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

余先暢

摘? ? 要：本文圍繞建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)展開探討，先簡要介紹了建筑結(jié)構(gòu)抗震的相關(guān)概念，然后分析了建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問題，最后討論了建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，以期增大建構(gòu)筑物的安全系數(shù)，保障人身財(cái)產(chǎn)安全。

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

1? 引言

地震災(zāi)害具有突發(fā)性和極強(qiáng)的破壞性，帶來的損害不可估量，因此人們越來越重視建筑的抗震能力。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極為復(fù)雜的設(shè)計(jì)過程，除了考慮建筑功能外，對建筑的荷載、內(nèi)力、形變等因素也要進(jìn)行深度考量。實(shí)際上，目前建筑抗震性能的設(shè)計(jì)并不十分理想，還需要相關(guān)工作人員進(jìn)一步研究，在施工過程中充分發(fā)掘有效的抗震措施，理論與實(shí)踐有效結(jié)合，最大限度地提高建筑抗震能力，為人們生命財(cái)產(chǎn)提供安全保障。

2? 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)概述分析

地震是地殼快速釋放能量過程中造成的震動(dòng)，其爆發(fā)快，破何能力強(qiáng)。何為抗震設(shè)計(jì)呢，抗震設(shè)計(jì)就是根據(jù)以往的地震作用，收集房屋破壞的數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)分析，然后再結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合先進(jìn)的理念與標(biāo)準(zhǔn)，對在建的房屋進(jìn)行抗震計(jì)算，并增加抗震構(gòu)造措施，以保證建筑物在地震來臨時(shí)的安全性與穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)建設(shè)單位的具體要求，在規(guī)范要求下進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證建筑結(jié)構(gòu)在使用過程中能夠抵御地震帶來的強(qiáng)烈作用，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定。在設(shè)計(jì)中，首先設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)考慮地震中地面運(yùn)動(dòng)對地基基礎(chǔ)帶來的強(qiáng)烈影響，計(jì)算當(dāng)?shù)乜拐鸺墑e下地震對于結(jié)構(gòu)的作用力，并設(shè)置相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，如果規(guī)范中沒有相應(yīng)的參數(shù)，則應(yīng)當(dāng)通過地勘報(bào)告及相關(guān)資料對參數(shù)進(jìn)行確定。以此來對結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)、配筋設(shè)計(jì)等等，保證在地震災(zāi)害下建筑物還有一定的正常使用功能，或者保證建筑內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)的安全。

3? 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在的問題

目前在我國的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在很多問題，最主要的有以下幾點(diǎn)。

3.1? 設(shè)計(jì)人員的抗震設(shè)計(jì)概念不明確

抗震設(shè)計(jì)的理念是為了能夠更好地抵御地震災(zāi)害，提高抗震能力，防止出現(xiàn)人身與財(cái)產(chǎn)的損失，但是在過去的幾年中，甚至在當(dāng)下，還有很多設(shè)計(jì)人員的理念停留在使用大量的鋼筋來抵御地震這樣的理念上。實(shí)踐證明，建筑結(jié)構(gòu)的鋼筋用量并不是越多越好，鋼筋多了反而會(huì)使材料的延性降低，反而降低結(jié)構(gòu)的抗震能力，所以，越來越多的設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)，單純通過計(jì)算來進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)是不全面的。在設(shè)計(jì)中不僅僅要設(shè)計(jì)出需要加強(qiáng)的位置，也就是地震不損壞的位置，同樣還要設(shè)計(jì)出薄弱的位置，就是必須損壞的位置來保證建筑結(jié)構(gòu)的安全。因?yàn)楸∪鯓?gòu)件的損壞會(huì)消耗大量的地震能量，最大限度拖延地震破壞的進(jìn)度，因此，樹立正確的設(shè)計(jì)理念是抗震設(shè)計(jì)的真正指導(dǎo)思想。

3.2? 抗震設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不夠重視

當(dāng)前之所以建筑結(jié)構(gòu)在地震中被大量破壞，究其原因，也是因?yàn)榭拐鹪O(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用不夠明顯，設(shè)計(jì)人員不夠重視所致，這些問題尤其是在建筑物的加層或者在改建中經(jīng)常出現(xiàn)，這些小問題，小隱患在遇到地震之后就會(huì)被放大，成為威脅生命與財(cái)產(chǎn)安全的重大問題，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工的實(shí)際環(huán)境，對抗震等級與建筑物的構(gòu)造進(jìn)行合理的選擇。

4? 做好建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

4.1? 選擇適宜的場地

選擇合適的場地是設(shè)計(jì)人員進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的第一步，也是最重要的一步，因?yàn)榱己玫膱龅乇阌诘挚沟卣鹆?，相對平坦開闊的空間能夠提升建筑物的抗震能力。均勻的土質(zhì)能夠傳遞相同波速的地震波，防止在同樣的部位產(chǎn)生不同的力，密度和承載能力較好的土質(zhì)能夠很好地分擔(dān)建筑結(jié)構(gòu)傳遞下來的重力荷載，還能提高建筑物與地基的整體性。在選擇建筑場地的時(shí)候應(yīng)當(dāng)盡量避開液化土、濕陷性黃土、采空區(qū)以及河岸邊緣等地段，避免土體中密度不平均、硬度和凝結(jié)度不同對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成影響，對于一些容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害例如滑坡、泥石流等地段也應(yīng)當(dāng)合理規(guī)避，還要避開地震斷裂帶，以免降低建筑結(jié)構(gòu)對于地震的抵抗性。

