中國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法發(fā)展及若干問題分析

林 斌

（中城建（福建）建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司， 福建 福州 350007）

0 引言

地震具有不可預(yù)測性，如果地震等級比較高，很多建筑物都會在短時間內(nèi)坍塌，交通、通訊也會受到嚴(yán)重影響，人們的生命安全也受到嚴(yán)重威脅，社會經(jīng)濟(jì)也會造成重大打擊。我國很多地區(qū)都位于地震帶上，為了減輕地震災(zāi)害對人們生命財(cái)產(chǎn)帶來的危害，就要從各方面對地震進(jìn)行有效預(yù)防。建筑物作為人們的居住場所，提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能能夠?yàn)槿藗兲峁└煽康姆雷o(hù)，從而可以為人民群眾的人身財(cái)產(chǎn)安全提供保障。

1 中國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

最近幾年我國的城市化進(jìn)程變得越來越快，高層建筑物已經(jīng)成為了人們生活和工作的主要建筑結(jié)構(gòu)。作為高層建筑物最為重要的性能之一就是抗震性能，因此需要做好抗震設(shè)計(jì)，建筑設(shè)計(jì)人員需要從以下幾方面入手：一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；二、抗震端設(shè)計(jì)；三、建筑框支層設(shè)計(jì)。

1.1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

建筑設(shè)計(jì)人員對高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，需要先對施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察，對現(xiàn)場地形、地貌、地質(zhì)等情況進(jìn)行充分了解，同時還要對建筑物性能進(jìn)行充分了解，在此基礎(chǔ)上規(guī)劃建筑物框架結(jié)構(gòu)，此外還需要對以下幾點(diǎn)提起重視：一、盡可能提高縱面墻強(qiáng)度；二、根據(jù)建筑工程實(shí)際需要對連梁跨度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)；三、確保連梁剛度能夠滿足建筑工程要求；四、為了對建筑物的延展性進(jìn)行增強(qiáng)，也為了提高墻體的抗震性能，可以將整段墻體分為若干小段，從而起到防止地震災(zāi)害對墻體造成毀滅性破壞的作用。

1.2 抗震端設(shè)計(jì)

對建筑物抗震端進(jìn)行設(shè)計(jì)時需要遵守以下幾點(diǎn)要求：一、按照建筑物框肢墻高度規(guī)劃抗震端高度，盡量確保兩者高度的一致性，不能讓二者高度出現(xiàn)太大差距；二、對抗震端中起著主要作用和次要作用的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定，以便可以進(jìn)一步加固起著重要作用的抗震端結(jié)構(gòu)；三、對于抗震端強(qiáng)度需要定期檢查是否存在問題，以便可以及時修補(bǔ)出現(xiàn)問題的抗震端，從而可以防止出現(xiàn)問題的抗震端對整個建筑結(jié)構(gòu)抗震性能造成影響。需要注意的是，一定要用質(zhì)量比較好的混凝土對抗震端進(jìn)行修補(bǔ)，這樣才能起到修補(bǔ)抗震端強(qiáng)度的作用。

1.3 框支層設(shè)計(jì)

框支層能夠?qū)ㄖ锟棺冃文芰υ斐蓻Q定性影響，因此建筑設(shè)計(jì)人員需要更加重視框支層設(shè)計(jì)。想要達(dá)成這個目標(biāo)需要做好幾下幾點(diǎn)工作：一、先要對建筑物的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行充分了解，然后在此基礎(chǔ)上對框支層剛度進(jìn)行增強(qiáng)，使得框支層剛度在整個建筑結(jié)構(gòu)中都處于領(lǐng)先地位；二、由于剪力墻和框肢墻之間有著緊密關(guān)系，剪力墻能夠?qū)ζ淇拐鹦阅墚a(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此，要將底部樓板之間的距離控制在 24米以內(nèi)，以便可以讓建筑物的傳導(dǎo)性得到保障，還可以對框肢墻剛度進(jìn)行增強(qiáng)；三、連梁彎矩并不是一成不變的，需要動態(tài)的進(jìn)行調(diào)整，還需要適當(dāng)?shù)募雍窬植靠蛑珘?，這樣節(jié)點(diǎn)位置就可以更好的應(yīng)對建筑上層壓力，整個建筑物的抗震性能都能得到增強(qiáng)。

2 建筑在抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題

2.1 建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

建筑結(jié)構(gòu)體系能夠直接影響整體建筑工程穩(wěn)定性，如果設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)體系缺乏科學(xué)合理性，就會嚴(yán)重影響到建筑物的牢固性，進(jìn)而導(dǎo)致各種意外事故的發(fā)生，甚至在社會上造成嚴(yán)重的不良影響?；诮ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，建筑企業(yè)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，不僅要進(jìn)行全方位考慮，還要邀請建筑專家對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行點(diǎn)評，從而可以及時發(fā)現(xiàn)和調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不合理的地方，為建筑工程的穩(wěn)定性和安全性提供堅(jiān)實(shí)保障。

