提升建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計思想與方法

黃炳生

摘要：建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計對于建筑的整體的安全性與質(zhì)量水平具有十分重要的影響。文章首先對建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力設(shè)計的必要性進行了介紹，然后對建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的影響因素進行了分析，最后提出了提升建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的方法。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗地震倒塌能力；設(shè)計思想；設(shè)計方法；建筑質(zhì)量；建筑工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU312 文章編號：1009-2374（2016）31-0109-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.31.054

1 建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力設(shè)計的必要性分析

20世紀70年代，建筑結(jié)構(gòu)工程師通過數(shù)次地震災(zāi)害之后逐漸從建筑抗震角度上認識到了傳統(tǒng)“概念設(shè)計”的重要性，以此為起點，人們逐漸把目光轉(zhuǎn)到了建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計之上。建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的概念設(shè)計思想就是指，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師在最初的設(shè)計時，基本理解了建筑結(jié)構(gòu)地震倒塌的情況，并運用相應(yīng)的措施與手段對結(jié)構(gòu)設(shè)計中遇到的問題進行有效處理，比如說建筑物體系、構(gòu)件的延展性與構(gòu)件的剛度等，之后再借助于相應(yīng)的構(gòu)造措施與信息技術(shù)降低建筑結(jié)構(gòu)之中的薄弱環(huán)節(jié)，從而使得建筑結(jié)構(gòu)抗地震防倒塌的要求得以有效實現(xiàn)。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的影響因素分析

通常而言，建筑結(jié)構(gòu)抗震倒塌能力會受到一定因素的影響，比如說原材料、工程施工質(zhì)量、施工地點等，下面將分別對這些影響因素進行簡要的介紹：

2.1 原材料

建筑原材料對建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量以及建筑的綜合穩(wěn)定性具有直接的影響。因為當?shù)卣鸢l(fā)生的時候，建筑物自重也會對建筑結(jié)構(gòu)的抗震倒塌能力產(chǎn)生一定的影響，在相同的條件之下，建筑物的自重越大其越容易在地震發(fā)生的時候倒塌，所以在選擇建筑材料的時候應(yīng)該盡量選擇那些自重較輕的材料。除此之外，在建筑工程施工中，工程施工方有時為了取得更大的利益，經(jīng)常會應(yīng)用不達標的原材料或在施工中偷工減料，這就導致了建筑結(jié)構(gòu)的抗剪強度與抗拉強度大大降低，進而影響到建筑結(jié)構(gòu)的綜合性能與質(zhì)量，使得建筑結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力大大降低。

2.2 工程施工質(zhì)量

在工程施工中，工作人員應(yīng)該嚴格根據(jù)相應(yīng)的標準與規(guī)范，在施工圖紙與施工設(shè)計的指導之下，嚴格根據(jù)相應(yīng)的施工工藝與施工技術(shù)開展工程施工。但在實際施工中，工作人員根據(jù)程序與法律開展施工的觀念較為淡薄，經(jīng)常會存在違反標準流程與法律規(guī)范的現(xiàn)象。有時還存在一些施工方為了追趕施工進度，追求利益的最大化，而忽略施工流程與技術(shù)標準，從而給工程施工帶來嚴重的安全隱患。建筑工程施工質(zhì)量的好壞對建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性具有直接的影響，而且對建筑結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力具有嚴重的影響。

2.3 施工地點的選擇

通過對建筑結(jié)構(gòu)地震破壞原理的相關(guān)分析可以得出，建筑結(jié)構(gòu)的地址條件對于結(jié)構(gòu)的抗震倒塌能力的高低具有一定的影響，所以在建筑結(jié)構(gòu)施工地點的選擇上也應(yīng)該予以重視。對于那些在山崖崩塌區(qū)域或是易出現(xiàn)河岸滑坡地帶的工程，其在施工過程中受到地震的影響的可能性要遠遠超過普通條件之下的建筑物，所以在進行建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力設(shè)計的時候應(yīng)該注意施工地點這一要素。

3 提升建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的方法

為了有效提高建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力，需要做到：應(yīng)該確保建筑結(jié)構(gòu)的整體性能，并且在有效確保建筑結(jié)構(gòu)整體安全性能的基礎(chǔ)上，盡量提高建筑結(jié)構(gòu)意外安全貯備的能量。具體而言，要想有效提高建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力設(shè)計法可利用建筑結(jié)構(gòu)第二階段抗震設(shè)計法來有效實現(xiàn)，除此之外，也可通過建筑結(jié)構(gòu)整體性能的提高來提升建筑結(jié)構(gòu)的整體牢固性，從而不斷提高建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力。下面將對有效提升建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的三個方法進行簡要的介紹：

