建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

王帥

摘 要：近年來我國范圍內(nèi)地殼活動(dòng)頻繁，全國多地區(qū)發(fā)生了不同程度的地震。特別是城市，建筑繁多人員密集，空曠地域少。當(dāng)?shù)卣饛?qiáng)度較高時(shí)，給人們的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全造成了重大威脅。所以，城市中高層混凝土建筑進(jìn)行抗震防震設(shè)計(jì)至關(guān)重要。需要從結(jié)構(gòu)整體性出發(fā)，結(jié)構(gòu)化繁為簡(jiǎn)，運(yùn)用科學(xué)的分析方法和研究手段，設(shè)計(jì)出最佳的抗震結(jié)構(gòu)。

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

隨著我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，高層建筑在建筑行業(yè)中已經(jīng)占據(jù)重要地位，因此，人們對(duì)高層建筑抗震性的要求也越來越高。高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)作為一種抗震能力比較好的新型建筑結(jié)構(gòu)，在建設(shè)高層建筑時(shí)得到了越來越多的應(yīng)用機(jī)會(huì)，并且取得了很好的實(shí)用效果。

1設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)的基本要求

抗震結(jié)構(gòu)規(guī)范中，提出建筑應(yīng)能應(yīng)對(duì)中小級(jí)地震，始終位于彈性限度;針對(duì)地震設(shè)計(jì)，可以容許一定的塑性變形，并且要求韌性需求在容許容量?jī)?nèi);在地震中，最大考量建筑物的韌性能滿足韌性容量要求。同時(shí)，在設(shè)計(jì)規(guī)范中，規(guī)定的抗震目標(biāo)是要能保障在遇到該區(qū)域抗震設(shè)防正常烈度下的小震中，不損壞建筑或者無需修理便能使用;在遇到等同于該區(qū)域抗震設(shè)防正常烈度的地震中，存在損壞建筑的可能性，進(jìn)行普通修理或者無需修理便能使用;在遇到該區(qū)域抗震設(shè)防預(yù)估烈度上的大震中，建筑不倒塌或者引起危及生命的影響?？v觀震災(zāi)案例易知，與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相符的建筑，也有遭遇超過中級(jí)的影響，而災(zāi)害原因一般由非平衡的構(gòu)造所引起;在抗震設(shè)計(jì)中，伴隨著不良因素的增多，相應(yīng)的“互相作用”也會(huì)愈發(fā)復(fù)雜，最終令抗震性不佳。此外，滿足這些抗震設(shè)計(jì)規(guī)范條件（結(jié)構(gòu)、材料、立平面等）的建筑，還會(huì)具有更大的經(jīng)濟(jì)、安全、美觀方面的效益。

2提升建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的措施

2.1增加抗震防線。高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的各種延性零件能夠進(jìn)行有效的銜接，其是由多個(gè)延性分體所組成。比如，剪力墻結(jié)構(gòu)是由剪力墻與框架分體共同組合而成的多支剪力墻結(jié)構(gòu)，在發(fā)生大地震之后還會(huì)發(fā)生余震，所以，建筑項(xiàng)目只設(shè)計(jì)一層抗震防線顯然不合理，如果這層防線遭遇到余震的損壞，就會(huì)嚴(yán)重破壞高層主體結(jié)構(gòu)，甚至導(dǎo)致整個(gè)建筑項(xiàng)目發(fā)生坍塌。設(shè)計(jì)人員需要科學(xué)合理的設(shè)計(jì)抗震設(shè)防系統(tǒng)，同時(shí)還需要使相同平面當(dāng)中的主要零件處于屈服的狀態(tài)，然而剩下的抗側(cè)力零件會(huì)就一致處于彈性階段，如此一來就會(huì)提高建筑項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)屈服所堅(jiān)持的時(shí)間，有利于增強(qiáng)建筑項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)的延性和抗側(cè)移性能?；炷两ㄖ拐鸾Y(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中分容易因?yàn)槟骋粋€(gè)結(jié)構(gòu)的零件出現(xiàn)抗側(cè)移值太大的情況，在一定程度上出現(xiàn)零件強(qiáng)度嚴(yán)重降低的現(xiàn)象。然而在設(shè)計(jì)建筑項(xiàng)目整體抗震防線過程中，需要增強(qiáng)構(gòu)件抗側(cè)移性能，權(quán)衡施工過程中存在的以大代小的情況，提高抗側(cè)力有關(guān)構(gòu)件的配筋率。

2.2綜合運(yùn)用多種抗震計(jì)算方法。高層建筑抗震設(shè)計(jì)中，要準(zhǔn)確計(jì)算抗震結(jié)構(gòu)受地震作用影響而產(chǎn)生的位移數(shù)值，常常采用定量方式進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要保證位移數(shù)值處于控制標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，使抗震設(shè)計(jì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于高層建筑主體承載力計(jì)算中，需要將結(jié)構(gòu)變形和位移兩者進(jìn)行綜合考量，從而確定主體結(jié)構(gòu)的變形情況，也就是在地震作用下，層間位移角的變化多少以及延性位移的變化多少。同時(shí)，為降低破壞程度，在抗震設(shè)計(jì)輸入地震波時(shí)，一般以最低數(shù)值作為輸入原則。

