混凝土結(jié)構(gòu)基于位移的抗震能力設(shè)計

【摘要】現(xiàn)代城市建設(shè)對于建筑結(jié)構(gòu)的抗震性要求越來越高，想要確保在強(qiáng)震的情況下建筑混凝土結(jié)構(gòu)仍然牢固，就必須采用基于位移的抗震能力設(shè)計方法。因此，本文通過系統(tǒng)地闡述抗震能力在混凝土結(jié)構(gòu)中的重要性，分析了混凝土結(jié)構(gòu)基于位移的抗震能力的設(shè)計要點(diǎn)，進(jìn)一步提出了優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)基于位移的抗震能力設(shè)計的途徑，旨在為進(jìn)一步推動我國建筑行業(yè)的發(fā)展提供理論上的指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】混凝土；位移；抗震

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來越多的新技術(shù)和新理念應(yīng)用于各行各業(yè)。居民的生活水平在不斷提高的同時，對于自身所處的環(huán)境的要求也越來越高。基于位移的抗震設(shè)計方法是一種以位移為前提的設(shè)計方法，具有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如說，這種抗震方法混凝土的結(jié)構(gòu)的設(shè)計是以目標(biāo)為基準(zhǔn)的，對破壞時結(jié)構(gòu)變形狀態(tài)是有確定的認(rèn)識。并且可以根據(jù)不同的需求，設(shè)計出不同位移情況下混凝土結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度。因此，本文研究混凝土結(jié)構(gòu)基于位移的抗震能力設(shè)計的相關(guān)問題是具有十分深刻的現(xiàn)實(shí)意義的。

1、抗震能力在混凝土結(jié)構(gòu)中的重要性

1.1有利于保護(hù)人民的生命和財產(chǎn)安全

在人類社會的發(fā)展中，第一要解決的是吃飽穿暖還有安全性，比如在2008年發(fā)生的一場汶川大地震，在地震主要區(qū)域內(nèi)幾乎沒有完好的建筑，除了高強(qiáng)度的地震本身造成了嚴(yán)重的破壞性之外，值得我們思考的更重要的原因是建筑設(shè)計的結(jié)構(gòu)缺乏抗震能力，在建造過程中會出現(xiàn)一部分利益驅(qū)使者，他們偷工減料最終造成房屋抗震能力差。當(dāng)然也有施工人員素質(zhì)較低，缺乏建筑技術(shù)水平的原因。建筑物的抗震設(shè)計關(guān)系到民生問題，其重要性是不言而喻的。

1.2能夠推動新的設(shè)計技術(shù)和創(chuàng)新理念

在日本，以多發(fā)地震地區(qū)為例，1880年發(fā)生了橫濱地震，震后日本創(chuàng)立了地震學(xué)會，1891年發(fā)生了濃尾地震，由于地震對建筑物造成了嚴(yán)重的破壞，震后日本創(chuàng)立了“震災(zāi)預(yù)防調(diào)查委員會”，專心鉆研建筑物結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計[1]。之后大約是經(jīng)歷了一百年的歷程，日本在抗震設(shè)計的創(chuàng)新理念以及建筑結(jié)構(gòu)上解決了很多問題，在國際地位上遙遙領(lǐng)先，但地震延續(xù)的時間對建筑物破壞的影響上依舊沒有得出合理的設(shè)計理論。因此，在建筑施工中提高抗震效能和創(chuàng)新任重道遠(yuǎn)。

1.3實(shí)現(xiàn)良好的社會效應(yīng)

社會發(fā)展并不是一個簡單的系統(tǒng)，并且隨著我們社會的發(fā)展和進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)大背景下的居民對于建筑的質(zhì)量和抗震效果要求逐步提高。因此，加強(qiáng)對建筑混凝土機(jī)構(gòu)的設(shè)計和運(yùn)用是有具有積極的效果的，不僅能夠進(jìn)一步提高建筑物的抗震效能，還可以維護(hù)社會穩(wěn)定，保證居民和諧健康的生活環(huán)境。也就是說，建筑的抗震效果好可以實(shí)現(xiàn)良好的社會效應(yīng)。

2、混凝土結(jié)構(gòu)基于位移的抗震能力的設(shè)計要點(diǎn)

2.1混凝土結(jié)構(gòu)的平面布置

建筑結(jié)構(gòu)要想盡量少在地震中遭到破壞，就要盡可能避免建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的扭轉(zhuǎn)破壞。在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的時候要注意其結(jié)構(gòu)要盡量簡單和對稱，凹凸等等較為復(fù)雜的平面要盡可能減少，最好能夠縮短平面剛度中心與質(zhì)心之間的距離，這樣可以減少地震下的扭轉(zhuǎn)[2]。施工單位在施工時應(yīng)注意利用建筑內(nèi)部的樓梯間和電梯間，布置出適當(dāng)?shù)募袅w，盡可能增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，在地震到來時進(jìn)行有效的抵抗。如果建筑的平面上有一部分突出的地方，那么就不適合設(shè)計突出部分很長的平面，才能夠有效確保混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和抗震性。

