建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計與建筑安全

何念龍

摘要 ：建筑施工需要以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計為藍本，建筑結(jié)構(gòu)抗震功能設(shè)計是建筑施工的基礎(chǔ)和保證，因此，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計水平的高低直接關(guān)系到建筑物的質(zhì)量與安全，目前我國的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計存在相對較多的不足與缺陷，本文通過分析實際常見問題，提出相應的解決措施。

關(guān)鍵詞 ：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；提高； 安全性

引言

加強對建筑抗震技術(shù)的研究和管理，確保建筑工程設(shè)計質(zhì)量和安全，促進建筑行業(yè)健康發(fā)展，避免因設(shè)計問題導致建筑生產(chǎn)事故的發(fā)生，探索建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計，是目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的首要任務(wù)。因而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應不斷總結(jié)以往的設(shè)計經(jīng)驗，積極探索確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，為提供高質(zhì)量的建筑打下堅實的基礎(chǔ)。

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀分析

抗震度不夠。近幾年發(fā)生的幾起大地震造成的損失足以說明我國一些地方的建筑抗震性很差，未達到我國規(guī)定的標準。因此保證建筑物的抗震性能是減少地震發(fā)生時人員傷亡及財產(chǎn)損失的重要問題。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中提高抗震設(shè)計水平是提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的一個重要方面。目前大多數(shù)工程設(shè)計施工人員尚未完全掌握隔震減震技術(shù)，一些工程采用的設(shè)計施工方案不盡合理，可能影響工程質(zhì)量安全；由于專業(yè)配合不到位，建筑水、暖、電等專業(yè)設(shè)計沒有考慮隔震減震技術(shù)要求，震后可能產(chǎn)生不必要的非結(jié)構(gòu)性破壞；由于業(yè)主、物業(yè)公司缺乏相關(guān)專業(yè)知識，使用管理不當，可能導致隔震減震設(shè)施失效帶來安全隱患。

關(guān)于建筑物的抗震性能設(shè)計，我國頒布了《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，為我國的建筑抗震設(shè)計提供了依據(jù)?！兑?guī)范》中規(guī)定：“小震（超越概率63%）不壞、中震（超越概率10%）可修、大震（超越概率2%）不倒”。而一些建筑公司領(lǐng)導對建筑物的抗震性能的重視程度不夠，導致了公司員工也不重視抗震性，尤其是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員。有些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對抗震設(shè)計的認識不透，設(shè)計過程中個別忽略抗震性原則，造成了建筑物施工過程僅僅是一個表面工程，而實質(zhì)是建筑物并不具有真正的抗震性能。這種現(xiàn)象在我國不少地區(qū)屢見不鮮。當然我國地域遼闊，各個地區(qū)的情況不同，地震幾率與地震級別各有不同。不能恪守規(guī)則，不了解實際情況進行設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者要根據(jù)地區(qū)的實際狀況，選擇不同的抗震規(guī)范，以免造成不必要的浪費。

2.提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中安全性的措施？

2.1 抗震建筑材料

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，選擇質(zhì)量好的抗震建筑材料是相當重要的，本問將簡要介紹一下幾種：

2.1.1 加氣混凝土

加氣混凝土是一種輕質(zhì)多孔、保溫隔熱、防火性能良好、可釘、可鋸、可刨和具有一定抗震能力的新型建筑材料。早在三十年代初期，我國就開始生產(chǎn)這種產(chǎn)品，并廣泛使用于上海國際飯店、上海大廈、福州大樓、中國人民銀行大樓等高低層建筑中。是一種優(yōu)良的新型建筑材料。并且具有環(huán)保等優(yōu)點。

加氣混凝土砌塊一般重量為500-700千克/立方米，只相當于粘土磚和灰砂磚的1/4-1/3，普通混凝土的1/5，是混凝土中較輕的一種，適用于高層建筑的填充墻和低層建筑的承重墻。使用這種材料，可以使整個建筑的自重比普通磚混結(jié)構(gòu)建筑的自重降低40%以上。由于建筑自重減輕，地震破壞力小，所以大大提高建筑物的抗震能力。

2.1.2 抗震防水建筑材料

這種材料對于地震易發(fā)地區(qū)的房屋及其他建筑大有好處。這種合成材料是瀝青乳液和波特蘭水泥的混合物，外加一種吸水性是其體積的300倍的聚合物。 在室溫條件下，這些材料成份呈液體，可被泵送。一旦混合在一起，即刻成膠體。這種合成材料的壓縮強度較低，但其韌性即吸震能力較高。制作地基回填料，可以減低建在其上的建筑物所受到的沖擊波作用，用做回填料還可以免掉造價昂貴的深樁基費用。這種材料剛混合時呈膠體，因此它可被噴注在隧道墻板與石塊之間，而不會分散到間隙積留的水中。而且由于這種材料在凝固時，出現(xiàn)稍許膨脹，因此在墻板和石塊之間形成緊貼密封。

