建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震問(wèn)題分析

陳加超

【摘要】地震是破壞性非常強(qiáng)的自然災(zāi)害之一，一旦發(fā)生，會(huì)給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大的威脅，因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須考慮到地震作用的影響，要使建筑體具有較強(qiáng)的抗震性能。當(dāng)前階段有關(guān)抗震規(guī)范中對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能做了明確的要求，就是要能夠做到小震不壞、中震可修、大震不倒，為了實(shí)現(xiàn)這樣的抗震目標(biāo)，有關(guān)部門(mén)加大了對(duì)建筑抗震方面的研究力度，主要的抗震設(shè)計(jì)原則如下：對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌芽兀糠纸ㄖ?gòu)件在地震發(fā)生時(shí)允許進(jìn)入非彈性的工作狀態(tài)，這樣就能夠使整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的延性，能夠達(dá)到裂而不倒的目的。但是這種傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)方法存在非常多的缺陷，如果發(fā)生超出抗震設(shè)防烈度的地震時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性是無(wú)法得到保障的，因此，為了適應(yīng)新建筑形式的抗震需求，隔震減震控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);抗震措施

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

16.031

1、建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)研究的關(guān)鍵意義

從目前情況來(lái)看，地震是人們平時(shí)生活中最常發(fā)生的自然災(zāi)害之一，同時(shí)地震災(zāi)害產(chǎn)生以后的危害性、破壞性非常大，并且也具備了很強(qiáng)的不可預(yù)估性。因此，一經(jīng)發(fā)生地震，影響程度將特別大，倘若人們居住的建筑沒(méi)有抗震能力，就會(huì)危及民眾的個(gè)人安全以及財(cái)產(chǎn)安全?？梢?jiàn)，建設(shè)物本身的抗震能力具有了特別關(guān)鍵的作用。在很早以前，我國(guó)在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震標(biāo)準(zhǔn)方面就提出了“小震不壞、中震可修、大震不倒”的準(zhǔn)則，所以大部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員都意識(shí)到了建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的重要性，并且按相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，以保證建筑抗震能力得到顯著的提升，繼而保障建設(shè)物的整體安全穩(wěn)固性，這樣就能最大程度上降低地震對(duì)民眾生命財(cái)產(chǎn)安全的影響程度。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的責(zé)任重大，如何使建筑在地震來(lái)臨時(shí)發(fā)揮出應(yīng)有的抗震能力，保證人民生命安全與財(cái)產(chǎn)安全是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)人員需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

2、房屋結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)原則

2.1簡(jiǎn)化原則

結(jié)合以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)得知，在抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式越簡(jiǎn)單，傳力越清晰明了，其抗震性能也越高，而且簡(jiǎn)單的抗震結(jié)構(gòu)在進(jìn)行力學(xué)性能計(jì)算時(shí)，其計(jì)算結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性也越高。對(duì)此，在應(yīng)用設(shè)計(jì)中，可以結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)簡(jiǎn)化房屋抗震結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，優(yōu)化結(jié)構(gòu)構(gòu)件的傳力途徑，這樣能夠有效提升房屋建筑對(duì)建筑地震作用力的承受能力，全面提高房屋建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震性能。

2.2整體性原則

展開(kāi)建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)內(nèi)容不只是針對(duì)某一個(gè)建筑內(nèi)的某一個(gè)部位，而是將抗震設(shè)計(jì)貫穿到整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，從而提高建筑整體的抗震性能。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要從整體性設(shè)計(jì)出發(fā)，使其滿足各大指標(biāo)要求。對(duì)各種可能影響結(jié)構(gòu)抗震性的影響因素進(jìn)行分析，借助數(shù)字模型對(duì)于結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理，以此來(lái)提升結(jié)構(gòu)本身的抗震性。而且對(duì)于構(gòu)件需滿足其抗震構(gòu)造措施的要求，避免應(yīng)力集中等問(wèn)題的出現(xiàn)，從而提高結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)定性和可靠性。

