建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震問(wèn)題的分析

王昊

（山西五建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030013）

0 引言

近幾年，高速發(fā)展的國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)為民眾帶來(lái)了過(guò)去從未體驗(yàn)過(guò)的物質(zhì)生活，但頻繁發(fā)生的自然災(zāi)害事故也讓其對(duì)建筑工程的質(zhì)量提出了一系列新要求，因此需要重視建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及的抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題。相關(guān)改革實(shí)踐的重點(diǎn)在于保證建筑工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，讓其能夠真正成為保障民眾生命以及財(cái)產(chǎn)安全的庇護(hù)所，以此為出發(fā)點(diǎn)，才能夠以全方位滿足民眾的居住和生活需求為前提推動(dòng)國(guó)內(nèi)建筑工程施工行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。在建筑工程的抗震設(shè)計(jì)之中，要注意全方位把控各個(gè)環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)問(wèn)題，并且需要全方位分析把控建筑工程所在區(qū)域的實(shí)際情況。

1 建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的意義

地震是較為常見(jiàn)的自然災(zāi)害，并且擁有較強(qiáng)的破壞性，由于我國(guó)屬于世界兩大地震帶的交會(huì)地段，所以必須重點(diǎn)關(guān)注地震災(zāi)害所造成的負(fù)面影響，并且我國(guó)也經(jīng)歷過(guò)地震災(zāi)害的傷痛（圖1）。在建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中，如果不能通過(guò)建筑工程的抗震設(shè)計(jì)把控好各個(gè)環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)問(wèn)題，則會(huì)直接影響到群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全?，F(xiàn)階段，政府部門已經(jīng)出臺(tái)了相應(yīng)的行業(yè)政策和規(guī)章制度來(lái)約束建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題，并且有關(guān)單位也在嚴(yán)格執(zhí)行上級(jí)部門制定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際設(shè)計(jì)工作中仍舊存在諸多需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題。從宏觀角度分析，由于人類對(duì)于地震災(zāi)害的了解仍舊處于相對(duì)初級(jí)的階段，所以有關(guān)注建筑抗震設(shè)計(jì)的改革實(shí)踐也仍舊處于相對(duì)初級(jí)的階段[1]?；谏鲜霈F(xiàn)狀，需要重點(diǎn)關(guān)注建筑抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題的研究實(shí)踐，并且需要引導(dǎo)各地根據(jù)自身的實(shí)際情況制定切實(shí)可行的建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從而提升建筑物的抗震性能，并且在滿足民眾實(shí)際需求的基礎(chǔ)之上推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)以及施工行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。

圖1 地震災(zāi)害剪影

2 建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)需要遵循的原則

綜合相關(guān)環(huán)節(jié)的因素分析，需要在建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作中重點(diǎn)遵循以下原則。

（1）多重防線原則。無(wú)論何種規(guī)格、形制的建筑工程，建筑物墻體的厚度會(huì)直接影響到建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和整體抗震性能。即便是遇到突如其來(lái)的地震災(zāi)害，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的建筑物也能夠較為完整的保存下來(lái)，并且盡量降低對(duì)于住戶財(cái)產(chǎn)和生命安全造成的負(fù)面影響。在此基礎(chǔ)上，墻體厚度較高的建筑物還能夠抵擋風(fēng)雨的侵襲，如此既可以延長(zhǎng)建筑物的使用壽命，又可以在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)最大限度地降低負(fù)面影響。需要強(qiáng)調(diào)的是，單一結(jié)構(gòu)形式的建筑物可能會(huì)無(wú)法抵御地震等突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害所造成的負(fù)面影響，因此在建筑抗震設(shè)計(jì)之中設(shè)計(jì)人員需要盡量使用框架剪力墻結(jié)構(gòu)或是多支墻結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高整體建筑工程的穩(wěn)定性，幫助其抵御地震等自然災(zāi)害的侵襲[2]。

