淺析建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)

汪東海

摘?要：地震是一種自然災(zāi)害，我們不能控制地震災(zāi)害的發(fā)生，但是可以做好地震災(zāi)害的預(yù)防，降低地震災(zāi)害造成的損失。因此在建筑工程設(shè)計(jì)中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)尤為重要。本文淺析了抗震設(shè)計(jì)在建筑工程設(shè)計(jì)中的重要性以及建筑抗震設(shè)計(jì)的理念、原則和方法。

關(guān)鍵詞：抗震理念;抗震概念設(shè)計(jì);抗震設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：2095-4085（2020）08-0037-02

1?建筑抗震設(shè)計(jì)重要性以及法理依據(jù)

自新中國成立以來，我國發(fā)生了很多次地震，其中較大地震有：1966年河北邢臺(tái)地震（7.2級(jí)）;1970年云南通?？h地震（7.7級(jí)）;1976年唐山地震（8.0級(jí)）;1988年云南瀾滄地震（7.6級(jí)）;耿馬地震（7.2級(jí)）;2008年四川汶川地震（8.0級(jí)）。這幾次地震給我國國民經(jīng)濟(jì)和人民群眾生命財(cái)產(chǎn)造成重大經(jīng)濟(jì)損失。為此對(duì)應(yīng)的抗震規(guī)范，在我國廣大科技工作者的努力下，也在不斷的修改和完善，從《工業(yè)與民用抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》TJ11—74（簡(jiǎn)稱74規(guī)范）到TJ11—78（簡(jiǎn)稱78規(guī)范）、GBT11—89）（簡(jiǎn)稱89規(guī)范）、GB50011—2001（2001規(guī)范）、GB50011—2001（2001規(guī)范2008版）、GB50011—2010（2010規(guī)范）、到現(xiàn)行的GB50011—2010（2016版）規(guī)范，可以看出規(guī)范內(nèi)容在歷次地震后，根據(jù)地震災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，不斷更新、修正?？拐鹪O(shè)計(jì)理念、抗震設(shè)計(jì)方法和措施不斷完善、合理、科學(xué)化，對(duì)建筑物的抗震設(shè)計(jì)有重大指導(dǎo)意義。

2?抗震設(shè)計(jì)的理念和原則

抗震設(shè)計(jì)就是在抗震概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上建立一個(gè)符合實(shí)際狀況的建筑力學(xué)模型，進(jìn)行抗震計(jì)算，采取合理、科學(xué)的抗震構(gòu)造措施。通過三水準(zhǔn)設(shè)防和兩階段設(shè)計(jì)，即實(shí)現(xiàn)小震不壞、中震不修、大震不倒的設(shè)計(jì)目標(biāo)。第一水準(zhǔn)：當(dāng)遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，建筑物一般不損壞或不修理可以繼續(xù)使用;第二水準(zhǔn)：當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)設(shè)防烈度地震時(shí)，建筑物可能損壞或一般維修即可恢復(fù)正常使用;第三水準(zhǔn)：當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震時(shí)，建筑物不致倒塌或產(chǎn)生危及生命安全的嚴(yán)重破壞。第一階段設(shè)計(jì)按多遇地震作用效應(yīng)和其他荷載組合，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力和結(jié)構(gòu)的彈性變形（強(qiáng)度要求和彈性變形）;第二階段設(shè)計(jì)是按罕遇地震烈度對(duì)應(yīng)的地震作用效應(yīng)，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形。具體設(shè)計(jì)如下。

（1）建筑物選擇場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)勘查報(bào)告和地震活動(dòng)情況以及工程實(shí)際需要，選擇抗震有利場(chǎng)地，避開抗震不利地段和危險(xiǎn)地段。應(yīng)優(yōu)先選用地基穩(wěn)固、位置平坦、周邊開闊的區(qū)域，避免選址在山坡、河流附近，這種建筑場(chǎng)地，地質(zhì)較軟，抗震能力差，當(dāng)無法避開時(shí)應(yīng)采取有效的抗震措施。邊坡場(chǎng)地基礎(chǔ)應(yīng)驗(yàn)算邊坡穩(wěn)定性。同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置在性質(zhì)相同土層地基上，避開軟弱土、液化土、新近填土以及嚴(yán)重不均勻沉降地基上。同時(shí)還要充分考慮軟弱土層的表面覆蓋層厚度，減輕地震災(zāi)害對(duì)建筑物的損害程度。

