建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計若干問題

孫寧虎，李芯月

(1.山東誠奧電力設(shè)計咨詢有限公司，山東 濟(jì)南 250000； 2.山東省建筑設(shè)計研究院，山東 濟(jì)南 250000)

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建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計若干問題

孫寧虎1，李芯月2

(1.山東誠奧電力設(shè)計咨詢有限公司，山東 濟(jì)南 250000； 2.山東省建筑設(shè)計研究院，山東 濟(jì)南 250000)

開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選擇建筑抗震結(jié)構(gòu)的類型，提高建筑結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。開展建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，應(yīng)從建筑結(jié)構(gòu)選型、建筑造型及建筑平面布置等多個方面入手進(jìn)行抗震設(shè)計思路的優(yōu)化工作。

建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計；問題

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中涉及的若干問題

1.1 建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇

建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇是否合理，直接關(guān)乎到整個建筑結(jié)構(gòu)的安全與否。因此，必須合理選擇建筑物的結(jié)構(gòu)體系，保證其科學(xué)性和合理性。需保證建筑結(jié)構(gòu)體系具有較高的強(qiáng)度協(xié)調(diào)性，設(shè)計人員在設(shè)計過程中要保證強(qiáng)弱有度，最終達(dá)到強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計概念，豎向上保證其薄弱部位具有合理的抗震設(shè)計強(qiáng)度，最大限度地提高建筑物的抗震能力。

1.2 建筑物所在地的選擇

在選擇建筑物地點(diǎn)的時候，盡量選擇抗震性較強(qiáng)，利于抗震設(shè)計的建筑地址，不宜選取土地液化、地質(zhì)元素分布不均衡等場地。此外，對于某些特殊場地，例如可能會發(fā)生滑坡或地裂等問題的地點(diǎn)，建筑施工在對地表進(jìn)行施工的過程中必須采取科學(xué)合理的措施來穩(wěn)固建筑物。在地基建設(shè)過程中，要選擇黏土性質(zhì)較多、土層分布不均勻的區(qū)域，并且要對地基進(jìn)行加固，增強(qiáng)建筑物上部結(jié)構(gòu)和其基礎(chǔ)的抗震性。

2 開展建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作應(yīng)該遵循的設(shè)計原則

我國某些地區(qū)地震發(fā)生的頻率較大，對當(dāng)?shù)厝嗣竦纳敭a(chǎn)安全產(chǎn)生了較大影響，為了保證我國居民的生命財產(chǎn)安全，國家出臺了相關(guān)規(guī)范，規(guī)范中規(guī)定了建筑的抗震等級。在地震高發(fā)地區(qū)，建筑工程發(fā)生倒塌是造成當(dāng)?shù)匕l(fā)生危險的主要因素，建筑工程的抗震性能直接決定了地震發(fā)生時的危害程度，因此，建筑工程設(shè)計單位一定要重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，做好建筑抗震設(shè)計。開展建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則：第一，在進(jìn)行復(fù)雜建筑物的設(shè)計工作時，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)該全面客觀地對建筑物薄弱層的塑弾性形變進(jìn)行分析，并以動力分析法和靜力分析法為主要計算方法，保證計算方法的合理性。第二，在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時，可以把彈性時程分析法作為計算的補(bǔ)充方法，尤其要重視建筑的整體內(nèi)力位移，并且將其作為計算的核心方面，采用不同類型的計算方法，有助于提高建筑內(nèi)力位移計算的精度。第三，在進(jìn)行連體建筑的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員同時計算多個建筑物的振型數(shù)，通常情況下，連體建筑的振型數(shù)應(yīng)該在單體建筑數(shù)量的九倍左右，有效質(zhì)量系數(shù)應(yīng)該在90%以上。

3 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計思維

地震發(fā)生具有不定時性、不確定性，就目前的技術(shù)而言，無法準(zhǔn)確預(yù)測地震的發(fā)生時間和發(fā)生強(qiáng)度，地震高發(fā)地區(qū)人們的生命財產(chǎn)安全時刻受到威脅。因此，必須要做好抗震設(shè)計，由于建筑在使用過程中會受到各種因素的影響，其抗震能力也會不斷發(fā)生變化，在進(jìn)行抗震設(shè)計時，要考慮場地選擇、設(shè)置多層抗震防線等因素，優(yōu)化建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，采取隔震加固法、外加構(gòu)件設(shè)計法加固建筑物的薄弱環(huán)節(jié)。

3.1 根據(jù)建筑承載力和建筑延性合理選擇設(shè)計方法

進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，必須采取有效措施對建筑結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行控制，保證建筑的柱子、墻體等結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時能夠處在非彈性狀態(tài)，此狀態(tài)下能夠消耗大量地震能量，為建筑結(jié)構(gòu)發(fā)揮正常的抗震功能提供保證，防止發(fā)生建筑坍塌事件。此外，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)將地震的重現(xiàn)期考慮在內(nèi)，將承載力建筑構(gòu)造延性作為媒介，將延性抗震規(guī)范設(shè)計作為主要形式，進(jìn)而準(zhǔn)確預(yù)測建筑結(jié)構(gòu)在地震下的非彈性反應(yīng)。

3.2 強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)

