土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震研究

袁小春

摘要：地震是一種較為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，尤其是在城市中發(fā)生的地震，很容易導(dǎo)致樓倒屋塌，對人民群眾的生命財產(chǎn)安全造成威脅。未來針對地震這一地質(zhì)災(zāi)害，需要使用更好的建筑設(shè)計方式來盡量降低其對建筑的影響，從而保證建筑安全。在工程建設(shè)的過程中，建筑設(shè)計需要在其中摻雜防震理念，這能夠全面提升整個工程的抗震功能。本文主要針對于建筑設(shè)計的過程中抗震設(shè)計進行分析，在幾個方面來對這一理念的應(yīng)用提出策略。

關(guān)鍵詞：建筑;抗震設(shè)計;策略

引言

為了適應(yīng)我國建筑行業(yè)的發(fā)展需求，提高建筑工程的安全性和穩(wěn)固性，要重視高層建筑的抗震設(shè)計，完善建筑工程抗震設(shè)計方案，提升工程的整體設(shè)計水平，確保建筑工程符合規(guī)范規(guī)定的抗震標(biāo)準(zhǔn)。高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，樓層較多，如果建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能未達標(biāo)，地震會破壞建筑結(jié)構(gòu)，甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重的傷亡事故。提升高層建筑的抗震能力可以確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，所以工程設(shè)計應(yīng)遵循抗震設(shè)計原則，確保高層建筑的結(jié)構(gòu)符合安全標(biāo)準(zhǔn)。

1建筑設(shè)計和抗震設(shè)計的作用以及關(guān)系

設(shè)計抗震功能之前，首先需要注意建筑設(shè)計的合理性，一般來說建筑設(shè)計都是經(jīng)過了設(shè)計師的精密計算與反復(fù)推敲，因此想要改變結(jié)構(gòu)來提升建筑抗震性能屬于非常困難并且也非常危險的行為。提升抗震性能的過程中，改變結(jié)構(gòu)顯然是不可能的，但是可以根據(jù)施工預(yù)案中對于各個位置加強布局，從而保證整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量。這種改善的方法能夠在保證原本設(shè)計結(jié)構(gòu)不改變的情況來加強結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，原理并非加固，而是保證各個受力點之間的受力逐漸均勻，因此在地震來臨時不會輕易發(fā)生形變，也就提升了建筑的抗震性能。如果在施工的過程中沒有考慮到抗震的實際需求來進行施工，那么后續(xù)進行抗震性能加強就會導(dǎo)致非常困難，因此加強抗震性能需要站在整體的角度上來對抗震設(shè)計進行約束。在實際加強的過程中想要將各個位置的部件進行加強，材料無法改變，那么就需要加強面積，這難免會產(chǎn)生一定的浪費。由此可見在抗震設(shè)計的過程中，這一過程需要考慮到非常多的問題，因此屬于較為復(fù)雜的流程，需要考慮到全面的設(shè)計內(nèi)容。

2土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震策略

2.1橡皮支座抗震技術(shù)

高層建筑的抗震設(shè)計可以通過優(yōu)化支座結(jié)構(gòu)設(shè)計提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。將高層建筑簡化為基礎(chǔ)和主體二大結(jié)構(gòu)部分，在兩個結(jié)構(gòu)間設(shè)置支座裝置。由于高層建筑的豎向結(jié)構(gòu)強度較大，在地震橫波的作用下，支座上部結(jié)構(gòu)會發(fā)生整體位移，傳統(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu)支座沒有活動余量，會在結(jié)構(gòu)連接處產(chǎn)生剛性破壞。在連接處設(shè)置橡皮支座裝置，外力作用會使結(jié)構(gòu)連接處發(fā)生位移，有效降低地震對建筑結(jié)構(gòu)的剛性破壞，在地震強度不高的情況下，地震造成的沖擊對建筑的破壞性極其有限，可以保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。因為我國大部分地區(qū)的抗震設(shè)防烈度不高，所以橡皮支座抗震技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣泛，實際工程應(yīng)用的抗震效果較好。高層建筑隔震技術(shù)的應(yīng)用。

