提高建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計思想與方法

陽維

（中鐵上海設(shè)計院集團有限公司南昌分院）

引言

作為對人類生產(chǎn)生活活動影響巨大的一項自然災(zāi)害，地震不僅具有突發(fā)性強的特點，其發(fā)生后對于人類生存空間的損害也是十分嚴(yán)重的。與此同時，由于地震在發(fā)生過程中會對建筑物造成嚴(yán)重的破壞，使得建筑物出現(xiàn)倒塌的情況，導(dǎo)致地震危害被進(jìn)一步加大，從而對人們生命財產(chǎn)安全產(chǎn)生極大的威脅。但是，從建筑物在地震過程中倒塌的情況來看，大部分建筑物的倒塌都是由于其自身結(jié)構(gòu)以及設(shè)計的不合理性導(dǎo)致的，所以，為了能夠進(jìn)一步的降低地震的危害性，提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，做好相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計是十分必要的。

1 提高建筑抗震能力的設(shè)計思路

1.1 協(xié)調(diào)各個建筑構(gòu)件

在整個的建筑結(jié)構(gòu)體系之中，施工人員有時為了能夠給提高工程建筑的施工進(jìn)度，為工程建設(shè)提供便利，常常會將整個工程建筑體系劃分成多個獨立的結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件。從整個工程建筑體系來看，這些被劃分出來的建筑構(gòu)件仍舊依托著整個建筑結(jié)構(gòu)，并對建筑結(jié)構(gòu)整體的施工情況有著直接的影響，因此，要想使得真?zhèn)€建筑而機構(gòu)的系統(tǒng)功能得以被有效實現(xiàn)，那就需要協(xié)調(diào)所有的建筑構(gòu)件，使得每個構(gòu)件的功能都可以被有效的發(fā)揮出來，缺少任何一個構(gòu)件都無法得到這一效果。對此，相關(guān)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，一定要全面的考慮到各個構(gòu)件之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，保證各個建筑構(gòu)件之間相互依存的關(guān)系可以得到有效的保障，從而使得工程建筑整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)功能可以得到有效的發(fā)揮，進(jìn)而提升該結(jié)構(gòu)的抗震能力。

1.2 設(shè)計方案要因地制宜

一般情況下，地震災(zāi)害的發(fā)生帶有一定的不確定性與復(fù)雜性，所以，即使相關(guān)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的設(shè)計時，已經(jīng)以建筑場地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)狀況以及相關(guān)歷史資料為基礎(chǔ)，進(jìn)行了充分科學(xué)的設(shè)計演算，但是超出建筑結(jié)構(gòu)自身抗震能力的地震災(zāi)害現(xiàn)象依然會出現(xiàn)。因此，相關(guān)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，一定要從建筑結(jié)構(gòu)整體出發(fā)，綜合性的考慮該結(jié)構(gòu)各方面的因素，合理的把握建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方向，因地制宜的設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)體系，從而保證該結(jié)構(gòu)體系的科學(xué)性與合理性。從目前來看，我們主要采用的提升結(jié)構(gòu)抗震能力的方式是以提高建筑伸縮性、減少建筑墻體結(jié)構(gòu)受破壞程度以及弱化地震沖擊力等，雖然這種設(shè)計方式對于施工操作、施工技術(shù)以及施工人員自身職業(yè)素質(zhì)的要求更加嚴(yán)格，所以，采用此種設(shè)計思路可以為建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的提升提供更好的保證，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計的延性[1]。

2 提升結(jié)構(gòu)抗震能力的方法

2.1 保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性

在對一些高層建筑進(jìn)行設(shè)計時，對建筑結(jié)構(gòu)的外觀進(jìn)行美觀造型是十分必要的，但是，為了保證結(jié)構(gòu)的抗震性，相關(guān)人員在正是進(jìn)行造型設(shè)計前一定要充分的考慮同建筑結(jié)構(gòu)有關(guān)的各項因素，對施工現(xiàn)場進(jìn)行全面的考查和科學(xué)的分析，從而找出最適合該地區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)類型。一般情況下，我們在設(shè)計高層建筑時，采用的都是框架—剪力墻、或者是剪力墻和鋼等結(jié)構(gòu)類型[2]。

