土木工程結(jié)構(gòu)中的抗震問題分析

吳繼昌

摘要：在現(xiàn)階段，設(shè)計(jì)和研究人員越來越重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)及抗震技術(shù)，因此，本文對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)及技術(shù)進(jìn)行了更加深入的研究和分析，不斷增強(qiáng)建筑的抗震水平。由此，本文先是對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要意義進(jìn)行了認(rèn)真的分析，進(jìn)而圍繞建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了幾點(diǎn)提升抗震強(qiáng)度的措施。

關(guān)鍵詞：建筑工程;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);抗震設(shè)計(jì);重要意義

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，住房問題越來越嚴(yán)重，建造了許多摩天大樓來解決住房問題。因此，在建筑的設(shè)計(jì)和施工中，抗震性能十分重要，這部分一直是建筑師設(shè)計(jì)的重點(diǎn)?？拐鹪O(shè)計(jì)是在發(fā)生地震時(shí)保持高層建筑完整性的重要元素，因此，我們有必要充分了解建筑結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)的重要性以及建筑結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。當(dāng)然，抗震設(shè)計(jì)必須符合結(jié)構(gòu)安全、可靠性和高經(jīng)濟(jì)效益的基本原則。抗震設(shè)計(jì)是基于科學(xué)合理的技術(shù)，必須確保在地震時(shí)抗震設(shè)計(jì)可以發(fā)揮作用，保證建筑物遭受地震之后經(jīng)過短時(shí)間的修繕工作就可以繼續(xù)使用，這大大降低維修成本，實(shí)現(xiàn)利益最大化。

1探析建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要意義

地震具有極強(qiáng)的破壞性、危害性以及隨機(jī)性，我國(guó)位于世界兩大地震帶—環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶的交會(huì)部位，地震頻繁。如果建筑工程不具有抗震性或是抗震性能過低，均會(huì)對(duì)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成極大的傷害和損失。因此，國(guó)家也出臺(tái)了相關(guān)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，并要求嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求去執(zhí)行。現(xiàn)如今，我國(guó)在建筑設(shè)計(jì)方面以結(jié)構(gòu)抗震性作為重點(diǎn)展開了研究，同時(shí)也取得了一些成績(jī)。隨著現(xiàn)今建筑工程抗震設(shè)計(jì)及技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，使地震危害得到了有效降低，同時(shí)也更好地保障了人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。就目前來看，國(guó)家對(duì)于地震規(guī)律性方面的認(rèn)識(shí)還不夠深入，還需進(jìn)一步深入地對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)抗震性進(jìn)行研究和探索，與此同時(shí)，各地區(qū)還應(yīng)當(dāng)制定與之相適應(yīng)的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。如今，人們對(duì)于建筑工程結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)方面的要求也越來越高，如何提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能成為一大難題。因此，這就需要不斷深入地研究抗震技術(shù)及其設(shè)計(jì)，盡可能確保人們?nèi)粘Ｉ罴捌焚|(zhì)，不斷提升建筑的抗震能力。

2建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1設(shè)計(jì)人員的抗震設(shè)計(jì)概念不明確

抗震減災(zāi)設(shè)計(jì)是為了更好地抵御大地震中的災(zāi)害，提高抗震減災(zāi)能力，避免造成生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。但是現(xiàn)在仍然有很多設(shè)計(jì)人員的建筑理念是用大量的優(yōu)質(zhì)鋼筋混凝土來抵抗地震。實(shí)踐證明，建筑材料結(jié)構(gòu)中主要鋼筋的固定不盡人意。而且，鋼筋數(shù)量的增加不僅會(huì)直接降低建筑材料的延性，還會(huì)降低建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震適應(yīng)性。因此，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，單純通過計(jì)算鋼筋數(shù)量來設(shè)計(jì)和分析結(jié)構(gòu)的抗震能力是不全面的。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要突出需要加強(qiáng)的薄弱部位，還要突出不能被地震破壞的薄弱部位，以保證整個(gè)建筑主體結(jié)構(gòu)的安全。由于基礎(chǔ)構(gòu)件的嚴(yán)重破壞往往直接消耗抗震建筑的大量能量，建立正確的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)理念才是我國(guó)抗震建筑設(shè)計(jì)真正的基本指導(dǎo)思想。

2.2抗震設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不夠重視

目前，許多建筑的主體結(jié)構(gòu)在多次地震中遭到嚴(yán)重破壞，這也是由于目前的抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要作用不夠明顯，設(shè)計(jì)人員不夠重視。這些安全問題和隱患，在遇到大地震時(shí)可能會(huì)逐漸放大，它已成為嚴(yán)重威脅人民生命和公共財(cái)產(chǎn)安全的重大社會(huì)問題。因此，在充分考慮抗震建筑實(shí)際工作環(huán)境的基礎(chǔ)上，應(yīng)做出合理的設(shè)計(jì)選擇，以提高抗震設(shè)計(jì)水平。

