建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)

張圖

摘 ? ?要：地震發(fā)生頻率的增加，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)逐漸受到人們的關(guān)注，并希望通過提升抗震性能保護(hù)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。不過目前的抗震設(shè)計(jì)因思慮不周，還存在一些問題有待解決。本文就對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)展開重點(diǎn)分析和探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);抗震設(shè)計(jì);生命財(cái)產(chǎn)安全

1 ?引言

近幾年，地震發(fā)生頻率增多，為我國經(jīng)濟(jì)效益及人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重威脅。為減低地震影響，建筑設(shè)計(jì)中科學(xué)規(guī)劃抗震設(shè)計(jì)顯得尤為重要。設(shè)計(jì)人員應(yīng)做好建筑所在區(qū)域內(nèi)地質(zhì)地形、環(huán)境、歷史數(shù)據(jù)的勘察，遵循現(xiàn)有原則要求，開展設(shè)計(jì)活動(dòng)，優(yōu)化建筑的抗震性能。

2 ?建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

地震災(zāi)害帶來的危險(xiǎn)和損失極大，需要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，合理規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，以抵抗不同等級地震災(zāi)害的影響，將損失和危險(xiǎn)降到最低。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)其實(shí)就是通過加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)間的連接和制約，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力的均衡劃分，控制地震波變動(dòng)帶來的影響，從而維護(hù)建筑的安全性。

目前在抗震設(shè)計(jì)中，一方面設(shè)計(jì)人員會(huì)結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)整體情況，以科學(xué)方式做好結(jié)構(gòu)間的有效連接或分離，實(shí)現(xiàn)對地震波的均衡處理，抵消其帶來的危險(xiǎn)性;另一方面會(huì)利用增加抗震防線的方式，將震中和震后帶來的影響科學(xué)控制，降低地震帶來的不良影響。或者還會(huì)通過判斷結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，添加適當(dāng)防護(hù)措施，優(yōu)化抗震性能。也只有這樣，才能提高建筑結(jié)構(gòu)的剛度、承載力，加強(qiáng)建筑抵抗外力干擾的能力，減弱地震帶來的負(fù)面影響，如圖1所示。

3 ?建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原則

3.1 ?簡單化

根據(jù)現(xiàn)有資料分析可知，越簡單的建筑結(jié)構(gòu)抗震性能越強(qiáng)，在地震災(zāi)害中受到的損失越低。這是因?yàn)楹唵蔚慕ㄖY(jié)構(gòu)在受力規(guī)劃時(shí)，能夠做到清晰明確，均衡性較高。而繁雜的建筑結(jié)構(gòu)需要設(shè)計(jì)人員對每個(gè)結(jié)構(gòu)的特征和功能加以分析，考量其受力情況及可能存在的外界壓力侵?jǐn)_，由于復(fù)雜結(jié)構(gòu)考慮內(nèi)容的繁雜性，會(huì)存在不周全的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力劃分不均，在地震波作用下，出現(xiàn)了破損、裂縫、位移等問題。再者，越簡單的建筑工程結(jié)構(gòu)體系還能夠有效降低地震所帶來的危害性程度，弱化地震作用中的力學(xué)傳遞，進(jìn)而保障建筑的抗震效果。

3.2 ?整體性

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)應(yīng)從整體性角度出發(fā)，分析結(jié)構(gòu)間的關(guān)系，掌握不同結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，這樣才能更加合理地開展力的均衡劃分，在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)，借助結(jié)構(gòu)間的相互作用力，將地震產(chǎn)生的多余振動(dòng)緩解掉，如圖2。地震災(zāi)害波及的是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)，不是單純的某一個(gè)部位，從這方面考慮也應(yīng)該加強(qiáng)整體布局考量，提高設(shè)計(jì)合理性，優(yōu)化建筑的抗震性能。

在設(shè)計(jì)過程中，還需充分考慮可能影響到建筑工程項(xiàng)目穩(wěn)定性的各個(gè)因素，做到嚴(yán)格規(guī)避，加強(qiáng)各結(jié)構(gòu)部分之間的協(xié)調(diào)性，對于各個(gè)部分直接的力學(xué)作用特點(diǎn)予以精確分析。

