提高建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計(jì)思想和方法

劉忠群

【摘要】 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人們生活水平的普遍提高，人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和綜合穩(wěn)定性能的要求越來(lái)越高。然而近年來(lái)，在地震等自然災(zāi)害中，由于建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力較弱而出現(xiàn)房屋倒塌的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。人們對(duì)房屋建筑的最基本的要求就是其安全性能，建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力直接關(guān)系著人們的生產(chǎn)和生活質(zhì)量以及生命安全。房屋的倒塌給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大的損失。在工程建設(shè)項(xiàng)目中，應(yīng)該重視建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)有效的抗震設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】 建筑結(jié)構(gòu)，抗地震倒塌能力，設(shè)計(jì)思想和方法

一、地震的危害性

在人類(lèi)歷史上出現(xiàn)的各種自然災(zāi)害中，地震具有自己明顯的特點(diǎn)，那就是地震的發(fā)生時(shí)間往往只有幾秒鐘甚至是一瞬間，但其產(chǎn)生的破壞力卻是非常巨大的，常常造成無(wú)法挽回的損失，嚴(yán)重危害我國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。地震常常發(fā)生在人們沒(méi)有防范意識(shí)的時(shí)間段，一旦地震發(fā)生，人們根本沒(méi)有時(shí)間和能力及時(shí)逃脫。因此，地震是人們防不勝防的最嚴(yán)重的天災(zāi)之一。雖然我國(guó)近幾十年來(lái)房地產(chǎn)事業(yè)一片欣欣向榮的景象，各種各樣的現(xiàn)代建筑拔地而起，但是在建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力方面還有很大的提升空間。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在以往的地震災(zāi)害中，有一半以上的人員傷亡原因是房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力沒(méi)有達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

在地震發(fā)生的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生三種地震波，一種是地震縱波，它的震動(dòng)方式為上下震動(dòng)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生上下方向的作用力，由于一般的建筑結(jié)構(gòu)均具有一定的豎向承載能力，因此地震縱波對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞性相對(duì)較小。另一種地震波是地震橫波，它的震動(dòng)方向是沿著水平方向傳播，由于一般的建筑結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的抗剪性能相對(duì)較弱，因此，地震橫波對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞性很大，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌設(shè)計(jì)不合規(guī)范要求的，常常造成建筑物的結(jié)構(gòu)變形或者破裂。此外，還有一種形式的地震波，它是地震橫波與地震縱波的混合波。當(dāng)?shù)卣鸩M波左右傳遞的震動(dòng)與地震波縱波上下傳遞的震動(dòng)相遇時(shí)，就會(huì)將上下左右的震動(dòng)綜合起來(lái)，形成混合波，混合波由于同一時(shí)間將上下左右的震動(dòng)作用施加在建筑結(jié)構(gòu)上，其最建筑結(jié)構(gòu)的破壞性往往是致命的，再加上建筑物本身的自重，常常會(huì)造成建筑物的倒塌， 給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大的損失，也給國(guó)家和社會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失和壓力。

二、建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的影響因素

（一）建筑原材料

建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和綜合穩(wěn)定性能與建筑結(jié)構(gòu)的原材料息息相關(guān)。由于在地震中，建筑物本身的自重大小也會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力造成重大的影響，在同樣條件下，自重越大的建筑物越容易在地震中倒塌。因此應(yīng)該盡可能選擇自重較輕的建筑材料。另外，在建筑施工過(guò)程中，施工單位有時(shí)為了牟取暴利，常常采用不合規(guī)格的原材料或者在施工過(guò)程中偷工減料，這樣往往降低了建筑結(jié)構(gòu)的抗拉和抗剪強(qiáng)度，影響了建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和綜合穩(wěn)定性能，也降低了建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力。

（二）建筑施工質(zhì)量

在建筑工程的施工過(guò)程中，施工相關(guān)人員應(yīng)該根據(jù)一定的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，在施工設(shè)計(jì)和施工圖紙的指導(dǎo)下，嚴(yán)格按照一定的施工技術(shù)和施工工藝進(jìn)行建筑施工。但是在實(shí)際施工過(guò)程中，施工人員依照法律和程序進(jìn)行施工的觀念比較薄弱，常常存在違反相關(guān)法律制度和標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行施工的現(xiàn)象。有的施工單位為了一味追趕施工進(jìn)度，追求最大經(jīng)濟(jì)效益，往往忽視了施工過(guò)程中的正常技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和流程，常常給施工建筑埋下很多安全隱患。施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著建筑結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定性能，影響著建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌的能力。

（三）建筑抗震設(shè)計(jì)

建筑抗震設(shè)計(jì)是建筑項(xiàng)目施工的重要環(huán)節(jié)。好的建筑抗震設(shè)計(jì)是保證建筑質(zhì)量和綜合穩(wěn)定性能的基本條件。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，人們除了要考慮正常的審美需要，設(shè)計(jì)出美觀大方實(shí)用的建筑結(jié)構(gòu)外，同時(shí)還要考慮建筑物的結(jié)構(gòu)對(duì)豎向承載力以及水平承載力的性能需求。在實(shí)際建筑抗震設(shè)計(jì)中，往往只偏重于建筑結(jié)構(gòu)豎向荷載作用下的承載力，而對(duì)在水平荷載和扭矩作用下的綜合承載能力往往欠缺考慮，這就影響了建筑結(jié)構(gòu)的綜合穩(wěn)定性能，使其在地震來(lái)臨時(shí)容易發(fā)生倒塌現(xiàn)象。

