也談抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

康怡

（中色科技股份有限公司　河南　洛陽(yáng)　471000）

也談抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

康怡

（中色科技股份有限公司河南洛陽(yáng)471000）

作為環(huán)太平洋地震帶上的地震頻發(fā)的國(guó)家，近年來(lái)頻發(fā)的地震給我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民群眾的生產(chǎn)生活帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅，并造成了大量的人員傷亡和建筑物坍塌。因此，我國(guó)建筑行業(yè)要努力學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的抗震概念設(shè)計(jì)有關(guān)理論和技術(shù)，提高建筑工程抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的比重，不斷提高建筑工程的抗震能力，為人民群眾提供抗震強(qiáng)度高的高質(zhì)量精品建筑工程，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展保駕護(hù)航。有鑒于此，本文作者結(jié)合自己多年的抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和心得體會(huì)，對(duì)目前我國(guó)抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的梳理和總結(jié)，希望能夠?qū)ㄖ杏兴鶐椭?/p>

抗震概念設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

近幾年來(lái)，全國(guó)各地頻發(fā)的地震給我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民群眾帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅，并造成了極為嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。痛定思痛，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，質(zhì)量不過(guò)關(guān)，缺乏抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其主要原因。此外，目前我國(guó)科技的發(fā)展水平還遠(yuǎn)未達(dá)到能夠?qū)Φ卣疬M(jìn)行精確的預(yù)測(cè)和分析，所以加強(qiáng)建筑工程的抗震概念設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。

建筑工程的抗震概念設(shè)計(jì)有助于增強(qiáng)建筑工程的抗震能力，提高建筑工程的質(zhì)量安全，盡最大可能保護(hù)房屋居住著的生命財(cái)產(chǎn)安全，并能夠?yàn)榻ㄖ編?lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。有鑒于此，筆者結(jié)合自己近幾年來(lái)的抗震概念設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，對(duì)抗震概念設(shè)計(jì)的意義進(jìn)行了介紹，并具體的分析了我國(guó)建筑工程中抗震概念設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用措施，希望能夠?qū)ξ覈?guó)建筑工程的抗震概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有所幫助。

1　建筑工程抗震概念設(shè)計(jì)的重要作用

計(jì)算設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的兩種最基本的設(shè)計(jì)方式。計(jì)算設(shè)計(jì)要求完成計(jì)算模型的分析和各種受力情況的模擬分析，需要通過(guò)大量的數(shù)值計(jì)算來(lái)獲得計(jì)算設(shè)計(jì)的結(jié)果，對(duì)計(jì)算的準(zhǔn)確性和規(guī)范性要求比較高。作為偶然性極破壞性極大的地震通常沒(méi)有一定的規(guī)律可以進(jìn)行事前的預(yù)警工作，因此事前計(jì)算地震災(zāi)害對(duì)地面可能造成的損害就成了一項(xiàng)不可能完成的工作，這也在一定程度上增加了地震預(yù)警計(jì)算的工作量和復(fù)雜度。

與此同時(shí)，地震發(fā)生時(shí)建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)的彈性模量的變化通常也不是線性變化的，這就在很大程度上增加了混凝固結(jié)構(gòu)的彈性模量的計(jì)算量和復(fù)雜度，也必然的影響了計(jì)算結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。因此，只需要一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)就可以完成設(shè)計(jì)的概念設(shè)計(jì)模式就能夠完成建筑工程抗震概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，這種處理方法能夠極大節(jié)約工程設(shè)計(jì)成本和工作量。但是建筑工程抗震概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也需要設(shè)計(jì)人員具有十分全面豐富的建筑工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)本地區(qū)地震發(fā)生的各種參數(shù)十分了解，才可能完成建筑工程抗震概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)。

