建筑工程結構抗震相關問題研究及設計施工方法

趙樹泉

【摘要】在現(xiàn)代化建筑結構不斷發(fā)展完善過程當中，抗震結構的設計是重要的構成部分，它也會對建筑在后期使用當中的穩(wěn)定性和安全性產生重要的影響。當前我國對結構抗震方面的設計方案研究還處于初級的階段，在抗震結構的總體布局、結構選型、地基處理、基礎形式等多個方面都存在不完善之處。在發(fā)展的過程中，設計師們一方面需要借助于計算機和信息技術來解決這些問題，另一方面還需要對工程實踐當中總結出來的各項抗震理念和建筑經驗進行應用，這樣才能總結出更為經濟、安全和使用的結構抗震方案。其次，很多地震工程專家指出，當前結構抗震理論還并不完善，僅僅通過理論計算的方式無法使建筑物擁有較好的抗震性能，尤其是對于高層建筑來說，如果結構抗震不合理的話會導致使用人員面臨著巨大的危險。而工程師們在對建筑結構進行設計的時候，無法準確地判斷在未來的時間可能會出現(xiàn)和發(fā)生的地震，同時也無法對地震發(fā)生時候的烈度和地殼運動特征進行分析，這導致設計人員無法對建筑結構進行精確的計算，在抗震設計的時候就要遵循一定的原則和策略，最大限度地提高建筑的抗震性能。在抗震結構設計的過程中，工作人員需要使用發(fā)展的眼光看待其中的不完善之處，并通過科學選定建筑位置、有效改進設計方案、合理控制扭轉效應等多種方式來對這些問題進行完善。

【關鍵詞】建筑工程;結構抗震;設計原則;設計要求;應用策略

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

20.024

緒論

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，人們對建筑穩(wěn)定性和安全性的要求也越來越高。為了對建筑結構進行抗震設計，工作人員需要從區(qū)域環(huán)境、經濟、技術等多個方面進行綜合化的考慮，最大限度地提高結構抗震設計方案的可行性，增強建筑結構的實際抗震性能。為對人們生命財產安全提供可靠保障，促使建筑結構抗震性以及安全性得以全面提高，工程建設階段，務必基于結構整體為主，進行科學合理的抗震設計，對抗震技術加以科學應用，從而有效避免地震產生的嚴重影響，使建筑工程能夠保證更加穩(wěn)定、安全。

一、建筑結構抗震技術要求

1.確保建筑結構的規(guī)則

研究發(fā)現(xiàn)，建筑物自身的抗震性能與其結構特點具有直接的關系。尤其是對于高層建筑來說，結構的均勻性和規(guī)則性在很大程度上會對該建筑的抗震性能產生影響。高層建筑本身的特點主要就是體型龐大、水平高度較高，因此它與普通低層建筑相比對結構穩(wěn)定性的要求也更高。在結構抗震設計的過程中，需要合理控制好建筑物的平面性狀，確保建筑物的均勻性和對稱性能夠符合要求。與此同時，設計人員還需要確保建筑的縱橫比合理，并在其中做好對建筑扭轉問題的合理控制。在這個基礎上，還需要通過提高建筑物剛度和質量來使建筑能夠實現(xiàn)對材料的均勻承載，使整個建筑物的結構呈現(xiàn)出對稱分布的特征。最后，在確認結構抗震設計之前，工作人員還需要充分考慮建筑場地對建筑物抗震性能所產生的影響，確保建筑場地、建筑設計的各個方面都能夠滿足建筑物的基礎形式。對于那些設置地下室的建筑物來說，如果施工區(qū)域的土質比較特殊，比如為軟土地基，那么在結構抗震設計的時候需要通過樁基、筏板基礎等方式來提高地質的承載力，同時也使地基變得更加穩(wěn)定。

2.借助剛度設計來增強高層建筑的抗震性能

在建筑結構抗震設計的過程中，剛度是一個重要的元素。因此對于高層建筑來說，多個方面的沖擊力和破壞力都會對建筑本身的主軸產生重要的影響。因此，在結構抗震設計的過程中，需要采取合理的措施來增強建筑的剛度，使其更好地應對地震所帶來的破壞力。尤其是要對建筑結構的抗扭轉剛度問題進行嚴格考量，這樣可以有效避免地震作用力對建筑物產生的強烈沖擊、建筑結構發(fā)生變形而倒塌或者對人員造成傷害的問題。與此同時，在建筑結構抗震設計的過程中，剛度設計是最重要的環(huán)節(jié)，設計人員需要從建筑構建的剛度、建筑結構的整體性等方面進行考慮，確保各個部件和結構都能夠遵從整體性的原則，滿足建筑實際剛度需求，從而有效提升其抗震性能。

