建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

吳杰

摘要：地震是一種破壞力強、破壞范圍廣的自然災害，會給建筑帶來巨大的破壞，進而威脅人們的生命和財產(chǎn)安全。因此，如何在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中增強其抗震能力以及減少抗震對于建筑帶來的破壞非常重要。文章根據(jù)建筑行業(yè)的現(xiàn)有研究成果，在全面考慮整體性和適用性的原則下，分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;抗震設(shè)計;抗震結(jié)構(gòu)

1.抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的作用

首先：可以增強建筑物的抗震能力，在一定的震級范圍內(nèi)可以保證建筑物沒有破壞;其次，保證建筑物在破壞性較強的地震中經(jīng)過一定的維護和修整可以正常使用，不威脅人們的生命和財產(chǎn)安全;最后，保證建筑物在遇到罕見強度極大的地震中，可以維持建筑的基本框架，不至于建筑物坍塌。

2.抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

考慮到建筑結(jié)構(gòu)對稱分布搭建的原則、高層建筑較多和場地內(nèi)建筑間的密度大小等問題，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計必須基于整體性和適用性這兩個原則。

2.1 整體性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體性體現(xiàn)在要考慮建筑的內(nèi)部和外部、建筑的使用年限、建筑的部分及整體。

抗震設(shè)計的基礎(chǔ)性原則是整體性，只有符合要求的建筑結(jié)構(gòu)的整體性設(shè)計，才能最大程度提高其抗震能力，提高建筑工程的安全性和建筑的穩(wěn)定性，為建筑應用其他設(shè)計奠定基礎(chǔ)，并滿足人們的需求。

2.2適用性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的適用性體現(xiàn)在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計方案符合實際工程需求。

抗震設(shè)計的重要性原則是適用性，只有符合要求的建筑結(jié)構(gòu)的適用性設(shè)計，才能打造有效的建筑工程抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計作業(yè)，避免出現(xiàn)返工設(shè)計及設(shè)計周期延長的問題，提高效率，增強建筑的安全性。

3.抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題

根據(jù)現(xiàn)有的建筑行業(yè)在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計上的成果，仍然在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計概念模糊、抗震設(shè)計未進行全面的驗證、結(jié)構(gòu)合理性有待優(yōu)化等方面有些不足。

3.1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計概念模糊

現(xiàn)階段最主要的建筑材料是鋼筋混凝土，然而由于其重量大、強度高，在設(shè)計過程中對需要其進行精準計算與整體分析，加強部件間的連接，避免在地震時因結(jié)構(gòu)錯位而開裂。

因為建筑結(jié)構(gòu)復雜，設(shè)計人員在抗震的相關(guān)設(shè)計概念模糊，難以有效掌握建筑結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。此外，設(shè)計理應減弱地震作用力，盡量減緩地震對建筑的破壞。因此，設(shè)計概念的模糊降低了建筑工程結(jié)構(gòu)性安全水平，難以提高建筑物的實際有效抗震能力。

3.2 抗震設(shè)計未進行全面的驗證

只有通過現(xiàn)代信息技術(shù)對建筑物的抗震性能進行全面檢測和優(yōu)化，才能使建筑物的抗震結(jié)構(gòu)滿足相關(guān)要求。由于建筑結(jié)構(gòu)自身的復雜性，實驗設(shè)計難以實現(xiàn)，只有構(gòu)造模型再進行測驗，從而模擬現(xiàn)實的情況。在實際應用中，該模擬是片面的，模擬軟件和程序的差異也會導致結(jié)果的不同。

3.3 結(jié)構(gòu)合理性有待優(yōu)化

由于設(shè)計難以全面驗證，設(shè)計人員在設(shè)計中細節(jié)上的把控較為不足，以致結(jié)構(gòu)的合理性有待優(yōu)化。

4. 抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的策略

基于以上存在的問題，文章將通過三個方面從整體提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高建筑物的抗震性能。

