框架輕板建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)探究

陳陽(yáng)蕾

（福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 福建 永安 366000）

0 引言

框架輕板建筑結(jié)構(gòu)作為近年來(lái)新出現(xiàn)的新型建筑體系結(jié)構(gòu)，提升了建筑的施工效率，縮短了施工周期，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。該類型的建筑結(jié)構(gòu)在我國(guó)經(jīng)歷40多年的發(fā)展，憑借質(zhì)量輕、延展性優(yōu)良等諸多特點(diǎn)得到了廣泛的使用，在地震多發(fā)區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，但是，當(dāng)前自然災(zāi)害發(fā)生的強(qiáng)度無(wú)法預(yù)測(cè)，為了最大限度保障人們的安全就需要加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。

1 框架輕板建筑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

建筑的抗震能力主要是承擔(dān)水平荷載的能力，框架輕板建筑結(jié)構(gòu)憑借其四邊形的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，加之鋼筋混凝土的支撐控制結(jié)構(gòu)的性能，達(dá)到良好的抗震能力。主要的結(jié)構(gòu)類型有3種，一是簡(jiǎn)單的輕型樓板結(jié)構(gòu)，樓板整體性強(qiáng)，無(wú)需外使用水泥等進(jìn)行灌注；二是只有板跟柱形成的承重體系其缺少梁這一結(jié)構(gòu)；三是框架—剪力墻體系，這種體系中主要使用石膏作為墻板。不同類型的結(jié)構(gòu)其花費(fèi)的資金以及適用的場(chǎng)所是不同的，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行勘察后決定使用何種類型的結(jié)構(gòu)。

2 框架輕板建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 生產(chǎn)方便

框架輕板建筑結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)效率非常高，結(jié)構(gòu)的構(gòu)建可以直接在工廠進(jìn)行生產(chǎn)，而且還可以根據(jù)施工的需求進(jìn)行定制。隨著科技的進(jìn)步，機(jī)器智能化水平提升，很多材料的生產(chǎn)可以在智能控制系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，并且在生產(chǎn)的過(guò)程中可以進(jìn)行實(shí)行的監(jiān)督，能夠根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，這就極大地提升了建筑結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)效率。企業(yè)經(jīng)營(yíng)的目的也是為了提升自己的經(jīng)濟(jì)效益，傳統(tǒng)的建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)會(huì)耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，但是通過(guò)機(jī)械生產(chǎn)構(gòu)件將會(huì)滿足建筑行業(yè)的需求。

2.2 原材料充足

當(dāng)前社會(huì)發(fā)展對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視度越來(lái)越高，各行各業(yè)都在尋求綠色生產(chǎn)方式，建筑行業(yè)也是如此，綠色施工成為建筑發(fā)展的重點(diǎn)。框架輕板建筑結(jié)構(gòu)對(duì)生產(chǎn)材料的要求并不高，除了自然石膏外還可以使用化工廢料進(jìn)行生產(chǎn)，例如磷石膏、硼石膏等，而且在生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)融入一些現(xiàn)代技術(shù)提升建筑的性能，像是離心工藝制成的構(gòu)件其強(qiáng)度增加了20%以上。

2.3 節(jié)省水泥用量

水泥作為傳統(tǒng)建筑行業(yè)的基礎(chǔ)，是施工建設(shè)的保證，在現(xiàn)代建筑建設(shè)的過(guò)程中也離不開(kāi)水泥的支撐。當(dāng)前人們對(duì)建筑建設(shè)速度的要求提升，水泥的生產(chǎn)以及使用的過(guò)程中會(huì)消耗大量的人力，將會(huì)延緩建筑施工的工期，不利于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且水泥還會(huì)受白蟻的侵蝕，直接影響建筑的使用壽命以及使用者的安全?？蚣茌p板建筑結(jié)構(gòu)在使用的過(guò)程中因?yàn)闃?gòu)件都是固定的，而且填充墻不再承擔(dān)主要的抗震作用，填充墻可以使用磚頭、玻璃塑料等填充，水泥的使用量減少。而且建筑的施工布置靈活，可以增大有效使用面積，對(duì)緩解我國(guó)建筑面積資源短缺有重要意義，并且建筑可以設(shè)置成活動(dòng)式結(jié)構(gòu)，滿足不同季節(jié)以及天氣下人們的需求，更好的節(jié)約能源，構(gòu)建綠色生活。

