淺論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念

張季

摘要：建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念主要是指建筑結(jié)構(gòu)抗震的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)理念，其不以計(jì)算為基礎(chǔ)，主要是根據(jù)設(shè)計(jì)理論和施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)理念進(jìn)行評(píng)估，并評(píng)估滿足抗震要求的設(shè)計(jì)方案，主要包括分析、綜合和評(píng)價(jià)等步驟?；诖耍疚年U述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求及其作用，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念應(yīng)用進(jìn)行了論述分析。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；要求；作用；理念；應(yīng)用

城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，促進(jìn)了建筑業(yè)的快速發(fā)展，但是基于人類對(duì)資源過度利用，使得自然災(zāi)害變得越來越多，而在面對(duì)地震這樣的自然災(zāi)害時(shí)，人類無法控制只能夠?qū)ζ溥M(jìn)行力所能及的防護(hù)，因此必須加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念進(jìn)行分析。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求分析

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)建筑抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求，“三水準(zhǔn)”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時(shí)，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算，要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時(shí)，結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞，但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基于“實(shí)用、經(jīng)濟(jì)和安全”這一理念而產(chǎn)生。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)意義

1、提高抗震能力。筆者認(rèn)為需要做好以下幾點(diǎn)：第一、在建筑中要考慮地基的穩(wěn)定性因素，挑選對(duì)抗震有益的地基，防止地基變形影響抗震功能；第二、同一建筑單元要設(shè)計(jì)在性質(zhì)一樣的地基上，要把地基最大潛力融入建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利于發(fā)揮地基的抗震功能；第三、建筑盡量做到規(guī)則、對(duì)稱，以降低地震作用導(dǎo)致的建筑變形度以及避免地震作用力集中導(dǎo)致建筑扭曲的狀況發(fā)生；第四、建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要多加幾道抵抗防線，以提高建筑的抗震力，同時(shí)建筑受力設(shè)計(jì)要明確，防止存在建筑局部薄弱；第五、最大程度減小建筑自身重量，從而減小建筑對(duì)地基的壓力，達(dá)到緩解地震沖擊作用對(duì)建筑體的影響力。

2、降低地震對(duì)建筑的影響。被工程界認(rèn)可的一個(gè)辦法是在建筑基礎(chǔ)與建筑的主體部分之間加設(shè)一個(gè)隔震層，有些設(shè)計(jì)師在建筑物的頂端部分加設(shè)一個(gè)“反擺”。此反擺的作用是能夠在地震時(shí)使建筑物的位移方向相反，降低了加速度，降低地震的作用。根據(jù)相關(guān)研究分析，如果對(duì)“反擺”設(shè)置合理，那么對(duì)降低地震影響的概率可達(dá)65%左右。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念應(yīng)用分析

1、合理提高抗震設(shè)計(jì)等級(jí)。研究表明，以地震災(zāi)害分析50年為一個(gè)分析周期，而小震的重現(xiàn)世間為50年，小震災(zāi)害已經(jīng)超過抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率為62%；中型地震的重現(xiàn)世間為475年，中震災(zāi)害已經(jīng)超過抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率為10%；大型地震的重現(xiàn)世間為2000年，大震災(zāi)害已經(jīng)超過抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率為2%。因此，一些建筑設(shè)計(jì)專家指出，我國地震多發(fā)地帶應(yīng)該及時(shí)提高建筑的抗震等級(jí)，嚴(yán)格控制建筑的抗震設(shè)計(jì)，確保建筑的抗震穩(wěn)定性。

2、科學(xué)選擇結(jié)構(gòu)體系?？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要保證建筑物的整體協(xié)調(diào)，最重要的是要合理選擇建筑結(jié)構(gòu)體系，因此建筑抗震概念設(shè)計(jì)過程中，一定要讓所設(shè)計(jì)的建筑物結(jié)構(gòu)體系同時(shí)滿足這兩大條件：第一穩(wěn)定；第二合適。對(duì)于一個(gè)科學(xué)合理的建筑體系而言啟不僅可以有效滿足變形的要求，同時(shí)還可以有效抵抗沖擊力的要求。建筑物要具備一定的剛度這樣才能對(duì)自身的荷載起到一定的承受作用從而有效避免變形的出現(xiàn)此外在發(fā)生地震時(shí)才有可能對(duì)巨大的地震力起到有效緩沖作用而達(dá)到有效避免局部受損的良好效果。因此在選擇建筑物結(jié)構(gòu)體系時(shí)，既要注意建筑物傳力途徑的明確性，同時(shí)又要注意受力計(jì)算的明確性盡可能在建筑體系中不使用轉(zhuǎn)換層這樣在發(fā)生地震時(shí)可以有效避免建筑物傾斜或局部受損等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3、強(qiáng)化軸壓比和短柱設(shè)計(jì)。在建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要減小柱的軸壓比，增大柱的截面尺寸。減小柱軸壓比的主要目的是為了使柱子處于大偏心受壓狀態(tài)，避免縱向受力鋼筋未達(dá)到受拉屈服而混凝土卻被壓碎的情況發(fā)生。由于柱的剛性強(qiáng)度比較高，使得整體結(jié)構(gòu)的延性就差，當(dāng)發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，結(jié)構(gòu)吸收地震能量和耗散能量就少，使得結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生破壞。所以在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常采用強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)方法，且梁具有很好的延性，可以發(fā)生適量的變形，就會(huì)減少柱子進(jìn)入屈服強(qiáng)度的可能性，且在設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)增大軸壓比。此外，許多高層建筑底層的柱子長(zhǎng)細(xì)比小于4，但不能依據(jù)長(zhǎng)細(xì)比小于4則判斷是短柱。因?yàn)槎讨拇_定因素是柱的剪跨比，只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。

4、規(guī)范建筑形體及構(gòu)件規(guī)則。建筑形體及構(gòu)件的類型主要有：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)，具體可以體現(xiàn)到對(duì)結(jié)構(gòu)分析軟件的計(jì)算結(jié)果的分析判斷，如扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，體現(xiàn)在：位移比不宜大于1.2且不應(yīng)大于1.5，周期比對(duì)于A級(jí)高度建筑不應(yīng)大于0.90豎向剛度不規(guī)則的主要類型有：側(cè)向剛度不規(guī)則、抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)、樓層承載力突變等，如側(cè)向剛度不規(guī)則就要求本層的側(cè)向剛度不小于相鄰上一層的70。及其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80。等。如設(shè)計(jì)結(jié)果不滿足，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模型重新進(jìn)行分析，調(diào)整梁柱布置及截而，盡量做到使結(jié)構(gòu)規(guī)則。如確實(shí)滿足不了，則應(yīng)對(duì)薄弱部位進(jìn)行重點(diǎn)加強(qiáng)。如平而規(guī)則而豎向不規(guī)則的建筑，剛度小的樓層的地震剪力，規(guī)范要求乘以不小于1.15的增大系數(shù)。

四、結(jié)束語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念應(yīng)用需要綜合運(yùn)用各種知識(shí)，并且需要考慮建筑的使用功能、設(shè)防烈度、場(chǎng)地類別、地基基礎(chǔ)類型、建筑高度、結(jié)構(gòu)材料和施工工藝等，選擇最優(yōu)化的建筑體系，從而提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力。

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（作者單位：沈陽新大陸建筑設(shè)計(jì)有限公司）