關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計分析

周玥君

【摘要】建筑結(jié)構(gòu)的抗震性是對建筑質(zhì)量進行評判的主要標準。隨著近年來地質(zhì)災害的增多，建筑行業(yè)對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性投入了更多的關(guān)注和研究。文本從建筑結(jié)構(gòu)抗震性的概念及設(shè)計原則入手，分析了地震對建筑結(jié)構(gòu)的影響，并結(jié)合以往建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)驗，建立了相對完善的建筑抗震機制，通過合理的結(jié)構(gòu)、造型設(shè)計，科學合理的布局和嚴格的抗震措施來有效保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計；概念設(shè)計

1. 建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的基本概念

我國建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計理論的發(fā)展經(jīng)歷了從驗算估計、應(yīng)力容量計算、破損程度計算、極限狀態(tài)計算等幾個過程?，F(xiàn)階段，我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計采用的通常是極限狀態(tài)計算的模式，同時結(jié)合了概率計算的相關(guān)技術(shù)對結(jié)構(gòu)的合理性、經(jīng)濟性等進行了進一步的提升。與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相比，融入了概率計算的設(shè)計方法在技術(shù)的合理性、科學性上都有了顯著的提升。但這種計算方式也存在著一定的缺陷和不足，例如對于一些近似值的計算就只能采用概率估算的方式，而無法得出精確的數(shù)值，對于建筑結(jié)構(gòu)的準確度產(chǎn)生了一定的影響。從概念上來說，建筑物是一種空間組合形式，其中的各種部件在空間結(jié)構(gòu)上進行搭配組合，從而相互影響和聯(lián)系。因而，建筑結(jié)構(gòu)中的所有部件都是整體中的組成部分，不能脫離整體而單獨存在。

地震是一種復雜、多變且難以預料的地質(zhì)現(xiàn)象。就當前的技術(shù)水平而言，要準確的預計地震發(fā)生的時間、地點、強度等是一項較為困難的任務(wù)。而建筑結(jié)構(gòu)自身又是一個較為復雜的整體，在遭受地震時所受到的抗力、壓強都很難進行精確的計算，其破壞機理和形變過程也難以觀測和總結(jié)。在對建筑物的結(jié)構(gòu)分析中必須從建筑材料、空間構(gòu)成、阻力變化等各個方面進行綜合的考慮。對建筑結(jié)構(gòu)抗震性的分析和計算并不是一個簡單的數(shù)學應(yīng)算過程，而是需要結(jié)合環(huán)境、建筑特點、地震參數(shù)等多方面的因子來進行綜合的分析和考慮。在這個過程中還需要有效應(yīng)用各項設(shè)計原則，并制定合理、科學的整體規(guī)劃方案，對每一個細節(jié)都進行有效的完善，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2. 建筑結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計的必要性

2.1地震及其他地面運動的不穩(wěn)定及其復雜過程

近年來，隨著氣候和環(huán)境因素的變化，地震已成為一種頻發(fā)的地質(zhì)災害現(xiàn)象，尤其是在板塊邊緣地區(qū)及地殼活動頻繁的地區(qū)，地震給當?shù)鼐用竦娜粘Ｉ罴吧敭a(chǎn)都造成了嚴重的威脅。然而，由于地震發(fā)生的隨機性及突發(fā)性，對地震的預測是一項難度較大的工程。盡管全世界在對地震預測的技術(shù)上已有了很大的進步，但要精確測量出地震發(fā)生的地區(qū)和時間仍是一項難以完成的任務(wù)。為降低地震對當?shù)氐牟涣加绊?，就必須做好全面的預防工作，其中對建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是降低地震影響的有效措施。

對于建筑結(jié)構(gòu)的抗震預防措施就是對建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進行一定的加固，并在選擇建筑區(qū)域時盡量避開地殼活動頻繁的地區(qū)或地質(zhì)因素不穩(wěn)定的地區(qū)，同時還應(yīng)避免建筑周圍有滑坡、泥石流等現(xiàn)象。通過一定的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計可以有效的增強建筑的抗壓強度，當?shù)卣鸢l(fā)生時可以抵御更高震級的地震破壞，盡量減小房屋的破損程度，在日后的災后重建工作中減小房屋維護的投入。

2.2抗震計算如何反映建筑結(jié)構(gòu)破壞的復雜過程

當前世界上對地震的研究機構(gòu)尚未完全掌握地球內(nèi)部運動及地震發(fā)生的規(guī)律，因此還無法建立完善的計算模型和計算機制對地震的發(fā)生地點、強度等進行精密的計算。當前，世界的抗震計算通常是基于一定統(tǒng)計數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的概率計算，不僅計算的難度大、復雜性高，而且存在較大的誤差。建筑結(jié)構(gòu)在地震中的破壞過程本身就是一個十分復雜的過程。由于現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的多變性，對于建筑的破壞規(guī)律無法得出一個統(tǒng)一實用的模型，因此在多數(shù)情況下，抗震計算與實際的建筑結(jié)構(gòu)受損狀態(tài)存在著較大的誤差。在此情況下，只有對建筑結(jié)構(gòu)采用全面完善的抗震設(shè)計才能有效預防地震對建筑的破壞。

