論建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的不足和發(fā)展

趙麗紅

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)部分地區(qū)地震頻發(fā)，給災(zāi)區(qū)人民帶來(lái)了巨大的損失。造成這些重大損失的一個(gè)關(guān)鍵原因就是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的不足所致。以此為基礎(chǔ)，文章將分析建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)存在的諸多不足，并結(jié)合自身的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)如何加強(qiáng)設(shè)計(jì)作討論，最終提出對(duì)我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議，僅供參考。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；不足；發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào)：TU352.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）18-0158-02

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)且事無(wú)巨細(xì)的工作任務(wù)。當(dāng)前背景下，新歷史時(shí)期的建筑結(jié)構(gòu)必須緊密結(jié)合時(shí)代的需要，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行仔細(xì)分析，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，確保人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)存在的不足

為了提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，作為設(shè)計(jì)工作者，必須加強(qiáng)設(shè)計(jì)技術(shù)和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，認(rèn)真分析建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的缺陷與不足，以便采取適當(dāng)?shù)拇胧蕴岣呓ㄖY(jié)構(gòu)的抗震性能。在工作實(shí)踐中，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的不足具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①建筑場(chǎng)地選用。部分建筑工程在開(kāi)工之前沒(méi)有對(duì)地形進(jìn)行詳細(xì)地勘察，在地質(zhì)地形不明的情況下進(jìn)行修建（或改擴(kuò)建），導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能不佳。

②建筑結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)。例如建筑結(jié)構(gòu)重心往往頭重腳輕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的連接處薄弱，這樣一旦發(fā)生地震，就會(huì)由于鞭梢效應(yīng)的影響導(dǎo)致建筑傾覆。

③建筑原材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。這也是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)不足的一種表現(xiàn)，難以為施工方提供科學(xué)的決策和依據(jù)，從而造成建筑結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量不高，無(wú)法提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)相比，我國(guó)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于系數(shù)認(rèn)識(shí)的不足十分明顯。歐洲和新西蘭根據(jù)代碼減震系數(shù)（“中震”和“小震”二者的地面運(yùn)動(dòng)加速度之比）劃分延性等級(jí)。美國(guó)UBC規(guī)范由相同的原則劃分延性水平，但在高烈度區(qū)使用時(shí)建議采取高延性等級(jí)，反之亦然。目前，中國(guó)將采取降震統(tǒng)一的2.81的折減系數(shù)，而目前我國(guó)將地震作用降低系數(shù)統(tǒng)一取為2.81，對(duì)延性要求是按抗震等級(jí)來(lái)劃分，抗震等級(jí)實(shí)質(zhì)又主要是由烈度分區(qū)來(lái)決定的，這就導(dǎo)致同一個(gè)R對(duì)應(yīng)了不同的μ，從而制定了不同的抗震措施，這與R-μ關(guān)系是不一致的。這種思路造成低烈度區(qū)的結(jié)構(gòu)延性要求可能偏低的結(jié)果。

2 針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)不足的對(duì)策

根據(jù)以上的分析結(jié)果來(lái)看，設(shè)計(jì)工作者往往缺乏對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在不足的深刻認(rèn)識(shí)。因此，為提高建筑物的抗震性能，作為設(shè)計(jì)工作者，我們必須在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧?/p>

2.1 定位問(wèn)題

作為一個(gè)設(shè)計(jì)工作者，地質(zhì)工程建設(shè)項(xiàng)目必須要進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查、選擇，建筑必須滿(mǎn)足抗震要求，地質(zhì)和地形須保證與設(shè)計(jì)一致，為提高有效性打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，以提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2.2 結(jié)構(gòu)選型問(wèn)題

在設(shè)計(jì)過(guò)程中主體建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)始終堅(jiān)持對(duì)稱(chēng)和簡(jiǎn)單的規(guī)則，尤其是結(jié)構(gòu)的豎向設(shè)計(jì)應(yīng)具有一致性，并降低結(jié)構(gòu)形狀的重心，有效地防止頭暈和連接材料強(qiáng)度不足的問(wèn)題。

2.3 建筑用材料的問(wèn)題

材料選用設(shè)計(jì)必須符合設(shè)計(jì)要求，在建設(shè)項(xiàng)目中，新型建筑材料選用時(shí)應(yīng)盡可能地減輕結(jié)構(gòu)自重和建設(shè)成本，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能并且降低成本。

2.4 做好基礎(chǔ)工作的策略

①在建筑結(jié)構(gòu)域抗震設(shè)計(jì)的前期階段，作為設(shè)計(jì)人員，應(yīng)學(xué)會(huì)以概念設(shè)計(jì)角度，科學(xué)合理的色劑建筑物，以更好地確定建筑體系和結(jié)構(gòu)布置，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)嚴(yán)格按照三水準(zhǔn)設(shè)防和兩階段設(shè)計(jì)達(dá)標(biāo)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，且建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)至少應(yīng)從剛性、柔性、延性以及結(jié)構(gòu)控制四個(gè)階段進(jìn)行設(shè)計(jì)，但地震具有較強(qiáng)的隨機(jī)性、間接性、復(fù)雜性和偶然性，因而建筑結(jié)構(gòu)往往由于結(jié)構(gòu)的自振周期、阻尼的變化、材料性能的高低以及基礎(chǔ)沉降的差異等相關(guān)因素的影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難以滿(mǎn)足實(shí)際的需要，正是基于此，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)人員，也應(yīng)進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，同時(shí)確保設(shè)計(jì)的可靠性，方能進(jìn)一步夯實(shí)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

