探究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念

董吉 李佳艷

摘要：地震是一種突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害。不同的地震等級(jí)會(huì)對(duì)建筑物造成不同程度的破壞。由于其不可抗拒性，人們很難對(duì)其采取有效措施。目前，地震預(yù)報(bào)系統(tǒng)的精度和綜合性都不高，但嚴(yán)重地震造成的嚴(yán)重后果是難以承受的。它不僅會(huì)破壞和倒塌房屋，而且還會(huì)威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，建筑行業(yè)設(shè)計(jì)人員必須加強(qiáng)對(duì)抗震設(shè)計(jì)的研究，如加強(qiáng)延性材料應(yīng)用、選擇合適的結(jié)構(gòu)形式等，使建筑結(jié)構(gòu)的剛度、延性以及承載力符合抗震規(guī)范要求，努力提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，完善建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理念，并擴(kuò)展其實(shí)際應(yīng)用范圍。

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

導(dǎo)言：

近年來(lái)，我國(guó)地震災(zāi)害的發(fā)生越來(lái)越頻繁。汶川、玉樹(shù)地震災(zāi)害給我國(guó)帶來(lái)了嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失。加強(qiáng)建設(shè)工程抗震能力，有效抵御地震災(zāi)害，為施工居民提供安全生產(chǎn)和生活環(huán)境，是一項(xiàng)重要措施。隨著建筑設(shè)計(jì)水平的不斷提高，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來(lái)越受到重視，也是衡量建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的重要因素。結(jié)合自身多年建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，就抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提出個(gè)人見(jiàn)解和建議，希望為相關(guān)領(lǐng)域從業(yè)者提供必要的參考和幫助，同時(shí)也希望我國(guó)建筑建設(shè)設(shè)計(jì)水平得到全面發(fā)展與提升。

1高層建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)基本原則

1.1 借助剛度設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高層建筑的抗震性能

在抗震設(shè)計(jì)中，剛度設(shè)計(jì)是最重要的部分。在高層建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意抗震設(shè)計(jì)。建筑主軸將受到各方面的沖擊和破壞。此時(shí)，建筑的剛度設(shè)計(jì)應(yīng)充分滿足抗震能力的要求，特別是在扭轉(zhuǎn)剛度方面，應(yīng)嚴(yán)格考慮扭轉(zhuǎn)剛度，防止建筑結(jié)構(gòu)在地震沖擊后發(fā)生變化，影響建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。剛度設(shè)計(jì)是抗震設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的部分，需要對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面進(jìn)行考慮，要保證各個(gè)構(gòu)件的剛度都是能達(dá)到相關(guān)的要求，從而根據(jù)整體性原則，使整體的建筑剛度才會(huì)充分滿足技術(shù)要求，讓建筑具備良好抗震能力。

1.2運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)設(shè)計(jì)建筑力學(xué)模型

在抗震設(shè)計(jì)中，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以準(zhǔn)確地計(jì)算出建筑結(jié)構(gòu)的具體地震數(shù)據(jù)，使建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力保持在一個(gè)良好的水平，使設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與建筑的實(shí)際需要相一致，計(jì)算機(jī)可以全面地分析結(jié)構(gòu)的變化建筑結(jié)構(gòu)在荷載作用下，再繪制設(shè)計(jì)圖。它可以建立更為實(shí)用的建筑模型，分析建筑的抗震性能是否滿足實(shí)際要求。現(xiàn)階段在抗震設(shè)計(jì)中，借助信息技術(shù)，在數(shù)據(jù)分析以及建模方面都是更加方便的。因此設(shè)計(jì)人員可以充分使用先進(jìn)的技術(shù)，比如BIM技術(shù)，就是一種在建筑內(nèi)非常受歡迎的技術(shù)手段，在建筑設(shè)計(jì)的階段對(duì)BIM技術(shù)展開(kāi)應(yīng)用，各部門(mén)充分參與到建筑設(shè)計(jì)中，讓抗震設(shè)計(jì)更加萬(wàn)無(wú)一失。在建模方面BIM有可視化的特點(diǎn)，可以滿足相關(guān)的要求。

1.3 高層建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則、對(duì)稱分布

高層建筑結(jié)構(gòu)若不均勻或不規(guī)則，將影響其抗震性能。特別是高層建筑的主要特點(diǎn)是高度，其結(jié)構(gòu)不同于一般建筑，因此有必要結(jié)合平面形狀來(lái)控制均勻性和對(duì)稱性。合理設(shè)計(jì)建筑高寬比，盡量控制建筑扭曲。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際發(fā)展中，應(yīng)注意控制建筑物的剛度和質(zhì)量，使建筑物的承載力保持均勻，保證建筑物結(jié)構(gòu)的對(duì)稱分布。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行確認(rèn)之前，需要對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行綜合性考慮，讓建筑的基礎(chǔ)形式可以滿足場(chǎng)地以及設(shè)計(jì)的各方面要求。通常情況下高層建筑會(huì)設(shè)置地下室，若是在地基軟的位置，要運(yùn)用樁基以及筏板基礎(chǔ)，這可以避免軟基造成的諸多不足，另外若是高層存在著高低不一的情況，就要適當(dāng)選擇樁基。

