探究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計

周立軍

【摘要】本文通過筆者對實際工作的觀察與實踐，分析了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中存在的問題，并有針對地提出了改善建筑結(jié)構(gòu)整體抗震性能的建議對策，希望為我國建筑業(yè)的繁榮貢獻力量。

【關(guān)鍵詞】建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震設(shè)計

一、建筑抗震設(shè)計存在的問題

（一）部分建筑物高度超出限制

我國針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的高層建筑物高度有規(guī)范規(guī)定，有明確的高度統(tǒng)一限制。然而，部分開發(fā)商并沒有嚴格執(zhí)行這一規(guī)定，修建超高建筑。當(dāng)?shù)卣鹜蝗灰u來時，這些不符合規(guī)定的超高建筑物沒有足夠的抵抗能力，使得發(fā)生劇烈震蕩后產(chǎn)生破壞性變形。不僅如此，在地震過后的使用期間，其抗震能力大大削減，剛度等力學(xué)特征較之前有很多改變，導(dǎo)致建筑物必須嚴格檢測，甚至重新進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程預(yù)算。

（二）選材不科學(xué)

對于地震頻發(fā)的地區(qū)，對于建筑材料的選取及對組成的合理搭配至關(guān)重要。我國建筑結(jié)構(gòu)普遍為鋼筋混凝土核心筒，并以結(jié)構(gòu)位移量為主要的參考依據(jù)。當(dāng)此類型建筑物發(fā)生彎曲變形或者側(cè)移產(chǎn)生較大幅度位移時，小剛度的鋼框架不足以承受由變形或側(cè)移所產(chǎn)生的應(yīng)力，不僅會增加建筑鋼結(jié)構(gòu)的荷載負擔(dān)，還會降低其對抗震性能的效果。通常情況下，解決此問題可以提高鋼筋混凝土核心筒的剛度，改善伸臂結(jié)構(gòu)、增添加強層等。

（三）建筑位置不合理

面對越來越多的人口數(shù)量和土地面積不斷減小之間的矛盾，開發(fā)商忽視對建筑物地理位置進行科學(xué)合理地選擇，更多的是考慮其商業(yè)價值等短期利益上。實際上，對高層建筑物的選址是有成熟的原則的，應(yīng)兼具開闊性和平坦性，且土體均勻堅實，避開軟弱土層或沙土易被液化區(qū)段，比如山岳、陡坡、丘陵、采空區(qū)、河岸邊緣等，還應(yīng)該避開容易發(fā)生泥石流、滑坡、地陷等山體自然災(zāi)害區(qū)段，或者地震活躍段和地震斷裂帶的明顯位置，以及變電站、火電廠這類危險場所。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的有效措施

（一）選擇有利的建筑抗震場地

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中要十分注重對建筑抗震場地的選擇，對建筑抗震有影響的場地會大大降低建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力。地震災(zāi)害發(fā)生時會引起不同于平常的地表位置錯動，在不同性質(zhì)、不同結(jié)構(gòu)的場地上的建筑物受地震的侵害程度也不一致。劇烈的地層震動會破壞建筑結(jié)構(gòu)，若加之場地選擇不當(dāng)，建筑結(jié)構(gòu)會被破壞的更嚴重，甚至?xí)?dǎo)致建筑的坍塌。因此，選擇建筑場地時要避免建筑的場地，比如土層軟弱或砂土易被液化等地段。如果很難避開這些地段，就需要進行適當(dāng)?shù)馗脑?，根?jù)確定的抗震級別進行相應(yīng)的地基加固措施。

（二）建筑材料合理選擇運用

高層建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇在抗震性能方面有關(guān)鍵性的影響。在地震時，高層建筑物遭受地震的作用力和建筑結(jié)構(gòu)的剛度往往是成正向比例的，也就是建筑物中重量越大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，遭受地震的影響也就會越大。所以在對建筑材料進行選擇時，應(yīng)該選用符合高層建筑抗震要求的工程材料，一方面在確保安全的基礎(chǔ)前提下，建筑屋面構(gòu)件中用輕質(zhì)材料來代替厚重的材料，以此減少建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體重量，不同材料的結(jié)構(gòu)類型性能是不一樣的，按照抗震性能多采用鋼結(jié)構(gòu)或型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。同時還應(yīng)考慮材料經(jīng)濟性和建筑施工過程中的質(zhì)量管理，在注重安全性的同時，也要注重工程建設(shè)的經(jīng)濟效益。

（三）采取滑動抗震的設(shè)計方式

很多建筑結(jié)構(gòu)中進行抗震設(shè)計時，都選用了摩擦滑動技術(shù)，為了將抗震效果達到最佳，通常會和限位裝置一起配合使用。當(dāng)前使用的水平滑移材料有很多種，例如有石磨砂漿、聚四氟乙烯滑板、滑石粉、不銹鋼板等，該技術(shù)在運用過程中科學(xué)使用了滾軸、滾珠，二者具有很好的幾何復(fù)位效果，對于摩擦擺隔震系統(tǒng)而言，主要應(yīng)用了滑動支撐技術(shù)和多層橡膠技術(shù)，要求不銹鋼的表面必須是凹球面，具體在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用之后，在結(jié)構(gòu)自重的作用下產(chǎn)生恢復(fù)力，施工設(shè)計中使用的摩擦滑移裝置具有很好的初始剛度，地震發(fā)生之后這一結(jié)構(gòu)可以在水平方向進行滑移，但卻沒有增加結(jié)構(gòu)的剛度，避免這一建筑結(jié)構(gòu)遭到地震的破壞。如果發(fā)生了小型地震，應(yīng)用的摩擦裝置會產(chǎn)生很大的摩擦力，有效抑制結(jié)構(gòu)發(fā)生水平位移，這樣建筑整體結(jié)構(gòu)和地面都會在同一個運動節(jié)奏上，地震的水平力增大后，如果超過了這一裝置的最大摩擦力，在裝置的滑移面發(fā)生滑移，摩擦滑移裝置在最大程度上發(fā)揮其隔震作用，實際傳遞到建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的地震力就會變小，雖然地面震動變得激烈，但是建筑震動幅度并不大，有效避免了結(jié)構(gòu)發(fā)生的破壞。

（四）建筑結(jié)構(gòu)隔震的處理技術(shù)

為了達到很好的抗震效果，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以選用不同的抗震處理方式，其中懸掛隔震作用效果好，因此在設(shè)計中被廣泛應(yīng)用。懸掛隔震設(shè)計原理是將所有結(jié)構(gòu)重量都懸掛起來，這樣當(dāng)發(fā)生地震后，地面會發(fā)生震動，但是由于和地面接觸的結(jié)構(gòu)重量都被懸掛后，地震波就不會將破壞力傳遞到建筑上層，傳遞的破壞力十分有限，產(chǎn)生不了慣性力，最終起到很好的隔震作用。一些大型的鋼結(jié)構(gòu)中很大范圍使用這種隔震方式，因為大型鋼結(jié)構(gòu)主要材料為鋼，鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)自重較輕，應(yīng)用這種懸掛隔震措施有一定的優(yōu)勢，操作簡單，作用效果好，提高建筑整體的隔震效果。

三、結(jié)語

綜上所述，近些年來，地震災(zāi)害屢屢發(fā)生，對于人們生活和國家安全帶來嚴重威脅，這就對新時期建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計提出了更高的要求，受到了社會各界廣泛的關(guān)注和重視。為了能夠保護人們生命財產(chǎn)安全，應(yīng)該加強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計，促使建筑物具備更高的抗震性能，維護建筑物安全。

參考文獻

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