建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計探究

喬萬林

摘要：地震是一種無法避免的自然災(zāi)害，一旦發(fā)生，會對地面上的建筑物造成嚴(yán)重的破壞，進(jìn)一步會給人民的生命財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅。因此，增加建筑物的抗震屬性是非常必要的事。建筑行業(yè)的人們必須加強對建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震成分的重視。本文首先討論了地震是如何對建筑物進(jìn)行破壞的，接著闡述了現(xiàn)如今建筑行業(yè)的抗震設(shè)計的現(xiàn)狀，最后對抗震設(shè)計的方法與措施展開了深刻的探究與討論。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計；房屋設(shè)計

地震是一種全球范圍內(nèi)的自然災(zāi)害，一旦發(fā)生，能夠嚴(yán)重破壞建筑物的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而威脅人民的生命財產(chǎn)安全。因此，從保證國家穩(wěn)定、人民生命財產(chǎn)不受侵害的角度出發(fā)，在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的過程中，設(shè)計人員必須要嚴(yán)格依照抗震等級對建筑物進(jìn)行規(guī)劃。同樣，建筑的抗震性能也要達(dá)到國家相對應(yīng)的指標(biāo)。確保建筑的質(zhì)量達(dá)到預(yù)期的要求，能夠在地震來臨時最大程度上保障人民生命財產(chǎn)安全。

一、地震如何破壞建筑結(jié)構(gòu)

在地震發(fā)生時，建筑物結(jié)構(gòu)受到破壞的包括下面的幾個方面：

（一）破壞地基。有一些高層建筑建造在質(zhì)地軟的沖積土比較高的地方，在發(fā)生地震時，地基遭到?jīng)_擊，由于土的質(zhì)地很軟，進(jìn)一步使得地基產(chǎn)生凹凸不平的現(xiàn)象，從而造成上層建筑物的傾斜甚至倒塌。這是地震最先容易破壞到的部分，建筑物的地基一旦破壞，上層建筑就肯定會受到嚴(yán)重?fù)p壞。

（二）破壞建筑物的結(jié)構(gòu)體系。不同的結(jié)構(gòu)框架的建筑材料，在面對地震的侵襲時，表現(xiàn)出來的破壞程度也是各不相同。如果是抗震墻的結(jié)構(gòu)，遭到的破壞便相對來說較小。對于普通的墻體材料而言，由于自身的特點，使得地震發(fā)生時不能承受震動，會不斷地倒塌，加上墻體笨重，造成了巨大的危險。

（三）破壞建筑物的剛度分布。建筑物結(jié)構(gòu)的形狀的不同，在面對地震災(zāi)害時的反應(yīng)能力也不同，越不平穩(wěn)的建筑物形狀受到的破壞越嚴(yán)重，同樣，損失也是更嚴(yán)重。建筑物中，一些很不穩(wěn)定形狀的建筑，例如三角形、螺旋形等，在面對地震的侵襲時，往往“華而不實”，自身穩(wěn)定性極差，導(dǎo)致大面積的坍塌，造成不可挽回的后果。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的現(xiàn)狀

地球是由很多板塊組成，當(dāng)板塊與板塊之間發(fā)生了擠壓與碰撞時，就會產(chǎn)生錯位和移動，就會形成振動波。這些振動波從震源出發(fā)，向地面上擴散，傳播到地面上時就形成了地震，因此這屬于一種自然現(xiàn)象，人為不能控制它的發(fā)生。但是如果地面的建筑物的抗震措施不夠完善，就會造成地面坍塌、建筑物損壞、生命財產(chǎn)收到威脅等。

2008年發(fā)生在我國的汶川大地震是近年來發(fā)生的重大災(zāi)害之一，全國上下都被這一事件所震撼，全國人民當(dāng)時也都積極支持著國家的工作。但是，震后的調(diào)查顯示，嚴(yán)格按照抗震規(guī)范建造的建筑受害程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于未嚴(yán)格執(zhí)行抗震規(guī)范的建筑物。而在2013年發(fā)生的雅安地震中，雖然建筑狀況有所好轉(zhuǎn)，但是由于抗震建筑并未大范圍落實完全，人民損失依舊慘重，大面積的建筑物受到了毀滅性的破壞，給建筑行業(yè)敲響了一記警鐘。現(xiàn)如今，建筑設(shè)計行業(yè)越來越重視建筑物的抗震屬性，也在不斷地探究如何減少建筑物受到的破壞。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的方法與措施

（一）使用滑動式抗震的設(shè)計

摩擦滑動技術(shù)在許多的建筑物結(jié)構(gòu)中得到了使用，用來進(jìn)行抗震設(shè)計。當(dāng)摩擦滑動技術(shù)與限位裝置結(jié)合在一起時，抗震效果將會達(dá)到最佳的狀態(tài)。

目前建筑行業(yè)使用的滑移材料有許多種類，它結(jié)合使用了滾珠和滾珠，因此產(chǎn)生了復(fù)位的效果。最核心的技術(shù)是運用到了多層橡膠技術(shù)和滑動撐持技術(shù)，而且一定要利用外表是凹面球的不銹鋼，在應(yīng)用到建筑物的設(shè)計中去以后，在自身重力的輔佐下生成恢復(fù)力。

