民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的探討

楊震

摘?要： 在建筑工程項目中，結(jié)構(gòu)抗震性能是評價其結(jié)構(gòu)安全性的重要指標，在實際設(shè)計中應(yīng)堅持以“大震不倒，中震可修，小震不裂”為設(shè)計目標，加強建筑結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，降低地震災(zāi)害對建筑結(jié)構(gòu)造成的損傷，從而達到降低地震災(zāi)害引起損失的目的。本文對民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的探討進行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞： 民用建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;抗震探討

【中圖分類號】TU312?【文獻標識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.27.141

引言：建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是一個綜合性較強的過程，需要設(shè)計人員考慮的因素較多，既需要綜合分析地質(zhì)勘查信息，又需要考慮后期實際施工因素等，然后在設(shè)計過程中對整體建筑結(jié)構(gòu)作出優(yōu)化，以此才能有效提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

1?民用建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本原則

（1）保證建筑結(jié)構(gòu)的功能性，需要結(jié)合建筑物的具體情況進行功能方面的優(yōu)化。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，首先必須滿足建筑的基本使用功能。（2）設(shè)防措施的系統(tǒng)性，指的是設(shè)計人員需要分體系進行結(jié)構(gòu)的抗震分析，在此基礎(chǔ)上選擇延性較好的分體系進行組合，利用結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的協(xié)同作用來提高整個結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2?抗震設(shè)計的理念

抗震設(shè)計就是在抗震概念設(shè)計的基礎(chǔ)上建立一個符合實際狀況的建筑力學(xué)模型，進行抗震計算，采取合理、科學(xué)的抗震構(gòu)造措施。通過三水準設(shè)防和兩階段設(shè)計，即實現(xiàn)小震不壞、中震不修、大震不倒的設(shè)計目標。第一水準：當遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時，建筑物一般不損壞或不修理可以繼續(xù)使用;第二水準：當遭受相當于本地區(qū)設(shè)防烈度地震時，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：當遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震時，建筑物不致倒塌或產(chǎn)生危及生命安全的嚴重破壞。第一階段設(shè)計按多遇地震作用效應(yīng)和其他荷載組合，驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力和結(jié)構(gòu)的彈性變形（強度要求和彈性變形）;第二階段設(shè)計是按罕遇地震烈度對應(yīng)的地震作用效應(yīng)，驗算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形。

3?民用建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計注意要點

3.1?建筑地質(zhì)

在對于民用建筑的地址選擇方面，應(yīng)當盡量在地勢較為平坦開闊的場地進行施工建設(shè)。一旦有地震等自然災(zāi)害發(fā)生，能夠在一定程度上緩解地基在震動過程中所出現(xiàn)的沉陷現(xiàn)象，進而為民用建筑物的穩(wěn)定性提供有力保障。除此之外，在建筑房屋的時候，應(yīng)當遠離地震災(zāi)害的頻發(fā)區(qū)短，這樣才能夠最大程度的避免受地震影響而造成的嚴重損失。

3.2?結(jié)構(gòu)的受力路徑

抗震設(shè)計的本質(zhì)是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計對地震力進行合理的分散。結(jié)構(gòu)在承載過程中，地震力同樣是以荷載的形式，從結(jié)構(gòu)構(gòu)件傳遞的。因此，從力學(xué)角度出發(fā)，對抗震結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，合理傳導(dǎo)和分散地震作用力的影響，減小對建筑結(jié)構(gòu)的影響是抗震設(shè)計的本質(zhì)任務(wù)。

4?民用建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要素分析

4.1?高層建筑結(jié)構(gòu)平面以及建筑豎向布局抗震設(shè)計

對于高層建筑來說，其結(jié)構(gòu)設(shè)計在抗震性能方面的表現(xiàn)，主要受到墻體與柱子之間所存在的平面位置的影響。因此，設(shè)計人員在對于民用高層建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，應(yīng)當充分解決這一關(guān)鍵因素所引發(fā)的問題，以更加科學(xué)的方式對于高層建筑的平面和豎向位置進行合理布局，這樣便可以使建筑物的抗震性能得到大大提升。為了解決這一問題，要求相關(guān)設(shè)計工作人員首先要確保豎向與平面結(jié)構(gòu)的構(gòu)建是干凈整潔的，其次則要求建筑物的剛度重心和質(zhì)量重心能夠緊密結(jié)合，使民用建筑結(jié)構(gòu)以更加均勻分配的形式展現(xiàn)。這種設(shè)計方案不僅可以使建筑物的整體形狀十分美觀，同時還能夠有效促進建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能提升。

