對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題的研究

王曉雨

摘要 ：本文主要講述了抗震的設(shè)計(jì)概念以及對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)的思路，其目的就是為了當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨時(shí)能有效的保護(hù)建筑物，另一方面還能在災(zāi)難降臨時(shí)保護(hù)人民群眾的生命安全，同時(shí)也是對(duì)國(guó)家設(shè)施安全的保證。

關(guān)鍵詞 ：建筑結(jié)構(gòu) 抗震 設(shè)計(jì)

1.引言

隨著城市化進(jìn)程的加快和人類(lèi)生活水平的提高，在現(xiàn)代的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)就是對(duì)建筑的抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。對(duì)建筑物的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接能影響到其抗震能力，也是在沒(méi)辦法預(yù)測(cè)地震的情況下保護(hù)建筑受到損害的有效方式。針對(duì)這種情況，下面主要對(duì)建筑物抗震的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行討論。

2.抗震概念設(shè)計(jì)

建筑工程的抗震概念設(shè)計(jì)，換種說(shuō)法就是根據(jù)基本的建筑設(shè)計(jì)原則和思路對(duì)具體的建筑工程進(jìn)行工程布局并對(duì)細(xì)節(jié)的構(gòu)造進(jìn)行確定的過(guò)程，其設(shè)計(jì)的原則和思路是在長(zhǎng)期的工作經(jīng)驗(yàn)中形成的。在對(duì)抗震設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)抗震的計(jì)算是不可或缺的，抗震計(jì)算的基礎(chǔ)是概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)之所以在與抗震計(jì)算的比較中起著更重要作用的原因有三個(gè)，首先就是地面和地震的運(yùn)動(dòng)具有極大的不確定性，其次就是我們還沒(méi)有對(duì)地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性有很確切的掌握，最后就是地震時(shí)的結(jié)構(gòu)反應(yīng)負(fù)責(zé)程度并沒(méi)有在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念中充分的體現(xiàn)出來(lái)。所以，簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的靠著計(jì)算的結(jié)果就完成對(duì)建筑的抗震設(shè)計(jì)是不全面的，甚至是很危險(xiǎn)的?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)的基本原則是要注意抗震場(chǎng)地的科學(xué)選擇，選擇合適的結(jié)構(gòu)抗震體系，選擇合理的結(jié)構(gòu)材料。

3.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的措施

3.1 材料的選擇

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)一般因地區(qū)而異，抗震建筑材料的選擇一般要基于此地區(qū)的地震歷史記錄。由一個(gè)地區(qū)的地震歷史記錄可以得出科學(xué)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以反映此地區(qū)建筑的抗震要求。建筑結(jié)構(gòu)受材料的剛度和塑性的影響，一般來(lái)說(shuō)，滿足了基本的設(shè)計(jì)思路之后，質(zhì)地輕的材料，抗震性能比較低。在東北，為了使建筑物達(dá)到一定的抗震效果，鋼筋混凝土則是選擇比較多的材料。伸縮縫的設(shè)計(jì)達(dá)到了很好的抗震效果，它一般為大型建筑物的抗震措施，主要是提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

3.2 隔震措施

一般情況下是根據(jù)建筑物的地理環(huán)境和建筑尺寸來(lái)抗振，隔震措施也是一種有效的抗震設(shè)計(jì)。隔震措施一般包括地基隔震、基礎(chǔ)隔震、間層隔震和懸掛隔震四種。隔震措施的設(shè)置減弱了地震對(duì)建筑物的沖擊，它們一般設(shè)置在建筑物比較關(guān)鍵的位置。

第一，地基隔震措施：瀝青原料的隔震層是我國(guó)現(xiàn)行比較常見(jiàn)的隔震層。地基隔震層是緩沖層，因其位于建筑物的基礎(chǔ)底部與土層相接觸的位置，所以它能在地震時(shí)很好地吸收和反射作用力，從而減少地震對(duì)建筑物的損害?？萍荚诎l(fā)展，相信隔震層的設(shè)計(jì)也會(huì)越來(lái)越完善。

第二，基礎(chǔ)隔震措施：基礎(chǔ)抗震一般包括混合隔震、基底滑移隔震和夾層橡膠隔震?；A(chǔ)隔震的作用機(jī)理主要是防止地震由地基處向上蔓延，所以多層建筑一般都會(huì)采用基礎(chǔ)隔震措施。一個(gè)建筑物的建設(shè)最重要的就是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上層建筑取決于基礎(chǔ)，所以要很重視基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

第三，間層隔震措施：間層隔震設(shè)計(jì)的實(shí)施簡(jiǎn)單易操作，所以在早期建筑里間層隔震是比較常見(jiàn)的。間層隔震可以吸收地震沖擊余力，減弱地震力的作用。

