關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析

程磊

摘 要：地震會(huì)給建筑工程帶來(lái)毀滅性的破壞，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念隨著地震的多發(fā)也得到了不斷的完善?？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念為建筑工程的施工和抗震功能的實(shí)現(xiàn)提供了重要依據(jù)。只有從多方面進(jìn)行考量，完善現(xiàn)有設(shè)計(jì)中的不足，健全抗震設(shè)計(jì)體系，才能保證建筑工程的安全和可靠性。本文分析了抗震理念的基本原則以及抗震理念在高層建筑設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);理念

抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要工作，在目前的建筑設(shè)計(jì)中得到了更多的關(guān)注?？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要從長(zhǎng)遠(yuǎn)的使用考慮，更新傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念中不完善的因素。目前部分地區(qū)的仿真結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依然沒(méi)有進(jìn)行更新和完善。首先，是抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒(méi)有深入分析國(guó)家行業(yè)的走勢(shì)和日常數(shù)據(jù)，如果將一般建筑的要求應(yīng)用在高層建筑設(shè)計(jì)中將會(huì)帶來(lái)工程上的缺陷。其次，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念沒(méi)有與時(shí)俱進(jìn)，借鑒國(guó)際上的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和成功案例抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，給建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)很多漏洞，容易發(fā)生安全事故。工程技術(shù)人員要充分應(yīng)用先進(jìn)的抗震設(shè)計(jì)理念，完善原有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，采取可靠性更強(qiáng)的抗震結(jié)構(gòu)使建筑質(zhì)量得到保障。

1 建筑結(jié)構(gòu)的抗震性分析

1.1 高層建筑物的鋼結(jié)構(gòu)分析研究

在大型的高層建筑中，鋼結(jié)構(gòu)是使用最多的一種結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)具有非常顯著的特點(diǎn)，即具有較高的強(qiáng)度，但是同時(shí)質(zhì)量又非常輕，同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)具有較高的柔韌性，因此，即使需要承受的載荷很大時(shí)，也能通過(guò)大變形來(lái)釋放能量。雖然鋼結(jié)構(gòu)具有較高的抗震性，但是也有不足之處，就是成本相對(duì)較高，因此，在一些小型工程中，鋼結(jié)構(gòu)的使用不是很廣泛。

1.2 大型建筑結(jié)構(gòu)的剪力墻結(jié)構(gòu)分析研究

由于鋼結(jié)構(gòu)的成本相對(duì)較高，因此，在一些中層建筑工程中，通常選用剪力墻結(jié)構(gòu)作為建筑結(jié)構(gòu)的主要承重結(jié)構(gòu)。剪力墻最大的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在良好的承受力上，豎向和橫向的載荷都能很好承受，并且水平方向的位移能得到很好的控制。和鋼結(jié)構(gòu)相比，由于成本相對(duì)較低，也具有良好的抗震性能，因此，剪力墻結(jié)構(gòu)在一些中高層建筑中也有廣泛的應(yīng)用。

1.3 框架結(jié)構(gòu)的抗震性能分析

框架結(jié)構(gòu)是很多建筑結(jié)構(gòu)普遍使用的一種結(jié)構(gòu)，空間分隔靈活，自重輕，有利于抗震，節(jié)省材料;具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優(yōu)點(diǎn)，利于安排需要較大空間的建筑結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有良好的抗震效果，而且可以根據(jù)不同的需要，把梁或柱澆筑成各種需要的截面形狀。框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)具有一些相同的特點(diǎn)，因此，在具體的施工過(guò)程中，二者常常結(jié)合在一起使用，形成了獨(dú)特的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，在保證抗震性能的同時(shí)，也能保證一定的使用空間。

1.4 磚混結(jié)構(gòu)的抗震性能分析研究

磚混結(jié)構(gòu)多常見于農(nóng)村的房屋建造，在現(xiàn)代城市中，除樓梯、陽(yáng)臺(tái)等一些附屬設(shè)施的建造中，其他的建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)很少使用磚混結(jié)構(gòu)，和框架結(jié)構(gòu)有所不同，磚混結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)不是梁、板、柱，而是樓板和墻體，磚混結(jié)構(gòu)是以小部分鋼筋混凝土及大部分磚墻承重的結(jié)構(gòu)，承重墻體不能有改動(dòng)，房屋格局的布置沒(méi)有靈活性，因此，磚混結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用遠(yuǎn)不如前述三種結(jié)構(gòu)廣泛，并且，磚混結(jié)構(gòu)的基本材料是黏土磚，所以，磚混結(jié)構(gòu)的抗震性能也是最差的[1]。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本對(duì)策

2.1 選擇的建筑場(chǎng)地和地基有利于抗震

（1）場(chǎng)地選擇。在不同工程地質(zhì)條件的場(chǎng)地上，地震對(duì)建筑物的破壞程度是截然不同的。因此，進(jìn)行建筑場(chǎng)地選擇時(shí)，設(shè)計(jì)者必須綜合評(píng)價(jià)工程地質(zhì)的有關(guān)資料和地震活動(dòng)情況，并結(jié)合工程的實(shí)際需要。首先，建筑宜避開對(duì)建筑抗震不利的地段，選擇對(duì)建筑抗震有利的地段，例如平坦、開闊的堅(jiān)硬場(chǎng)地土。其次，當(dāng)沒(méi)有辦法避開時(shí)，適當(dāng)?shù)目拐鸺訌?qiáng)措施應(yīng)被采用。

