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

文/石東輝 中工武大設(shè)計(jì)研究有限公司 湖北武漢 430070

在房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中國(guó)應(yīng)該充分重視抗震性能的設(shè)計(jì)，有效避免地震發(fā)生之后而造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)不同等級(jí)的地震對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求來增強(qiáng)房屋建筑的抗震性能，最大限度減少地震發(fā)生而給人們?cè)斐傻慕?jīng)濟(jì)損失。

1、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

1.1 抗震設(shè)計(jì)

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該始終堅(jiān)持在滿足實(shí)際需求的基礎(chǔ)上具備良好的抗震性能，注重從房屋建筑的結(jié)構(gòu)、外形、材料等方面來增強(qiáng)建筑的抗震能力。但是，在挑選抗震材料的時(shí)候不能夠僅僅局限于一些剛性的材料，還可以適當(dāng)?shù)倪x擇一些柔性的材料。例如，防水材料中的剛性材料主要指的是水泥、砂石等與外加劑混合而成的材料，具有較強(qiáng)的抗?jié)B透能力;柔性材料則主要指的是油氈、玻璃布等，而這些材料具有較強(qiáng)的伸展性。因此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)過程中，我們應(yīng)該盡量在滿足建筑需求的基礎(chǔ)上挑選建筑材料。

1.2 延性結(jié)構(gòu)

一般建筑工程在建設(shè)的過程中都很容易發(fā)生形變，而出現(xiàn)這種情況一方面是因?yàn)槭艿酵獠亢奢d的壓力，而另外一個(gè)方面則主要是因?yàn)榉课萁ㄖ谑褂玫闹芷趦?nèi)也很容易發(fā)生性能變化。但是，房屋建筑這種形變的過程較為緩慢，所以為了更好的避免形變影響建筑物的安全性能，應(yīng)通過全面分析建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的材料，可在混凝土材料的使用過程中考慮使用一些外加劑，且還需要考慮鋼筋使用的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。通過滿足上述條件來增強(qiáng)房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。

1.3 抗水平荷載設(shè)計(jì)

在高層房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，水平荷載是非常重要的內(nèi)容。其中，高層建筑一般會(huì)面臨大風(fēng)帶來的荷載。因此，作為房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者，便需要適當(dāng)考慮加大房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體剛度，以此來保障建筑物在水平荷載的條件下保持較強(qiáng)的穩(wěn)定性。通常采用優(yōu)化房屋建筑物外形的方案來增強(qiáng)房屋建筑的抗震能力。

1.4 側(cè)移剛度

房屋建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度主要指的是建筑物抵抗側(cè)向變形的能力。由于荷載對(duì)高層建筑的影響較大，且受到剛度的影響，從而導(dǎo)致整個(gè)房屋建筑很容易發(fā)生側(cè)移形變的現(xiàn)象。因此，為了最大限度減少房屋建筑側(cè)移產(chǎn)生的危害性，確保房屋建筑的安全性，便需要在房屋建筑的設(shè)計(jì)過程中注重房屋建筑的側(cè)移剛度設(shè)計(jì)，并采取相應(yīng)的解決措施，以此來保證房屋建筑的穩(wěn)定性。

2、建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)有效措施

2.1 對(duì)建筑場(chǎng)地與環(huán)境進(jìn)行科學(xué)分析與選擇

建筑物在建設(shè)前，必須要科學(xué)選擇建設(shè)場(chǎng)地與環(huán)境，因?yàn)槠渌幍牡乩砦恢?、地形、水文等因素，都?huì)對(duì)建筑物的抗震性能產(chǎn)生重大的影響。設(shè)計(jì)人員要對(duì)建筑場(chǎng)地、環(huán)境等各項(xiàng)條件進(jìn)行充分調(diào)研，選擇適合建造建筑物的場(chǎng)地，要詳細(xì)勘察其地形、地質(zhì)、水文等情況，并做好詳細(xì)的勘查記錄，從而為建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的參考。

