建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

何榮炳，李冉

（1.鄭州聯(lián)勤保障中心北京直屬保障大隊(duì)，北京100071；2.軍事科學(xué)院管理保障部設(shè)施設(shè)備處，北京100091）

1 引言

在建筑設(shè)計(jì)中，考慮建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)意義重大。近年來(lái)，地震災(zāi)害對(duì)我國(guó)造成了很大的影響，而且由于地震發(fā)生的無(wú)序性和危害性，難以準(zhǔn)確地對(duì)地震的發(fā)生進(jìn)行預(yù)測(cè)，所以，應(yīng)提高建筑設(shè)計(jì)的抗震性能，減少地震造成的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。本文針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以期為現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)水平的提高提供理論參考。

2 抗震設(shè)計(jì)理念概述

高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)抗震結(jié)構(gòu)投入更多的時(shí)間和精力，使建筑的安全性更符合人們的需要。抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮多個(gè)方面的內(nèi)容，建筑設(shè)計(jì)人員要基于對(duì)抗震結(jié)構(gòu)與建筑材料性能的掌握的基礎(chǔ)上，采取針對(duì)性的措施對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，確保抗震性能良好。

在建筑抗震設(shè)計(jì)中，需要遵循以下原則：（1）整體性原則。建筑物抗震性能設(shè)計(jì)，需要考慮建筑物整體可以承受的震級(jí)，所以，建筑結(jié)構(gòu)的整體性是抗震設(shè)計(jì)中需要考慮的重點(diǎn)方向，最大限度地保證建筑物的整體抗震效果，從整體出發(fā)，確保建筑物在地震來(lái)臨時(shí)有良好的抗震性能。（2）確保建筑結(jié)構(gòu)的剛度滿(mǎn)足抗震要求。基于對(duì)建筑物剛性需求的考慮，如果建筑物剛度不符合要求，抗震性能將大大減弱，發(fā)生地震時(shí)，建筑會(huì)受到嚴(yán)重的損壞。所以，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中需要考慮建筑物的剛度，控制建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形。

3 對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的思考

3.1 合理選擇抗震場(chǎng)所

抗震設(shè)計(jì)中抗震建筑場(chǎng)地的選擇非常關(guān)鍵，要提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，選址時(shí)，應(yīng)綜合選擇對(duì)建筑抗震有利的場(chǎng)所，避免在對(duì)抗震不利的地段建設(shè)建筑物，若無(wú)法避開(kāi)，應(yīng)采取合理措施提高建筑的強(qiáng)度和剛度等性能。如采取加強(qiáng)地基和強(qiáng)化抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方式，降低地震對(duì)建筑物造成的破壞。

3.2 材料與體系符合抗震結(jié)構(gòu)要求

建筑結(jié)構(gòu)抗震需要綜合考慮選擇何種結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)體系，并綜合考慮建筑成本、結(jié)構(gòu)延性、強(qiáng)度等因素。常用建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求為：（1）砌體結(jié)構(gòu)需要按照規(guī)定設(shè)置混凝土圈梁與構(gòu)造柱，或者根據(jù)實(shí)際情況采用約束砌體或配筋砌體，以滿(mǎn)足抗震設(shè)計(jì)的要求；（2）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)需要合理確定混結(jié)構(gòu)的截面尺寸和配筋率，使結(jié)構(gòu)的剪切破壞先于彎曲破壞；混凝土崩潰先于鋼筋屈服；鋼筋的錨固黏結(jié)損壞先于鋼筋破壞之前；（3）預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件應(yīng)嚴(yán)格按照計(jì)算結(jié)果配置預(yù)應(yīng)力鋼筋[1]。

3.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求

建筑抗震設(shè)計(jì)中，其平面和立面布置要滿(mǎn)足相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，在抗震設(shè)防等級(jí)較高的地區(qū)，避免使用不規(guī)則結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計(jì)方案。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要對(duì)水平地震作用力以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行精確計(jì)算，確定建筑結(jié)構(gòu)中的薄弱部位，然后進(jìn)行優(yōu)化，可以借鑒國(guó)際上的通用做法，在參考學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上創(chuàng)新抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加完善。

