建筑結(jié)構(gòu)工程在抗震設(shè)計中的研究

曹 磊

（延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院，陜西 西安 710100）

建筑結(jié)構(gòu)工程在抗震設(shè)計中的研究

曹 磊

（延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院，陜西 西安 710100）

對于建筑工程設(shè)計中的結(jié)構(gòu)工程，其對整個建筑工程的抗震能力具有非常大的影響，一般情況，建筑在施工完成之后，需要實現(xiàn)小震不壞、中震可修和大震不倒的效果，這樣設(shè)計完成的建筑結(jié)構(gòu)才能夠進(jìn)行使用，保證人民的生命財產(chǎn)安全.對于建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中的抗震設(shè)計工作，其不能單純地依賴數(shù)據(jù)計算，而是需要將數(shù)據(jù)計算和實際情況以及抗震設(shè)計經(jīng)驗進(jìn)行結(jié)合，這樣才能夠保證建筑設(shè)計完成后實現(xiàn)最佳的抗震設(shè)計.

建筑工程；抗震設(shè)計；結(jié)構(gòu)工程

建筑的抗震設(shè)計工作對建筑物的建設(shè)工作具有非常重要的意義，只有在保證建筑結(jié)構(gòu)工程具有一定的抗震能力的基礎(chǔ)上才能夠進(jìn)行實際的工程施工，從而保證建筑物的施工質(zhì)量，這樣能夠在最大程度上將地震所造成的損失進(jìn)行減少，保證人民群眾的生命財產(chǎn)安全.對于地震的破壞能力是有目共睹的，因此，在進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，通過加強(qiáng)對建筑抗震設(shè)計的原理研究和設(shè)計分析等工作才能夠保證建筑物的整體設(shè)計工作，提高建筑物的抗震能力.

1 我國建筑結(jié)構(gòu)抗震理論中存在的問題分析

對于我國的建筑結(jié)構(gòu)抗震理論的形成，經(jīng)歷了非常悠久的歷史，對當(dāng)前世界各國的抗震理論，其大部分采用的都是插入式的整體結(jié)構(gòu)，這種抗震理論指的是將建筑物的基礎(chǔ)部分以及上層結(jié)構(gòu)設(shè)計成一個整體，這樣在承受地震的力量時作為一個整體能夠具有更強(qiáng)的承受力，而在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，其需要將建筑物的抗震能力從整體方面進(jìn)行考慮.但通過大量的歷史教訓(xùn)我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于城市建設(shè)工作來說，建筑物的類型是多種多樣的，像高層和多層等建筑形式，這些不同類型的建筑物，在基礎(chǔ)深度方面同樣存在著較大的差別，基礎(chǔ)深度越大的建筑物在承受地震沖擊時的抵抗能力越強(qiáng)，隨著我國城市公共設(shè)施的逐漸增多，像地鐵和各種建筑物等，這使得城市的地震場效應(yīng)也在逐漸發(fā)生著較大的變化，對于我國當(dāng)前的抗震理論，并沒有將這些內(nèi)容考慮在內(nèi)，因此，導(dǎo)致建筑物的抗震能力難以得到有效的提高.

2 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計需要遵循的原則介紹

對于我國來說，由于地域較廣，使得許多地震頻發(fā)地區(qū)被包含在內(nèi)，這些地區(qū)的地震頻發(fā)使得人民群眾的生命財產(chǎn)安全受到了較大的影響.地震中的建筑物是造成災(zāi)害的主要原因，尤其是對于高層且抗震能力較弱的建筑物，其在倒塌之后往往會對人民造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失以及人員損失.在當(dāng)前我國的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作中，為了保證建筑物具有一定的抗震能力，保護(hù)人民的生命財產(chǎn)安全，往往需要遵循以下幾點原則：首先是對于建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于其設(shè)計較為復(fù)雜多變，在進(jìn)行設(shè)計的過程中需要嚴(yán)格按照建筑物的特點選擇對應(yīng)的計算方法，像動力分析法等.然后則是設(shè)計過程中的彈性，其主要是為了保證建筑物整體內(nèi)力位移對建筑物的影響，通過不同的計算方法能夠?qū)ㄖ镌诘卣鹬械膬?nèi)力位移情況進(jìn)行準(zhǔn)確的計算，然后通過計算對相關(guān)部位進(jìn)行重點建造和分析.最后則是對于連體建筑的設(shè)計工作，不同建筑之間的連接往往會對建筑物的整體抗震能力造成較大的影響，一般情況下，連體建筑的振型數(shù)量在單體的9倍以上，因此，在進(jìn)行連體建筑的設(shè)計工作時，其需要保證建筑物的有效質(zhì)量系數(shù)在90%以上，這樣才能夠保證設(shè)計完成的建筑物整體抗震能力得到提升.

