芻議工民建結(jié)構(gòu)中抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略

朱 宇

中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司

一、工民建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的概念

在工民建建設(shè)過程中，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是一種基本的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想，這種設(shè)計(jì)是在進(jìn)行工民建設(shè)計(jì)及進(jìn)行內(nèi)部細(xì)致構(gòu)造研究的一系列過程，這個(gè)過程通常都是通過地震對(duì)某些建筑的摧毀，結(jié)合長(zhǎng)期的探索和在建筑工程實(shí)踐中得來的一個(gè)探索結(jié)果。

同時(shí)，從自然災(zāi)害角度講，地震具有一定的隨機(jī)性和不確定性，地震發(fā)生的范圍也是不可精確的。因此，要想很精準(zhǔn)的找到或者預(yù)測(cè)某一建筑可能遭遇的地震摧毀，就目前的科技水平還很難做到。只有在進(jìn)行工民建的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的牢固性，只有在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行摸索，設(shè)計(jì)出更有效的設(shè)計(jì)方法，才能更好地提升工民建建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。

二、工民建結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)方法

1、以建筑規(guī)劃和場(chǎng)地為依據(jù)

抗震層的設(shè)置是建筑物抗震性能設(shè)計(jì)優(yōu)劣的重要因素之一。建筑結(jié)構(gòu)的外部空間進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)與相鄰樓棟間的距離、建筑物外觀、樓棟之間的舒適度以及建筑物的安全性能進(jìn)行充分的考慮。建筑結(jié)構(gòu)場(chǎng)地進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，主要需要考慮的因素有建筑物結(jié)構(gòu)上部位移特點(diǎn)、位移性能、結(jié)構(gòu)整體移動(dòng)范圍內(nèi)無障礙物等。

2、以結(jié)構(gòu)中的基本構(gòu)造為依據(jù)

以鋼筋混凝土框架作為建筑主要的結(jié)構(gòu)時(shí)，那么對(duì)工民建結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就需充分考慮影響鋼筋混凝土的構(gòu)建因素，如鋼筋截面尺寸大小、最小配筋率等，通過對(duì)這些進(jìn)行充分的計(jì)算，從而對(duì)抗震性能進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)。通常，如果我們選擇對(duì)房屋高度、樓層以及整個(gè)建筑的高度進(jìn)行限制的構(gòu)造方法，這種方法一般用于對(duì)工民建筑的磚混結(jié)構(gòu)構(gòu)造的設(shè)計(jì)。

3、以建筑結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)為依據(jù)

工民結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)主要的目的就是在遇到地震時(shí)，能夠有效的保證建筑物的安全。因此，建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)需要考慮的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是遵循建筑區(qū)域內(nèi)可能出現(xiàn)的大地震烈度機(jī)構(gòu)性。 同時(shí)，還要保證建筑結(jié)構(gòu)中沒有抗震性能的結(jié)構(gòu)以及建筑物結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ)部位也具有較強(qiáng)的抗震能力。 因此，建筑物抗震設(shè)計(jì)的要求得到滿足就需要將建筑結(jié)構(gòu)的性能指標(biāo)達(dá)到制定的標(biāo)準(zhǔn)。

三、工民建結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略

1、在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)以及選址方面優(yōu)先考慮防震

通常，建筑自身的抗震能力與場(chǎng)地的選擇有著不可分割的聯(lián)系，而通過大量的實(shí)踐分析和綜合試驗(yàn)，也可以從中發(fā)現(xiàn)在不同的場(chǎng)地之內(nèi)同樣的建筑設(shè)計(jì)形式，其抗震性和建筑實(shí)際的破損程度有著巨大的差別。所以，應(yīng)當(dāng)盡可能的選擇平原地帶進(jìn)行施工建設(shè)，選擇沒有斷層交匯或者是斷層通過的地帶，這樣可以保證最佳的房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震性，不能夠在泥石流容易出現(xiàn)的路段或者是斷層活動(dòng)較為頻繁的地帶選擇施工場(chǎng)地。合理的把控基礎(chǔ)設(shè)計(jì)當(dāng)中的每一個(gè)細(xì)小的環(huán)節(jié)，增強(qiáng)設(shè)計(jì)的規(guī)范性和原則性。

