建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計關(guān)鍵問題分析

文/凌力 杭州鐵路設(shè)計院有限責(zé)任公司 浙江杭州 310000

1、前言

由于地震的極大破壞性和難預(yù)測性，因此必須通過對建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計來提高建筑物的抗震性能，有效地控制地震的破壞性以及減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，主要是基于建筑結(jié)構(gòu)延性設(shè)計理論，其理念就是在結(jié)構(gòu)容許的變形范圍內(nèi)充分發(fā)揮其塑性耗能的能力，來抵御地震作用。而本文以建筑結(jié)構(gòu)抗震延性設(shè)計為準(zhǔn)繩，主要從建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的目標(biāo)及要求、抗震建筑的平面規(guī)則性設(shè)計、抗震建筑的地理位置的選擇及基礎(chǔ)設(shè)計、抗震建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計及材料選擇等關(guān)鍵問題入手，對建筑抗震的影響進(jìn)行闡述。

2、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的目標(biāo)及要求

2.1 建筑抗震設(shè)計的目標(biāo)

目前，我國對房屋建筑的抗震設(shè)防為“三水準(zhǔn)”目標(biāo)，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”，具體可以解釋為：當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時，主體結(jié)構(gòu)不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的設(shè)防地震影響時，可能發(fā)生損壞，但經(jīng)一般性修理仍可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。

2.2 建筑抗震設(shè)計的要求

1）建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，水平荷載是控制結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的決定性因素，因此除滿足建筑的功能要求外，結(jié)構(gòu)單元抗震側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置宜規(guī)則、對稱，受力簡單明確，傳力途徑合理，并應(yīng)具有良好的整體性。

2）建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能。結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵循“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)底層柱（墻）”的原則[1]。

3）在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，應(yīng)以結(jié)構(gòu)分析為主要設(shè)計依據(jù)，并注重抗震的概念設(shè)計。在實際設(shè)計中應(yīng)盡可能的設(shè)置多道防線，對可能出現(xiàn)的薄弱部位應(yīng)采取措施提高其抗震能力[4]。

3、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的關(guān)鍵問題

建筑結(jié)構(gòu)抗震具體設(shè)計中既要把握大方向和大原則，滿足整體性的要求，也要兼顧到各個細(xì)節(jié)的處理，保證不因一時的疏忽導(dǎo)致局部構(gòu)件的問題；再有設(shè)計中必須有很強(qiáng)的責(zé)任意識和對各種疑難問題的分析、思考、解決能力，盡最大的努力做到既安全合理又經(jīng)濟(jì)適用的建筑。現(xiàn)對于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中須要特別注意的關(guān)鍵問題進(jìn)行重點(diǎn)探討，以期對抗震設(shè)計的工作提供一些參考。

3.1 抗震建筑的地理位置的選擇及基礎(chǔ)設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，房屋建筑場地的選擇是至關(guān)重要的。在進(jìn)行建筑場地位置的選擇時一定要科學(xué)合理且慎重，應(yīng)將地質(zhì)堅硬、地勢開闊等有利于抗震的場地作為優(yōu)先考慮，宜避開抗震較不利地段，避開河谷灘地和泥石流容易侵襲的地區(qū)，不能選擇山體容易滑坡的地區(qū)[2]。場地選擇以后，須根據(jù)巖土工程勘察資料的地基情況進(jìn)行建筑基礎(chǔ)的抗震設(shè)計，設(shè)計過程中須要重點(diǎn)關(guān)注以下情況：1）在巖溶區(qū)地區(qū)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)充分考慮其特殊性和復(fù)雜性，且經(jīng)過充分的論證后選擇合適的樁基進(jìn)行抗震設(shè)計；2）在煤礦采空區(qū)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計時需要對采空區(qū)的位置和深度范圍進(jìn)行判別，并由相關(guān)單位出具相應(yīng)安全性評價后進(jìn)行設(shè)計；3）在濕陷性黃土地區(qū)或土質(zhì)較軟的地區(qū)基礎(chǔ)抗震設(shè)計時須要對原有的地基進(jìn)行處理加固，以保證上部結(jié)構(gòu)的承載力要求。場地的地基的情況非常復(fù)雜，建筑抗震設(shè)計前，須在現(xiàn)有的條件情況下盡量充分的考慮到各種不利因素，避免后期設(shè)計施工過程中出現(xiàn)較大的問題。

3.2 抗震建筑的平面規(guī)則性設(shè)計

在進(jìn)行建筑物的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，需要考慮建筑物的平、立面布置對建筑物的抗震性能的影響，由于在地震過程中會產(chǎn)生橫向和縱向的扭轉(zhuǎn)力，當(dāng)建筑物的形狀不規(guī)則時，比如外凸和內(nèi)凹較多的體型、“Y”型平面、豎向構(gòu)件不連續(xù)及剛度產(chǎn)生突變的體型會在地震作用下形成抗震薄弱部位，加劇地震力的集中，造成薄弱部位的損傷破壞。因此在建筑體型的設(shè)計中，應(yīng)盡可能地使平面和空間的形狀簡潔規(guī)則；在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說較好的體型，盡可能少做不對稱的側(cè)翼和側(cè)翼過長的體型[3]。在體型布置上盡可能的使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度比較均勻的分布，結(jié)構(gòu)質(zhì)量的中心和結(jié)構(gòu)剛度的中心最好重合，避免因建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量與剛度的不對等導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

3.3 抗震建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計及材料選擇

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇是抗震概念設(shè)計重要的一環(huán)。選擇建筑的結(jié)構(gòu)體系時，須注意以下方面，一般來說抗震烈度的高低和建筑的高度是首先需要考慮的因素，高烈度的地區(qū)抗側(cè)力構(gòu)件較多采用鋼筋混凝土墻，當(dāng)層高較高時需根據(jù)計算采用鋼與混凝土組合墻結(jié)構(gòu)；其次，要根據(jù)的結(jié)構(gòu)體系的情況明確結(jié)構(gòu)的抗震等級，須要注意在高烈度區(qū)（抗震烈度為7度半及以上地區(qū)）在軟弱土地區(qū)須提高建筑結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施；還有須要根據(jù)建筑的功能分布合理布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)構(gòu)件需在滿足強(qiáng)度設(shè)計的前提下，協(xié)調(diào)好結(jié)構(gòu)體系的剛度分布和質(zhì)量分布，以保證結(jié)構(gòu)的承載變形能力。在建筑材料的選擇中，須要考慮的是在滿足合適的硬度條件下，能夠滿足一定的變形耗能要求，以確保建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的發(fā)揮。

結(jié)語：

綜上所述，只有在實際建筑的抗震安全設(shè)計中，注重對地震災(zāi)害的了解、分析，在自身工作范圍內(nèi)多下功夫，不斷總結(jié)先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗，嚴(yán)格控制各項關(guān)鍵部位，為國家、為人民創(chuàng)造既穩(wěn)定又安全的建筑物，以期為建筑工程行業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

[1]李龍.房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計關(guān)鍵問題分析[J].魅力中國.2017，（51）：233.

[2]徐會果,萬濤平.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計關(guān)鍵問題分析[J].工程技術(shù).2017，（31）：65.

[3]章明,周永蘭.不規(guī)則性建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[J].江西建材，2012年01期.

[4]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010中國建筑工業(yè)出版社.