建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計分析

黃蕊

（泰安市精致施工圖審查有限公司，山東泰安 271000）

地震是一種具有嚴(yán)重危害性的地質(zhì)災(zāi)害，會給地面建筑物和構(gòu)筑物造成嚴(yán)重?fù)p壞，進(jìn)而會相繼誘發(fā)房屋倒塌、水庫崩堤等一系列安全事故，危及民眾的生命安全，所以我國建筑行業(yè)對建筑抗震設(shè)計提出明確的要求，旨在從根本上防范地震災(zāi)害可能帶來的不利影響。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的意義

1.1 確保人們?nèi)罕娚敭a(chǎn)安全

地震是一種復(fù)雜的地質(zhì)運(yùn)動，本身具有突發(fā)性，無法進(jìn)行精確預(yù)測其發(fā)生的位置、時間、強(qiáng)度及危害等，并且一般每次地震作用都會給人們?nèi)罕娔酥琳麄€社會帶來巨大危害。為了有效應(yīng)對地震作用，我們需要做到“以防為主”，即要未雨綢繆，做好應(yīng)對地震沖擊的防范性工作。通過開展結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，可以顯著提高建筑物或構(gòu)筑物本身的抗震性能，使它們可以在地震作用下主體結(jié)構(gòu)依舊保持穩(wěn)定狀態(tài)，或者預(yù)留充足時間讓人們有機(jī)會避難，同時也有助于降低地震救援難度，從而可以更好地保護(hù)人們的生命安全，提高他們的生活質(zhì)量。

1.2 應(yīng)對越發(fā)復(fù)雜城市規(guī)劃要求

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要綜合考慮多方面的影響因素，如除了要保證建筑物或構(gòu)筑物的使用功能、安全防護(hù)功能等之外，還要保證可以滿足城市規(guī)劃的要求與需求。在城市規(guī)劃過程中，建筑物建設(shè)中需要切實依據(jù)安全性這一基本原則開展各項設(shè)計工作，如建筑物本身需要彼此獨(dú)立的同時，相互之間也要形成一定聯(lián)系性，借助錯落有致的建筑布局形式來構(gòu)造更加完善的城市住宅產(chǎn)業(yè)鏈，確保地震作用下城市建筑之間不會出現(xiàn)連鎖反應(yīng)，從而更好地確保城市建筑的穩(wěn)定性與安全性。另外，建筑抗震設(shè)計還會在外觀造型方面進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計，保證可以為城市規(guī)劃布局實踐開展提供必要的依據(jù)。

1.3 是提高社會效應(yīng)的必然選擇

通過開展結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，可以顯著延長構(gòu)筑物或建筑物本身的使用年限，并盡可能保障社會大眾在突發(fā)性地震災(zāi)害情況下的生命財產(chǎn)安全。與此同時，我國在抗震方面的投入經(jīng)費(fèi)巨大，這從側(cè)面反映出國家關(guān)心和愛護(hù)社會大眾，并且可以對社會秩序進(jìn)行有效維持，這樣可以有效推進(jìn)現(xiàn)代化社會建設(shè)，增強(qiáng)整體社會效益。從這個角度來講，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計不僅是加固處理建筑的主體結(jié)構(gòu)，更是在穩(wěn)定社會發(fā)展方面具有突出的作用。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的原則

2.1 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定保持原則

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計實踐中，設(shè)計人員需要首先考慮的是如何才能確保建筑整體的穩(wěn)定性，具體需要考慮建筑主體結(jié)構(gòu)的剛度與承載性等。比如，在實際的設(shè)計中，可以按照“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”以及“強(qiáng)剪弱彎”等設(shè)計原則開展抗震設(shè)計，這樣可以顯著增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。此外，在實際的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計實踐中，還要注意結(jié)合自身的實際工作經(jīng)驗以及實際設(shè)計工作情況，通過結(jié)構(gòu)受力分析等來準(zhǔn)確地判定地震作用下建筑結(jié)構(gòu)的薄弱部位，以提前在設(shè)計環(huán)節(jié)中做好抗震的防護(hù)工作。

