建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)理念分析

李霞

1 引言

我國(guó)是一個(gè)地震災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家，尤其在汶川大地震發(fā)生后，我國(guó)對(duì)于建筑工程的抗震設(shè)計(jì)水平提出了更為嚴(yán)格的要求。近幾年來(lái)，伴隨著地震學(xué)、建筑結(jié)構(gòu)學(xué)以及地理學(xué)等相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量取得了顯著的提升。

2 抗震設(shè)計(jì)的概述

2.1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)基本內(nèi)涵

地震的發(fā)生有著較強(qiáng)的復(fù)雜性、不可預(yù)測(cè)性和不確定性，從目前的科學(xué)技術(shù)發(fā)展程度來(lái)看，還不能進(jìn)行地震的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。同時(shí)，由于建筑結(jié)構(gòu)的空間作用以及使用性質(zhì)、施工材料等方面也存在著較大的差異，再加上周?chē)h(huán)境對(duì)于建筑工程所產(chǎn)生的影響，造成了目前建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)工作存在著較大的不穩(wěn)定性與不確定性。因而，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)工作時(shí)，不僅要進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算工作，同時(shí)還要參考國(guó)際上已經(jīng)形成的一些理論基礎(chǔ)與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，這樣一來(lái)才能提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本原則

①建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件要具備相應(yīng)的性能。對(duì)于建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，不僅要具備較強(qiáng)的承載力、穩(wěn)定性，同時(shí)還要有著較好的剛度、延性性能。設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)遵循強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)還要遵循強(qiáng)底層柱、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱等原則。需要注意的是，要提升建筑構(gòu)件薄弱環(huán)節(jié)的抗震效果，對(duì)于縱向的主要承載構(gòu)件來(lái)說(shuō)不能作為建筑的主要耗能構(gòu)件。②設(shè)計(jì)過(guò)程中要保證抗震防線(xiàn)布設(shè)點(diǎn)多、廣且大。通過(guò)將多個(gè)延性良好的體系有機(jī)的組合在一起，可以提升抗震結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。一般來(lái)說(shuō)，大地震在發(fā)生后會(huì)伴隨著數(shù)十次的余震，因而在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要盡量多的布設(shè)一些抗震防線(xiàn)，進(jìn)而降低余震對(duì)于建筑工程造成的危害。對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)體系來(lái)說(shuō)，還要具備較大的冗余度。另外，設(shè)計(jì)過(guò)程中還要處理好建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件強(qiáng)弱關(guān)系。在統(tǒng)一樓層內(nèi)，要確保主要耗能構(gòu)件屈服后，其他的一些抗側(cè)力構(gòu)件能夠處于彈性階段，這樣一來(lái)可以有效的提升屈服時(shí)間，進(jìn)而提升建筑結(jié)構(gòu)的延性與抗倒塌性能。

3 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

3.1 對(duì)于抗震設(shè)計(jì)不夠重視

隨著國(guó)內(nèi)城市化進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)的建筑行業(yè)獲得了快速的發(fā)展?，F(xiàn)階段在進(jìn)行建筑工程的設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員大多會(huì)將重點(diǎn)放在建筑的實(shí)用性與外形設(shè)計(jì)方面，進(jìn)而會(huì)忽略掉建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。另外，還有的設(shè)計(jì)人員對(duì)于抗震設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)還停留在原來(lái)的思想認(rèn)識(shí)上，同時(shí)在長(zhǎng)期的設(shè)計(jì)工作中不重視結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。只有在地震發(fā)生之后，才意識(shí)到建筑抗震設(shè)計(jì)工作的重要意義。

3.2 抗震設(shè)計(jì)與實(shí)際情況不符

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)水平直接影響到建筑工程使用過(guò)程中的安全效果，因而在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要提升抗震設(shè)計(jì)的效果。但是，由于受到某些原因的影響，導(dǎo)致抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)與實(shí)際情況不相符，甚至一些設(shè)計(jì)偏離了建筑設(shè)計(jì)的初衷。這不僅導(dǎo)致了嚴(yán)重的浪費(fèi)問(wèn)題，同時(shí)建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果也沒(méi)有達(dá)到要求。另外，一些設(shè)計(jì)人員由于受到自身水平的限制，導(dǎo)致了抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中存在著嚴(yán)重的套公式、程式化的問(wèn)題，這也會(huì)影響到建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)理念分析

4.1 做好建筑抗震場(chǎng)地的選擇

在進(jìn)行實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員要做好抗震場(chǎng)地的選擇，提升建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震效果。對(duì)于地震災(zāi)害而言，其發(fā)生過(guò)程中將導(dǎo)致異常的地表位置錯(cuò)動(dòng)。處于不同性質(zhì)、不同結(jié)構(gòu)場(chǎng)地上的建筑工程，其受到地震的侵害與影響程度也不相同。地震發(fā)生時(shí)劇烈的地層震動(dòng)將造成建筑結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重的破壞，一旦建筑場(chǎng)地的選擇存在問(wèn)題，將加劇建筑結(jié)構(gòu)的破壞程度，嚴(yán)重時(shí)可能造成建筑結(jié)構(gòu)的坍塌。選址過(guò)程中，盡量避開(kāi)土層軟弱或者是砂土易被液化等地段，同時(shí)還要做好地基的加固改造工作。

