淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)

劉宗乾

摘 要：我國(guó)很多地區(qū)均地處地震帶，因此有地震頻發(fā)的特點(diǎn)，而地震災(zāi)害的出現(xiàn)會(huì)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和人員損失，為了更好地應(yīng)對(duì)地震災(zāi)害的影響，我們必須要做好建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，而建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)相對(duì)較為復(fù)雜的工作，故而我們需要對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析。

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

1 前言

研究顯示，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)能夠有效減輕地震災(zāi)害對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的負(fù)面影響?？拐鹪O(shè)計(jì)一方面要保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，另一方面還應(yīng)具備較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。通過抗震設(shè)計(jì)，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)在受到地震災(zāi)害的影響時(shí)不會(huì)出現(xiàn)十分嚴(yán)重的損壞，且能夠通過多種手段對(duì)結(jié)構(gòu)的損壞部位進(jìn)行修復(fù)。在受到較強(qiáng)地震作用的影響時(shí)能夠保證建筑不會(huì)倒塌，而若要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，就必須要制定科學(xué)的抗震設(shè)計(jì)方案。

2 建筑工程中抗震設(shè)計(jì)的意義

地震災(zāi)害是影響建筑穩(wěn)定性同時(shí)造成建筑結(jié)構(gòu)損傷的關(guān)鍵要素，此外其也是一種破壞性極大的自然災(zāi)害，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)尤其如此。很長(zhǎng)時(shí)間以來。地震帶給我們的經(jīng)濟(jì)和精神上的傷害非常明顯，如2008年四川的512大地震造成了很多家庭流離失所，大地震奪取了很多鮮活的生命，地震不僅給國(guó)家和人民造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，地震后心靈的重建也是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。我國(guó)城市化的發(fā)展推動(dòng)了建筑建設(shè)的發(fā)展，如遭遇地震災(zāi)害，其所帶來的負(fù)面影響是無法想象的。當(dāng)前人們依然無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地震發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)，所以我們必須要提高建筑物的抗震性能，進(jìn)而減輕地震對(duì)建筑安全的威脅。

在建筑設(shè)計(jì)的過程中做好抗震設(shè)計(jì)能夠顯著提高建筑物本身的穩(wěn)固性，若發(fā)生地震，建筑物能夠有更強(qiáng)的抵抗能力，從而確保建筑物內(nèi)的人和物品不受較大的影響。工程設(shè)計(jì)人員在開展建筑抗震設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)結(jié)合建筑的自然環(huán)境、選址、用途等多個(gè)要素制定設(shè)計(jì)方案，在抗震設(shè)計(jì)中還應(yīng)保證設(shè)計(jì)方案具有可操作性以及實(shí)用性，以充分保證建筑結(jié)構(gòu)的安全。

3 建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題

3.1 正確認(rèn)識(shí)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的概念

增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能主要是為了能夠更好地保證建筑在地震災(zāi)害中的穩(wěn)定性，從而減輕地震災(zāi)害對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的負(fù)面影響。相關(guān)研究顯示，加大建筑結(jié)構(gòu)的尺寸并不能明顯提高建筑的抗震能力。地震災(zāi)害發(fā)生后會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)釋放出難以想象的能量，能量的方向和強(qiáng)度都具有不確定性，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可吸收更多能量，因此其更容易受到地震災(zāi)害的影響。此外，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不具有較強(qiáng)的柔性，若發(fā)生破壞，就會(huì)使其受力形式發(fā)生非常顯著的變化，所以我們不能采用這種加大結(jié)構(gòu)尺寸的方式。若提高建筑結(jié)構(gòu)的柔性，其可增強(qiáng)建筑受到地震作用后的承受能力，但是由于地震作用，結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生較大的變形，因此也會(huì)影響建筑內(nèi)住戶的生命安全。

在經(jīng)過多年的研究后發(fā)現(xiàn)了最佳的設(shè)計(jì)形式。就是在建筑的關(guān)鍵部位加強(qiáng)其抗震能力，并對(duì)非關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行適度調(diào)整，非關(guān)鍵部位發(fā)生損壞后可吸收地震產(chǎn)生的巨大能量，從而減輕了建筑結(jié)構(gòu)的損壞程度，為結(jié)構(gòu)的修復(fù)也提供了很好的條件。在抗震設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)始終堅(jiān)持“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”的原則。