2.2 多道抗震防線原則

為了全面增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的效果，單純依靠一道防線是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，所以設(shè)計人員必須要注意結(jié)合以往的設(shè)計經(jīng)驗來采取多道抗震防線設(shè)計模式，具體就是將整個建筑劃分為多個彼此相互獨(dú)立又具有緊密聯(lián)系的分體系。比如，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)本身就是采取了多道抗震防線設(shè)計原則，具有非常好的抗震性能。因此該種結(jié)構(gòu)的建筑本身在地震作用下使第一道防線出現(xiàn)倒塌之后，后續(xù)的建筑結(jié)構(gòu)依舊可以保持良好的穩(wěn)固性，這樣可以借助多層保護(hù)的方式來最大限度確保主體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

2.3 構(gòu)件優(yōu)化部署原則

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計期間，為了增強(qiáng)整體機(jī)構(gòu)的穩(wěn)固性，需要做好結(jié)構(gòu)之間彼此的協(xié)調(diào)配合設(shè)計，加強(qiáng)它們彼此之間共同受力或承載的作用，這就需要設(shè)計人員對不同建筑構(gòu)件之間的受力關(guān)系進(jìn)行深入分析，科學(xué)合理地分配與調(diào)整不同建筑構(gòu)件，力求在合理使用建筑構(gòu)件的基礎(chǔ)上，最大限度提高構(gòu)件承載性與強(qiáng)度，確保它們抗震性能滿足規(guī)定要求。比如，在建筑主體結(jié)構(gòu)在地震作用下出現(xiàn)荷載屈服之后，要確保周邊設(shè)計的抗震構(gòu)件依舊保持很高的彈性，以此提高建筑保持結(jié)構(gòu)完整性的時間。簡言之，設(shè)計人員需要結(jié)合實際的建筑設(shè)計需求來選擇出最佳的抗震結(jié)構(gòu)搭配方案，并要及時改正潛在的安全或質(zhì)量隱患，力求最大限度增強(qiáng)建筑物結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的要點(diǎn)

3.1 合理地選擇建筑項目所在場地

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，由于不同地區(qū)的場地條件、抗震要求等各不相同，所以為了確保建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計效果，設(shè)計人員需要首先在設(shè)計建筑項目期間對建筑所在場地位置進(jìn)行合理選擇，這是增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計效果的重要基礎(chǔ)。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計之前，設(shè)計人員要盡可能選擇地勢比較平坦，且視野比較開闊的區(qū)域作為項目所在場地。與此同時，要保證建筑工程項目所在場地的土層密度以及土層硬度等都滿足規(guī)定的建設(shè)要求，這樣才能更好地確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計效果。此外，在選擇建筑場地期間，還要重點(diǎn)避開斷裂帶，采空區(qū)，軟土層以及伴有泥石流、滑坡或者地陷等自然災(zāi)害的區(qū)域，否則都容易影響后續(xù)建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，使它們無法有效承受地震作用的影響。

3.2 合理選擇建筑結(jié)構(gòu)平立面體型

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐中，平立面布置會對整體建筑抗震性產(chǎn)生極大影響，所以必須要科學(xué)設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)布局形式，保證整體建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與抗震性可以滿足設(shè)計要求。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計實踐中，需要科學(xué)、合理地布置結(jié)構(gòu)的平立面，并且嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的抗震設(shè)計規(guī)范與要求開展設(shè)計工作，這樣才能保證所設(shè)計的建筑結(jié)構(gòu)抗震性過關(guān)。所謂的合理布置建筑結(jié)構(gòu)平立面，主要是在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)體型期間，在保證建筑使用功能得到正常發(fā)揮的基礎(chǔ)上，還要保證建筑結(jié)構(gòu)盡量采取對稱布置方式且具有一定的平面規(guī)則。通過這種設(shè)計方式，才能保證同一建筑物中同一樓層保持相同的剛度。此外，設(shè)計人員還需要注意有效地減少建筑物在豎向方向上的凹凸性，保證建筑物豎向剛度本身具有良好的一致性與穩(wěn)定性。通過對建筑結(jié)構(gòu)平立面進(jìn)行合理布設(shè)，可以更好地改善建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。