人們對建筑物的基礎(chǔ)要求就是要有足夠的強(qiáng)度，但是如果建筑結(jié)構(gòu)體系不夠科學(xué)就會致使建筑物不能承受很大的壓力，不能對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行有力支撐，這時如果遇到地震災(zāi)害，就會很容易發(fā)生坍塌，從而給居住在建筑物內(nèi)部的人們帶來滅頂之災(zāi)。

2.2 選擇建筑場地時需要注意的問題

地震對于處于不同地質(zhì)條件下的建筑物影響是不同的，因此，建筑企業(yè)應(yīng)提高對建筑場地的重視，對建筑物場地進(jìn)行選擇時一定要對地質(zhì)條件進(jìn)行全面考慮，盡量選擇一個能夠?qū)ㄖ锲鸬椒雷o(hù)作用的場地。如果在沙地上建造建筑物，或是將建筑物建造在地質(zhì)條件比較差的斜坡上，那么當(dāng)遇到地震、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害時，就會給建筑物帶來很大的影響，如若災(zāi)害情況比較嚴(yán)重，建筑物很可能就會發(fā)生崩塌。基于此，建筑企業(yè)對建筑場地進(jìn)行選擇時一定不能選擇這種地質(zhì)條件不好的場地，做出最終選擇之前先要對所選場地的地形、地貌和地質(zhì)條件等進(jìn)行全方位考慮，確保場地的穩(wěn)固性和良好性。

2.3 設(shè)計(jì)平面布置時應(yīng)注意的問題

平面布置能夠?qū)ㄖこ炭拐鹦阅芷鸬椒e極影響，如果建筑企業(yè)采用了合理的平面布置那么建筑結(jié)構(gòu)抗震性能也能得到提升，如果建筑企業(yè)采用的平面布置存在很多缺陷，那么就會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)抗震性能根本不能滿足居住要求。站在實(shí)際角度考慮可以發(fā)現(xiàn)，平面布置能夠?qū)ㄖ镄阅茉斐蓻Q定性影響，如果建筑設(shè)計(jì)師能夠?qū)ㄖ?nèi)部（房梁、房板等）進(jìn)行合理布置，那么建筑物出現(xiàn)變形的概率也會變得比較小。我國現(xiàn)在建造的建筑物大部分都是高層建筑，每個樓層都會設(shè)計(jì)不同的功能，因此每個樓層也要采用不同的平面布置，但在這種形式的平面布置在面對地震災(zāi)害時，很容易因?yàn)榻ㄖ?gòu)件出現(xiàn)錯位而導(dǎo)致建筑物發(fā)生坍塌。再加上有些設(shè)計(jì)人員在布置墻體時沒有重視墻體抗震性能，因此導(dǎo)致墻體沒有較高的均勻性和剛度，面對地震災(zāi)害時，這種墻體很容易就會出現(xiàn)變形。另外，還有一些設(shè)計(jì)人員過于追求提高建筑功能，對內(nèi)隔墻對齊比較忽視，這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來的建筑結(jié)構(gòu)不具備良好的力傳導(dǎo)性，當(dāng)面對地震災(zāi)害時，產(chǎn)生的地震力就會直接被作用到建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重變形，甚至直接出現(xiàn)崩塌。為了對這些問題進(jìn)行解決，建筑設(shè)計(jì)人員需要從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：一、對建筑平面布置在建筑抗震中起到的重要作用進(jìn)行準(zhǔn)確認(rèn)識；二、設(shè)計(jì)平面布置時不僅要對建筑工程功能需求進(jìn)行綜合考慮，還要對抗震要求進(jìn)行全面考慮；三、針對建筑受力均衡性進(jìn)行平面布置，還要兼顧剛度高低。

3 建筑抗震設(shè)計(jì)整體思路

3.1 做好準(zhǔn)備措施

建筑企業(yè)進(jìn)行建造施工之前都要先做好準(zhǔn)備措施，充足的準(zhǔn)備措施是確保建筑物穩(wěn)定、牢固的先決條件。開展設(shè)計(jì)工作之前的準(zhǔn)備措施就是確保材料質(zhì)量達(dá)標(biāo)，并為建筑設(shè)計(jì)準(zhǔn)備充足的人才等。

1、確保材料質(zhì)量達(dá)標(biāo)。建筑工程離不開大量材料的支撐，而且采購建筑材料也是建筑施工中花費(fèi)比較大的一筆開支。但是有些建筑企業(yè)卻會為了降低投資成本而對材料成本進(jìn)行壓縮，有時就會在建造施工中使用一些價格比較便宜但是質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的材料，致使建筑工程存在嚴(yán)重的安全隱患。

2、確保施工圖紙的科學(xué)完整性。施工圖紙是建筑施工中不可缺少的準(zhǔn)備，而且能夠?qū)ㄖ|(zhì)量起到直接影響，確保施工圖紙的科學(xué)完整性，是避免建設(shè)施工中出現(xiàn)各種事故的有效手段，同時能夠?yàn)榻ㄔ旄哔|(zhì)量、高效率的建筑工程提供堅(jiān)實(shí)保障。

