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

閆翠蘭

摘 要：隨著我國建筑事業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)的建筑數(shù)量與日俱增，建筑的建設(shè)規(guī)模也較以往有了較大提升，但與此同時，建筑的抗震性能也成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須要考慮的問題。尤其在當(dāng)前我國高層建筑日益普及的情況下，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)不僅關(guān)乎到建筑本身的安全穩(wěn)定性，更關(guān)乎到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，加強(qiáng)對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方面相關(guān)問題的研究，切實(shí)提升抗震設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，對于提升建筑抗震能力，保障建筑與建筑內(nèi)人員的安全具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本文對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，并對抗震設(shè)計(jì)中的注意要點(diǎn)以及提升抗震設(shè)計(jì)效果的方法進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：抗震設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)；隔震措施；抗震能力；地震災(zāi)害

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)概述

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)的主要目的在于使建筑物具備較強(qiáng)的抵御地震災(zāi)害的能力，并有效提高建筑結(jié)構(gòu)整體的安全性與穩(wěn)定性，從而在發(fā)生災(zāi)害時能夠?qū)?zāi)害所可能造成的負(fù)面影響盡可能的降低，更好地保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

抗震設(shè)計(jì)通常包含三方面內(nèi)容，即場地選擇、施工設(shè)計(jì)和現(xiàn)場布置。其中場地選擇是抗震設(shè)計(jì)的第一步，也是最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，其場地選擇的科學(xué)合理性將直接對建筑最終的抗震性能產(chǎn)生影響。施工設(shè)計(jì)與現(xiàn)場布置是抗震設(shè)計(jì)效果得以實(shí)現(xiàn)的指導(dǎo)，因此一方面要保證其設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的可操作性，另一方面要注重建筑結(jié)構(gòu)的整體性，確保地震時所產(chǎn)生的能量能夠在建筑中按照設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳導(dǎo)，最大程度上減少地震能量對建筑的破壞。此外，還需要提前做好建筑的受力分析，再通過相關(guān)的災(zāi)害模擬來檢驗(yàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性并予以優(yōu)化，從而更好地提升建筑的抗震性能。

2 抗震設(shè)計(jì)中的注意要點(diǎn)

2.1 科學(xué)合理地選擇結(jié)構(gòu)體系

在抗震設(shè)計(jì)過程中，建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其直接影響著建筑物的抗震性與整體安全性。一般而言，建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇需要從兩方面進(jìn)行考慮。

首先，在建筑施工開始之前，都需要先對圖紙進(jìn)行繪制，并做好各種數(shù)據(jù)的計(jì)算工作。而在建筑結(jié)構(gòu)體系的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，則需要先確定整個建筑的受力點(diǎn)，一般情況下都會以建筑的主梁作為受力點(diǎn)，以便垂直方向的重力可以在最短時間內(nèi)傳導(dǎo)至受力點(diǎn)。此外，還需要在設(shè)計(jì)時對建筑的房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)布置，一般情況下應(yīng)以豎向構(gòu)件內(nèi)部機(jī)構(gòu)布置作為布置方案，以此來確保結(jié)構(gòu)體系的科學(xué)合理性。但在實(shí)際設(shè)計(jì)時，往往并不能將豎向構(gòu)件內(nèi)部機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理布置。

其次，在結(jié)構(gòu)體現(xiàn)選擇時要考慮到其強(qiáng)度能否達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與要求。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)中比較薄弱的部位，并采取必要方法提升薄弱部位的強(qiáng)度，從而達(dá)到提升建筑整體抗震性能目的。此外，建筑的內(nèi)部框架設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)對節(jié)點(diǎn)構(gòu)造進(jìn)行研究分析，尤其要對房梁與房柱頂部的塑性進(jìn)行分散，以此來增強(qiáng)建筑薄弱部位的抗震性能。

2.2 合理選擇抗震場地

抗震場地的選擇是抗震設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，其場地選擇的科學(xué)合理性決定了建筑后期的實(shí)際抗震效果。因此，在抗震設(shè)計(jì)過程中需要先對抗震場地進(jìn)行篩選，應(yīng)盡量選擇有助于抗震設(shè)計(jì)與后期施工的場地，而對于不利于建筑抗震的位置則應(yīng)予以排除。要做到這一點(diǎn)，首先應(yīng)考慮到地震災(zāi)害通常會在極短時間內(nèi)對建筑產(chǎn)生破壞，所以要對起伏較大、土質(zhì)較差和容易液化的土地進(jìn)行排除，以免給建筑帶來較大的安全隱患。其次，對于一些實(shí)在無法避開的不利場地，則應(yīng)該通過采取一些必要的處理措施來增強(qiáng)建筑強(qiáng)度，從而將地震災(zāi)害所可能造成的危害降到最低。再次，對于場地內(nèi)出現(xiàn)滑坡或地裂的情況，抗震設(shè)計(jì)人員必須迅速對這些問題進(jìn)行研究論證，從而找出最有效的應(yīng)對措施，最大程度上將這些問題給建筑安全性帶來的隱患進(jìn)行規(guī)避。最后，對于一些必須進(jìn)行填土的場地，應(yīng)該采取一定的加固處理措施如地基加固、樁基加固等，從而確保場地內(nèi)的填土位置能夠具備抗震設(shè)計(jì)所需的強(qiáng)度。

