淺談混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

程嘉梁

中國(guó)建筑設(shè)計(jì)院有限公司浙江分公司 浙江杭州 310000

建筑工程項(xiàng)目的安全問題備受關(guān)注，怎樣提升混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能，成為當(dāng)前需要考慮的重要問題。為提升建筑建筑混凝土抗震性能，應(yīng)明確了解抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，全面了解抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，繼而采取科學(xué)的措施來增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震能力。

1 混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)的必要性

混凝土結(jié)構(gòu)建筑中的抗震設(shè)計(jì)，需在工程正式開工前，根據(jù)本地區(qū)建筑在地震中的坍塌情況、數(shù)量等因素進(jìn)行對(duì)比分析。然后以此為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)階段的創(chuàng)新建設(shè)理念、建筑項(xiàng)目實(shí)際工程情況，設(shè)計(jì)出完善的抗震建筑結(jié)構(gòu)，以加強(qiáng)建筑對(duì)地震沖擊的防御能力。好的抗震設(shè)計(jì)，不僅有利于確保生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)也提供了更舒適穩(wěn)定的生活環(huán)境。這便更需要建筑設(shè)計(jì)單位熟知地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的作用，全面考慮混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震參數(shù)，包括建筑外形、地基深度、結(jié)構(gòu)材料等，做到既能保證建筑工程整體質(zhì)量，又能為開發(fā)商節(jié)省資金成本的效果。

2 混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 水平荷載控制

水平荷載（主要包含了風(fēng)荷載和水平地震作用）大小與抗震能力的強(qiáng)弱有著直接的關(guān)系。其原因?yàn)椋孩俳ㄖ锏闹亓奢d和建筑的水平荷載使建筑產(chǎn)生軸力、剪力和彎矩，其中軸力、剪力與建筑物自身高度一次方呈現(xiàn)正比關(guān)系。②水平荷載使建筑產(chǎn)生的彎矩，在構(gòu)件中形成的軸力作用將和樓房高度兩次方呈現(xiàn)正比關(guān)系。因此，水平荷載直接影響著建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果.

2.2 建筑物側(cè)移控制

混凝土結(jié)構(gòu)建筑在水平荷載的作用下通常會(huì)出現(xiàn)側(cè)移，而這種側(cè)移會(huì)隨著層數(shù)的增加而逐漸加大。若建筑側(cè)移的形變過大，則導(dǎo)致結(jié)構(gòu)自身產(chǎn)生附加內(nèi)力。在內(nèi)外力的作用下，偏心力超過一定數(shù)值時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土建筑出現(xiàn)過大位移甚至傾倒。同時(shí)，建筑在受到地震荷載影響下，會(huì)出現(xiàn)水平的剪切力，也會(huì)導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生側(cè)移的情況。因而在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要保證建筑物的剛度、強(qiáng)度，避免或控制出現(xiàn)側(cè)移情況，以確保其整體穩(wěn)定性。

3 影響混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)中的常見問題

3.1 缺乏科學(xué)的理論指導(dǎo)

我國(guó)在地質(zhì)方面對(duì)地震認(rèn)知程度還不夠，無論是地震的成因、預(yù)測(cè)還是預(yù)防都不夠深入，因此在進(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)缺乏科學(xué)的數(shù)據(jù)作為依托和指導(dǎo)?？傮w說來，在建筑抗震設(shè)計(jì)方面仍處于探索階段。

3.2 缺少對(duì)實(shí)際情況的把握

理論設(shè)計(jì)與實(shí)際情況不符時(shí)常發(fā)生。實(shí)質(zhì)上，在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)建筑時(shí)應(yīng)當(dāng)將軟件數(shù)據(jù)比對(duì)實(shí)際情況并滿足構(gòu)造要求，另外在對(duì)地震或力學(xué)參數(shù)的預(yù)估上都應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行固定的規(guī)范數(shù)據(jù)。比如在地震模擬計(jì)算中，地震系數(shù)取值影響很大，地震系數(shù)屬于固定數(shù)據(jù)范圍，根據(jù)數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行一定的抗震計(jì)算，但是得出的數(shù)據(jù)仍然要根據(jù)實(shí)際情況而定。又比如在設(shè)計(jì)板時(shí)很容易忽略泊松比值，在《建筑結(jié)構(gòu)靜定計(jì)算手冊(cè)》中表明了泊松比值的數(shù)據(jù)，但是在計(jì)算中，很可能忽略泊松比然后直接進(jìn)行計(jì)算，這樣得出的內(nèi)力結(jié)果就出現(xiàn)了偏差。

