建筑結(jié)構(gòu)工程在抗震設(shè)計(jì)中的探索

苗發(fā)偉

【摘 ?要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于建筑的性能要求越來越高，特別是在防震方面，對(duì)于地震易發(fā)地段，其建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更要注重防震的設(shè)計(jì)。本文筆者主要是針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的防震設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，主要分析了建筑結(jié)構(gòu)中防震設(shè)計(jì)存在的幾個(gè)問題，對(duì)于問題尋求解決方案，

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)工程;抗震;設(shè)計(jì)

建筑的抗震設(shè)計(jì)工作對(duì)建筑物的建設(shè)工作具有非常重要的意義，只有在保證建筑結(jié)構(gòu)工程具有一定的抗震能力的基礎(chǔ)上才能夠進(jìn)行實(shí)際的工程施工，從而保證建筑物的施工質(zhì)量，這樣能夠在最大程度上將地震所造成的損失進(jìn)行減少，保證人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)存在的問題

1建筑抗震場地選擇不合理

首先就是對(duì)建筑抗震場地的選擇，由于其對(duì)于建筑抗震的整體設(shè)計(jì)具有直接影響，如果選擇不到位就會(huì)直接造成建筑整體抗震性能的下降，在地震災(zāi)害發(fā)生的時(shí)候，地表會(huì)發(fā)生不同程度的振動(dòng)活移動(dòng)，對(duì)所在區(qū)域不同結(jié)構(gòu)、不同性質(zhì)的建筑物造成的損害程度也是不一樣的。在劇烈的振動(dòng)影響下，建筑結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)被破壞，嚴(yán)重的情況下甚至有可能會(huì)發(fā)生坍塌現(xiàn)象。在建筑設(shè)計(jì)中場地選擇的時(shí)候應(yīng)該避免在不適合地地質(zhì)條件上建立，比如：軟土層或易被液化的砂土層。當(dāng)不能避免在這種環(huán)境中進(jìn)行施工時(shí)，必須要采取有效的改良措施，根據(jù)地震級(jí)別的要求，加強(qiáng)地基基礎(chǔ)的加固和防護(hù)。

2建筑結(jié)構(gòu)體系選擇不合理

第一，以偏概全，在建筑設(shè)計(jì)中由于對(duì)某個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不理想造成整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能降低，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的整體性規(guī)劃，避免在出現(xiàn)個(gè)別部位損壞的情況下，影響建筑物整體的抗震性和穩(wěn)定性。第二，沒有做好準(zhǔn)確的計(jì)算，對(duì)于地震所造成的影響沒有合理分析，不清楚地震發(fā)生時(shí)所造成的傳遞路徑，對(duì)于豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)垂直度及荷載條件等都存在一定缺失，上部結(jié)構(gòu)對(duì)豎向構(gòu)件產(chǎn)生的垂直重力荷載不完整，嚴(yán)重影響抗震效果。第三，設(shè)計(jì)人原設(shè)計(jì)能力存在問題，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度及剛度設(shè)計(jì)都不能做到很好的把握，在設(shè)計(jì)過程中結(jié)構(gòu)構(gòu)件所承受的剛度和強(qiáng)度分配不均勻，造成結(jié)構(gòu)整體效果的不理想。

二、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的思路分析

1以力承載，延性基點(diǎn)

在抗震設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)一定要注意建筑物的剛度，要想達(dá)到一定的剛度性就要加強(qiáng)建筑物柱子、墻壁等施工環(huán)節(jié)，在此基礎(chǔ)上，選擇合適、規(guī)格的建筑材料，有效、合理、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)其抗震性。充分利用建筑物的承載能力、結(jié)構(gòu)等作為前提、基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算、設(shè)計(jì)，可以有效地起到預(yù)測(cè)作用，將地震期間所發(fā)生的非彈性反射位置進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，在最后環(huán)節(jié)中，還要對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化、改善，精準(zhǔn)地計(jì)算出建筑物的結(jié)構(gòu)剛度，從而進(jìn)一步改善抗震性能大小。

2建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

建筑物結(jié)構(gòu)工程中，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是重點(diǎn)，要充分結(jié)合建筑物的整體布局、結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合、有效設(shè)計(jì)。因此，在設(shè)計(jì)階段，需對(duì)任何有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)的問題都要考慮在內(nèi)，才能設(shè)計(jì)出完美的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，避免日后受地震影響所帶來的相關(guān)問題，以及不均勻的力量影響。在此方面應(yīng)加強(qiáng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，有效設(shè)計(jì)，增強(qiáng)其意識(shí)。在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)中，多采用正方形、長方形一些較為規(guī)則的形狀，才能進(jìn)一步確保建筑的整體質(zhì)量，提高其抗震性。

3建筑物的平面抗震設(shè)計(jì)對(duì)策

設(shè)計(jì)工作人員在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)中，均勻性是最主要的設(shè)計(jì)重點(diǎn)部分，它直接關(guān)系到整個(gè)建筑物的后期使用，因此在設(shè)計(jì)此環(huán)節(jié)中，一定要在此過程加強(qiáng)其建筑物的使用功能，得到最大化的滿足。如果在施工設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)出不對(duì)稱的墻體或者形狀不規(guī)則的墻體、承載面，在地震災(zāi)害中，必將受到不同程度的損害，將會(huì)造成不同部位的形變。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)此環(huán)節(jié)進(jìn)行高效設(shè)計(jì)、計(jì)算，每個(gè)建筑物的房門、窗戶都要與之相匹配、吻合，遇到地震后能夠做到很好的預(yù)防作用。