4.2 合理選擇建筑結(jié)構(gòu)體系

作為抗震設(shè)計(jì)的起點(diǎn)與重點(diǎn)，做好建筑結(jié)構(gòu)的抗震方案設(shè)計(jì)對(duì)于提升建筑工程的抗震效果有著重要的意義。在進(jìn)行抗震方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先不能出現(xiàn)以偏概全的問(wèn)題，不能因?yàn)閭€(gè)別的建筑結(jié)構(gòu)而對(duì)建筑工程的整體抗震性能造成影響。設(shè)計(jì)過(guò)程中，要確保建筑結(jié)構(gòu)有著一定的贅余度，即便建筑結(jié)構(gòu)中的個(gè)別部分出現(xiàn)損壞的問(wèn)題，也不能對(duì)建筑的整體抗震效果造成嚴(yán)重的影響。其次，要明確地震的傳遞路徑，對(duì)于設(shè)計(jì)工作中的計(jì)算圖要嚴(yán)格控制。在進(jìn)行豎向結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，要確保在垂直重力荷載的作用下，壓應(yīng)力水平方向要保持均勻。對(duì)于轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)而言，其上部結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件會(huì)進(jìn)行重力荷載的傳遞，因而設(shè)計(jì)過(guò)程中要確保荷載力能夠在轉(zhuǎn)換層進(jìn)行一次到兩次的轉(zhuǎn)換；另外，設(shè)計(jì)人員要做好結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度和剛度控制。設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要保證每一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)部件的剛度與強(qiáng)度能夠得到均勻的分配，同時(shí)還要確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合整體的設(shè)計(jì)要求。

4.3 提升建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算的水平

建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)水平將會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)效果產(chǎn)生重要的影響，因而設(shè)計(jì)過(guò)程中首先要對(duì)具體的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對(duì)于建筑所承受的具體作用力進(jìn)行計(jì)算與明確。同時(shí)，在受到地震沖擊力的作用時(shí)，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型的不同進(jìn)行承受參數(shù)的計(jì)算。對(duì)于地震災(zāi)害的發(fā)生過(guò)程要進(jìn)行模擬，設(shè)計(jì)人員可以建立相應(yīng)的結(jié)構(gòu)抗震模型，并且要應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)以及配套的軟件系統(tǒng)進(jìn)行具體參數(shù)的計(jì)算與模擬，進(jìn)而提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果。

4.4 結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)

①對(duì)于平面布置來(lái)說(shuō)要力求對(duì)稱(chēng)。一般而言，在受到地震影響后，對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)在地面平動(dòng)作用之只可能出現(xiàn)平移振動(dòng)問(wèn)題，并且建筑各構(gòu)件的側(cè)移量是相等的。這一過(guò)程中，水平地震作用將會(huì)按照構(gòu)件的剛度條件進(jìn)行分配，因而各個(gè)構(gòu)件的受力較為均勻，并且不會(huì)造成荷載分布失衡的問(wèn)題。設(shè)計(jì)過(guò)程中如果采用非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，那么受到地震作用后剛心將會(huì)偏在一邊，并且建筑的質(zhì)心和剛心會(huì)出現(xiàn)不重合的問(wèn)題，這一過(guò)程中建筑結(jié)構(gòu)即便只發(fā)生地面平動(dòng)，也將導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問(wèn)題的出現(xiàn)。這樣一來(lái)，將造成結(jié)構(gòu)中遠(yuǎn)離剛心的構(gòu)件出現(xiàn)側(cè)移量大的問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞，所以要提升平面布置的對(duì)稱(chēng)性。②在豎向布置方面要力求均勻。結(jié)構(gòu)豎向布置要均勻，進(jìn)而能夠最大限度的提升豎向剛度、強(qiáng)度的均勻性。對(duì)于一些臨街的建筑物來(lái)說(shuō)，由于其經(jīng)常被用于商業(yè)活動(dòng)，因而底部幾層會(huì)出現(xiàn)較大的空間。對(duì)于非臨街的建筑物來(lái)說(shuō)，其底部會(huì)存在相應(yīng)的門(mén)廳、餐廳或者是停車(chē)場(chǎng)等結(jié)構(gòu)，因而也會(huì)出現(xiàn)較大的空間。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，其上部的鋼筋混凝土抗震墻或者豎向支撐、砌體墻體等結(jié)構(gòu)將會(huì)受到中止的影響，其下部一定要采取框架體系。就這一結(jié)構(gòu)體系來(lái)說(shuō)，很不利于抗震。因而，要提升結(jié)構(gòu)豎向布置的均勻效果。設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于同一樓層的框架柱要盡量保持大致相同，并且柱的剛度、強(qiáng)度以及延性也要相近。對(duì)于一些結(jié)構(gòu)不合理的建筑來(lái)書(shū)，可以通過(guò)設(shè)置防震縫的方式來(lái)提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

在經(jīng)歷過(guò)幾次大的地震災(zāi)害之后，我國(guó)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)工作的要求越來(lái)越高。因而，要做好設(shè)計(jì)過(guò)程中優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置效果、提高相關(guān)參數(shù)的計(jì)算水平，進(jìn)而提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性與安全效果。

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