3.3 缺少地震對(duì)建筑影響的深層研究

很多地震后的房屋倒塌傾向以及倒塌方式都有一定的規(guī)律性，說明地震對(duì)建筑的影響是具有層次性的，也說明了地震層次破壞的事實(shí)存在，這個(gè)問題在現(xiàn)階段的抗震設(shè)計(jì)計(jì)算中未有體現(xiàn)。而當(dāng)前已有的抗震方案也缺乏能夠根據(jù)實(shí)際情況變通的靈活性，很多設(shè)計(jì)都達(dá)不到真正的防震效果。

4 混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)化

4.1 選擇合適設(shè)計(jì)方案

(1)建筑設(shè)計(jì)采用混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，要充分考慮各方面因素，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)方案。例如框架結(jié)構(gòu)的本質(zhì)是空間工作體系，鋼結(jié)構(gòu)中也常選擇空間工作計(jì)算途徑以達(dá)到降低成本的效果。(2)混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)，可加大橫向框架的荷載來提高框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震性能，并且對(duì)永久荷載與可變荷載詳細(xì)劃分。(3)混凝土框架結(jié)構(gòu)屋架剛度與穩(wěn)定性不足會(huì)對(duì)水平荷載產(chǎn)生重要影響。

4.2 加強(qiáng)抗震加固設(shè)計(jì)

諸多情況下，混凝土結(jié)構(gòu)建筑都提出可明確的抗震要求，這就要求設(shè)計(jì)既要滿足一定的延性與剛度要求，還要滿足一定的強(qiáng)度規(guī)范，鑒于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重大，建筑工程的高度與底層柱的軸力要始終保持正比關(guān)系，要求主構(gòu)件要滿足一定的延性要求，因此當(dāng)層高既定時(shí)，主要是對(duì)軸壓比進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，以此來提升構(gòu)件延性，然而，要保證軸壓比不能過大，加大柱截面常會(huì)引發(fā)生結(jié)構(gòu)短柱現(xiàn)象，反而降低了構(gòu)件的延性，一旦遭遇高強(qiáng)度地震，會(huì)形成剪切破壞，使得整體結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌，此時(shí)，應(yīng)對(duì)抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的加固設(shè)計(jì)。比如選擇螺旋復(fù)合箍筋，框架柱抗剪性能需要與剪壓比、強(qiáng)剪弱彎等相符，要求柱子一端抗彎性能要滿足強(qiáng)柱弱梁的限值標(biāo)準(zhǔn)。原因在于短柱在強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)柱弱梁時(shí)，不會(huì)引發(fā)剪切性破壞問題。另外從根本上來講，螺旋復(fù)合箍筋的主要優(yōu)勢(shì)就是利于提升柱子抗沖切性能，并提高短柱的抗震能力。

4.3 對(duì)地基的選擇和設(shè)計(jì)

想要減少建筑被地震破壞，就要從選址開始，盡量選擇地震少發(fā)或不發(fā)的地區(qū)進(jìn)行建造和發(fā)展。避開山嘴、河流、山體等不利地帶，盡量選擇開闊、平坦和堅(jiān)固的地域。地基選址是對(duì)建筑的負(fù)責(zé)也是對(duì)安全的負(fù)責(zé)。在選址時(shí)要進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，利用先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)地質(zhì)以及地震發(fā)生率進(jìn)行評(píng)估，多地比較，從而選用最好的地基地址。

綜上所述，混凝土結(jié)構(gòu)建筑只有不斷深入研究抗震設(shè)計(jì)，才能進(jìn)一步提高建筑質(zhì)量和安全性?？拐鹪O(shè)計(jì)更要將科學(xué)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念與不斷提高的建筑結(jié)構(gòu)的抗震要求相結(jié)合，為人們提供更優(yōu)質(zhì)的生活服務(wù)。