淺析建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)問題

謝峰原/身份證號(hào)：130406197601190614

淺析建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)問題

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我國(guó)是一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，地震的發(fā)生，給我國(guó)的經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的損失，也讓民眾遭受了巨大的傷痛。但是，地震是無法預(yù)測(cè)和避免的，我們所能做的，就是通過提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，最大限度的減少人民的財(cái)產(chǎn)損失，保證人民的生命安全。筆者就建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)問題進(jìn)行了分析研究，為建筑工程的施工設(shè)計(jì)提供了思路。

建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；抗震措施

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球每年平均要發(fā)生500萬次的地震，而中國(guó)就占據(jù)了全球總數(shù)的三分之一，地震造成的死亡人數(shù)更是驚人，占據(jù)了全球死亡總?cè)藬?shù)的二分之一，地震帶給人們的不僅僅是財(cái)產(chǎn)損失，更是無法彌補(bǔ)的心靈的傷害。有分析表明，在地震中，超出半數(shù)的人員傷亡都是由于建筑物的倒塌造成的，因此，建筑結(jié)構(gòu)的抗震性成為人們的首要考慮的因素。

1.我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)物抗震性設(shè)計(jì)的缺陷

由于我國(guó)是地震多發(fā)國(guó)家，多年以來，我國(guó)已形成了符合自己特點(diǎn)的建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方案，但是和國(guó)外先進(jìn)的抗震技術(shù)相比，仍有許多不足之處。和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)相比，我國(guó)的抗震規(guī)范還有待完善。美國(guó)規(guī)定，在高烈度地區(qū)，要使用高延性等級(jí)，而在低烈度地區(qū)，則應(yīng)選用低延性等級(jí)，而我國(guó)提出的是“三個(gè)水準(zhǔn)”的目標(biāo)，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”，對(duì)于不同的建筑結(jié)構(gòu)來說，這個(gè)目標(biāo)沒有普適性，如果籠統(tǒng)的使用同一個(gè)目標(biāo)，勢(shì)必會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，因此，要根據(jù)不同的建筑結(jié)構(gòu)選擇不同的抗震設(shè)計(jì)方案，才能有效地保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.建筑結(jié)構(gòu)的抗震性分析

2.1 高層建筑物的鋼結(jié)構(gòu)分析研究

在大型的高層建筑中，鋼結(jié)構(gòu)是使用最多的一種結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)具有非常顯著的特點(diǎn)，即具有較高的強(qiáng)度，但是同時(shí)質(zhì)量又非常輕，同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)具有較高的柔韌性，因此，即使需要承受的載荷很大時(shí)，也能通過大變形來釋放能量。雖然鋼結(jié)構(gòu)具有較高的抗震性，但是也有不足之處，就是成本相對(duì)較高，因此，在一些小型工程中，鋼結(jié)構(gòu)的使用不是很廣泛。

2.2 框架結(jié)構(gòu)的抗震性能分析

框架結(jié)構(gòu)是很多建筑結(jié)構(gòu)普遍使用的一種結(jié)構(gòu)，空間分隔靈活，自重輕，有利于抗震，節(jié)省材料；具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優(yōu)點(diǎn)，利于安排需要較大空間的建筑結(jié)構(gòu)；在原材料的用量上也很節(jié)省，在較大空間結(jié)構(gòu)的建筑物的施工中應(yīng)用很廣泛。框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有良好的抗震效果，而且可以根據(jù)不同的需要，把梁或柱澆筑成成各種需要的截面形狀。框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)具有一些相同的特點(diǎn)，因此，在具體的施工過程中，二者常常結(jié)合在一起使用，形成了獨(dú)特的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，在保證抗震性能的同時(shí)，也能保證一定的使用空間。

2.3 磚混結(jié)構(gòu)的抗震性能分析研究

磚混結(jié)構(gòu)多常見于農(nóng)村的房屋建造，在現(xiàn)代城市中，除樓梯、陽臺(tái)等一些附屬設(shè)施的建造中，其它的建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)很少使用磚混結(jié)構(gòu)。和框架結(jié)構(gòu)有所不同，磚混結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)不是梁、板、柱，而是樓板和墻體。磚混結(jié)構(gòu)是以小部分鋼筋混凝土及大部分磚墻承重的結(jié)構(gòu)，承重墻體不能有改動(dòng)，房屋格局的布置沒有靈活性，因此，磚混結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用遠(yuǎn)不如前述三種結(jié)構(gòu)廣泛。并且，磚混結(jié)構(gòu)的基本材料是粘土磚，所以，磚混結(jié)構(gòu)的抗震性能也是最差的。

