會性需求分析
部分建筑物是長期中斷或者是不可中斷使用的,并且部分建筑物具備相應的紀念價值,不能拆除重建,因此對這部分建筑而言只能進行抗震加固。相關工作人員應該對土木工程的結構進行深入分析,進而保證總體建筑項目的施工質量,同時,還要對其符合社會需求進行保障。
3略談土木工程結構中抗震技術的發展與使用
3.1科學的選擇地基場地
相關人員在開展土木工程抗震設計時,需要對地基場地的選擇提起重視。在選擇土木工程地基場地的過程中,應該對建筑地區地震的活躍情況進行全面分析,掌控地震發生的時間、頻率等情況,并對當地的地質情況進行深入的勘察,在這基礎之上科學的評估與分析該地區的抗震設計等級。相關人員在選擇地基場地時,應該保證地基場地處于有利的條件中,如果項目施工有特殊的要求選擇的地基場地處于不利條件當中,就必須加固地基。除此之外,相關人員可以將地基場地選擇在密度較高的基土或者較多的巖石地區,同時,還應該對土木工程地基的抗震能力進行保障。
3.2建筑結構的規則特征需要提起重視
相關人員在開展土木工程施工時,為了增加土木工程的抗震能力,施工人員需要高度重視建筑結構的規則特征。于土木工程結構的設計人員而言,應該選擇較為簡單的抗側力結構,還應對結構的規律特征進行保障。在施工的過程當中,科學的分布建筑物的承載能力,可以有效保證建筑物的穩定性以及堅固性。如果土木工程中并不具備規則的結構,在施工的過程中鋼心會與建筑結構交叉,并且這種交叉情況較為嚴重,如果出現了地震災害就會導致建筑物的構造出現偏離,致使土木工程的穩定性受到嚴重破壞。所以,土木工程結構的設計人員應該重視建筑結構的規則特征,進而使建筑結構不規則導致的損失情況得以避免。
3.3加固設計分析
第一點,如果土木工程的結構設計存在一些問題,設計人員可以適時的增加構件的數量,并使土木工程的總體強度不斷加強,進而提升建筑的總體控制能力;第二點,設計人員應該將建筑承載性不斷加強,通過這樣的方式將土木工程的抗震性能不斷提高。設計人員可以擴增建筑物原截面,進而加強建筑物的穩固性。除此之外,如果建筑物的總體結構與土木工程的抗震標準不符,設計人員可以針對具體情況調整建筑的總體結構,進而實現分散地震作用力的效果,減輕地震災害可能對建筑物造成的破壞。
3.4科學設計隔震項目和消能減震
于地震常發帶而言,土木工程在建設過程中必須具備相應的抗震能力,此外,還應該具備隔震能力與消能減震的能力。相關人員應該對建筑物的情況進行具體分析,根據建筑物實際情況確定建筑使用的隔震技術,并在這基礎之上科學的選擇隔震支座,進而增強建筑物的抗震能力。除此之外,研究人員應該科學設計抗震及隔震構建,并掌握建筑用材的延性,進而使地震災害帶來的危害逐漸降低。
3.5抗側力的體形優化
中圖分類號:TU318 文獻標識碼:A
一、土木工程結構設計過程中存在的問題
1.1 結構設計牢固性差
為了有效保證土木工程的安全性就必須保證土木工程結構設計的牢固性。但是,目前土木工程設計較差的牢固性已經成為影響土木工程結構安全性能的主要因素,已經引起了建筑行業的廣泛重視。雖然部分結構的牢固性差并不會對土木工程的整體結構造成嚴重的危害,但是一旦發生地震、爆炸以及火災事故,局部的不穩定就極有可能造成整體結構的安全性受損,對結構的冗余度設計以及延性設計的考驗極大。
舉例進行說明,假如在進行地基結構設計過程中忽略了地址的承載能力進行設計,就有可能導致設計因為根據不足而無法保證土木工程在外力破壞下仍然具有足夠的安全性。目前,我國的土木工程結構設計仍然存在許多不足之處,有待完善。為許多土木工程的傷亡事故,例如建筑物坍塌、損壞等留下了安全隱患。
1.2 構造柱和承重柱的區分問題
