建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

王役民

(遼寧省東煤測試分析研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110000)

一、抗震設(shè)計(jì)理念概述

建筑設(shè)計(jì)過程中，需要對(duì)抗震結(jié)構(gòu)投入更多的時(shí)間和精力，使建筑的安全性更符合人們的需要。抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮多個(gè)方面的內(nèi)容，建筑設(shè)計(jì)人員要基于對(duì)抗震結(jié)構(gòu)與建筑材料性能的掌握的基礎(chǔ)上，采取針對(duì)性的措施對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，確?？拐鹦阅芰己?。在建筑抗震設(shè)計(jì)中，需要遵循以下原則：（1）整體性原則。建筑物抗震性能設(shè)計(jì)，需要考慮建筑物整體可以承受的震級(jí)，所以，建筑結(jié)構(gòu)的整體性是抗震設(shè)計(jì)中需要考慮的重點(diǎn)方向，最大限度地保證建筑物的整體抗震效果，從整體出發(fā)，確保建筑物在地震來臨時(shí)有良好的抗震性能。（2）確保建筑結(jié)構(gòu)的剛度滿足抗震要求?；趯?duì)建筑物剛性需求的考慮，如果建筑物剛度不符合要求，抗震性能將大大減弱，發(fā)生地震時(shí)，建筑會(huì)受到嚴(yán)重的損壞。所以，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中需要考慮建筑物的剛度，控制建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形。

二、運(yùn)用先進(jìn)設(shè)計(jì)理念進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)

（一）建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要合理選擇建筑基址

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)首先要合理選擇建筑工程的基址。在選址時(shí)應(yīng)盡量選擇地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定且地勢平坦開闊的區(qū)域。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)載荷要求對(duì)該區(qū)域的土壤密度以及硬度等指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行檢測，以確保其基礎(chǔ)的穩(wěn)定性以及承載能力能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在選擇建筑基址時(shí)應(yīng)盡量避免在地震斷裂帶、河岸邊緣地帶以及采空區(qū)等位置進(jìn)行工程建設(shè)，如果受客觀條件限制必須在軟弱基址上開展工程建設(shè)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)基址的地質(zhì)特點(diǎn)，采取相應(yīng)的加固處理方法來改善地基的承載性能。

（二）建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要合理選擇結(jié)構(gòu)材料

在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理選擇建筑材料。在地震發(fā)生時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的自重會(huì)加大其傾覆力矩，會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的影響，因此，在保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全的基礎(chǔ)上，盡量選擇強(qiáng)度以及延伸性比較好，且質(zhì)量相對(duì)較輕的建筑材料，以降低建筑結(jié)構(gòu)的自重。此外，還要充分考慮建筑材料的均質(zhì)性因素，且連接構(gòu)件的連續(xù)性較好，這樣才能有效提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

（三）建筑結(jié)構(gòu)形式的選擇要科學(xué)合理

在目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是比較常用的結(jié)構(gòu)類型，其具有較好的整體性、延伸性和經(jīng)濟(jì)性，然而一旦遭遇持續(xù)性地震作用的影響時(shí)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)在地震荷載的持續(xù)作用下出現(xiàn)剛度下降的情況，并造成開裂等問題的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，雖然新型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工簡單易行，然而其在形變以及強(qiáng)度等方面還存在一定的缺陷。此外，鋼結(jié)構(gòu)雖然具有較好的抗震能力，但是其成本造價(jià)相對(duì)較高。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)綜合分析建筑工程施工現(xiàn)場的具體地質(zhì)特點(diǎn)、地震烈度等級(jí)以及工程投資成本等多種因素，合理選擇建筑工程的結(jié)構(gòu)類型，以保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，并提高抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

（四）建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要綜合運(yùn)用多種抗震技術(shù)手段

在抗震結(jié)構(gòu)合計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理采用多種抗震手段，通過多重抗震防線的設(shè)計(jì)來提高建筑的抗震性能。例如，可以采用懸掛隔震結(jié)構(gòu)來進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這樣通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中大部分構(gòu)件的懸掛處理來降低地震波所產(chǎn)生的能量傳遞作用，從而使建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到提高，為建筑工程的用戶增加逃生的時(shí)間和機(jī)會(huì)。

（五）建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及相關(guān)的數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方案建模分析，才能更加準(zhǔn)確地模擬分析建筑結(jié)構(gòu)在荷載作用影響下的變形以及實(shí)際受力情況，從而對(duì)抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提高抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平和質(zhì)量。

