提高建筑物抗震性能的措施探討

周 陽

（延安大學 西安創(chuàng)新學院，陜西 西安 710100）

近幾年，隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高，各地都在加大工程建設的力度，試圖通過建筑水平來彰顯出經(jīng)濟實力，但是在我國頻發(fā)自然災害之后，人們紛紛對我國建筑提出了質(zhì)疑，在加強建筑美感和增加建筑數(shù)量的同時，我國建筑還應具備良好的抗震能力.這對建筑材料也提出了更高的要求，傳統(tǒng)的混凝土建筑材料在現(xiàn)代建筑設計中，已經(jīng)不能滿足建筑的抗震要求，所以建筑工程可以選用型鋼混凝土的建筑結(jié)構(gòu)，以此來提高建筑穩(wěn)定性.建筑物抗震性能在各種外界因素的影響下，可能不會體現(xiàn)出完整的性能，但是高效建筑材料的使用完全可以改變建筑物的抗震能力.

1 現(xiàn)代建筑物應用的主要建筑材料

1.1 混凝土

混凝土是由膠凝材料將集料膠結(jié)成整體的工程復合材料的統(tǒng)稱，通常講的混凝土一詞是指用水泥作膠凝材料，砂、石作集料；與水（可含外加劑和摻合料）按一定比例配合，經(jīng)攪拌而得的水泥混凝土，也稱普通混凝土，廣泛應用于土木工程.混凝土在地震波的作用下，容易發(fā)生變形，自身的結(jié)構(gòu)也會遭到破壞，經(jīng)過地震的作用，混凝土結(jié)構(gòu)會在水平方向上進行反復振動，結(jié)構(gòu)內(nèi)力呈現(xiàn)出正負交替現(xiàn)象，基于此，混凝土并不具備良好的抗震性能.

1.2 型鋼混凝土柱

型鋼混凝土柱是在混凝土柱中加入型鋼，以此來提高自身的承載力和剛度，同時型鋼混凝土柱還具備較好的抗震性能，具備良好的力學性能，很多多震的國家都會采用型鋼混凝土柱作為建筑材料[1].在實際建筑工程中，應用的型鋼混凝土柱分為實腹式和空腹式兩種結(jié)構(gòu)，型鋼和混凝土作用在一起，體現(xiàn)出了型鋼混凝土柱的超強強度.型鋼混凝土柱利用自身的結(jié)構(gòu)特點，具備良好的變形能力和抗震性能，型鋼混凝土柱利用型鋼可以更好的固定建筑結(jié)構(gòu)，不會因為外加力的作用而毀壞建筑結(jié)構(gòu).型鋼混凝土柱受到軸壓比限值的影響，承載力也會發(fā)生改變，所以在實際使用的過程中，型鋼混凝土柱自身的承載力必須要高于同截面的鋼筋混凝土承載力，這樣才能減小構(gòu)件的橫截面積，更加便于建筑工程的使用.型鋼混凝土柱的軸壓力要比混凝土柱大，這就說明型鋼混凝土柱的正截面面積比較小，在平衡條件控制下，型鋼混凝土柱結(jié)構(gòu)受到損壞的幾率比較低.

1.3 梁式高位轉(zhuǎn)換框支剪力墻結(jié)構(gòu)

梁式高位轉(zhuǎn)換框支剪力墻結(jié)構(gòu)在實際應用中起到的促進作用包括：①實現(xiàn)建筑上、下層結(jié)構(gòu)形式之間的轉(zhuǎn)換；②實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)上、下駐網(wǎng)軸線的變化；③實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)上、下結(jié)構(gòu)形式改變的同時，可以改變上、下駐網(wǎng)軸線.梁式高位轉(zhuǎn)換框支剪力墻結(jié)構(gòu)利用剪力墻和框架柱的承托作用對建筑工程進行加固，同時其結(jié)構(gòu)的布置形式也為建筑工程預留了更大的建筑空間，這種大空間的框支剪力墻既簡化了建筑步驟，又加強了建筑質(zhì)量.目前，高層建筑要求逐漸提高，只有可靠的建筑結(jié)構(gòu)才能提升整體的建筑水平，基于此，梁式高位轉(zhuǎn)換框支剪力墻結(jié)構(gòu)根據(jù)轉(zhuǎn)換層的理論，在現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)的基礎上，提高了結(jié)構(gòu)的受力能力，在大跨度建筑時，梁式高位轉(zhuǎn)換框支剪力墻結(jié)構(gòu)可以在建筑上、下層對結(jié)構(gòu)受力進行分解，降低每一個部位的受力.梁式高位轉(zhuǎn)換框支剪力墻結(jié)構(gòu)自身具有的自振性可以提供靜力、動力計算數(shù)據(jù)，研究人員需要根據(jù)數(shù)據(jù)模型內(nèi)容建立振型，利用振型分解反應譜法對梁式高位轉(zhuǎn)換框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能進行分析[2].

