混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

趙 端

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024)

混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

趙 端

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024)

在合理分析混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要性基礎(chǔ)上，科學(xué)地對目前我國混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的不足和問題進(jìn)行了剖析，并針對這些問題提出了相應(yīng)的合理解決辦法和設(shè)計(jì)優(yōu)化措施，從而有效地探究提升我國混凝土建筑抗震性能的有效手段。

建筑，混凝土結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計(jì)

0 引言

自進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市化建設(shè)的不斷加快，我國城市建筑尤其是高層建筑的建設(shè)需求量在與日攀升，這同時也使得建筑設(shè)計(jì)的抗震性能和安全性能越來越受到人們的高度重視?；炷两Y(jié)構(gòu)因其本身具有整體性能好、可塑性高以及耐火性好等特點(diǎn)，成為了我國當(dāng)代建筑行業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)當(dāng)中應(yīng)用最為廣泛，使用頻率最高的建筑結(jié)構(gòu)材料，所以，它的安全性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞，對于整個建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能起到了直接性的影響。因此，相關(guān)建筑設(shè)計(jì)工作者一定要充分地認(rèn)識到混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，并且積極采取科學(xué)有效地設(shè)計(jì)理念和方法，來合理的設(shè)計(jì)與提升混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能，從而科學(xué)地提升建筑設(shè)計(jì)的安全性和穩(wěn)定性。

1 混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問題

1.1前期準(zhǔn)備工作不完善

不論是對于建筑設(shè)計(jì)而言，還是施工而言，前期的準(zhǔn)備工作都是必不可少的，前期準(zhǔn)備工作中所包含的相關(guān)設(shè)計(jì)資料收集、施工規(guī)范整理、施工材料購買與審核以及設(shè)計(jì)方案的審核等內(nèi)容，都對整個混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震設(shè)計(jì)起到了非常關(guān)鍵的影響，因此，對于混凝土結(jié)構(gòu)的建筑抗震性能設(shè)計(jì)來說，前期準(zhǔn)備工作的完善與否至關(guān)重要。然而，據(jù)相關(guān)調(diào)查部門統(tǒng)計(jì)，在我國每年的混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能審核當(dāng)中，很多混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震能力不符合國家相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定的抗震能力標(biāo)準(zhǔn)，而這其中很大一部分原因就來自于一些建筑設(shè)計(jì)公司對于設(shè)計(jì)之初的前期準(zhǔn)備工作做的不怎么完善所引起的。比如說，以混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震性能設(shè)計(jì)前期的現(xiàn)場勘查測量工作為例，由于每一個地方的實(shí)際地理情況、地形地貌、自然環(huán)境、土壤條件以及水文條件等都是不相同的，但是一些建筑設(shè)計(jì)人員在對其進(jìn)行實(shí)地考察、勘探測量的時候，沒有及時的采用變通的測量方法，對于不同地形地貌的施工場地，采用同一套測量標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行實(shí)地測量，進(jìn)而導(dǎo)致一些特殊的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)沒有被測量勘察到，而后來的建筑設(shè)計(jì)師在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震設(shè)計(jì)時，也沒有能夠及時得到所有的真實(shí)信息，不能夠全面的、透徹的了解施工場地的實(shí)際條件與情況，最終導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來的混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震性能無法達(dá)到實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，施工前期的準(zhǔn)備工作至關(guān)重要。

