建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分析

馬冬靜

（大同市建筑設(shè)計(jì)研究院， 山西 大同 037000）

當(dāng)前，如何提高建筑的抗震效果已經(jīng)成為城市建筑物建設(shè)過(guò)程中廣泛關(guān)注的問(wèn)題，也是一個(gè)難以有效解決的問(wèn)題。想要提高建筑物的抗震效果，不僅需要從建筑物所在位置的地質(zhì)構(gòu)造入手，還要考慮建筑物所使用的建筑材料以及建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。因此，為了使建筑物具有更強(qiáng)的抗震性能，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化。

1 建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

1.1 未掌握建筑物本身建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等級(jí)

在建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，若對(duì)抗震等級(jí)把握不準(zhǔn)，將會(huì)直接影響建筑結(jié)構(gòu)的工程造價(jià)和工程質(zhì)量。由于個(gè)別設(shè)計(jì)人員不顧工程成本的考慮，過(guò)多的考慮安全問(wèn)題，在設(shè)計(jì)時(shí)有意或無(wú)意的提高了抗震設(shè)計(jì)等級(jí)，這樣雖保障了建筑結(jié)構(gòu)的安全性，但是給建筑物的投資和造價(jià)帶來(lái)了直接的影響。

1.2 建筑材料不滿足要求

建筑物的質(zhì)量越大，地震作用下的影響也越大。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該盡量采用輕質(zhì)材料，改善建筑物的抗震性能。但是，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們更多的是考慮建筑結(jié)構(gòu)的安全性，對(duì)新型建筑材料的使用重視度不夠，尤其是在高層建筑的使用過(guò)程中，對(duì)于高強(qiáng)混凝土和鋼筋的使用存在不合理的情況，過(guò)多的采用混凝土將會(huì)造成材料的浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)增加建筑物的體重，反而對(duì)抗震帶來(lái)不利影響。

2 建筑物的抗震結(jié)構(gòu)體系

2.1 框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)是建筑物主要的抗震結(jié)構(gòu)之一，得到了比較廣泛的使用。框架結(jié)構(gòu)使用的主要優(yōu)點(diǎn)在于能夠?yàn)榻ㄖ锏膬?nèi)部構(gòu)造設(shè)置靈活空間，這對(duì)底層建筑而言不會(huì)對(duì)其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響?？蚣芙Y(jié)構(gòu)有自身的缺點(diǎn)，比如其對(duì)于建筑物的層數(shù)有較大限制，主要是由于框架結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)。總之，框架結(jié)構(gòu)一般適用于層數(shù)較少的建筑中，并且抗震效果不是非常明顯。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻結(jié)構(gòu)是工程中運(yùn)用普便的一種結(jié)構(gòu)形式，與框架結(jié)構(gòu)相比，它是抵抗水平地震力作用較為突出的一種結(jié)構(gòu)形式，但為了保持平面外穩(wěn)定，剪力墻結(jié)構(gòu)必須依靠各層的樓板作為支撐，所以，這就決定了，其主要適用于小開間的房屋設(shè)計(jì)，如旅館、公寓和高層建筑，使用功能比較受限。

2.3 框架——剪力墻結(jié)構(gòu)

所謂框架——剪力墻結(jié)構(gòu)，也就是工程中說(shuō)的框剪結(jié)構(gòu)，即在框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加剪力墻結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于在柔性結(jié)構(gòu)中增加一部分的剛性結(jié)構(gòu)，既能夠保證房屋建筑設(shè)計(jì)的靈活性，也能夠增強(qiáng)房屋建筑的牢固性?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)不同于單純的框架和剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)計(jì)算相比更加復(fù)雜一些，它要求框剪結(jié)構(gòu)中底層框架在規(guī)定的水平力作用下所承擔(dān)的地震傾覆力矩的比重達(dá)到一定要示，才可以按框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，否則按純框架設(shè)計(jì)或純剪力墻設(shè)計(jì)，框架剪力墻的受力體系是由框架和剪力墻組成的新的一種受力體系，由于框架結(jié)構(gòu)在下部樓層位移較小 ，而在上部樓層位移較大，這對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，恰恰相反，這樣相互排斥的關(guān)系，注定該體系不適合高度太大的結(jié)構(gòu)，一般來(lái)說(shuō)，它的高度低于純剪力墻結(jié)構(gòu)，但可適當(dāng)高于純框架結(jié)構(gòu)。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該對(duì)樓房高度進(jìn)行合理控制，確?？蚣芎图袅Φ淖冃纬潭然颈３忠恢拢拍芨玫陌l(fā)揮框架剪力墻的優(yōu)勢(shì)。

3 建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

3.1 建筑結(jié)構(gòu)的選擇優(yōu)化

當(dāng)前，建筑物的結(jié)構(gòu)是多種多樣的，主要包括框架結(jié)構(gòu)、框架——剪力墻結(jié)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)等。在進(jìn)行建筑物的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分結(jié)合建筑物建設(shè)的特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的分析，通過(guò)綜合考慮建筑物在建設(shè)過(guò)程中的受力情況等來(lái)選擇合適的建筑結(jié)構(gòu)，并且與此同時(shí)要考慮到建筑物所在的地質(zhì)環(huán)境以及對(duì)于建筑物抗震效果的需求。通過(guò)將設(shè)計(jì)理論與實(shí)際的建筑要求結(jié)合起來(lái)，才能夠制定出完善的建筑設(shè)計(jì)方案。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)的功能優(yōu)化

