加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計(jì)思考與措施

陳慶強(qiáng)

（福建福州）

加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計(jì)思考與措施

陳慶強(qiáng)

（福建福州）

自實(shí)行改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)得到了迅速的發(fā)展，我國建筑建設(shè)能力得到了極大的提升，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，僅2015年上半年我國全國建筑業(yè)總產(chǎn)值就達(dá)到了72374億，規(guī)模可謂巨大。而為了保障建筑物的質(zhì)量就必須對(duì)建筑物的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的考量，作為工程建設(shè)需要考慮的一個(gè)重要方面，近些年來建設(shè)者對(duì)建筑抗震倒塌能力的思考更加深入，特別是汶川地震發(fā)生以來，對(duì)其的研究從未終止。為了使建筑物在地震中受到最小的影響，保證人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)健康安全，就必須提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能。本文就將從多個(gè)角度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行分析，并簡要介紹關(guān)于提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的一些方法和思想，希望會(huì)對(duì)相關(guān)人員提供些許參考。

建筑結(jié)構(gòu)；抗地震倒塌能力；設(shè)計(jì)思想；方法

地震是人類在生存中常見的重大自然災(zāi)害之一，又稱“地動(dòng)”，“地震動(dòng)”，是地殼在快速釋放能量過程中產(chǎn)生的振動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生地震波，具有突發(fā)性強(qiáng)、危害嚴(yán)重等特點(diǎn)，高強(qiáng)度的地震往往會(huì)給人民的生產(chǎn)生活帶來巨大的影響。2008年發(fā)生的“512”汶川大地震，共造成了68712人遇難，17921人失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失8452.1億元，此次地震影響深遠(yuǎn)，對(duì)我國多個(gè)行業(yè)和相關(guān)領(lǐng)域均造成了較大影響，其中關(guān)于地震中建筑物大規(guī)模倒塌的現(xiàn)象，據(jù)專家研究主要原因是由于抗震倒塌能力不足造成的，所以自此我國便將提升建筑結(jié)構(gòu)抗震性能當(dāng)做了建筑建設(shè)中的重要課題。

1 提高建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計(jì)思想分析

在進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，為了保證工程建設(shè)的進(jìn)度和降低工程難度，一般建筑工程師會(huì)選擇將整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分，分成幾個(gè)獨(dú)立的建筑構(gòu)建。建筑是依賴與建筑整體結(jié)構(gòu)的，但它的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定卻對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)有著重要的影響。一般而言，若想使整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)揮其應(yīng)有功能，完成整體系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，就必須使所有的構(gòu)建之間協(xié)同作用，所有構(gòu)件共同的“合力”才會(huì)使建筑物達(dá)成這一目標(biāo)，而且構(gòu)件之間的不和諧、不合理現(xiàn)象，不僅會(huì)影響到整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能的發(fā)揮，還會(huì)對(duì)建筑系統(tǒng)的整體抗震力產(chǎn)生深刻的影響，而且這種影響有極大的可能是負(fù)面的[1]。另外，由于地震存在著復(fù)雜性和不確定性，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的過程中，即使對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況和史料文獻(xiàn)進(jìn)行了充分測(cè)算，但是仍然存在發(fā)生超出建筑抗震設(shè)計(jì)強(qiáng)度的地震的可能。所以在進(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)一定要審慎思量，一定要提高建筑伸縮性，弱化地震對(duì)建筑的沖擊；一定要確保墻體的安全程度，以便提高建筑整體的抗震性能；還要依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行全方面的分析，以科學(xué)的預(yù)見來減少高強(qiáng)度地震對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)的損害。

2 提高建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計(jì)方法

2.1 選擇科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體進(jìn)行選擇是十分必要的，建筑結(jié)構(gòu)體的選擇標(biāo)準(zhǔn)要遵循實(shí)際性、實(shí)用性和安全性等多方面的考量，一定要進(jìn)行充分考察，以確保找到最適合的建筑結(jié)構(gòu)體。一般來說在進(jìn)行高層建筑的設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)工作者通常會(huì)采用框架－剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)這三種結(jié)構(gòu)方式。下面筆者就將進(jìn)行簡要介紹。

2.1.1 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)

在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，框架承受來自水平方向的重量承載，而剪力墻則承受的是來自垂直方向的重量承載，能承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力。鋼筋混凝土墻板能承受豎向和水平力，在建筑中采用此種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)使建筑具有較強(qiáng)的抗震緩沖能力，建筑的“韌性”極佳。需要注意的是，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具體的施工過程中，一定要對(duì)各層樓板之間的情況變化進(jìn)行合理控制，以保證框架與剪力墻在地震發(fā)生時(shí)能夠有效實(shí)現(xiàn)協(xié)同作用，在建筑設(shè)計(jì)理念方面，一定要遵循“強(qiáng)柱弱梁”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，以便降低墻體因受到剪應(yīng)力而造成的破壞，降低地震所帶來的損壞[2]。

2.1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)