2、優(yōu)化結(jié)構(gòu)的延性抗震能力

目前對(duì)于我國(guó)來說，現(xiàn)有的絕大多數(shù)工民建筑中的結(jié)構(gòu)都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，雖然鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有優(yōu)秀的抗震性能，但是如果設(shè)計(jì)的不合理，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在地震的作用下就會(huì)造成巨大的破壞。所以，通過一些抗震的措施來保證結(jié)構(gòu)具有抗震所需的延性抗震能力十分重要，這種做法也是是為了在大強(qiáng)度的地震中保證工民建筑物體的結(jié)構(gòu)不被改變和破壞，從而實(shí)現(xiàn)工民建筑抗震設(shè)計(jì)這一目標(biāo)，使工民建筑結(jié)構(gòu)的完整與安全得到有效地保障，目前工民建筑行業(yè)采用較為普遍的抗震措施主要包括強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)柱弱梁兩種。

3、選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系

1)應(yīng)有多道抗震防線。多道抗震防線，是指在地震作用下，一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系中的一部分延性好的構(gòu)件最大限度發(fā)揮其耗散、吸收地震能量的作用，首先達(dá)到屈服，起到第一道抗震防線的作用，其它構(gòu)件則在其后依次屈服，從而形成第二、第三或更多道抗震防線。所以，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)須考慮設(shè)置多道抗震防線。

2)應(yīng)具備良好的耗能、變形能力和必要的強(qiáng)度。一個(gè)沒有足夠延性，只有較高的抗側(cè)力強(qiáng)度的抗震結(jié)構(gòu)體系，在地震時(shí)很容易遭到破壞。但如果其抗側(cè)力強(qiáng)度不高，而有較大的延性，在地震作用不大情況下，建筑結(jié)構(gòu)就不會(huì)受到破壞，只會(huì)產(chǎn)生較大的變形。如果抗震墻設(shè)置在框架中，就可增加其抗剪力強(qiáng)度；如果屆邊約束構(gòu)件加在砌體結(jié)構(gòu)上，能提高其變形能力。這樣就增大了兩種結(jié)構(gòu)的抗震潛力。

3)結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度分布須合理。如結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度分布不合理，會(huì)產(chǎn)生塑性變形集中或過大的應(yīng)力，結(jié)構(gòu)就會(huì)突變或其局部受到削弱而形成薄弱部位。對(duì)結(jié)構(gòu)上可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取相應(yīng)措施提升其抗震能力。在強(qiáng)烈地震下，強(qiáng)度安全儲(chǔ)備在結(jié)構(gòu)上并不存在，而判斷結(jié)構(gòu)薄弱層的基礎(chǔ)就在于構(gòu)件的實(shí)際強(qiáng)度分布。

4、正確選擇抗震建筑平面及立面

1)建筑形態(tài)應(yīng)簡(jiǎn)潔且平立面布置適宜。對(duì)于體型簡(jiǎn)潔規(guī)則的建筑，其受力性能的確定較為簡(jiǎn)單，同時(shí)對(duì)其在地震過程中的內(nèi)力及反應(yīng)也能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。針對(duì)體型與平面都不規(guī)則的建筑來說，其立面高低不同，所以建筑物的剛度與強(qiáng)度在地震發(fā)生時(shí)極容易產(chǎn)生突變，出現(xiàn)薄弱位置，而薄弱位置的產(chǎn)生在地震發(fā)生時(shí)易產(chǎn)生極大的危害。

2)建筑質(zhì)量與剛度變化均勻。在建筑質(zhì)量與剛度方面，其豎向的分布一般是不均勻的。所以，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)豎向分布進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督，并采取相應(yīng)的構(gòu)造方式。

3)防震縫的設(shè)置。根據(jù)建筑的不同類型、體型及不同的結(jié)構(gòu)體系應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆勒鹂p設(shè)置。針對(duì)建筑體型較為復(fù)雜的情況，若選擇不設(shè)置防震縫，則應(yīng)采用對(duì)其進(jìn)行實(shí)際結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的抗震分析方法，對(duì)建筑物的局部應(yīng)力及集中形變進(jìn)行合理估算，并對(duì)其薄弱部位進(jìn)行相應(yīng)的防震設(shè)計(jì)。對(duì)于設(shè)置防震縫的建筑，應(yīng)將其以結(jié)構(gòu)單元形式進(jìn)行劃分，并根據(jù)場(chǎng)地的性質(zhì)、房屋的類型預(yù)留相應(yīng)的寬度。

四、結(jié)束語

總之，在工民建項(xiàng)目建設(shè)過程中，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為保障工民建結(jié)構(gòu)安全與耐久性的有力控制途徑，因此就需要設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠綜合考慮項(xiàng)目承載能力、選址地點(diǎn)等設(shè)計(jì)因素的綜合考慮，以保障人們財(cái)產(chǎn)安全，使項(xiàng)目創(chuàng)造出豐厚的社會(huì)效益，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)徜徉發(fā)展。

[1]李建平.建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中的作用[J].安徽建筑.2012(05)：90-92