3. 建筑概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的應(yīng)用分析

3.1地基基礎(chǔ)與建筑場地的合理選擇

為提高建筑的抗震性，首先在建筑地址的選擇上就要做到優(yōu)化、合理的考慮。在進行建筑選址時，應(yīng)盡量避免不利地段的選擇。所謂的不利地段主要指地表活動頻繁或地質(zhì)存在斷層的區(qū)段。同時，若所在地段周邊曾發(fā)生過地震、滑坡、泥石流等現(xiàn)象時也不應(yīng)選為建筑地址。當無法避免在不利地段進行施工建筑時，應(yīng)盡量控制建筑的高度，同時增強對建筑結(jié)構(gòu)的抗震預防措施。

在地基的具體設(shè)計過程中應(yīng)滿足同一性質(zhì)的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)當建立在相同性質(zhì)的地基上。所有的地基結(jié)構(gòu)應(yīng)采用同一的標準。當?shù)鼗某煞譃檎惩?、松土或新填土時，應(yīng)適當增加土壤的剛性。

3.2建筑物結(jié)構(gòu)、外形與尺寸的設(shè)計

合理的建筑結(jié)構(gòu)、外形與尺寸的選擇也是提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的有效途徑。目前較常采用的建筑結(jié)構(gòu)有鋼筋水泥結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚砌結(jié)構(gòu)等。而常見的結(jié)構(gòu)形式則有框架結(jié)構(gòu)、簡化結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等。在進行建筑結(jié)構(gòu)的選擇時應(yīng)根據(jù)具體的施工材料、工程規(guī)模、資金投入等條件進行綜合的考慮，在保證建筑安全性、抗震性的前提下，盡量實現(xiàn)最大的經(jīng)濟效益。

為滿足一定的抗震性能，建筑結(jié)構(gòu)通常需要符合一定的設(shè)計規(guī)范。首先，在進行建筑施工前必須有完整的設(shè)計圖紙。圖中必須對相關(guān)的抗震設(shè)計細節(jié)進行詳細的標注。其次，建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)設(shè)置多級抗震預防措施，防止部分零件結(jié)構(gòu)的破壞對建筑整體的抗震性造成影響。同時，建筑結(jié)構(gòu)中還應(yīng)有基本的抗震承載機制。當建筑受到強烈的撞擊或震動時，可以通過一定的形變來分散作用力的大小。建筑結(jié)構(gòu)還應(yīng)當具備一定的剛度，避免過度的形變是建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌。

3.3選擇適合建筑特征的抗震結(jié)構(gòu)體系

建筑的整體抗震結(jié)構(gòu)布局體系也是影響建筑抗震性能的主要因素之一。在建筑的平面布局中應(yīng)盡量保持建筑的對稱、平行。通過中心區(qū)域的合理設(shè)置來達到建筑設(shè)計的準確性。在建筑的垂直布局上，應(yīng)符合上下結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)、統(tǒng)一，并實現(xiàn)受力的均衡分散。這樣的布局不僅能夠減少工程成本的投入，還能極大的提高工程建設(shè)的效率，在最大程度上實現(xiàn)建筑工程的安全性和經(jīng)濟性。

3.4嚴格把關(guān)材料質(zhì)量，確?？拐鹗┕べ|(zhì)量

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計對于建筑材料的選擇具有嚴格的要求。在抗震設(shè)計中，建筑材料的選擇必須符合相關(guān)規(guī)定及要求。首先，對于粘土磚而言，其強度必須高于MU10，混凝土磚塊的強度也不應(yīng)低于MU7.5。在鋼筋水泥結(jié)構(gòu)中，由于難以找到符合規(guī)定型號的鋼筋結(jié)構(gòu)，通常會采用其他型號的鋼筋進行代替。在這一過程中，必須選擇比原有鋼筋強度更高的鋼筋進行代替。在進行替換時，要計算好鋼筋的橫截面積，避免應(yīng)鋼筋粗細的不同而導致建筑結(jié)構(gòu)的位移。有數(shù)據(jù)表明，短柱及短柱夾層在橫截面積相同的情況下，能夠承載的強度更大，因此在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中應(yīng)盡量使用短柱材料。當使用材料的強度無法滿足要求時，可以通過增大材料橫截面積的方式來提高材料的強度。

4. 總結(jié)

掌握概念設(shè)計，將有助于明確抗震設(shè)計思想，靈活恰當?shù)剡\用抗震設(shè)計原則，不致陷于盲目的計算工作，為抗震計算創(chuàng)造有利條件，使計算分析結(jié)果更能反映地震時結(jié)構(gòu)的實際情況，從而做到比較合理地進行抗震設(shè)計。合理的結(jié)構(gòu)選型、規(guī)則對稱的平立面布局、良好的構(gòu)件連接和整體性、加強的抗震構(gòu)造措施、嚴格的施工管理是提高建筑抗震能力的有效保障。

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