3 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的思路分析

地震是不可預(yù)測的一種災(zāi)害，在出現(xiàn)后往往會對當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)等造成巨大的損失，另外，對于建筑物的使用來說，由于自身的使用功能等不斷發(fā)生改變，使得建筑物本身的抗震能力也在逐漸發(fā)生著較大的改變，為此，在進(jìn)行建筑物的抗震設(shè)計時，需要對這些因素進(jìn)行綜合性的考慮，像建筑場地以及抗震防線等的設(shè)計等.對于建筑抗震設(shè)計工作，其在進(jìn)行設(shè)計時一般情況下需要滿足建筑物使用的相關(guān)原則，同時根據(jù)建筑物未來的使用形式以及其可能發(fā)生的改變等選擇對應(yīng)的強(qiáng)化方法，像隔震加固法等，通過這些方法的使用能夠使建筑物在今后的使用中具有較強(qiáng)的抗震能力.

3.1 以力承載，延性基點

對于建筑物的抗震設(shè)計，在進(jìn)行設(shè)計時需要對建筑物的剛度進(jìn)行重點關(guān)注，通過對建筑物的柱和墻的變化對其進(jìn)行合理的設(shè)計和選擇合適的建筑材料，這樣在地震發(fā)生之后，通過這些結(jié)構(gòu)能夠?qū)Φ卣鹉芰窟M(jìn)行一定的消耗，提高建筑物的抗震能力.此外，通過這些設(shè)計工作，其還能夠保證建筑物在遭遇地震后處于非彈性狀態(tài)，同時結(jié)合建筑物的抗震設(shè)防能力，以承載力和建筑物的構(gòu)造作為媒介，對建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的設(shè)計，預(yù)測地震發(fā)生時建筑物可能發(fā)生非彈性反應(yīng)的位置，并對這些部位進(jìn)行重點強(qiáng)化.最后，還需要對建筑物的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，對于建筑物的整體結(jié)構(gòu)剛度等進(jìn)行準(zhǔn)確的計算，這樣才能夠保證建筑物的抗震能力得到提升.

3.2 對薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行強(qiáng)化

在進(jìn)行建筑物抗震設(shè)計的過程中，需要對建筑物本身的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的強(qiáng)化，防止地震發(fā)生后建筑物的薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，從而影響建筑物的整體抗震效果.對于建筑物結(jié)構(gòu)本身來說，其具有一定的變形能力，這種變形能力會使建筑物的一部分發(fā)生位移，而對于建筑物的薄弱環(huán)節(jié)來說，其在發(fā)生位移后會使得建筑物的整體抗震能力受到較大的影響，為此，在進(jìn)行建筑物抗震設(shè)計的過程中，首先需要對建筑物本身的薄弱環(huán)節(jié)有一個明確的認(rèn)識，然后在進(jìn)行設(shè)計時結(jié)合建筑物的薄弱環(huán)節(jié)保證其不會發(fā)生位移，從而提高建筑物的整體抗震能力.而在進(jìn)行建筑物的薄弱環(huán)節(jié)尋找時，需要對建筑物的整體構(gòu)建承載力等進(jìn)行準(zhǔn)確的計算，發(fā)現(xiàn)裂縫問題及時對其進(jìn)行改善，保證建筑物的整體抗震能力不受影響.

3.3 根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)性能對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計

對于建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作來說，性能的優(yōu)化工作是對多個方面進(jìn)行優(yōu)化，像結(jié)構(gòu)的性能等，這些是提高建筑物抗震能力的前提條件.而在設(shè)計階段，設(shè)計工作首先需要滿足業(yè)主的要求，然后在此基礎(chǔ)上對建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，保證建筑物的結(jié)構(gòu)性能符合其客觀性能，這樣才能夠滿足用戶的需求.