2.3確保建筑平面布置設(shè)計(jì)的規(guī)則性。建筑物的平面布置設(shè)計(jì)能直接對(duì)建筑的功能性做出直觀反映，主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容有關(guān)于內(nèi)墻布置、建筑內(nèi)部空間的大小、建筑支柱之間的距離、電梯井位置等與建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)相關(guān)的因素，其與建筑的抗震設(shè)計(jì)息息相關(guān)，是建筑設(shè)計(jì)中重要的組成部分。在對(duì)建筑物進(jìn)行平面布置時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)科學(xué)地計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剛度和質(zhì)量，使得其分布盡可能平衡，降低剛度與質(zhì)量之間對(duì)抗而造成的建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重的扭曲和變形程度，盡最大可能合理布置建筑物的抗側(cè)力構(gòu)件。建筑物的平面布置設(shè)計(jì)中還應(yīng)加入對(duì)建筑物的截面的抗震設(shè)計(jì)。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)防烈度達(dá)到彈塑性時(shí)，其安全性將大幅度降低。設(shè)計(jì)師應(yīng)做好建筑抗震性與建筑彈塑性的兩個(gè)方面的計(jì)算，并對(duì)兩組結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行代入組合，從而使得當(dāng)出現(xiàn)大型地震時(shí)，建筑物可根據(jù)地震波的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，使建筑物的承載力和建筑結(jié)構(gòu)的延展性得到大幅的提高，從而為建筑和人們的安全提供保障。根據(jù)我國建筑抗震數(shù)據(jù)的調(diào)查來看，當(dāng)前城市中有17%的建筑在平面布置設(shè)計(jì)上不合理，有24%的建筑在墻體截面設(shè)計(jì)上無法達(dá)到抗震標(biāo)準(zhǔn)，存在著較大的安全隱患。為保障建筑的抗震性能達(dá)標(biāo)，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確保建筑平面布置設(shè)計(jì)的規(guī)則性。

2.4加強(qiáng)對(duì)建筑材料的管理力度，提高建筑材料質(zhì)量。在建筑抗震設(shè)計(jì)中，保證質(zhì)量是至關(guān)重要的。而在整體施工質(zhì)量中，建筑材料的質(zhì)量又是最為直接的影響因素。就目前我國的建材市場(chǎng)環(huán)境來看，整體控制并不嚴(yán)格，相關(guān)的規(guī)章制度也不明確，導(dǎo)致了當(dāng)量以次充好的建材流通在市場(chǎng)上。一些商家更是因?yàn)槊つ孔非罄妫鍪奂倜皞瘟拥漠a(chǎn)品，給施工質(zhì)量帶來了不小的風(fēng)險(xiǎn)。此外，除了市場(chǎng)本身外，很多企業(yè)缺乏對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的把控能力，一些采購人員又很難保證責(zé)任心，從而進(jìn)一步加劇了由于材料問題導(dǎo)致的施工質(zhì)量問題。因此，在施工材料的選擇上，要充分考慮好建筑抗震設(shè)計(jì)理念，并根據(jù)實(shí)際工作中的建筑結(jié)構(gòu)以及工程項(xiàng)目來做出科學(xué)、合理的選擇，以此來保障建筑抗震設(shè)計(jì)理念的有效展開。而在這個(gè)過程中，對(duì)影響建筑材料選擇的最大因素還是建筑工程的結(jié)構(gòu)，因此理應(yīng)將建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)作首要考慮指標(biāo)。此外，在建筑材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的過程中，也要根據(jù)施工進(jìn)度分批進(jìn)入。同時(shí)，在建筑材料進(jìn)入時(shí)，還要設(shè)置專門的人員對(duì)施工材料進(jìn)行二次檢查，以此來防止因人為因素造成的材料掉包、以此充好等問題。并對(duì)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的材料設(shè)置專門的擺放區(qū)域，由專門人員進(jìn)行統(tǒng)一管理，按照實(shí)際施工情況進(jìn)行發(fā)放，并每天記錄材料的剩余情況，以此來保證施工的整體質(zhì)量。

2.5科學(xué)合理的選擇分柱體。因?yàn)槎讨箯澞芰h(yuǎn)遠(yuǎn)超過了抗剪能力，所以當(dāng)遭遇地震時(shí)，抗彎能力還沒有全面發(fā)揮自身的作用就出現(xiàn)剪壞、損壞等現(xiàn)象，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，需要適當(dāng)?shù)墓芸囟讨箯澬阅?，這就需要短柱接近于抗剪強(qiáng)度，如此一來，遇到地震時(shí)，短柱就可以使抗彎能力的實(shí)際屈服強(qiáng)度得到滿足。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，施工人員通常會(huì)采用控制抗彎強(qiáng)度的方法，實(shí)際上就是設(shè)計(jì)豎向的縫隙，把短柱按照相應(yīng)比例劃分為多個(gè)分體柱，在柱肢間可以設(shè)計(jì)連接鍵，以便于使分體柱配筋的要求得到滿足，從而增強(qiáng)部件的抗震性能，提高部件的強(qiáng)度系數(shù)。選擇分體柱過程中，雖然不能增強(qiáng)柱子抗剪能力，但是基于減少抗彎性能的基礎(chǔ)上，可以提高柱子抗變形的能力，以便于使短柱逐漸改變?yōu)殚L柱，進(jìn)而增強(qiáng)短柱抗震的性能。

結(jié)束語

總而言之，隨著社會(huì)的快速進(jìn)步，擴(kuò)大了建筑項(xiàng)目的建設(shè)范圍，面對(duì)這種發(fā)展形勢(shì)，人們對(duì)高層建筑的要求越來越嚴(yán)格。這就需要工作人員在設(shè)計(jì)高層建筑施工方案過程中需要全面考慮建筑項(xiàng)目建設(shè)的場(chǎng)地，通過全面分析高層混凝土建筑項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際地質(zhì)環(huán)境之后，需要優(yōu)化設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)，進(jìn)而增強(qiáng)高層混凝土建筑的抗震能力，從而使高層建筑的可靠性與安全性得到有效保證。

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