三、提升混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效措施

（一）嚴(yán)格把控建筑材料

建筑材料是提高建筑物質(zhì)量的關(guān)鍵，對(duì)抗震有著重要作用。在選擇結(jié)構(gòu)材料的過程中，要充分參考抗震設(shè)計(jì)理念，根據(jù)具體的建筑工程項(xiàng)目以及建筑工程結(jié)構(gòu)，選擇出科學(xué)合適的結(jié)構(gòu)材料，保證抗震效果得到充分展現(xiàn)。其中結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)形式之間相互影響，因此是首要考慮指標(biāo)，主要包括以下幾個(gè)方面：強(qiáng)度和重力比值；勻稱；正交各向問題；連續(xù)性和延展性。同時(shí)，建筑材料應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度的要求分別進(jìn)入施工現(xiàn)場，在進(jìn)入現(xiàn)場前管理人員應(yīng)對(duì)材料的數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行再次審核，防止材料掉包或摻假情況的發(fā)生，對(duì)提升建筑物的抗震強(qiáng)度具有重要意義。

（二）設(shè)計(jì)抗震建筑方案

設(shè)計(jì)抗震建筑方案是在建筑施工前必須進(jìn)行的，在設(shè)計(jì)抗震建筑方案時(shí)，應(yīng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，能夠提高建筑抗震系數(shù)，保障建筑物在地震來臨時(shí)的安全。對(duì)于混凝土建筑而言，建筑場地的選址應(yīng)做到嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的調(diào)研，這對(duì)確保高層建筑整體在地震當(dāng)中的安全性尤為重要。其中對(duì)每一個(gè)建筑選址應(yīng)做到結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際綜合地理情況、地形地貌研究等。設(shè)計(jì)人員必須事先掌握房屋內(nèi)地震作用的傳遞路徑，在對(duì)其進(jìn)行構(gòu)建設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意盡量內(nèi)部應(yīng)力實(shí)現(xiàn)均勻性，從而提升整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要針對(duì)抗震規(guī)范、抗震結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際施工設(shè)計(jì)簡圖，明確相應(yīng)的抗震傳遞途徑，從而有效避免因?yàn)榫植繂栴}導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件被破壞，以此保證抗震能力受打擊。方案設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮建筑場地的特點(diǎn)，對(duì)建筑物的抗壓能力進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)不同等級(jí)的地震產(chǎn)生的影響進(jìn)行計(jì)算、推演，要對(duì)其布局進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，最大程度的使高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)各種設(shè)施之間保持平衡分布。施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，有利于確保建筑物的剛度符合抗震標(biāo)準(zhǔn)。

（三）設(shè)置建筑抗震防線

之所以加強(qiáng)對(duì)高層建筑的抗震防線設(shè)計(jì)，是為了保障在實(shí)際地震發(fā)生過程中，建筑的主體結(jié)構(gòu)受到的影響最小，同時(shí)也是為了防止在地震發(fā)生之后的余震對(duì)建筑的二次破壞。針對(duì)不同的抗震設(shè)防烈度，地震效應(yīng)增大系數(shù)會(huì)形成不同的數(shù)值，因此在實(shí)際應(yīng)用抗震設(shè)計(jì)理念的過程中，必須要引起注意。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行計(jì)算，對(duì)部分薄弱的環(huán)節(jié)加強(qiáng)建設(shè)，將薄弱部位的承重力轉(zhuǎn)移到高強(qiáng)度環(huán)節(jié)上，從而實(shí)現(xiàn)壓力的分布。建筑抗震防線的設(shè)置應(yīng)保證低震級(jí)時(shí)不壞，中震級(jí)時(shí)能夠修理，大震級(jí)時(shí)不會(huì)導(dǎo)致建筑物倒塌。防線設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)，沿著建筑物的豎直方向設(shè)立防線，防線的設(shè)置數(shù)量應(yīng)保持均勻的原則，最好能夠?qū)ΨQ設(shè)計(jì)。抗震防線應(yīng)設(shè)置多道，將防線與建筑物的其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)連接，能夠形成合力，有利于在地震來臨時(shí)提高建筑物的抗震性能，減少建筑物倒塌造成的損害。

結(jié)束語：

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)中的重要組成部分，因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，對(duì)行業(yè)的發(fā)展趨勢、各種先進(jìn)的材料設(shè)備以及設(shè)計(jì)方法要有充分的了解，同時(shí)要積極借鑒國內(nèi)外抗震設(shè)計(jì)的成功案例以及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，準(zhǔn)確把握抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并結(jié)合建筑工程具體的抗震等級(jí)要求對(duì)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案加以優(yōu)化，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及相關(guān)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，提升建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平。