提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的設(shè)計(jì)思想與方法

段安洪（昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南　昆明　650051）

提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的設(shè)計(jì)思想與方法

段安洪
（昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：隨著我國(guó)建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性逐漸受到人們的關(guān)注。再加上地震頻發(fā)，社會(huì)各界都將目光放在了建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力設(shè)計(jì)上。為了充分保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，有效地控制地震帶來(lái)的二次災(zāi)害，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的抗地震能力設(shè)計(jì)需要考慮很多因素影響，以切實(shí)提高建筑的抗地震能力為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。該文就地震破壞的原理進(jìn)行分析，對(duì)影響建筑結(jié)構(gòu)抗震倒塌設(shè)計(jì)的因素展開(kāi)研究，并提出具體的設(shè)計(jì)思想與思路。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗地震倒塌能力；設(shè)計(jì)思想；設(shè)計(jì)方法

0　引　言

隨著地震的頻發(fā)，地震導(dǎo)致的建筑物倒塌成為了人們擔(dān)憂(yōu)的地震二次傷害，而隨著人們意識(shí)的提高，建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力逐漸開(kāi)始受到關(guān)注。對(duì)于地震頻發(fā)的地區(qū)來(lái)講，如果想要減少地震導(dǎo)致的房屋倒塌，就必須針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力進(jìn)行嚴(yán)密的設(shè)計(jì)，以保證建筑物的質(zhì)量，以此來(lái)確保建筑物結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，降低地震的二次災(zāi)害。下文就地震對(duì)房屋破壞的原理進(jìn)行分析，就影響房屋結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的因素進(jìn)行分析，并提出具體的設(shè)計(jì)思路與方法。

1　地震破壞的原理

眾所周知，地震的發(fā)生是無(wú)法避免的，作用的時(shí)間也很短，但其造成的危害則非常大，短時(shí)間內(nèi)會(huì)對(duì)房屋造成嚴(yán)重的損壞，因房屋倒塌帶來(lái)的二次災(zāi)害相當(dāng)嚴(yán)重。隨著城市的發(fā)展與進(jìn)步，城市建筑逐漸趨于高層化，而伴隨著人們意識(shí)的提高，建筑結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性、抗地震能力逐漸受到關(guān)注。

據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，地震對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的破壞是相當(dāng)嚴(yán)重的，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，建筑物自身會(huì)受到強(qiáng)烈的沖擊力，從而從底層開(kāi)始發(fā)生振動(dòng)，隨后這種作用力會(huì)轉(zhuǎn)移到建筑結(jié)構(gòu)本身，使得建筑逐漸失去平衡，嚴(yán)重的直接倒塌。因此，其對(duì)人身財(cái)產(chǎn)安全的影響非常大，顯然，這就充分證明提高建筑結(jié)構(gòu)抗震倒塌能力有著非常重要的意義。

2　影響建筑結(jié)構(gòu)抗震倒塌能力的因素分析

2.1原材料的選擇

材料是保證建筑結(jié)構(gòu)安全最重要的因素，在建筑結(jié)構(gòu)的抗地震設(shè)計(jì)中，應(yīng)選擇質(zhì)量較高、抗震能力較好、延性好的材料，最好能夠最大程度的減小地震帶來(lái)的破壞。因此，原材料的選擇對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)尤為重要，是決定建筑物抗地震倒塌能力的主要因素。在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，墻體及建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)所涉及到的材料必須選擇抗地震能力強(qiáng)的，安全性和穩(wěn)定度高的材料，充分確保建筑的安全與穩(wěn)定性。

2.2建筑場(chǎng)地位置

在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，項(xiàng)目建筑場(chǎng)地的選擇非常重要，場(chǎng)地對(duì)建筑的影響因素較多，不同的場(chǎng)地和結(jié)構(gòu)對(duì)于房屋建筑有不同的影響。當(dāng)前，很多建筑企業(yè)因沒(méi)能在施工之前對(duì)項(xiàng)目所在地的地理情況、地理位置、地形地貌等進(jìn)行詳細(xì)的了解和勘查，導(dǎo)致建筑并不適應(yīng)；缺少對(duì)建筑場(chǎng)地的合理確定，不僅可能影響建筑的安全性，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致原地形變化，反而導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害。尤其對(duì)于地震頻發(fā)的地區(qū)來(lái)講，這也大大增加了地震二次災(zāi)害的可能，嚴(yán)重威脅著人們的生產(chǎn)生活。

2.3確保施工質(zhì)量

確保施工質(zhì)量是任何建筑結(jié)構(gòu)施工的最終目標(biāo)，而建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力與施工質(zhì)量也有著直接的關(guān)系。但就現(xiàn)實(shí)的情況來(lái)看，因工程工期與進(jìn)度的限制，施工技術(shù)或者工程造價(jià)控制等因素影響，為了進(jìn)一步提高建筑物的經(jīng)濟(jì)效益，很多建筑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量都得不到保障。這也就造成了建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力得不到保障，從而影響建筑的使用。

3　提高建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計(jì)思路

3.1合理的建筑場(chǎng)地選擇及地基的設(shè)計(jì)

