淺談我國結(jié)構(gòu)減震設(shè)計中存在的問題與對策

+丁艷梅

摘要：我國地震災(zāi)害發(fā)生的比較頻繁，因此，在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要做好減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，以防止建筑在地震發(fā)生時發(fā)生嚴(yán)重的坍塌，減少人們的生命財產(chǎn)損失。文章介紹了建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計的三個原則，分析了我國目前的建筑結(jié)構(gòu)減震設(shè)計中的不足之處，并有針對性的提出幾個建筑結(jié)構(gòu)的減震設(shè)計對策。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；減震設(shè)計；問題；對策

地震發(fā)生時，對人們生命產(chǎn)生最大威脅的是建筑物的坍塌破壞，據(jù)相關(guān)部門的統(tǒng)計，在地震中的傷亡，九成以上是由于房屋倒塌造成的。因此，對建筑物進(jìn)行減震設(shè)計是減少傷亡最有效的方式。我國建筑結(jié)構(gòu)中目前采用的減震設(shè)計策略主要是延性設(shè)計，即通過提高建筑的延性以增加抗震能力。設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)該總結(jié)工程經(jīng)驗，依據(jù)減震結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則，采用科學(xué)的設(shè)計策略，解決目前存在的一些問題，實現(xiàn)合理的建筑減震結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1減震設(shè)計的原則

建筑設(shè)計師在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，是從宏觀的角度進(jìn)行整體設(shè)計的，因此需要貫徹系統(tǒng)化的觀點(diǎn)，注重結(jié)構(gòu)某個特性對建筑整體起到的作用，通過整體方案的規(guī)劃、材料的優(yōu)選、詳細(xì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，來使建筑的整體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)減震設(shè)計，以減少地震帶來的破壞。在建筑結(jié)構(gòu)的減震設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要遵循以下幾個原則：

1.1建筑結(jié)構(gòu)規(guī)整性。建筑設(shè)計人員在進(jìn)行減震設(shè)計時，需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體的規(guī)劃，使結(jié)構(gòu)具有較好的對稱性、整體性以及均勻型，以確保建筑抵抗應(yīng)力的構(gòu)件強(qiáng)度從上至下實現(xiàn)依次的遞減。這樣，建筑的豎向抗側(cè)力構(gòu)件能夠?qū)⒌卣鹪斐傻木薮髴?yīng)力均勻傳遞到各個部分，有效地進(jìn)行削弱了破壞力。

1.2建筑結(jié)構(gòu)剛度。地震中產(chǎn)生的破壞力一般是雙向的。因此，建筑設(shè)計者在設(shè)計過程中，必須確保結(jié)構(gòu)可以抵擋住每一個方向的作用力。為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，設(shè)計者需要在兩個主軸方向上對整體結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行平衡。為了防止建筑發(fā)生嚴(yán)重的變形，在結(jié)構(gòu)的剛性設(shè)計中還可以加入適當(dāng)?shù)娜嵝栽O(shè)計，以對外力的瞬時作用進(jìn)行緩沖，避免建筑結(jié)構(gòu)在巨大的瞬時破壞力作用下發(fā)生嚴(yán)重坍塌，威脅生命安全。

1.3布設(shè)抗震的防線。地震發(fā)生后往往有多次余震存在，且每一次的地震等級不同，造成的影響也不一樣。因此，建筑設(shè)計者需要進(jìn)行多道抗震防線的設(shè)置，來保障建筑可以在多次余震后依舊保持較佳的抗震能力。而這些抗震防線需要在建筑的內(nèi)外部分別進(jìn)行合理的安置，才可以最大程度上讓建筑結(jié)構(gòu)的剛性與柔性相結(jié)合，使結(jié)構(gòu)可以發(fā)揮出更好的延展性與減震能力。

2構(gòu)減震設(shè)計中存在的問題

地震是隨機(jī)性的震動，其具有較大的不確定性與復(fù)雜性，難以控制。因此，建筑物的震害等級與參數(shù)是很難確定的。減震的設(shè)計理念指的是在工程設(shè)計階段，做好對建筑周邊環(huán)境、穩(wěn)定性、地震能量輸入的調(diào)查，以確定建筑的布局、結(jié)構(gòu)以及受力件的分布、結(jié)構(gòu)延性，更好地保障建筑減震性能。目前的結(jié)構(gòu)減震設(shè)計中，主要存在以下幾個問題：

2.1者思想過于保守。建筑設(shè)計者的思想保守主要表現(xiàn)在見著的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，比如說，目前大多數(shù)的高層建筑為了保證安全性剪力墻都設(shè)計的很厚，而剪力墻過厚會造成剛度過大，以至于相對側(cè)移值很小，不能達(dá)到于規(guī)范的要求值，這樣，建筑的抗震能力會被削減，工程經(jīng)濟(jì)性也比較差。

2.2者專業(yè)性不夠。設(shè)計師的專業(yè)知識不夠扎實，沒有很好的專業(yè)技術(shù)水平，設(shè)計出來的建筑圖自然會有許多的漏洞和問題，造成施工上的難以實現(xiàn)。而沒有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，如果現(xiàn)場施工中出現(xiàn)問題，設(shè)計者將難以應(yīng)付與解決，拖慢工程進(jìn)度，降低工程質(zhì)量。

