試論建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計若干問題

■葛 洋 ■香港華藝設(shè)計顧問(深圳)有限公司南京分公司，江蘇 南京 210037

地震是人類歷史進程中最大的自然性災(zāi)難傷害事件之一。我國是一個地震發(fā)生次數(shù)較多的國家，具有地震震源分布較廣，頻率較高，強度較大的特點。目前我國大陸已經(jīng)進入了地震活躍期，近幾年發(fā)生了多場震級較高的地震事件，給人民群眾的生命財產(chǎn)健康安全帶來了嚴重的威脅。較大的地震可以在極短的時間里瞬間破壞建筑物，使其被摧毀，發(fā)生倒塌事件，給居住在這些建筑里的人們帶來了毀滅性的災(zāi)難，造成了巨大的損失。

1 地震與建筑結(jié)構(gòu)

無數(shù)次的地震事件已經(jīng)證明，地震區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)是否合理，是否具有抗震設(shè)計，地震結(jié)束后的結(jié)果也是大大不同。大部分的建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計建造時按照抗震設(shè)計標準來進行設(shè)計加工并且加固的建筑物都可以有效抵抗住地震帶來的考驗，并沒有發(fā)生大的倒塌事件;而那些沒有進行抗震設(shè)計的建筑物，地震發(fā)生時都在極短的時間內(nèi)直接崩塌，成為了地震區(qū)的重點災(zāi)難地點。想要使建筑物能夠有效抵抗住地震的沖擊，就必須將抗震設(shè)計帶到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中去。在進行抗震設(shè)計的時候要把抗震設(shè)防工作從建筑地點的選擇到規(guī)劃設(shè)計，進而具體的施工工程中，最后進行質(zhì)量的監(jiān)控和審核都要進行層層把關(guān)，嚴格把握好抗震設(shè)計，這是減輕地震災(zāi)害，加強抗震的有效措施。

2 新的地震設(shè)計規(guī)范

我國對建筑的抗震設(shè)防已經(jīng)進行了一系列的改革，頒布了新的GB 50011 -2001《抗震設(shè)計規(guī)范》。這份設(shè)計規(guī)劃指導(dǎo)用書汲取了歷次大地震的震害經(jīng)驗，采用了大量的國內(nèi)外的抗震設(shè)計研究成果，從而更新了新的建筑設(shè)計理念，改善建筑設(shè)計的方法，從而增加建筑的抗震性，大大提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力，為人民群眾的生命財產(chǎn)帶來了保證。我國的這份抗震設(shè)計具有極其重要的意義，其提出了按基本地震加速度進行抗震設(shè)計步驟，調(diào)整了相關(guān)的抗震設(shè)防的類別，增加了一些結(jié)構(gòu)抗震分析和抗震變形分析的要求，嚴格規(guī)范了一些減震的設(shè)計等。這些規(guī)范上的更新和嚴格要求，標志著我國的抗震設(shè)計已經(jīng)進入了一個新的時代。

3 建筑抗震設(shè)計中的三大問題

3.1 抗震場地的選擇

抗震設(shè)計中有一點很關(guān)鍵，便是抗震建筑場地的選擇。選擇對建筑抗震設(shè)防有利的地方，避開對建筑抗震不利的地方。地震在發(fā)生的時候，除了造成建筑結(jié)構(gòu)瞬間毀滅外，場地的條件也具有一定的關(guān)鍵性原因。地震引起的地裂和地表崩塌會引發(fā)更多的災(zāi)害。因此，應(yīng)當(dāng)選擇抗震地點好的場所，避開那些軟弱土地和液化土地，如果避不開那些場所，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的措施，比如加強地基和結(jié)構(gòu)，采用地樁法等，這些措施都可以有效穩(wěn)定地震所引起的不利影響。

這些是發(fā)生地震時土質(zhì)的變化，抗震場地的選擇還有著很關(guān)鍵的作用。比如發(fā)生地震時，人們可以很快逃出受災(zāi)建筑，不會因為抗震場所的擁擠等原因而造成人員撤離不及時，從而造成損失的不利情況。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)的體系選擇

建筑結(jié)構(gòu)體系的合理選擇也是一個重要的問題。一般來說，建筑的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計要考慮到經(jīng)濟性和安全性，因此，建筑結(jié)構(gòu)的體系選擇要注意以下幾個方面:

第一，結(jié)構(gòu)體系應(yīng)當(dāng)注意整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性，避免因個別地方出現(xiàn)問題而造成整體結(jié)構(gòu)喪失抗震能力。地震設(shè)防設(shè)計的一個重要原則就是結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有必要的重力分配能力功能，也就是將受到的整體沖擊力合理分配到各個地方，在有些部分出現(xiàn)問題時，其他部分也能完成工作，避免崩塌。

