建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)理念分析

摘 要：為了適應(yīng)我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展需求，提高建筑工程的安全性和穩(wěn)固性，要重視高層建筑的抗震設(shè)計(jì)，完善建筑工程抗震設(shè)計(jì)方案，提升工程的整體設(shè)計(jì)水平，確保建筑工程符合規(guī)范規(guī)定的抗震標(biāo)準(zhǔn)。高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，樓層較多，如果建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能未達(dá)標(biāo)，地震會(huì)破壞建筑結(jié)構(gòu)，甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重的傷亡事故。提升高層建筑的抗震能力可以確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，所以工程設(shè)計(jì)應(yīng)遵循抗震設(shè)計(jì)原則，確保建筑的結(jié)構(gòu)符合安全標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);理念

1建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念

建筑抗震結(jié)構(gòu)的整體抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是指在大型建筑的整體抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員能夠大膽突破設(shè)計(jì)傳統(tǒng)，充分吸收當(dāng)?shù)氐卣馂?zāi)害的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、地震災(zāi)害的嚴(yán)重程度以及經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐積累的大型建筑整體抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，最終形成更加系統(tǒng)、科學(xué)的結(jié)構(gòu)抗震建筑設(shè)計(jì)技術(shù)理念。此外，還要以適應(yīng)這一理念為設(shè)計(jì)依據(jù)，完成所有主體結(jié)構(gòu)和部分基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)。對(duì)于建筑主體結(jié)構(gòu)抗震災(zāi)害的概念設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員更有必要靈活、科學(xué)地充分利用地震相關(guān)知識(shí)和當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)地震的詳細(xì)設(shè)計(jì)資料。

2建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1設(shè)計(jì)人員的抗震設(shè)計(jì)概念不明確

抗震減災(zāi)設(shè)計(jì)是為了更好地抵御大地震中的災(zāi)害，提高抗震減災(zāi)能力，避免造成生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。但是現(xiàn)在仍然有很多設(shè)計(jì)人員的建筑理念是用大量的優(yōu)質(zhì)鋼筋混凝土來(lái)抵抗地震。實(shí)踐證明，建筑材料結(jié)構(gòu)中主要鋼筋的固定不盡人意。而且，鋼筋數(shù)量的增加不僅會(huì)直接降低建筑材料的延性，還會(huì)降低建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震適應(yīng)性。因此，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，單純通過計(jì)算鋼筋數(shù)量來(lái)設(shè)計(jì)和分析結(jié)構(gòu)的抗震能力是不全面的。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要突出需要加強(qiáng)的薄弱部位，還要突出不能被地震破壞的薄弱部位，以保證整個(gè)建筑主體結(jié)構(gòu)的安全。由于基礎(chǔ)構(gòu)件的嚴(yán)重破壞往往直接消耗抗震建筑的大量能量，建立正確的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)理念才是我國(guó)抗震建筑設(shè)計(jì)真正的基本指導(dǎo)思想。

2.2抗震設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不夠重視

目前，許多建筑的主體結(jié)構(gòu)在多次地震中遭到嚴(yán)重破壞，這也是由于目前的抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要作用不夠明顯，設(shè)計(jì)人員不夠重視。這些安全問題和隱患，在遇到大地震時(shí)可能會(huì)逐漸放大，它已成為嚴(yán)重威脅人民生命和公共財(cái)產(chǎn)安全的重大社會(huì)問題。因此，在充分考慮抗震建筑實(shí)際工作環(huán)境的基礎(chǔ)上，應(yīng)做出合理的設(shè)計(jì)選擇，以提高抗震設(shè)計(jì)水平。

3建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法

一直以來(lái)，傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)就是單純?cè)黾咏Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度來(lái)抵抗地震的侵襲，就是人們常說的“硬抗”。這種設(shè)計(jì)的原理是將地震能量直接傳遞給結(jié)構(gòu)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)是抗震設(shè)計(jì)，以此來(lái)承受地震能量。這樣方法雖能保證地震下結(jié)構(gòu)的整體性，而且結(jié)構(gòu)也不大容易倒塌，但是，結(jié)構(gòu)損失是在所難免的。近年來(lái)，我國(guó)抗震技術(shù)也在不斷向前邁進(jìn)，技術(shù)人員提出的抗震設(shè)計(jì)也在實(shí)踐中被不斷地證明。當(dāng)下，主流的抗震方式有以下幾種：

3.1建筑結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)

在我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，建筑結(jié)構(gòu)工程師越來(lái)越重視建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法和相關(guān)的施工技術(shù)。其中，建筑結(jié)構(gòu)阻尼技術(shù)主要是通過相關(guān)的阻尼裝置，有效降低建筑結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)應(yīng)力。大大增強(qiáng)了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和穩(wěn)定性。通常，在建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)中，一般只采用建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的一個(gè)分支，通過阻尼技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用，能夠增強(qiáng)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。同時(shí)，也有效減少了建筑結(jié)構(gòu)和工程設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的大量經(jīng)濟(jì)投資。新型減震施工技術(shù)使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加牢固、穩(wěn)定，從而使建筑結(jié)構(gòu)更安全[3]。

3.2延性減震設(shè)計(jì)

