關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的應(yīng)用控制研究

文/ 梁荔 湖南百利工程科技股份有限公司 湖南岳陽 414000

建筑物安全穩(wěn)定的使用效果，是建筑用戶對(duì)居住環(huán)境的基本要求。因此工程建設(shè)人員應(yīng)從實(shí)踐角度出發(fā)，在明確抗震設(shè)計(jì)的應(yīng)用控制要點(diǎn)，如：抗震設(shè)計(jì)的規(guī)范化控制、優(yōu)化抗震設(shè)計(jì)控制理念以及強(qiáng)化抗震設(shè)計(jì)控制措施，來使地震作用的影響得到最大化的控制之外。同時(shí)在實(shí)踐抗震設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)與工程項(xiàng)目的實(shí)際情況相結(jié)合，通過考慮地基穩(wěn)定性的影響因素及控制建筑結(jié)構(gòu)剛度來弱化地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響；通過設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)控制來強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的應(yīng)用控制效果。工程項(xiàng)目建設(shè)人員應(yīng)以此為重點(diǎn)，在明確抗震設(shè)計(jì)應(yīng)用控制要點(diǎn)的情況下，滿足建筑用戶安全可靠需求。

1、研究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)應(yīng)用控制的現(xiàn)實(shí)意義

當(dāng)前，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)，是維護(hù)建筑用戶生命財(cái)產(chǎn)安全的重要設(shè)計(jì)工作內(nèi)容。從我國最近發(fā)生的幾次較大規(guī)模地震可以看出，除了地震災(zāi)害本身的破壞性強(qiáng)且烈度高外，建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力是否有效，是傷亡損失情況的最根本的決定性因素。經(jīng)分析，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)抗震能力效果不高問題在于：施工建設(shè)單位基于對(duì)建筑物經(jīng)濟(jì)效益及成本的考量以及實(shí)際設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用水平的限制。因此，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，應(yīng)以實(shí)際工程項(xiàng)目為例，分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的應(yīng)用控制要點(diǎn)，并提出實(shí)踐控制的方法策略。使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用，能以更趨安全可靠的狀態(tài)，服務(wù)于建筑用戶，進(jìn)而使人們能夠更為安全高效的投入到實(shí)際的生產(chǎn)建設(shè)過程[1]。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的應(yīng)用控制要點(diǎn)

2.1 抗震設(shè)計(jì)的規(guī)范化控制

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范化，需由相關(guān)管理部門不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范，來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。具體來說，就是結(jié)合各個(gè)國家地區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)實(shí)踐情況與經(jīng)驗(yàn)，不斷完善設(shè)計(jì)控制的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。如地基抗震分析、結(jié)構(gòu)抗震措施以及結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算等。相關(guān)人員應(yīng)將安全性，作為實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范化的首要目標(biāo)，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐提供科學(xué)合理的應(yīng)用控制依據(jù)。

2.2 優(yōu)化抗震設(shè)計(jì)控制理念

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合當(dāng)前建筑行業(yè)的快速發(fā)展進(jìn)程，對(duì)抗震設(shè)計(jì)控制提出 “三水準(zhǔn)與兩階段”的設(shè)計(jì)理念。三水準(zhǔn)指：小震不損壞、中震可修護(hù)以及大震不倒塌。而兩階段的設(shè)計(jì)理念為：當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)遭遇第一設(shè)防烈度地震時(shí)，因其設(shè)計(jì)滿足本地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求，所以，不會(huì)受到損害、無需進(jìn)行修護(hù)處理，就可繼續(xù)使用。此抗震設(shè)計(jì)階段，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，且建筑彈性變形不會(huì)超出既定的彈性變形限值。

而當(dāng)建筑物結(jié)構(gòu)遭遇第二設(shè)防烈度的地震，即達(dá)到本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時(shí)，結(jié)構(gòu)屈服將進(jìn)入非彈性變形階段。此時(shí)，建筑物就會(huì)受到一定程度的破壞影響，但經(jīng)過修護(hù)處理后，仍可繼續(xù)使用。因此抗震設(shè)計(jì)理念的優(yōu)化，就是通過使建筑結(jié)構(gòu)具備抗震延性，以最大限度的避免脆性破壞問題出現(xiàn)[2]。

2.3 強(qiáng)化抗震設(shè)計(jì)控制措施

抗震設(shè)計(jì)控制措施的強(qiáng)化，除了要考慮概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)外，還應(yīng)將建筑高度的限制與結(jié)構(gòu)延性重視起來。具體來說，就是從概念設(shè)計(jì)、抗震驗(yàn)算與構(gòu)造措施三個(gè)方面入手，并將抗震與消震充分結(jié)合起來，以構(gòu)建出地震力設(shè)計(jì)與建筑結(jié)構(gòu)延性相互影響的雙重設(shè)計(jì)控制體系措施。最后，還要利用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施來進(jìn)行減震處理，繼而降低建筑結(jié)構(gòu)受地震作用的影響，以保證工程項(xiàng)目建設(shè)使用的整體經(jīng)濟(jì)效益。

