建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計問題及策略

吳傳偉 安徽南巽建筑規(guī)劃設(shè)計院有限公司

當(dāng)代社會，人們不論在工作、學(xué)習(xí)和生活中的所獲得的舒適體驗都得到了大幅度的提高。同時對居住的環(huán)境的各項要求也越來越高。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要充分考慮人們對生活品質(zhì)的追求。其中最重要的是安全問題，由于世界各地地震頻發(fā)，所以在設(shè)計中，建筑物的抗震性能是十分關(guān)鍵的一部分，它的設(shè)計可靠與否將直接反映到整體建筑物的使用安全。由于我國幅員遼闊，許多地區(qū)屬于高震區(qū)，研究建筑物抗震設(shè)計對于我國建筑行業(yè)安全性的提升有著舉足輕重的意義。

一、抗震建筑必要性概述

隨著地震現(xiàn)象頻繁發(fā)生，建筑物的使用安全性越來越受到人們的重視，特別是在受地震災(zāi)害影響較深的地區(qū)，建筑物采用抗震設(shè)計，可以在一定程度上對人們的生命財產(chǎn)起到保護(hù)作用。建筑物的抗震結(jié)構(gòu)體系可以有效地削弱地震發(fā)生時對建筑物主體的應(yīng)力破壞，它的設(shè)計在采用合理的結(jié)構(gòu)布局的同時，在選材上與普通建筑有很大區(qū)別。這類建筑在抵御地震等自然災(zāi)害方面起到至關(guān)重要的作用。

二、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

（一）多元化抗震設(shè)計

建筑抗震設(shè)計需要綜合多種因素。在設(shè)計時，不但要以基本的抗震原理為依據(jù)，還要考慮很多因素。在進(jìn)行抗震設(shè)計時需分析地震的特點(diǎn)，運(yùn)用先進(jìn)的理念進(jìn)行了多樣化的設(shè)計，以保證建筑具有多功能抗震性能。在部分地震多發(fā)地區(qū)，簡單的抗震設(shè)計不能提供全面的防護(hù)，抗震效果不好。因此，在設(shè)計過程中，應(yīng)全面分析建筑物受力特點(diǎn)的多樣性。以提高建筑物的安全性能，從而確?？拐痼w系能夠在地震時能夠發(fā)揮出重要作用。

（二）確保地震時各抗震體系結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮作用

在設(shè)計時，要充分考慮各個抗震構(gòu)件是否能有效的充分的發(fā)揮作用，否則建筑的抗震性能將大大降低。例如建筑物主要承載構(gòu)件能否有效的實現(xiàn)承受設(shè)計荷載，結(jié)構(gòu)物局部加固能否實現(xiàn)對整體建筑物承載力穩(wěn)定性的提高等。

（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)，強(qiáng)弱分布合理

在對建筑物主體承重結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須要嚴(yán)格按照現(xiàn)行規(guī)范要求，其強(qiáng)度布局應(yīng)嚴(yán)格遵守現(xiàn)行結(jié)構(gòu)體系規(guī)范要求。巧妙的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度分布，能最大限度地保證建筑物在發(fā)生地震時的穩(wěn)定性，使其不變形、不傾斜，各個結(jié)構(gòu)受力體系能夠共同作用保證建筑物的穩(wěn)定性。同時各部位的承載能力和變形能力均滿足該類建筑的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，以確保建筑的穩(wěn)定性和可靠性。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計問題

（一）抗震設(shè)計概念混淆

在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須以“大震不倒塌，中震可修復(fù)，小震不開裂”為標(biāo)準(zhǔn)，最大限度的減少地震造成的傷害。結(jié)構(gòu)體系要達(dá)到較好的抗震性能，僅靠采取設(shè)計是遠(yuǎn)不能滿足需要的。要最大限度的保證結(jié)構(gòu)的抗震能力，就必須加強(qiáng)受力重點(diǎn)部位的抗震要求。此外，還應(yīng)設(shè)計能降低地震力的環(huán)節(jié)，盡量延緩地震的進(jìn)程。