3.3 合理選擇建筑結(jié)構(gòu)的抗震材料

在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)期間，建筑材料的選擇是一個非常關(guān)鍵的設(shè)計環(huán)節(jié)，會對整體的建筑結(jié)構(gòu)抗震性和穩(wěn)定性等產(chǎn)生極大影響。在選擇建筑材料期間，要注意仔細(xì)地勘查現(xiàn)場所在區(qū)域的地震發(fā)生史等資料，結(jié)合當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)防烈度等實際情況，選擇恰當(dāng)類型的抗震材料。從結(jié)構(gòu)抗震角度來講，為了提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，最適宜選擇強(qiáng)度高且質(zhì)輕的材料，同時也要盡量保證結(jié)構(gòu)之間具有良好的連接性，這樣才能更加充分發(fā)揮各種材料本身的使用性能。比如，鋼結(jié)構(gòu)材料本身具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕等特征，是一種非常優(yōu)秀的抗震材料。但是鋼結(jié)構(gòu)材料本身的成本比較高，且涉及相對高昂的維護(hù)費(fèi)用。因此，在實際的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計實踐中，設(shè)計人員需要綜合考慮現(xiàn)場實際情況以及經(jīng)濟(jì)性等原則，從中選擇最佳的抗震材料。

3.4 基于建筑結(jié)構(gòu)性能開展抗震設(shè)計

不同于以往圍繞建筑開展抗震設(shè)計的思路，基于建筑結(jié)構(gòu)本身的使用性能開展抗震性能，可以更好地了解和掌握結(jié)構(gòu)的受力性能，對提高整體抗震性能具有積極的意義。在實際的抗震設(shè)計中，需要仔細(xì)地勘查建筑項目現(xiàn)場的場地情況，認(rèn)真分析抗震材料的使用性能以及相關(guān)數(shù)據(jù)等，在此基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)抗震方案進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，保證抗震設(shè)計方案更加貼近實際情況，避免建筑在地震作用下收到嚴(yán)重破壞。比如，在開展結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計期間，設(shè)計人員需要針對以往地震作用下建筑的實際破壞程度進(jìn)行評估分析，以此構(gòu)建起地震災(zāi)害方面資料的詳細(xì)數(shù)據(jù)庫，這可以為后續(xù)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計提供必要的指導(dǎo)。特別是可以采取地震模擬法來開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過對地震作用下結(jié)構(gòu)的實際破壞程度進(jìn)行評估與分析來明確所設(shè)計結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方案中的存在與不足，之后可以結(jié)合評估結(jié)果來及時改進(jìn)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方案中的不足之處，力求可以全面增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計效果。

3.5 合理計算建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計的合理性關(guān)系最終結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性與可靠性，所以在抗震設(shè)計實踐中需要合理、準(zhǔn)確計算建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)，具體需要結(jié)合建筑工程項目所在區(qū)域自然條件的不同，針對性選擇適宜的抗震級別來開展抗震設(shè)計，并制定切實可行的抗震舉措。比如，需要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)類型的不同，在地震作用沖擊下開展抗震分析，并通過計算相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)來增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計效果，保證最終建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震與級別等進(jìn)行科學(xué)設(shè)計。此外，還可以借助抗震模型構(gòu)建，以及抗震模擬技術(shù)來提前模擬建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下相關(guān)參數(shù)的變化情況，保證可以借助這種虛擬模擬結(jié)構(gòu)設(shè)計方式方法來全面增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的效果。

總之，抗震設(shè)計是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分，其設(shè)計效果直接關(guān)乎建筑的穩(wěn)固性與安全性。在實際的建筑抗震設(shè)計中，設(shè)計人員需要注意嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)范和要求，合理地選擇建筑項目所在場地、建筑結(jié)構(gòu)平立面體型、建筑結(jié)構(gòu)的抗震材料等，并要注意基于建筑結(jié)構(gòu)性能開展抗震設(shè)計，合理計算建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)，保證可以全面增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計效果。