建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理念及抗震措施探究

摘 要：我國(guó)作為多地震國(guó)家，地震活動(dòng)分布范圍廣、頻度高、強(qiáng)度大、震源淺。近年來地震給國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大損失。建筑工程要按照抗震設(shè)防要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工，確保小震可修、中震不壞、大震不倒的安全效果。本文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理念及抗震措施進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；抗震措施

一、提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的設(shè)計(jì)理念

第一，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。平面布置力求簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，避免出現(xiàn)應(yīng)力、變形集中的凹角和收縮區(qū)。盡量避免在結(jié)構(gòu)單元兩端布置樓梯間、電梯間，減少扭轉(zhuǎn)的影響。盡量避免建筑物豎向體型復(fù)雜、外挑內(nèi)收變化過多，力求剛度均勻變化不突變。

第二，抗震設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)不宜采用單跨框架，應(yīng)盡可能設(shè)置多道抗震防線，結(jié)構(gòu)應(yīng)有必要的贅余度和內(nèi)力重分配的功能，避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抗震能力或喪失對(duì)重力的承載能力。一般情況下，第一道抗震防線的抗側(cè)力構(gòu)件應(yīng)優(yōu)先選擇不負(fù)擔(dān)或少負(fù)擔(dān)重力荷載的豎向支撐或填充墻，或者選用軸壓比值較小的抗震墻、實(shí)墻筒體之類的構(gòu)件，不宜采用軸壓比很大的框架柱兼作第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件。適當(dāng)處理構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，使其形成多道防線，并考慮某一防線被突破后，引起內(nèi)力重分布的影響，是提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震倒塌的有效措施。

第三，結(jié)構(gòu)的抗震能力和安全性，在很大程度上取決于其變形能力。設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固弱構(gòu)件的延性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。如常用的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其抗震能力在很大程度上就是由梁、柱以及節(jié)點(diǎn)的延性決定的。承受地震作用的框架梁，除了保證必要的受彎和受剪承載力外，更重要的是要具有較好的延性，使梁端塑性鉸得到充分展開，以增加變形能力，耗散地震能量。影響梁截面延性的主要因素有梁的截面尺寸、縱向鋼筋配筋率、剪壓比、配箍率、鋼筋和混凝土的強(qiáng)度等級(jí)等。同時(shí)，房屋是否能夠破壞而不倒，在很大程度上與柱的延性有關(guān)。影響柱延性的主要因素有剪跨比、軸壓比和箍筋配筋率。除了保證梁、柱構(gòu)件具有足夠的承載力和延性，還要保證各構(gòu)件的連接部分——節(jié)點(diǎn)區(qū)不出現(xiàn)脆性剪切破壞，支座連接和錨固不發(fā)生破壞。因此，設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)保證節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)性，在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)配置足夠的箍筋。

第四，樓梯間的設(shè)計(jì)。歷次震害表明，樓梯間一直是框架和砌體結(jié)構(gòu)的震害集中區(qū)。砌體結(jié)構(gòu)由于樓梯間整體性不足，地震中墻體破壞或倒塌造成梯段支座失效，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)梯間的破壞。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，梯板等構(gòu)件具有斜撐的受力狀態(tài)，對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度及扭轉(zhuǎn)作用有較為明顯的影響。由于支撐效應(yīng)使梯板承受較大的軸向力，地震時(shí)梯段處于交替的拉彎和壓彎受力狀態(tài)，當(dāng)梯段的拉應(yīng)力達(dá)到或超過混凝土材料的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)生受拉破壞。而樓梯間的平臺(tái)梁，則由于上下梯段的剪刀作用，產(chǎn)生剪切、扭轉(zhuǎn)破壞。因此，設(shè)計(jì)中樓梯應(yīng)參與結(jié)構(gòu)整體計(jì)算，以考慮地震作用。應(yīng)將梯段板作為拉彎或壓彎構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算，其配筋宜采用雙層雙向布置。樓梯的平臺(tái)梁則應(yīng)按彎剪扭構(gòu)件設(shè)計(jì)，因其受扭作用明顯，應(yīng)加強(qiáng)其上、下部縱向鋼筋和箍筋。在砌體結(jié)構(gòu)中，除了樓梯間的四角要設(shè)置構(gòu)造柱外，樓梯間平臺(tái)梁下也應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱，所有的構(gòu)造柱之間宜用圈梁連城一個(gè)整體。