2.2混凝土結(jié)構(gòu)豎向布置

其實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)的豎向布置在平面要求上和橫向布置是一致的。但是唯一不同的是，豎向布置時混凝土結(jié)構(gòu)承載的力度和剛度是從下到上逐漸變小的。框支剪力墻是最為典型的隨著高度突變，并且豎向構(gòu)件不連續(xù)的結(jié)構(gòu)，框支層為薄弱層，其底部變形大，非常容易受到地震的損壞[3]。對于這種結(jié)構(gòu)，在建筑施工的時候增大剪力墻的底部的剛度。在混凝土結(jié)構(gòu)頂部建筑樓層相對于下部樓層收進(jìn)的時候，收進(jìn)的平面會隨著收進(jìn)的高度越來越小，在實(shí)際建筑施工中，要對收緊平面的大小進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

2.3混凝土結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計

為了在地震中保持較好的承載能力，就必須在設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)的時候重視它的延性設(shè)計。混凝土結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計是一種經(jīng)濟(jì)性高、合理、安全系數(shù)較高的設(shè)計手段，在地震到來的時候，可以在最大程度上確保建筑的牢固性。在建筑中應(yīng)該大力推廣延性墻體和框架。混凝土結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計是十分有必要的。

3、優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)基于位移的抗震能力設(shè)計的途徑

3.1重視建筑場地的選擇

建筑的地質(zhì)選擇對于抗震效果是有很大的影響的。建筑在進(jìn)行場地選擇的時候，首先要對場地的地質(zhì)進(jìn)行勘測，并且了解當(dāng)?shù)氐牡卣鸹顒忧闆r。在對建筑場地進(jìn)行評估之后，要盡可能避開那些地質(zhì)松軟或者是地震多發(fā)的地段，如果遇到實(shí)在無法避開的情況，要采取一些補(bǔ)救的措施。施工方要重視建筑場地的選擇，盡量在有巖石的地基上建造高樓。在選擇場地的時候還要盡量遠(yuǎn)離那些有可能危害到居民身體健康的場地，比如說大型的核電站等等。重視建筑場地的選擇是優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)基于位移的抗震能力設(shè)計的第一步。

3.2混凝土結(jié)構(gòu)參數(shù)計算要精確

震動周期、扭轉(zhuǎn)角度、剛度比例等等都是混凝土結(jié)構(gòu)重要的參數(shù)。在對混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計算的時候，要能夠運(yùn)用砌塊結(jié)構(gòu)和磚砌體結(jié)構(gòu)等等的力學(xué)模型，只有這樣，才能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)進(jìn)行地震作用下的分析，不僅僅能夠分析出當(dāng)時的混凝土結(jié)構(gòu)承載的內(nèi)力和變形的范圍，還能夠計算出建筑混凝土結(jié)構(gòu)在地震情況下的彈性狀態(tài)[4]。從而可以對建筑混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化，進(jìn)一步（下轉(zhuǎn)64頁）（上接62頁）提高建筑結(jié)構(gòu)抗震的效能。因此，混凝土結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算一定要精確，這是優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)基于位移的抗震能力設(shè)計的重要途徑之一。

3.3優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

混凝土結(jié)構(gòu)建筑首先要保證建筑的主體結(jié)構(gòu)具備很強(qiáng)大的延性功能，在遭遇到地震的時候，要能夠變形自我調(diào)節(jié)，可以承受更多的壓力，有效削弱主體結(jié)構(gòu)變形對建筑結(jié)構(gòu)整體造成的損壞[5]。因此，要對建筑內(nèi)部的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，要注意協(xié)調(diào)建筑高層的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的承受力。在建筑施工完成后的使用過程中，仍然不能放松警惕，施工單位要有專門的技術(shù)人員詳細(xì)地記錄地震發(fā)生的信息，如果地震對建筑的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定的影響，就必須針對變形的建筑結(jié)構(gòu)采取切實(shí)可行的措施，有針對性地進(jìn)行細(xì)微的處理，從而實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)受力的統(tǒng)一。如果采用一定的方法削弱水平和豎直方向的不軌者的地震帶來的破壞，那么建筑的質(zhì)量和抗震效果就達(dá)標(biāo)了。

地震是人類面臨的破壞力較大的自然災(zāi)害之一，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，越來越多的建筑拔地而起，當(dāng)然由地震引起的生命、財產(chǎn)的損失也越來越嚴(yán)重。國內(nèi)外多次的地震災(zāi)害讓我們明白了一個道理，對建筑結(jié)構(gòu)在地震下進(jìn)行嚴(yán)格有效的控制是十分有必要的。雖然混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力進(jìn)行基于位移的設(shè)計會增加施工單位前期的設(shè)計時間，在一定程度上延長了設(shè)計的周期，但是我們必須承認(rèn)的是這是十分有必要的。并且，現(xiàn)在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了一定的水平，如果在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論很成熟的情況下，設(shè)計人員完全是可以編制出適合的電算化程序，由計算機(jī)分擔(dān)一部分設(shè)計任務(wù)。我國在混凝土結(jié)構(gòu)基于位移的設(shè)計中吸收了外國先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，但是我們必須看到我國目前基于承載力的抗震設(shè)計方法還存在許多的不足和局限，依然有很多設(shè)計者難以掌握的部分。因此，我們要不斷優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)基于位移的抗震能力的設(shè)計，在實(shí)際建設(shè)中要重視建筑場地的選擇，要精確計算混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)， 進(jìn)一步完善混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

參考文獻(xiàn)：

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[5]冉超，桑超，張濤，等.高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計解析探析[J].科技風(fēng)，2015（19）：135-141.