1.2防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)范

防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能設(shè)計(jì)當(dāng)中，最為關(guān)鍵也是最為有效地設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法，它其中包括了抗震層、防震縫以及抗震支座三大主要防震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這三大抗震結(jié)構(gòu)對于整個混凝土結(jié)構(gòu)的建筑抗震性能起到了關(guān)鍵性的影響，所以至關(guān)重要。根據(jù)我國相關(guān)法律法規(guī)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)條文規(guī)定，當(dāng)出現(xiàn)以下三種情況時，抗震層、防震縫以及抗震支座這三大防震結(jié)構(gòu)都必須滿足設(shè)計(jì)規(guī)范：第一種，混凝土結(jié)構(gòu)的建筑房屋中平面的所有尺寸大小，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了我國《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》中的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范限度值，并且還沒有設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全強(qiáng)化措施的情況下，混凝土建筑的抗震層、防震縫以及抗震支座的設(shè)計(jì)就必須都要有。第二種，對應(yīng)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑的各部分不同的功能結(jié)構(gòu)，其剛度和承載壓力的負(fù)荷能力存在著很大的差距，并且還沒有設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全強(qiáng)化措施的情況下，混凝土建筑的抗震層、防震縫以及抗震支座的設(shè)計(jì)就必須都要有。第三種，對于一些設(shè)計(jì)感比較強(qiáng)，上層建筑與下層建筑之間存在著巨大的錯層，并且還沒有設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全強(qiáng)化措施的情況下，混凝土建筑的抗震層、防震縫以及抗震支座的設(shè)計(jì)就必須都要有。然而根據(jù)實(shí)際的相關(guān)調(diào)查顯示，我國很多混凝土結(jié)構(gòu)建筑的相關(guān)防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都沒有達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)，建筑的抗震性能有待考驗(yàn)。

2 提升混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能設(shè)計(jì)的有效措施

2.1完善前期準(zhǔn)備工作

設(shè)計(jì)與施工前期的準(zhǔn)備工作對于整個混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震設(shè)計(jì)起到了非常關(guān)鍵的影響，因此，對于混凝土結(jié)構(gòu)的建筑抗震性能設(shè)計(jì)來說，前期準(zhǔn)備工作的完善與否至關(guān)重要。相關(guān)建筑設(shè)計(jì)工作人員可以從以下幾個方面來完善混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作：第一，做好實(shí)地的地震災(zāi)害數(shù)據(jù)分析?；炷两Y(jié)構(gòu)建筑的抗震性能設(shè)計(jì)的主要目的就是為了抗震，因此，要想保證設(shè)計(jì)出來的混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能能夠滿足實(shí)際的需求，相關(guān)建筑設(shè)計(jì)師就必須要了解工程所在地的實(shí)際地質(zhì)災(zāi)害情況。地震災(zāi)害的數(shù)據(jù)分析工作包括當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)屬于平原、丘陵還是山地結(jié)構(gòu)，近百年內(nèi)的地震災(zāi)害發(fā)生頻率是多少，以及是否處于地下斷層等情況，這些信息的采集都能夠?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)師提供有力的當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生幾率和強(qiáng)度大小等信息，從而更好地開展混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震設(shè)計(jì)。第二，強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)。延性設(shè)計(jì)即抗形變能力設(shè)計(jì)，一般情況下，在地震災(zāi)害來臨時，強(qiáng)大的地震沖擊波會造成地面土壤層波動和碎裂等情況的產(chǎn)生，這種情況下的混凝土建筑會因?yàn)榈刭|(zhì)的變化，而受到很大的形變壓力，而要想在這種強(qiáng)大的形變壓力下保證建筑的穩(wěn)定性能，就需要建筑設(shè)計(jì)師加強(qiáng)對于建筑本身的結(jié)構(gòu)延性設(shè)計(jì)，強(qiáng)化建筑本身的負(fù)載能力和抗壓能力。

2.2強(qiáng)化防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1抗震層設(shè)計(jì)

抗震層是現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中的三大基本結(jié)構(gòu)之一，從設(shè)計(jì)位置的角度上來說，抗震層設(shè)計(jì)所在的部位和發(fā)揮作用的部位，都在建筑基礎(chǔ)的頂部，是整個建筑抗震結(jié)構(gòu)當(dāng)中，最為基礎(chǔ)也是最為關(guān)鍵的抗震結(jié)構(gòu)，它的存在能夠起到隔離地震沖擊波與建筑體的作用，不讓混凝土建筑體直接與地震沖擊波相接觸，從而最大程度上的減少地震沖擊波對于混凝土建筑體的影響，減少地震對于建筑體的損壞，提升混凝土建筑的穩(wěn)定性和安全性。在實(shí)際的設(shè)計(jì)和施工操作當(dāng)中，抗震層的設(shè)計(jì)如下所述：首先，為保證抗震層的設(shè)計(jì)不影響整個混凝土建筑體設(shè)計(jì)的功能性和合理性，建筑設(shè)計(jì)師可以將抗震層設(shè)計(jì)在地下室的柱頂或者層頂。然后，考慮到抗震層本身的特殊性，也為了為抗震層的施工和后期的維護(hù)與修理提供一定的方便性，一般情況下，相關(guān)建筑設(shè)計(jì)師可以在抗震層的頂部和基礎(chǔ)面之間，預(yù)留80 cm的小空間。

