提升建筑結構抗地震倒塌能力的設計思想與方法

黃炳生

摘要：建筑結構抗地震倒塌能力的設計對于建筑的整體的安全性與質量水平具有十分重要的影響。文章首先對建筑結構抗地震倒塌能力設計的必要性進行了介紹，然后對建筑結構抗地震倒塌能力的影響因素進行了分析，最后提出了提升建筑結構抗地震倒塌能力的方法。

關鍵詞：建筑結構；抗地震倒塌能力；設計思想；設計方法；建筑質量；建筑工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU312 文章編號：1009-2374（2016）31-0109-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.31.054

1 建筑結構抗地震倒塌能力設計的必要性分析

20世紀70年代，建筑結構工程師通過數次地震災害之后逐漸從建筑抗震角度上認識到了傳統“概念設計”的重要性，以此為起點，人們逐漸把目光轉到了建筑結構概念設計之上。建筑結構抗地震倒塌能力的概念設計思想就是指，建筑結構設計師在最初的設計時，基本理解了建筑結構地震倒塌的情況，并運用相應的措施與手段對結構設計中遇到的問題進行有效處理，比如說建筑物體系、構件的延展性與構件的剛度等，之后再借助于相應的構造措施與信息技術降低建筑結構之中的薄弱環節，從而使得建筑結構抗地震防倒塌的要求得以有效實現。

2 建筑結構抗地震倒塌能力的影響因素分析

通常而言，建筑結構抗震倒塌能力會受到一定因素的影響，比如說原材料、工程施工質量、施工地點等，下面將分別對這些影響因素進行簡要的介紹：

2.1 原材料

建筑原材料對建筑結構的質量以及建筑的綜合穩定性具有直接的影響。因為當地震發生的時候，建筑物自重也會對建筑結構的抗震倒塌能力產生一定的影響，在相同的條件之下，建筑物的自重越大其越容易在地震發生的時候倒塌，所以在選擇建筑材料的時候應該盡量選擇那些自重較輕的材料。除此之外，在建筑工程施工中，工程施工方有時為了取得更大的利益，經常會應用不達標的原材料或在施工中偷工減料，這就導致了建筑結構的抗剪強度與抗拉強度大大降低，進而影響到建筑結構的綜合性能與質量，使得建筑結構的抗倒塌能力大大降低。

2.2 工程施工質量

在工程施工中，工作人員應該嚴格根據相應的標準與規范，在施工圖紙與施工設計的指導之下，嚴格根據相應的施工工藝與施工技術開展工程施工。但在實際施工中，工作人員根據程序與法律開展施工的觀念較為淡薄，經常會存在違反標準流程與法律規范的現象。有時還存在一些施工方為了追趕施工進度，追求利益的最大化，而忽略施工流程與技術標準，從而給工程施工帶來嚴重的安全隱患。建筑工程施工質量的好壞對建筑結構的穩定性與安全性具有直接的影響，而且對建筑結構的抗倒塌能力具有嚴重的影響。

2.3 施工地點的選擇

通過對建筑結構地震破壞原理的相關分析可以得出，建筑結構的地址條件對于結構的抗震倒塌能力的高低具有一定的影響，所以在建筑結構施工地點的選擇上也應該予以重視。對于那些在山崖崩塌區域或是易出現河岸滑坡地帶的工程，其在施工過程中受到地震的影響的可能性要遠遠超過普通條件之下的建筑物，所以在進行建筑結構抗地震倒塌能力設計的時候應該注意施工地點這一要素。

3 提升建筑結構抗地震倒塌能力的方法

為了有效提高建筑結構的抗地震倒塌能力，需要做到：應該確保建筑結構的整體性能，并且在有效確保建筑結構整體安全性能的基礎上，盡量提高建筑結構意外安全貯備的能量。具體而言，要想有效提高建筑結構的抗地震倒塌能力設計法可利用建筑結構第二階段抗震設計法來有效實現，除此之外，也可通過建筑結構整體性能的提高來提升建筑結構的整體牢固性，從而不斷提高建筑結構的抗地震倒塌能力。下面將對有效提升建筑結構抗地震倒塌能力的三個方法進行簡要的介紹：