為了有效提高建筑物的抗震水平在進行土木工程設計時,當建筑是磚混結構時可以進行構造柱以及梁的配合設計,這種土木結構設計方案可以有效提高墻體的抗裂性能,進而提高抗震性能。然而,在實際的土木工程結構設計過程中,許多設計人員對構造柱以及承重柱的概念不清晰,而導致錯誤的將承重柱的設計方法當做構造柱的設計方法應用到土木工程結構設計中去,導致構造柱沒有基礎的現象出現。使得土木結構的抗震性下降,當發生地震時無法承載地震強度導致建筑物結構沉降、裂縫甚至坍塌。除此之外,在進行土木工程設計時許多設計人員為了承重柱的分析計算簡便,再設計時將承重柱的截面設計的過小,一旦遭受外力就會導致梁柱開裂。
1.3 忽略環境影響因素
在進行土木工程結構設計過程中不僅要考慮耐久性和安全性還應該對土木工程所在地的濕度、溫度、化學腐蝕、水土酸堿度等環境因素考慮到設計鐘來。然而在實際工作中許多設計人員都忽略了環境因素對土木工程結構設計的重要性。但環境因素有對鋼筋、混凝土的強度有負面影響。對土木工程結構的耐久性和安全性都有著很大的消極作用,為土木工程造成了很大的安全隱患。
二、 土木工程結構設計的改善措施
2.1 結構設計方案的確定
土木工程建構方案的確定對土木工程結構的安全性和耐久性有直接的影響。下面筆者結合某樓房土木工程的結構設計對結構設計方案的確定進行介紹。在確定土木結構的設計方案時應該考慮一下幾個方面的內容:結構措施、基礎布置以及框架結構選擇等。具體來說在進行土木工程結構方案的確定時應該考慮到框架結構由梁、柱構件組成,構件之間通過節點來連接,進而承載水平荷載以及豎向荷載的壓力。如果設計的是多層建筑時還需要將水平風荷載對建筑結構的影響考慮進去。除此之外,在進行框架結構的土木工程設計時應考慮到抗震性以及承載力等,這就需要選擇合適的鋼筋混凝土梁、柱。在布置基礎時還應充分考慮到施工條件、水文條件以及地質條件等多方面的因素。當土木工程的樓層較小時,可以選擇獨立基礎因為該結構不需要承載太大的結構荷載力。當層數多時,需要承載較大的結構荷載力,這時就應選擇綜合基礎。土木工程結構設計時還應該根據抗震設計的規范要求進行結構措施設計,通過計算抗震作用選擇合適的抗震措施。
2.2 內力組合的設計
為了保證土木工程結構有足夠的抗震性,來保證結構的安全性和耐久性,必須對抗震設計的要點內力組合進行合理的設計。在進行內力組合的設計時要求心愛滴承載力抗震系數進行調整。在不考慮抗震要求時的土木工程材料的強度應該小于考慮抗震時的材料強度的設計值。設計過程中如說使用的是未考慮抗震情況下的材料強度那么在進行抗震設計過程中還需調整承載力抗震系數,來進一步提高建筑結構承載力的要求。
2.3 板設計和配筋
在進行板的設計以及配筋設計過程中,應該認真分析板的短邊以及長邊的長度之間的關系,當長邊與短邊的長度不超過2mm差距時應該采用雙向板設計方案,當長短邊的長度差距在2到3mm之間時應該選擇沿著短邊的受力單向板進行計算,構造筋的設置應該沿著長邊的方向進行布置。設計時還應該使用彈性計算方法來親確定工程結構板的大小。
三、提高木工程結構設計安全性和耐久性的措施
3.1、嚴格按照相關規定標準進行土木工程結構設計,并逐步完善各種標準和體制。
土木工程結構設計應嚴格按照相關規定及設計標準進行,目前我國的技術標準還不夠完善,設計過程中應該按照國外先進的技術規范來進行,并要結合我國的實際情況進行改善。我國的土木工程設計的管理體制也不盡合理,亟待完善。可以采用科學的管理方法,堅持以人為本的原則,嚴格約束從業人員及結構的資質,并且大力推廣技術創新,不斷完善相關規范、標準。
3.2、定期全面地對土木工程進行安全檢測
為了有效保證土木工程的安全性和耐久性,就需要國家有關的安全監督部門對土木工程踐行定期和全面的安全檢測。由于土木工程結構的安全性能只有在遇到嚴重災害,比如說地震、洪水等時才能體現出來,而在平時無法觀察,因此應該定期全面的土木工程結構進行安全檢測,來進一步保證土木工程的安全性和耐久性。
3.3進一步提高土木工程結構設計人員的綜合水平,并加強設計管理。
