建筑結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)思路及策略的研究

1李楠 2汪月

（1身份證號(hào)碼：2109211982****0041，遼寧 沈陽 110000；2身份證號(hào)碼：2105221986****0028，遼寧 本溪 117200）

一、設(shè)計(jì)原則

地震的發(fā)生有強(qiáng)烈的破壞性和危害性，如若建筑的穩(wěn)定性差，抗震能力弱，地震帶來的地基下沉或者塌陷的問題使建筑直接坍塌，這種“危險(xiǎn)”的建筑對(duì)人民的人身和財(cái)產(chǎn)安全帶來了極大的威脅，同時(shí)對(duì)于建筑設(shè)計(jì)人員和施工人員帶來極大的挑戰(zhàn)。因此在建筑設(shè)計(jì)方面需要通過不同的靜力和動(dòng)力分析方法進(jìn)行精確的受力計(jì)算，再通過彈性變形的模型對(duì)建筑薄弱區(qū)域進(jìn)行模擬。地震的能量沖擊使建筑的外層和內(nèi)層受力不同而導(dǎo)致變形，需要計(jì)算兩者不同強(qiáng)度的力合成后的分布。面對(duì)復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)，計(jì)算的重點(diǎn)是考慮面對(duì)地震產(chǎn)生的偏差位移造成的房屋產(chǎn)生一定量的彈性變形，其中對(duì)于這個(gè)變形量的控制為房屋抗震性的核心。

二、設(shè)計(jì)思路

只有良好的抗震設(shè)計(jì)才能勝任后續(xù)施工的質(zhì)量保證。由于地震伴隨突發(fā)性，地震的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間均不確定，因此保障設(shè)計(jì)的建筑的抗震性能，必須從多個(gè)方面進(jìn)行考慮，結(jié)合地震帶來的各項(xiàng)不確定因素，根據(jù)實(shí)際地理情況合理分析，全面提高應(yīng)對(duì)各級(jí)地震和余震的能力。

（一）合適的設(shè)計(jì)方案

地震產(chǎn)生的沖擊功施加在建筑體上，在建筑中進(jìn)行吸收此能量即可減緩地震的破壞力。材料產(chǎn)生塑性變形使會(huì)吸收大量的能量并且釋放熱量，通過計(jì)算建筑材料的彈性變形與塑性變形的臨界點(diǎn)即剛度，在保證建筑剛度不會(huì)發(fā)生斷裂的同時(shí)，進(jìn)行能量的合理吸收。在地基設(shè)計(jì)時(shí)，通過火車軌道的減振環(huán)的作用應(yīng)用在建筑中，可以使建筑地基吸收大量的能量，從而提高上層的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)過程中還有大量抗震的應(yīng)用，進(jìn)行抗震整體性的設(shè)計(jì)，考慮建筑的架構(gòu)和規(guī)模，保障建筑的安全和穩(wěn)定性。

（二）材料和結(jié)構(gòu)的合理采用

建筑中有承重梁柱和非承重梁柱之分，其中承重部分大多強(qiáng)度高且使用材料截面大，這對(duì)于正常的建筑而言是合理的設(shè)計(jì)，但材料強(qiáng)度與韌性是相對(duì)立的兩個(gè)指標(biāo)，想滿足強(qiáng)度的需要韌性就會(huì)降低，這樣在地震發(fā)生過程中其變形能力差導(dǎo)致脆性斷裂是非常大的安全隱患。因此在選材應(yīng)結(jié)合穩(wěn)定性、抗震性等多個(gè)方面進(jìn)行合理選擇，既滿足強(qiáng)度的要求也符合塑韌性的安全配比。同時(shí)，建筑的受力點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆稚ⅲ蓚鹘y(tǒng)的單一或少量的受力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)散性，網(wǎng)絡(luò)型等多種受力結(jié)構(gòu)。運(yùn)用此方法協(xié)調(diào)變形能力大大加強(qiáng)，即使某部分受地震破壞，也不影響整體的穩(wěn)定性。

三、目前主要設(shè)計(jì)問題

建筑的選址缺少抗震意識(shí)，一般房產(chǎn)開發(fā)僅僅看重其經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行樓盤開發(fā)。這種被金錢蒙蔽雙眼而不考慮其場(chǎng)地安全問題進(jìn)行建造的行為，面對(duì)突如其來的地震是致命的打擊。同時(shí)建筑的地質(zhì)勘探是花架子，很多勘探部門所謂“專業(yè)人員”僅僅是查看地基表面的平整度和底層表面的土壤巖石狀況，并沒有借助專業(yè)的儀器設(shè)備進(jìn)行深層次的挖掘考察。