2 建筑物抗震措施要求的技術內(nèi)容

2.1 分析建筑物的易損性

分析建筑物的易損性可以對建筑物的綜合性能進行判斷，進而明確建筑物可以抵抗的地震級數(shù)，結(jié)合城市實際的建筑物類型，筆者對重要建筑物以及生命線工程中心設施以單體分析為主逐棟進行單體震害預測.在測試過程中，按照制定的抽樣計劃，對建筑物逐棟開展易損性分析，易損性統(tǒng)計和觀察需要在設定的地震環(huán)境下進行，利用現(xiàn)代化科學技術對建筑物的抗震性能進行預測.如果試驗的對象是集體建筑物，需要把統(tǒng)計到的易損性數(shù)據(jù)進行矩陣處理，建立城區(qū)各類建筑物震害預測矩陣，既可以明顯體現(xiàn)出各類建筑的抗震性能，又可以起到提示的作用.

2.2 抗震性能預測結(jié)果表述

對建筑物抗震性能預測結(jié)果的表述需要涵蓋五個等級，包括：建筑完好程度、輕微損壞、中度損壞、嚴重損壞，損毀，在設定的地震環(huán)境中，建筑物在地震波的作用下，會產(chǎn)生不同程度的損壞，需要準確的描述才能確定建筑物的真實抗震能力.以相關參數(shù)為基礎，確定參數(shù)變化的速度，給出建筑物單體和群體在不同地震強度下的震害預測結(jié)果[3].

3 提高建筑物抗震性能的措施分析

3.1 對建筑物抗震的薄弱環(huán)節(jié)進行加固

在建筑施工過程中，施工人員要明確指出建筑物抗震的薄弱環(huán)節(jié)，進而對建筑物進行抗震效益分析，采取對建筑物的加固措施，來提高其對地震的抵抗能力，降低建筑物在地震波作用下的移動幅度.在加固前，技術人員要按照震害預測的結(jié)果，對建筑物進行房屋排查，確定該建筑是否值得加固，如果加固可以起到預期的作用，則采取加固措施，這時就可以應用梁式高位轉(zhuǎn)換框支剪力墻結(jié)構(gòu).

3.2 采用型鋼混凝土柱作為建筑材料

目前，我國建筑事業(yè)迎來了蓬勃發(fā)展的時期，我國各個地區(qū)都加大了高層建筑的建設力度，同時社會對建筑的要求也在逐漸提高，型鋼高強混凝土結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應用使高強混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)形成了組合形式，其變形能力具有鋼結(jié)構(gòu)的一些特征，抗震能力又明顯高于鋼筋高強混凝土結(jié)構(gòu).型鋼混凝土柱表現(xiàn)出的種種優(yōu)勢都加大了建筑應用的可能性，通過建筑技術的不斷研發(fā)，型鋼高強混凝土結(jié)構(gòu)在實際施工時，可以利用型鋼承受施工階段的荷載，快速的將模板懸掛在型鋼架上，這種施工模式大大降低了施工人員的工作強度，同時省去了支撐過程，提高了施工速度.基于型鋼混凝土柱自身的結(jié)構(gòu)特點和施工優(yōu)勢，在我國建筑領域中，型鋼混凝土柱已經(jīng)實現(xiàn)了大面積應用的效果，并可以結(jié)合現(xiàn)代化科學技術，運用型鋼混凝土柱對現(xiàn)有的建筑工藝進行革新，使其可以與國際建筑施工接軌.型鋼混凝土柱可以提高建筑物結(jié)構(gòu)的抗拉強度，混凝土的動態(tài)力學特性可以在地震波的作用下體現(xiàn)出來，進而對建筑物進行有效的保護[4].