3.運用計算機設計建筑力學模型

隨著信息技術的不斷發(fā)展，已經有越來越多的智能化設計被用于建筑結構當中來。在抗震設計的過程中，也可以應用這些信息化的技術來輔助施工。比如可以利用大數(shù)據(jù)技術的精準計算功能來對建筑結構的各項抗震數(shù)據(jù)進行計算，以此來確保建筑結構抗震能力的提升，使建筑物的穩(wěn)定性保持在較高的水平，從而使結構設計的效果能夠滿足建筑項目的實際需求。與此同時，利用計算機技術還可以對建筑結構在不同荷載作用下所出現(xiàn)的性能變化進行分析，以各項精確的數(shù)據(jù)作為依據(jù)來進行研究，以此來繪制出建筑結構圖紙，并建立起建筑施工的具體模型，通過結構模擬的方式來了解成型之后建筑物的具體抗震能力。當前，很多建筑企業(yè)已經充分意識到了計算機技術應用的必要性，無論是在數(shù)據(jù)分析還是在建模工作當中都充分運用了多種信息技術。在這個過程中，設計人員也可以利用這些技術來提高結構抗震設計的準確性。比如在其中可以利用BIM技術來模擬建筑模型，使各個部門當前搜集的信息都輸入到系統(tǒng)當中完成BIM模型的建立，通過對模型的分析來實現(xiàn)結構抗震設計前期和后期施工環(huán)節(jié)的有效對接。與此同時，BIM技術還具有較強的可視化特點，它可以對后期的整個結構抗震施工過程進行模擬，在其中通過施工人員、技術人員以及管理人員的有效溝通來對實際施工過程中可能遇到的各種問題進行分析，進而有效提高設計和施工方案的可行性。

4.選擇延展性好和強度高的材料

在建筑結構抗震設計的過程中，材料是最重要的元素，它會對最終的設計和施工質量產生明顯的影響。因此，設計人員需要結合抗震設計的實際要求來合理選擇材料，確保建筑材料的延展性和強度都能夠滿足實際的抗震需求。具體來說，首先要確保各種材料都是符合國家標準的。對于建筑結構抗震能力提升來說，一方面還加強對剛度的設計，另一方面就是要合理選擇建筑材料。因此，在結構抗震設計的過程中，一方面，要做好建筑物設防水平、建筑基礎以及建筑高度等問題的協(xié)調，另一方面還需要選擇高質量的建筑材料，尤其是要從材料的強度和延展性這兩個方面進行考慮和選擇。對于不同部位的建筑結構部件，材料的性能和要求都有所差異，在選擇的時候需要結合具體的要求，同時確保構建的連續(xù)性。在完成材料的選擇之后，相關人員還要對整個建筑物的抗震性能進行反向檢驗，同時從企業(yè)成本節(jié)約的角度進行考慮，盡量選擇那些物美價廉的施工材料。

5.確保建筑設計的規(guī)律性和一致性

在對建筑結構進行抗震設計的時候，需要重視每一個設計階段的成果，從細節(jié)出發(fā)有效杜絕各種不合理的設計，這樣避免不合理設計對建筑抗震性能所產生的不良影響。在這個過程中，設計人員需要嚴格遵守抗震設計的原則，積極融入多種先進的抗震設計理念，以此來提高建筑結構的規(guī)律性和一致性，使設計的結果具有較強的可靠性。與此同時，在對建筑結構進行設計的時候，還需要重視建筑物的對稱性和均勻性，做好對建筑物扭轉效應的有效控制。

二、結構抗震技術實際應用策略

1.科學選定建筑的位置

在建筑結構抗震設計之前，工作人員需要對地震災害發(fā)生的特點進行分析，做到對建筑位置的合理選定。尤其是對于高層的混凝土建筑來說，建設的位置對整個建筑物的抗震性能具有直接的影響。因此，在高層混凝土建筑結構抗震設計和建筑之前，首先要選定好位置。具體來說，在位置選擇的過程中，工作人員需要對周圍的地質條件、地形地貌做好充分勘查，然后結合實際情況來進行建筑結構抗震設計。在這個過程中要堅持以下兩個原則。第一是要確保建筑的建設位置遠離石油儲存場所、變電站、火電廠等，這樣可以有效避免在設計和施工過程當中出現(xiàn)的一些不安全的因素。第二是建筑的建設位置要避免在山坡、丘陵等地質條件下，否則可能會因為地質本身的原因而導致建筑物的抗震性能下降。

