抗震概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

黎小華

（中山市華城建筑設(shè)計有限公司）

抗震概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

黎小華

（中山市華城建筑設(shè)計有限公司）

抗震概念設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要內(nèi)容，本文主要是從多個角度對抗震概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用等內(nèi)容做了重點分析。

建筑；抗震概念設(shè)計

1　建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的內(nèi)容

1.1場地的選擇

選擇一塊好的場地，能降低造價，同時穩(wěn)固整個工程。在進行場地選擇時，必須遠離危險地段。其中，一個重要原因是由于在這些地區(qū)容易產(chǎn)生滑坡、地陷、崩塌、地裂、泥石流等狀況，嚴(yán)重的情況下，可能會導(dǎo)致地表錯位。有利的抗震地段必須符合一定的原則，具體表現(xiàn)為：較為空曠的地方，并且密實均勻中硬。另外，值得注意的是在對建筑場地進行選擇時，盡量以基巖或薄土層為主。當(dāng)然，建在具有較大“平均剪切波速”的堅硬場地上也是一種有效的途徑，它能夠大大地降低地震對建筑物造成的影響，實效性更強。

1.2建筑的平立面布置

理論上而言，房屋的結(jié)構(gòu)布置和建筑布局將會直接決定其性能的優(yōu)劣。依據(jù)抗震原則，合理設(shè)計它的結(jié)構(gòu)，增強建筑布局的合理性，能夠?qū)⒎课莸哪驼鹦阅茏畲蠡?。從另一個角度上而言，一旦建筑布局不滿足抗震設(shè)計的需要，地震反應(yīng)分析進行的多么精細(xì)，也較難達到減輕震害的預(yù)期目的。也較難達到減輕震害的預(yù)期目的。通過調(diào)查絕大多數(shù)的工程案例，可以發(fā)現(xiàn)建筑物平面、立面的布局必須保持對稱、均勻、規(guī)則。它的質(zhì)量以及剛度變化必須滿足符合一定的規(guī)律。建筑物的高寬比應(yīng)該符合結(jié)構(gòu)體系和地震烈度區(qū)的要求，選擇合適的高寬比例，處理好地震時巨大的傾覆力矩在柱（墻）和基礎(chǔ)中所引起的壓力和拉力，有利于結(jié)構(gòu)的抗震。建筑物的高度越高，一般對建筑物的抗震越不利，但是就技術(shù)經(jīng)濟方面而言，每種結(jié)構(gòu)體系都有適合自己的高度，為了使建筑物滿足自身的抗震要求，而且能收到更加良好的經(jīng)濟效果。在建筑物的平立面上，防震縫應(yīng)該設(shè)置合理，若設(shè)置不當(dāng)，地震時容易引起相鄰建筑物的碰撞，加重地震破壞的程度。所以，針對設(shè)防Ⅵ度以上的房屋，在對沉降縫和伸縮縫進行設(shè)計時，必須嚴(yán)格按照抗震設(shè)計的原則進行。

1.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置

選擇一種合適的結(jié)構(gòu)體系，既符合抗震要求又經(jīng)濟實用是很重要的，需要考慮的因素也很多，建筑物的重要性、設(shè)防烈度、地基基礎(chǔ)、經(jīng)濟指標(biāo)、技術(shù)難度等因素都是結(jié)構(gòu)布置中必須考慮到的。單從抗震的角度考慮，選擇一個延性高、勻質(zhì)性好、正交各向同性、構(gòu)件的連接具有整體性、強度與重力的比值大的結(jié)構(gòu)更有利于抗震。比較不同的結(jié)構(gòu)體系，可以發(fā)現(xiàn)他們產(chǎn)生的抗震效果是迥異的，就建筑中常見的結(jié)構(gòu)形式而言，框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等都是設(shè)計中比較常見的。進行結(jié)構(gòu)選型工作的過程中，不能忽視場地條件以及建筑物剛度等造成的影響。結(jié)構(gòu)布置必須滿足一定的要求，即：結(jié)構(gòu)平面布置的對稱、豎向布置的均勻，這些必須嚴(yán)格控制好。結(jié)構(gòu)布置應(yīng)該力求平面布置對稱，使構(gòu)件在地震時側(cè)移量相等，水平地震力按構(gòu)件剛度分配；豎向布置均勻，避免出現(xiàn)薄弱層，盡可能降低房屋的重心。

