建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)措施探討

裴峰

摘 要：建筑施工時(shí)必須考慮如何做好建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，盡可能的減少因地震的發(fā)生而導(dǎo)致的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。本文就主要針對(duì)建筑在地震發(fā)生時(shí)可能出現(xiàn)的幾個(gè)問(wèn)題，以及在抗震設(shè)計(jì)方面現(xiàn)有的一些抗震方式進(jìn)行分析和介紹。

關(guān)鍵詞：建筑；地震；抗震設(shè)計(jì)

1 增添基礎(chǔ)性抗震措施

為了能夠增強(qiáng)建筑的抗震效果，研究人員在原有抗震辦法的基礎(chǔ)上，又探究出了很多科學(xué)的、合理的抗震方法，比如地基隔震、基礎(chǔ)隔震、間層隔震、懸掛隔震等等。地基隔震就是，在建筑的地基與土層之間設(shè)置一個(gè)緩沖層，這樣的話，在地震發(fā)生時(shí)，緩沖層就可以吸收一部分震動(dòng)力，減小震動(dòng)對(duì)于建筑的沖擊，現(xiàn)如今，常用的地基隔震層是由瀝青材料做成的；基礎(chǔ)隔震是在建筑的上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)位置的接觸點(diǎn)上建立一個(gè)隔震層，這在抗震設(shè)計(jì)上是非常重要的，可以減少地震對(duì)建筑上部結(jié)構(gòu)的傷害，保護(hù)居民的人身安全；間層隔震一般安裝在原始的結(jié)構(gòu)層上，具有操作簡(jiǎn)便、抗震性能強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)大的地震發(fā)生時(shí)，可以吸收地震沖擊后剩余力的，起到削減沖擊力的效果，最終達(dá)到保護(hù)建筑的目的；懸掛隔震，顧名思義，就是利用懸掛的方式，把建筑物與地面隔離開(kāi)，在地震發(fā)生的時(shí)候，就可以把對(duì)地面的震動(dòng)與對(duì)建筑的沖擊力分離開(kāi)，不過(guò)，這種方法不能運(yùn)用到鋼筋混凝土的建筑中，只能在鋼結(jié)構(gòu)的建筑中采用。

2 采用機(jī)敏減震支撐體系

機(jī)敏減震支撐體系是一種新型的防震技術(shù)，主要運(yùn)用的是活塞的運(yùn)動(dòng)原理，對(duì)建筑的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，作用在建筑上的力可以使彈簧壓縮，從而削減一部分沖擊力，降低地震對(duì)建筑的損耗。雖然，現(xiàn)有的技術(shù)水平還存在很大的有漏洞，不過(guò)相信在未來(lái)的幾年里，這項(xiàng)技術(shù)一定可以得到完善，并運(yùn)用到更多的領(lǐng)域中。

目前，我國(guó)效能減耗技術(shù)在建筑上的應(yīng)用主要依靠消能器和阻尼器，這兩種器械都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地震能量的消耗吸收，減小地震對(duì)于建筑的破壞程度，以此來(lái)保護(hù)建筑的結(jié)構(gòu)安全和人們生命安全。

3 以高層混凝土建筑為例，分析抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

自改革開(kāi)放之后，大量的務(wù)農(nóng)人民開(kāi)始涌入城市，導(dǎo)致城鎮(zhèn)居民逐步增多，在這種情況下，我國(guó)的建筑開(kāi)始形成以高樓大廈、高層林立為主的建筑風(fēng)格。而高層建筑就好像一個(gè)豎向的懸臂結(jié)構(gòu)，用力學(xué)知識(shí)分析可知，在垂直荷載的作用下，結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生與建筑的高度呈線性關(guān)系的軸向力，而水平荷載不產(chǎn)生力，只產(chǎn)生彎矩。這樣的話，如果來(lái)自垂直方向的荷載方向不發(fā)生變化，建筑高度的改變只引起軸向力大小的變化，在方向上不會(huì)有任何影響。而水平荷載不同，它的方向隨時(shí)都在發(fā)生著變化，在可以看做均布荷載時(shí)，產(chǎn)生的彎矩與建筑的高度呈二次方的關(guān)系。由此可以知道，水平荷載對(duì)于高層建筑的影響，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直荷載，在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要考慮建筑抵抗水平荷載產(chǎn)生的剪力、彎矩的效果。

3.1 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之初，就要把建筑的使用功能、施工材料、場(chǎng)地要求等等因素放到一起，進(jìn)行綜合的考慮與分析。一般常用的高層建筑結(jié)構(gòu)體系有框架、剪力墻、框架與剪力墻結(jié)合這3種。