3、成立專門的監(jiān)督部門。成立專門的監(jiān)督部門是為了能夠?qū)κ┕で闆r進(jìn)行隨時檢查，另外，為了能夠?qū)κ┕D紙中存在的問題進(jìn)行有效發(fā)掘，也為了檢查建筑施工是否和施工圖紙相符，還可以在監(jiān)督部門中添加數(shù)名工程師。

3.2 對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理布局

基于建筑結(jié)構(gòu)布局的重要性，設(shè)計(jì)人員需要對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的布局，從而可以讓建筑工程在地震災(zāi)害中也能保持穩(wěn)固。并不是將立體結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單的疊加就能稱作建筑設(shè)計(jì)，要知道每個結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都起著相應(yīng)的作用，都能對整體結(jié)構(gòu)造成影響。如果建筑結(jié)構(gòu)中的承重墻沒有起到應(yīng)有效用或是起到的效用比較小，那么當(dāng)發(fā)生地震時就會給整個建筑結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重影響，最終就會對居住人員的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重危害。基于此，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)布局時，需要對承重墻位置進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，同時還要遵守承重墻不先于房梁破壞的建造經(jīng)驗(yàn)，為人們建造更安全、穩(wěn)固的建筑工程。

3.3 提高建筑物抗震強(qiáng)度

建筑物強(qiáng)度和剛度在建筑結(jié)構(gòu)抗震中起著重要作用，科學(xué)的分流地震對建筑物的傷害也能起到降低地震危害的作用。當(dāng)發(fā)生地震災(zāi)害時，建筑物本身強(qiáng)度和剛度能夠?qū)Φ卣鹆M(jìn)行抵抗，如果能夠?qū)⒌卣鹆Ψ至鞯秸麄€建筑上，讓整個建筑共同負(fù)擔(dān)地震力，就可以防止因?yàn)橐粋€點(diǎn)受到的傷害過大而導(dǎo)致這個點(diǎn)出現(xiàn)局部崩坍，從而對整個建筑造成嚴(yán)重影響，這對于增強(qiáng)建筑物抗震性能也能起到很大作用。

3.4 對平面布置進(jìn)行合理規(guī)劃

現(xiàn)在人們雖然對建筑結(jié)構(gòu)創(chuàng)新越來越提倡，但是對建筑物抗震性能也非常重視，只有穩(wěn)固、可靠的建筑物才能為居住者提供安全保障?；诖耍ㄖO(shè)計(jì)人員不僅要對平面布置的美觀性進(jìn)行關(guān)注，更為重要的是要對平面布置進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，要在美觀的基礎(chǔ)上確保平面布置的穩(wěn)定性。

3.5 對薄弱環(huán)節(jié)采用構(gòu)造措施進(jìn)行加強(qiáng)

對建筑工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，既要對建筑材料進(jìn)行充分考慮，還要對工程承載性進(jìn)行有效考慮，同時還要兼顧到工程荷載力。建筑工程設(shè)計(jì)中都會存在薄弱環(huán)節(jié)，對于這些薄弱環(huán)節(jié)建筑設(shè)計(jì)人員需要提起重視，設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時應(yīng)給予薄弱環(huán)節(jié)更多的保護(hù)，通過加強(qiáng)建設(shè)的方式提高其在地震中的承受力。等到正式開始施工后，也要進(jìn)一步加強(qiáng)施工中的薄弱環(huán)節(jié)，以此來提高整個建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，從而為居住人員提供更安全的保障。

3.6 對地震外力能量吸收進(jìn)行合理布局，對能量傳遞進(jìn)行合理設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)抗震性時，先要科學(xué)設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)，確保建筑結(jié)構(gòu)能夠有效傳遞地震外力能量，還可以對這些能量進(jìn)行有效吸收。為了達(dá)到這個目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員不能將建筑物的墻和柱分散到不同平面上，對于梁的軸線也要和前兩者保持在同一平面，這樣設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)不僅可以在雙向?qū)沟卣鹆?，還可以減輕地震形成的彎剪力對建筑物造成的破壞，從而提高了建筑物的安全性和牢固性。

4 結(jié)語

總之，隨著地震災(zāi)害的不斷發(fā)生，政府部門對建筑結(jié)構(gòu)抗震性能越來越重視，并提倡各個建筑企業(yè)對建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)固性進(jìn)行增強(qiáng)，希望以此來促使建筑物更好的應(yīng)對地震災(zāi)害，能夠在地震中保護(hù)居住人員的人身財(cái)產(chǎn)安全，并減輕地震對社會經(jīng)濟(jì)的損害。針對這種情況，建筑研究人員應(yīng)和政府部門進(jìn)行合作，對建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)中、選擇建筑場地時、設(shè)計(jì)平面布置時存在的問題進(jìn)行針對性解決，并積極研發(fā)更先進(jìn)的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法，通過采取對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理布局、提高建筑物抗震強(qiáng)度等措施，達(dá)到增強(qiáng)我國建筑工程抗震性能的目的，對地震造成的各種危害進(jìn)行有效防范，為人民群眾提供安全的生活、生產(chǎn)場所。