現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計及加固處理研究②

樊強

摘要：隨著我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，建設(shè)用地日趨緊張，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)正逐步向多樣化方向發(fā)展，高層建筑形式逐漸成為當前建筑領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢。但是高層建筑的特點是樓層高，一旦發(fā)生地震等災害，會造成巨大的損失。因此，將抗震設(shè)計融入現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中具有十分重要的意義。由于建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計與工程的質(zhì)量和安全密切相關(guān)，在抗震設(shè)計的過程中，涉及的領(lǐng)域和因素很多，這在很大程度上增加了抗震設(shè)計的難度。因此，目前建筑結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計中仍存在許多問題和隱患。因此，在發(fā)生地震時，房屋不能成為人們的避難所，而是威脅人們生命和健康的一根稻草。因此，分析現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計和加固處理對建筑工程的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代建筑;結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計;加固處理

1 建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

由于幾個延性較好的子系統(tǒng)將構(gòu)成一個抗震結(jié)構(gòu)體系，具有一定延性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件相互配合。例如，韌性框架和剪力墻構(gòu)成框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。在一系列的大地震之后，經(jīng)常伴隨著一系列的余震。如果只設(shè)計了一條防御線，余震的破壞將在很大程度上導致已經(jīng)損壞的建筑倒塌，造成致命的打擊。為了防止地震倒塌，在地震結(jié)構(gòu)體系中必須設(shè)計大的內(nèi)外冗余度。為了在很大程度上提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，耗能構(gòu)件應滿足良好的延性和適當?shù)膭偠纫蟆?/p>

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的抗震結(jié)構(gòu)類型

2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

在設(shè)計房屋建筑結(jié)構(gòu)的過程中，整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計是最基礎(chǔ)也是最重要的一項內(nèi)容，不僅要求確保設(shè)計的合理性，還要對結(jié)構(gòu)材料進行嚴格的篩選，全面提升建筑結(jié)構(gòu)的強度，避免被地震所影響。在實際設(shè)計中，應該對鋼結(jié)構(gòu)進行深入的研究，尤其在框筒結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，強度必須要滿足要求。對于鋼結(jié)構(gòu)來說，各個節(jié)點的強度相對較低。在實際設(shè)計中，要對節(jié)點受力進行詳細的分析，保持平衡的節(jié)點彎矩，受到斜向地震力的影響，橫軸和縱軸的彎矩比為1.414：1。為了更加深入地對斜向地震的影響進行研究，可以采用有限元分析軟件進行仿真分析，設(shè)定好參數(shù)后由軟件進行計算。

2.2 伸縮縫結(jié)構(gòu)設(shè)計

針對規(guī)模較大的房屋建筑結(jié)構(gòu)，采用設(shè)計伸縮縫的方式可以預防結(jié)構(gòu)變形碰撞的問題。并不是所有房屋建筑的結(jié)構(gòu)都適合設(shè)置伸縮縫，通常在大規(guī)模建筑、組合式建筑中比較常用，具體的應用方式要根據(jù)實際情況進行分析。

2.3 隔震層設(shè)計

在建筑設(shè)計的過程中，很多規(guī)模較大的建筑都會采用設(shè)置隔震層的方式來降低地震力的傳導效果。在實際設(shè)計的過程中，常用的思路和方法有2種。一種是在地基中設(shè)置隔震層，可以選擇有效的吸能材料，然后在基坑中填埋，如果發(fā)生地震，則地基中的吸能材料可以降低能量傳導，具有一定的結(jié)構(gòu)防護效果。另一種是設(shè)置隔震基座。這種結(jié)構(gòu)的技術(shù)形式多種多樣，包括滑移隔震支座、鉛芯隔震基座等等。對于規(guī)模較大的建筑，會在地面建筑與樁體之間安裝隔震支座，利用這個結(jié)構(gòu)降低地震能量的傳導效果，確保建筑的穩(wěn)定安全。

2.4 我國建筑結(jié)構(gòu)抗震加固的發(fā)展歷程

建筑物結(jié)構(gòu)想要實現(xiàn)抗震加固的需求就必須要以抗震鑒定后的結(jié)論作為依據(jù)，所以可以說抗震加固工作是抗震鑒定的另一種存在形式。在過去的幾十年發(fā)展歷程當中可以發(fā)現(xiàn)，我國的建筑物結(jié)構(gòu)抗震鑒定與加固工作已經(jīng)經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。

2.4.1 起步階段

第一階段為起步階段，從1966年邢臺地震爆發(fā)開始到10年后唐山大地震再次爆發(fā)為止，讓人們逐漸意識到到了建筑物抗震的重要性，而這一階段的經(jīng)歷也成為了我國抗震鑒定與加固處理的一個起點，同時也是一個嘗試與試驗的階段。該階段所具備的特點主要包括：對抗震鑒定、加固處理的基本方法和相關(guān)技術(shù)進行探索和分析，通過大量的實踐表明了抗震鑒定與加固處理對于提高建筑結(jié)構(gòu)安全性而言有一定的有效性和必須性。