設計人員是土木工程結構設計的直接創造者,因此設計人員的綜合素質對土木工程結構設計質量的好壞有著直接的影響。因此,應不斷提高設計人員的綜合素質水平,選拔技術水平高、責任意識高、經驗豐富的設計人員,并加強對設計人員的理論知識培訓,計算能力以及設計方法的教育使其掌握最新設計理念,掌握設計領域最前沿的的技術和方法是提高土木工程設計水平的重要保障。除此之外,還應該加強對設計過程的管理,對設計圖紙進行認真審核,由多人審查避免出現遺漏和錯誤。
3.4、對設計圖紙要求詳細、嚴謹,并在設計時考慮經濟性
由于施工人員的綜合水平差異較大,為了確保每一個施工人員都能看懂圖紙,設計人員就應對設計圖紙進行跟嚴格、更詳細、更嚴謹的說明,避免出現因錯誤理解圖紙導致錯誤施工的現象出現。與此同時,在設計過程中海英考慮經濟性原則,避免出現資源的浪費。
結束語:土木工程建設對我國經濟的發展,國民的生命財產安全都有著直接的影響。土木工程結構的安全性和耐久性是提高土木工程抗震性的關鍵因素。文章中筆者結合多年的工作經驗對土木工程結構設計過程中存在的結構設計牢固性差、構造柱和承重柱的區分問題以及在設計中忽略環境影響因素等問題進行了分析,并針對這些問題提出了相應的解決措施,通過不斷完善土木工程結構設計,嚴格按照相關標準進行設計以及鼓勵使用創新技術,進一步提高安全標準等措施來解決土木工程結構設計過程中存在的問題,促進土木工程的健康有序發展。
參考文獻
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引言:
建筑工程項目最終的施工結果的好壞,最主要是取決于該工程的結構的設計,結構設計的合理了,就是好的建筑的最基本的保障。本人結合自己多年經驗,首先對土木工程的結構設計做了一個詳細的總結,為建筑打下堅實的基礎,再對土木工程設計進行了應用分析,加強了土木工程的實踐性。
1.土木工程的概述
土木工程是建造各類工程設施的科學技術的統稱。它既指所應用的材料、設備和所進行的勘測、設計、施工、保養維修等技術活動;也指工程建設的對象,即建造在地上或地下、陸上或水中 ,直接或間接為人類生活、生產、軍事、科研服務的各種工程設施,例如房屋、道路、鐵路、運輸管道、隧道、橋梁、運河、堤壩、港口、電站、飛機場、海洋平臺、給水和排水以及防護工程等。
2.土木工程的結構設計
2.1 鋼筋混凝土結構的設計
鋼筋混凝土結構是房屋建設、水利施工、道橋橋梁等土木工程中各種受力構造組成的結構系統,混凝土結構的設計要考慮到凝土的強度和防滲水能力。主要包括正截面承載力計算、斜截面承載力計算、扭曲截面承載力計算、裂縫控制及耐久性設計,預應力混凝土結構,鋼筋混凝土構件的延性與抗震,高性能混凝土和纖維增強混凝土性能等結構設計。
由鋼筋混凝土制成的構造部件,例如鋼筋混凝土梁、橋墩、柱、軌枕、蓋板、頂帽等,因施工工程結構不同,所構造的鋼筋混凝土結構也會不同。例如房屋建設中往往只需要考慮鋼筋混凝土梁、柱、頂帽結構部件。
2.2土木工程中的剪力墻結構設計
2.2.1剪力墻的平面布置
在其平面布置中,應盡可能的依據對稱、均勻的原則,盡力使墻面結構本身的剛度和質量中心完全重合進行布局,從而達到較少扭矩的效果;而對內外剪力墻來說,則應盡量拉通、對直;在抗震設計要求情況下,剪力墻應避免僅采用單向有墻的布置形式;另外,還應控制剪力墻的抗側力剛度,來增加剪力墻的利用空間和承載能力;還應注意剪力墻的間距不應過密。
2.2.2約束邊緣構件處理
剪力墻的邊緣構件大體上分為兩種,即無約束邊緣和有約束邊緣的構件,兩者相比較,則無約束邊緣的矩形截面積的極限承載力約降低40%,極限樓層位移角將減少一倍,對地震能量的消耗也會有所減少,并且會對墻板的穩定造成影響。由此可見,在構件設計選擇時,應嚴格根據不同級別和類型的剪力墻的相關軸壓比進行分析,從而選取相應的邊緣構件。
2.2.3剪力墻墻身鋼筋分析
