關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)若干問題的討論

李惠

【摘要】從我國的地震環(huán)境和社會(huì)發(fā)展的實(shí)際情況出發(fā)，不斷提高建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的水準(zhǔn)，確保建筑的安全和舒適，是當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)工作者們的首要任務(wù)。本文以建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)為中心，深入剖析了抗震設(shè)計(jì)中存在的若干問題，同時(shí)結(jié)合建筑工程抗震結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采取科學(xué)、高效的改善措施，以滿足現(xiàn)代建筑對抗震性能的需求。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì)；抗震結(jié)構(gòu)；問題探討；優(yōu)化措施

近年來，地震災(zāi)害的頻發(fā)造成大量建筑物的破壞，給人民的生命和財(cái)產(chǎn)帶來了巨大的損失。人們愈加重視建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，致力于將建筑設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來，形成規(guī)范化、合理化的抗震建筑設(shè)計(jì)體系，以期減少地震對建筑物的損害。筆者從自身建筑設(shè)計(jì)工作實(shí)踐出發(fā)，與眾人分享一些經(jīng)驗(yàn)與想法：

一、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在的問題

1、建筑用地的選擇與規(guī)劃

在抗震建筑設(shè)計(jì)中，要避開對建筑物抗震不利的場地，減少地質(zhì)因素對抗震的影響?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)，尤其是高層建筑的抗震設(shè)計(jì)，場地的選擇尤為重要。在設(shè)計(jì)前，要掌握實(shí)際場地的地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的具體情況，作出綜合性評(píng)價(jià)與建造評(píng)估。在實(shí)際場地的基礎(chǔ)上進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，才能確保建筑的抗震性能達(dá)到最佳。

一般來說，在建筑設(shè)計(jì)中宜選用開闊平坦的堅(jiān)硬土或中硬土等有利地段，避開軟弱土、液化土、陡坡、河岸等狀態(tài)不均勻場地。建筑設(shè)計(jì)者們要進(jìn)行地質(zhì)實(shí)地采樣調(diào)研，計(jì)算出實(shí)際的地震影響系數(shù)曲線，并由此合理地調(diào)配建筑結(jié)構(gòu)、建筑材料以及建筑平面的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

2、建筑結(jié)構(gòu)與材料的篩選

在建筑抗震設(shè)計(jì)中，建筑結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)是核心之一。一個(gè)合格的抗震建筑，必須巧妙地對結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的排布和設(shè)置，使結(jié)構(gòu)體系具備充分的承載能力、變形能力和對抗地震的能力，避免出現(xiàn)因某一部分結(jié)構(gòu)或部件損壞而導(dǎo)致建筑整體喪失抗震能力和對重力負(fù)荷的承載能力。注重抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠大幅降低資源的消耗，提高建筑物的安全性。

建筑結(jié)構(gòu)的功能除了體現(xiàn)在其形狀、調(diào)配外，更多的表現(xiàn)在建筑材料本身的性能上。加氣混凝土具有重量輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具備良好的抗震能力，可以大幅應(yīng)用到抗震建筑中。而鋼筋混凝土更是由于自身的高延展性而成為建筑的主體材料之一。綜合結(jié)構(gòu)的規(guī)劃與材料的選取，才能設(shè)計(jì)出更合理、實(shí)用的抗震建筑。

3、建筑平面的設(shè)計(jì)與布置

建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和建筑材料的選取，直接制約著建筑抗震性能的高低，同時(shí)，規(guī)則的建筑平面布置也是確保相應(yīng)結(jié)構(gòu)發(fā)揮其作用的重要措施。有關(guān)資料顯示，建筑平面規(guī)則化能夠顯著提升抗震效果，而對一些平面不規(guī)則、立體不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，必須采用合理的空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型。

建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性體現(xiàn)在三個(gè)方面：一，建筑主體要具備良好的抗壓能力，有效地將壓力均勻分散到主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)上，防止變形；二，注意同一主軸方向的各層級(jí)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度與強(qiáng)度均勻；三，確保建筑結(jié)構(gòu)整體的抗扭剛度，同時(shí)對薄弱部分進(jìn)行有效的抗震構(gòu)造措施。