2.4.2 高速發(fā)展階段

第二階段為高速發(fā)展階段，從唐山大地震開始一直持續(xù)到1989年國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》正式發(fā)布為止。該階段被人們稱之為抗震鑒定及加固處理的高速發(fā)展階段。在這個發(fā)展階段中所呈現(xiàn)出來的特點與上一階段有著本質(zhì)上的不同，主要包括：構(gòu)建了完善的抗震鑒定與加固管理體系，并基于該體系的基礎(chǔ)上進一步制定了適合當下建筑結(jié)構(gòu)安全的《工業(yè)及民用建筑抗震鑒定標準》，并在國家政府的統(tǒng)一部署下，首選完成了7度以上的抗震設(shè)防地區(qū)建筑物抗震鑒定與加固工作，有效地提高了我國城市內(nèi)建筑的抗震性能。同時也正是在這一高速發(fā)展階段當中，抗震加固處理技術(shù)提出了極強變形能力、提高強度以及提高整體性等建議，并通過構(gòu)造柱、外加圈梁、夾板墻以及鋼構(gòu)套等方式作為基本手段，逐漸形成一系列以外加構(gòu)件法、替換法以及增強自身法等方式來完成抗震結(jié)構(gòu)的加固處理。

2.4.3 綜合開發(fā)階段

第三階段為綜合開發(fā)階段，該階段的起始時間為《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》正式執(zhí)行的日子開始，也是經(jīng)過了長期的發(fā)展和經(jīng)驗總結(jié)后，逐漸進入到抗震鑒定與加固的綜合開發(fā)與發(fā)展階段當中，也在一定程度上意味著我國的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計已經(jīng)取得了一定的成績。該階段所展現(xiàn)出來的主要特點有：建筑結(jié)構(gòu)的抗震鑒定與加固處理已經(jīng)按照相關(guān)要求擴大至6度設(shè)防區(qū)當中，同時，結(jié)合該地區(qū)的實際情況，梳理并制定了與GBI11-89設(shè)計規(guī)范相適應的鑒定方法和加固技術(shù)等相關(guān)規(guī)范、標準，目的在于強調(diào)綜合發(fā)展和分析現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。建筑結(jié)構(gòu)的抗震鑒定與加固以及功能改造在我國經(jīng)濟體制改革的過程中形成了一種緊密的結(jié)合，因為在進行抗震加固時，不僅要考慮其安全性，還要想到建筑面積的擴大和使用，在改變和完善建筑使用功能的同時，還可以保持建筑物的美觀造型。處于這一發(fā)展階段當中，涌現(xiàn)出了很多全新的鑒定、加固技術(shù)和材料，例如：鋼筋化學錨固技術(shù)、消能減震技術(shù)、碳釬維片加固技術(shù)以及隔震技術(shù)等。

3 建筑結(jié)構(gòu)加固處理技術(shù)

促進抗震加固技術(shù)的發(fā)展進步的主要動力就是最新研發(fā)的加固材料，通過對過去幾十年的經(jīng)驗教訓總結(jié)發(fā)現(xiàn)，有效的抗震鑒定檢測技術(shù)都是依托于檢驗儀器的基礎(chǔ)上實現(xiàn)提高的，加固技術(shù)則是依托于新材料的出現(xiàn)和應用而實現(xiàn)發(fā)展的。因為先進的加固材料具備高強、輕質(zhì)、耐高溫、抗腐蝕等性能，不僅抗震防火的效果非常理想，而且便于加固施工，是促進加固處理發(fā)展的關(guān)鍵所在。而加固改造方法的有效提升是促進加固發(fā)展的另一大助力?，F(xiàn)階段的加固處理主要是以建筑結(jié)構(gòu)以及承載力不足等方面的加固為主，就整體角度而言缺少了對結(jié)構(gòu)的辨別和掌控。例如：在處理加固多層磚混結(jié)構(gòu)墻體時，關(guān)鍵在于增強墻體的鋼度，從而與相鄰樓層的產(chǎn)生一定的鋼度差，這樣的加固方式對于建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能而言存在一定不利影響。另外，在進行加固處理之后的構(gòu)件其承載力有著明顯的提升，但是卻造成了防火等級下降的情況。這些問題都在一定程度上表明了在進行加固處理時需要就整體角度進行把控，通過加固處理的方式來妥善地解決存在的問題。

結(jié)束語：

總而言之，在地震頻發(fā)的環(huán)境下，加強對現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和加固處理是非常必要的，當基于合理的角度上明確建筑結(jié)構(gòu)的具體形式之后，就需要科學地布置建筑物的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，只有這樣才能夠最大限度地避免因抗震不利而造成的嚴重后果。因此，不斷創(chuàng)新和優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，是保障人們生命財產(chǎn)安全的重點，更是建筑行業(yè)得以持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

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