2.有效改進結構設計的方案

首先，建筑物結構抗震設計的方案要符合國家和地區(qū)建筑工程抗震力的要求和規(guī)范，確保建筑的主體結構能夠在空間變形上得到調整，即使面對強大的結構延伸力也能夠自動恢復到原來的形態(tài)。只有在這樣的情況下，才能有效消除混凝土建筑結構在地震情況下由于主體變形而造成的不利影響，使整個混凝土結構都處于牢固、穩(wěn)定和安全的狀態(tài)下。其次，在對地震作用力對混凝土結構所造成的影響程度進行評估的時候，相關人員需要合理地進行建筑構建的布局，使建筑結構各個部分的受力能夠得到最大程度的協(xié)調和控制，以此來提高整個建筑結構的抗震性能。再次，在對建筑結構設計的方案進行改進的時候，還要對建筑豎向結構受力的情況進行重點考慮，確保其受力均勻、平衡，這樣才能達到混凝土建筑的剛度設計要求，同時確保建筑結構在面對地震的時候不發(fā)生交錯、不出現(xiàn)紊亂，能夠有層次、有條理地將地震的作用力消化和吸收。最后，在方案設計的過程中，還需要結合建筑施工的位置及其周邊的地質狀況來進行，尤其是在抗震結構設計的時候要加入相應的防震措施，尤其是要對高層混凝土建筑的關鍵位置和重點部位進行嚴格處理。并在這個過程中利用重力變化的規(guī)律，改變高層混凝土的不規(guī)則豎向和水平作用力，以此來提高整個混凝土建筑的抗震性能。

3.合理控制扭轉效應

在地震的作用下，建筑物會產生一定程度的扭轉作用、豎向作用以及水平作用。這些作用力會以一種綜合影響的方式表現(xiàn)出來，會對建筑物產生巨大的破壞力，從而導致房屋建筑物出現(xiàn)倒塌或者地裂的問題，對使用者的安全造成威脅。與此同時，在地震發(fā)生的過程中還會面臨多種不確定的因素，這些因素具有較強的隨機性。因此，在對建筑結構抗震進行設計的時候，除了要考慮地震所帶來的豎向和水平作用力之外，還需要對扭轉作用力進行有效分析，對地震結構的位置標準進行有效設置。在這個過程中，工作人員需要對地震發(fā)生時建筑模型所發(fā)生的最大位移和最小位移結構的剛度進行測定，以此來確保房屋建筑的整體結構具有一致性的位移，使建筑物抗震結構的每個部分都能夠達到相應的設計標準。最后，工作人員還需要對房屋建筑的整體性能進行可行性研究，在研究的過程中對施工時可能會出現(xiàn)的問題進行預測和分析，以此來及時發(fā)現(xiàn)問題，并對研究的方向進行有效調整，在這個基礎上最大程度地增強建筑的抗震能力。

4.合理設置混凝土結構參數(shù)

在建筑結構抗震設計的時候，通過建筑模型的方式可以對混凝土建筑在地震發(fā)生時各處的受力情況進行分析，并以此作為依據(jù)來實現(xiàn)對結構參數(shù)的合理設置，并對各個結構部分的受力情況進行計算和分析，比如對建筑柱梁變形情況、墻體承載能力等進行計算。與此同時，在對建筑抗震結構進行設計和規(guī)劃的時候，還需要做好對建筑的質量檢測，了解建筑的施工工藝、施工材料，同時對建筑所在地的地形條件和建設位置等要素進行分析，把握建筑抗震結構設計的要點，實現(xiàn)對抗震設計框架的優(yōu)化和改進。同時，還要在建筑結構抗震設計的關鍵位置對這些參數(shù)做出詳細的說明，這樣可以為順利施工奠定良好的條件。除此之外，工作人員還需要對建筑抗震結構設計的數(shù)據(jù)庫進行完善，這樣可以為設計師查找資料和尋找案例提供便利，使他們可以更加深入地對混凝土建筑結構的綜合受力情況進行研究，并在這個基礎上建立起科學合理的力學模型，利用主拉盈利和剪摩理論來對混凝土建筑的抗震性能進行科學判斷。最后，工作人員還需要對建筑結構的各項參數(shù)進行多次協(xié)商和反復研究，尤其是建筑整體結構的剛度比例、扭轉比例、振動周期等重要的參數(shù)，這樣可以為結構參數(shù)的設定提供理論依據(jù)。

結論：

本文主要對結構抗震的熱點進行了研究，同時對其中常見的問題進行了分析，最終得出了以下三個結論。第一是在建筑結構抗震設計的時候，需要堅持整體性、結構清晰、結構規(guī)則、結構剛度與抗震能力相適應的四個原則。第二是在結構抗震設計的時候，需要確保建筑結構的規(guī)則性，要選擇延展性和強度都比較好的材料，可以借助剛度設計的方式來增強高層建筑的抗震性能，還可以借助于計算機來對建筑力學模型進行設計。第三是在結構抗震理論實際應用的時候，需要做到科學選址、有效改進方案、合理控制扭效應并合理設置混凝土結構參數(shù)。

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