1.4多道抗震防線

為保證抗震結(jié)構(gòu)體系的可靠性，必須選用若干個延性較好的分體系，此過程中需要選用優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件參與工作。在框架-抗震墻、框架-支撐、筒體-框架、筒中筒等雙重抗側(cè)力體系中，框架、筒體、抗震墻、豎向支撐以及砌體填充墻等承載力構(gòu)件，都可以充當(dāng)?shù)谝坏婪谰€主力構(gòu)件，率先抵御水平地震作用的沖擊。但是由于他們各自在結(jié)構(gòu)中的受力條件不同，后果也不同，因此優(yōu)先選擇少負(fù)擔(dān)重力荷載的豎向支撐或填充墻，使其充當(dāng)?shù)谝坏揽拐鸱谰€的抗側(cè)力構(gòu)件，起到保護穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用。通常，在進行抗震設(shè)計時，最好不要采用軸壓比很大的框架，其取得的效果不是很理想。

1.5剛度、承載力和延性的匹配

對一棟建筑物來說，重力荷載、風(fēng)荷載等靜力荷載，其值相對穩(wěn)定，變法幅度不大，但是地震時建筑物所承受的作用力，卻與其動力特性密切相關(guān)。建筑物的抗側(cè)移剛度大，自振周期短，地震作用就大，提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度，可以減小結(jié)構(gòu)側(cè)移，但結(jié)構(gòu)剛度大，要求結(jié)構(gòu)具有與較大地震反應(yīng)對應(yīng)的較高水平抗力，但是提高抗側(cè)移剛度，常是以降低結(jié)構(gòu)延性指標(biāo)及提高工程造價為代價的，因此，在確定建筑結(jié)構(gòu)體系時，需要在結(jié)構(gòu)剛度、延性及承載力之間尋求一種較好的匹配關(guān)系。

1.6非結(jié)構(gòu)部件處理

所謂非結(jié)構(gòu)部件，一般是指在結(jié)構(gòu)分析中不考慮承受重力荷載以及風(fēng)、地震等側(cè)向荷載的部件，如內(nèi)隔墻、樓梯踏步板、框架填充墻、建筑外圍墻板等。然而，在地震作用下，建筑中的這些部件會或多或少地參與工作，從而可能改變整個結(jié)構(gòu)或某些構(gòu)件的剛度、承載力和傳力路線，產(chǎn)生出乎預(yù)料的抗震效果，或者造成未曾估計到的局部震害，因此，有必要根據(jù)以往歷次地震中的宏觀震害經(jīng)驗，妥善處理這些非結(jié)構(gòu)部件，以減輕震害，提高建筑的抗震可靠度。如鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，隔墻和圍護墻采用實心磚，硅酸鹽砌體塊或者加氣混凝土砌塊砌筑時，這些剛性填充墻將在很大程度上改變結(jié)構(gòu)的動力特性，給整個結(jié)構(gòu)的抗震性能帶來一些有利的或不利的影響，應(yīng)在工程設(shè)計中考慮利用其有利的一面，防止其不利的一面。

2　結(jié)語

本文主要介紹了工程結(jié)構(gòu)抗震中“概念設(shè)計”的一些基本內(nèi)容和要求，總結(jié)了以往工程結(jié)構(gòu)的震害和設(shè)計經(jīng)驗。選擇合適的場地，確立建筑的平立面設(shè)計簡單合理，選擇符合抗震要求的結(jié)構(gòu)體系，設(shè)置多道抗震防線，需找結(jié)構(gòu)剛度、承載力及延性之間的匹配，處理好非結(jié)構(gòu)部件的抗震要求，確保了整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全。

[1]楊鼎久.建筑結(jié)構(gòu)[M].機械工業(yè)出版社，2005.

[2]呂西林.建筑結(jié)構(gòu)[M].武漢理工大學(xué)出版社，2001.

TU318

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1673-0038（2015）22-0029-02

2015-5-18