第五，抗震縫的合理設(shè)置。在建筑中層數(shù)、質(zhì)量、剛度差異過大，可能在地震時(shí)引起應(yīng)力或變形集中造成破壞的部位，應(yīng)合理設(shè)置抗震縫。體型復(fù)雜的建筑設(shè)置抗震縫時(shí)需考慮扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)，并按規(guī)范規(guī)定確定縫寬，使抗震縫兩側(cè)在預(yù)期的地震下不發(fā)生碰撞或減輕碰撞引起的局部損壞。當(dāng)不設(shè)抗震縫時(shí)，連接處局部應(yīng)力集中需要加強(qiáng)，同時(shí)需仔細(xì)估計(jì)地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)等可能導(dǎo)致的不利影響。

二、建筑結(jié)構(gòu)的主要抗震措施

建筑物基礎(chǔ)設(shè)置隔震裝置減震。這一種隔震措施主要是在建筑物的基礎(chǔ)與上部建筑之間設(shè)置特殊裝置，減少地震向上傳遞，最高可減少地震對(duì)建筑物傳遞能量的2/3，但是，這種措施的缺陷是不適用于高層建筑，因?yàn)樵诟邔咏ㄖO(shè)置這種裝置會(huì)延長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)自身的自振周期，起不到減小地震對(duì)建筑物損害的目的。通常采用的辦法有：摩擦滑移隔震、粘彈性隔震等幾種，設(shè)置的裝置有橡膠墊、混合隔震裝置等。

一是選擇合理的結(jié)構(gòu)布置方案.在抗震結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)中，十分重視結(jié)構(gòu)布置方案。從減震的角度看，結(jié)構(gòu)的平而布置應(yīng)力求簡(jiǎn)明但適當(dāng)?shù)臏p震措施亦可使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)。此外，抗震概念設(shè)計(jì)排斥抗震縫。利用抗震縫將結(jié)構(gòu)劃分成若干子結(jié)構(gòu)，通過給每個(gè)子結(jié)構(gòu)施加側(cè)向約束，利用抗震縫中的吸能器消耗子結(jié)構(gòu)的能量，從而形成了結(jié)構(gòu)聯(lián)合振動(dòng)控制體系，吸能器為結(jié)構(gòu)提供水平控制作用，往往可以大幅度地降低結(jié)構(gòu)振幅.

二是對(duì)建成建筑物的抗震加固.在對(duì)建筑物的地基或基礎(chǔ)進(jìn)行隔震設(shè)計(jì)時(shí)，我們一定要在建筑物沒有動(dòng)工以前按照隔震設(shè)計(jì)的措施，完成相應(yīng)的工作。最遲也是在建筑物的施工過程當(dāng)中，在建筑物的關(guān)鍵部位設(shè)置特殊的隔震裝置。然而，建筑物建成以后，如果想對(duì)其進(jìn)行抗震加固，就要采用增加阻尼的辦法，在建筑物的結(jié)構(gòu)上重新添加消能減震裝置。

三是在抗震縫中作隔振，減少碰撞.當(dāng)建筑物長(zhǎng)度過長(zhǎng)或不規(guī)則時(shí)，都要按規(guī)范設(shè)置溫度伸縮縫，在抗震設(shè)防區(qū)均按防震縫設(shè)置?？拐鹂p一般設(shè)置在建筑層數(shù)、質(zhì)量、剛度差異過大處、可能在地震時(shí)引起應(yīng)力或變形集中造成破壞的部位。防震縫應(yīng)在地面以上設(shè)置。防震縫的寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)防烈度和房屋高度確定，對(duì)多層房屋可采用50～100 mm，對(duì)高層房屋可采用100～150 mm。鋼結(jié)構(gòu)防震縫的寬度不應(yīng)小于相應(yīng)混凝土房屋縫寬的1.5倍。若能夠在防震縫中作隔振處理，分析其寬度的科學(xué)性，主動(dòng)減振，這樣可以為防止設(shè)縫后相鄰建筑發(fā)生碰撞而導(dǎo)致房屋破壞的問題。如果將抗震縫蓋板設(shè)計(jì)成一種耗能裝置，一舉多得，可以達(dá)到耗能減震的目的。

綜上所述，建筑物震害大部分是由于地震時(shí)的晃動(dòng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件遭到破壞，從而使建筑物不能支持自身的重量而倒塌，以致造成人員傷亡、生命線工程和公共設(shè)施的破壞。加強(qiáng)建筑抗震減震設(shè)計(jì)以及采取一定的抗震構(gòu)造措施，以達(dá)到結(jié)構(gòu)抗震的效果和目的。

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作者簡(jiǎn)介：

王園園（1983-），女，身份證號(hào)碼220602198308310623。