工民建結(jié)構(gòu)抗震問(wèn)題分析

陳慶維

摘 要：工民建結(jié)構(gòu)抗震一直是建筑工程設(shè)計(jì)中的重要課題。地震對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)會(huì)造成十分嚴(yán)重的影響，一旦有地震發(fā)生，建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)非常大的應(yīng)力和變形，當(dāng)這種應(yīng)力和變形超過(guò)了材料構(gòu)件的極限值，就會(huì)有不同程度的破壞情況出現(xiàn)，最后導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的整體倒塌。 因此，現(xiàn)代建筑特別是工民建結(jié)構(gòu)，必須要做好結(jié)構(gòu)抗震，增加建筑的安全性。

關(guān)鍵詞：工民建；結(jié)構(gòu)；抗震性能；措施

地震是一種常見(jiàn)的自然災(zāi)害。強(qiáng)烈地震常常會(huì)危害社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人類(lèi)生存安全和社會(huì)穩(wěn)定。由以往的經(jīng)驗(yàn)可知，防御和減輕地震災(zāi)害的最有效、最根本措施是做好抗震設(shè)計(jì)。然而，我國(guó)工民建的抗震設(shè)計(jì)還不夠完善，防御和減輕地震災(zāi)害是我國(guó)一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。當(dāng)前，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮抗震要求，嚴(yán)格遵守抗震規(guī)范，已經(jīng)成為特別重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)樗P(guān)系著人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。只有深入了解建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，熟悉抗震設(shè)計(jì)要求，采用合理的結(jié)構(gòu)形式，切實(shí)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，才能保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震要求，保證建筑的質(zhì)量和安全。

一、工民建結(jié)構(gòu)抗震性能產(chǎn)生影響的因素

1、 地基因素。對(duì)于工民建工程來(lái)說(shuō)，如果地基選址不當(dāng)，則會(huì)對(duì)其抗震能力產(chǎn)生直接影響。比如地基如果選在軟弱沖積土層比較厚的場(chǎng)地，就會(huì)大大增強(qiáng)建筑的破壞率，因?yàn)榈鼗烈夯瘯?huì)導(dǎo)致地基發(fā)生不均勻沉降，直接影響到上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，嚴(yán)重的可能會(huì)導(dǎo)致建筑整體傾斜。所以工民建工程最好選在密實(shí)均勻的硬土場(chǎng)地，或者開(kāi)闊平坦地帶的堅(jiān)硬土場(chǎng)地，不得跨在兩類(lèi)土壤上，并且盡量與河岸保持較遠(yuǎn)距離，尤其是要避開(kāi)抗震危險(xiǎn)地段，比如斷層、滑坡等。

2、 材料及結(jié)構(gòu)體系的影響。在工民建工程抗震設(shè)計(jì)中要注意材料的選擇及結(jié)構(gòu)體系的合理性，建筑結(jié)構(gòu)不同，其抗震設(shè)計(jì)的重點(diǎn)也不同。比如填墻框架的房屋結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)就是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的平面內(nèi)柱上端會(huì)遭剪切破壞，并且窗下墻會(huì)對(duì)窗洞處的外墻框架產(chǎn)生約束作用，發(fā)生短柱型、剪切型破壞；對(duì)于底框結(jié)構(gòu)的房屋而言，如果底層剛度不足則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重破壞；房屋結(jié)構(gòu)選擇填墻框架體系，如果底層設(shè)計(jì)為敞開(kāi)式框架，并且未砌磚墻，則對(duì)底層的破壞也會(huì)很?chē)?yán)重。

3、建筑體的高度因素。根據(jù)我國(guó)相關(guān)技術(shù)規(guī)程的相關(guān)規(guī)定，在設(shè)防烈度及結(jié)構(gòu)形式特定的情況下，鋼筋混凝土工民建工程的高度是有一定范圍要求的。受到地震力的作用后，工民建工程的形態(tài)受到破壞，變化也非常大。因?yàn)榻ㄖw高度越高，一些參數(shù)就越會(huì)超出規(guī)范中要求的適宜范圍，包括安全指標(biāo)、延性要求、材料性能、力學(xué)模型的選擇等等，這些因素發(fā)生質(zhì)變后會(huì)導(dǎo)致工民建的抗震性能大幅下降。

4、 抗震設(shè)防烈度。現(xiàn)階段我國(guó)的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低，中震與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)超越概率10%的地震烈度相等；并且在保證建筑抗震延性要求方面，相關(guān)參數(shù)要求也不夠嚴(yán)格，比如配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等等。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，由于結(jié)構(gòu)失效而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失也越來(lái)越大，而在整個(gè)建筑項(xiàng)目投資中結(jié)構(gòu)造價(jià)所占的比例越來(lái)越低。所以建議在設(shè)防烈度下可以采用彈性設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并且也要對(duì)相關(guān)規(guī)范中提出的“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)計(jì)原則重新進(jìn)行修訂。