4合理設(shè)置抗震等級(jí)

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)抗震等級(jí)進(jìn)行重點(diǎn)考慮，在確定建筑物抗震等級(jí)時(shí)，需要考慮建筑物的類型和建筑物的抗震烈度和建筑物所在場地等。結(jié)合建筑物不同的使用功能可以將建筑物結(jié)構(gòu)分成四類抗震設(shè)防類別，分別為甲、乙、丙、丁類，一般住宅與寫字樓為丙類建筑。比如：在河南省鄭州市建筑按抗震規(guī)范要求，抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中應(yīng)選用相應(yīng)的計(jì)算系數(shù)，在合同中一般不會(huì)體現(xiàn)出具體的計(jì)算系數(shù)的。在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)之前都是要由相關(guān)部門進(jìn)行審核批準(zhǔn)和備案的，具體的工作步驟可以通過市建委進(jìn)行了解。

5確定抗震結(jié)構(gòu)體系

抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的首先問題，建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)有多道抗震防線，應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件被破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)失去抗震能力或?qū)χ亓奢d的承重能力。建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有必要的承重能力，消耗地震能量的能力和良好的變形能力。在選擇建筑結(jié)構(gòu)體系時(shí)，要首先考慮建筑物剛度和場地條件的關(guān)系。當(dāng)建筑物自振周期和地基土的卓越周期一致時(shí)，容易產(chǎn)生共振而加重建筑物的震害。選擇結(jié)構(gòu)體系時(shí)，要多注意選擇合理的建筑基礎(chǔ)形式。建筑基礎(chǔ)應(yīng)要有足夠的深度，對(duì)于建筑層數(shù)較多的住宅應(yīng)設(shè)置地下室。對(duì)于軟弱地基應(yīng)選擇用箱形基礎(chǔ)、筏片基礎(chǔ)和選用樁基。

6隔震措施

在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮多設(shè)置幾道抗震防線。假如建筑物設(shè)置應(yīng)用了多重抗震防線，在強(qiáng)烈的地震當(dāng)中，第一道抗震防線產(chǎn)生破壞之后，第二道、第三道、和第四道等抗震防線應(yīng)立即接替，繼續(xù)對(duì)在發(fā)生的地震沖擊力進(jìn)行抵擋，這樣可以最大程度保證建筑物的穩(wěn)定和安全，避免出現(xiàn)建筑物坍塌的情況。在利用純框架結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)首選“強(qiáng)柱弱梁”型結(jié)構(gòu)，梁充當(dāng)?shù)谝坏婪谰€，柱充當(dāng)?shù)诙婪谰€。雙重抗側(cè)力體系在抗御地震時(shí)，具有兩道防線，一道是框架，一道是支撐或墻體。

7短柱問題改進(jìn)方法

復(fù)合螺旋箍筋是解決短柱問題的有效方法，可以提升柱子的抗剪承載力。除了復(fù)合螺旋箍筋之外，鋼管砼柱也是解決短柱問題的有效方法。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，要根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇最適合的改進(jìn)措施，最大限度地提高建筑物的抗震性能。

8多層磚房抗震設(shè)計(jì)改進(jìn)措施

我國對(duì)多層磚房抗震設(shè)計(jì)要求主要有三點(diǎn)：小震不裂，中震可修，大震不倒。想要做到“大震不倒”，必須要滿足房屋高度、層數(shù)及構(gòu)造柱、圈梁等方面的要求。多層磚房的墻壁厚度不應(yīng)該小于240mm，層高不應(yīng)該超過3.6m。如果磚房的橫墻比較少，總高度和層數(shù)也應(yīng)該相應(yīng)地減少。

9建筑立面與平面問題改進(jìn)舉措

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過程中，保持結(jié)構(gòu)質(zhì)心和剛心一致是解決該問題的有效措施，此外，還應(yīng)該最大限度地把建筑物的結(jié)構(gòu)重心降下來，這樣就可以避免剛度突變或結(jié)構(gòu)連接處薄弱給建筑物帶來的不良影響。還有一點(diǎn)需要注意，屋面結(jié)構(gòu)剛度如果不夠，在發(fā)生地震時(shí)，屋面結(jié)構(gòu)下部會(huì)造成嚴(yán)重破壞，因此，出屋面建筑部分的高度不應(yīng)該設(shè)置過高，這樣可以減小地震時(shí)產(chǎn)生的鞭梢效應(yīng)影響。

10結(jié)構(gòu)空間剛度方面問題的改進(jìn)措施

剛性樓蓋體系是建筑結(jié)構(gòu)空間剛度設(shè)計(jì)中重要的部分，現(xiàn)澆樓蓋是提高房屋整體性，增加樓板剛度，放寬平面墻體對(duì)其要求，從而減輕地震對(duì)建筑物破壞的有效方法。在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過程中，如果平面上下墻體沒有對(duì)齊，同樣需要采用現(xiàn)澆樓蓋的方式進(jìn)行處理，原因是現(xiàn)澆樓蓋可以起到一定傳遞水平力，使得樓板對(duì)墻體的約束力增強(qiáng)，從而達(dá)到提高建筑物整體剛度目的。

結(jié)束語

為了減少地震災(zāi)害造成的損失或影響，有必要對(duì)地震災(zāi)害進(jìn)行預(yù)防。地震概念設(shè)計(jì)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合是提高建筑抗震性能的重要措施，為建筑使用者提供了一個(gè)安全的空間，保障了人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

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（作者單位：新疆北疆建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院（有限責(zé)任公司））