對(duì)于建筑物來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)之前就已經(jīng)確定了其相應(yīng)的功能，用于不同的用途，比如住宅、辦公樓、商場(chǎng)、停車場(chǎng)等。因此，不同的建筑都有著自身不同的需求，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)這些要求進(jìn)行相關(guān)抗震效果設(shè)計(jì)。因此，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)不同的功能區(qū)域進(jìn)行劃分，并且要根據(jù)各個(gè)區(qū)域的功能對(duì)其抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提高建筑的實(shí)用價(jià)值。

3.3 建筑結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化

在對(duì)高層混凝土進(jìn)行施工設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)建筑每一個(gè)單元都已經(jīng)明確了相關(guān)的尺寸即要求，對(duì)所使用材料的形狀也都進(jìn)行了明確的規(guī)定，因此，在建筑施工過(guò)程中，要嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行相關(guān)材料的切割，保證每一材料的使用都能夠符合相應(yīng)規(guī)范，在最大程度上保證材料使用的合理性，從而降低工程建設(shè)的成本。

3.4 建筑結(jié)構(gòu)的體系優(yōu)化

除了以上幾點(diǎn)外，建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)還包括建筑結(jié)構(gòu)的體系優(yōu)化。因此，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要充分遵守相關(guān)的設(shè)計(jì)理念，秉著對(duì)稱、規(guī)則的要求進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。除此之外，由于建筑在施工設(shè)計(jì)的過(guò)程中會(huì)存在較多的可變因素，因此需要根據(jù)變化不斷的對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，使得建筑在滿足建設(shè)要求的前提下具有更加優(yōu)良的抗震性能。

4 建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法

4.1 推廣消震和隔震措施

在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程中，建筑物的體積和形狀對(duì)抗震的影響很大。形狀規(guī)則的建筑物將表現(xiàn)出更為良好的抗震性能，但由于建筑結(jié)構(gòu)要求滿足功能性使用的需要，留給建筑結(jié)構(gòu)發(fā)揮的空間有限。因此，在建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要采取有效方法減少地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，其中一個(gè)主要方法就是推廣消震和隔震措施。當(dāng)前，我國(guó)的地震發(fā)生頻繁的地區(qū)房屋建筑都采取了一定消震和隔震措施，尤其是對(duì)建筑來(lái)說(shuō)更是如此。消震和隔震措施的基本原理是通過(guò)對(duì)房屋建筑的剛度進(jìn)行控制，能夠使得房屋在地震發(fā)生時(shí)處于塑性的狀態(tài)，使地震所帶來(lái)的強(qiáng)大能量大部分都被消耗掉，建筑物本身所承受的地震的壓力變得非常小，增強(qiáng)建筑物抵抗地震災(zāi)害的能力。

4.2 減少地震時(shí)的能量輸入

減少地震時(shí)的能量輸入也是建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)主要方法。建筑物在地震發(fā)生時(shí)被破壞的一個(gè)非常重要的原因就是其對(duì)于地震所產(chǎn)生的能量不能夠進(jìn)行合理的傳播，因此，在進(jìn)行建筑物的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分的考慮建筑物承載力、地震所帶來(lái)的位移等，從而使建筑的設(shè)計(jì)具有更強(qiáng)的變形能力和彈性。通過(guò)對(duì)建筑設(shè)計(jì)的實(shí)際需求進(jìn)行相應(yīng)的分解，能夠使得其對(duì)于地震的能量進(jìn)行有效的傳輸，降低地震對(duì)于建筑物的破壞程度，更好的保證人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

4.3 設(shè)置多道抗震防線

所謂設(shè)置多道抗震防線，是指在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方面，利用一些耗能桿件的屈服和彈塑性變形來(lái)消除地震能量，從而使得建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，避免構(gòu)件因?yàn)榈卣鹱饔昧Φ挠绊懚霈F(xiàn)破壞。因此，建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件都應(yīng)該具有良好的抗變形能力，能夠做到“小震不壞、中震可修、大震不倒”，當(dāng)遇到強(qiáng)震的時(shí)候，能夠有足夠的變形時(shí)間來(lái)保證建筑物不會(huì)馬上脆裂破壞，能夠留出足夠的時(shí)間和空間保證人民群眾的安全。同時(shí)，還需要考慮余震的影響，設(shè)置多道抗震防線，避免余震的作用導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)損傷的積累而導(dǎo)致建筑坍塌。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了總結(jié)與分析，能夠更好的提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震特性，對(duì)建筑工程的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。由于建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為城市建筑工程中重點(diǎn)關(guān)心的問(wèn)題，因此需滿足建筑未來(lái)發(fā)展的實(shí)際需要。通過(guò)對(duì)于建筑抗震結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，能夠提高建筑抗震性能，從而確保建筑的實(shí)用價(jià)值。