多震國(guó)家的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要方向都開始朝延性抗震理論過渡。延性減震設(shè)計(jì)，顧名思義，就是用材料的延性來(lái)減少地震的破壞力。因此，設(shè)計(jì)時(shí)就要增加結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件的延性，通常是通過塑性鉸的設(shè)計(jì)來(lái)增加延性的。延性抗震的目的就是結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以產(chǎn)生塑性變形，也能造成損壞，但是不能夠倒塌。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)讓其具有滯回的特性。通過這種特征來(lái)抵抗地震力的彈塑性變形，這樣在大地震發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生的是反復(fù)的彈塑性變形循環(huán)，以此來(lái)保護(hù)建筑。

3.3新結(jié)構(gòu)

型鋼混凝土在抗剪力能力以及延性方面也高于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，耗能能力強(qiáng)，因此具有良好的抗震性能，能保證建筑結(jié)構(gòu)的變形在安全的范圍內(nèi)，也就避免了建筑結(jié)構(gòu)因變形過大而產(chǎn)生的質(zhì)量問題，能夠顯著延長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)的壽命及提升安全性。對(duì)比傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)，沒有增加成本而且降低了材料的費(fèi)用。上述抗震設(shè)計(jì)中，在實(shí)際施工中應(yīng)用最多的是前兩種設(shè)計(jì)。這兩種設(shè)計(jì)采用的方法、措施都是截然不同的，設(shè)計(jì)的機(jī)理、使用范圍也不一樣，因此這兩種是相互獨(dú)立的，在工程中可以通過協(xié)調(diào)使用起到更好的效果。

4建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震技術(shù)應(yīng)用

科學(xué)的抗震設(shè)計(jì)能夠有效提升建筑工程質(zhì)量水平。為滿足高層建筑的穩(wěn)定性和安全性要求，在高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的特殊性選擇適合的抗震技術(shù)。對(duì)目前的高層建筑抗震設(shè)計(jì)分析，抗震技術(shù)主要有以下幾種類型：

4.1抗震整體方案設(shè)計(jì)

進(jìn)行高層建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要詳細(xì)勘查項(xiàng)目所在地區(qū)的地質(zhì)情況，避免采用抗震性能不佳的建筑結(jié)構(gòu)模式。通過分析可知，建筑倒塌的主要原因是建筑的重要承重結(jié)構(gòu)受地震作用力發(fā)生脆性破壞，所以優(yōu)化建筑承重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以有效提升建筑工程的抗震性能，通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的性能測(cè)算，確定剛度和軸壓比等重要參數(shù)數(shù)據(jù)，結(jié)合項(xiàng)目的抗震設(shè)防烈度，可以精確計(jì)算地震發(fā)生時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的受力情況，根據(jù)測(cè)算結(jié)果確定有效的建筑整體抗震防震實(shí)施方案，提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性能。

4.2粘滯阻尼抗震技術(shù)

可以在高層建筑的抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)用黏滯阻尼裝置提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。它的工作原理是將建筑結(jié)構(gòu)的支座轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蚓彌_地震能量沖擊的阻尼裝置，當(dāng)?shù)卣鸩ㄗ饔糜诮ㄖY(jié)構(gòu)時(shí)，黏滯活塞裝置可以產(chǎn)生較大的阻尼，吸收部分地震能量，降低地震對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的危害影響。

4.3橡皮支座抗震技術(shù)

建筑的抗震設(shè)計(jì)可以通過優(yōu)化支座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。將高層建筑簡(jiǎn)化為基礎(chǔ)和主體二大結(jié)構(gòu)部分，在兩個(gè)結(jié)構(gòu)間設(shè)置支座裝置。由于高層建筑的豎向結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較大，在地震橫波的作用下，支座上部結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生整體位移，傳統(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu)支座沒有活動(dòng)余量，會(huì)在結(jié)構(gòu)連接處產(chǎn)生剛性破壞。在連接處設(shè)置橡皮支座裝置，外力作用會(huì)使結(jié)構(gòu)連接處發(fā)生位移，有效降低地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的剛性破壞，在地震強(qiáng)度不高的情況下，地震造成的沖擊對(duì)建筑的破壞性極其有限，可以保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。因?yàn)槲覈?guó)大部分地區(qū)的抗震設(shè)防烈度不高，所以橡皮支座抗震技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣泛，實(shí)際工程應(yīng)用的抗震效果較好。高層建筑隔震技術(shù)的應(yīng)用。

5結(jié)語(yǔ)

總之，在建筑設(shè)計(jì)中，建筑的抗震設(shè)計(jì)是整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最重要的部分之一。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要綜合分析建筑所在區(qū)域的施工環(huán)境、技術(shù)等因素，借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)獲取抗震數(shù)據(jù)，選擇延性好、強(qiáng)度高的建筑材料，以保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)能夠滿足實(shí)際抗震需求。

參考文獻(xiàn)

[1]胡安吉.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理念與方法分析[J].居舍，2020（2）：93.

[2]吳振.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)理念分析[J].現(xiàn)代物業(yè)（中旬刊），2020（1）：90.

[3]茹彩磊.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題及對(duì)策研究[J].居舍，2019（35）：111-112.

作者簡(jiǎn)介：

高斌，男，河北省石家莊市人，研究方向：結(jié)構(gòu)工程