談建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)

張 馬 兵

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

談建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)

張 馬 兵

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

分析了建造房屋時(shí)選擇地質(zhì)的注意事項(xiàng)，對(duì)建筑地基、屋頂和墻體的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，并從建筑高度、寬度、架構(gòu)、防震縫等方面探討了建筑物在整體設(shè)計(jì)時(shí)的抗震性能要求，以保障住房的安全性。

建筑，抗震，墻體，結(jié)構(gòu)

0 引言

有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，現(xiàn)今全球每年發(fā)生的自然地震事件已高達(dá)55萬次之多，而我國的地震次數(shù)居然占其中的近1/3。地震給人們的生活帶來極大的不便，嚴(yán)重的影響我國的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。人們愈來愈關(guān)注建筑物安全性能，建筑師在設(shè)計(jì)房屋時(shí)也須謹(jǐn)慎對(duì)待房屋使其具有優(yōu)良的抗震性能。若發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)盡量減少建筑物對(duì)人員生命和財(cái)產(chǎn)的損害，把危險(xiǎn)降到最小。本文闡述房屋的建筑結(jié)構(gòu)中關(guān)于抗震防震的設(shè)計(jì)要求。

1 建筑的地質(zhì)

在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，在地震面積范圍內(nèi)建筑體都會(huì)受到嚴(yán)重的損害。這是因?yàn)榈卣饡r(shí)的地殼運(yùn)動(dòng)，會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成直接性的傷害，因此地質(zhì)的條件也是影響建筑物安全性的一大因素[1]。建筑師在選擇建造房屋的同時(shí)，需考慮地質(zhì)情況，進(jìn)行合理的選擇規(guī)劃。

有以下四方面需要注意：

1)建造房屋時(shí)更可能選擇地勢平坦開闊、地質(zhì)堅(jiān)硬有助于防震抗震的地質(zhì)條件，因而在災(zāi)害發(fā)生時(shí)，能有效的降低地基土在震動(dòng)期間的凹陷情況，達(dá)到防范建筑物的塌陷狀況。

2)建造房屋時(shí)要盡量避免在地質(zhì)松軟、地勢狹窄高低不平的地方，如河岸、山坡等地。這樣可以有效的防止地震時(shí)地面的坍塌下陷不良情況。若無法避免在其不良地質(zhì)建造時(shí)，應(yīng)多采用其他相應(yīng)的防護(hù)措施，以達(dá)到抗震防震的目的。

3)建造房屋時(shí)不能選擇自然災(zāi)害頻發(fā)區(qū)的地質(zhì)條件[2]，如滑坡、泥石流、沙塵暴等地。因自然災(zāi)害有并發(fā)癥情況，應(yīng)注意避免在地震災(zāi)害來臨之時(shí)，帶來其他的自然災(zāi)害，從而加重建筑結(jié)構(gòu)的損壞。

4)建筑房屋時(shí)的覆蓋物厚度和地質(zhì)剛度又是影響建筑結(jié)構(gòu)防震抗震性的兩大要素。有研究表明，建筑體地質(zhì)堅(jiān)硬程度、覆蓋物的薄厚程度都會(huì)影響其自身的減震抗震能力。因而，建筑師在選擇建造地質(zhì)時(shí)，也應(yīng)注意地質(zhì)的剛度和覆蓋物的厚度。

2 建筑的地基

第一，建筑房屋時(shí)，任何一個(gè)相同的建筑體不能建筑在不同類型的地基之上。為達(dá)到良好的抗震防震作用，建造地基時(shí)，應(yīng)盡可能的使用天然地基或者是地樁基，防止出現(xiàn)一個(gè)建筑物的地基有兩種不同的組成成分，提高建筑物地基的剛度和強(qiáng)度。