4.1 科學選址

不對稱的高層建筑易坍塌，安全度較低，中低層建筑需要考慮周圍的建筑物分布，因此，所有建筑都需要提前科學選址。

在建筑設(shè)計之前，線上調(diào)研相關(guān)情況后還需要設(shè)計人員走進欲施工地區(qū)，實地考察周邊的地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地理環(huán)境等因素，選擇最佳的施工范圍和建筑物朝向。因為地震是地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，會導致地層的錯動。如果建筑物土質(zhì)松軟或者地下水含量較高，地震不僅會讓建筑物下沉，導致地下水溢出，影響周邊居民的生命安全和建筑物的安全性。因此，建筑物選址工是工地施工的前提。

4.2 構(gòu)建多道抗震防線

優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的平面圖和立體布置。在設(shè)計時要著重分析結(jié)構(gòu)承載力、結(jié)構(gòu)對稱度，有效降低地震對建筑的影響。

全面分析建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件布置。承載這些水平力的構(gòu)件即抗側(cè)力構(gòu)件是建筑結(jié)構(gòu)抗震性能中必不可少的環(huán)節(jié)。因此，設(shè)計抗震結(jié)構(gòu)時，要充分結(jié)合不同結(jié)構(gòu)區(qū)的需求，有效連續(xù)布置各個區(qū)域，來提升建筑結(jié)構(gòu)整體抗側(cè)力性能。剪力墻構(gòu)件作為最重要的抗側(cè)力構(gòu)件，在設(shè)計時如果工程采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，就需要設(shè)計師在初始設(shè)計階段重點布設(shè)構(gòu)件位置，合理規(guī)劃剪力墻構(gòu)件的間隔距離。

科學合理設(shè)計樓蓋結(jié)構(gòu)。樓蓋結(jié)構(gòu)能夠極大程度上影響到建筑物水平作用力的傳播。因此，如何保證樓蓋結(jié)構(gòu)與豎向構(gòu)件之間的協(xié)調(diào)性，以便使樓蓋結(jié)構(gòu)在面對地震作用力時形成更好的傳遞效果，降低地震對建筑物的影響，進而有效提高建筑物的整體抗震能力非常重要。

4.3 優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)性能

地震災害性能的具體分析和建筑工程的抗震模擬是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計開始的主要方面。

加強分析地震災害具體表現(xiàn)形式，增強對地震發(fā)生能量輸入的研究，進而通過優(yōu)化和調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)，減少地震能量輸入，有效減少地震對建筑結(jié)構(gòu)的破壞。通過基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計法，設(shè)計人員對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行定量分析，并研究在基底地震力作用下建筑各構(gòu)件可能發(fā)生的變形。進一步了解結(jié)構(gòu)所能承載的地震能量，減小儲能結(jié)構(gòu)的位移。

采用BIM技術(shù)對建筑結(jié)構(gòu)進行建模，并對地震施工進行動態(tài)模擬。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)環(huán)境和完成的設(shè)計方案，利用BIM技術(shù)確定相應的建筑結(jié)構(gòu)模型，然后利用軟件模擬地震能量輸入，觀察其對建筑結(jié)構(gòu)模型的影響，分析地震能量運行期間主要構(gòu)件的側(cè)向拉力，并在其超過荷載范圍時對相應結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化?？紤]到整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在設(shè)計中明確具體內(nèi)容，以確保實際施工能按照相應標準進行，減小施工總抗震性能與設(shè)計的差異，使建筑施工達到設(shè)計要求，完全滿足相應抗震等級的要求。

5. 結(jié)束語

由于地震災害具有破壞力強、突發(fā)性和不可預測性的特點，此外地震發(fā)生后很有可能產(chǎn)生嚴重次生災害帶來嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。因此，提高建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是避免地震的重要環(huán)節(jié)，需要做到科學選址、構(gòu)建多道抗震防線和優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)性能，以此才能有效提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

參考文獻

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