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

3.1建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在建筑結(jié)構(gòu)的組成中，地基基礎(chǔ)屬于非常重要的內(nèi)容之一，其抗震能力也會(huì)影響到建筑整體的穩(wěn)定性。因此，在該環(huán)節(jié)的抗震設(shè)計(jì)中，需要在前期做好基礎(chǔ)資料的采集工作，如區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)活躍度等，根據(jù)評(píng)估結(jié)果來(lái)確定該工程地基所需要具備的承載力，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造來(lái)明確基礎(chǔ)加固措施，如基坑深度、支護(hù)措施等，從而起到提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)依據(jù) GB50007-2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》、JGJ3-2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、GB50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行如下優(yōu)化調(diào)整：1）結(jié)合該工程的相關(guān)資料，對(duì)于建筑基礎(chǔ)參數(shù)內(nèi)容進(jìn)行明確，內(nèi)容包括地基基礎(chǔ)挖深、基礎(chǔ)總面積、樁基直徑/深度、接縫寬度等。2）利用有限元模型對(duì)建筑極限荷載進(jìn)行計(jì)算，以此為基礎(chǔ)來(lái)優(yōu)化荷載組合，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行明確。3）進(jìn)行地基基礎(chǔ)的形變量監(jiān)測(cè)和計(jì)算，計(jì)算時(shí)參考正常狀態(tài)來(lái)完成，對(duì)于該狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)組合進(jìn)行確定。4）根據(jù)承載能力極限狀態(tài)下的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合，對(duì)基礎(chǔ)或承臺(tái)高度、基礎(chǔ)內(nèi)力、確定配筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。

3.2 依據(jù)抗震標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范平面及豎向設(shè)計(jì)

平面規(guī)則與建筑物的穩(wěn)定性也存在一定的聯(lián)系，這是設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮的因素之一。通常情況下，抗震建筑的平面是有一定標(biāo)準(zhǔn)的，比如，凹凸口的深度與寬度，平面長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，不宜采用角部重疊或細(xì)腰形的平面布置。因此，結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)力求簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，避免剛度、質(zhì)量和承載力分布不均勻。對(duì)于有較多凹凸口的復(fù)雜形狀平面要進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)或采用一定的補(bǔ)救措施，以最大限度地保證建筑的穩(wěn)定性。對(duì)于抗震高層建筑的結(jié)構(gòu)豎向布置，應(yīng)避免過(guò)大的外挑和收進(jìn)，宜規(guī)則、均勻，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度也應(yīng)該做到上小下大均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件宜上下連續(xù)貫通。

3.3建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)

強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件是進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)的重要概念。相較于梁構(gòu)件破壞而造成的局部破壞，柱子的破壞會(huì)危及整體結(jié)構(gòu)的安全性，造成結(jié)構(gòu)的整體垮塌。因此，在結(jié)構(gòu)中為了保護(hù)柱，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗地震能力，將塑性鉸先出現(xiàn)在梁部，通過(guò)發(fā)展一定的塑性來(lái)吸收地震能。還有強(qiáng)柱系數(shù)，梁柱線剛度比等都是相應(yīng)指標(biāo)。強(qiáng)柱弱梁使梁端的塑性鉸先出、多出，盡量減少或推遲柱端塑性鉸的出現(xiàn)。適當(dāng)增加柱的配筋可以達(dá)到上述目的。需保證強(qiáng)剪弱彎是因?yàn)榧羟衅茐氖且环N脆性破壞，而彎曲破壞是延性破壞，有所預(yù)兆，所以能進(jìn)行及時(shí)的人員疏散、財(cái)產(chǎn)轉(zhuǎn)移。在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)中，梁柱的剪力設(shè)計(jì)值需按規(guī)范要求進(jìn)行調(diào)整。不同抗震等級(jí)的梁、柱采用不同剪力增大系數(shù)，同樣需考慮材料實(shí)際強(qiáng)度和鋼筋實(shí)際面積2個(gè)因素的影響。強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件則需對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)進(jìn)行抗震驗(yàn)算，并且在各抗震等級(jí)下的框架節(jié)點(diǎn)均應(yīng)符合構(gòu)造措施要求。

結(jié)語(yǔ)：

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑的抗震設(shè)計(jì)也取得了巨大的突破，其抗震能力也得到了大幅度的提升，其中隔震減震技術(shù)更是得到了大范圍的推廣應(yīng)用，隨著建筑形式的多樣化，對(duì)抗震能力會(huì)有著更高的要求，因此，在未來(lái)的發(fā)展中，仍然需要加大對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)的研究力度，要能夠在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，推動(dòng)建筑抗震設(shè)計(jì)工作的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙雪飛，盧小玉.淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中“隔震減震控制技術(shù)”的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)[J].建材與裝飾，2019，15（2）：133-134.