②在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，為確保所設(shè)計(jì)的建筑構(gòu)件之間相互協(xié)同的工作，需要建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件在承載力最大時(shí)也能協(xié)同工作，且具有較強(qiáng)的耐久性，因而在建筑結(jié)構(gòu)中，作為設(shè)計(jì)人員應(yīng)利用建筑的結(jié)構(gòu)體系具有協(xié)同工作的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)不得一味地借助建筑結(jié)構(gòu)的自身剛度進(jìn)行荷載的承受。

③材料利用率的高低與結(jié)構(gòu)之間工作協(xié)同能力的高低有直接的關(guān)聯(lián)，因而作為設(shè)計(jì)人員，應(yīng)致力于建筑材料的利用率的提高，同時(shí)結(jié)合工程實(shí)際，采取就性的設(shè)計(jì)，以最大化地確保設(shè)計(jì)的可靠性。比如在設(shè)計(jì)梁截面應(yīng)變梯度時(shí)，由于梁的長(zhǎng)度一旦發(fā)生變化，那么梁彎矩就會(huì)出現(xiàn)變化，進(jìn)而降低梁的中和軸周?chē)牧系睦寐?，最后?dǎo)致矩形截面的受壓構(gòu)架的利用率相對(duì)低下，這就需要設(shè)計(jì)人員利用建筑概念設(shè)計(jì)理念分析結(jié)構(gòu)，從而更好地將梁截面應(yīng)變的梯度進(jìn)行調(diào)整，確保構(gòu)件的軸心持續(xù)地受力，進(jìn)而促進(jìn)材料利用效率的提升，最后促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的有效提升。

3 常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)技術(shù)簡(jiǎn)述

上文提到，設(shè)計(jì)工作者往往缺乏對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在不足的深刻認(rèn)識(shí)。因此，作為設(shè)計(jì)工作者，我們必須在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧?。在此基礎(chǔ)上，同時(shí)采取相應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型的抗震技術(shù)，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，常見(jiàn)的建筑結(jié)構(gòu)形式一般為多層砌體房屋結(jié)構(gòu)和混凝土框架結(jié)構(gòu)。筆者將主要簡(jiǎn)述兩種結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)：

①多層砌體房屋結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)技術(shù)。砌體結(jié)構(gòu)是最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)，不僅吸引項(xiàng)目，該結(jié)構(gòu)體系已被廣泛應(yīng)用于許多工程，它具有成本低的特點(diǎn)。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師，我們必須加強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。特別是應(yīng)按相應(yīng)的國(guó)家規(guī)范和地方規(guī)范，對(duì)砌體結(jié)構(gòu)房屋的建筑高度和層數(shù)提出限制要求；其次，對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的縱橫墻體的數(shù)量和墻體之間的最大間距提出限制要求，嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的地震參數(shù)對(duì)當(dāng)?shù)刈≌?guī)模加以控制；最后，墻體砌筑中構(gòu)造柱和圈梁的合理的平面布置和配筋可以加強(qiáng)約束墻體，以確保砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能。

②框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。框架結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)中另一種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)主要由梁構(gòu)件和柱構(gòu)件通過(guò)剛接與鉸接方式相連從而構(gòu)成承重體系結(jié)構(gòu)。這在地震中主要表現(xiàn)的危害現(xiàn)象是：柱端出鉸、柱端剪切破壞和節(jié)點(diǎn)破壞等。而框架柱構(gòu)件的破壞則是導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)局部或整體塌陷的重要原因。從鋼筋混凝土柱構(gòu)件的破壞位置來(lái)看，典型破壞位置有：柱頂破壞、柱中部破壞、柱底破壞、短柱破壞、梁柱節(jié)點(diǎn)處破壞。為此對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)理念：強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件，方能最大化地確保建筑抗震設(shè)計(jì)的可靠性。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于建筑復(fù)雜結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的人員必須緊密結(jié)合時(shí)代發(fā)展的需要，努力提高自己的專(zhuān)業(yè)技能，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的缺陷，認(rèn)真分析與總結(jié)，并采取相應(yīng)的措施，并認(rèn)真區(qū)別建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的類(lèi)型，特別是抗震設(shè)計(jì)的組合應(yīng)根據(jù)技術(shù)來(lái)決定，以更好地促進(jìn)設(shè)計(jì)水平，以改善結(jié)構(gòu)的抗震性能，同時(shí)提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展，并有效地保護(hù)生命和財(cái)產(chǎn)安全。

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