2　抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

2.1抗震場(chǎng)地的確定

一般來(lái)說(shuō)，地震對(duì)建筑工程的破壞主要分為以下三種情況：①地震引發(fā)的強(qiáng)烈擾動(dòng)和地面變形等會(huì)造成建筑工程的變形和坍塌，這是最為嚴(yán)重的一種情況。②地震的次生災(zāi)害如泥石流和堰塞湖等也會(huì)對(duì)建筑工程造成次生危害，有的情況下其破壞程度甚至要高于前者。③地震產(chǎn)生的強(qiáng)烈擾動(dòng)現(xiàn)象會(huì)造成山體滑坡從而對(duì)建筑工程造成破壞。對(duì)于上面提到的三種地震破壞情況，第一種情況可以通過(guò)采取一些工程技術(shù)措施加強(qiáng)建筑工程的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行防范。后兩種地震次生災(zāi)害造成的損害只能通過(guò)選取適合的抗震場(chǎng)地來(lái)進(jìn)行預(yù)防和減輕其影響。首先，我們要選擇硬土層作為抗震場(chǎng)地，如果土層應(yīng)力比較差我們可以在土層上面鋪設(shè)一層較厚的碎石子來(lái)進(jìn)行加固。在抗震場(chǎng)地的選址確定作業(yè)中，工程技術(shù)人員一定要對(duì)目標(biāo)區(qū)域的地形地質(zhì)，山川河流等數(shù)據(jù)進(jìn)行全面詳實(shí)的搜集和整理，并以此為基礎(chǔ)選擇抗震場(chǎng)地。

2.2地基加固工程

堅(jiān)實(shí)均一程度高的地基對(duì)于防范地震等自然災(zāi)害具有十分重要的作用。因此，抗震概念設(shè)計(jì)在地基的選址上一定要充分收集本地區(qū)的地形地質(zhì)情況，并全面調(diào)查本地區(qū)土層的厚度和構(gòu)成情況。在充分了解本地區(qū)地形地質(zhì)和土層構(gòu)成情況的基礎(chǔ)上依據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來(lái)科學(xué)的確定本工程低級(jí)的負(fù)載大小和具體分布，從而當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的時(shí)候地基能夠最大程度上起到抗震減災(zāi)的作用，增強(qiáng)建筑工程的質(zhì)量安全。此外，地震概念設(shè)計(jì)人員應(yīng)該把結(jié)構(gòu)相近的建筑結(jié)構(gòu)工程放置在構(gòu)成成分相同或者相近的地基上，確保地基和建筑工程的穩(wěn)定性和可靠性，嚴(yán)禁一塊地基上出現(xiàn)兩種或者兩種以上的建筑結(jié)構(gòu)。此外，埋設(shè)在地下部分的地基應(yīng)該保持相同的長(zhǎng)度和寬度，并根據(jù)地基和地形的情況合理確定地下室的大小和分布情況。只有這樣才能在地震來(lái)臨時(shí)建筑工程發(fā)揮出最大的抗震減災(zāi)和穩(wěn)固性的作用，保護(hù)居住者的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.3建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和調(diào)整

科學(xué)設(shè)計(jì)，分布合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠有效減輕地震造成的損害，提高建筑工程的質(zhì)量安全和使用壽命。因此，建筑工程抗震概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該遵循建筑結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單構(gòu)造和整體彈性的原則，確保建筑工程具有良好的抗震能力。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的時(shí)候，建筑工程各個(gè)結(jié)構(gòu)的受力情況應(yīng)該顯而易見(jiàn)，不同的建筑結(jié)構(gòu)通過(guò)不同的結(jié)構(gòu)體系來(lái)承擔(dān)受理情況，便于地震災(zāi)后的救援工作的開(kāi)展和人員的自救。

因此，建筑工程的材料的剛度變化應(yīng)該比較小，降低因地震造成建筑工程樓層之間發(fā)生錯(cuò)位的概率，同時(shí)也能夠在一定程度上化解地震的破壞，增強(qiáng)建筑工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。對(duì)于建筑工程一些處于設(shè)計(jì)要求的不勻稱的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，我們一定要對(duì)其局部采取一定的加固措施，確保其具有較強(qiáng)的防范地震的能力。