2建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)基本要求

2.1 借助剛度設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高層建筑的抗震性能

剛度是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的內(nèi)容。在設(shè)計(jì)高層建筑抗震結(jié)構(gòu)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意，各個(gè)方面的沖擊力和破壞力會(huì)對(duì)建筑主體主軸產(chǎn)生嚴(yán)重影響，此時(shí)應(yīng)當(dāng)采取合理的設(shè)計(jì)保證建筑剛性合格且足以應(yīng)對(duì)地震力帶來(lái)的破壞，特別是要嚴(yán)格考慮建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度，避免地震力對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重影響，造成建筑結(jié)構(gòu)變形甚至整體穩(wěn)定性不足。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中最重要的工作是剛度設(shè)計(jì)，應(yīng)從結(jié)構(gòu)剛度和結(jié)構(gòu)完整性兩個(gè)方面充分考慮剛度設(shè)計(jì)，以確保所有構(gòu)件和子結(jié)構(gòu)都能符合完整性原則，滿足建筑整體剛度的要求，全面提高建筑抗震性能。

2.2 運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)設(shè)計(jì)建筑力學(xué)模型

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，可以充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，用計(jì)算機(jī)精確計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)的具體抗震數(shù)據(jù)，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力，保證其處于良好的水平，保證建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能滿足建筑工程項(xiàng)目的實(shí)際需要。計(jì)算機(jī)技術(shù)可以準(zhǔn)確計(jì)算和分析建筑結(jié)構(gòu)在荷載作用下的變化，繪制圖紙，在施工前建立施工模型，模擬建筑的抗震能力。當(dāng)前很多企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到計(jì)算機(jī)等信息技術(shù)的重要性，在數(shù)據(jù)分析和建模工作中計(jì)算機(jī)技術(shù)充分發(fā)揮了其作用，設(shè)計(jì)人員可以積極利用現(xiàn)代信息技術(shù)，比如可以利用BIM技術(shù)模擬建筑模型，積極調(diào)動(dòng)各個(gè)部門(mén)參與BIM建模當(dāng)中，讓抗震設(shè)計(jì)和后期施工能夠?qū)崿F(xiàn)良好對(duì)接，利用BIM技術(shù)可視化特點(diǎn)模擬后期施工，加強(qiáng)和施工、技術(shù)人員的溝通，及時(shí)處理施工中可能存在的問(wèn)題，提高設(shè)計(jì)方案的可行性。

2.3建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則、對(duì)稱分布

建筑結(jié)構(gòu)尤其是高層建筑結(jié)構(gòu)對(duì)建筑物的抗震性能有很大的影響。結(jié)構(gòu)的均勻性和規(guī)則性在很大程度上影響著建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。目前，高層建筑校對(duì)的一個(gè)特點(diǎn)是體積大、吃水高。與一般的低層建筑不同，它的結(jié)構(gòu)要求更高的穩(wěn)定性。合理控制建筑物的平面形狀，保證建筑物的均勻性和對(duì)稱性是十分必要的。合理調(diào)整建筑物的長(zhǎng)寬比，控制建筑物的扭轉(zhuǎn)。在建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)建筑剛度和質(zhì)量的控制，保證建筑能均勻地承受材料，保證建筑具有對(duì)稱分布的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)在確認(rèn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前應(yīng)當(dāng)綜合考慮建筑場(chǎng)地產(chǎn)生的影響，保證場(chǎng)地和設(shè)計(jì)各個(gè)方面能夠滿足建筑基礎(chǔ)形式?，F(xiàn)代高層建筑基本都設(shè)置地下室，如果建筑所在區(qū)域存在軟土等特殊地質(zhì)，那么需要通過(guò)使用樁基、筏板基礎(chǔ)等方式改善特殊地基，提高地質(zhì)的承載力。

3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用

3.1嚴(yán)格選擇結(jié)構(gòu)體系

抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求是具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。建筑物的剛度必須能夠承受相應(yīng)的荷載，緩沖地震沖擊力，避免局部破壞結(jié)構(gòu)形式。因此，有必要根據(jù)其受力特點(diǎn)和傳力方式選擇合適的結(jié)構(gòu)體系，以保證建筑物的整體協(xié)調(diào)，有效避免建筑物傾斜或局部破壞。

3.2 選擇優(yōu)質(zhì)抗震材料

一些建筑材料具有強(qiáng)度高、延性好、吸收能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以減輕地震力，特別是對(duì)高層建筑的維修。在抗震設(shè)計(jì)理念上，加強(qiáng)延性材料的使用，可以大大降低建筑物的抗震成本，保證整個(gè)建筑物的延性，提高建筑物的抗震性能。

3.3合理提高抗震設(shè)計(jì)等級(jí)

地震級(jí)別分為小震、中震、大震。有關(guān)研究得出，以50年一周期為例，小震出現(xiàn)率為100%，其破壞力超過(guò)抗震設(shè)計(jì)強(qiáng)度的概率為62%，中震的概率為10%，大震的概率為2%，故對(duì)于地震多發(fā)地帶應(yīng)適當(dāng)提高抗震等級(jí)。根據(jù)建筑使用類別，甲類、乙類建筑抗震等級(jí)提高一級(jí)，丙類建筑滿足當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防要求，丁類建筑可適當(dāng)降低，但必須滿足當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，以保證建筑。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分，也是決定建筑工程設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量的決定性因素。為了達(dá)到理想的抗震能力和效果，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要充分重視抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則，并注重其實(shí)際應(yīng)用，為居民提供更加安全舒適的居住環(huán)境。

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（作者單位：1.沈陽(yáng)屹林園林工程有限公司;2.沈陽(yáng)屹林園林工程有限公司）