2.3布局的剛度分布不均?；跍p震理念的要求，建筑的平面與立體布局應(yīng)當(dāng)比較對稱、規(guī)整，使建筑的質(zhì)量與應(yīng)力分布比較均勻，以在地震發(fā)生時將應(yīng)力均勻的傳遞給各部分結(jié)構(gòu)，削減地震帶來的損害。然而，目前許多的建筑設(shè)計一味的追求標(biāo)新立異與美觀性，導(dǎo)致建筑的平面布局存在嚴(yán)重不對稱性，使結(jié)構(gòu)的縱向與橫向剛度嚴(yán)重不均，對建筑的減震非常不利。

2.4布置不恰當(dāng)。主要問題有在建筑外墻的轉(zhuǎn)角處以及大廳的四角沒有進(jìn)行構(gòu)造柱的安置或者構(gòu)造柱的安置沒有成對；利用構(gòu)造柱來代替磚墻承重；在山墻和縱墻之間沒有設(shè)置構(gòu)造柱；構(gòu)造柱數(shù)量過多等。

3結(jié)構(gòu)減震設(shè)計策略

3.1恰當(dāng)處理結(jié)構(gòu)荷載。建筑設(shè)計者在將減震理念融入到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中時，需要同時做到優(yōu)化建筑的結(jié)構(gòu)與增加建筑的抗震能力。因此，結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要依據(jù)強(qiáng)弱協(xié)調(diào)的原則來，對柱、剪力墻、各個節(jié)點(diǎn)、壓力中心等位置的強(qiáng)度進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶嵘瑫r削減梁、彎以及拉力中心等位置的強(qiáng)度。在具體的設(shè)計過程中，設(shè)計師需要使結(jié)構(gòu)的柱比梁承受更好的載荷，桿件的抗剪能力要比抗彎能力高些，以防止節(jié)點(diǎn)過早的發(fā)生破壞。同時，還需保證在桿件發(fā)生破壞時，建筑的受壓區(qū)域承載力要比受拉區(qū)域承載力高一些。設(shè)計者可以依據(jù)相關(guān)的設(shè)計規(guī)范，對建結(jié)構(gòu)的每部分組成構(gòu)件分別進(jìn)行荷載的調(diào)整，依據(jù)規(guī)定來合理布置減震結(jié)構(gòu)。

3.2減輕建筑結(jié)構(gòu)自重。對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以減少自重，可以很大程度上增強(qiáng)建筑的減震能力。從地基受力的角度上來看，在一樣的地基條件下，不改變地基及其處理造價，降低建筑物的自重可以是建筑的層數(shù)增加，在軟土地基中表現(xiàn)更為顯著。地震的危害與建筑的質(zhì)量也是成正比關(guān)系的，建筑的質(zhì)量越大，地震時所受破壞應(yīng)力也越大大，結(jié)構(gòu)的慣性也比較較大，導(dǎo)致建筑的地震危害性更高。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要盡可能多的使用強(qiáng)度滿足要求而自重比較輕的構(gòu)件。

3.3優(yōu)化設(shè)計整體結(jié)構(gòu)。建筑設(shè)計師在進(jìn)行減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，需要重點(diǎn)的分析不同結(jié)構(gòu)體系對建筑減震能力產(chǎn)生的影響，以根據(jù)建筑的不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行減震措施的合理布置。因此，設(shè)計師需要依據(jù)以下幾點(diǎn)原則對建筑整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化：第一，結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要預(yù)留一定的余度，以保證在一些構(gòu)件發(fā)生破壞后，其余的構(gòu)件還可以承受住地震產(chǎn)生的作用力，使小部分構(gòu)件發(fā)生破壞不會造成過大的影響；設(shè)計師需要將地震能量的傳播路徑在設(shè)計圖中進(jìn)行明確的標(biāo)注，以保證在整個建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中都充分考慮到了減震的設(shè)計要求。

3.4推廣使用隔震和消能減震設(shè)計。目前建筑的減震結(jié)構(gòu)設(shè)計上使用較多的是延性結(jié)構(gòu)體系，這種減震體系較為傳統(tǒng)，可以適當(dāng)?shù)膶?gòu)件的剛度進(jìn)行控制，在地震發(fā)生時構(gòu)件進(jìn)行非彈性狀態(tài)以達(dá)到較好的延性，來削減地震帶來的巨大能量，降低破壞程度，即使建筑產(chǎn)生裂縫對整個結(jié)構(gòu)的影響依然不大。隨著技術(shù)的發(fā)展與新材料的運(yùn)用，在傳統(tǒng)的減震體系中融入軟墊隔震、擺動隔震以及懸吊隔震等新的減震手段，可以很好的改變建筑構(gòu)件的性能，降低地震反應(yīng)，是前景較好的減震措施。

4結(jié)語

隨著結(jié)構(gòu)減震理論的優(yōu)化與技術(shù)的不斷完善，結(jié)構(gòu)減震設(shè)計在建筑設(shè)計中的應(yīng)用將越來越廣。在建筑施工前的設(shè)計過程中，需要充分考慮結(jié)構(gòu)減震，依據(jù)要求相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。而對于已經(jīng)建成的建筑，也需要分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行減震的加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計。在建筑減震設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)本著安全與經(jīng)濟(jì)的原則，根據(jù)具體建筑特點(diǎn)進(jìn)行受力分析，合理設(shè)計減震結(jié)構(gòu)的布置與構(gòu)造，以完善建筑結(jié)構(gòu)的減震設(shè)計。

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