進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，必須對建筑的薄弱層采取措施進(jìn)行控制，提高建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力。只有保證建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力、剛度驗(yàn)算的準(zhǔn)確性，才能防止建筑裂縫的發(fā)生，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際承受力，將結(jié)構(gòu)性能作為工作基點(diǎn)、提高抗震設(shè)計的質(zhì)量。在設(shè)計時，應(yīng)該按照甲方的要求和業(yè)主的需求開展相關(guān)工作，設(shè)計工作應(yīng)以工程建設(shè)相關(guān)要求作為工作媒介，完成設(shè)計工作后，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)及時對建筑結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行評價，并保證評價內(nèi)容的客觀性，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容能夠滿足實(shí)際工程的需求。

4 建筑結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化策略

4.1 造型抗震優(yōu)化策略

建筑的外觀設(shè)計和建筑的平面布局、建筑體量有密切聯(lián)系，因此建筑造型設(shè)計也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點(diǎn)部分，在開展設(shè)計時，不應(yīng)該僅僅追求建筑外觀，忽略建筑性能，導(dǎo)致建筑出現(xiàn)不規(guī)則、不對稱的情況。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，不規(guī)則的建筑布局會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)受力不均的情況，因此，在進(jìn)行建筑平面布置時應(yīng)盡量選擇矩形、方形等較為規(guī)整的平面類型，防止外力拉伸擠壓對建筑結(jié)構(gòu)造成影響，在保證建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計質(zhì)量的同時使建筑具有一定的藝術(shù)性和美觀性，實(shí)現(xiàn)建筑實(shí)用性、堅固性和美觀性的相互結(jié)合。

4.2 建筑平面抗震優(yōu)化策略

進(jìn)行建筑平面設(shè)計應(yīng)保持均勻?qū)ΨQ的原則，體現(xiàn)建筑功能空間的使用需求，如果建筑中的墻體、鋼構(gòu)件不對稱，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時建筑結(jié)構(gòu)會發(fā)生受力不均勻的現(xiàn)象，使建筑局部墻體或建筑整體受到破壞。建筑平面設(shè)計的核心是建筑的平面組合及單個房間的設(shè)計，進(jìn)行單個房間的平面設(shè)計時，必須確定每個房間的建筑面積和門窗的位置，根據(jù)建筑工程的實(shí)際情況選擇與之相適應(yīng)的平面組合方式。例如，使用單元式平面組合方式，實(shí)現(xiàn)各使用空間的相互融合，通常單元式平面組合方式在商業(yè)樓、高層辦公樓當(dāng)中的應(yīng)用較多，有助于提高建筑結(jié)構(gòu)的整體剛度和抗扭轉(zhuǎn)力。當(dāng)豎向交通設(shè)計中心體現(xiàn)在平面之外，則應(yīng)該采取措施減少在轉(zhuǎn)角位置開設(shè)門窗，防止“轉(zhuǎn)角效應(yīng)”的出現(xiàn)。

4.3 建筑重要組成部分的抗震優(yōu)化設(shè)計

建筑的樓梯間、樓層板部分是建筑抗震優(yōu)化設(shè)計中的重要部分，會對建筑的抗震性能產(chǎn)生較大影響。樓梯間起到豎向交通的作用，能夠疏導(dǎo)人流，在進(jìn)行平面布置時，不應(yīng)將建筑物布置在建筑的盡頭和轉(zhuǎn)角位置。常規(guī)的建筑物地基抗震設(shè)計主要是在地基位置交替處鋪設(shè)黏土和沙子，或者直接將黏土或沙子墊層進(jìn)行鋪設(shè)，而隔震設(shè)計使用特殊材料在地基位置安裝墊層，以此降低地震對建筑物的危害，目前最常應(yīng)用的建筑物地基隔震層是瀝青。

4.4 加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震加固措施

建筑結(jié)構(gòu)的抗震加固措施主要包括加大截面、粘貼鋼板、粘結(jié)外包型鋼、置換混凝土、繞絲法、粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固、錨栓錨固等直接加固的方法。工作人員應(yīng)在施工前根據(jù)抗震設(shè)計的要求做好準(zhǔn)備工作，施工時須在建筑物的關(guān)鍵位置安裝抗震裝置，并在建筑物竣工后通過運(yùn)用增加阻尼的方法安裝減震裝置。

5 結(jié)語

我國建筑行業(yè)取得了較大程度的發(fā)展，人民生活水平提高的同時對建筑的安全性能提出了更高要求，我國出臺的建筑抗震等級規(guī)定也在不斷更新，為促進(jìn)我國建筑行業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大動力。建筑結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，為建筑工程的質(zhì)量提供保證，保障人民的生命財產(chǎn)安全。

[1] 趙朝輝，黃松鵬.關(guān)于房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要求探討[J].城市建筑，2016，(06)：49.

[2] 王娜娜.房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要求分析[J].新材料新裝飾，2016，(06)：413.

[3] 賈麗榮，楊凱.房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要求分析[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2016，(23)：98.

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Some problems in seismic design of building structure

SUN Ning-hu1, LI Xin-yue2

(1.Shandong Chengao Electric Power Design Consulting Co., Ltd., Jinan 250000, China;2.Shandong Institute of Architectural Design, Jinan 250000, China)

Architects should choose the type of seismic structure of the building according to the actual situation in the field, improve the rigidity and strength of the building structure and enhance the seismic performance of the building structure. It should optimize seismic design ideas from the aspects of building structure selection, building modeling and building layout.

Building structure; Seismic design; Problem

2017-02-06

孫寧虎(1983-)，男，學(xué)士，初級職稱。

TU352.11

A

1674-8646(2017)10-0170-02