3.3 提高混凝土結(jié)構(gòu)自身的抗震性能

在地震的作用下，如果建筑物抗震系數(shù)出現(xiàn)了改變，建筑壓強性和彈性都會隨之改變，縱觀抗震系數(shù)的變化情況，可以發(fā)現(xiàn)，以剪切受拉和彎曲受拉強度的改變最為重要.所以必須要提高各種混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能，使其可以基于彎拉強度的相關理念，更好的提高建筑物穩(wěn)定性，目前，在現(xiàn)代化建筑標準的要求下，相關部門已經(jīng)對建筑應用的各種混凝土材料進行了靜態(tài)抗折試驗的研究，從試驗得到的結(jié)果可以看出，各種混凝土材料的抗拉強度還需進行革新.在地震波的影響下，建筑物的結(jié)構(gòu)始終會受到地震的沖擊，反復作用情況下，建筑物使用的混凝土材料要能起到緩解沖擊的作用，利用全級配試件的循環(huán)動態(tài)性能，對建筑物進行保護[5].這種動態(tài)彈性分析理論要想更全面的應用在混凝土材料中，還需要對動態(tài)模量進行詳細的研究，確定混凝土抗震性能的臨界值，并結(jié)合靜態(tài)彈性模量，不斷降低地震波對建筑物的沖擊力度.動態(tài)結(jié)合靜態(tài)彈性模量值要盡量控制在低水平線上，才能滿足試驗的要求，在實際強震的作用中，對建筑物的沖擊和作用可能僅僅會維持十幾秒，但是在這段時間內(nèi)，相應的動態(tài)彈性模量會稍高于其靜態(tài)值，破壞了建筑物內(nèi)部的穩(wěn)定系數(shù)結(jié)構(gòu)，通過與初始靜態(tài)預載數(shù)據(jù)的對比，就可以判斷出地震強度對建筑物影響的臨界值.

3.3 型鋼混凝土柱與優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)合

提高混凝土材料自身的抗震能力，就是要增加混凝土系數(shù)的穩(wěn)定性，使其在地震波的影響下，維持在恒定的范圍，彎拉彈性模量、極限拉伸值和泊松比的靜動態(tài)值都不會產(chǎn)生大幅度的變化.型鋼混凝土與鋼筋混凝土具有更好的力學特征，在抗震設計中的動態(tài)彈性模量也非常固定，但是對于強地震波的沖擊，高層建筑即使應用了型鋼混凝土建筑材料，還是存在受到損壞的可能性.基于此，在建筑施工過程中，可以對型鋼混凝土進行全面的革新，使其與梁式高位轉(zhuǎn)換框支剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，充分體現(xiàn)出型鋼混凝土柱的強度和性能[6].

4 結(jié)語

綜上所述，筆者結(jié)合現(xiàn)代建筑實際的抗震性能，提出了提高建筑物抗震能力的措施.在這個經(jīng)濟高速發(fā)展的時代，房屋建筑直接影響到人們的經(jīng)濟利益，如果不具備良好的抗震性能，還會對使用者的人身安全造成嚴重的威脅.在此基礎上，建筑施工部門需要根據(jù)地震波作用力度的分析，對混凝土等建筑材料進行革新，提高材料的強度和抗拉能力，確保使用的材料可以體現(xiàn)出良好的綜合性能，不斷提高建筑施工的技能和工藝，對建筑物的抗震薄弱環(huán)節(jié)進行標記，并加固型鋼混凝土，提高建筑物的穩(wěn)定性.

〔1〕陳小芳，聶樹明，吳華平，等.中山市城區(qū)建筑物抗震能力與抗震措施研究[J].災害學，2011，01（14）:128-132.

〔2〕陳厚群，于貴華，袁仁茂，等.水工建筑物抗震設計規(guī)范修編的若干問題研究[J].水力發(fā)電學報，2011，06（17）:204-210.

〔3〕郭婷婷，于貴華，徐錫偉，等.汶川地震災害特征與建筑物震害原因討論 [J].工程抗震與加固改造，2010，04（52）:125-133.

〔4〕郭婷婷，徐錫偉，陳桂華，等.基于汶川地震建筑物破壞的抗震設防要求分析[J].地震研究，2011，04（25）:345-352.

〔5〕姜維亮，李德龍，楊世鑫，等.砌體結(jié)構(gòu)建筑物的抗震措施探討[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2014，09（02）:510-521.

〔6〕陳厚群.水工建筑物抗震設計規(guī)范的修編[A].中國水力發(fā)電工程學會抗震防災專業(yè)委員會.現(xiàn)代水利水電工程抗震防災研究與進展（2011年）[C].中國水力發(fā)電工程學會抗震防災專業(yè)委員會，2011.