探討建筑結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計(jì)

朱建國(guó)，戴云飛，張宏錄

（1.浙江佳境規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310004；2.衢州市建筑設(shè)計(jì)院有限公司，浙江 衢州 324000；3.北京融源建筑設(shè)計(jì)有限公司，北京 102488）

引言

通過(guò)了建筑結(jié)構(gòu)的震害認(rèn)識(shí)和理論知識(shí)的不斷完善，抗震專家已經(jīng)對(duì)抗震概念的設(shè)計(jì)刮目相看，多數(shù)的抗震學(xué)者在建筑結(jié)構(gòu)上的抗震概念的設(shè)計(jì)上占用了較多，所謂的概念設(shè)計(jì)，就是建筑在進(jìn)行抗震的設(shè)計(jì)的時(shí)候，著力于建筑結(jié)構(gòu)總體上對(duì)地震的反映，按照建筑結(jié)構(gòu)的破壞過(guò)程，靈活的運(yùn)用抗震技術(shù)，有效合理的解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的基本問(wèn)題，從整體的布局上要注意大原則還要考慮細(xì)小的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，從根本上提高抗震能力。

1 場(chǎng)地條件、土和地基的選擇

在對(duì)建筑抗震場(chǎng)地的選擇上，應(yīng)該避開(kāi)對(duì)建筑抗震不利因素的場(chǎng)地，不能在危險(xiǎn)的地段進(jìn)行建筑。當(dāng)無(wú)法避開(kāi)場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)該采取有效的措施，考慮發(fā)生地震時(shí)因?yàn)閳?chǎng)地的不利條件而簡(jiǎn)潔的引起建筑結(jié)構(gòu)上的破壞的原因，例如地基土的陷、沉、滑和發(fā)生地震時(shí)引發(fā)的地表錯(cuò)動(dòng)和地裂等因素。當(dāng)?shù)鼗霈F(xiàn)軟如粘性土、液化土和土層的不均勻時(shí)，應(yīng)該適度的采取措施，加強(qiáng)整體性。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計(jì)重要性

建筑結(jié)構(gòu)抗震概念的設(shè)計(jì)首先就是必須要遵守正確的建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的思緒，盡可能的滿足概念設(shè)計(jì)的要求。在這樣的基礎(chǔ)上，加上必要的抗震計(jì)算，抗震計(jì)算是非常重要的，不可缺少的一部分。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的計(jì)算是抗震的前提和基礎(chǔ)條件，概念的設(shè)計(jì)和抗震的計(jì)算相比，有著決定性的作用，主要原因有：

2.1 地震及其地面運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定性

我國(guó)當(dāng)代的科學(xué)技術(shù)水平受到限制，抗震計(jì)算的依據(jù)很難確定，地震發(fā)生時(shí)，震波根據(jù)震源傳到地球表面，經(jīng)過(guò)巖石的折射，在土層中進(jìn)行非線性傳播，這個(gè)非線性傳播是非常復(fù)雜、多變的過(guò)程，造成地面的運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定。如美國(guó)一位學(xué)者曾經(jīng)研究Elcentro臺(tái)站上發(fā)生的15次地震記錄之后指出，不同的震源所造成地震的加速度的差別很大。近些年來(lái)，我國(guó)發(fā)生的大地震，大多數(shù)已經(jīng)超過(guò)了原定的設(shè)防強(qiáng)烈度，不同程度的造成了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響和損失。如1966年3月22日在河北邢臺(tái)發(fā)生的地震，高達(dá)10級(jí)；1967年7月26日在廣東陽(yáng)江發(fā)生的地震，高達(dá)8級(jí)；1976年7月28日在河北唐山發(fā)生得地震，高達(dá)11級(jí)。所以，設(shè)計(jì)者如果單單是根據(jù)設(shè)防烈度來(lái)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)計(jì)算是很難確保人們的居住安全的。

2.2 地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性

地震發(fā)生時(shí)，地面運(yùn)動(dòng)一般分解為6個(gè)自由度，但是世界上到目前為止還沒(méi)有記載最簡(jiǎn)單的地面運(yùn)動(dòng)記錄。地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞并沒(méi)有記載，對(duì)于復(fù)雜的地表運(yùn)動(dòng)分量很少人會(huì)掌握。在目前的抗震計(jì)算中，只要根據(jù)最簡(jiǎn)單的水平和豎向方向進(jìn)行計(jì)算，它與復(fù)雜的地表運(yùn)動(dòng)的作用有所差距。在地震發(fā)生時(shí)，不同地表運(yùn)動(dòng)可能會(huì)造成建筑結(jié)構(gòu)的破壞的復(fù)雜性好沒(méi)人掌握。