框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，方便對(duì)室內(nèi)的空間進(jìn)行布局調(diào)整，缺陷是，它不適用于樓層數(shù)大的建筑，只有在樓層不是很高時(shí)，水平荷載對(duì)于建筑的影響力才比較小，框架結(jié)構(gòu)的使用也較為合理。框架結(jié)構(gòu)是以剪切變形為主的柔性結(jié)構(gòu)，抗震效果不明顯，所以現(xiàn)在單獨(dú)使用框架結(jié)構(gòu)的工程越來(lái)越少。剪力墻結(jié)構(gòu)是一種以彎曲變形為主的剛性結(jié)構(gòu)，布置的時(shí)候比較靈活，可以采用橫向、縱向或者多軸線相交等多種方式，剪力墻結(jié)構(gòu)的抗性比較大，即使作用很大的水平力，也只發(fā)生微小的位移，不過(guò)，與框架結(jié)構(gòu)相反，在室內(nèi)結(jié)構(gòu)確定之后，就很難再進(jìn)行重新布置。結(jié)合框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)明出了將兩者融為一體的框架與剪力墻結(jié)構(gòu)，就是在框架的薄弱部分添加剪力墻，這種結(jié)構(gòu)在繼承了兩者的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也存在一些問(wèn)題，因?yàn)榭蚣芘c剪力墻的剛度有著很大的差異，在外力的作用下，會(huì)產(chǎn)生大小不一的位移，所以在使用過(guò)程中，要注意兩者的變形協(xié)調(diào)。

3.2 高層建筑的結(jié)構(gòu)布置

在高層建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)建時(shí)，應(yīng)該注意以簡(jiǎn)單、規(guī)則為主，整個(gè)結(jié)構(gòu)必須要有足夠的承載能力與變形能力。雖然建筑中的每個(gè)部分相互依存，共同支撐著整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)，但是當(dāng)其中的某個(gè)部位發(fā)生破壞時(shí)，不能影響到整個(gè)建筑的承載能力。這就需要工作人員在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，就對(duì)建筑中的薄弱部分進(jìn)行加固處理，并且根據(jù)豎向和橫向結(jié)構(gòu)承載能力的不同，進(jìn)行合理的布局。

3.3 提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能

高層建筑在受力特征上，與低層建筑有著很大的不同。在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮強(qiáng)度與剛度是否滿足要求，還要考察建筑的抗震能力。這個(gè)考察過(guò)程非常復(fù)雜，簡(jiǎn)單的人力計(jì)算根本無(wú)法完成這種高強(qiáng)度的工作，這時(shí)就需要使用正確的結(jié)構(gòu)電算軟件，而且對(duì)工程師的要求也很高，他們必要對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的概念、模型、計(jì)算步驟有著深入的了解。在遇到結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的情況時(shí)，要建立兩個(gè)以上的力學(xué)模型，計(jì)算結(jié)構(gòu)出來(lái)之后，還要進(jìn)行比較處理，只有在各個(gè)方面都符合相關(guān)條例規(guī)定的時(shí)候，結(jié)構(gòu)的計(jì)算過(guò)程才算結(jié)束。

通過(guò)合理的抗震設(shè)計(jì)，要保證建筑物小震不壞、中震可修、大震不倒，這就要框架與剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻高寬比不能小于2，這樣才能在地震發(fā)生時(shí)，使得建筑結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)彎剪破壞，并且塑性屈服是在建筑的底部。還有一點(diǎn)，為了保證建筑中鋼筋的承載力，需要按照強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，在選擇鋼筋、混凝土?xí)r，充分考慮建筑的需要。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)如今，我國(guó)科技的發(fā)展水平，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到預(yù)測(cè)將要發(fā)生地震的時(shí)間及地點(diǎn)的目的，再加上廣大人民群眾對(duì)于地震的知識(shí)把握不是很多，這就需要在進(jìn)行建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮它的抗震性能是否能夠達(dá)到國(guó)家要求的標(biāo)準(zhǔn)。本文通過(guò)介紹與分析建筑的設(shè)計(jì)原則、經(jīng)常遇到的一些問(wèn)題及解決辦法，希望可以讓大家了解準(zhǔn)確的抗震原則、結(jié)構(gòu)的構(gòu)造與受力情況，從而保證在地震發(fā)生時(shí)，能夠使整個(gè)結(jié)構(gòu)和每一部分都充分發(fā)揮它們的作用，保障人們的生命與財(cái)產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)

[1]李鷗.淺議高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程，2015，4（9）：175-176.

[2]龍輝.淺議高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建材與裝飾，2015，34（45）：95-96.

（作者單位：邯鄲市中盛建筑安裝工程有限公司）