淺析建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要求

羅永濱

【摘要】對(duì)于建筑物而言，對(duì)其采取的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地震災(zāi)害的有效降低，最大程度地降低損失，保護(hù)人們生命和財(cái)產(chǎn)的安全。因此，隨著高層建筑的不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)的抗震穩(wěn)定性已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)注的重要問(wèn)題。本文主要分析了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題，以期為設(shè)計(jì)人員進(jìn)行合理設(shè)計(jì)提供參考。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；要求

前言

近些年，地震的發(fā)生頻率相當(dāng)高，給整個(gè)社會(huì)的安定帶來(lái)巨大威脅，影響國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)。尤其是一些較大規(guī)模的地震，人們的生命、財(cái)產(chǎn)、人身安全受到的侵害更是無(wú)可估量。為此，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行的探討，能夠很大程度上降低地震對(duì)建筑物產(chǎn)生的損害，維護(hù)社會(huì)的穩(wěn)定和生命安全。

1.地震抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念

對(duì)于建筑的抗震設(shè)計(jì)，隸屬于概念性，鑒于地震發(fā)生的不穩(wěn)定、隨意性及不可準(zhǔn)確預(yù)估性，建筑物所采取的抗震設(shè)計(jì)方式是否科學(xué)，只有在概念性的設(shè)計(jì)方式中進(jìn)行全面體現(xiàn)。在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要初始階段全面了解地震的能量、建筑結(jié)構(gòu)的模式、系統(tǒng)、強(qiáng)度及剛度等問(wèn)題，目的是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有效應(yīng)對(duì)抗震較為薄弱的問(wèn)題。

2.對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)的探討

2.1保證建筑場(chǎng)地選擇的合理性。鑒于地震所產(chǎn)生的影響和破壞的區(qū)域具有擴(kuò)展性，范圍較大，在整個(gè)影響區(qū)內(nèi)的建筑物都會(huì)受到損壞，但是鑒于位置不同，所受到的破壞程度也不盡相同。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)于建筑場(chǎng)地的的合理選擇十分關(guān)鍵。在進(jìn)行選擇場(chǎng)地的時(shí)候，要選擇對(duì)抗震有利的地帶，如地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較要堅(jiān)固、環(huán)境比較開(kāi)闊，這樣，可以在最大程度上降低地震災(zāi)害對(duì)建筑物產(chǎn)生的損害，減少沉陷現(xiàn)象的發(fā)生，提升抗震效【1】果。另外，要避免坡度較大的山腳、地質(zhì)構(gòu)造不均勻、地基不堅(jiān)固的地區(qū)，尤其要避免選擇地震多發(fā)的地區(qū)。

2.2對(duì)建筑結(jié)構(gòu)高度進(jìn)行的抗震設(shè)計(jì)。在對(duì)建筑物高度進(jìn)行考量的時(shí)候，要充分考慮建筑適用性和經(jīng)濟(jì)性，確定不同結(jié)構(gòu)系統(tǒng)需要的最佳的高度數(shù)值。一個(gè)合理的建筑物高度主要是由施工水平以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平共同決定的，但是，在實(shí)際的施工中，會(huì)出現(xiàn)高度超標(biāo)的情況，因此，要謹(jǐn)慎對(duì)待這樣的問(wèn)題，尊重科學(xué)。一旦發(fā)生地震，超高層建筑物的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的程度會(huì)較大，高度的增加，會(huì)增添影響因素，同時(shí)，也發(fā)生一定的變化，例如，延性的具體要求、安全標(biāo)準(zhǔn)、材料的基本功能、荷載相關(guān)系數(shù)等。

2.3對(duì)材料和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行的選擇。在地震經(jīng)常發(fā)生的地區(qū)，對(duì)于建筑材料以及建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選擇至關(guān)重要，需要高度重視。通常，對(duì)于高度在150米以上的建筑，主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型為框架筒、筒中筒以及組合筒，它們?cè)诟邔咏ㄖ袘?yīng)用比較廣泛。在國(guó)外一些地震高發(fā)地區(qū)，主要的建筑材料為鋼結(jié)構(gòu)，在我國(guó)主要是以鋼筋混凝土和混合類(lèi)型為主的結(jié)構(gòu)模式。對(duì)于這種結(jié)果內(nèi)筒，在地震中，所受到的力量為80%左右。鑒于整個(gè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵和核心為鋼筋混凝土，因此，結(jié)構(gòu)變形的極限即為混凝土結(jié)構(gòu)變形的標(biāo)準(zhǔn)，要以此為基礎(chǔ)，絕對(duì)不能超過(guò)。在彎曲變形的條件下，側(cè)向位移增大，依靠鋼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)位移幅度的減少，但是效果不顯著。一般情況下，為了提升結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度，可以加強(qiáng)混凝土的剛度來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以增設(shè)伸臂結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)抗震效果的提升【2】。