（2）彈性適中原則。彈性適中原則指的是需要在建筑工程的抗震設(shè)計(jì)之中控制好整體建筑工程結(jié)構(gòu)的彈性。在建筑工程結(jié)構(gòu)彈性較低、剛度較大的情況之下，一旦遭受到外界環(huán)境因素的影響變有可能會(huì)造成不可挽回的問(wèn)題。需要注意的是，在建筑結(jié)構(gòu)彈性較大的情況之下也會(huì)有可能造成負(fù)面影響。具體表現(xiàn)為會(huì)因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)彈性和外力的雙重影響而使得內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)出現(xiàn)傾斜問(wèn)題。如果這方面的問(wèn)題得不到有效解決，則有可能會(huì)引發(fā)建筑物整體結(jié)構(gòu)的變形，進(jìn)而影響到建筑物的使用壽命以及住戶的生命及財(cái)產(chǎn)安全?？傊?，建筑結(jié)構(gòu)的彈性不宜過(guò)小或過(guò)大，需要在實(shí)際抗震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)將其控制在標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值之內(nèi)，進(jìn)而在提高建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)之上延長(zhǎng)其使用壽命。

（3）建筑整體性原則。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)之中還必須要遵循整體性原則，以保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并且保證整體施工質(zhì)量。正常狀態(tài)下，建筑結(jié)構(gòu)需要承擔(dān)來(lái)自于各方的壓力、載荷，因此能否讓各個(gè)環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系在一起便成為保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和整體抗震效果的基本前提[3]。這需要設(shè)計(jì)人員在整體性原則的指導(dǎo)之下分析把控建筑物的受力情況，進(jìn)而保證其整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、提高其抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

（4）主次有序原則。實(shí)際抗震設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)習(xí)慣于對(duì)比支撐柱子的粗細(xì)、直徑。雖說(shuō)此舉的出發(fā)點(diǎn)在于保證建筑物整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，但由于建筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)涉及了很多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能各異的構(gòu)件，并且相關(guān)構(gòu)件實(shí)際發(fā)揮出的作用也非常有限，因此設(shè)計(jì)人員必須以全方位了解相關(guān)構(gòu)件的功能和性質(zhì)為前提開(kāi)展有關(guān)環(huán)節(jié)的對(duì)比工作，否則便讓相關(guān)環(huán)節(jié)的對(duì)比工作失去了應(yīng)有的意義。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)在主次有序原則的指導(dǎo)之下協(xié)調(diào)好各個(gè)構(gòu)件在整體建筑工程結(jié)構(gòu)之中的功能定位，借此來(lái)實(shí)現(xiàn)后續(xù)施工質(zhì)量的全方位提升。

3 建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)

3.1 根據(jù)實(shí)際需要做好抗震類型的選擇工作

根據(jù)實(shí)際需要做好抗震類型的選擇工作是保證整體抗震設(shè)計(jì)工作有效性的基本前提。這一環(huán)節(jié)的改革實(shí)踐之中，需要設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確了解工程所在區(qū)域的地震等級(jí)、建筑工程項(xiàng)目的功能屬性、技術(shù)難點(diǎn)以及后續(xù)的使用及運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理要求。在整合上述因素的基礎(chǔ)之上，才能夠讓相關(guān)環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及抗震設(shè)計(jì)工作發(fā)揮出應(yīng)有的作用，切實(shí)保障建筑工程的安全穩(wěn)定。實(shí)際工作中，需要在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作原則的指導(dǎo)之下完成好有關(guān)環(huán)節(jié)的抗震設(shè)計(jì)工作，并且需要讓設(shè)計(jì)人員在實(shí)際調(diào)查的基礎(chǔ)之上出具設(shè)計(jì)圖紙，以保證整體設(shè)計(jì)流程的規(guī)范性和有效性[4]。在此基礎(chǔ)上，要允許設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)工作中遇到的問(wèn)題制定對(duì)應(yīng)的處置措施，并且需要讓其在出具設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)之上做好相關(guān)環(huán)節(jié)的技術(shù)交底工作，進(jìn)而為后續(xù)各個(gè)環(huán)節(jié)的施工作業(yè)打好基礎(chǔ)。