2.3 充分重視平面布置的基本規(guī)則

在抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)充分利用基礎(chǔ)概念設(shè)計(jì)原則來確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理性與可行性。對于其中存在缺陷的方案應(yīng)及時進(jìn)行修改，對于明顯不合理的方案，則應(yīng)予以放棄并另行設(shè)計(jì)。在進(jìn)行樓板布局時，應(yīng)利用樓板計(jì)算模型來對不夠規(guī)范的部位進(jìn)行調(diào)整，而對于立體不規(guī)則或平面不規(guī)則的情況，就應(yīng)以空間計(jì)算模型進(jìn)行處理。在具體平面布置時一般可以從三方面進(jìn)行劃分。首先，要確保建筑本身具有足夠的額抗壓水平，使其整體結(jié)構(gòu)在遭受外部沖擊時不會出現(xiàn)較為明顯的變形，且需要確保其整體結(jié)構(gòu)抗壓水平能夠盡可能均勻。其次，建筑主體的抗側(cè)力布置需確保其同一側(cè)的抗側(cè)力強(qiáng)度能夠均勻。最后，主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置需保證其周圍結(jié)構(gòu)擁有相同的剛度，且抗扭剛度也必須滿足一定的要求。

3 提升抗震設(shè)計(jì)效果的方法

3.1 利用特殊材料進(jìn)行隔震

通常情況下，建筑的隔震水平取決于在建筑建造中所采取的特殊處理方式。傳統(tǒng)建筑在進(jìn)行地基設(shè)計(jì)過程中，通常會以鋪設(shè)沙子與黏土或直接覆蓋黏土墊層的方法來進(jìn)行隔震處理。而在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，可以通過對基礎(chǔ)位置安裝墊層以及運(yùn)用特殊材料進(jìn)行施工，以此來達(dá)到隔震效果。

3.2 利用基礎(chǔ)隔震方法進(jìn)行隔震

在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時還可以利用一些裝置進(jìn)行減震。其主要是在建筑基礎(chǔ)部位與上部建筑間安裝一些減震裝置，從而使地震時所產(chǎn)生的向上沖擊力能夠被削減。根據(jù)相關(guān)研究顯示，減震裝置可以有效減少2/3的地震能量。然而，裝置減震的方法在高層建筑中并不適用，但卻可以考慮采用粘彈性減震或摩擦滑移隔震的方法來對高層建筑進(jìn)行隔震處理。

3.3 運(yùn)用層間隔震方法進(jìn)行隔震

層間隔震是一種十分簡單且容易操作的隔震措施，但其隔震效果卻相較其他隔震措施而言較差，對地震能量的削減也僅能達(dá)到1/10～3/10。其操作方法即是在建筑的每個樓層之間都裝配減震裝置，從而使建筑能夠在地震時對地震能量進(jìn)行削弱，達(dá)到抗震的目的。

3.4 利用懸掛隔震方法進(jìn)行隔震

懸掛隔震是指在建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中通過將其結(jié)構(gòu)進(jìn)行懸掛來形成新型的玄關(guān)結(jié)構(gòu)。這種懸掛結(jié)構(gòu)能夠有效降低地震災(zāi)害時給建筑產(chǎn)生的不利影響，這主要是因?yàn)榈卣馂?zāi)害過程中產(chǎn)生的能量并不能直接傳導(dǎo)至處于懸掛狀態(tài)的建筑上，這就使地震能量所帶來的危害在一定程度上被減弱。懸掛隔震措施多被應(yīng)用在規(guī)模較大的建筑中，這些建筑多為鋼結(jié)構(gòu)，因此此種隔震設(shè)計(jì)方式可以起到較好的減震隔震效果。懸掛隔震通?？梢苑譃橹骺蚣芘c自框架兩種。其中子框架主要通過鎖鏈的方式與主框架進(jìn)行連接，在發(fā)生地震時，雖然主框架會出現(xiàn)搖晃現(xiàn)象，但由于子框架是以鎖鏈的方式連接至主框架上的，所以其地震能量在傳導(dǎo)至鎖鏈位置時，會由鎖鏈的擺動而被消耗掉一部分，從而使得地震能量在傳至子框架時已經(jīng)較之前被大大的削弱，如此地震能量對子框架所造成的危害也大大降低?？梢哉f，懸掛隔震是一種效果較為出色的隔震措施，在抗震設(shè)計(jì)中加以合理應(yīng)用能夠更好的提升建筑的整體抗震性能。

4 結(jié)束語

綜上所述，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時需要注意的內(nèi)容眾多，不但要在設(shè)計(jì)開始之前就將建筑建造的場地、整體結(jié)構(gòu)體系等問題進(jìn)行科學(xué)的研究與分析，還要在設(shè)計(jì)過程中遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則，并盡可能的結(jié)合建筑建造的特點(diǎn)采取合理的減震隔震措施，以此來切實(shí)提升建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的科學(xué)有效性，全面提高建筑的抗震能力，從而更好地保障建筑內(nèi)人員在地震災(zāi)害發(fā)生時的生命安全。

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