國家對剪力墻的水平和豎向分布筋的配筋率做出了相關的規定,比如,一二級抗震建筑物的設計應保證小于0.25%,而對于非抗震和四級抗震的設計不該低于0.2%。另外,這個配筋率在有關規范性文件中都有提到。
2.3土木工程中承重墻結構的設計
現代房屋多屬矩形平面,其橫向剛度往往要小于縱向剛度,這就要求必須要有足夠的橫墻,才能有效保證房屋建筑結構的抗震性能。從地震災害可知,房屋墻體一般都是剪切破壞。因此,在進行房屋建筑設計時,必須要提高建筑的抗剪強度,以提升房屋橫墻的抗震能力。以提高建筑的抗剪強度,就要求提高材料的強度等級,并相應增加橫墻的軸壓力,因此需要將橫墻盡量成為承重與隔斷相結合的墻體。當房屋建設中的房間比較大時,設有沿進深方向的梁應支撐在縱墻上,以使縱墻承重。同時,建筑樓板應沿縱向擱置,因此形成橫墻承重,再加上縱墻因存在軸壓力而增加其抗剪能力。
3.地基加固技術在土木工程設計的應用及方法
基于框架截面的設計、建筑結構的設計均受到地形以及抗震等級等多方面因素的影響,在進行勘察的過程中,對于方針等級的查找主要可以以建筑的抗震規范、建筑的高度以及防裂程度作為參考性依據。基于抗震等級的差異性,在抗震計算以及具體措施的采取上也具有岷縣的差異性,必須以實際情況作為依據,結合一切情況進行土木工程的抗震設計。在進行工程測量以及管理的過程中,必須加強施工記錄和標記,并嚴格按照相關的測定標準來執行,借此來有效的保證施工的質量以及施工設計方案的具體實現,并且將測量貫穿于整個施工過程中,加強測量工作的精確度及其操作步驟的規范性,確保土建工程的最終施工質量,避免錯誤操作和返工現象的發生。
3.1排水固結法
排水固結法是建筑工程中地基加固的重要技術,通常適用于地下水位比較高的地基加固中,主要用于解決地基的沉降問題,以此來維持地基的穩定性。使用排水固結法進行地基加固時,為了提高固結的速度,可以采取在天然土層中增加排水的途徑,主要是為了縮短排水距離,施工人員可以設置排水井、砂井或者塑料排水袋,用來對地基進行有效的加固,縮短工期,從而在短時間內完成良好的加固工作,使得加固的工作如期完成,并也可以提高地基的抗剪強度,保證地基的穩定性。
3.2加筋法
加筋法是我國目前建筑施工中普遍應用的地基加固技術,施工操作的步驟也相對簡單。加筋法是在地基土層中摻入一些抗拉性比較強的材料,利用這些材料來提高土層的強度和抗壓性,實現其土層力學性能的轉變。土在土體中放置筋材,就使得土和筋形成了一個復合體,當受到外力的影響,就會發生形變,產生了筋材和周圍土的位置運動,這兩種材料就會因為運動而產生一定的摩擦力和要合理,就相當于為土體增加了一個側壓力,使得地基的抗壓力增大,控制土體運動產生的偏移。
3.3樁基法
目前主要樁基法為鋼筋混凝土預制樁和混凝土灌注樁。
3.3.1鋼筋混凝土預制樁
鋼筋混凝土預制樁也稱為鋼筋混凝土樁和預應力管樁,由于具有較強承載力,投資省,質量有保證,施工速度快等特點,已經在實際施工中得到了普遍的應用。
3.3.2混凝土灌注樁
淤土層較厚地基處理還可以采用灌注樁,打灌注樁至硬土層,作承載臺,灌注樁有沉管灌注樁和沖鉆孔灌注樁,但兩種方法灌注樁還存在一些技術難題,一是沉管灌注樁在深厚軟土中存在樁身完整性問題;二是沖鉆孔灌注樁存在泥漿污染問題,樁身混凝土灌注質量,樁底沉渣清理和持力層判斷不易監控等問題。
4.結束語
土木工程具又特殊性和具體性。所有的土木工程師設計和建造的構筑物都是獨一無二的,絕不可能出現兩個完全相同的建筑物。有些建筑物雖然看似相同,但是建筑的場地條件(地基、風荷載、地震荷載等)都是不同的。因此,土木工程師隨時要準備應付新的復雜情況。同時工程要考慮的相關影響因素非常多,任何設計上的忽略都將導致一個失敗的工程。土木工程中的結構與地基加固技術是基礎,只有不斷加強技術的完善和規范,才能從根本上提高土木工程的質量,為我國建筑業做好堅實基礎。