3.2 做好建筑工程施工區(qū)域的選擇規(guī)劃

建筑施工的特殊性決定了施工區(qū)域的實(shí)際情況會(huì)直接影響到工程質(zhì)量，因此要注意做好這一環(huán)節(jié)的選擇工作。前期規(guī)劃設(shè)計(jì)之中，需要在綜合考慮施工區(qū)域周邊環(huán)境、施工技術(shù)難點(diǎn)以及工程項(xiàng)目技術(shù)要求的前提下開(kāi)展施工區(qū)域的選擇規(guī)劃，并且為后續(xù)各環(huán)節(jié)施工作業(yè)的有序推進(jìn)打好基礎(chǔ)。工程項(xiàng)目在結(jié)構(gòu)類型以及功能方面的差異會(huì)對(duì)于施工區(qū)域擁有不同的要求，之后上級(jí)部門也對(duì)于施工區(qū)域進(jìn)行了一系列安全等級(jí)方面的規(guī)劃調(diào)整，因此在前期規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)選擇施工區(qū)域時(shí)還需要綜合考慮這方面的因素[5]。綜合各個(gè)環(huán)節(jié)的因素分析，如果是大型商場(chǎng)或是居民區(qū)等建筑工程項(xiàng)目，則需要盡量將其安排在不易發(fā)生地震的區(qū)域。對(duì)于一般性建筑工程的施工建設(shè)，也應(yīng)當(dāng)根據(jù)其潛在的地震風(fēng)險(xiǎn)制定對(duì)應(yīng)的引導(dǎo)管控干預(yù)措施?？傮w來(lái)說(shuō)，面對(duì)潛在的地震風(fēng)險(xiǎn)，需要在綜合考慮各環(huán)節(jié)因素的基礎(chǔ)之上選擇最為適宜的建筑施工區(qū)域，進(jìn)而在保證建筑工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)之上提高施工質(zhì)量。

3.3 選擇科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)體系

建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)在于提高整體建筑工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進(jìn)而讓其在面對(duì)地震等突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害時(shí)能夠保護(hù)人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。基于上述目標(biāo)分析，必須在相關(guān)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)實(shí)踐之中選擇科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)體系，切實(shí)提高建筑物框架的抗震等級(jí)。綜合相關(guān)環(huán)節(jié)的因素分析，需要在這一環(huán)節(jié)的改革實(shí)踐之中重點(diǎn)關(guān)注以下問(wèn)題：首先，設(shè)計(jì)人員在面對(duì)特定的建筑工程項(xiàng)目時(shí)必須要堅(jiān)持整體化的思維模式。重點(diǎn)在于在能夠保證建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和實(shí)際抗震性能的基礎(chǔ)之上可以適當(dāng)“放棄”某些次要的建筑構(gòu)件或是細(xì)節(jié)層面的結(jié)構(gòu)體系。其次，設(shè)計(jì)人員要在實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)之上準(zhǔn)確掌控特定建筑項(xiàng)目地震載荷作用的傳播路徑。這方面的地震載荷作用主要以水平載荷為主，要注意通過(guò)相應(yīng)的設(shè)計(jì)措施保證建筑物能夠在水平方向?qū)崿F(xiàn)均勻載荷。如果建筑工程有設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，那么就必須要保證對(duì)應(yīng)的載荷能夠在轉(zhuǎn)換層內(nèi)發(fā)生1 次或是2 次的轉(zhuǎn)換，如此才能夠保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。最后，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)之中設(shè)計(jì)人員還需要保證建筑物結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度都能夠在規(guī)定的數(shù)值之內(nèi)。以此為前提，要盡力實(shí)現(xiàn)有關(guān)建筑物構(gòu)件的均勻載荷，以免因?yàn)檩d荷不均勻而影響到整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并且在出現(xiàn)地震災(zāi)害事故時(shí)造成難以挽回的后果[6]。

3.4 保證建筑物的剛度

無(wú)論何種規(guī)模、結(jié)構(gòu)的建筑工程項(xiàng)目，保證其剛度都是提高其抗震性能的基本前提，因此要注意提高對(duì)于這類問(wèn)題的關(guān)注度。綜合各個(gè)環(huán)節(jié)的因素分析，建議從以下層面著手完成建筑物剛度的提升改革實(shí)踐。

