探究現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中“抗地震”的體現(xiàn)

龔輝亮

摘要：地震是一種對(duì)建筑危害較大的地質(zhì)災(zāi)害，因而現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須強(qiáng)化相應(yīng)的抗地震性能的設(shè)計(jì)，以提高建筑物的抗震強(qiáng)度，從而降低建筑坍塌等事件的發(fā)生頻率，最終降低人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。本文結(jié)合影響建筑抗地震性能的影響因素與建筑結(jié)構(gòu)抗地震性能設(shè)計(jì)中存在的問題對(duì)抗地震性能在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體體現(xiàn)問題進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗地震

前言：

地震所造成的建筑物坍塌或破損，不但會(huì)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還容易造成人員的傷亡，從2008年5月12日汶川地震中可以清楚的總結(jié)出人們掌握正確的應(yīng)急常識(shí)是逃生的重要一點(diǎn)，而另一點(diǎn)便是需要建筑過程中加強(qiáng)建筑物結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)，以降低房屋建筑坍塌對(duì)人們的生命及財(cái)產(chǎn)安全造成的影響。設(shè)計(jì)過程中要遵循的是“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)計(jì)原則并以此為目標(biāo)，將更多行之有效的抗震措施融匯到建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中去，以在增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度的基礎(chǔ)上分化或削弱地震所帶來的作用力。

1 建筑抗地震性能的影響因素

1.1 建材質(zhì)量是影響建筑抗地震性能的重要影響因素

建筑材料的好壞直接影響著建筑物的整體質(zhì)量，尤其是建筑結(jié)構(gòu)的墻體承載著建筑物的大部分荷載，如果將尚未符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料應(yīng)用到建筑物的墻體建設(shè)中，那么建筑物的墻體的抗強(qiáng)度系數(shù)便會(huì)有著較為明顯的降低，而一旦質(zhì)量上存在缺陷的建筑物遭遇地震房屋的墻體會(huì)因在強(qiáng)烈的地震作用力的影響下無法支撐整個(gè)建筑的負(fù)重，而發(fā)生坍塌。因而現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須要嚴(yán)格管理建筑材料的質(zhì)量，以為建筑結(jié)構(gòu)提供外在的物質(zhì)保障。

1.2 施工質(zhì)量是影響建筑結(jié)構(gòu)抗地震性能的直接因素

建筑工程施工過程中，部分施工企業(yè)為縮短工期、降低總的生產(chǎn)成本而在一定程度上忽略了建筑的施工質(zhì)量。在建筑施工中不同的建材所具有的抗地震性能也有很大的不同，如果施工中施工人員錯(cuò)誤的將不同的建筑材料安置在錯(cuò)誤的位置上，那么建筑材料所具有的抗?fàn)幮阅芤脖銦o法正常的發(fā)揮出來，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能造成了較為嚴(yán)重的威脅。

1.3 建筑結(jié)構(gòu)的施工地選擇

地震作用下會(huì)造成當(dāng)?shù)亟ㄖ锊煌潭鹊奶?，其中“不同程度”便表明并同一地區(qū)并不是所有的建筑物都會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的損壞，這與建筑結(jié)構(gòu)的施工地的具體選擇有著極為密切的關(guān)系。建筑結(jié)構(gòu)的施工地的選擇上要避開容易發(fā)生山崖崩塌、河岸滑坡等地質(zhì)較為復(fù)雜的地區(qū)，盡量將建筑結(jié)構(gòu)選址在平坦的地形區(qū)內(nèi)。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗地震性能設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)抗震關(guān)系的認(rèn)識(shí)不足

從我國目前建筑結(jié)構(gòu)抗地震性能設(shè)計(jì)水平而言，建筑企業(yè)對(duì)建筑施工與抗震關(guān)系的認(rèn)識(shí)仍存在較為明顯的不足，建筑大小、類型等的不同，導(dǎo)致具體建筑所遭遇的地震侵害的等級(jí)也不同，在抗地震性能設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)建筑的實(shí)際情況具體分析，但部分建筑施工人員在設(shè)計(jì)中忽視了這些問題，使建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能無法發(fā)揮其最大的功效。

2.2 建筑高度過高

建筑物的高度與其自身的穩(wěn)定系數(shù)呈發(fā)比例關(guān)系，即建筑物越高其所具備的抗地震性能便越弱，而目前隨著建筑用地規(guī)模的緊張，建筑的縱向發(fā)展已經(jīng)成為我國建筑領(lǐng)域主要的發(fā)展趨勢(shì)。建筑過程中一些施工人員沒有意識(shí)到高度對(duì)建筑抗震性能的影響，因而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中沒有將高層建筑的抗震問題作為重點(diǎn)，高層建筑的抗震性能差。

2.3 設(shè)計(jì)中沒有對(duì)抗震倒塌的承載量進(jìn)行計(jì)算

計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)抗震倒塌的承載力能夠更好的對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其建筑變得更加堅(jiān)固，但實(shí)際建筑抗地震性能設(shè)計(jì)中，多數(shù)施工人員忽略了對(duì)抗震性能承載力的計(jì)算，這樣一來地震自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)護(hù)法估測(cè)建筑的受損程度，從而無法采取行之有效的防御措施。