3.3 ?抵抗性

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的目的是增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抵抗地震災(zāi)害的能力，保證建筑的穩(wěn)定性，延長建筑的使用壽命。在設(shè)計(jì)中除要遵循上述原則外，還應(yīng)加大對抵抗性設(shè)計(jì)的關(guān)注力度，完善建筑的抵抗性能，化解地震帶來的不良影響。在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需先構(gòu)建較為理想的抵抗力，這樣也就能夠促使其在發(fā)生地震時(shí)發(fā)揮出相應(yīng)的抵抗效果，體現(xiàn)出建筑較為理想的預(yù)防性效果。不過需要注意的是，在抵抗力設(shè)置中，參數(shù)數(shù)值不宜過大，要在保證建筑穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上科學(xué)規(guī)劃，維持建筑結(jié)構(gòu)受力的均衡性。

4 ?建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

4.1 ?建筑位置的科學(xué)選擇

科學(xué)選擇建筑位置是實(shí)現(xiàn)建筑保護(hù)，降低外界不良因素侵襲的重要手段。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，為減少建筑受地震災(zāi)害的波及，加強(qiáng)建筑穩(wěn)固性和實(shí)用性，需盡可能的將建筑安置在板塊變動(dòng)不明顯的地方。不過隨著社會(huì)發(fā)展，建筑數(shù)量的增多，遇到的復(fù)雜地形也在增加，這樣情況下，建筑位置確定的科學(xué)性與否，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)抗震要求加以綜合分析與考量，以避免地震中強(qiáng)烈晃動(dòng)對土體帶來威脅，降低建筑坍塌率。也正因如此，設(shè)計(jì)人員在建筑場地選擇中，要先做好地質(zhì)地貌的勘察工作，了解建設(shè)區(qū)域內(nèi)土體結(jié)構(gòu)及分布情況，確定建筑所在位置。最好是將建筑放置在開闊、平坦的土地上。

此外，在設(shè)計(jì)中，還要對土體密實(shí)度、堅(jiān)硬程度、凝結(jié)度等物理性能加以分析，確定荷載壓力，合理規(guī)劃結(jié)構(gòu)組合形式，優(yōu)化抗震性能。如果實(shí)在無法避開這些地方，就要求設(shè)計(jì)人員發(fā)揮所長，展開合理的改造，根據(jù)相應(yīng)的抗震級別采取地基加固和結(jié)構(gòu)加固措施，如地樁法等，以減少地震帶來的危害。

4.2 ?設(shè)置多重抗震防線

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)多道抗震防線，可有效削弱地震發(fā)生時(shí)，劇烈震動(dòng)對建筑結(jié)構(gòu)的影響，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)間連接的緊密性，優(yōu)化建筑抵抗和穩(wěn)定性能。目前在開展建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員會(huì)通過構(gòu)件的科學(xué)使用開展多重抗震防線的設(shè)計(jì)工作，為建筑提供堅(jiān)固保障。如利用延展性較好的構(gòu)件設(shè)計(jì)第一道抗震防線，確保在一定振動(dòng)頻率下，結(jié)構(gòu)間的穩(wěn)定連接。之后再利用其他構(gòu)件設(shè)置二、三道防線，逐漸削弱地震波造成的影響，減弱沖擊力，增強(qiáng)建筑的荷載承受能力，避免坍塌事故的發(fā)生，維護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

4.3 ?科學(xué)布局，減少地震能量

利用合理布局結(jié)構(gòu)削弱地震能量影響，是降低地震災(zāi)害中建筑破損率的重要措施。為此，設(shè)計(jì)人員在工作開展中，應(yīng)從土木工程結(jié)構(gòu)入手，對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的性能要求加以分析和計(jì)算，并結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境，預(yù)測引發(fā)位移問題的原因，做好定量分析，之后根據(jù)這些數(shù)據(jù)開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以提高結(jié)構(gòu)抵抗能力，削弱地震能量，做好建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)保護(hù)。同時(shí)，在地震發(fā)生的過程中，為控制建筑物所可能遭受的破壞與變形，還需要定量分析，合理設(shè)計(jì)建筑下層位置移動(dòng)的延性比，該方法尤其適用于地質(zhì)硬度較大情況下的土木工程建設(shè)。

5 ?常見結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)

