建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計

李 王 坤

(太原市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，山西 太原 030002)

為了更好地優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，作為設(shè)計人員，必須意識到抗震設(shè)計在整個結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要作用，并緊密結(jié)合建筑工程實際，切實掌握建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計的要點，從而更好地將抗震技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中進行運用，達到強化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的目的。

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點分析

為了更好地在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中切實加強抗震技術(shù)的運用，作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，就應(yīng)盡可能地掌握抗震設(shè)計的要點，才能夯實運用成效。就筆者自身的實踐來看，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點如下。

1.1 平面與豎向布局中的抗震設(shè)計要點

由于墻體和柱子的平面位置直接與自身的抗震性能有著緊密的聯(lián)系，所以合理的對建筑構(gòu)件進行平面和豎向的分布是抗震設(shè)計的主要方向。這就需要在抗震設(shè)計中始終堅持以下幾點原則：1)豎向與平面構(gòu)件應(yīng)整齊簡潔；2)剛度重心必須與質(zhì)量中心相重合。但是在豎向設(shè)計時應(yīng)預(yù)防出現(xiàn)“頭重腳輕”的情況，盡可能地降低建筑的剛度重心，同時盡可能地將錯向的建筑豎向結(jié)構(gòu)減少，從而通過對建筑結(jié)構(gòu)的豎向高度、剛度和強度的控制確保其具有較強的均勻性，而且高出屋面的部門必須對其進行嚴格的控制，才能預(yù)防出現(xiàn)“鞭梢效應(yīng)”。所以在建筑設(shè)計時應(yīng)盡可能地采用規(guī)則的設(shè)計方案，否則就需要采取相應(yīng)的補救方式，例如通過設(shè)置抗震縫而劃分建筑，從而將其分成多個獨立的個體，從而在確保造型的同時兼顧其使用功能的發(fā)揮。

1.2 建筑結(jié)構(gòu)整體抗震性能提升的設(shè)計要點

為了確保建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震性能得到有效的提升，必須緊密結(jié)合多方面的因素，例如：1)地基；2)抗防線；3)原材料重量；4)空間。這些因素均會對建筑的整體抗震性能帶來影響。所以其設(shè)計要點如下：一是在地基設(shè)計過程中，由于其作為建筑抗震的主要部分，所以為了確保其穩(wěn)定性，就必須確保所采用的地基具有較強的抗震性能，嚴禁出現(xiàn)地基變形的出現(xiàn)，所以相同結(jié)構(gòu)單元的建筑地基性質(zhì)必須一致，才能更好地將地基的抗震性能發(fā)揮出來。二是盡可能地確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的對稱性和均勻性，才能確保其均勻的分布承受力，從而以對稱的結(jié)構(gòu)減少地震帶來的影響，預(yù)防由于應(yīng)力集中導(dǎo)致坍塌和扭曲的情況出現(xiàn)，因而在設(shè)計建筑整體結(jié)構(gòu)時，應(yīng)采取多元化的方法確保其抗震性能得到有效的提升，例如在坍塌易發(fā)環(huán)節(jié)應(yīng)采取相應(yīng)的牢固措施，才能將危險因素降到最低，進而預(yù)防出現(xiàn)安全事故。三是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須確保建筑物牢固，盡可能地將建筑物自身重量減少，才能將其給地基帶來的壓力降到最低，即便是出現(xiàn)地震，也能緩解其給建筑帶來的沖擊力，為人員的逃生延長時間，尤其是對于普通震級的抵抗效果較為明顯。四是整個結(jié)構(gòu)設(shè)計由于其不在相同的平面上，這就需要將其進行連接并形成整體，而且空間結(jié)構(gòu)也應(yīng)統(tǒng)一，尤其是建筑豎向結(jié)構(gòu)剛度必須能支撐建筑的自重[1]。