2.2 結(jié)合實(shí)際優(yōu)選適宜的建筑結(jié)構(gòu)形式

從整體上來看，建筑結(jié)構(gòu)形式比較多樣，常見的有磚混結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等，每種結(jié)構(gòu)形式都各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，其抗震性也存在很大的差異。因此，在對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇匹配的結(jié)構(gòu)形式，這樣才能有效提升其抗震效果。如果處于相同的條件下，磚混結(jié)構(gòu)形式的建筑物，其抗震性能要弱于混凝土結(jié)構(gòu)，這主要是因磚混結(jié)構(gòu)是以磚砌體作為主體承重材料的，而磚砌體易破碎，而且其自身重量大，一旦發(fā)生地震，就容易受到破壞。而混凝土結(jié)構(gòu)是以混凝土作為主體承重材料的，其墻體采用的是輕質(zhì)填充材料，整體自身重量小，因而在地震中具有較好的穩(wěn)定性。

2.3 科學(xué)設(shè)計(jì)建筑形體及構(gòu)件

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除了場(chǎng)地的影響，建筑形體也會(huì)對(duì)建筑物抗震性能產(chǎn)生重要的影響。在設(shè)計(jì)過程中，建筑設(shè)計(jì)師要依據(jù)建筑抗震的相關(guān)規(guī)范與要求，科學(xué)確定建筑形體，并對(duì)其構(gòu)件進(jìn)行合理設(shè)置。建筑設(shè)計(jì)師要分析建筑的平面、立面和豎向剖面，按照相關(guān)的規(guī)則性來評(píng)價(jià)其抗震性、經(jīng)濟(jì)性等各項(xiàng)性能。在具體設(shè)計(jì)實(shí)踐中，最好是優(yōu)先選擇規(guī)則的建筑形體。因?yàn)橐?guī)則的建筑形體，其抗側(cè)力構(gòu)件在平面布置上是具有對(duì)稱性的，同時(shí)，側(cè)向剛度會(huì)沿著豎向方向進(jìn)行均勻地變化，這樣就能減少側(cè)向剛度突變及承載力不均勻等情況。如果是形體復(fù)雜發(fā)熱建筑，因其平立面具有不規(guī)則性，在此種情況下，需要根據(jù)其具體特點(diǎn)，來進(jìn)行分析，以便明確有無必要設(shè)置防震縫。

2.4 設(shè)置合理的抗震等級(jí)

建筑物抗震設(shè)計(jì)中，需要重點(diǎn)考量抗震等級(jí)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，來確定地震設(shè)防類別、烈度等，同時(shí)，還要考慮建筑物的結(jié)構(gòu)類型、建筑高度等因素。根據(jù)建筑破壞造成的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響，可將建筑物的抗震能力分為四種，即特殊、重點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)、適度四種。一般住宅與寫字樓為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類建筑。

2.5 科學(xué)制定抗震結(jié)構(gòu)方案

建筑物的抗震結(jié)構(gòu)方案科學(xué)與否，對(duì)于建筑物的安全性、經(jīng)濟(jì)性影響也不可忽視，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮與科學(xué)確定。建筑物的抗震結(jié)構(gòu)方案需要根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖及地震作用特點(diǎn)給出，應(yīng)設(shè)置多道抗震防線，這樣可以有效防止因建筑物部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件遭到地震破壞，而影響到整體建筑物的安全，導(dǎo)致建筑物整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力。同時(shí)，還要考慮抗震承載力，保證建筑能將地震能量進(jìn)行良好的消釋或緩解。另外，還要對(duì)建筑物的剛度和場(chǎng)地狀況進(jìn)行綜合考慮，如果建筑物自振周期分析結(jié)果，與地基土的自震周期相同，就會(huì)因共振作用而加強(qiáng)破壞力度，使得建筑物的遭受的破壞更大。因此，設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，必須要充分考慮這一點(diǎn)。建筑基礎(chǔ)的深度要滿足相關(guān)的要求，如果建筑層數(shù)比較多，必須要設(shè)置地下室，并對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)在高層建筑的各項(xiàng)性能當(dāng)中，抗震性能是最為重要的一項(xiàng)性能。建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)工作人員在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，一定要全方位多層次的考慮分析，從高層建筑所用的材料、建筑的結(jié)構(gòu)體系等多個(gè)方面著手，優(yōu)化提升我國(guó)高層建筑的抗震性能。只有這樣做才能使我國(guó)現(xiàn)階段的高層建筑符合國(guó)家的抗震規(guī)范的規(guī)定，保證人民群眾基礎(chǔ)的生命財(cái)產(chǎn)安全，最大化的提升我國(guó)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益。