（2）建筑平立面布置力求簡(jiǎn)潔、規(guī)則。建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量和高度布置盡可能規(guī)則，建筑物質(zhì)心與剛心接近重合，避免建筑平面和立面布置復(fù)雜，使建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下出現(xiàn)不同程度扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，加劇地震對(duì)建筑物的破壞。避免錯(cuò)落的豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置和較大的層間差以及頭重腳輕的設(shè)計(jì)。建筑物豎向布置強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)要均勻，控制房屋的凸出部分，避免地震時(shí)產(chǎn)生鞭端效應(yīng)。結(jié)構(gòu)空間包括橫向承重構(gòu)件、豎向承重構(gòu)件以及樓層、屋面等，每一部分的強(qiáng)度和剛度對(duì)建筑物整體抗震有著直接影響。其中在一般建筑結(jié)構(gòu)中，剛性樓蓋體系是保證豎向結(jié)構(gòu)抗側(cè)力關(guān)健因素，空間剛度達(dá)不到要求必然加劇地震作用對(duì)建筑物整體結(jié)構(gòu)的破壞。

（3）確定合理的抗震結(jié)構(gòu)體系。不同的結(jié)構(gòu)體系在抗震性能、使用效果和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上是不同的。要有明確的設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳力途徑。要多道抗震設(shè)防，有合理的剛度和強(qiáng)度，保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的均衡性。加強(qiáng)抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間連接，構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的破壞和預(yù)埋件錨固破壞不應(yīng)先于連接的構(gòu)件。目前國家提倡的預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，其構(gòu)件的連接應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)的整體性。裝配式單層工業(yè)廠房的各種抗震系統(tǒng)，應(yīng)保證地震時(shí)廠房整體性和穩(wěn)定性。

（4）加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施，增強(qiáng)房屋剛度和整體性。砌體結(jié)構(gòu)房屋通過設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁的連接，改善房屋的抗震性能，增強(qiáng)房屋整體性和剛度。而框架結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻、隔墻、填充墻等非承重墻布置要合理，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)之間應(yīng)通過拉接鋼筋或錨固件進(jìn)行有效可靠連接和錨固，避免局部墻體倒塌墜落破壞造成整體損壞，影響建筑物整體性。在建筑物整體結(jié)構(gòu)計(jì)算中，除要考慮樓梯構(gòu)件的影響以及樓梯構(gòu)件本身的地震作用效應(yīng)，防止樓梯構(gòu)件破壞倒塌外，還應(yīng)加強(qiáng)樓梯間填充墻的構(gòu)造連接，防止墻體倒塌。建筑物是否設(shè)置防震縫應(yīng)根據(jù)建筑物布置的不規(guī)則程度和特點(diǎn)以及場(chǎng)地實(shí)際情況確定，如果設(shè)置應(yīng)留有足夠的寬度，防止地震時(shí)碰撞，造成主體結(jié)構(gòu)破壞。

（5）在現(xiàn)有情況下盡可能選擇性能好的結(jié)構(gòu)材料，抗震建筑物結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具有良好的性能指標(biāo)，如鋼材要優(yōu)先選用強(qiáng)度高、韌性和延性好的材料。材料對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震有著直接影響，材料選擇要同建筑設(shè)計(jì)方案同步。在研究建筑形式的同時(shí)進(jìn)行選擇，根據(jù)工程類型、工程條件選擇符合抗震要求又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的結(jié)構(gòu)材料。在選擇時(shí)要考慮房屋的重要性、房屋高度、地基基礎(chǔ)、抗震等級(jí)、防火要求、耐火等級(jí)、施工技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件等因素進(jìn)行比較后確定。同時(shí)合理的減小房屋自重，數(shù)次地震災(zāi)害的數(shù)據(jù)表明，相同條件下自重大的建筑物比自重小的建筑物受破壞程度嚴(yán)重。因此建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇還應(yīng)考慮材料自身質(zhì)量的影響，特別是非結(jié)構(gòu)性材料，應(yīng)優(yōu)先選擇輕質(zhì)高強(qiáng)材料。

3?結(jié)?語

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，以場(chǎng)地選擇、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、平立面布置、建筑結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件連接等方面去分析研究。在抗震概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行抗震計(jì)算、把握強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件內(nèi)力系數(shù)調(diào)整原則，完善抗震構(gòu)造措施。根據(jù)工程實(shí)際情況，結(jié)合已有的地質(zhì)環(huán)境，在經(jīng)濟(jì)和安全的綜合考量下，設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方案，使建筑物符合當(dāng)?shù)叵鄳?yīng)的防震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確保建筑物的正常使用，進(jìn)而保證人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)：

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