4.2? 在設(shè)計(jì)中做好建筑空間的結(jié)構(gòu)布置

合理布置建筑物的空間結(jié)構(gòu)指的是做好建筑物的體型設(shè)計(jì)以及空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，同時(shí)要兼顧建筑結(jié)構(gòu)的立體設(shè)計(jì)，其中包括地基基礎(chǔ)的埋深。因?yàn)檎麄€(gè)建筑結(jié)構(gòu)可以看做是一根錨固在地基當(dāng)中的長棍，地震作用下主要考慮重心的偏心是否會(huì)導(dǎo)致整個(gè)建筑物傾倒，這就是地震的水平力所產(chǎn)生的力矩與錨固作用產(chǎn)生的反力矩之間大小的比較，如果重心產(chǎn)生的力矩較大，則建筑物就會(huì)傾倒，如果較小則相對穩(wěn)定。做好建筑空間的設(shè)計(jì)與布置對于提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力有著不言而喻的作用，在布置空間結(jié)構(gòu)的時(shí)候也需要注意一些問題。首先，在地震災(zāi)害發(fā)生的時(shí)候，建筑結(jié)構(gòu)承擔(dān)的力并不僅僅是一個(gè)水平的推力作用，建筑結(jié)構(gòu)在空間中還會(huì)受到其他的力作用，比如地震沖擊過程中各個(gè)方向針對建筑結(jié)構(gòu)的作用力。所以在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)考慮到結(jié)構(gòu)能夠抵抗不同方向的力，保證建筑結(jié)構(gòu)有足夠的剛度、硬度與穩(wěn)定性，能夠抵抗地震產(chǎn)生的力。所以，建筑結(jié)構(gòu)在空間的剛度和強(qiáng)度越高，就越有利于抵抗地震力。其次，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意使體型盡可能簡單，避免設(shè)計(jì)異形結(jié)構(gòu)的房屋。因?yàn)閷ΨQ的房屋結(jié)構(gòu)是最有利于抵抗地震作用的，這也通過很多案例進(jìn)行了證實(shí)。在地震設(shè)計(jì)規(guī)范中詳細(xì)說明了何為異形結(jié)構(gòu)，在地震中異形結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的可能性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于簡單的方形建筑，而且在設(shè)計(jì)中也要注意盡量避免在房屋的四個(gè)轉(zhuǎn)角部分設(shè)置窗戶，這樣會(huì)降低房屋四角對地震的抵抗力，使房屋結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)可能性大大提高。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在保證建筑結(jié)構(gòu)的體型盡量簡單的條件下，對重要構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算，保證構(gòu)件的承載能力、抗震能力能夠滿足相關(guān)設(shè)計(jì)的要求。最后，是要保證房屋結(jié)構(gòu)的整體性，這就是說設(shè)計(jì)人員要在設(shè)計(jì)中保證房屋承重構(gòu)件、次要承重構(gòu)件以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)彼此連接成一個(gè)整體。目前我國抗震能力較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)如框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)都是采用梁板柱一體現(xiàn)澆，用鋼筋連接，這樣房屋的整體性大大提高，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用預(yù)制板等搭接，在地震作用下容易開裂破壞。當(dāng)然地震設(shè)計(jì)還需要增加二次結(jié)構(gòu)來保證建筑的安全，如框架結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)中的構(gòu)造柱，圈梁，墻體拉筋等等措施，都能有效的減少地震作用下的墻體開裂、倒塌，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，增大整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。因此設(shè)計(jì)人員必須熟悉抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中基本的抗震構(gòu)造措施，對于不同的抗震設(shè)防烈度，采用不同的抗震構(gòu)造措施，以保證大震不倒中震可修小震不壞的設(shè)計(jì)理念。

4.3? 做好結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計(jì)算

要做好建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，尤其是抗震設(shè)計(jì)工作，需要對建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行選擇，如果參數(shù)的選擇錯(cuò)誤，會(huì)對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能造成很大的影響，因此在設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)人員就應(yīng)當(dāng)對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)選擇，不能夠確定的參數(shù)通過鑒定勘測機(jī)構(gòu)對現(xiàn)場進(jìn)行確定。在模擬地震災(zāi)害所建立的模型當(dāng)中進(jìn)行計(jì)算與分析，甚至可以按照比例建造建筑物的模型，并在振動(dòng)臺(tái)上模擬地震作用進(jìn)行試驗(yàn)，找到建筑結(jié)構(gòu)抗震的薄弱點(diǎn)，進(jìn)行計(jì)算與加強(qiáng)，從而保證建筑結(jié)構(gòu)在地震中的受力合理與科學(xué)性。

5? 結(jié)束語

綜上所述，地震災(zāi)害是近年來我國出現(xiàn)較多的自然災(zāi)害，其破壞能力極強(qiáng)，嚴(yán)重威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，提高建筑的抗震能力受到各界的高度關(guān)注。目前，有效的抗震設(shè)計(jì)還有待進(jìn)一步探究，最大限度地提高建筑抗震能力，能夠盡可能地減少地震災(zāi)害帶來的損害。

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