2.4 施工方便

框架輕板建筑結(jié)構(gòu)施工相較于傳統(tǒng)的施工更加方便，構(gòu)件可以直接在工廠中進(jìn)行生產(chǎn)，減少了很多繁瑣的施工程序，而且建筑結(jié)構(gòu)的重量較輕，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成施工。而且隨著技術(shù)的發(fā)展以及土地資源的短缺，為了滿足更多人的建筑需求，建筑的高度持續(xù)增加，高層建筑成為城市建設(shè)的主流。尤其是在一線城市寸土寸金，高層建筑成為了主流，但是部分地區(qū)的地基較軟，使用框架輕板建筑結(jié)構(gòu)是發(fā)展高層建筑的良好選擇，建筑的高抗震能力，保障了施工人員以及住戶的安全。

2.5 施工以及居住安全性高

上文提到現(xiàn)在的建筑為了滿足更多人的生產(chǎn)生活需要，都在向上發(fā)展。高層建筑的施工對(duì)施工的安全性有很高的要求，一旦安全防護(hù)不到位就會(huì)引發(fā)安全問(wèn)題，甚至?xí)斐扇藛T傷亡，影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)產(chǎn)生不好的社會(huì)影響。即使是低層建筑，也會(huì)因?yàn)閭鹘y(tǒng)建筑施工材料重量大，施工大意引發(fā)安全問(wèn)題。框架輕板建筑結(jié)構(gòu)的重量輕，相對(duì)造成的危險(xiǎn)小，但是要想更好提升安全問(wèn)題需要管理人員、施工人員等多方面的努力。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是其重量輕，受到地震的影響小，混凝土框架的強(qiáng)度高，延展性強(qiáng)，即使遭受地震造成的危害也輕于傳統(tǒng)建筑。再加上建筑結(jié)構(gòu)的材料以新型材料為主，其保溫、防火等性能都有了很大的提升，提高了人們的生活質(zhì)量。

3 框架輕板建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展要點(diǎn)

3.1 提高生產(chǎn)施工技術(shù)

提高生產(chǎn)技術(shù)是框架輕板建筑結(jié)構(gòu)獲得長(zhǎng)久發(fā)展的重要基本，盡管該類型的建筑結(jié)構(gòu)在我國(guó)得到了大范圍的應(yīng)用，但是主要集中在城市，鄉(xiāng)村地區(qū)使用的還是傳統(tǒng)的建設(shè)材料以及技術(shù)。而且在我國(guó)出現(xiàn)的時(shí)間較晚發(fā)展歷程短，部分技術(shù)并不夠完善，甚至有些生產(chǎn)技術(shù)還需要借鑒國(guó)外技術(shù)，不利于提升我國(guó)建筑行業(yè)的影響力，當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力還有很大的提升空間。因此，要改善這些問(wèn)題就需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高建筑構(gòu)件的產(chǎn)量以及質(zhì)量，使得建筑的抗震能力向更高的層次發(fā)展。

3.2 加強(qiáng)新設(shè)備的研究

當(dāng)前框架輕板建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件都是在工廠中直接生產(chǎn)出來(lái)的，生產(chǎn)設(shè)備的性能對(duì)構(gòu)件的質(zhì)量有直接的影響。構(gòu)件在工廠中流水生產(chǎn)，一旦設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)批次的構(gòu)件檢驗(yàn)不合格，一旦使用到建筑中將會(huì)影響建筑的抗震能力。因此不合格的構(gòu)件嚴(yán)禁進(jìn)入建設(shè)環(huán)節(jié)，但是這樣就會(huì)增加生產(chǎn)企業(yè)的成本，并且造成資源的浪費(fèi)。所以必須要提升生產(chǎn)設(shè)備的性能，提升設(shè)備的智能化水平，將當(dāng)前最先進(jìn)的AI技術(shù)融合到設(shè)備中，使得設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自我監(jiān)督以及更正，可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提升構(gòu)件的質(zhì)量將損失降到最低。