三、設(shè)計(jì)思想及方法

（一）重視前期勘查

為了保證建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全和抗地震倒塌能力，應(yīng)該在施工前期對(duì)建筑項(xiàng)目的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行深入的勘查，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，充分了解施工場(chǎng)地的地質(zhì)條件。目前我國(guó)的施工項(xiàng)目在勘查階段，往往為了趕工期或者節(jié)省開(kāi)支，只對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地形有個(gè)大概了解就急于施工，并沒(méi)有對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件進(jìn)行深入地了解和分析。應(yīng)該在施工前期對(duì)建筑項(xiàng)目施工地點(diǎn)的地形地質(zhì)條件進(jìn)行充分的勘測(cè)，全面了解和掌握地質(zhì)條件，使設(shè)計(jì)人員和施工人員能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件進(jìn)行合理地設(shè)計(jì)和施工，盡最大可能提高建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力，提高建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和穩(wěn)定性能。

（二）重視建筑原材料

建筑原材料與建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和綜合穩(wěn)定性能息息相關(guān)。由于在地震中，同樣條件下，自重越大的建筑物越容易在地震中倒塌。因此在建筑施工過(guò)程中，應(yīng)該盡可能選擇自重較輕的建筑材料，減少因建筑材料自重給建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力造成不利影響。另外，在建筑施工過(guò)程中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)建筑原材料的管理和監(jiān)督，一方面防止施工單位以過(guò)低的標(biāo)價(jià)獲得中標(biāo)，之后在施工過(guò)程中為了彌補(bǔ)差價(jià)而偷工減料或者采用劣質(zhì)材料，另一方面應(yīng)該加強(qiáng)材料采購(gòu)過(guò)程中的管理和監(jiān)督，盡量選擇有相關(guān)資質(zhì)的生產(chǎn)單位，保證建筑原材料符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定和施工標(biāo)準(zhǔn)要求。為了保證建筑結(jié)構(gòu)的安全質(zhì)量和穩(wěn)定性能，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力，應(yīng)該盡量選在自重較輕、質(zhì)量合格的建筑原材料。

（三）提升抗震設(shè)計(jì)

在建筑機(jī)構(gòu)抗地震倒塌設(shè)計(jì)中，應(yīng)該通過(guò)一系列的驗(yàn)算測(cè)試建筑物整體結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力。在風(fēng)荷載、地震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)體系的舒適度，保證結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)和層間側(cè)移符合相關(guān)的規(guī)定，否則可考慮通過(guò)設(shè)置伸臂桁架或腰桁架來(lái)減小側(cè)移，保證建筑的抗震性能。此外，還應(yīng)該驗(yàn)算建筑物在最不利側(cè)向組合力共同作用下是否出現(xiàn)過(guò)大的壓力，是否出現(xiàn)拉力，從而避免影響建筑物的整體穩(wěn)定性。在建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌設(shè)計(jì)中，應(yīng)該重視最不利荷載組合作用下的建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震性能和綜合穩(wěn)定性能，對(duì)其豎向荷載受力體系進(jìn)行一定的加固措施，如加強(qiáng)混凝土中的配筋，在混凝土中加入45°斜向鋼筋等，盡量使構(gòu)件的軸壓比達(dá)到規(guī)定的要求。當(dāng)構(gòu)件截面不能再增大但是軸壓比依然不能滿足條件時(shí)，可以將混凝土與更高強(qiáng)度的鋼或其他組件共同組合。對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)因凹凸不平、洞口、結(jié)構(gòu)邊角等而導(dǎo)致出現(xiàn)集中應(yīng)力的部位，應(yīng)該采取合適的方法對(duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行加固。加固方法包括增加樓板的厚度、加強(qiáng)樓板混凝土配筋、在邊梁內(nèi)集中加強(qiáng)配筋、在應(yīng)力突變部位的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)加入45°斜向鋼筋等都可以用來(lái)增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件的綜合抗性。當(dāng)建筑物的樓板之間連系過(guò)弱或者建筑物的平面過(guò)長(zhǎng)時(shí)，可以對(duì)建筑物設(shè)置合適的變形縫。對(duì)于受結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)影響比較大的建筑物，應(yīng)該使抗側(cè)力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的分布盡量均勻，并盡可能加大建筑物外圍豎向結(jié)構(gòu)體系的抗側(cè)力。

四、結(jié)語(yǔ)

由于地震常常造成建筑物的倒塌，給人們的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大的損失。因此，應(yīng)該重視和加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力。既要選擇質(zhì)量達(dá)標(biāo)的自重較小的建筑材料，又要進(jìn)行深入的施工前期勘查，保證施工質(zhì)量，同時(shí)作好建筑結(jié)構(gòu)抗震綜合性能的設(shè)計(jì)工作。

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