2.1.3 碳纖維復合材料

碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。

碳纖維復合材料對于地震易發(fā)地區(qū)的房屋及其他建筑的優(yōu)勢表現(xiàn)為：（1）高強度（是鋼鐵的5倍）；（2）出色的耐熱性（可以耐受2000℃以上的高溫） ；（3）出色的抗熱沖擊性；（4）低熱膨脹系數(shù)（變形量?。?；（5）熱容量?。ü?jié)能）；（6）比重小（鋼的1/5）；（7）優(yōu)秀的抗腐蝕與輻射性能。

2.2 提高建筑抗震技術(shù)

要切實做好建筑隔震減震技術(shù)的推廣應用和工程質(zhì)量監(jiān)管工作，充分發(fā)揮隔震減震技術(shù)在提高建筑抗震能力方面的積極作用，提高應用隔震減震技術(shù)建筑工程的質(zhì)量安全水平。

2.2.1 強柱弱梁

強柱弱梁指的是使框架結(jié)構(gòu)塑性鉸出現(xiàn)在梁端的設(shè)計要求。用以提高結(jié)構(gòu)的變形能力，防止在強烈地震作用下倒塌?！皬娭趿骸辈粌H是手段，也是目的，其手段表現(xiàn)在人們對柱的設(shè)計彎矩人為放大，對梁不放大。其目的表現(xiàn)在調(diào)整后，柱的抗彎能力比之前強了，而梁不變。即柱的能力提高程度比梁大。這樣梁柱一起受力時，梁端可以先于柱屈服。

強柱弱梁是一個從結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計角度提出的一個結(jié)構(gòu)概念。就是柱子不先于梁破壞，因為梁破壞屬于構(gòu)件破壞，是局部性的，柱子破壞將危及整個結(jié)構(gòu)的安全---可能會整體倒塌，后果嚴重。要保證柱子更“相對”安全，故要“強柱弱梁”。

2.2.2 韌性接頭

建筑物的梁柱接頭處是應力最大的地方，梁柱接頭處破壞即整棟建筑物有立即倒塌的危險。要確保建筑物受力后，接頭處不得先行破壞的作法就是在接頭處緊密配置圍束箍筋，其間距應大于10cm。

2.2.3 圍束箍筋及系筋

圍束箍筋彎勾應為135°，系筋彎鉤各為135°及90°并交錯配置，可加強主筋對抗垂直震力，避免造成柱子挫屈破壞而倒塌。

主筋斷筋點附近（或圍束箍筋間距變大處）的補強設(shè)計原理：

當塑鉸區(qū)的塑鉸還未完全形成時，若主筋斷筋點附近或圍束箍筋間距變大處的彎矩就已經(jīng)大于該區(qū)域的彎矩容量，則可能使非塑鉸區(qū)較原先所期望產(chǎn)生塑鉸的柱底區(qū)更早產(chǎn)生塑鉸而破壞。？會發(fā)生此情形的原因可能是因為主筋的延伸長度不足，易發(fā)生握裹脆性破壞?；蛞虼颂幍墓拷盍勘戎咨?，塑鉸既使產(chǎn)生，也無法完全發(fā)揮。此外，彎矩屈服會降低混凝土的抗剪強度，因此也有可能發(fā)生彎矩剪力破壞。由上可知，主筋點斷筋的破壞模式非常復雜，有彎矩破壞、握裹破壞、剪力破壞及韌性不足等。

2.2.4 二元系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

抗彎矩構(gòu)架采用柱梁接頭緊密箍筋的做法達到整體韌性提升，而強度及勁度部份就交由剪力墻與斜撐來承擔。剪力墻強度極大，勁度也大，而抗彎矩系統(tǒng)剛好彌補其韌性差。

3.結(jié)束語

通過對以上建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中所選取的抗震材料和運用的抗震技術(shù)進行簡要分析，使得進一步完善抗震設(shè)防工程性措施，經(jīng)濟、高效、合理地提高建筑工程抗震能力，保障經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和廣大人民群眾生命財產(chǎn)安全。

參考文獻：

[1]劉衛(wèi)東：對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題的探討.

[2]高 鵬：喬可義 重視概念設(shè)計，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量.