4.2?建筑結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計要點

在開展民用建筑項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，剛度的設(shè)計是項目中的重點內(nèi)容，相關(guān)工作人員在對于建筑用材料的選擇上要加以重視，要求選擇使用的材料能夠更好的將鋼筋混凝土以更緊密的方式結(jié)合，尤其是在利用相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)對民用建筑物進行雙層加固的施工過程中，設(shè)計人員應(yīng)當提前考慮好所需要采取的積極有效措施。其次，國家對于民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計有著明確規(guī)定標準，設(shè)計人員在開展民用建筑項目結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要充分控制好結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度，只有控制好民用建筑結(jié)構(gòu)的剛度，才能夠有效降低地震災(zāi)害給建筑物所造成的巨大損失。除此之外，還能節(jié)省建筑施工過程中所應(yīng)用的材料，使整個工程的施工成本有效降低。

5?民用建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計應(yīng)用及優(yōu)化

5.1?結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是滿足建筑功能需求的核心，對于抗震設(shè)計也不例外。結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要目的是將建筑結(jié)構(gòu)的功能和成本進行統(tǒng)一。過去的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化講求的是成本少一點、用料省一點、施工方便一點。但是從抗震角度而言，并不是一味節(jié)省，需要全方位考慮建筑的功能設(shè)計和安全運營。

5.2?施工質(zhì)量的優(yōu)化控制

質(zhì)量監(jiān)控在任何時候都應(yīng)該被重視，對一些有防護需求的抗震建筑更是如此，這些結(jié)構(gòu)的抗震性能在很大程度上取決于施工質(zhì)量，如所投入材料設(shè)備的質(zhì)量、施工人員的素質(zhì)以及對施工技術(shù)活動所進行的質(zhì)量監(jiān)控。最后，對那些已經(jīng)完成的工程進行質(zhì)量檢測，確保已完成工程符合建造標準和安全要求。

5.3?應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)模型

對建筑結(jié)構(gòu)受地震影響做動態(tài)模擬。應(yīng)用BIM技術(shù)基于建筑結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境，依照已經(jīng)完成的設(shè)計方案，構(gòu)建出對應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)模型，然后通過軟件模擬地震能量輸入，觀察對建筑結(jié)構(gòu)模型造成的影響，分析各關(guān)鍵構(gòu)件在地震能量作用下受到的側(cè)向拉力，當超出其承受范圍時，對相應(yīng)的結(jié)構(gòu)做出優(yōu)化處理，同時考慮到整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，通過此種方式來不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的性能，使之達到對應(yīng)的抗震等級能力。此外，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，對于一些細節(jié)上的處理，在設(shè)計中應(yīng)做出明確標注，以確保后期實際施工能夠按照相應(yīng)的標準來進行，使得建筑結(jié)構(gòu)整體抗震性能與設(shè)計之間的差異降低，使施工完成的建筑結(jié)構(gòu)能夠切實達到對應(yīng)的抗震等級要求。

結(jié)束語：在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，以場地選擇、地基基礎(chǔ)設(shè)計、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)計的基礎(chǔ)上進行抗震計算、把握強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(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)工程實際情況，結(jié)合已有的地質(zhì)環(huán)境，在經(jīng)濟和安全的綜合考量下，設(shè)計出科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方案，使建筑物符合當?shù)叵鄳?yīng)的防震設(shè)計標準，確保建筑物的正常使用，進而保證人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

參考文獻

[1]?周小燕.民用建筑抗震設(shè)計與分析[D].東南大學(xué)，2018.

[2]?陳世杰.民用建筑抗震分析與設(shè)計[D].深圳大學(xué)，2017.

[3]?劉斌.民用建筑基于性能的抗震設(shè)計與研究[D].南昌航空大學(xué)，2017.