關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)若干問(wèn)題的討論

摘 要：自建國(guó)以來(lái)，我國(guó)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法隨其他學(xué)科的進(jìn)步而逐步得到鞏固和完善。為了使我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)更加趨向于穩(wěn)定和安全，我們不僅應(yīng)該從地震環(huán)境和社會(huì)發(fā)展的實(shí)際情況出發(fā)，而且應(yīng)該提高建筑結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)。因此，文章章著重研究了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中可能會(huì)有對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的幾個(gè)大問(wèn)題，并對(duì)如何提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力提出了自己的一些想法，以便對(duì)后來(lái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提出自己的看法并作為參考。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；問(wèn)題

目前來(lái)看，強(qiáng)烈地震是具有很強(qiáng)的破壞性，高烈度的地震發(fā)生則是小之又小的突發(fā)情況。中國(guó)是地震多發(fā)的國(guó)家，大多數(shù)的地區(qū)都曾經(jīng)受到過(guò)或多或少的地震損失或危害。建國(guó)以來(lái)，我國(guó)分別在1976年和2008年發(fā)生過(guò)兩次大型的、高烈度的地震。雖然我們?cè)馐苤卮蠼?jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)的損失以及人員傷亡，但是在地震期間大多數(shù)抗震設(shè)防區(qū)的建筑物并沒(méi)有遭受較大的損害。因此，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)的重要性以及必要性是顯而易見(jiàn)的。關(guān)于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題已經(jīng)逐漸得到了各個(gè)國(guó)家建筑行業(yè)的關(guān)注。但由于國(guó)內(nèi)外的一線建筑行家對(duì)建筑物的地震破壞原因和過(guò)程的認(rèn)識(shí)還不夠深入，對(duì)于即將開展的以設(shè)計(jì)精確的抗震結(jié)構(gòu)為目的的設(shè)計(jì)仍舊是十分困難。

1 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中可靠度設(shè)計(jì)方法的適用性

1.1 地質(zhì)特點(diǎn)不同所引發(fā)的地震類型不同

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，有關(guān)地震方面的相關(guān)研究也在不斷完善。然而，地震發(fā)生的動(dòng)機(jī)和原理受著多種因素的影響，人們對(duì)這方面的認(rèn)知還不夠成熟。例如唐山大地震，其屬于是直下型地震，發(fā)生的原因和機(jī)理則更為繁瑣。通過(guò)實(shí)例我們可以獲得大量的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和特征。但是地震則屬于完全不一樣的情況。地震在同一地區(qū)發(fā)生的概率極小，我們并不可能完全通過(guò)大量的數(shù)理統(tǒng)計(jì)得出我們想要的有價(jià)值的，所謂工程含義的結(jié)論，失去了大量試驗(yàn)作為依靠的憑據(jù)，工程師對(duì)其發(fā)生的把握則變得獨(dú)木難支。

1.2 地震過(guò)程中結(jié)構(gòu)響應(yīng)的不確定性

排除地震輸入的影響，結(jié)構(gòu)響應(yīng)還有著很多不確定的因素。地基與基礎(chǔ)間的相互作用，是其最顯著的特征。除此之外，結(jié)構(gòu)自身的動(dòng)力特性，在地震過(guò)程中的變化也有著不確定性。就目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，地震已經(jīng)被廣大的工程師認(rèn)定為一種隨機(jī)發(fā)生的過(guò)程。我們并沒(méi)有足夠的數(shù)據(jù)支撐或者說(shuō)較可靠的方法來(lái)預(yù)估未來(lái)一段時(shí)間可能發(fā)生地震的強(qiáng)度。在某種意義上來(lái)看，地震起到的作用實(shí)際是一種固定性質(zhì)的。它與當(dāng)前科學(xué)家對(duì)其認(rèn)知水平相結(jié)合，當(dāng)然也與社會(huì)整體的發(fā)展水平互成犄角。而這一切的原因歸根結(jié)底是我們對(duì)地震的作用和相對(duì)應(yīng)的效應(yīng)難以預(yù)計(jì)，無(wú)法預(yù)測(cè)。

2 利用常用的地震研究參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)

根據(jù)我國(guó)GBJ 11-1989《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中所倡導(dǎo)的抗震設(shè)計(jì)原理，使我國(guó)的抗震設(shè)計(jì)得到了不斷的發(fā)展，其中“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設(shè)計(jì)原則沿用至今，取得了顯著的效果。并且與世界上抗震設(shè)計(jì)的先進(jìn)理念趨于一致，美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在抗震設(shè)計(jì)方面的相關(guān)研究較為完善，我們應(yīng)將這些先進(jìn)理念與我國(guó)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相融合?；谖覈?guó)的地質(zhì)特點(diǎn)，抗震設(shè)計(jì)理念以常見(jiàn)的低烈度或者說(shuō)是小震作為依據(jù)和原則。我們應(yīng)該以小震作用組合以及地震作用調(diào)整系數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)，與此同時(shí)我們也應(yīng)該最大限度的將安全系數(shù)的小震組合的承載力進(jìn)行規(guī)范化，這在一定程度上就滿足了“中震可修”的設(shè)計(jì)要求。雖然在安全度的差別上影響到了最后結(jié)果，但是在設(shè)計(jì)原則上并沒(méi)有差別。