（二）抗震設(shè)計驗證不完善

抗震設(shè)計檢查同樣是提高建筑抗震能力的必要手段。主要有三種檢驗方法：（1）震后對建筑物的完整性進(jìn)行檢驗；（2）利用地震模型進(jìn)行模擬檢驗；（3）研究分析地震對建筑物的破壞。在實際施工中，由于建筑體系大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難對其抗震性能進(jìn)行直接檢驗。因此，我們可以先建立建筑結(jié)構(gòu)模型，然后對模型進(jìn)行測試，從而得到建筑物震后的具體情況。介于各種仿真軟件之間存在的計算差別，仿真結(jié)果也會有所不同。此外，由于目前采用模擬地震手段還不成熟，所以對其性能的檢測精度還不能完全保證。

（三）適用性問題

在建筑結(jié)構(gòu)中，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的適用性是關(guān)鍵。在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員對施工現(xiàn)場的調(diào)查和背景調(diào)查不夠，會導(dǎo)致抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計方案與實際工程要求不符。最后，建筑工程抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計失效，出現(xiàn)了重復(fù)設(shè)計和設(shè)計周期延長的現(xiàn)象。不利于工程的整體進(jìn)度控制，設(shè)計方案的適用性對工程實際應(yīng)用中的安全性有很大影響。

四、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計問題的改進(jìn)策略

（一）設(shè)置多道抗震防線，明確設(shè)計考慮

通過對建筑結(jié)構(gòu)體系主要組成部分的分析可以看出，一個完善的建筑結(jié)構(gòu)體系通常由多種延性子體系組成，不同的子體系通過延性結(jié)構(gòu)的合理連接具有較強(qiáng)的抗震效果。例如，建筑工程中經(jīng)常使用的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個子系統(tǒng)組成。如果發(fā)生強(qiáng)震，一些子系統(tǒng)會受到破壞，剩下的子系統(tǒng)仍然可以結(jié)合起來形成抗震防線。從內(nèi)力分布來看，整個結(jié)構(gòu)可以通過多條抗震線抵抗地震的破壞力，防止建筑物直接倒塌。另外，各子系統(tǒng)之間的連接構(gòu)件，如剪力墻的連梁，可以采取合理的設(shè)計，使其在地震破壞力作用下發(fā)生塑性變形，削弱地震破壞效應(yīng)，從而使主體結(jié)構(gòu)得到有效的保護(hù)。

（二）結(jié)構(gòu)性能參數(shù)計算

在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)性能參數(shù)的設(shè)置。一方面，建筑結(jié)構(gòu)的性能參數(shù)直接關(guān)系到抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理；另一方面，結(jié)構(gòu)性能參數(shù)對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能也有很大的影響。因此，在進(jìn)行設(shè)計工作時，工作人員必須正確地計算建筑物需要承受的力。此外，還需要計算建筑物在發(fā)生地震災(zāi)害時應(yīng)具有的荷載作用力（用于抗震的沖擊作用力）。而且，為了更有效地保護(hù)建筑物的抗震性能，必須進(jìn)一步提高相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此，建筑地震模型可以用來模擬不同地震烈度下建筑的反應(yīng)?？傊?，有關(guān)設(shè)計人員應(yīng)充分利用計算機(jī)對建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定參數(shù)進(jìn)行計算，以更好地保證建筑物抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性。

五、結(jié)束語

地震對建筑物產(chǎn)生的破壞力是巨大發(fā)的，發(fā)生時不但會對建筑物的整體結(jié)構(gòu)帶來不可逆轉(zhuǎn)的傷害，嚴(yán)重時甚至?xí)箷Φ饺藗兊纳敭a(chǎn)安全。地震往往是突然發(fā)生的，很難提前預(yù)報和預(yù)防。隨著當(dāng)今社會對建筑物的安全性要求越來越嚴(yán)格，我們必須提高建筑結(jié)構(gòu)抵抗自然災(zāi)害的能力，降低災(zāi)害發(fā)生時對建筑本身及人員生命安全的損壞。所以在進(jìn)行設(shè)計時應(yīng)把建筑物的安全穩(wěn)固性能放在首位，要對工程所在地的地質(zhì)構(gòu)造勘探詳細(xì)，并根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行合理的抗震設(shè)計，使建筑物的抗震性能得到更好的提升。