眾所周知，城市建筑的基礎(chǔ)就是地基，而因地基沉降帶來(lái)的建筑結(jié)構(gòu)破壞也是降低建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的主要原因。因此，加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)地基的設(shè)計(jì)，合理的選擇地基對(duì)提高建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力有非常重要的意義。在設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行嚴(yán)密的勘查，避免因位置不利，降低地基的強(qiáng)度。最好選擇場(chǎng)地的堅(jiān)硬地段，以提高抗地震的強(qiáng)度，同時(shí)，設(shè)置合理的埋置深度，提高建筑水平作用下產(chǎn)生的滑移與傾覆抵抗作用，以提高建筑自身的穩(wěn)定性。

此外建筑場(chǎng)地的選擇設(shè)計(jì)思路應(yīng)從詳細(xì)規(guī)劃的要求出發(fā)，考慮好所選場(chǎng)地的具體地點(diǎn)與范圍對(duì)環(huán)境的要求，充分考慮周?chē)h(huán)境與條件對(duì)建筑項(xiàng)目的要求，以及對(duì)社會(huì)公共利益的影響。一方面，從城市土地利用和相關(guān)設(shè)施功能上進(jìn)行考慮；另一方面，還必須考慮到對(duì)城市風(fēng)貌特征以及傳統(tǒng)文化的影響來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.2注重延性設(shè)計(jì)與規(guī)則性設(shè)計(jì)

所謂建筑結(jié)構(gòu)的延性就是指建筑物在收到地震作用后產(chǎn)生的塑性變形的能力。延性設(shè)計(jì)主要通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的塑性變形對(duì)地震產(chǎn)生的能量耗散為基礎(chǔ)進(jìn)行合理的延性設(shè)計(jì)，以提高建筑物結(jié)構(gòu)的承載能力。一旦建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生塑性變形，合理的延性設(shè)計(jì)就能夠有效降低建筑變脆突出和塑性變形過(guò)量等問(wèn)題，不僅能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的極限彈性和抗震能力，還能保持建筑的抗地震倒塌性能。而在延性設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)加強(qiáng)建筑墻體、圈梁和構(gòu)造柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提升其彈性極限，防止塑性變形破壞建筑結(jié)構(gòu)。而當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，合理的延性設(shè)計(jì)也是保障建筑能夠發(fā)揮塑性變形，減緩地震作用力的有效措施。此外，杜絕采用不規(guī)則的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)保證建筑結(jié)構(gòu)的平面與立面布置的對(duì)稱(chēng)性與規(guī)則性，使得建筑剛度均勻變化，以減輕地震作用對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞。

3.3優(yōu)化結(jié)構(gòu)構(gòu)件

根據(jù)前面指出的地震破壞原理可以看出，地震產(chǎn)生的橫波和混合波對(duì)建筑結(jié)構(gòu)會(huì)造成較強(qiáng)的破壞力，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)重視起建筑結(jié)構(gòu)的局部和構(gòu)建設(shè)計(jì)，以確保建筑結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)有效、穩(wěn)定。只有不斷對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化，提升其結(jié)構(gòu)性能，才能有效保障建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定安全性，才能確保更高的抗地震倒塌能力。

3.4增加多道設(shè)計(jì)防線(xiàn)

在城市建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)多道抗震防線(xiàn)的設(shè)計(jì)不僅有利于建筑物局部以及整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，更是避免因風(fēng)荷載和重力荷載增加導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)承受力不足的重要措施。例如，在建筑的框架、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)先使剪力墻連梁的屈服早在墻肢的屈服之前，再在剪力墻連梁與框架之間設(shè)置第二、三道防線(xiàn)。而剪力墻連梁又最好先于兩端塑性屈服，這樣才能使其獲得足夠的變形能力。像這樣設(shè)置多道防線(xiàn)來(lái)提高建筑的抗地震倒塌能力。

4　結(jié)　語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力設(shè)計(jì)，想要得到一定的提高，必須結(jié)合建筑物施工的實(shí)際情況，針對(duì)建筑的施工位置，合理的設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)構(gòu)件、延性設(shè)計(jì)及規(guī)則性設(shè)計(jì)，注重合理的地基選擇，適當(dāng)增加多道設(shè)計(jì)防線(xiàn)，全方位的提高建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力。

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中圖分類(lèi)號(hào)：TU312

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004－2660（2015）01－0043－03

收稿日期：2014－12－05.

作者簡(jiǎn)介：段安洪（1963－），男，云南人，工程師，一級(jí)結(jié)構(gòu)工程師.主要研究方向：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).

Design Ideas and Methods of Improving the Shock Resistance of Building Structure

DUAN An－h(huán)ong
（Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.，Kunming 650051，China）

Abstract：With the rapid development of construction industry in China，the stability and security of the building structure receive great attention.Together with frequent earthquakes，the collapse－resistant capacity design becomes the focus.In order to fully guarantee people＇s life and property safety and effectively control the seismic secondary disasters，various factors should be considered in the earthquake resistance capability design of building structure to improve the design.The principle of earthquake damage was analyzed and factors affecting the collapse－resistant design were investigated，thus putting forward concrete design ideas and methods.

Key words：building structure；collapse－resistant capacity；design ideas；design methods