3.3 順應(yīng)建筑行業(yè)發(fā)展的需求

隨著技術(shù)的發(fā)展，建筑行業(yè)又出現(xiàn)了很多新的建筑施工技術(shù)以及建筑結(jié)構(gòu)形式，新建筑技術(shù)以及形式能夠提升我國(guó)建筑行業(yè)的整體水平。所以，框架輕板建筑結(jié)構(gòu)也需順應(yīng)建筑行業(yè)發(fā)展的需求及時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)問(wèn)題做出調(diào)整。當(dāng)代社會(huì)人們對(duì)自己生活質(zhì)量以及生命安全的要求非常高。建筑結(jié)構(gòu)要想提升自身的競(jìng)爭(zhēng)力就需要從環(huán)保以及安全性能上做出改變，更加注重生產(chǎn)材料的環(huán)保性以及建筑使用的安全性，像抗震、防火能力，并且借助當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的外觀進(jìn)行美化，使得建筑結(jié)構(gòu)的整體與城市建設(shè)相互協(xié)調(diào)。

3.4 提高施工人員的施工能力

建筑結(jié)構(gòu)順利應(yīng)用，發(fā)揮其價(jià)值還需要施工人員掌握先進(jìn)的施工技術(shù)，可以按照建筑行業(yè)施工標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)施工。盡管框架輕板建筑的施工較為簡(jiǎn)單，但是其部分施工技術(shù)與傳統(tǒng)的施工方法完全不同，如果不能按照其規(guī)定的要求注意施工要點(diǎn)將會(huì)降低施工的質(zhì)量。即使我們了解到該建筑的施工安全性較高，但是施工中遇到的問(wèn)題復(fù)雜，如果施工人員安全意識(shí)不足，在施工中按照自己的意愿展開(kāi)施工也將會(huì)引發(fā)安全問(wèn)題。另一方面施工人員能力的提升，科學(xué)正確的施工技術(shù)會(huì)更好提升建筑的抗震能力。

4 框架輕板建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)

借助實(shí)際的例子進(jìn)行了抗震設(shè)計(jì)的探究，主要的探究過(guò)程如下：針對(duì)的天津某地區(qū)的框架輕板建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震分析，建筑為6層高的住宅，基本的建筑構(gòu)件有T型梁，40cm x40cm的離心方管柱，樓板之間有混凝土澆筑帶，相鄰板塊之間有鋼筋焊接。通過(guò)理論以及歸納計(jì)算得出的地震地面加速度譜密度函數(shù)用金并清譜為：

式中：

建筑物結(jié)構(gòu)非線性體系運(yùn)動(dòng)方程為：

將現(xiàn)有的數(shù)據(jù)帶入到公示中得到計(jì)算出的結(jié)構(gòu)參數(shù)和滯變參數(shù)見(jiàn)下表1：

表1 結(jié)構(gòu)參數(shù)和滯變參數(shù)

表2給出了層間可靠度和結(jié)構(gòu)可靠度的結(jié)果：

表2 結(jié)構(gòu)及各層實(shí)效概率

通過(guò)對(duì)實(shí)際例子圖表的分析我們能夠看出底層的失效率大于高層，底層所受到地震沖擊力最大，必須要提升底層建筑的抗震能力才能確保建筑整體的抗震能力。

5 結(jié)語(yǔ)

建筑的安全性能一直是社會(huì)各界關(guān)注的重點(diǎn)，建筑是人們生產(chǎn)生活的必要場(chǎng)所，一旦建筑的穩(wěn)定性出現(xiàn)問(wèn)題，抗震性能存在問(wèn)題將會(huì)直接影響人們的安全，造成嚴(yán)重事故的還會(huì)給社會(huì)帶來(lái)不好的影響?？蚣茌p板建筑結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)有所不同，其構(gòu)件是在工廠中按照固定的模板生成出來(lái)的，其質(zhì)量以及標(biāo)準(zhǔn)化都有較高的保證，減少人為施工帶來(lái)的誤差，提升建筑的安全性。對(duì)框架輕板建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)的探究還存在很大的不足，日后還會(huì)繼續(xù)進(jìn)行研究、分析。