第二，在建造地基的基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，應(yīng)注意調(diào)控地基的埋置深度。一旦基礎(chǔ)設(shè)施的深度埋置太淺，則會(huì)大大減少建筑物的鑲嵌作用，降低在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)建筑物的穩(wěn)固性，提高地震災(zāi)害的發(fā)生概率。因而，建筑師在設(shè)計(jì)房屋的地基時(shí)，應(yīng)注重地基基礎(chǔ)設(shè)施的深埋位置，盡可能加深埋置距離。并監(jiān)督做好基礎(chǔ)凹槽的回填工程和夯實(shí)地基土的工程等，保證回填的土質(zhì)緊密切合的重合接觸，加大建筑物的穩(wěn)定性[3]，降低發(fā)生災(zāi)害的幾率。

第三，基礎(chǔ)建筑和上層建筑是構(gòu)成建筑物的兩大主體，建造室外的下地坪時(shí)，不能利用內(nèi)外的交圈作為基礎(chǔ)的梁圈，這會(huì)阻礙基礎(chǔ)建筑和上層建筑的一致性。另外，上層建筑的結(jié)構(gòu)應(yīng)被鑲嵌進(jìn)入基礎(chǔ)的梁圈中，加強(qiáng)上層建筑和基礎(chǔ)建筑間的緊固程度。若建筑物處于地基的條件較差，應(yīng)在其底部加入梁圈來增添穩(wěn)固性。

3 建筑物的屋頂和墻體

可想而知，在地震時(shí)，建筑物的質(zhì)量輕，隨之受損害的程度也低；建筑物質(zhì)量重，隨之受損害的程度也高。換句話說，建筑質(zhì)量與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)的損傷程度是正比例的關(guān)系。建筑的穩(wěn)固性也是影響其受災(zāi)害程度的一大因素，越穩(wěn)定傷害程度越小。建筑房屋，應(yīng)注重其建筑的質(zhì)量和建筑物的穩(wěn)固性，從而降低災(zāi)害的損傷程度。

從一個(gè)角度來說，降低建筑周圍結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，能有效的減少建筑物墻體的質(zhì)量。建筑物墻體的質(zhì)量較重，則會(huì)降低防震抗震的能力，在發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的同時(shí)，建筑體受到的損傷也就越大，造成傷害更多。因而，建筑師在設(shè)計(jì)房屋時(shí)，應(yīng)格外注重減少墻體的質(zhì)量。

從另外一個(gè)角度來說，在建造屋頂時(shí)，應(yīng)選用質(zhì)地較輕、強(qiáng)度高的材料。盡可能的不在屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)中添加任何的裝飾物，這都會(huì)增加屋頂?shù)呢?fù)擔(dān)，加重質(zhì)量，增加建筑物實(shí)際高度，在抗震防震中是不良因素[4]。若必須建造另外的附屬品在屋頂上，則應(yīng)注重降低建筑物的高度，增加其穩(wěn)固度。因此，選擇合理的質(zhì)輕的屋頂材料，對(duì)房屋的安全性能也有很大的幫助。

4 建筑物的整體設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)建筑物的高度寬度

對(duì)建筑物本身而言，發(fā)生災(zāi)害時(shí)的受損程度與其高度和寬度都有一定的影響關(guān)系。研究顯示，建筑物受地震的波動(dòng)，會(huì)隨著建筑物本身的歪斜程度的升高而升高，從而引起對(duì)建筑物寬度的思考。建筑物的寬度越大，其受損害程度就越大。另外，建筑物本身過于高大，樓層數(shù)越多，其在地質(zhì)災(zāi)害中傷害也就越大。為降低地震對(duì)建筑物的損傷程度，保證建筑自身的抵抗力，在進(jìn)行設(shè)計(jì)建造時(shí)，需要建筑師對(duì)建筑物的寬度和高度做出仔細(xì)的計(jì)算，盡量降低風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際的操作中，在追求一定的外形美觀時(shí)，應(yīng)更加注意安全性能。

4.2 設(shè)計(jì)建筑物的架構(gòu)