（2）地基處理?；A(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：①當(dāng)?shù)鼗行陆钔?、液化土、軟弱黏性土?xí)r，基礎(chǔ)的剛性、整體性應(yīng)得到加強(qiáng);②天然地基與樁基不宜混用在同一結(jié)構(gòu)單元上;③性質(zhì)差異較大的地基上不宜設(shè)置同一結(jié)構(gòu)單元;④地圈梁應(yīng)設(shè)置在墻下，以加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的整體性，以抵抗不均勻沉降。

2.2 優(yōu)化平立面布置

（1）建筑布置的平立面應(yīng)規(guī)則，體型要簡(jiǎn)單。當(dāng)建筑物體型規(guī)則、簡(jiǎn)單時(shí)，其受力性能明確，在設(shè)計(jì)過(guò)程中就容易分析在地震作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和實(shí)際反應(yīng)，且易于處理結(jié)構(gòu)細(xì)部的構(gòu)造，因此這類結(jié)構(gòu)在遭遇地震后受到的損害相對(duì)較輕。

（2）力求建筑平、立面質(zhì)量分布和剛度對(duì)稱。建筑的質(zhì)量分布和剛度不對(duì)稱，在地震作用下就會(huì)發(fā)生十分明顯的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。因此，建筑中的獨(dú)立單元及整個(gè)建筑應(yīng)力求質(zhì)量、剛度對(duì)稱，使其剛心與質(zhì)心偏心很小甚至完全重合。

（3）建筑的剛度變化和質(zhì)量須均勻。建筑沿豎向分布的剛度和質(zhì)量常常是不均勻的。比如，樓層錯(cuò)層的存在或在層高范圍內(nèi)框架的填充墻設(shè)置不連續(xù)，短柱就在框架上形成。地震時(shí)就易對(duì)建筑造成損害。所以設(shè)計(jì)時(shí)必須采取必要的構(gòu)造措施，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中沿豎向分布不連續(xù)的質(zhì)量和剛度加以限制。

2.3 選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系

（1）應(yīng)有多道抗震防線。多道抗震防線，是指在地震作用下，一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系中的一部分延性好的構(gòu)件最大限度發(fā)揮其耗散、吸收地震能量的作用，首先達(dá)到屈服，起到第一道抗震防線的作用，其他構(gòu)件則在其后依次屈服，從而形成第二、第三或更多道抗震防線。這樣可以避免整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)體系因部分構(gòu)件或結(jié)構(gòu)破壞而喪失抗震能力。所以，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)須考慮設(shè)置多道抗震防線。

（2）應(yīng)具備良好的耗能、變形能力和必要的強(qiáng)度。一個(gè)沒(méi)有足夠延性，只有較高的抗側(cè)力強(qiáng)度的抗震結(jié)構(gòu)體系，在地震時(shí)很容易遭到破壞。但如果其抗側(cè)力強(qiáng)度不高，而有較大的延性，在地震作用不大的情況下，建筑結(jié)構(gòu)就不會(huì)受到破壞，只會(huì)產(chǎn)生較大的變形。如果抗震墻設(shè)置在框架中，就可增加其抗剪力強(qiáng)度;如果約束邊緣構(gòu)件加在砌體結(jié)構(gòu)上，能提高其變形能力。這樣就增大了兩種結(jié)構(gòu)的抗震潛力。

（3）結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度分布須合理。如結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度分布不合理，會(huì)產(chǎn)生塑性變形集中或過(guò)大的應(yīng)力，結(jié)構(gòu)就會(huì)突變或其局部受到削弱而形成薄弱部位。對(duì)結(jié)構(gòu)上可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取相應(yīng)措施提升其抗震能力。在強(qiáng)烈地震下，強(qiáng)度安全儲(chǔ)備在結(jié)構(gòu)上并不存在，而判斷結(jié)構(gòu)薄弱層的基礎(chǔ)就在于構(gòu)件的實(shí)際強(qiáng)度分布。

2.4 設(shè)計(jì)合理的建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)

計(jì)算分析參數(shù)設(shè)計(jì)，就是進(jìn)行建筑各構(gòu)件的地震響應(yīng)和地震作用計(jì)算，各墻柱梁板變形及承載力計(jì)算包含于其中。把正確的計(jì)算模型建立在建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況基礎(chǔ)上，并根據(jù)概念設(shè)計(jì)做適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化處理、計(jì)算。多遇地震作用下的復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形、內(nèi)力分析時(shí)，應(yīng)采用的力學(xué)模型不少于兩個(gè)，且不相同，其計(jì)算理論主要有兩種，即主拉應(yīng)力與剪切理論。其中，主拉應(yīng)力理論適用于磚砌體，而剪切理論適用于砌塊結(jié)構(gòu)。應(yīng)認(rèn)真分析判斷計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果，確認(rèn)其合理、有效后，才能用于工程設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)的位移、剪重比、自振周期等是結(jié)構(gòu)計(jì)算控制的主要計(jì)算結(jié)果[2]。

3 結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要多采用結(jié)構(gòu)相對(duì)規(guī)則的體系，綜合評(píng)定施工場(chǎng)地的地質(zhì)條件，做好地震設(shè)防工作，加強(qiáng)防震措施，保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

參考文獻(xiàn)

[1]陳明霞.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)[J].建材世界，2010，31（03）：58-61.

[2]任常青.建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計(jì)研究[J].現(xiàn)代裝飾（理論），2011，（6）：92.