3.2 科學(xué)選址

建筑建設(shè)地點(diǎn)的地基穩(wěn)定性也會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。建筑所在地的自然環(huán)境以及地質(zhì)條件都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震能力產(chǎn)生較為明顯的影響。所以若要提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，就必須要選擇合適的建設(shè)地點(diǎn)。在相關(guān)規(guī)定當(dāng)中已經(jīng)明確指出，應(yīng)對(duì)建筑所在地地震災(zāi)害發(fā)生的可能性和災(zāi)害出現(xiàn)的等級(jí)做好充分的勘察，同時(shí)還應(yīng)結(jié)合相關(guān)參數(shù)指標(biāo)將其劃分為甲乙丙丁四個(gè)類型，甲類地區(qū)的建筑應(yīng)必須能夠抵御大規(guī)模地震，因此對(duì)這一區(qū)域的建筑安全性要求最高，乙類地區(qū)是可能存在地震的風(fēng)險(xiǎn)但是能夠恢復(fù)至正常水平的地區(qū)，丙類地區(qū)可建設(shè)普通建筑，而丁類地區(qū)的安全級(jí)別是四類地區(qū)當(dāng)中的最低地區(qū)，其可建設(shè)普通建筑或臨時(shí)性建筑。綜上，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，必須要充分結(jié)合選址來確定抗震設(shè)計(jì)方案。

3.3 保證建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)驗(yàn)證的準(zhǔn)確性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一定要做好抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證工作如圖1。

現(xiàn)階建筑抗震試驗(yàn)中主要采用建筑抗震模型、地震反應(yīng)監(jiān)測(cè)和建筑災(zāi)害分析研究三種形式。在驗(yàn)證的過程中應(yīng)科學(xué)采用不同的驗(yàn)證方式，進(jìn)而明確設(shè)計(jì)的科學(xué)性，及時(shí)找到不合理之處，并對(duì)其加以改進(jìn)。但是在很多已經(jīng)建成的建筑中研究建筑抗震能力監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用并不十分普遍，專門修建設(shè)施又會(huì)加大施工投入，地震本身是無法預(yù)測(cè)的，很多已經(jīng)出現(xiàn)地震災(zāi)害的地區(qū)，其建筑抗震設(shè)計(jì)較差，驗(yàn)證不科學(xué)。針對(duì)這一現(xiàn)象，通常采用抗震模型來完成驗(yàn)證工作。但是軟件建模的精確度是我們需要探討的一個(gè)重要問題?，F(xiàn)階段，研究人員對(duì)不同的抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行了盲測(cè)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)的結(jié)果存在著非常明顯的差異，雖然有些檢驗(yàn)使用的是同一款軟件，但其最終的結(jié)果依然差異明顯?？拐鸾Y(jié)構(gòu)模型與建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際尺寸之間也存在這較為明顯的差別，所以我們還需要采取更加科學(xué)和完善的方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能驗(yàn)證方式，保證驗(yàn)證的準(zhǔn)確性。

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

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的組成部分，抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響了工程設(shè)計(jì)的整體效果，因此應(yīng)采取積極有效的措施，不斷提高抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量，進(jìn)而提升建筑安全性與穩(wěn)定性的作用。

4.1 提高結(jié)構(gòu)延性

對(duì)結(jié)構(gòu)破壞的程度予以嚴(yán)格控制，尤其應(yīng)采取有效措施控制結(jié)構(gòu)破壞中地震能量的傳遞和損耗。豎向構(gòu)件結(jié)構(gòu)柱在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤其是提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性方面發(fā)揮著不可忽視的作用，在鋼筋混凝土柱軸比明顯提高的前提下，柱體的延性會(huì)不斷下降，為此，針對(duì)這一情況，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際增加配筋數(shù)量，以提高結(jié)構(gòu)的延性。結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布不均和延性較差是建筑結(jié)構(gòu)中一些構(gòu)件的主要特點(diǎn)，針對(duì)這一類型的構(gòu)件，應(yīng)利用型鋼混凝土平衡建筑的抗剪性和構(gòu)件的延性。

4.2 加強(qiáng)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)

（1）在女兒墻和雨棚等結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)采取有效措施不斷提高結(jié)構(gòu)的整體性，同時(shí)還應(yīng)提高主體結(jié)構(gòu)連接錨固的質(zhì)量。