結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與韌性均勻分布，建筑平面規(guī)則的平面和三位平面，都是建造抗震防震建筑物的重要內(nèi)容。若建筑物的平面設(shè)計(jì)十分繁雜，建筑的質(zhì)量和韌度不均且分布凌亂，在地震來臨時(shí)，建筑物本身會(huì)發(fā)生扭曲[5]，整個(gè)建筑都會(huì)受到嚴(yán)重的損害，因而，規(guī)則均勻?qū)ㄖ碚f十分重要。若建筑具有規(guī)則的平面，整體質(zhì)量和韌度均勻，則在受震時(shí)發(fā)生的損傷較小。但建筑物使用參差的立面結(jié)構(gòu)，則容易在災(zāi)害中因高度略高而發(fā)生鞭梢效應(yīng)。

4.3 設(shè)計(jì)建筑物的防震縫

建筑物的防震縫在整體結(jié)構(gòu)中也尤為重要。在設(shè)計(jì)防震縫時(shí)，首先需要將建筑物分為互相獨(dú)立均勻規(guī)則的模塊。防震縫的兩邊應(yīng)具有充分的長寬度，使防震縫與上層結(jié)構(gòu)完全隔離。最后應(yīng)按照建筑的外形，在防震縫的兩旁放置準(zhǔn)備好的墻體。防震縫的應(yīng)用主要體現(xiàn)在地震的設(shè)防區(qū)域，雖然我國對(duì)于防震縫的寬度有明確的指標(biāo)，但由于地震，地殼發(fā)生碰撞時(shí)，防震縫的寬度不能保證，防震縫在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一定的困難。

4.4 設(shè)計(jì)建筑物的墻體

建筑物的主要承重部件就是墻體。而建筑物的墻體使用數(shù)量取決于建筑物的剛度。實(shí)際中還需考慮承重墻的存在，增加承重墻后，會(huì)加寬相鄰兩個(gè)墻體之間的間隔，則會(huì)導(dǎo)致降低建筑物的防震抗震性能和建筑物本身的剛度，因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理的安排墻體的橫面和縱面，保證建筑物的穩(wěn)固性，達(dá)到抗震目的。

5 結(jié)語

當(dāng)下，建筑物的防震抗震技術(shù)是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)，建筑物抗震性能設(shè)計(jì)的好壞將直接影響到建筑物抗震性能的好壞。因而結(jié)構(gòu)師在設(shè)計(jì)防震建筑物時(shí)，應(yīng)謹(jǐn)慎的根據(jù)抗震設(shè)計(jì)的要求和影響情況做出適宜的設(shè)計(jì)，滿足人們的住房需要和安全需要。最大化的提高建筑物的抗震防震性能，就能降低自然災(zāi)害對(duì)人們生命和財(cái)產(chǎn)的傷害。

[1] 趙述鵬,周曉龍.建筑設(shè)計(jì)在抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題[J].建材世界,2012(6):112-114.

[2] 董增輝.解析建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)[J].民營科技,2013(4):211.

[3] 蘭友盛.建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中的探討[J].民營科技,2011(2)：303.

[4] 杜 軍,戴 虹,趙 鑫.在建筑抗震“概念設(shè)計(jì)”過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)[J].科技風(fēng),2009(9)：32.

[5] 王春娥.建筑設(shè)計(jì)中提高建筑抗震性能的意義及策略[J].山西建筑,2012，38(1):32-33.

Introduction to the seismic design of building structures

Zhang Mabing

(ShanxiArchitecturalDesignResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

The paper analyzes geological selection matters in housing construction, introduces building foundation, and anti-seismic design of roof and wall, and explores anti-seismic performance demands in integral building design from the aspect of building height, width, architecture, seismic-protecting cracks, with a view to guarantee the safety of government-guaranteed building.

building, anti-seismic, wall, structure

2015-08-03

張馬兵(1981- )，男，工程師

1009-6825(2015)31-0031-02

TU352

A