首先，材料環(huán)節(jié)。建筑原材料是組成建筑工程的基礎(chǔ)要素，并且原材料質(zhì)量也會(huì)對(duì)整體施工質(zhì)量造成影響?；谏鲜霈F(xiàn)狀分析，應(yīng)當(dāng)在建筑工程的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)之中提高對(duì)于原材料采購(gòu)工作的關(guān)注度。如此既能夠達(dá)到節(jié)省施工成本的目的，又可以從源頭著手推動(dòng)建筑工程項(xiàng)目抗震性能的全方位提升。這需要設(shè)計(jì)人員在前期設(shè)計(jì)階段提前做好施工材料的分析預(yù)案，并且在技術(shù)交底環(huán)節(jié)將這一環(huán)節(jié)的內(nèi)容準(zhǔn)確告知施工單位，必要時(shí)應(yīng)當(dāng)協(xié)助其完成好原材料的采購(gòu)工作。近幾年，國(guó)內(nèi)建筑施工行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了轉(zhuǎn)型發(fā)展的新階段，因此原材料供應(yīng)市場(chǎng)也在向著日漸多樣化的方向發(fā)展。個(gè)別不法單位或是個(gè)人也正在通過(guò)以次充好的方式謀取私利，因此無(wú)論是從提高建筑物抗震性能還是整體施工質(zhì)量的角度分析，都應(yīng)當(dāng)提高對(duì)于這類問(wèn)題的關(guān)注度[7]。

其次，需要注意做好現(xiàn)有建筑工程項(xiàng)目的加固處理。建筑施工過(guò)程中，可以根據(jù)工程項(xiàng)目的具體性質(zhì)來(lái)做好建筑工程項(xiàng)目的加固處理，借此來(lái)提高其抗震性能。近幾年，上級(jí)部門已經(jīng)針對(duì)建筑物的加固處理作出了詳細(xì)規(guī)定，因此需要提高對(duì)于這部分問(wèn)題的關(guān)注度。具體來(lái)說(shuō)，需要根據(jù)建筑工程項(xiàng)目的性質(zhì)以及后續(xù)使用需要選擇對(duì)應(yīng)的加固材料、制定科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募庸谭桨?，進(jìn)而讓相關(guān)環(huán)節(jié)的加固實(shí)踐能夠發(fā)揮出應(yīng)有的作用[8]。

最后，需要做好建筑平立面的規(guī)劃布置工作。參照實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)可知，建筑平立面的規(guī)劃布置情況會(huì)直接影響到建筑物的抗震性能，對(duì)此設(shè)計(jì)人員同樣需要提高關(guān)注度。實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況并且需要在整合各環(huán)節(jié)因素的基礎(chǔ)之上做好建筑平立面的規(guī)劃布置工作。條件允許的情況之下，應(yīng)當(dāng)盡可能選用對(duì)稱或是平面規(guī)整的建筑結(jié)構(gòu)，如此既可以保證整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、又可以將建筑結(jié)構(gòu)的剛度控制在標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的范圍之內(nèi)[9]。在此基礎(chǔ)上，還需要盡量避免建筑物出現(xiàn)豎向凹凸的問(wèn)題，這可以達(dá)到穩(wěn)定建筑物豎向剛度的效果，之后便可以提高其抗震性能。實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際工作需要通過(guò)抗震縫設(shè)計(jì)的方式避免在出現(xiàn)地震災(zāi)害時(shí)兩側(cè)的建筑物發(fā)生相互碰撞的問(wèn)題。由于抗震縫的設(shè)計(jì)對(duì)于設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素質(zhì)是一項(xiàng)極大的考驗(yàn)，加之需要將其設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)變形較為敏感的部位，所以需要設(shè)計(jì)人員在工作中審慎應(yīng)對(duì)[10]。

4 結(jié)語(yǔ)

抗震設(shè)計(jì)是建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要組成部分，因此必須要提高對(duì)于這類問(wèn)題的關(guān)注度。實(shí)際工作中，應(yīng)當(dāng)在理清楚相關(guān)理論概念的基礎(chǔ)之上推進(jìn)各環(huán)節(jié)細(xì)節(jié)工作的優(yōu)化調(diào)整，最終營(yíng)造出全新的建筑物抗震設(shè)計(jì)格局。本文立足于實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)針對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了討論分析，希望能夠進(jìn)一步推動(dòng)各項(xiàng)細(xì)節(jié)工作的優(yōu)化調(diào)整。