3 地震作用組合可不考慮風(fēng)荷載

3.1 地震設(shè)防區(qū)需要考慮的問(wèn)題

根據(jù)抗震設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定，風(fēng)荷載應(yīng)在其中起著控制作用，并且在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震作用效應(yīng)組合中，發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，主動(dòng)參與到行列之中。然而，兩種效應(yīng)一起發(fā)生的可能性只能依靠所謂的概率決定。原則上建筑物遭遇百年難得一見(jiàn)的大地震概率極小。況且，抗震設(shè)計(jì)和建筑抗風(fēng)設(shè)計(jì)之間存在很大的差別。這種狀況在現(xiàn)實(shí)中時(shí)常發(fā)生，在建筑物中，迎風(fēng)面積較大的方向往往受到風(fēng)荷載的影響，迎風(fēng)面面積較小方向?yàn)榈卣鹱饔每刂?。我們認(rèn)為建筑抵抗風(fēng)荷載與抗震設(shè)計(jì)有著雖然存在顯著差距，但是強(qiáng)大的風(fēng)力襲擊建筑物時(shí)，遭遇強(qiáng)烈地震襲擊的可能性仍然存在。綜上所述，在地震設(shè)防區(qū)的建筑物應(yīng)該滿足抵抗風(fēng)荷載和抗震設(shè)防的要求。

3.2 抗震承載力設(shè)計(jì)的方法

當(dāng)我們考慮到建筑物需要完整的承載力設(shè)計(jì)時(shí)，如何利用系統(tǒng)的、全面的構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)方法就成為了亟待解決的問(wèn)題。沿著豎向作用的荷載與地震作用的共同作用出來(lái)的效果更讓我們擔(dān)憂。當(dāng)建筑物的截面設(shè)計(jì)是來(lái)自于相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)原則時(shí)，我們可以與構(gòu)筑物的抗風(fēng)能力的設(shè)計(jì)進(jìn)行參照比對(duì)，結(jié)果考慮它們重合的地方。如果讓風(fēng)荷載來(lái)實(shí)際操控構(gòu)筑物的真實(shí)荷載力度需求，那么我們就應(yīng)該注重建筑所需的材料抗震設(shè)計(jì)驗(yàn)算與其一一對(duì)應(yīng)。最后建筑可同時(shí)滿足抵抗風(fēng)荷載與抗震承載力所需要的設(shè)計(jì)要求。結(jié)構(gòu)工程師總盼望著其設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)通俗易懂。由于一棟建筑會(huì)有來(lái)自業(yè)主、設(shè)計(jì)師或者施工人員等各個(gè)方面的有關(guān)建筑物的如何使用和建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向的不同要求，那么就會(huì)讓建筑的設(shè)計(jì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)因?yàn)樘^(guò)于復(fù)雜或者是建筑結(jié)構(gòu)的體型與一般的、尋常的建筑物的情況。那么我們最大的難題就是在我們保證結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是屬于安全標(biāo)準(zhǔn)的前提之下，還要盡自己最大的能力做到既讓廣大的業(yè)主滿意又要符合設(shè)計(jì)建筑的設(shè)計(jì)師的要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章只是簡(jiǎn)單的對(duì)地震設(shè)計(jì)可能出現(xiàn)的一些常見(jiàn)性的問(wèn)題做出客觀性的討論。到目前為止，我國(guó)始終在加大對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震工作的支持和投入?？梢源_定的是，在廣大的建筑結(jié)構(gòu)工作者和科研學(xué)者的不斷努力下，我國(guó)已經(jīng)在建筑結(jié)構(gòu)抗震方面取得長(zhǎng)遠(yuǎn)的進(jìn)步乃至突破性的發(fā)展。但是要在現(xiàn)有認(rèn)知或者已經(jīng)認(rèn)同的基礎(chǔ)上取得更進(jìn)一步的發(fā)展不僅僅是一兩個(gè)的研究部門或幾十名工程設(shè)計(jì)師就能完成的這并，更多的則是整個(gè)社會(huì)的發(fā)展，整個(gè)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，整個(gè)國(guó)力的增強(qiáng)。我們需要更多的支持，盡可能的提高建筑物的安全度和耐久性，從而可以使結(jié)構(gòu)更結(jié)實(shí)的承受外來(lái)荷載。

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作者簡(jiǎn)介：李琛琛，本科學(xué)歷，研究方向：副教授，建筑結(jié)構(gòu)。