3 抗地震性能在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體體現(xiàn)

3.1 承載力的結(jié)構(gòu)抗震措施

在分析理論上，以慣性力來按彈性來計(jì)算出結(jié)構(gòu)地震效應(yīng)并進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈性位移驗(yàn)算，來判斷建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是否達(dá)到特定的限度。建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中地基、墻體等是承載力的重要構(gòu)件，因而應(yīng)強(qiáng)化地基與墻體的具體抗震設(shè)置：在地基處理過程中選用強(qiáng)度較高的砂礫等作為回填材料，回填后加大地基頂部的壓實(shí)程度，地基承載力的提高在一定程度上保證了基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，這樣便降低了當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)由于地基開裂而引發(fā)建筑物的倒塌等事件的發(fā)生幾率；另外，在墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)最大限度的強(qiáng)化墻體的剪切預(yù)應(yīng)力，以在保證保證墻體的承載力的同時(shí)

3.2能量的結(jié)構(gòu)抗震措施

所謂的能量的結(jié)構(gòu)抗震，主要是從能量方面來考慮震面對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的作用的。這樣地震的強(qiáng)度、頻譜、結(jié)構(gòu)破壞的影響就能夠更好的表達(dá)出來。根據(jù)能量的復(fù)雜性和多樣性，能量結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震還處在考核階段，能運(yùn)用到工程設(shè)計(jì)中的能量設(shè)計(jì)法至今還需要完善，能量概念和破壞模型是建筑結(jié)構(gòu)抗震中兩個(gè)論題，特別是目前性能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震提出，又對(duì)抗震結(jié)構(gòu)的耗能能力和性能的研究提出了新的任務(wù)和要求。

3.3損傷的結(jié)構(gòu)抗震措施

近些年來，地震研究學(xué)者表明：由于地震是一種重復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且地震動(dòng)蕩時(shí)間較短，所以，地震作用下的損傷不僅與變形有關(guān)，也與建筑結(jié)構(gòu)的疲勞效應(yīng)所造成的不斷損傷有關(guān)。用能夠反映結(jié)構(gòu)的變形和累積損傷效應(yīng)的損傷性能參數(shù)可以更好地描述結(jié)構(gòu)的非彈性性能，首先選取恰當(dāng)?shù)牡卣饟p傷模型、根據(jù)結(jié)構(gòu)在未來地震作用下的損傷允許值來進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震更為恰當(dāng)，因?yàn)閾p傷指數(shù)的計(jì)算以結(jié)構(gòu)累積滯回耗能的計(jì)算為基礎(chǔ)，而累積滯回耗能計(jì)算是結(jié)構(gòu)能量分析中的重點(diǎn)，所以也可以將損傷結(jié)構(gòu)措施看成為能量措施結(jié)合了性能設(shè)計(jì)的延伸措施。損傷結(jié)構(gòu)抗震是以結(jié)構(gòu)損傷程度的損傷指數(shù)作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，選取適當(dāng)?shù)牡卣饟p傷模型計(jì)算出結(jié)構(gòu)的損傷指數(shù)，以驗(yàn)算是否滿足預(yù)先設(shè)定的損傷性能目標(biāo)，來達(dá)到我們既定的標(biāo)準(zhǔn)。

3.4性能結(jié)構(gòu)抗震措施

性能結(jié)構(gòu)抗震是結(jié)構(gòu)在適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度地震下的變形需求與抗震措施結(jié)合在一起，是為了達(dá)到一定的目標(biāo)水平，以此來對(duì)構(gòu)件截面進(jìn)行變形能力設(shè)計(jì)，促使結(jié)構(gòu)與具有的預(yù)期性能水平相符的變形和耗能能力。設(shè)置多條抗震倒塌放線便充分的體現(xiàn)了這一點(diǎn)：建筑結(jié)構(gòu)抗震倒塌設(shè)計(jì)中的那一刻的抗震放線是不可行的，受地震等自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)的瞬間爆發(fā)力的影響，單一的抗震防線很容易被擊破，因而現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)多采取了多種抗震倒塌防線的設(shè)置方式，對(duì)地震進(jìn)行層層的設(shè)防，這樣當(dāng)?shù)谝坏婪谰€崩潰后，后面的第二道、第三道，乃至更多的防線便最大限度的發(fā)揮其分散地震作用力的作用，這樣經(jīng)過一層層防線的分散，地震的作用力被逐漸削弱，從而降低了建筑物坍塌的發(fā)生頻率，為人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全提供了保障。

總結(jié)：

隨著建筑用地規(guī)模的緊張，高層建筑終將成為未來我國建筑領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，所以進(jìn)一步強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的“抗地震”成為建筑施工設(shè)計(jì)人員需要面臨的重要工作，在工作中只有結(jié)合建筑抗地震性能的影響因素與建筑結(jié)構(gòu)抗地震性能設(shè)計(jì)中存在的問題才能對(duì)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所體現(xiàn)出的“抗地震”進(jìn)行有效的探究，從而建筑施工人員才能在正確的設(shè)計(jì)理念及方法的指導(dǎo)下進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的設(shè)計(jì)。

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