對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中問題的解析

管新勤 王海華

撫州市建筑勘察設(shè)計院 江西撫州 344000

隨著城市化進(jìn)程的加快和人類生活水平的提高，建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計成為現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分。建筑物的抗震設(shè)計直接影響其抗震能力，是保護(hù)建筑物免受地震破壞的有效方法。鑒于這種情況，以下討論了地震建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，希望對促進(jìn)建筑物的抗震性起到積極的作用。

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計概念

建筑結(jié)構(gòu)的概念性抗震設(shè)計是根據(jù)基本建筑設(shè)計原則和思想，確定具體項目的設(shè)計和細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的過程。設(shè)計原則和想法依據(jù)多年的工作經(jīng)驗，在抗震結(jié)構(gòu)中計算地震安全性至關(guān)重要。抵抗地震計算的基礎(chǔ)是概念。概念設(shè)計比地震計算起著更重要的作用，原因有三：首先，土地的運(yùn)動和地震是非常不確定的。其次，我們不能確定地震中復(fù)雜地面運(yùn)動。再者地震期間的結(jié)構(gòu)響應(yīng)程度最終沒有完全反映在設(shè)計概念中。因此，完全依靠計算結(jié)果來完成建筑物的抗震設(shè)計并非詳盡甚至危險性很大。地震概念的基本原則是注重地震場地的科學(xué)選擇，選擇合適的結(jié)構(gòu)地震系統(tǒng)，并選擇合理的結(jié)構(gòu)材料。

2 建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計

2.1 材料的選擇

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計通常因地區(qū)而異，地震建筑材料的選擇通?；谠摰貐^(qū)的地震歷史而形成。根據(jù)一個地區(qū)的地震歷史，可以推導(dǎo)出反映該地區(qū)建筑物抗震要求的科學(xué)數(shù)據(jù)。建筑物的結(jié)構(gòu)受到材料的剛度和可塑性的影響。輕質(zhì)材料在滿足基本設(shè)計理念后通常具有較低的抗震性能。在東北部地區(qū)，鋼筋混凝土是實現(xiàn)某些地震效應(yīng)的首選材料。補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了良好的抗震性能，通常是大型建筑物的抗震措施，主要是為了提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

2.2 隔震措施

一般來說，建筑物的抗震設(shè)計要依據(jù)地理環(huán)境和建筑物大小，而且隔震措施也是進(jìn)行有效的地震等級測試。地震隔離通常涉及基礎(chǔ)隔離、層間隔離和懸浮隔離。建筑隔震措施的減弱了地震對建筑物的影響，通常放置在建筑物的關(guān)鍵位置。

一是土壤措施：瀝青原料隔震層是我國比較常見的隔震層。其基本隔震層是緩沖層，因為它與建筑物基礎(chǔ)底部的土層接觸，能夠很好地吸收和反射地震力，從而減少地震對建筑物的破壞?？茖W(xué)和技術(shù)不斷發(fā)展，我們相信建筑結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計正變得越來越完美。

二是基本隔震措施，基本抗震性能一般包括混合隔震、底滑隔震、夾層橡膠隔震?；靖粽饳C(jī)制主要用于防止地震從地基上擴(kuò)散，使多層建筑一般接管基本的隔離措施。建造建筑物時最重要的是基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。上層建筑取決于基礎(chǔ)，因此我們需要密切關(guān)注基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。

三是層間隔離措施。層間隔離概念的實現(xiàn)簡單易用。因此，通常將早期建筑物中的中間層隔離。中間層的隔震系統(tǒng)可以吸收地震的殘余力，減弱地震力的影響。

四是懸掛隔離措施。這是一種有效的抗震效果，適用于具有優(yōu)異抗震性能的大型鋼結(jié)構(gòu)。懸架絕緣的機(jī)理是通過建筑物的懸掛實現(xiàn)隔離效果。懸掛結(jié)構(gòu)分為主體和下體，在地震期間，主體承載大部分地震力，以減少地震對下半身的破壞。中間管的土壤不會傳播，地震會對上部結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)造成損壞。有效降低懸浮絕緣的絕緣效果明顯，并將逐步使用。經(jīng)過多次實踐和研究，懸架隔震的設(shè)計理念更加完善，有效提高了建筑物的安全性。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理設(shè)計

（1）建筑結(jié)構(gòu)依靠延展性來抵抗地震作用下墻體的非彈性變形。因此，在地震的情況下，建筑結(jié)構(gòu)的延展性與建筑結(jié)構(gòu)一樣重要。為了使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時具有良好的延展性，有必要將其參數(shù)設(shè)計中的形狀變形集中在具有良好延展性的部件重量上，或者集中于良好的膨脹。建筑物的參數(shù)設(shè)計是地震作用下建筑構(gòu)件的響應(yīng)計算，包括墻柱和舊墻板的承載力和變形的計算。

（2）在初步計算之前，應(yīng)根據(jù)高層的實際工況確定合適的計算模型。在特殊情況下，相應(yīng)的簡化處理和計算可遵循概念設(shè)計。計算軟件條件必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，并可根據(jù)實際設(shè)計條件進(jìn)行特殊處理。在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的變形和剪切力分析中，使用兩種或更多種不同的力學(xué)模型，使用兩種理論，即主拉應(yīng)力和剪切理論。主拉應(yīng)力理論主要用于砌體，剪切理論主要應(yīng)用于砌塊結(jié)構(gòu)。

2.4 通過性能阻尼設(shè)計的抗震性能

性能阻尼通常通過使用阻尼器來實現(xiàn)，并且效果顯著。能量消散器可以消耗地震的能量，阻尼器可以吸收地震的能量，以確保建筑物主要結(jié)構(gòu)的安全。功率阻尼是多功能的，可用于新舊建筑。

傳統(tǒng)的地震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)通過改變結(jié)構(gòu)的剛度來實現(xiàn)抗沖擊性。該系統(tǒng)也有缺點。首先，這種設(shè)計的結(jié)果是建筑物被打破，但沒有倒塌。因此，它不適用于紀(jì)念性建筑，適用于成本相對較高的建筑物和核電站。第二,建筑物的破壞是非彈性變形，非彈性變形是不可逆的[1]。如果建筑物的變形嚴(yán)重就不能修復(fù)，如果情況并非如此，它可以修復(fù)，原來的建筑只能用更多的資金建造新的建筑物。

2.5 通過防止共振進(jìn)行抗震設(shè)計

兩個物體的自然振動周期接近發(fā)生共振，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，建筑物和位置會產(chǎn)生共鳴，建筑物容易倒塌。因此，為了提高建筑物的抗震性能，必須防止共振。建筑物的自然振蕩周期受到結(jié)構(gòu)層數(shù)，結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的影響。為了避免建筑物與位置之間的共振，自然振蕩周期是不同的。因此，應(yīng)對這些因素進(jìn)行一些調(diào)整以防止發(fā)生共振現(xiàn)象。

總之，要使建設(shè)項目真正能夠緩解甚至避免地震災(zāi)害，必須從選址、設(shè)計、施工、質(zhì)量控制和竣工驗收中選擇抗震結(jié)構(gòu)工作。在抗震設(shè)計中，新結(jié)構(gòu)體系形式復(fù)雜，難以分析，全面細(xì)致地考慮結(jié)構(gòu)的各個組成部分，未來將成為新結(jié)構(gòu)體系設(shè)計和考慮的重點。在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，還要充分了解抗震設(shè)計問題和抗震要求，充分考慮抗震設(shè)計的意圖，確保建筑物的抗震能力，從而減少由此引起的生命和財產(chǎn)損失。