2.3 抗震計(jì)算對(duì)反映建筑結(jié)構(gòu)破壞的復(fù)雜過(guò)程

在發(fā)生地震時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的破壞是不斷地在變化、改動(dòng)、非線性的復(fù)雜過(guò)程，只要有結(jié)構(gòu)和構(gòu)建出現(xiàn)的裂縫的現(xiàn)象及其損害的程度的非線性變化，在建筑結(jié)構(gòu)薄弱層容易出現(xiàn)變形或者轉(zhuǎn)移而造成的建筑結(jié)構(gòu)上的強(qiáng)度和內(nèi)力的分布結(jié)構(gòu)。不同構(gòu)件的空間的作用和填充墻和其他的結(jié)構(gòu)構(gòu)件都會(huì)產(chǎn)生影響?，F(xiàn)在的抗震計(jì)算理論和相關(guān)的計(jì)算程序這些影響都被忽略，造成某些建筑結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算分析的結(jié)果和實(shí)際的反差很大。綜上所述，可以看出根據(jù)抗震的計(jì)算結(jié)果來(lái)完成建筑結(jié)構(gòu)抗震概念的設(shè)計(jì)時(shí)片面的，可能還會(huì)不安全。只有建立正確的建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)并且和抗震計(jì)算相結(jié)合來(lái)完成，財(cái)會(huì)是建筑結(jié)構(gòu)具有一定可靠的抗震能力。

3 建筑結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

3.1 對(duì)建筑面布置的要求

建筑平立面布置應(yīng)該符合建筑設(shè)計(jì)的理念要求，不能采用不合格的方案，不合格的建筑在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，要進(jìn)行水平計(jì)算和內(nèi)部的力度調(diào)整，對(duì)相對(duì)弱的地方采取抗震的措施。

3.2 在結(jié)構(gòu)材料上的選擇

在建筑材料結(jié)構(gòu)的選擇上，確定符合和建筑結(jié)構(gòu)抗震的要求，采用什么樣的材料，什么樣的結(jié)構(gòu)，在經(jīng)濟(jì)技術(shù)的條件上綜合的選擇確定。此時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的延性強(qiáng)度都比較好，盡可能的減少房屋的中心，充分的發(fā)揮建筑材料的強(qiáng)度，并且提出了結(jié)構(gòu)的主軸方向動(dòng)力的特點(diǎn)。

3.3 地震的持續(xù)作用，帶來(lái)的往復(fù)作用

地震發(fā)生之后，對(duì)倒塌的建筑物進(jìn)行分析研究，我們可以了解到，地震的往復(fù)作用會(huì)破壞建筑的結(jié)構(gòu)，而房屋的倒塌是因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)受到破壞，它的承載力呈現(xiàn)著重力負(fù)荷。安全的房屋建筑結(jié)構(gòu)體系是層層設(shè)防的，在地震發(fā)生時(shí)，所有能夠抵抗外力的元件都在通力合作。我生存的希望寄托在某個(gè)單一的構(gòu)件上，是極其危險(xiǎn)的，假如一個(gè)單一的框架結(jié)構(gòu)，其中框架是唯一的抗外力構(gòu)件，在水平地震作用下，我們可以利用梁變形中所消耗的能量，是框架到第二防線。適度的處理建筑結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的關(guān)系，并且形成多條防線，增加建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力的有效措施。

總結(jié)

地震的發(fā)生時(shí)一種自然的現(xiàn)象，為了減少對(duì)人類(lèi)的傷害，這就要要求建筑結(jié)構(gòu)的工程師們根據(jù)抗震的規(guī)則并且運(yùn)用好建筑結(jié)構(gòu)抗震概念的設(shè)計(jì)，做到結(jié)構(gòu)功能和外部的條件保持一致，充分的發(fā)展先進(jìn)的建筑結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計(jì)理念，并與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展，更好的對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行解決處理，利用定量的計(jì)算方法對(duì)建筑進(jìn)行抗震的數(shù)據(jù)分析?？陀^事物的多樣性，都在不斷的變化與發(fā)展，隨著事物認(rèn)識(shí)的加深，概念理論也在發(fā)展，這對(duì)我們做好建筑結(jié)構(gòu)抗震概念的設(shè)計(jì)有著深遠(yuǎn)的意義與影響。

[1]付向紅.建筑結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計(jì)[J].住宅科技，2007，(07).

[2]鹿釗愷.建筑結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計(jì)初探[J].建材世界，2010，(05).