提高建筑結構抗地震倒塌能力的設計思想與方法

黃琬平 張明德

(1.云南泛亞工程設計院有限公司，云南 昆明 650224;2.云南奕輝建筑設計有限公司，云南 昆明 650000)

地震是人類在生存中常見的重大自然災害之一，其突發性強，損害嚴重，對社會生產生活有著巨大影響。在地震災害發生時，建筑物被破壞后引起的倒塌是造成地震危害的主要原因，是威脅人們生命財產安全的根本問題。而在地震災害中大量的建筑物倒塌，擴大災害程度的大多不是地震引起的，往往的是不合理地建筑結構設計造成的。因此，增強建筑結構設計中的抗地震倒塌能力，是保證地震多發區域人民人身財產安全的重要措施。

1 、提高建筑結構抗地震倒塌能力的設計思想分析

在整個建筑結構中，為了提高建筑進度和便于工程建設，往往會把整個建筑結構進行拆分成多個獨立的建筑構件。建筑構件依托于整體結構，對整體建筑結構系統有著深刻影響，建筑結構系統功能的實現，需要所有建筑構件有效協同發揮功能作用，一旦缺少任何一個建筑構件，建筑構件自身的功能不但不能發揮，還會影響整個建筑系統整體的功能。因此，還要注意建筑構件之間的協調關系，如果建筑構件之間的相互依存關系處理不當，也會影響整個建筑結構系統的功能發揮，就可能影響到建筑系統的整體抗震能力。

地震的發生存在一定的復雜性質和不確定性，即便在進行建筑結構抗震設計過程中，根據當地地質狀況和歷史資料記載經過充分科學的演算，但超過建筑結構抗震設計強度的地震仍然時有發生。因此，在進行建筑結構設計時，要考慮到整體建筑結構各方面因素，合理把握設計方向，因地制宜地進行科學合理的建筑結構體系設計。目前，在進行建筑結構的設計上提出了采用“強柱弱梁、強節點弱構間”的方式，以便提高建筑結構的整體抗震功能，減少墻體受到的破壞程度;提高伸縮性，有效弱化地震災害所造成的沖擊力，使建筑結構有一定的延性。但是，這種建筑結構的設計方式，對施工操作規程具有相對較高的施工技術要求，對于施工人員的職業素養的要求也相對較高。但這種建筑結構設計思路，可以很好的保證建筑物的整體抗地震倒塌功能。房屋建筑結構的設計，一定要結合實際情況，綜合考慮各方面的因素，進行科學建筑結構設計。

2 、提高建筑結構抗地震倒塌能力的設計方法

2.1選擇科學的建筑結構設計方式

在進行高層建筑結構設計過程中，造型設計工作是必不可少的，在進行造型設計之前要充分考慮建筑結構各方面的因素，進行實際考察科學分析，找出最適合的建筑結構體。在進行高層建筑設計時，我們一般采用框架－剪力墻結構、剪力墻結構和鋼結構。

框架剪力墻結構當中的框架以及剪力墻，分別承受來自水平方向以及垂直方向兩方面的重量承載，具有較強的堅韌性與良好的抗震緩沖能力。在進行的建筑結構設計施工過程中，要合理控制各層樓板之間的變化，保證框架與剪力墻在地震的作用下實現有效協同。當地震發生時，框架基本上都可以通過建筑底部剪力墻自身的作用緩沖抗震，有效降低地震帶來的損害。遵循“強柱弱梁”建筑結構設計理念，能夠有效提高建筑結構的抗震能力，有效降低墻體因受到剪力而造成的破壞性。

鋼結構建筑體系具有較強的伸縮性，在地震發生時，鋼結構的伸縮性可以有效的減弱地震引起的沖擊力，減小在地震災害中房屋建筑受到的破壞力。鋼結構建筑體系的施工周期相對較短，而且節能環保，是未來幾年高層房屋建筑結構設計發展的主流方向。

最后，剪力墻承擔著整個建筑結構水平方向與垂直方向負荷，需要非常高的強度以及剛度。因此，這部分結構具有著較強的抗地震倒塌能力，基本上被廣泛應用抗震強度要求很高的高層建筑結構中。

2.2建筑結構合理的布置設計

在進行建筑結構的設計過程中，建筑結構的設計工作人員不僅要保證建筑結構的科學性，還要對建筑結構的布置設計引起足夠的重視，保證設計的合理性。在進行房屋建筑結構布置的時候，需要從以下幾方面入手:

首先，在豎向的建筑承重結構中，一定要保證均勻的建筑結構布置，要有規律性，盡可能減少出現內收或外挑的現象，保證其側向剛度變化的均勻。

其次，在進行建筑結構布置的過程中，要盡可能保證結構自身的安全性，保證建筑結構的剛度與承載能力不會因為外在因素的變化而出現問題，導致建筑結構的承載能力下降，產生安全隱患。

最后，當前常見的建筑結構布置方式就是，豎向建筑結構和水平方向的建筑結構，這兩種建筑結構的負荷力度和承載能力相對較好，可以從根本上減少連續倒塌，減低災害損失。

3 、高層建筑抗地震倒塌的設計方案

第一，科學合理的進行抗震防線設置，增強抗震能力。一般來說，建筑結構被地震破壞的主要原因，是因為建筑物地基出現沉降，進而破壞整體結構。所以，在進行地基設計的過程中，應該將地基與基礎抗震防線設計納入整體的設計環節中。因此，在設計過程中，要實事求是，做好前期準備工作，選擇合適的地段進行設計施工，減少地震發生時造成的破壞。同時，合理的設置地基基礎的預埋深度，確保建筑結構在受到水平作用力時，可以有效保證整體建筑結構的穩定性。當前，在進行建筑結構的設計時大多采用多道抗震防線設置，有效減小建筑物局部結構出現破壞時對整體建筑結構承載力的影響，減少建筑物倒塌的可能性。

第二，提高結構的延性，保證設計的規則性、科學性。當地震發生時，建筑結構在受到地震波沖擊時就會發生扭曲變形，這就是建筑結構的延性。結構延性就是通過扭曲變形進而將地震波進行逐步分散，提高了建筑整體的承載力，避免了建筑墻體變脆的問題，這對于抗地震倒塌有著非常重要的作用。因此，在建筑結構進行延性設計時，要加強可塑性設計，提高建筑結構的塑性變形能力。同時，要有效結合整體建筑結構的特點，保證建筑結構設計的科學性。

第三，優化建筑結構的構件設計，提高建筑結構整體的抗地震倒塌功能。地震對于建筑物造成的破壞主要元兇就是地震的橫波和混合波，橫波和混合波先是對建筑結構進行強烈的沖擊，進而引起建筑結構整體的晃動，當建筑結構某一方面的抗地震倒塌能力存在缺陷時，就會出現建筑結構的局部倒塌或整體坍塌。因此，在建筑結構設計上，要確保建筑整體結構中每個建筑構件設計的科學性，加強建筑構件之間的協調性，以及建筑構件設計合理布局，提高建筑構件的承載力，恪守高層建筑結構的設計原則，提升建筑整體結構的抗地震倒塌功能。

4 、結束語

要想有效提高建筑結構的整體抗地震倒塌能力，需要在進行建筑結構設計時，充分了解地震對建筑結構破壞的原理，采用科學的結構體系，合理布置建筑構件，加強建筑結構整體的抗震防線設置、建筑構件設計、延性設計和科學性合理化設計，優化建筑整體結構設計，保證建筑結構能承受地震的考驗。

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