第四，懸掛隔震措施：這是應(yīng)用于大型鋼結(jié)構(gòu)建筑中的抗震措施，而且抗震效果很好。懸掛隔震的作用機(jī)理是通過(guò)建筑物的懸掛來(lái)達(dá)到隔震的效果。懸掛結(jié)構(gòu)分為主體和子體，地震時(shí)，主體承受大部分的地震力來(lái)減少地震對(duì)子體的損害，需要介質(zhì)傳導(dǎo)的震力從而不能夠傳導(dǎo)，地震對(duì)上層建筑物的主體結(jié)構(gòu)的損害就能有效的降低。懸掛隔震的隔震效果明顯，也在逐步被投入使用中。在多次的實(shí)踐和探索之后，懸掛隔震的設(shè)計(jì)思想將更加完善，建筑物的安全將得到有效的提高。

3.3 合理的建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）建筑結(jié)構(gòu)靠的是延展性來(lái)抵抗地震作用對(duì)墻體的非彈性形變。所以在地震發(fā)生時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的延性和建筑的結(jié)構(gòu)有著同樣的重要性。為了讓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能在地震發(fā)生時(shí)能夠表現(xiàn)出良好的延性，就有必要在對(duì)其參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)將塑形變形重點(diǎn)集中在具有很好的延展能力的構(gòu)件重，或者集中在容易保證良好延展性的構(gòu)件中。建筑的參數(shù)設(shè)計(jì)是對(duì)地震作用下的房屋構(gòu)件的響應(yīng)計(jì)算，其中包含歲各墻柱梁板的承載力和變形等計(jì)算。

（2）在進(jìn)行開(kāi)市計(jì)算工作之前，要根據(jù)高層建筑的實(shí)際工況，確定合適的計(jì)算模型，特殊情況下能根據(jù)概念設(shè)計(jì)做相應(yīng)的簡(jiǎn)化處理和計(jì)算。計(jì)算軟件條件在輸入時(shí)要嚴(yán)格的按照相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行，根據(jù)實(shí)際施工情況可以做特殊的處理。在對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形和內(nèi)力分析時(shí)，要采取兩種以上不同的力學(xué)模型，目前常用的理論有兩種，分別是主拉應(yīng)力和剪摩理論。主拉應(yīng)力理論主要用于磚砌體，剪摩理論主要用在砌塊結(jié)構(gòu)上。

3.4 通過(guò)效能減震設(shè)計(jì)來(lái)抗震

效能減震一般是通過(guò)效能器和阻尼器來(lái)達(dá)到抗震的效果，且效果顯著。消能器能夠消耗地震的能量，阻尼器能夠吸收地震的能量，從而使建筑主體結(jié)構(gòu)的安全性得到保障。效能減震的應(yīng)用范圍廣，在新舊建筑中都可以應(yīng)用。

傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)體系是通過(guò)改變結(jié)構(gòu)的剛度來(lái)達(dá)到抗震的效果。但該體系也有不足之處。第一：這種設(shè)計(jì)的結(jié)果是建筑斷裂，但并不倒塌，所以它不適合用于有紀(jì)念價(jià)值的建筑、造價(jià)比較高的建筑和核電發(fā)電站等。第二：建筑物的斷裂是非彈性形變，非彈性形變是不可恢復(fù)性形變，經(jīng)過(guò)地震的建筑物發(fā)生非彈性形變，震后建筑物的修復(fù)將成為一大難題，若建筑物形變比較嚴(yán)重將不可能被修復(fù)，只能摒棄原建筑用更多的資金建新的建筑。隨著時(shí)代的進(jìn)步，高層建筑物越來(lái)越多，建筑物的抗震要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)體系的缺陷表現(xiàn)出來(lái)，不能使建筑物達(dá)到一定的抗震標(biāo)準(zhǔn)。新型的效能減震設(shè)計(jì)，能夠使建筑物的抗震水平達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，其應(yīng)用范圍廣，抗震效果顯著。

3.5 通過(guò)防止共振的抗震設(shè)計(jì)

兩個(gè)物體的自振周期接近時(shí)容易發(fā)生共振現(xiàn)象，地震時(shí)，建筑物和場(chǎng)地發(fā)生共振，建筑物將很容易倒塌。所以要提高建筑物的抗震性能就要防止共振的產(chǎn)生。建筑物的自振周期受結(jié)構(gòu)的層數(shù)、結(jié)構(gòu)類(lèi)別和結(jié)構(gòu)體系的影響，要避免建筑物和場(chǎng)地發(fā)生共振，就要使其的自振周期有所差異。所以要對(duì)這些影響因素做一些調(diào)整，來(lái)防止共振現(xiàn)象的出現(xiàn)。

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