3加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)的措施

3.1科學(xué)選擇結(jié)構(gòu)體系

為了確保建筑物的整體協(xié)調(diào)，必須科學(xué)地選擇結(jié)構(gòu)體系。通常，建筑結(jié)構(gòu)工程的抗震設(shè)計(jì)概念要求以下兩個(gè)條件：①穩(wěn)定;②合適。通過選擇科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)工程體系來滿足結(jié)構(gòu)的變形和抵抗力要求。建筑物必須具有一定的剛度，才能在一定程度上承受自身的載荷，并有效防止變形;當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，才能對(duì)較大的地震力輔以緩沖，以防止對(duì)建筑物造成局部損壞。因此，在選擇結(jié)構(gòu)體系時(shí)，必須要明確建筑物傳力的途徑和受力的計(jì)算，轉(zhuǎn)換層的使用應(yīng)盡量避免，這樣可以降低建筑物傾斜或局部受損的幾率，從而保護(hù)建筑物。

3.2提升結(jié)構(gòu)延性

如果建筑物的抗震性低于地震等級(jí)，則由于脆性破壞很容易倒塌。因此，建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)提高結(jié)構(gòu)的延性并增加其強(qiáng)度?？梢愿倪M(jìn)以下內(nèi)容：①延性材料。如果使用延性材料在發(fā)生彈性變形或重復(fù)彈性變形時(shí)，延性不會(huì)有明顯下降。②桿件的延性。為了改善結(jié)構(gòu)的延性，應(yīng)檢查結(jié)構(gòu)部件的桿件的延性，例如塑性變形、能量耗散等。③構(gòu)件的延性。某一個(gè)構(gòu)件發(fā)生塑性變形和消耗能量的能力，可以通過提高墻體或框架的延性來改善建筑結(jié)構(gòu)的整體延性。通常，建筑結(jié)構(gòu)的延性與其抵抗塌陷或塑性變形的能力有關(guān)?？梢栽谠O(shè)計(jì)中使用以下方法：①在平面上，增強(qiáng)突變處和轉(zhuǎn)角處之類的延性;②對(duì)于豎向，可以增強(qiáng)薄弱樓板延性;③增加首道抗震防線部分的構(gòu)件延性。

3.3提升結(jié)構(gòu)的整體性

①選用鋼作為支撐結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)是建筑行業(yè)中的一項(xiàng)新技術(shù)，但已在許多項(xiàng)目中使用。如貴州鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展中心樓，占地26，000平方米，高24層，建筑承板使用鋼靜線桁架，可以改善建筑物的完整性。高層建筑主要采用鋼結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)，對(duì)建筑框架結(jié)構(gòu)的側(cè)面剛度產(chǎn)生積極的影響，可以提高整個(gè)高層建筑的強(qiáng)度，提高水平荷載。與純框架結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)支撐體系的穩(wěn)定性極佳，適合結(jié)構(gòu)支撐要求。使用環(huán)向密封同一平面，可以增加側(cè)向剛度，尤其是在地震負(fù)荷較高的地方效果更好。②抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。如果建筑結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)形式，則可以使用鋼結(jié)構(gòu)來支撐建筑物的豎向負(fù)載和部分橫向負(fù)載。如果建筑物的結(jié)構(gòu)是多種框架結(jié)構(gòu)的形式，可以通過交錯(cuò)桁結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)上下樓層，從而提供單元設(shè)置靈活性。該結(jié)構(gòu)在鋼結(jié)構(gòu)的平面中，梁柱的彎矩較小，側(cè)向位移較小。

3.4規(guī)范建筑形體及構(gòu)件的布置規(guī)則

平面不規(guī)則主要類型為：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)，具體反映在結(jié)構(gòu)分析軟件結(jié)果的評(píng)估和確定中，如扭轉(zhuǎn)不規(guī)則體現(xiàn)在：位移系數(shù)不應(yīng)小于1.2且不大于1.5，周期比對(duì)于A級(jí)高度的建筑不應(yīng)大于0.9。豎向高度不規(guī)則的主要類型是：側(cè)向剛度不規(guī)則、抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)、樓層承載力突變等。如果設(shè)計(jì)結(jié)果不滿足要求，則設(shè)計(jì)人員必須重新考慮和分析模型，以調(diào)整梁柱布置和截面，盡可能達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)則。

3.5做好非結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)

非結(jié)構(gòu)部件包括內(nèi)隔墻和外圍墻，其設(shè)計(jì)可以執(zhí)行以下步驟：①控制建筑框架和填充墻之間的連接，從而使填充墻成為主要建筑結(jié)構(gòu)的一部分。對(duì)于墻壁連接，可以使用柔性連接。②附著在建筑樓與屋面結(jié)構(gòu)的，必須做好非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)的連接處理，以免在地震中造成損壞。③加強(qiáng)了幕墻裝飾膠合板與建筑物主體結(jié)構(gòu)的有效連接，并防止損壞貼面。

結(jié)語

綜上所述，目前民用建筑中，需要樹立一個(gè)先進(jìn)的抗震理念，這樣才能更好地指導(dǎo)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而確保整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)實(shí)踐中，應(yīng)對(duì)工程實(shí)際進(jìn)行綜合考量，結(jié)合工程地質(zhì)條件與地震情況等特點(diǎn)，利用合適的抗震裝置與設(shè)計(jì)方法。技術(shù)人員也應(yīng)積極完善建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的方案，深入探索新的設(shè)計(jì)理念，推動(dòng)抗震技術(shù)實(shí)現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)工程中的大規(guī)模應(yīng)用，以此來有效提高整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全，提高我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)工程建設(shè)發(fā)展的質(zhì)量。

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