2.4抗震防線工程的設(shè)計(jì)工作

通過(guò)利用建筑工程的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)來(lái)增強(qiáng)建筑工程整體的延展性是建筑的抗震防線工程的主要應(yīng)用。建筑工程設(shè)計(jì)人員通過(guò)設(shè)置許多抗震防線工程可以大大分解地震對(duì)建筑工程造成的應(yīng)力損害，提高建筑工程整體結(jié)構(gòu)的抗震能力和質(zhì)量安全。實(shí)踐證明，這種抗震防范工作能夠在很大程度上化解地震帶來(lái)的破壞。因?yàn)榻ㄖこ痰淖约赫饎?dòng)的周期和地震造成的振動(dòng)周期具有時(shí)間上的差異，這樣就能盡可能減輕建筑工程和地震發(fā)生共振并因此造成建筑工程坍塌的可能。建筑工程抗震防線的第一道防線通常在用負(fù)載力量較小的縱向支撐，并通過(guò)設(shè)置一些建筑結(jié)構(gòu)冗余部件來(lái)弱化和引導(dǎo)地震帶來(lái)的能量波，并通過(guò)這種防線來(lái)隔開(kāi)建筑工程的自震的周期和地震震動(dòng)的周期，從而有效的防范地震波帶來(lái)的共振可能對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)造成的損害。

2.5調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)，降低地震破壞

有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示地震對(duì)建筑工程的破壞與建筑工程的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系，建筑工程不同的結(jié)構(gòu)受到地震的損傷程度也各有不同。因此，建筑工程抗震概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)采取技術(shù)對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而有效防止地震對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)造成的損害。通常情況下，局部結(jié)構(gòu)的破壞要先于建筑結(jié)構(gòu)整體的破壞。因此，把握地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)破壞的一般規(guī)律有助于科學(xué)調(diào)整建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)降低建筑工程結(jié)構(gòu)的損害，提高建筑工程的質(zhì)量和使用壽命。根據(jù)筆者多年的觀察和分析，地震對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)的破壞有兩條普遍規(guī)律：①梁破柱后。一旦建筑工程的柱子發(fā)生折斷就會(huì)直接造成建筑工程整體結(jié)構(gòu)的的坍塌，所以建筑工程的橫梁的破壞要先于承重柱子的破壞。②節(jié)點(diǎn)第一。如果建筑工程的節(jié)點(diǎn)在構(gòu)建破壞之前就喪失了其功用，那么就會(huì)直接造成建筑工程整體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，從而最終導(dǎo)致建筑工程整體結(jié)構(gòu)的破壞和坍塌。

2.6建筑工程構(gòu)件穩(wěn)定原則

建筑工程兩個(gè)構(gòu)件之間的承載力的大小一定要大于單個(gè)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的承載力，這樣地震發(fā)生的時(shí)候就能盡最大可能減少地震波能量對(duì)建筑工程構(gòu)件穩(wěn)定性的破壞。需要指出的是，建筑工程構(gòu)件的連接除了要根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)具有較強(qiáng)的剛度保證，更要具有相當(dāng)程度的變形能力來(lái)應(yīng)對(duì)地震橫波的拉扯，保障建筑工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和質(zhì)量安全。

3　總結(jié)

近幾年來(lái)，頻發(fā)的地震給給我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展造成了嚴(yán)重的損失，也促進(jìn)了抗震概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。。因此，建筑工程抗震概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員一定要掌握全面的抗震概念設(shè)計(jì)有關(guān)知識(shí)，嚴(yán)格按照有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗震減災(zāi)工程設(shè)計(jì)。建筑工程設(shè)計(jì)和建造單位也要下大力氣努力學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的建筑工程抗震減災(zāi)的設(shè)計(jì)和技術(shù)，努力提高建筑工程的技術(shù)含量和抗震能力，確保當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)建筑工程能夠保持整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和不變形，確保建筑工程居住者的生命財(cái)產(chǎn)安全，從而為建筑公司帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]秦瑩.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)В?013，10.

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TU352.1+1

A

1673-0038（2015）10-0031-02

2015-2-18

康怡（1980-），女，工程師，本科，主要從事建筑結(jié)構(gòu)方面的工作。