1.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中隔震層的設(shè)計要點

在建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)置隔震層的目的主要是為了減少地震給建筑結(jié)構(gòu)帶來的破壞作用。在具體的設(shè)計過程中，其設(shè)計的部位主要在建筑主體與基礎(chǔ)連接的部位，但是為了在發(fā)生地震之后降低地震對其帶來的作用，還可以在建筑物頂部反擺隔震層，即便是發(fā)生地震，反擺的隔震層會做阻尼運動，在地震加速的方向形成相反的加速度，二者抵消之后降低地震方向加速的速度，從而避免由于地震導(dǎo)致建筑受損的情況嚴重。但是這一抗震設(shè)計要求設(shè)計人員對設(shè)置的位置進行合理的確定，才能將作用更好地發(fā)揮出來。

1.4 建筑結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計要點

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，剛度設(shè)計是一項十分重要的內(nèi)容。因而就其設(shè)計要點來看，主要應(yīng)注意以下幾點：一是選材過程中應(yīng)緊密結(jié)合鋼筋混凝土的型號，尤其是利用鋼結(jié)構(gòu)實施雙層加固時，必須對鋼筋混凝土的剛度進行明確，從而確保上下層的阻尼比與剛度比相同，否則就會留下巨大的安全隱患。二是在建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系中，應(yīng)嚴格按照規(guī)定加強抗震設(shè)計，尤其是加強建筑剛度的控制，才能避免地震對其帶來的破壞，同時還能減少材料的浪費[2]。

2 抗震技術(shù)在整個建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的運用

通過上述分析，我們對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點有了一個全面的認識，所以為了更好地提高建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計效果，還應(yīng)在實際設(shè)計中切實加強抗震技術(shù)的運用，以下就隔震技術(shù)和消能減震技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的運用進行探討。

2.1 隔震技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的運用

該技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的運用，其目的主要是增長建筑結(jié)構(gòu)自身振動的周期，進而將地震發(fā)生后對上部分的作用。所以采取的建筑施工設(shè)備較為先進，在設(shè)計圖紙中就應(yīng)對架設(shè)技術(shù)和鋪設(shè)技術(shù)的要點進行明確，并將底部與上層分割開來，針對性的進行隔震裝置的鋪設(shè)，并在鋪設(shè)過程中利用先進儀器加強對其的檢測，從而確保上層與底部建筑有效的分割。而且所設(shè)置的隔震裝置必須具有較高的質(zhì)量以及較長的壽命，尤其是其應(yīng)具有較強的承載性能，同時加強對其的保護，才能更好地提高其使用壽命和促進其性能的發(fā)揮。

2.2 消能減震技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的運用

消能減震技術(shù)主要是在關(guān)鍵部位安裝阻尼元件，在安裝到位的同時確保每個環(huán)節(jié)都被加固。為了使內(nèi)部結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，阻尼元件要選用架構(gòu)兼顧類型的。安裝時要統(tǒng)籌兼顧，掌握關(guān)鍵技術(shù)。

2.3 注意事項

一是對結(jié)構(gòu)體系進行優(yōu)化。盡可能地確保抗震結(jié)構(gòu)體系得到優(yōu)化和完善，對于確保抗震設(shè)計質(zhì)量的提升具有不可或缺的作用。這就需要我們確保所選的結(jié)構(gòu)體系具有較強的合理性。二是盡可能地將地震能量輸入減少，并設(shè)置相應(yīng)的消能減震結(jié)構(gòu)，因為在強震下往往伴隨著多次余震，因而必須對其設(shè)置多道防線，才能更好地將地震帶來的破壞降到最低。換言之，抗震結(jié)構(gòu)體系中應(yīng)確保最大可能數(shù)量的外部和內(nèi)部冗余，從而建立針對性的分布的屈服區(qū)，從而確保耗能結(jié)構(gòu)的剛度適當和延性較高，從而能吸收更多的地震能耗，將結(jié)構(gòu)抗震性能提升的同時將震害降到最低。三是對結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的強弱關(guān)系進行合理的處理，當同一層內(nèi)時，應(yīng)采取主要的耗能構(gòu)件，且在屈服之后，確保其他的抗側(cè)力構(gòu)件仍具有較強的彈性，進而提高結(jié)構(gòu)自身抗倒塌能力的同時確保其具有較強的延性[3]。

3 結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須注重抗震設(shè)計，在抗震設(shè)計中切實加強抗震技術(shù)措施的運用，才能更好地促進其設(shè)計水平的提升。