4 建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

4.1 建筑物抗震設(shè)計(jì)類(lèi)別

建筑的抗震設(shè)計(jì)一般分為4 類(lèi)：（1）甲類(lèi)建筑。該類(lèi)建筑為特別重要建筑，必須經(jīng)過(guò)國(guó)家規(guī)定的批準(zhǔn)的權(quán)限批準(zhǔn)。（2）乙類(lèi)建筑。該類(lèi)建筑為城市生命線(xiàn)工程建筑，需要按照城市抗震防災(zāi)規(guī)劃確定，或經(jīng)過(guò)有關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)。（3）丙類(lèi)建筑。即除了甲類(lèi)建筑、乙類(lèi)建筑、丁類(lèi)建筑之外的常規(guī)建筑。（4）丁類(lèi)建筑。該類(lèi)建筑為次要建筑，理論上認(rèn)為是在遭遇地震的情況下，不容易造成人員傷亡、或者重大經(jīng)濟(jì)損失的建筑物。

4.2 設(shè)置多道抗震防線(xiàn)

多道抗震防線(xiàn)結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來(lái)協(xié)同工作。（1）第一道抗震防線(xiàn)應(yīng)優(yōu)先選擇不負(fù)擔(dān)或少負(fù)擔(dān)重力荷載的豎向支撐或填充墻，或選用軸壓比值較小的抗震墻與實(shí)墻筒體等構(gòu)件，不宜采用軸壓比較大的框架柱兼作第一道防線(xiàn)的抗側(cè)力構(gòu)件。（2）第二道抗震防線(xiàn)?？梢圆捎迷谠镜目蚣芪恢貌贾娩撝蔚姆绞教岣呓Y(jié)構(gòu)的抗扭強(qiáng)度，并且與原本的框架結(jié)構(gòu)一起形成第二道抗震防線(xiàn)。鋼支撐具備很強(qiáng)的變形能力，可以在地震來(lái)臨時(shí)繼續(xù)發(fā)揮作用，耗散大量的地震能量，提升建筑工程的抗震性能。

4.3 提升建筑物的延性

在建筑物結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)盡可能地提高構(gòu)件的延性，使建筑物具有足夠的延性和變形能力，消耗地震作用傳遞到建筑物中的巨大能量，削弱地震對(duì)建筑的破壞性。因此，在建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能地使建筑物具備較大的耗能能力。例如，在建筑設(shè)計(jì)中使用上剛下柔的框支墻結(jié)構(gòu)，可以在一定程度上提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能；建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)以提高轉(zhuǎn)換層以下樓層的構(gòu)件延性為主要設(shè)計(jì)考慮方向；如果是框架和框架筒體，應(yīng)優(yōu)先考慮提升柱體的延性[2]。

4.4 綜合考慮建筑抗震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的整體性

從建筑抗震結(jié)構(gòu)的整體性出發(fā)，建筑物的整體性要考慮建筑物構(gòu)件之間的連接是否可靠。如建筑物構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的承載力，應(yīng)優(yōu)于建筑物連接構(gòu)件的承載力，在構(gòu)件屈服和剛度退化的情況下，節(jié)點(diǎn)的承載力與剛度應(yīng)不變。預(yù)埋件的錨固承軸力應(yīng)優(yōu)于連接件的承載能力，結(jié)構(gòu)需要確保良好的連續(xù)性，綜合抗震建筑的整體性，保證建筑結(jié)構(gòu)有良好的抗震性能。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展與時(shí)代的進(jìn)步，地震對(duì)建筑造成的影響不斷降低，但是建筑結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)還需要不斷強(qiáng)化。在建筑物抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要精心設(shè)計(jì)建筑的抗震結(jié)構(gòu)，確保建筑的抗震性能。本文立足于建筑結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)原則和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合分析，力求為建筑抗震性能的提升提供理論參考，促進(jìn)現(xiàn)代建筑抗震性能的提升。