3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的應(yīng)用控制實(shí)踐

以湖南地區(qū)某建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，其在進(jìn)行抗震力設(shè)計(jì)控制時(shí)，采用對(duì)稱性與規(guī)則性控制、加設(shè)隔震層以及反擺設(shè)置等，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性。首先，在抗震設(shè)計(jì)中考慮地基穩(wěn)定性的影響因素，并優(yōu)選具有作用穩(wěn)定性效果的地基，來降低地基結(jié)構(gòu)變形問題對(duì)結(jié)構(gòu)抗震效果的影響。而對(duì)于同一建筑結(jié)構(gòu)單元，其設(shè)計(jì)控制應(yīng)保證在性質(zhì)一致的地基環(huán)境下，將地基結(jié)構(gòu)的最大潛力作用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，使結(jié)構(gòu)的抗震能力效果充分發(fā)揮出來。此外，還要盡可能保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的對(duì)稱性與規(guī)則性，來降低因地震作用而出現(xiàn)的建筑變形，或是用以避免因地震作用力過于集中而使建筑產(chǎn)生的扭曲問題[3]。

其次，控制建筑結(jié)構(gòu)剛度。此抗震設(shè)計(jì)應(yīng)用控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，要求工程建設(shè)人員應(yīng)采用大量的鋼筋混凝土，以使結(jié)構(gòu)具備加層加固功能作用。目前，建筑結(jié)構(gòu)的加固主要有兩種情況：第一種，所需加層的建筑結(jié)構(gòu)體系為鋼結(jié)構(gòu)，其上部結(jié)構(gòu)為：鋼結(jié)構(gòu)；下部結(jié)構(gòu)為：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，此結(jié)構(gòu)體系既定的抗震規(guī)范中未有涉及。第二種，當(dāng)屋蓋部位為鋼結(jié)構(gòu)，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是整個(gè)建筑物結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系。由此可以看出，建筑結(jié)構(gòu)的剛度控制，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)管理部門制定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)[4]。

再次，弱化地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)前市場(chǎng)環(huán)境中，應(yīng)用效果最佳的設(shè)計(jì)控制措施為，在建筑基礎(chǔ)與建筑主體部分間加設(shè)隔震層，或是在建筑物頂端部位加設(shè)以反擺，以使建筑物在地震作用下的位移朝著反方向移動(dòng)。如圖1所示，為隔震層加設(shè)示意圖。

圖1 隔震層加設(shè)示意圖

這就降低了地質(zhì)作用下，建筑物位移的加速度，進(jìn)而弱化了地震作用力的影響程度。據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，反擺設(shè)置的科學(xué)合理性，將降低地震作用力影響的65%，最大化的減少了對(duì)建筑物內(nèi)部物品的影響。

最后，本工程項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)人員還對(duì)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化控制。對(duì)于甲類與乙類建筑工程來說，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防烈度為6-8度時(shí)，應(yīng)滿足本地抗震設(shè)防的情況下，再高1度。而丙類建筑工程，其抗震設(shè)計(jì)措施的應(yīng)用與抗震作用的控制，均與涉及地區(qū)的抗震設(shè)防要求一致，否則，將會(huì)降低建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制的安全可靠性。對(duì)于丁類建筑工程來說，其建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)控制措施，可低于涉及地區(qū)的抗震設(shè)防要求，但地震作用的影響要與本地的抗震設(shè)防要求一致。如此，就能使建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)效果起到事半功倍的效果，進(jìn)而為建筑用戶提供安全舒適的生產(chǎn)生活環(huán)境[5]。

結(jié)語：

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抗震設(shè)計(jì)的應(yīng)用控制要在明確相應(yīng)的優(yōu)化措施情況下，與工程項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合，以強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)作用實(shí)踐的抗震效果。事實(shí)證明，只有最大限度的降低地震力給建筑物帶來的不穩(wěn)定性影響，才能使建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)使用與既定要求一致。故，工程項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)將上述分析內(nèi)容與科研成果更多地作用于實(shí)際工程的抗震設(shè)計(jì)工作中，以使地震災(zāi)害發(fā)生后對(duì)建筑物帶來的位移、破壞以及坍塌等危害影響降到最低，進(jìn)而服務(wù)于現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的全面發(fā)展進(jìn)程。

[1]劉媛,劉毅,陳功.論剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建筑知識(shí),2017,37(01):37.

[2]鄭亞迪.抗震概念設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù),2016(03):77.

[3]趙少偉,崔紅娜,李玉祥,高洪健.位移與速度型消能器在某不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的混合應(yīng)用[J].科技導(dǎo)報(bào),2015,33(18):56-61.

[4]宋海燕.談抗震設(shè)計(jì)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].山西建筑,2013,39(27):38-39.

[5]朱學(xué)超.高層框架結(jié)構(gòu)短柱的抗震設(shè)計(jì)的分析和處理辦法[J].科技與企業(yè),2013(04):214.