3.1 不斷完善建筑結(jié)構(gòu)的第二階段抗震設(shè)計

當前我國的建筑質(zhì)量安全標準仍為應(yīng)用三水準抗震設(shè)防目標的要求，要促使這一目標的實現(xiàn)，應(yīng)該在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)用二段設(shè)計法從而完成建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計任務(wù)。通常而言二段設(shè)計工作要分為兩個階段開展，分別是：（1）第一階段：在這一階段通常是根據(jù)抵抗較小幅度地震強度要求來開展建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算，這一階段之中，通常是實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)基本抗震安全的儲備功能。到現(xiàn)在為止，這一階段的研究工作已較為成熟；（2）第二階段：這一階段主要是建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌的設(shè)計，在此階段中因為所涉地震方面較為復雜，當前的研究仍然處于初級階段，很難對具體設(shè)計參數(shù)開展科學有效的計算。截止目前，抗震規(guī)范規(guī)定之中僅有對某種具有特定功能的建筑物存在具體的第二階段設(shè)計工作，而對于普通的建筑工程仍然僅僅停留于第一階段的結(jié)算設(shè)計上。雖然建筑工程在完成第一階段設(shè)計后能夠基本滿足小震不壞而且中震可修等，但因為還有許多參數(shù)未開展具體設(shè)計計算，其較之于第二階段所設(shè)計的建筑物功用較差。針對此情況，我國有關(guān)部門應(yīng)該不斷完善相關(guān)法律規(guī)范，應(yīng)該要求部分區(qū)域的建筑工程必須滿足兩端設(shè)計的要求，比如四川等，從而使得人們的生命與財產(chǎn)安全得到有效保證。

3.2 重視建筑結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)的建立工作

要想使得建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能得到有效的保證，還應(yīng)該給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計一套較為科學的構(gòu)成形式。通常而言，若建筑物很難將科學的建筑物體系結(jié)構(gòu)建立起來，很難有效地規(guī)范建筑物內(nèi)部構(gòu)成的布置，就會對建筑物整體的結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生較為嚴重的影響，如果建筑物結(jié)構(gòu)恰巧是外挑走廊、縱墻承重的教學樓，在地震突發(fā)的時候，很容易導致嚴重的后果。根據(jù)這種情況，在建立建筑結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)的時候，應(yīng)該注意應(yīng)用系統(tǒng)科學方法，并且考慮整個建筑工程的抗震性能。具體而言，（1）要確保在制定建筑物建筑體系的時候，做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化工作；（2）應(yīng)該重視建筑工程抗震措施的恰當選擇；（3）應(yīng)該注意對計算可能發(fā)生的建筑結(jié)構(gòu)抗震計算問題，從而為及時、有效應(yīng)對出現(xiàn)的復雜情況提供便利，使得建筑工程整體抗震性能得以有效提升。如圖1所示是建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)行為。其主要是根據(jù)側(cè)向荷載-位移曲線來表示在水平地震影響之下的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)行為。其中B點是系統(tǒng)宏觀屈服點，而D點是建筑結(jié)構(gòu)倒塌的臨界點，對于建筑結(jié)構(gòu)倒塌點的定義尚未統(tǒng)一，如果建筑結(jié)構(gòu)的變形處于DE段曲線，則證明建筑結(jié)構(gòu)沒有倒塌現(xiàn)象，但若將水平作用給撤掉，結(jié)構(gòu)在自重的影響下而產(chǎn)生加大側(cè)移，并且難以控制，就為DF段，此時的建筑結(jié)構(gòu)可能會倒塌。其中的臨界點就是建筑結(jié)構(gòu)的倒塌點。除此之外，C點是“大震不倒設(shè)計點”，下面是記者在汶川大地震過程之中對于在C點之中建筑結(jié)構(gòu)不同破壞程度的震害問題。

3.3 重視建筑結(jié)構(gòu)整體性能的研究工作

為使得建筑結(jié)構(gòu)整體抗地震倒塌體系得以有效建立起來，必須要從系統(tǒng)科學的角度開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的研究。在開展具體設(shè)計的時候，應(yīng)該對建筑物牢固性、建筑穩(wěn)定性以及建筑整體抗震性等的提升予以高度的重視。依照科學而系統(tǒng)的設(shè)計思想，即便建筑物在施工過程中，應(yīng)用的各種構(gòu)件與原材料都是質(zhì)量達標的，也無法完全確保建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性，若建筑結(jié)構(gòu)組織中存在無法滿足建筑物整體性能的狀況，極有可能會導致建筑物整體存在易損性，從而使得建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力較低。根據(jù)這一問題，應(yīng)該在對科學系統(tǒng)設(shè)計思想進行研究的基礎(chǔ)上，重視建筑物整體性的相關(guān)研究，從而構(gòu)建出一套合理而科學的整體建筑結(jié)構(gòu)，使得建筑結(jié)構(gòu)的整體性能得以有效提升，進而提高建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力。

4 結(jié)語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計對于建筑的整體的安全性與質(zhì)量水平具有十分重要的影響，做好建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計工作對于保證人們的生命安全具有重要的作用，因此一定要不斷提升設(shè)計的思想與方法，不斷提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平。

參考文獻

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