建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計若干問題分析

田洋

【摘 要】隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會大眾的生活理念逐漸轉(zhuǎn)變，對于建筑物的要求也越來越多。在自然災(zāi)害多發(fā)的今天，民眾對于建筑結(jié)構(gòu)的抗震性有更高的期待。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計工作，直接影響著建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。建筑物的抗震性能太低，一旦發(fā)生強震，后果不堪設(shè)想。重視建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計工作，明確注意問題與具體設(shè)計方法，才能促進建筑設(shè)計工作的優(yōu)化，讓建筑工程行業(yè)滿足社會進步的要求。本文以建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計若干問題分析為主題，展開了一系列較為深入的探討與分析，希望能對大家有所啟發(fā)。

【關(guān)鍵詞】建筑工程；結(jié)構(gòu)；設(shè)計；抗震；問題

0 引言

我國是一個地震災(zāi)害頻發(fā)的國家，人們安全意識的提高，讓建筑工程行業(yè)不得不優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計工作?？茖W技術(shù)的快速發(fā)展，讓建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的方法越來越多，結(jié)構(gòu)試驗與結(jié)構(gòu)分析活動的開展，積累了大量優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的方法。如何從真實的社會發(fā)展情況與地震環(huán)境出發(fā)去提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計水平，仍然是建筑工程行業(yè)發(fā)展過程中的難題。

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作中應(yīng)當注意的問題

1.1 關(guān)注建筑抗震場地的選擇

不考慮施工條件問題，在不同的地質(zhì)條件下，建筑結(jié)構(gòu)在同樣等級的地震中會受到不同程度的破壞。要優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作，選擇一個好的建設(shè)場地是最為基礎(chǔ)，也是最為重要的。在選擇建筑抗震場地時，考慮到降低地震災(zāi)害影響的目標，應(yīng)當盡力避開那些地質(zhì)條件不穩(wěn)定的場地。像河岸、非巖質(zhì)的陡坡、液化土區(qū)域以及邊坡邊緣等。與這些地方相比，中等風化基巖或者微風化的基巖、較為密實的砂土層，都是有利的建筑場所。在建筑建設(shè)場地選擇上考慮建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，能夠減少地震安全隱患。在多種因素的影響下，建筑工程項目很有可能無法避開不利的建設(shè)區(qū)域。面對這種情況，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計者應(yīng)當對建筑物施工場地采取加強性措施，結(jié)合抗震類型、施工地的地基液化程度等采取提高地基剛度的策略，以此來提高建筑物施工場地的穩(wěn)定性。舉例來講，如果建筑地基的受力層恰好處于分布不均勻的土層或者新近填土層時，設(shè)計者需要對地震發(fā)生時地基的不均勻沉降數(shù)據(jù)進行估算，通過上層結(jié)構(gòu)的加固以及地基、樁基的加固去處理棘手問題，保障建筑抗震性能。

1.2 關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)抗震機制的選取

第一，一個科學合理的建筑結(jié)構(gòu)抗震機制應(yīng)當有明確的強度、剛度要求。在突然變化中，建筑結(jié)構(gòu)自身的抗震機制能夠抵制某一個部位突然變成薄弱部位。如果某一部位的性能突然減弱，會引起很大的應(yīng)力，這股應(yīng)力聚集起來會影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震水平，就要對這些潛在的薄弱位置進行針對性處理。

第二，在建筑結(jié)構(gòu)機制中設(shè)計地震功能傳送通道以及明晰準確的核算圖。設(shè)計者在對房屋進行設(shè)計時，在垂直重力負荷的作用之下，應(yīng)當保證豎向結(jié)構(gòu)中建筑物各個構(gòu)件的受力接近平均。在設(shè)計樓層的蓋梁機制時，應(yīng)當保證豎直方向的重力負荷以最小的距離傳遞到縱向柱子與墻體上。

第三，在建筑結(jié)構(gòu)機制中設(shè)計防止建筑架構(gòu)整體承受力下降的機制。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計者應(yīng)當重視建筑結(jié)構(gòu)中部分影響整體的問題，杜絕因一個部件或者一個架構(gòu)重力負載的失去而導致建筑結(jié)構(gòu)整體抗震性能喪失問題的產(chǎn)生。一個合理的建筑結(jié)構(gòu)抗震性能應(yīng)當具有內(nèi)力再分攤作用，在地震災(zāi)害發(fā)生時，即使建筑結(jié)構(gòu)中的部分部件與架構(gòu)發(fā)生問題，無法承受負載，建筑結(jié)構(gòu)整體的抗震性能不會下降。