與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員和施工人員均把重心放在整體結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)化中，忽略了一切建筑的基礎(chǔ)地基的重要性。地基與土壤接觸，強(qiáng)大的能量可以通過被土壤吸收，然而對(duì)于地基的不重視、不設(shè)計(jì)、不作為導(dǎo)致能量不能傳遞，一直施加在建筑中，最終導(dǎo)致建筑坍塌。此外，由于抗震建筑本身參與設(shè)計(jì)和建造的人員有限，且大都經(jīng)驗(yàn)較少甚至沒經(jīng)驗(yàn)，僅僅根據(jù)書籍記載進(jìn)行計(jì)算推導(dǎo)，這與實(shí)際的建筑截然不同，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的死搬硬套帶來的錯(cuò)誤或者誤差。沒有大量的抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)地工作經(jīng)驗(yàn)的人員應(yīng)通過不斷學(xué)習(xí)后才能著手此工作。

四、設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

（一）建筑外觀造型抗震設(shè)計(jì)

在地震地帶盡量避免一味地追求造型極致且高聳入云的視覺觀感，建筑最重要的是實(shí)用性舒適性，內(nèi)在格局和布局設(shè)計(jì)也是重要的組成部分。建筑不對(duì)稱或者外觀獨(dú)特的設(shè)計(jì)不應(yīng)應(yīng)用在地震帶附近上?？拐鹪O(shè)計(jì)要求受力均勻且能量易傳導(dǎo)轉(zhuǎn)移，外觀和特征必須在保證其抗震性和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上才能考慮。

（二）建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法

建筑對(duì)稱結(jié)構(gòu)可以使受力更加均勻，不僅能夠有效的抵御能量的沖擊還能多維度和方向進(jìn)行能量擴(kuò)散。同時(shí)，如果對(duì)稱的一部分收到損害，旁邊的鋼架結(jié)構(gòu)仍然可以協(xié)助抵抗變形，這種協(xié)調(diào)變形能力是對(duì)抗地震的利器。設(shè)計(jì)每層房間和承重部位，應(yīng)考慮應(yīng)力的作用，不能因某一部分脆弱致使整棟樓梯受到牽連發(fā)生嚴(yán)重變形的扭曲變形。房梁、房柱和墻體等部位都應(yīng)當(dāng)依據(jù)地震的不同等級(jí)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，以防止地震發(fā)生時(shí)，混凝土鋼筋受到地震的影響而造成損壞。建筑物中應(yīng)當(dāng)存在很多的抗震防線，地震發(fā)生時(shí)，人們能夠依靠地震防線保障生命安全。

（三）建筑重要組成部位抗震設(shè)計(jì)

建筑中均有安全通道便于應(yīng)對(duì)緊急事件的人員疏散，這種通道屬于重要的建筑組成部分，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)抗震能力。此外樓梯間和樓層板均為重要結(jié)構(gòu)骨架，這種部分的材料一定要使用特殊的抗震鋼筋進(jìn)行澆筑，以增加強(qiáng)度和塑性。最后應(yīng)在一棟建筑中設(shè)計(jì)多組安全通道，樓梯不能僅在建筑盡頭設(shè)計(jì)一處，應(yīng)在中間等合理位置進(jìn)行多通道的設(shè)計(jì)，以提供大量的逃生手段，縮短逃生時(shí)間。

五、結(jié)束語

總而言之，建筑抗震性需要作為建筑合格安全標(biāo)準(zhǔn)的重要指標(biāo)。在設(shè)計(jì)過程中在各個(gè)方面和環(huán)節(jié)均需要保持高度的抗震意識(shí)，使各項(xiàng)受力參數(shù)和指標(biāo)達(dá)到抗震的標(biāo)準(zhǔn)。從選址、地基的建設(shè)、建筑結(jié)構(gòu)的支撐等各方面進(jìn)行強(qiáng)度和韌性的合理搭配，做好建筑的薄弱處的抗震工作，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和解決安全隱患，加速我國抗震建筑技術(shù)的發(fā)展。