建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計關(guān)鍵問題及對策研究

劉波　王鋮鋮

摘? ? 要：倘若建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能較低，那么只要發(fā)生了強(qiáng)烈等級的地震時，便會很容易造成不可挽回的人員及財產(chǎn)損失。因此，當(dāng)前國內(nèi)外在有關(guān)建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作方面尤為關(guān)注和重視。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);抗震性能設(shè)計;存在的問題;對策

1? 前言

地震可大幅度的毀壞建筑物，且作為一種隨機(jī)性振動地殼活動，又具備一定的不確定性、隨機(jī)性、復(fù)雜性。根據(jù)當(dāng)前的測定技術(shù)分析，尚未出現(xiàn)較準(zhǔn)確的預(yù)測方法，預(yù)測地震中建筑物遇到的地震參數(shù)或地震特性。結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中也不能準(zhǔn)確分析建筑結(jié)構(gòu)的空間作用或所使用建筑材料及建筑結(jié)構(gòu)性質(zhì)或其他內(nèi)外部環(huán)境因素等，因此也無法對建筑結(jié)構(gòu)性能起到有效提升作用。

2? 建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計存在的關(guān)鍵問題

2.1? 建筑抗震場地的選擇

施工條件相同而施工場地工程地質(zhì)條件不同，那么建筑物在地震過程中所受的破壞程度也是不同的，所以想要提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，首先選擇好建筑場地，盡可能避開一些抗震性能差的場地，從而降低地震災(zāi)害。選擇微風(fēng)化、中等微風(fēng)化等較有利的基巖建筑抗震場地，同時密實的砂土層及不含水的黏土層一般都是有利場地。盡量避開液化土、濕陷性黃土、軟弱土、非巖質(zhì)陡坡、高聳孤立的山丘、邊緣邊坡、河岸等狀態(tài)明顯呈現(xiàn)不均勻的建筑地震段。如沒辦法避開這些不利場地，則可以適當(dāng)采取一些抗震加強(qiáng)措施，結(jié)合地基液化和濕陷性黃土等級及抗震設(shè)防類別等采取對應(yīng)的抗震加強(qiáng)措施，用于降低或減少這些災(zāi)害問題形成的概率。如果地震地基的主要受力范圍層存在于新近填土、軟弱黏性土層或者嚴(yán)重的不均勻土層，這種情況下應(yīng)該估計在地震過程中引起的不均勻沉降或是其它的不利性質(zhì)的災(zāi)害，同時還要采取一系列措施，比如加固樁基、地基或加強(qiáng)上部與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的處理措施等;而地震當(dāng)中極有可能出現(xiàn)的崩塌、滑移、地陷或者地裂的情況，則需要對應(yīng)的采取一定的地基穩(wěn)固措施[1]。

2.2? 建筑結(jié)構(gòu)抗震體系的合理選擇

具體來說，建筑結(jié)構(gòu)抗震體系的選擇可以結(jié)合以下三個方面進(jìn)行：

（1）應(yīng)避免建筑結(jié)構(gòu)體系中出現(xiàn)部分結(jié)構(gòu)或因構(gòu)件破壞而使建筑整體喪失抗震能力和重力荷載的承重能力。當(dāng)然對于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一個核心原則是其結(jié)構(gòu)一定要具備必要的贅余度，良好的形變能力以及分配和支配體力的功能，那么在地震當(dāng)中，即便有一部分構(gòu)件退出工作了，剩余的部分構(gòu)件也仍然能夠擔(dān)起豎向荷載的能力，防止建筑體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

（2）建筑結(jié)構(gòu)體系必須要具備較為清晰明確的計算簡圖或者恰當(dāng)合理的地震作用傳遞路徑。其中對于豎向建筑構(gòu)件的布置一定要盡可能使其在重力作用影響下水平接近均勻;另外對于樓屋蓋梁體系的布置，必須保證在最短路徑選擇的條件下使垂直重力荷載傳遞到豎向構(gòu)件墻柱上去;結(jié)構(gòu)體系布置的轉(zhuǎn)換，要保證上部結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件傳遞來的垂直重力荷載能夠借著轉(zhuǎn)換層歷經(jīng)一次或至多二次轉(zhuǎn)換。不僅如此，還要對建筑的整體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行明確，一般情況下，它的組成包括框架、簡體、剪力墻及支撐等，而且各部分之間也盡可能地保持連續(xù)貫通。

（3）對于建筑結(jié)構(gòu)體系而言必須要具備比較合理的剛度與強(qiáng)度分布，這樣可以防止因為局部削弱或突然變形行成薄弱部位，并且產(chǎn)生太大的塑性變形集中或是應(yīng)力集中;對于建筑的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)使節(jié)點盡可能不被破壞，同時底層柱底的塑性鉸也應(yīng)該行成晚一些，盡量使柱、梁端的塑性較分散一些;針對那些極可能出現(xiàn)的薄弱部位，則需要采取必要的措施用于提高抗震能力[2]。