4 優(yōu)化建筑物抗震設(shè)計的策略分析

4.1 建筑物的造型抗震設(shè)計

對于建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，需要對建筑物的整體布局以及整體造型等進(jìn)行全面的設(shè)計，而這些設(shè)計工作對建筑物的抗震設(shè)計具有直接的影響，因此，在進(jìn)行設(shè)計的過程中需要打破對建筑物美觀的過渡設(shè)計，避免建筑設(shè)計完成之后出現(xiàn)形狀和力不完善的情況，這樣能夠防止建筑物在遭受地震影響后出現(xiàn)受力不均的問題.對于這一問題，在進(jìn)行建筑設(shè)計時需要盡量采用一些規(guī)則的形狀，像方形和矩形等，通過這些對稱的圖形設(shè)計方案，能夠?qū)⒔ㄖ飪?nèi)部的承受力保持在一個平衡的狀態(tài)，在出現(xiàn)地震后具有更強(qiáng)的抵抗性.

4.2 建筑物的平面抗震設(shè)計對策

對于建筑物的設(shè)計工作來說，均勻性是保證建筑物后續(xù)使用的根本，同時在進(jìn)行均勻性設(shè)計的過程中，設(shè)計人員還能夠?qū)ㄖ锏氖褂霉δ艿冗M(jìn)行完善和滿足.若建筑物本身的墻體和構(gòu)建等不對稱，其在遭遇地震災(zāi)害時，往往會導(dǎo)致不同部位受到的力度不均勻，這使得不同部位會發(fā)生不同的形變，從而導(dǎo)致建筑物本身的墻體等結(jié)構(gòu)受到較大的破壞.而對于平面設(shè)計工作，其在進(jìn)行設(shè)計的過程中需要將建筑物的所有內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計和計算，保證建筑物的每個房間和門窗位置等能夠同建筑物進(jìn)行準(zhǔn)確的匹配，在出現(xiàn)問題后能夠更好地對其進(jìn)行預(yù)防.在對建筑物的平面設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，為了保證建筑物的整體抗震能力，需要將各個空間進(jìn)行有機(jī)的融合，同時將豎向的建筑設(shè)施轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫嬖O(shè)計，從而在整體上提高建筑物的剛度和抗震能力.

4.3 建筑物重要組成部分的抗震設(shè)計優(yōu)化

地震的發(fā)生對建筑物的結(jié)構(gòu)整體肯定會產(chǎn)生一定的影響，一方面，建筑物的樓梯間屬于豎向交通設(shè)施，其在發(fā)生地震后具有疏導(dǎo)人流的作用，因此，在進(jìn)行設(shè)計時盡量將其設(shè)計在建筑物的中間位置附近，這樣才能夠更好地發(fā)揮其作用.但建筑物的樓梯間屬于豎向交通結(jié)構(gòu)，對建筑物的整體抗震能力具有一定的影響，因此，在進(jìn)行設(shè)計時需要對其特點等進(jìn)行充分的考慮.對于建筑物的樓梯，在進(jìn)行設(shè)計時需要保證其抗震承載能力滿足建筑物的整體需求，同時將樓梯設(shè)計中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行綜合考慮，提高樓梯間的抗震能力等.為此，在進(jìn)行樓梯間設(shè)計時對墻柱和梯板等需要進(jìn)行充分的考慮，保證其具有足夠的剛度抵抗地震影響.

綜上所述，對于建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計工作來說，在進(jìn)行設(shè)計的過程中需要從多個角度對其進(jìn)行考慮，同時結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，選擇合適的抗震結(jié)構(gòu).另外，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的過程中，還需要對建筑物的結(jié)構(gòu)選型和平面等方面著手，對建筑物的抗震能力進(jìn)行優(yōu)化完善，提高建筑物的整體抗震能力.通過這些轉(zhuǎn)變，能夠使我國的建筑結(jié)構(gòu)功能質(zhì)量不斷提高，加強(qiáng)我國建筑物對地震自然災(zāi)害的抵抗能力，促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展.

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TU352

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1673-260X（2017）12-0059-02

2017-08-24

國家級項目：基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)的工程力學(xué)教學(xué)改革與實踐（KYKT786）