2.2注意建筑豎向布置

建筑在豎向布置的過程中，需要注意剛度以及質(zhì)量的問題，這一問題將會對抗震性能產(chǎn)生較大的影響。豎向布置一般都應(yīng)用在單層或者多層的建筑當(dāng)中，這是由于每層使用過程中發(fā)揮的功能都各不相同，如果不進行處理，很容易導(dǎo)致上下樓層之間的質(zhì)量不同。例如一棟中低層建筑，底層或者下三層設(shè)計的過程中準(zhǔn)備用于商業(yè)用途，那么為了盡量展現(xiàn)出良好的商業(yè)效果，就需要使用大柱距，從而展示出更大的空間。這樣的設(shè)計并無問題，但是如果除了底層或者三層以上的空間用于居住，那么往往設(shè)計的過程中就會有比下幾層多幾倍的墻體，也會導(dǎo)致質(zhì)量不均勻。不僅如此，在使用的過程中有些樓層還會設(shè)置大空間的會議廳、展廳、報告廳，這就導(dǎo)致建筑在使用的過程中質(zhì)量參差不齊，甚至每一層之間的質(zhì)量有著極大的差距。而這種設(shè)計直接展現(xiàn)出來的后果就是建筑豎向剛度質(zhì)量分布不均勻，容易出現(xiàn)剛度突變，形成扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。尤其是有些樓層在建設(shè)的過程中沒有進行剛度加強，導(dǎo)致剛度差距過大，成為了整個建筑的薄弱層，一旦地震發(fā)生，往往這一層就會瞬間坍塌、扭轉(zhuǎn)、形變，進而對整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生致命的影響。在實際使用的過程中需要注意，很多建筑都存在著這種上下墻體不一的現(xiàn)象，尤其是支撐柱，有些樓層有支撐柱，但是下一層往往就沒有，這種墻體不連續(xù)的現(xiàn)象都將會影響樓體對地震力的處理。除此之外，在設(shè)計的過程中還需要關(guān)注剪力墻的作用，剪力墻在實際使用的過程中最好能夠應(yīng)用到底，如果中斷就會導(dǎo)致剪力墻的受力出現(xiàn)問題，不利于抗震工作的開展。在1995年，日本阪神大地震中很多鋼筋混凝土高層建筑發(fā)生了整體塌陷，這就是由于在建設(shè)的過程中不同樓層之間的受力不均勻。未來在豎向設(shè)計的過程中，需要盡量將剪力墻應(yīng)用到底，不要中斷，并且要均勻分布，從而避免出現(xiàn)地震扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

2.3建筑構(gòu)造保障抗震性能

在進行建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需對抗震不利的地方進行有效加強處理，并且進行多層次抗震設(shè)防，以保證建筑能滿足抗震設(shè)計要求。建筑物的抗震體系由主體結(jié)構(gòu)安全和維護構(gòu)件安全兩個層級。換言之，建筑物的抗震設(shè)計除了結(jié)構(gòu)概念設(shè)計外還包括維護墻體、外墻門窗、幕墻及飾面裝飾材料等設(shè)計。從事建筑設(shè)計行業(yè)，需要了解到施工現(xiàn)場最容易犯建筑構(gòu)造上的低階錯誤，而設(shè)計中則是更多注重對結(jié)構(gòu)主體的把控，忽視對建筑構(gòu)造細(xì)節(jié)的表達。對于很多建筑，特別是醫(yī)療教育建筑，發(fā)生地震時除了結(jié)構(gòu)不應(yīng)被破壞，還應(yīng)該考慮項目的整體安全，保證項目能為搶險救災(zāi)所用。所以，建筑設(shè)計時首先應(yīng)選擇合適的墻體材料，盡量不選薄壁型空心磚、大孔徑空心磚等類型的砌體構(gòu)造，此材料在地震作用下極易被地震剪力所破壞，不利于抗震;其次對外墻幕墻設(shè)計時需要將一些具有良好延性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，使用合理的方法進行有效連接，才能使構(gòu)件與建筑主體協(xié)同工作，避免地震時產(chǎn)生次級傷害。同時應(yīng)盡可能考慮到建筑的每一個構(gòu)造節(jié)點的細(xì)節(jié)，這樣才能夠達到國家的抗震設(shè)計要求。建筑物精細(xì)化設(shè)計是建筑抗震設(shè)計的必然趨勢，設(shè)計過程中不能對結(jié)構(gòu)主體和維護設(shè)施有區(qū)別對待，需要根據(jù)建筑的具體要求來處理好兩者之間的相互關(guān)系，這樣才能保證建筑物的安全，避免人禍與天災(zāi)同行。

2.4建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計數(shù)據(jù)分析

地震是地球表面地殼運動引發(fā)的，其發(fā)生與地質(zhì)環(huán)境結(jié)構(gòu)有關(guān)系。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要根據(jù)建筑現(xiàn)場地質(zhì)特點進行現(xiàn)場勘查分析，結(jié)合以前地震震動發(fā)生的數(shù)據(jù)信息和建筑建設(shè)要求，設(shè)計地震能量傳遞抗震的辦法。根據(jù)地質(zhì)抗震的設(shè)計要求，對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，以提升建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震設(shè)計水平。

結(jié)語

建筑行業(yè)的未來發(fā)展影響了我國經(jīng)濟的整體發(fā)展水平，未來提高建筑物的抗震性能決定了整體抗震設(shè)計的水平。在地震發(fā)生之后，建筑物的抗震設(shè)計水平能夠在最大的程度上維護受災(zāi)群眾的人身傷害和經(jīng)濟損失。因此在未來建筑設(shè)計的過程中，需要注意使用合適的方法來控制建筑設(shè)計和抗震設(shè)計之間的關(guān)聯(lián)性，建筑設(shè)計是抗震設(shè)計的實施前提。在開展抗震設(shè)計的過程中，需要將建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計進行綜合考量，保證這兩者能夠處于穩(wěn)定的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。只有兩者進行整合，才能夠抗震性能得到發(fā)揮，將抗震水平進行提升。

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