3.1 不斷完善建筑結構的第二階段抗震設計

當前我國的建筑質量安全標準仍為應用三水準抗震設防目標的要求，要促使這一目標的實現，應該在建筑物結構設計時應用二段設計法從而完成建筑結構的抗震設計任務。通常而言二段設計工作要分為兩個階段開展，分別是：（1）第一階段：在這一階段通常是根據抵抗較小幅度地震強度要求來開展建筑結構的抗震計算，這一階段之中，通常是實現建筑結構基本抗震安全的儲備功能。到現在為止，這一階段的研究工作已較為成熟；（2）第二階段：這一階段主要是建筑結構抗地震倒塌的設計，在此階段中因為所涉地震方面較為復雜，當前的研究仍然處于初級階段，很難對具體設計參數開展科學有效的計算。截止目前，抗震規范規定之中僅有對某種具有特定功能的建筑物存在具體的第二階段設計工作，而對于普通的建筑工程仍然僅僅停留于第一階段的結算設計上。雖然建筑工程在完成第一階段設計后能夠基本滿足小震不壞而且中震可修等，但因為還有許多參數未開展具體設計計算，其較之于第二階段所設計的建筑物功用較差。針對此情況，我國有關部門應該不斷完善相關法律規范，應該要求部分區域的建筑工程必須滿足兩端設計的要求，比如四川等，從而使得人們的生命與財產安全得到有效保證。

3.2 重視建筑結構體系與結構的建立工作

要想使得建筑結構的抗震性能得到有效的保證，還應該給建筑結構設計一套較為科學的構成形式。通常而言，若建筑物很難將科學的建筑物體系結構建立起來，很難有效地規范建筑物內部構成的布置，就會對建筑物整體的結構性能產生較為嚴重的影響，如果建筑物結構恰巧是外挑走廊、縱墻承重的教學樓，在地震突發的時候，很容易導致嚴重的后果。根據這種情況，在建立建筑結構體系與結構的時候，應該注意應用系統科學方法，并且考慮整個建筑工程的抗震性能。具體而言，（1）要確保在制定建筑物建筑體系的時候，做好建筑結構設計的優化工作；（2）應該重視建筑工程抗震措施的恰當選擇；（3）應該注意對計算可能發生的建筑結構抗震計算問題，從而為及時、有效應對出現的復雜情況提供便利，使得建筑工程整體抗震性能得以有效提升。如圖1所示是建筑結構的抗側行為。其主要是根據側向荷載-位移曲線來表示在水平地震影響之下的結構系統行為。其中B點是系統宏觀屈服點，而D點是建筑結構倒塌的臨界點，對于建筑結構倒塌點的定義尚未統一，如果建筑結構的變形處于DE段曲線，則證明建筑結構沒有倒塌現象，但若將水平作用給撤掉，結構在自重的影響下而產生加大側移，并且難以控制，就為DF段，此時的建筑結構可能會倒塌。其中的臨界點就是建筑結構的倒塌點。除此之外，C點是“大震不倒設計點”，下面是記者在汶川大地震過程之中對于在C點之中建筑結構不同破壞程度的震害問題。

3.3 重視建筑結構整體性能的研究工作

為使得建筑結構整體抗地震倒塌體系得以有效建立起來，必須要從系統科學的角度開展建筑結構設計方面的研究。在開展具體設計的時候，應該對建筑物牢固性、建筑穩定性以及建筑整體抗震性等的提升予以高度的重視。依照科學而系統的設計思想，即便建筑物在施工過程中，應用的各種構件與原材料都是質量達標的，也無法完全確保建筑結構的整體安全性，若建筑結構組織中存在無法滿足建筑物整體性能的狀況，極有可能會導致建筑物整體存在易損性，從而使得建筑結構的抗地震倒塌能力較低。根據這一問題，應該在對科學系統設計思想進行研究的基礎上，重視建筑物整體性的相關研究，從而構建出一套合理而科學的整體建筑結構，使得建筑結構的整體性能得以有效提升，進而提高建筑結構的抗地震倒塌能力。

4 結語

綜上所述，建筑結構抗地震倒塌能力的設計對于建筑的整體的安全性與質量水平具有十分重要的影響，做好建筑結構抗地震倒塌能力的設計工作對于保證人們的生命安全具有重要的作用，因此一定要不斷提升設計的思想與方法，不斷提高建筑結構的設計水平。

參考文獻

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