在施工過程中用到的裝置就有不錯的初始剛度，當(dāng)?shù)卣鹜蝗粊硪u時，它能夠進(jìn)行水平方向上的滑動與移動。但是結(jié)構(gòu)的剛度卻沒有增加，建筑物的結(jié)構(gòu)也就避免了受到地震的侵害。但地震的幅度偏小時，此時的摩擦將會出現(xiàn)較大的摩擦力，控制建筑物結(jié)構(gòu)的移動，因此就使得地面與建筑物在同一個頻率上發(fā)生震動。摩擦裝置是存在最大摩擦力的，而當(dāng)?shù)卣鸬姆茸兇笾?，就由原先的靜摩擦轉(zhuǎn)變成了滑動摩擦，便會產(chǎn)生位移，此時的裝置會發(fā)揮它的隔震效果，在建筑物上傳遞的震動就會最大程度的減小，就算地面震動的幅度再大，建筑物的震動幅度卻不大，能夠做到最有效地保護(hù)了建筑物的結(jié)構(gòu)。

（二）采取加強結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震的設(shè)計方式

放置多道避震防線，將建筑物的剛度變大，也要讓結(jié)構(gòu)的變形能力達(dá)到最大化，這樣才能更加有效地地震產(chǎn)生的震動破壞。

放置需要的構(gòu)件，用來實現(xiàn)抗力和吸能的功能，抗力部分是用來承受地震發(fā)生時建筑物受到的地震的震動作用，吸能部分則是使用破壞等方式來同化分解地震產(chǎn)生的能量，確保了其他重要部件的完整性。

抗力部分要滿足兩個條件，一是剛度大，二是要具備部分協(xié)調(diào)變形的能力。剛度大的目的是確保在地震產(chǎn)生的震動的侵襲下，絕大多數(shù)震動能量是由這部分來承受的；部分協(xié)調(diào)變形能力是為了確保耗能部分是在破壞同化地震產(chǎn)生的能量之前，進(jìn)一步保障了建筑物結(jié)構(gòu)的安全。

耗能構(gòu)件的存在是用于在地震發(fā)生的時候吸收能量，是最先接觸到地震能量的部分，也是整個結(jié)構(gòu)體系中最先破壞的部分。當(dāng)它受到侵害后，可以同化地震產(chǎn)生的巨大能量，設(shè)計結(jié)構(gòu)中的受力被重新分布，但是與此同時對結(jié)構(gòu)體系的整體穩(wěn)定性與抗震性不產(chǎn)生影響。

（三）分析建筑結(jié)構(gòu)隔震的處理技術(shù)

抗震的效果要達(dá)到更好，就要求設(shè)計師在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，根據(jù)實際情況選擇不同的抗震處理技術(shù)，這之中，懸掛隔震的效果是最好的，所以它在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中是被用到最多的方式。

首先，介紹的是懸掛隔震設(shè)計的原理。它是把所有部分的重量都呈現(xiàn)掛起的狀態(tài)，因此在地震產(chǎn)生時，地面自然會產(chǎn)生波動，但是因為所有部分的結(jié)構(gòu)重量都是懸掛狀態(tài)后，兩者之間就自然而言的斷開了，地震震動的傳遞就受到了阻礙，不會將侵害范圍向上傳遞到上層的建筑物，即使傳遞了破壞力，也是受到限制的一小部分，于是能夠起到的隔震作用非常顯著。

其次，在一些大型的鋼結(jié)構(gòu)建筑中，設(shè)計師在使用這種隔震技術(shù)時都是大規(guī)模范圍內(nèi)采用的。因為鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)自重很輕，當(dāng)這種懸掛式的隔震措施應(yīng)用時，能夠更多的將重量懸掛起，減輕了實際操作時的負(fù)擔(dān)，具有很大的優(yōu)勢，還能夠大幅度提高建筑物的抗震效果。大型鋼的結(jié)構(gòu)的大部分重量都是在主框架、子結(jié)構(gòu)上，子結(jié)構(gòu)部分運用吊桿來實現(xiàn)掛起，把主框架和子結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行分開操作，一旦地震突襲，受到地震侵襲的就只剩下最核心的載重結(jié)構(gòu)，因此其他的懸掛部分就不會遭受地震震動的侵害，具有把握的維持了地震發(fā)生時的影響幅度。此時，地震震動波延伸到懸掛的部分時，影響力和破壞力都已經(jīng)被減弱，建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)中的子結(jié)構(gòu)避免了遭受破壞，也減少了地震波的繼續(xù)傳遞。

結(jié)語

經(jīng)過以上對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震設(shè)計部分的討論，探討了抗震設(shè)計的相關(guān)措施。面對地震突發(fā)情況時，建筑物要盡可能的阻止震動向上層建筑物傳遞，通過隔震作用，降低地震對建筑物的破壞程度。當(dāng)建筑物的結(jié)構(gòu)被設(shè)計的合理時，將在面對地震時表現(xiàn)得更加穩(wěn)固，最大程度上保障了人民的生命財產(chǎn)安全。同時，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的不斷改進(jìn)，也需要國家政策的支持，將抗震系數(shù)高的建筑物早日在全國推廣應(yīng)用，受益所有人民大眾。

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（作者單位：南京中哲國際工程設(shè)計有限公司）