建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計關(guān)鍵探索

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汶川地震以后,我國的建筑設(shè)計行業(yè)越來越重視抗震設(shè)計。但是,實(shí)際地震的大小,是現(xiàn)有科學(xué)水平難以準(zhǔn)確預(yù)估的。在一個地區(qū)發(fā)生超過設(shè)防烈度的地震是完全可能的,同一個場地的地面運(yùn)動也是不確定的,不同性質(zhì)的地面運(yùn)動對建筑的破壞作用也不同,影響因素甚為復(fù)雜[1]。所以,在建筑的設(shè)計過程中,建筑的抗震設(shè)計不可輕視。

1 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的重要性

建筑工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計不僅對其整體的美觀度和穩(wěn)定性有一定的影響,通過結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計還能對建筑物的安全度進(jìn)行加強(qiáng)。隨著生活水平的不斷提高,人們對建筑物的質(zhì)量和安全也有了更高的要求。城市中,大多數(shù)建筑物是人們生活和工作的場所,因此建筑質(zhì)量的高低好壞直接影響到人們的財產(chǎn)和生命安全,尤其在地震多發(fā)的地帶,合理的利用建筑工程的空間構(gòu)造可以在很大程度上減少地震災(zāi)害對建筑物的破壞,提高居民的安全系數(shù),降低災(zāi)害破壞程度。另外,雖然我國地震發(fā)生頻率較低,但是多數(shù)的地震的可預(yù)測性較小,因此在建造房屋時就應(yīng)該考慮到對地震災(zāi)害的抵抗能力。綜上所述,建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中,抗震性的設(shè)計具有極大的必要性[2]。

2 建筑工程抗震設(shè)計中的關(guān)鍵問題以及實(shí)施要點(diǎn)

2.1 抗震場地選擇

在相同的設(shè)計條件下,場地的地質(zhì)條件對建筑抗震性能有著極大的影響,并且受到地震破壞程度差異明顯,所以做好抗震場地選擇工作十分重要。在選擇抗震場地時,盡可能避免地質(zhì)較差的場地,降低地震帶來的災(zāi)害。通常情況下,微風(fēng)化與中等風(fēng)化基巖、密實(shí)砂土層、含水量低的黏土都是較為有利的建設(shè)場地,而軟土、液化土、濕陷性黃土都是不利場地,需要正確辨別場地的影響因素。如果工程建設(shè)區(qū)域地質(zhì)不理想,則需要結(jié)合土質(zhì)采取加強(qiáng)措施,同時要對可能出現(xiàn)的不利條件進(jìn)行估算,并采取預(yù)先防護(hù)措施進(jìn)行加固處理。如果發(fā)生地震時可能出現(xiàn)斷裂的場地,需要重點(diǎn)加強(qiáng)地基,確?；A(chǔ)工程的安全。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)抗震體系

合理選擇建筑結(jié)構(gòu)抗震體系是保障抗震設(shè)計質(zhì)量的重要因素,建筑體系是否合理直接決定了建筑工程的經(jīng)濟(jì)性、安全性。在建筑結(jié)構(gòu)抗震體系設(shè)計當(dāng)中,需要重點(diǎn)從以下三點(diǎn)入手：

（1）確保建筑結(jié)構(gòu)體系合理性,需要避免部分結(jié)構(gòu)遭到破壞對整個工程的影響,同時也包括部分構(gòu)件遭到破壞造成整體結(jié)構(gòu)癱瘓。所以在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中需要保留一定的冗余度,并具備較好的變形能力。如果發(fā)生了地震災(zāi)害,即使局部出現(xiàn)了嚴(yán)重?fù)p毀,其余部位也要能夠承擔(dān)橫向、縱向荷載,提高建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)固性。

（2）確保建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計的清晰性,明確設(shè)計當(dāng)中地震力的傳遞路徑,在對豎向建筑構(gòu)件進(jìn)行布置當(dāng)中,要保證重力荷載均勻,并對樓屋蓋梁體系設(shè)計當(dāng)中,垂直重力荷載需要以最短路徑向豎向構(gòu)件傳遞。保證建筑整體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剪力墻、支撐系統(tǒng)、框架等相互聯(lián)系,結(jié)構(gòu)體系受力明確。

（3）確保建筑結(jié)構(gòu)體系的剛度、強(qiáng)度滿足要求,避免因為局部剛度、強(qiáng)度產(chǎn)生變化而影響整個結(jié)構(gòu)。在設(shè)計框架結(jié)構(gòu)過程中,需要重點(diǎn)考慮節(jié)點(diǎn)問題,避免節(jié)點(diǎn)被破壞,對于抗震性能較為薄弱的部位要采用更加合適的防護(hù)、加固措施,這樣即可提高抗震性能[3]。

2.3 對建筑物進(jìn)行合理的布局。

在建筑物的防震設(shè)計中,應(yīng)該對建筑物進(jìn)行合理的布局,采用以位移為基點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計盡量減少地震災(zāi)害的災(zāi)害能量,增強(qiáng)建筑物的抗震效果。在建筑物建筑施工時盡量選擇在堅硬的地方建造地基,盡量避開地震的活躍范圍,減少同地震余震產(chǎn)生共振,從而減低地震帶來的破壞。

為了保證建筑工程的工程質(zhì)量和建設(shè)速度,最大程度上減小地震災(zāi)害對建筑物的破壞,就需要在建筑的開發(fā)設(shè)計階段就對建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行重視。從結(jié)構(gòu)入手,對抗震設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用進(jìn)行研究,這有助于更好地改進(jìn)現(xiàn)階段已有的抗震設(shè)計,增強(qiáng)建筑物的使用性和安全性[4]。

2.4 設(shè)置多道抗震防線

提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能,需要設(shè)置多道抗震防線。在整個建筑工程抗震體系當(dāng)中,如果發(fā)生了地震問題,會在地震作用下部分延性較好的構(gòu)件率先出現(xiàn)塑性屈服,也就是可以承擔(dān)起第一道抗震防線作用。之后,其他構(gòu)件同樣也會起到抗震防護(hù)作用,在第一道防線出現(xiàn)了塑性屈服之后,之后的抗震防線會逐次屈服。該方法可以形成多道抗震防線,產(chǎn)生第一道、第二道……第N道抗震防線(取決于塑性屈服構(gòu)件的數(shù)量),如果第一道防線塑性屈服達(dá)到了極限時,則第二道防線即可發(fā)揮作用。該結(jié)構(gòu)在保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)安全中有著重要意義。

2.5 合理布置結(jié)構(gòu)的剛度及承載力

地震發(fā)生時地表會劇烈的搖晃,搖晃程度越強(qiáng),建筑物受到的損害就越大。隨著地震的影響,建筑會不同程度的出現(xiàn)平移、扭轉(zhuǎn),當(dāng)平移或扭轉(zhuǎn)過大時,結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生破壞。雖然建筑物要求有一定的延性,但建筑物也要有一定的抗力作用以控制變形,避免結(jié)構(gòu)的剛度突變形成薄弱部位,并且在可能是薄弱部位的構(gòu)件進(jìn)行加強(qiáng)。

綜上所述,隨著高層建筑工程數(shù)量越來越多,國家對建筑結(jié)構(gòu)抗震性能也提出了更高要求。雖然我國抗震體系經(jīng)歷了多年的研究和發(fā)展,但是依然存在著些許問題,這就需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況做好抗震方案設(shè)計工作,提高建筑工程的抗震性能,保證居民安全,降低地震災(zāi)害造成的生命財產(chǎn)損失。