二、加強(qiáng)建筑工程抗震措施

1、 選址要科學(xué)合理?！吨腥A人民共和國(guó)防震減災(zāi)法》規(guī)定，必須對(duì)有可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害和重大的建設(shè)工程進(jìn)行地震安全性評(píng)價(jià)，并根據(jù)地震安全性評(píng)價(jià)的結(jié)果，確定抗震設(shè)防的要求，進(jìn)行抗震設(shè)防，設(shè)防分類(lèi)如表1所示。新設(shè)計(jì)建筑物時(shí)，要選擇對(duì)抗震有利的地段，避開(kāi)對(duì)建筑不利的地段，不應(yīng)在危險(xiǎn)地段建造各類(lèi)工業(yè)與民用建筑。尤其是軟弱地基或可液化的場(chǎng)地，地震對(duì)場(chǎng)地的液化作用會(huì)導(dǎo)致地基失效，建筑物傾斜而易于倒塌。此外，必須重視社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的安全，規(guī)劃時(shí)應(yīng)注意避免導(dǎo)致地震次生災(zāi)害或使次生災(zāi)害限于局部。

2、 采用合理的結(jié)構(gòu)形式。目前我國(guó)建筑常用結(jié)構(gòu)形式有磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)。地區(qū)不同以及設(shè)防烈度不同都是影響結(jié)構(gòu)形式選擇的因素。一般來(lái)說(shuō)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力較強(qiáng)，主要是因?yàn)槠浔旧淼娜嵝暂^好，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物變形能力好，承載能力高。應(yīng)根據(jù)建筑的功能要求和抗震要求選擇合理的結(jié)構(gòu)方案。在選擇結(jié)構(gòu)體系時(shí)，結(jié)構(gòu)的側(cè)移度也是要考慮的重要因素，尤其是高層建筑的設(shè)計(jì)。高層房屋高度的增加，會(huì)使得結(jié)構(gòu)在地震作用以及其他荷載作用下產(chǎn)生的水平位移不斷增大，這就要求結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度必須隨之增大。對(duì)于不同的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，構(gòu)件及其組成方式和受力特點(diǎn)的不同，在抗側(cè)移剛度方面有很大差別，他們各自的合理使用高度也不同。

3、 切實(shí)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。由于地震的危害性非常大，因此對(duì)建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)非常重要。目前我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平相對(duì)比較低，許多建筑所采用的建筑方案并不合理，導(dǎo)致無(wú)法合理布置結(jié)構(gòu)方案，增加了施工的成本及建筑物自身的重量，加大了地震作用的危害。在正確的抗震理論指導(dǎo)下，依據(jù)合理的設(shè)計(jì)原則，同樣可提高甚至保證建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠性。其原則主要包括：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力要足夠大；為了減小地震作用下結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)和位移，結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠大的剛度；結(jié)構(gòu)還應(yīng)具有足夠大的延性和耗能能力。延性大，說(shuō)明塑性變形能力強(qiáng)，強(qiáng)度或承載力的降低緩慢，從而有足夠大的能力吸收和耗散地震能量，避免結(jié)構(gòu)倒塌。

三、建筑抗震體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展展望

從我國(guó)幾次的地震的經(jīng)歷中可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的通過(guò)加強(qiáng)材料質(zhì)量，或者加固地震薄弱區(qū)與地震硬抗的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)不能抵抗震級(jí)大的地震，所以應(yīng)該轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)理念，采用柔性抗震設(shè)計(jì)方法。所謂的柔性抗震方法，就是充分利用建筑物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)力量來(lái)和地震產(chǎn)生的震力相互抵消，或者疏導(dǎo)地震產(chǎn)生的震力，這樣來(lái)降低地震對(duì)建筑物的破壞性。在將來(lái)的工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該多多采用這種柔性抗震方法。

結(jié)束語(yǔ)：由于建筑物的抗震問(wèn)題關(guān)系到人類(lèi)生命財(cái)產(chǎn)安全的重要問(wèn)題，因此，我們?cè)趯?duì)建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須把建筑物的抗震問(wèn)題放到非常重要的位置，并采取適當(dāng)?shù)拇胧?，盡量避免地震對(duì)建筑物的損壞。目前的技術(shù)水平對(duì)未來(lái)發(fā)生地震的地點(diǎn)、時(shí)間和大小還無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，人們對(duì)地震作用的特性和地震破壞機(jī)理的認(rèn)識(shí)還很不夠，加強(qiáng)建筑物的抗震設(shè)防問(wèn)題很有必要。綜合運(yùn)用抗震原則，以提高承載力、剛度和延性為主導(dǎo)目標(biāo)，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)體型簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)受力和傳力途徑直接，整體結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同作用，從設(shè)計(jì)上確保建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性，為保障人民的生命及財(cái)產(chǎn)作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

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