（2）維護(hù)墻與填充墻等非結(jié)構(gòu)性墻體若受到地震災(zāi)害后可能會(huì)影響主體結(jié)構(gòu)的抗震性能，其大大提高了地震災(zāi)害對(duì)主體結(jié)構(gòu)的作用，同時(shí)主體結(jié)構(gòu)的剛度分布也發(fā)生了明顯的變化，構(gòu)件的內(nèi)力分布也隨之發(fā)生了較大的改變。

（3）改變主體結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，如局部高度的填充墻造成主體結(jié)構(gòu)短柱存在導(dǎo)致柱脆性破壞。

4.3 設(shè)計(jì)驗(yàn)證是科學(xué)利用計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的應(yīng)用能夠更好地提升建筑性能設(shè)計(jì)的質(zhì)量，保證建筑結(jié)構(gòu)整體性能得以全面改進(jìn)和優(yōu)化，科學(xué)應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)以及與之相關(guān)的技術(shù)方法能夠在可視狀態(tài)下完成設(shè)計(jì)分析，同時(shí)也能夠保證建筑結(jié)構(gòu)能夠在地震作用下保持較高的穩(wěn)定性。

若建筑結(jié)構(gòu)受到小規(guī)模地震的作用，在充分了解所有構(gòu)件的彈性設(shè)計(jì)要求以及結(jié)構(gòu)承載力要求的基礎(chǔ)上，采取最不利荷載組合形式，結(jié)合當(dāng)前的規(guī)范要求對(duì)結(jié)構(gòu)的尺寸和構(gòu)件的應(yīng)力分布進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。若建筑受到中型地震的作用，結(jié)構(gòu)的構(gòu)件分析中主要采取彈性以及不屈服等參數(shù)開展性能分析。表1為中震作用下各構(gòu)件抗震性能判斷。若建筑結(jié)構(gòu)受到大規(guī)模地震的作用，應(yīng)采取有效措施保證建筑加強(qiáng)區(qū)外框柱、核心筒剪力墻等重要位置的性能，同時(shí)還應(yīng)在設(shè)計(jì)的過程中對(duì)其進(jìn)行抗震承載力的不屈服性能進(jìn)行科學(xué)分析，此外應(yīng)以最有利荷載組合對(duì)其進(jìn)行復(fù)核處理。

4.4 合理確定建筑結(jié)構(gòu)平立面的形式

建筑結(jié)構(gòu)的平立面布置形式也會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著的影響。完善的建筑結(jié)構(gòu)立面設(shè)計(jì)能夠起到顯著提高結(jié)構(gòu)抗震性能的作用，從而保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

建筑結(jié)構(gòu)的平立面設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性主要指的是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，以確保建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)用性為基礎(chǔ)，最大限度選擇平面上相對(duì)較為規(guī)則的形式，這種設(shè)計(jì)方法能夠有效保證想用樓層的剛度完全一致。此外，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)采取有效措施對(duì)建筑物的凹凸程度予以有效控制，以保證建筑具有相同的縱向高度，建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也會(huì)因此顯著提升。在結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，且施工難度大的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)采取科學(xué)合理的方式完成抗震縫設(shè)計(jì)工作。其對(duì)抗震縫兩側(cè)的建筑起到了很好的阻隔作用，若發(fā)生地震災(zāi)害，兩側(cè)的建筑不會(huì)出現(xiàn)碰撞的現(xiàn)象?？拐鹂p通常設(shè)置在對(duì)變形較為敏感的位置上，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分保證其科學(xué)性，避免設(shè)計(jì)中造成較為嚴(yán)重的缺陷和隱患。

5 結(jié)束語

地震災(zāi)害會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的負(fù)面影響，建筑是人們生活工作的主要場(chǎng)所，當(dāng)前我們無法對(duì)地震發(fā)生的具體時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，因此在建筑設(shè)計(jì)中，做好抗震設(shè)計(jì)就顯得尤為關(guān)鍵。在建筑設(shè)計(jì)的過程中，必須要采取有效措施做好建筑的抗震設(shè)計(jì)，同時(shí)在抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)的原則和理念，確保抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平，進(jìn)而達(dá)到提高建筑抗震性能的目的。

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