2.4對(duì)于軸壓比和短軸進(jìn)行的相關(guān)設(shè)計(jì)。針對(duì)建筑機(jī)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)抗震效果的提升，要減小柱的軸壓比，同時(shí)，增加其截面的面積。對(duì)于軸壓比的降低，其目的是將柱子設(shè)置于偏心受壓的狀況中，防止縱向受力鋼筋脫離受拉屈服，出現(xiàn)混凝土破損的情形。對(duì)于柱本身，其具有較大的剛度和強(qiáng)度，但是，與之相適應(yīng)的是結(jié)構(gòu)的延性發(fā)生變化，出現(xiàn)延性較差的情況，一旦發(fā)生地震，整個(gè)結(jié)構(gòu)在消耗地震能量方面就顯現(xiàn)的十分差，結(jié)構(gòu)發(fā)生變形、受到侵害的幾率就大幅上升。因此，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，墻柱若梁是比較常見(jiàn)、有效的設(shè)計(jì)模式，主要是梁的延性較好，能夠?qū)⑦m當(dāng)?shù)淖冃慰刂圃诤侠淼姆秶鷥?nèi)，極大降低了柱子達(dá)到屈服強(qiáng)度的幾率，在具體設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以對(duì)軸壓比進(jìn)行合理范圍內(nèi)的增大。另外，通常情況下，在高層建筑的底層，柱子的長(zhǎng)細(xì)比控制在4，但不是以此作為短柱的唯一判斷標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)?，短柱的關(guān)鍵影響因素為柱的剪跨比，當(dāng)其數(shù)值被控制在2的范圍，才能將其判斷為短柱，

2.5對(duì)抗震設(shè)計(jì)的級(jí)別進(jìn)行不斷提升。在近些年，地震發(fā)生的頻率較高，給整個(gè)社會(huì)帶來(lái)巨大損失。對(duì)于地震災(zāi)害的研究，將50年作為一個(gè)探索周期，而小型地震再次發(fā)生的時(shí)間間隔為50年，這種地震的危害已經(jīng)超過(guò)了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)安全烈度概率的60%以上，而中型地震周期為475年，概率達(dá)到10%，而大型地震周期為2000年，概率達(dá)到2%，為此，要將建筑結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，提升到新的等級(jí)，對(duì)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行全面、科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)較為穩(wěn)定的抗震效果。

2.6嚴(yán)格控制基礎(chǔ)形式的選擇。在整個(gè)建筑基礎(chǔ)施工之前，要對(duì)基礎(chǔ)類(lèi)型和模式進(jìn)行恰當(dāng)?shù)倪x擇，目的是提高建筑結(jié)構(gòu)抗震的持續(xù)性和穩(wěn)定性。對(duì)于基礎(chǔ)類(lèi)型，主要的影響因素為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的種類(lèi)和荷載力的大小。上部結(jié)構(gòu)傳輸?shù)牧υ酱?，就需要基礎(chǔ)要具備較強(qiáng)的承載水平和剛度。對(duì)于不同的建筑機(jī)構(gòu)，需要與之相適應(yīng)的地基變化和沉降標(biāo)準(zhǔn)。

2.7建筑結(jié)構(gòu)的消能減震與隔震設(shè)計(jì)介紹。在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，主要借助對(duì)結(jié)構(gòu)本身強(qiáng)度的增加來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)策的性質(zhì)具有一定的被動(dòng)性，對(duì)于消能減震隔震設(shè)計(jì)方式，主要是將隔震層設(shè)置在整體結(jié)構(gòu)中，抑或是進(jìn)行消能器的安置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)地震能力的有效吸收，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)減震的目的，其性質(zhì)彰顯主動(dòng)性。在建筑設(shè)計(jì)規(guī)范中，隔震的內(nèi)容被納入其中，但是鑒于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的全新性，隔震層以上結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)高于非隔震層，因此，在設(shè)計(jì)中運(yùn)用的幾率不高。

2.8對(duì)抗震構(gòu)造措施的設(shè)置。在整個(gè)抗震設(shè)計(jì)中，抗震構(gòu)造措施至關(guān)重要，其合理性直接關(guān)系到防震效果的實(shí)現(xiàn)。在磚混結(jié)構(gòu)中，對(duì)于水平圈梁的設(shè)置增強(qiáng)了內(nèi)外墻的有效連接，使得房屋彰顯整體性。圈梁的設(shè)置能夠有效抵制預(yù)制板的脫落，平面倒塌的可能性降低，同時(shí)，在一定程度上屋蓋的水平剛度被增強(qiáng)。一旦發(fā)生地震，墻體的裂縫的程度被減輕，降低了不均衡沉降對(duì)建筑的影響。同時(shí)，構(gòu)造柱的合理安排，使得房屋結(jié)構(gòu)脆性被降低，延展性增強(qiáng)，即使墻體出現(xiàn)破損或者開(kāi)裂，可以充分利用其塑性變形，實(shí)現(xiàn)對(duì)地震能力的消耗。

2.9抗震設(shè)計(jì)其它方面的影響。在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，除了要考慮物料、空間結(jié)構(gòu)、高度等因素外，還有注重抗震設(shè)計(jì)的基本原則：首先，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，要保證抗震設(shè)計(jì)的多樣性，否則，抗震結(jié)構(gòu)的一部分發(fā)生實(shí)效，整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力就會(huì)受到影響，將整個(gè)建筑置于極大的危險(xiǎn)中；其次，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要保證結(jié)構(gòu)具有較高的承載能力，延展性強(qiáng)，同時(shí)，耗能持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)；再次，要均衡分配結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度在水平和垂直方向的分配，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)，防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過(guò)大的應(yīng)力集中或者塑性變形集中的狀況。

結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著高層建筑的不斷擴(kuò)展，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)，尤其抗震設(shè)計(jì)更為關(guān)鍵。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，其設(shè)計(jì)彰顯完整性和系統(tǒng)性，需要將其貫穿于整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。對(duì)于抗震設(shè)計(jì)的來(lái)說(shuō)，其設(shè)計(jì)效果直接決定建筑物的標(biāo)準(zhǔn)。為此，合理、科學(xué)的抗震設(shè)計(jì)非常重要，要針對(duì)不同的建筑和具體情況，進(jìn)行最佳抗震設(shè)計(jì)的追求。

參考文獻(xiàn)

[1]楊宇.關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法及措施探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，20：199.