3.建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)分析研究

3.1 地基的選擇分析

由于地震造成建筑物的倒塌，除去地震的直接破壞因素外，場(chǎng)地的地質(zhì)條件也是不容忽視的。在選擇場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)先對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行綜合評(píng)定。選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，首先應(yīng)選擇有利于建筑結(jié)構(gòu)抗震的堅(jiān)硬土質(zhì)地區(qū)，避開土質(zhì)軟化的場(chǎng)地，如果無法避免，也應(yīng)先做好抗震措施。對(duì)于易發(fā)生地震的地區(qū)，不能建造甲、乙、丙三類建筑，并且有研究表明，在土質(zhì)越軟，覆蓋層越厚的地區(qū)，地震對(duì)建筑物的損壞也就越大，后果更加嚴(yán)重。

3.2 選擇抗震體系的分析研究

影響抗震性能的因素有很多種，施工因素、抗震體系的選擇等，都會(huì)對(duì)抗震性能產(chǎn)生一定的影響。

首先，建筑結(jié)構(gòu)的體型不宜過復(fù)雜，空間布置要有規(guī)則性，這樣，在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案時(shí)，由于建筑物的受力明確，在地震的作用下，建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力以及內(nèi)力分析就會(huì)更加明確，并且，在進(jìn)行細(xì)部設(shè)計(jì)時(shí)，也相對(duì)容易。因此，在遭遇地震災(zāi)害時(shí)，此類結(jié)構(gòu)物的地震損傷相對(duì)較輕。

其次，建筑物的空間規(guī)則性關(guān)系到地震作用的傳遞，并且，建筑材料的選擇使用情況也會(huì)影響到抗震延性。因此，如果建筑結(jié)構(gòu)的體型相對(duì)復(fù)雜，且不具有相對(duì)規(guī)則的空間結(jié)構(gòu)，就要設(shè)置防震縫。如果建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計(jì)不具有規(guī)則性，則有必要在薄弱的位置采取科學(xué)有效的防震措置。對(duì)于體型復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)來說，如果不設(shè)置防震縫，為提高抗震性能，則根據(jù)符合實(shí)際情況的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確的模型，做好精確的抗震分析，重點(diǎn)分析易發(fā)生損害的部位，如果設(shè)置了防震縫，則建筑結(jié)構(gòu)就被分割成形體簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)剛度均勻的獨(dú)立單元，減輕或防止相鄰結(jié)構(gòu)單元由地震作用引起的碰撞，減少房屋的扭轉(zhuǎn)，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。

3.3 抗震結(jié)構(gòu)體系的選擇分析研究

通常情況下，為提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，減少在地震中的損害，一般都選擇不承擔(dān)重力載荷豎向支撐墻或者填充墻，或者是具有良好延性的抗震墻作為抗震防線的第一種構(gòu)件。在框架—抗震墻結(jié)構(gòu)體系中，如果抗震墻遭到破壞，在吸收一定的地震能量后，框架就隨即起就承擔(dān)起防震的作用。此類體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，既保證了抗震性能，同時(shí)又具有良好的強(qiáng)度。如果抗震體系單純的具有良好的強(qiáng)度，但是延性較低，這樣的結(jié)構(gòu)在遭遇地震時(shí)，很容易受到破壞，反之，如果抗震體系的延性較好，但是強(qiáng)度較低，在遭遇地震作用時(shí)，也容易發(fā)生損壞。因此，只有具備合理的剛度和強(qiáng)度分配，重點(diǎn)關(guān)注可能出現(xiàn)問題的薄弱部位，保證抗震性能，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。

抗震體系中的延性控制，一般都包括以下兩個(gè)物理量，一是所研究的部件結(jié)構(gòu)在受到外力作用后所能達(dá)到的變形量的范圍，二是在變形量達(dá)到最大值后，部件結(jié)構(gòu)應(yīng)具備的承載力的數(shù)值。其中，第二物理量是第一物理量的先決條件。因此，為保證抗震結(jié)構(gòu)的延性，保證各部件能充分發(fā)揮作用，構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度應(yīng)高于構(gòu)件的連接強(qiáng)度。

4.抗震方法分析研究

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，最為簡(jiǎn)單的就是底部剪力法，根據(jù)地震反應(yīng)譜理論，以工程結(jié)構(gòu)底部的總地震剪力與等效單質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用相等，來確定結(jié)構(gòu)總地震作用的方法。如果結(jié)構(gòu)體系較為復(fù)雜，就要選用振型分解反應(yīng)譜法，這種方法也稱規(guī)范法，它的核心依據(jù)就是振型疊加原理，采取一定的方式疊加起來，得到總的地震作用。如果結(jié)構(gòu)空間特別不規(guī)則，則前述的兩種方法均不能起到作用，就要選擇彈性時(shí)程分析方法。

5.結(jié)論

由于地震的不可預(yù)測(cè)性以及不可避免性，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)受到很多未知因素的影響，增加了抗震精確計(jì)算的難度。因此，為增加建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，不僅僅要依賴于精確定位抗震計(jì)算分析，更要重視建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要多采用結(jié)構(gòu)相對(duì)規(guī)則的體系，綜合評(píng)定施工場(chǎng)地的地質(zhì)條件，做好地震設(shè)防工作，加強(qiáng)防震措施，保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

[1]覃紹文.論述建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)相關(guān)問題.廣東科技.2009(11).