5.1 ?防震縫設(shè)計(jì)

防震縫設(shè)計(jì)是對符合標(biāo)準(zhǔn)要求建筑，實(shí)行抗震性能提升的一種有效方式。防震縫設(shè)計(jì)的目的是，讓建筑結(jié)構(gòu)按照功能和作用進(jìn)行科學(xué)劃分，在不影響建筑結(jié)構(gòu)連接性的同時(shí)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的獨(dú)立性，從而避免地震發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生牽連影響，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量。防震縫設(shè)計(jì)中，縫隙兩側(cè)應(yīng)該預(yù)留出合適的寬度，這樣可以使防震縫同上層建筑物分開，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，防震縫可以很好的減緩地震帶來的波動(dòng)，建筑的某一單元受到損害不會(huì)影響到其他部分。

5.2 ?墻體設(shè)計(jì)

建筑在地震影響下，最先出現(xiàn)問題的就是墻體結(jié)構(gòu)。墻體是建筑的主要支撐結(jié)構(gòu)，在地震發(fā)生時(shí)，地震能量會(huì)從下部向上傳導(dǎo)，下部結(jié)構(gòu)受到破壞后，作為支撐結(jié)構(gòu)的墻體所承受的荷載壓力將逐漸增大，導(dǎo)致自身出現(xiàn)不均的裂縫問題，且隨著能量的傳遞，裂縫也會(huì)逐漸向上延伸，破壞了建筑整體的穩(wěn)定性。

對此，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，完善墻體設(shè)計(jì)是非常必要的。墻體設(shè)計(jì)要制定明確的目標(biāo)要求，編制總體規(guī)劃方案，之后對方案內(nèi)容實(shí)行逐步細(xì)分，改善設(shè)計(jì)質(zhì)量。墻體設(shè)計(jì)中重點(diǎn)注意橫縱向設(shè)計(jì)內(nèi)容。在橫向設(shè)計(jì)中需保證均勻性，這樣地震能量傳導(dǎo)中，墻體才不會(huì)出現(xiàn)橫向位移問題;縱向設(shè)計(jì)中則要注重豎向結(jié)構(gòu)的抵抗能力、強(qiáng)度和剛度，減少豎向裂縫的產(chǎn)生，削弱地震能量傳導(dǎo)對墻體的傷害，避免建筑倒塌。一般情況下，建筑的強(qiáng)度主要受墻體數(shù)量的影響，假如墻體量沒有達(dá)到要求，建筑的結(jié)構(gòu)空間就會(huì)產(chǎn)生隔斷，建筑的強(qiáng)度自然無法得到保障。相應(yīng)的，建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力也會(huì)相對減小。所以說，墻體的設(shè)計(jì)和分布對于抗震設(shè)計(jì)而言具有關(guān)鍵性的作用。

5.3 ?屋頂設(shè)計(jì)

屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)主要集中在結(jié)構(gòu)形式的規(guī)劃上，目的是減輕建筑自重，優(yōu)化建筑質(zhì)量。在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，建筑質(zhì)量越高，穩(wěn)定性也會(huì)越好，受外界環(huán)境或自然災(zāi)害的影響也就越少。但因受到建筑自身特點(diǎn)的影響，自重會(huì)隨著穩(wěn)定性要求的提升而逐漸加大，一旦結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，在自重影響下，建筑也會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的坍塌事故，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。為此，設(shè)計(jì)中要對建筑自重加以控制，以期改進(jìn)建筑質(zhì)量，減輕建筑結(jié)構(gòu)重量。其中屋頂設(shè)計(jì)就是重要一環(huán)，在確保屋頂結(jié)構(gòu)滿足規(guī)定要求的基礎(chǔ)上，適當(dāng)降低屋頂重量，縮小建筑自重，以提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

6 ?結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)階段建筑行業(yè)發(fā)展中，建筑數(shù)量越來越多，面臨的環(huán)境也越來越復(fù)雜。在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為維持建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，增強(qiáng)其抗震性能，設(shè)計(jì)人員就需合理規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)布局，做好屋頂設(shè)計(jì)、墻體設(shè)計(jì)以及防裂縫設(shè)計(jì)，以此規(guī)避地震災(zāi)害的威脅，保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，為現(xiàn)代化城市發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

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