因?yàn)榧袅π枰獙?duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)水平方向與垂直方向負(fù)荷進(jìn)行承擔(dān)調(diào)整，所以其需要非常高的強(qiáng)度與剛度，所以在地震發(fā)生時(shí)，此結(jié)構(gòu)能夠起到較好的抗地震倒塌能力的作用，會(huì)使建筑物的安全性得到很大程度的保證，此種結(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了高層建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中。

2.1.3 鋼結(jié)構(gòu)

由于鋼結(jié)構(gòu)建筑具有良好的伸縮性，所以，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)鋼結(jié)構(gòu)可以對(duì)地震引起的沖擊力進(jìn)行有效的削弱，使建筑物在地震災(zāi)害中所受到的影響最小，而且鋼結(jié)構(gòu)除了安全性突出外，還具有施工周期短、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，這將是我國未來很長一段時(shí)間內(nèi)的房屋建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展方向[3]。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)合理的布置設(shè)計(jì)

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員不僅要注重選用科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)，還要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的布置設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的考慮，一定要保證建筑結(jié)構(gòu)布置的合理性。要保證建筑結(jié)構(gòu)的合理性一般要從如下幾個(gè)方面入手：①為了保證建筑結(jié)構(gòu)的承重問題，一定要在豎向的建筑承重結(jié)構(gòu)中使建筑結(jié)構(gòu)均勻布置，要符合力學(xué)規(guī)律，要盡量避免因顧及視覺效果而出現(xiàn)得內(nèi)收或外挑現(xiàn)象；②在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的布置過程中要盡可能的保證建筑安全性，要注意建筑結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力的變化，避免安全問題的發(fā)生；③在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)時(shí)一定要遵循常規(guī)可靠的布置方式，要保證建筑結(jié)構(gòu)具有良好的負(fù)荷力度和承載能力，以便在災(zāi)難來臨之時(shí)可以降低建筑坍塌的可能性，減少災(zāi)害所造成的損失。

3 高層建筑抗地震倒塌的設(shè)計(jì)方案

3.1 設(shè)計(jì)科學(xué)合理的抗震防線

設(shè)計(jì)科學(xué)合理的抗震防線可以有效的增強(qiáng)抗震能力。地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)建筑結(jié)構(gòu)遭到破壞的主要原因就是由于建筑物地基沉降，使得建筑物的整體結(jié)構(gòu)遭到破壞，所以在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將以地基設(shè)計(jì)為代表的基礎(chǔ)抗震防線納入其中。在進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者一定要遵循實(shí)事求是的原則，完善設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作，對(duì)施工地點(diǎn)、施工方式進(jìn)行選擇，盡可能的減少地震發(fā)生時(shí)對(duì)建筑物所造成的損害，還要對(duì)地基基礎(chǔ)的預(yù)埋深度進(jìn)行緊密估算，在保證整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的同時(shí)，還要對(duì)盡可能的降低資源消耗。在我國目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中大都采用了多道抗震防線設(shè)置，并取得了良好建設(shè)的效果。

3.2 提高結(jié)構(gòu)延性，保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性

若有地震發(fā)生那么建筑物就會(huì)發(fā)生扭曲變形，這就會(huì)是建筑結(jié)構(gòu)的延性。通俗意義上來講結(jié)構(gòu)延性使得建筑物所承受的地震波得到了分散，這就相當(dāng)于提高了建筑整體的承載力。所以，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)一定要注重提高建筑物的延性，而且同時(shí)還要注意建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

3.3 優(yōu)化結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)

對(duì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以有效的提升建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力。地震之所以會(huì)對(duì)建筑物造成極大的損害是因?yàn)榈卣鸬臋M波和混合波進(jìn)行混合作用，使得建筑結(jié)構(gòu)劇烈晃動(dòng)，而由于建筑結(jié)構(gòu)的某一方面可能存在抗地震倒塌能力的缺陷，所以就會(huì)出現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的坍塌。所以，基于此種原因，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，一定要確保建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)的科學(xué)性，加強(qiáng)構(gòu)件間的關(guān)聯(lián)，注重整體性原則，還要注重構(gòu)建的質(zhì)量，以便提升建筑整體結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌功能[4]。

4 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的增加，對(duì)建筑面積的需求也會(huì)越來越大，為了滿足這種需求，實(shí)現(xiàn)建設(shè)效益的最大化，開展高層建筑建設(shè)已經(jīng)被提上日程，但是由于高層建筑內(nèi)人員密集，一旦發(fā)生地震災(zāi)害將會(huì)對(duì)其產(chǎn)生嚴(yán)重影響，所以為了保證人民的生命財(cái)產(chǎn)健康安全有必要對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌功能進(jìn)行深入研究。

[1]葉列平，曲哲，陸新征，馮鵬.提高建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計(jì)思想與方法[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2008，04：42～50.

[2]萬昱麟.提高建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計(jì)思想與方法[J].中華民居（下旬刊），2014，02：84.

[3]李俊.提高建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計(jì)思想與方法[J].中華民居（下旬刊），2014，06：79～80.

[4]段安洪.提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的設(shè)計(jì)思想與方法[J].有色金屬設(shè)計(jì)，2015，01：43～45.

TU352.1+1

A

1673-0038（2015）45-0088-02

收稿日期：2015-10-9

陳慶強(qiáng)（1970-），閩侯人，本科。