二、優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的措施

1、注重抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

現(xiàn)代建筑逐漸呈現(xiàn)高層化，設(shè)計(jì)者們也將抗震結(jié)構(gòu)作為建筑整體設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)之前，首先要對建筑物的抗震等級(jí)進(jìn)行合理評(píng)估，然后再按照抗震等級(jí)對墻體、梁、柱以及其他結(jié)構(gòu)采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施。一般而言，我國的高層建筑主要采用框―筒、筒中筒和框架―支撐體系等三種主要結(jié)構(gòu)體系。

除了傳統(tǒng)建筑的抗震結(jié)構(gòu)外，現(xiàn)今的抗震建筑逐漸由硬性抗震轉(zhuǎn)變?yōu)檐浶钥拐?，即適當(dāng)控制建筑結(jié)構(gòu)本身的剛度，允許建筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時(shí)達(dá)到最大的延性狀態(tài)，從而減少地震給高層建筑帶來的破壞。此外，諸如阻尼器等抗震構(gòu)件的應(yīng)用，也能夠起到減震的效果，從而巧妙地保護(hù)高層建筑的安全。

2、重視抗震材料的選取

隨著社會(huì)人群抗震意識(shí)的加強(qiáng)，抗震材料也逐漸被建筑設(shè)計(jì)者們應(yīng)用到建筑中。在選定材料之前，設(shè)計(jì)者們要對抗震材料的性能有個(gè)全面的了解，然后才能在建筑設(shè)計(jì)中對建筑的不同結(jié)構(gòu)合理選用相應(yīng)的抗震材料，相互協(xié)調(diào)共同提升建筑整體的抗震性能。當(dāng)前，作為建筑設(shè)計(jì)者，我們必須在符合抗震需求的情況下盡可能地選用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的建筑材料。

除了上文提到的加氣混凝土和鋼筋混凝土等常用抗震材料外，輕鋼結(jié)構(gòu)也逐漸成為我國抗震建筑的優(yōu)選材料之一。此外，在建筑的維護(hù)環(huán)節(jié)上，利用碳纖維復(fù)合材料來加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)，發(fā)揮其震動(dòng)阻尼特性，從而使建筑物的防震能力得到大幅提升。

3、強(qiáng)化抗震防線的設(shè)置

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，絕不僅僅表現(xiàn)在抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與抗震材料的選用上，為了提升建筑的安全性能，設(shè)置多層抗震防線是很有必要的。一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)有若干個(gè)延性較好的分體系和延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件協(xié)同工作，如框架一抗震墻體系就是由延性框架和抗震墻兩個(gè)系統(tǒng)組成的。同時(shí)，有意識(shí)地建立一系列抗震結(jié)構(gòu)分布的屈服區(qū)，以使其能夠盡可能多地吸收或消耗地震能量，避免建筑物的損壞。

為了減少建筑不均勻沉降對抗震結(jié)構(gòu)和防線的破壞，一般要在合理的部位設(shè)置變形縫，包括伸縮縫、沉降縫和防震縫三種。合理地設(shè)置抗震防線，促進(jìn)建筑防震設(shè)計(jì)間的協(xié)同作用，才能盡可能地確保居住人群的安全。

4、作出震后的合理預(yù)估

一個(gè)合格的防震建筑設(shè)計(jì)，不僅要在設(shè)計(jì)和建造過程中確保其防震性能，還要對地震發(fā)生后的建筑破壞情況進(jìn)行科學(xué)的模擬和預(yù)估。建筑設(shè)計(jì)師們在完成建筑抗震設(shè)計(jì)后，要根據(jù)地質(zhì)、環(huán)境和建筑的整體狀況，利用模擬軟件模擬震后可能出現(xiàn)的狀況，尋找建筑設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)存在的薄弱點(diǎn)，并加以修正和完善。

設(shè)計(jì)者們對自己的設(shè)計(jì)最為了解，建筑物的加固和修補(bǔ)等一系列后續(xù)工作，也需要他們作出合理的規(guī)劃，從而使建筑物整體包括設(shè)計(jì)、建造和維護(hù)等過程能夠協(xié)調(diào)共通，確保建筑物抗震性能的同時(shí)，也要延長建筑物抗震能力的有效期。

總 結(jié)

隨著建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的必要性越來越突出，設(shè)計(jì)師們也在設(shè)計(jì)過程中不斷探索和探究，形成了一系列科學(xué)、高效的抗震設(shè)計(jì)方法，并取得了突出成效。然而，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)還存在著一系列不足，我們要綜合國內(nèi)外的建筑經(jīng)驗(yàn)，合理地進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，以提高建筑物整體的安全性。

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