3? 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的改進(jìn)策略

3.1? 砌體結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計改進(jìn)策略

對于砌體結(jié)構(gòu)而言，它的弱點之處就在于材料與堆砌方式，這往往使得當(dāng)?shù)卣饋砼R時在剪切或連接問題上引發(fā)房屋不同程度的受損或倒塌。而如果房屋轉(zhuǎn)角的地方處于地震中，則該部位能夠吸收的震力也往往最多最強(qiáng)，鑒于其剛度之大，并且又同時銜接兩個水平的墻體，以及同時受到來自兩個墻體水平方向傳遞過來的震力，如此，墻體轉(zhuǎn)角處往往首先會被破壞，對于這種情況，我們給出的改進(jìn)意見是：在建筑施工過程中必須要弄清楚構(gòu)造柱及墻體施工的先后順序，同時還要在轉(zhuǎn)角處墻體間加入鋼筋和構(gòu)造柱，用于加強(qiáng)轉(zhuǎn)角處縱橫墻體之間的有效連接，最終達(dá)到提高墻體抗震能力的目的。

3.2? 框架結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計改進(jìn)策略

（1）剪力墻結(jié)構(gòu)的改進(jìn)建議。連梁端比較敏感的剪力墻在震災(zāi)中極為容易因震力導(dǎo)致垂直性彎曲或發(fā)生裂縫，同時也會很容易出現(xiàn)走向傾斜的剪切裂縫。比如汶川地震中因為剪力墻連梁部位剪力過大，最終出現(xiàn)許多剪力墻連梁的十字形受損裂縫問題。給出的建議是在設(shè)計剪力墻連梁時，使連梁在強(qiáng)制底部屈服之前發(fā)生彎曲，這樣就可以以最大限度地消耗地震當(dāng)中的災(zāi)害地震能量，確保墻體不會受到損害[3]。

（2）墻肢破壞的改進(jìn)建議。鑒于剪力墻底部墻肢受到震力最大的緣故，該部分最容易出現(xiàn)裂縫或者被破壞。而同時也會因為震力強(qiáng)度及方向上的差異性，使得墻肢底部出現(xiàn)不同程度的裂縫。有時候會因為地震散發(fā)出強(qiáng)大的拉力作用，此時在水平受用墻肢的橫向壓力作用一般比較小，但其底部往往很容易出現(xiàn)不同程度的裂縫。在層低而且寬度比較廣的墻肢部位一般很容易出現(xiàn)剪切斜裂縫的情況，但如果剪力墻高寬度比例比較小，那么這種情況下墻肢出現(xiàn)的斜向裂縫往往對墻肢而言破壞力更大[4]。

3.3? 磚混結(jié)構(gòu)的改進(jìn)建議

在目前許多有關(guān)地震災(zāi)害研究工作中，發(fā)現(xiàn)多層磚混結(jié)構(gòu)房屋它們的抗震能力往往是和墻體面積成正比的，對此就可以借助恰當(dāng)?shù)卦黾哟u混合結(jié)構(gòu)墻體面積以提高建筑物的抗震能力。多層磚混結(jié)構(gòu)所承載的震災(zāi)能量部分為底層結(jié)構(gòu)，而為了能進(jìn)一步減輕整體結(jié)構(gòu)對于震災(zāi)的承載能力，其設(shè)計方案便可以由墻體面積著手。比如縱墻、橫墻均屬于磚混房屋的核心承重結(jié)構(gòu)，基于此，為了震災(zāi)中能夠避免墻體傾斜或倒塌的問題發(fā)生，必須從縱橫墻的布置方面多下一些功夫。

此外，縱橫墻的連接一樣也很重要，可以在連接位置增加水平拉筋等措施，以達(dá)到防止地震作用拉開縱橫墻交接的目的，這樣也能使房屋的整體性得到保證。另外，橫墻作為震力的核心承載者，它能夠保證建筑可以把橫向震力傳遞給橫墻，如此在設(shè)計當(dāng)中橫墻的數(shù)量距離都必須要求符合相關(guān)的規(guī)范要求，防止因為布置問題而導(dǎo)致墻體受到震力的破壞[5]。

4? 結(jié)語

在我國多年的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的研究工作中，慢慢地形成了一整套屬于自己的比較先進(jìn)且有效的抗震設(shè)計方法，但與此同時，在研究過程中也持續(xù)性出現(xiàn)了很多不足之處，丞帶我們在實際實踐當(dāng)中不斷地去完善。總體來說，如果想要保證建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計工作能夠高質(zhì)量的完成，必須要求要在嚴(yán)格遵循有關(guān)抗震設(shè)計規(guī)范要求原則的基礎(chǔ)上，施以合理地設(shè)計，以保證建筑物能夠具備比較穩(wěn)定且可靠的抗震性能，以滿足我們對房屋建筑“小震不壞，中震能修，大震不倒”的標(biāo)準(zhǔn)。對此，伴隨著有關(guān)抗震設(shè)計工作人員抗震設(shè)計工作水平的持續(xù)性提高，這對于我國建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作而言也終將會邁上一個嶄新的臺階。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 涂文智.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中應(yīng)注意的問題和改進(jìn)建議[J].技術(shù)與市場，2016（12）：128.

[3] 任雪.論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震問題及改進(jìn)建議[J].黑龍江科技信息，2015（23）：177.

[4] 陳哲.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計關(guān)鍵問題分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2017（35）：90.

[5] 郭艷昭，莫磊.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計關(guān)鍵問題分析[J].綠色環(huán)保建材，2017（8）：55.