第二，結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有明確的計算圖和合理的地震作用傳遞途徑。這一點在抗震設(shè)計中具有非常重要的意義和作用。在設(shè)計中應(yīng)當(dāng)嚴格控制好這一方面，若是在進行這方面的設(shè)計時沒有明確的途徑圖和計算方案，一旦發(fā)生地震，地震的沖擊力會很快摧毀抗震設(shè)計，這樣會造成巨大的損失。因此，在進行抗震設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)盡量使垂直重力荷載在最短的路徑傳遞到豎向構(gòu)件墻，通過相關(guān)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計來進行各種途徑的轉(zhuǎn)換，盡量減少沖擊力。同時，整體結(jié)構(gòu)也要明確，它們的設(shè)計部分之間要有貫通和連續(xù)性，如果在豎直方向上有變化，那么變化也要控制到均勻。

第三，結(jié)構(gòu)體系應(yīng)當(dāng)具備相關(guān)的承載能力。良好的承載能力和變形能力會消耗地震帶來的沖擊力。結(jié)構(gòu)體系采用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有非常好的塑性內(nèi)力重分布能力，能較為充分地發(fā)揮和吸收地震帶來的能量。

第四，結(jié)構(gòu)體系應(yīng)當(dāng)有合理的剛度。雖然塑性對抗震性很重要，但是合理的剛度也是非常的重要，若是建筑的剛性不足，則在地震發(fā)生的一瞬間，局部地區(qū)就很可能發(fā)生突變和崩裂，變形過強也會使變形設(shè)計部分承受巨大的壓力，若是承受不住，則相關(guān)體系設(shè)計也會崩塌。因此，在實際的施工過程中，應(yīng)當(dāng)注意到這一點，應(yīng)該加強重點部位的強度，避免造成損失。

3.3 重視建筑平面布置的規(guī)則性

建筑的設(shè)計應(yīng)當(dāng)符合抗震理念，符合設(shè)計規(guī)范，切記不能采用不符合規(guī)范的建筑設(shè)計方案?？拐鹪O(shè)計方案的制定是非常講究的，抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定了對平面不規(guī)則或豎向不規(guī)則，應(yīng)該采用空間結(jié)構(gòu)計算模型。我國建筑具有非常明顯的對稱性特點，這在抗震設(shè)計中也有非常關(guān)鍵的作用，通過對稱性這一特點來進行抗震設(shè)計體系構(gòu)建，將地震時所受到的強大的沖擊力分配到兩端，兩端的各個抗震設(shè)防裝置和設(shè)計就會發(fā)生作用，對稱性特點會對這一沖擊力分散具有非常明顯的意義和作用。因此，在進行相關(guān)的設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)注意到這一點，在實踐中重視這一規(guī)則。

4 對提高建筑抗震設(shè)計的建議

鑒于我國是地震爆發(fā)比較頻繁的國度之一，建筑的抗震設(shè)計是非常重要的，我國建筑的抗震設(shè)計意識已經(jīng)漸漸蘇醒，相關(guān)的企業(yè)和建筑公司已經(jīng)請專家對建筑設(shè)計圖紙進行抗震設(shè)計研究，我國的建筑抗震設(shè)計得到了巨大的發(fā)展。因此，筆者在此提出相關(guān)的幾點有關(guān)抗震設(shè)計的建議?？拐鹪O(shè)計體系在建筑設(shè)計中是非常重要的，因此如何建立好一個合理的安全體系是非常重要的。為了提高抗震能力，應(yīng)該從以下幾點開始下手，首先要有合理的布局。設(shè)計好地震分散力路徑圖。保證支柱和墻在同一水平線，從而形成構(gòu)件，在地震作用時，塑性構(gòu)造會進行彎曲，從而減少受到的沖擊力。其次，要按照相關(guān)的抗震等級來設(shè)計柱子、墻體，在關(guān)鍵的地點進行加固，保證建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下達到相關(guān)的標準。最后，要設(shè)置多道抗震設(shè)防線，多重的抗震設(shè)防線可以層層減少相關(guān)的沖擊力，一部分延性較好的構(gòu)件，在受到一定程度的地震沖擊力之后會彎曲，然后崩潰，這時候有多重設(shè)防線便會起到作用，可以有效抵擋地震沖擊力，減少可能造成的損失，保證人民群眾的生命健康安全。

5 小結(jié)

多年的建筑抗震設(shè)計已經(jīng)讓我國逐漸形成了一套具有我國特點的較為先進的抗震設(shè)計體系，且在不斷的使用過程中漸漸地成熟起來，然而，由于我國這方面的起步較晚，很多方面還是具有不足的地方，因此，這就需要以后更加注意。綜上所述，以后的抗震設(shè)計要更加注意科學(xué)合理性，根據(jù)相關(guān)的規(guī)范要求，嚴格執(zhí)行。努力做到大地震不倒塌，小地震沒有損壞的特點。相信隨著現(xiàn)代建筑工藝的不斷進步，收集獲得的案例不斷增加，我國的建筑工程抗震設(shè)計會在未來的一段時間內(nèi)逐漸成熟，得到巨大的發(fā)展，邁上更加廣闊的天地和臺階。

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