2.2.2防震縫設(shè)計(jì)

防震縫同樣也是混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中的三大基本組成結(jié)構(gòu)之一，它的設(shè)計(jì)是為了當(dāng)?shù)卣馂?zāi)害來臨時，混凝土結(jié)構(gòu)的建筑在地震沖擊的情況下，產(chǎn)生一些變形時，為其形變預(yù)留一些適當(dāng)?shù)男巫兛p隙，進(jìn)而將整個建筑體劃分為多個不同的空間，減少相互的影響，也就是說，防震縫的存在事實(shí)上就是為了給地震作用下建筑體的各部分避免相互擠壓沖撞，而預(yù)留的伸縮縫。從設(shè)計(jì)的位置角度上來說，防震縫的設(shè)計(jì)貫穿了整個混凝土建筑的結(jié)構(gòu)體，整個建筑體的各單元功能區(qū)都有其存在的影子，所以，它承擔(dān)的責(zé)任很大，功能性和安全性要求非常的高。在實(shí)際的設(shè)計(jì)和施工當(dāng)中，防震縫的寬度設(shè)計(jì)需要依據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況和防震設(shè)計(jì)規(guī)范來進(jìn)行設(shè)計(jì)，寬度設(shè)計(jì)過小或者過寬都會影響到其整體的功能性發(fā)揮。

2.2.3抗震支座設(shè)計(jì)

抗震支座的功能是對地震能量的一個緩沖和滑動釋放，與上述抗震層和防震縫相比，抗震支座的使用位置多在于混凝土結(jié)構(gòu)建筑體容易受到地震影響比較大的部分，位置和數(shù)量根據(jù)實(shí)際的需求為準(zhǔn)來設(shè)計(jì)。需要注意的一點(diǎn)是，抗震支座的設(shè)計(jì)與選擇應(yīng)當(dāng)采取以下幾個方面的標(biāo)準(zhǔn)為參考：

第一，地震波測試。相關(guān)建筑設(shè)計(jì)工作者可以通過模擬地震波的方式，來測試抗震支座的性能，從而設(shè)計(jì)出合適的使用位置和使用數(shù)量，來滿足實(shí)際的抗震性能需求。

第二，混凝土結(jié)構(gòu)的建筑體本身有一定的設(shè)計(jì)使用年限，因此，相關(guān)建筑設(shè)計(jì)工作人員在進(jìn)行抗震支座的選擇與設(shè)計(jì)時，同樣也需要考慮到抗震支座的使用年限，一般情況下，根據(jù)相關(guān)的法律法規(guī)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，建筑體防震支座的使用壽命應(yīng)當(dāng)長于混凝土建筑體本身的使用壽命年限。

3 結(jié)語

混凝土結(jié)構(gòu)作為我國當(dāng)代建筑行業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)當(dāng)中應(yīng)用最為廣泛，使用頻率最高的建筑結(jié)構(gòu)材料，它的結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)的質(zhì)量對于整個建筑結(jié)構(gòu)的安全性能和穩(wěn)定性能都有著非常重要的影響，因此，相關(guān)建筑設(shè)計(jì)師一定要充分地認(rèn)識到混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，并且積極采取科學(xué)有效地設(shè)計(jì)理念和方法，來合理的設(shè)計(jì)與提升混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能，從而科學(xué)地提升建筑設(shè)計(jì)的安全性和穩(wěn)定性。

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Seismicstructuredesignanalysisofconcretestructures

ZhaoDuan

(TaiyuanUniversityofScienceandTechnologyInstituteofArchitecturalDesign,Taiyuan030024,China)

Based on the reasonable analysis of the necessity of concrete structure building aseismic structure design basis, scientifically for the defects of concrete building aseismic structure design in our country and problems analyzed, and aimed at these problems puts forward the corresponding solutions and design reasonable optimization measures, effectively explore is the effective means to improve seismic performance of concrete construction in our country.

architecture, concrete structure, seismic design

TU352.11

A

1009-6825(2017)26-0056-02

2017-07-05

趙 端(1982- )，男，工程師