（1）框架—剪力墻這一結(jié)構(gòu)中的框架和剪力墻可以分別的承受來自于建筑結(jié)構(gòu)水平和垂直兩個方向的承載力，從而有效的提升結(jié)構(gòu)的堅韌性以及抗震緩沖能力。與此同時，施工人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計時，一定要各樓層樓板間變化進(jìn)行合理的控制，保證框架和剪力墻在受到地震作用時，可以有效協(xié)同。這樣，當(dāng)?shù)卣饋砼R時，框架就能夠通過利用剪力墻的作用來緩和地震的沖擊力，從而有效的減低地震對自身的損害。

（2）鋼結(jié)構(gòu)這一建筑結(jié)構(gòu)體系的伸縮性相對較強，當(dāng)發(fā)生地震災(zāi)害時，該結(jié)構(gòu)體系具有強伸縮性能夠有效的幫助建筑結(jié)構(gòu)減弱地震帶來的沖擊力，從而有效的減少房屋建筑在地震發(fā)生過程中受到的破壞力[3]。此外，因為該結(jié)構(gòu)體系施工的周期相對較短，并且具有較強的節(jié)能環(huán)保性，所以，它也成為了我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計體系未來主要的發(fā)展方向。

（3）在建筑結(jié)構(gòu)中，剪力墻承擔(dān)的是來自整個結(jié)構(gòu)體系水平和垂直兩個方面的荷載力，所以，其自身具有極高的剛度和強度。因此，該結(jié)構(gòu)屬于整個建筑結(jié)構(gòu)體系中抗震能力最強的部分，這也使得該結(jié)構(gòu)體系被廣泛的應(yīng)用到了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中。

2.2 合理的布置設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)

在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，負(fù)責(zé)設(shè)計工作的工程人員不僅要重視結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性，還需要保證其布置設(shè)計的科學(xué)性。因此，設(shè)計人員可以從以下幾個方面來布置建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計：①在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的豎向承重時，一定要保證改承重力可以被均勻的布置在整個建筑結(jié)構(gòu)中，且?guī)в幸欢ǖ囊?guī)律性，盡量避免內(nèi)收或者是外挑等現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而保證其側(cè)向剛度能夠均勻變化。②在布置建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師，需要盡量的保證建筑結(jié)構(gòu)自身帶有較強的安全性，從而使得建筑結(jié)構(gòu)自身的承載力與剛度不會因為受到了外部因素變化的影響而出現(xiàn)質(zhì)量問題，有效的提升建筑結(jié)構(gòu)的承載力，防止設(shè)計施工安全隱患的出現(xiàn)。③就建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)前的設(shè)計情況來看，最常見的一種提升結(jié)構(gòu)抗震能力的布置方式就是：將水平方向和豎向建筑結(jié)構(gòu)有機結(jié)合，因為這兩種結(jié)構(gòu)承載力與負(fù)荷力度相對較好，能夠從根本上減少建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時出現(xiàn)連續(xù)倒塌的現(xiàn)象，進(jìn)而有效的減少地震災(zāi)害帶來的社會經(jīng)濟損失。

3 結(jié)束語

總而言之，要想使得建筑結(jié)構(gòu)整體的抗震與倒塌能力得到極大的提升，相關(guān)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，就一定要準(zhǔn)確、全面、科學(xué)的把握住地震的破壞原理，然而，選擇合理的建筑結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置形式，從而有效的提升和優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，減少其在地震發(fā)生時出現(xiàn)大規(guī)模倒塌的概率，進(jìn)而間接性的保護(hù)人民群眾的生命財產(chǎn)安全，提升建筑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

[1]左瓊.基于冗余度理論的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力評估[D].中國建筑科學(xué)研究院，2012.

[2]路明福.建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的設(shè)計思想與方法[J].中華民居（下旬刊），2014，10（15）：63.

[3]段安洪.提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的設(shè)計思想與方法[J].有色金屬設(shè)計，2015，01（12）：43～45.