1.3 關(guān)注建筑架構(gòu)平面設(shè)置的對稱性與規(guī)則性

在設(shè)計房屋的平面與立體時，應(yīng)當結(jié)合建筑工程行業(yè)的抗震理論進行設(shè)計，打造規(guī)則的建筑架構(gòu)。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)置的規(guī)則去制定設(shè)計標準，針對平面、豎向不規(guī)則或者二者都不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，設(shè)計人員應(yīng)當利用空間架構(gòu)對其進行核算。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作中，樓板有些地方連接不太順暢的現(xiàn)象經(jīng)常存在，還有一些建筑的樓板的表面不盡平整，這時，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計人員應(yīng)當設(shè)計一個與實際情況相對應(yīng)的樓層強度剛度的變動模型，以此來支持抗震設(shè)計工作。在對建筑結(jié)構(gòu)脆弱位置進行抗震設(shè)計時，要有意識地加大其內(nèi)力系數(shù)，利用彈塑性形狀改變情況的分析來確定建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能是否達標。

除了規(guī)則性，對稱性也是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中不可忽視的一點。建筑結(jié)構(gòu)的對稱性主要體現(xiàn)在房屋平面的對稱、建筑分布的對稱以及建筑架構(gòu)抗側(cè)剛度的對稱等。如果這些對稱中心的位置是相同的，那這個建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能已達到最優(yōu)。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作優(yōu)化的具體方法

要提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，就要對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計方案進行優(yōu)化與改良。從建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的關(guān)鍵點出發(fā)，明確設(shè)計的方法，才能讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與建設(shè)工作達到社會發(fā)展的要求，具體方法如下：

2.1 合理布局地震外力能量吸收與傳遞的渠道

在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，關(guān)注地震外力能量的吸引與傳遞設(shè)計，對建筑結(jié)構(gòu)進行合理布局，促進建筑物的支墻、梁與柱的軸線在一個平面內(nèi)，有利于建筑結(jié)構(gòu)形成雙向抗側(cè)力抗震結(jié)構(gòu)。地震發(fā)生時，建筑物內(nèi)的各個構(gòu)件會出現(xiàn)彎剪式的破壞，這樣的破壞形式在很大程度下保障建筑結(jié)構(gòu)的安全性，有利于建筑物整體抗震水平的提高。

2.2 根據(jù)抗震等級采取地震構(gòu)造優(yōu)化措施

在對建筑結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計時，要針對地震的等級對建筑物本身的梁、柱與墻體實施抗震構(gòu)造做法，從而讓建筑物在地震的作用下可以達到地震設(shè)防的三個標準。根據(jù)抗震等級采取對應(yīng)的地震構(gòu)造優(yōu)化手段，要堅持強節(jié)點弱構(gòu)件、強剪弱彎、強柱弱梁的基本原則。在設(shè)計過程中計算出柱截面的合理尺寸，結(jié)構(gòu)建筑施工的配筋要求，控制好柱的軸壓比，才能讓建筑結(jié)構(gòu)在地震中有足夠的承載能力。

2.3 設(shè)計多元化的抗震防線

突破傳統(tǒng)建筑設(shè)計的限制，設(shè)置多道抗震防線，才能讓一個建筑結(jié)構(gòu)的抗震體系變得強大起來。在地震過程中，建筑結(jié)構(gòu)中延性好的構(gòu)件要充當抗震第一防線，當?shù)谝环谰€被攻破時，其它延性水平的構(gòu)件要充當建筑結(jié)構(gòu)的二道抗震防線與三道抗震防線，以此來保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性。不同的地區(qū)有不同的地質(zhì)特點，地震發(fā)生的等級與規(guī)律不同，自由把握抗震防線數(shù)量，有利于建筑結(jié)構(gòu)抗震性達標。

2.4 嚴格規(guī)定建筑結(jié)構(gòu)抗震標準

各個地區(qū)的抗震需求不同，對于地震頻發(fā)的區(qū)域，特別是有可能發(fā)生強震的區(qū)域，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中要嚴格要求。無論是建筑結(jié)構(gòu)的建設(shè)、地震研究還是施工技術(shù)研究工作，都要堅持高要求。在抗震設(shè)計工作中，要考慮到建筑施工保障性問題、施工材料的選擇問題、建筑物的選址問題等。將建筑結(jié)構(gòu)的監(jiān)督工作與技術(shù)指導工作有機結(jié)構(gòu)在一起，讓多地震災(zāi)害地區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)達到抗震要求。在科學技術(shù)不斷發(fā)展的今天，新型建筑材料不斷產(chǎn)生。積極引進抗震型的新材料與新的施工工藝，也是提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的好方法。

3 結(jié)語

綜上所述，總結(jié)多年來建筑工程發(fā)展的抗震設(shè)計經(jīng)驗，打造成熟的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計內(nèi)容體系，有利于建筑工程行業(yè)的完善。嚴格依據(jù)建筑工程行業(yè)的抗震建設(shè)要求實施工程抗震建設(shè)，提高建筑物本身的穩(wěn)定性與可靠性，才能提高建筑工程建設(shè)水平，規(guī)范行業(yè)發(fā)展。

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[責任編輯：楊玉潔]