工民建結構抗震問題分析

陳慶維

摘 要：工民建結構抗震一直是建筑工程設計中的重要課題。地震對于建筑結構會造成十分嚴重的影響，一旦有地震發生，建筑結構內部會出現非常大的應力和變形，當這種應力和變形超過了材料構件的極限值，就會有不同程度的破壞情況出現，最后導致建筑結構的整體倒塌。 因此，現代建筑特別是工民建結構，必須要做好結構抗震，增加建筑的安全性。

關鍵詞：工民建；結構；抗震性能；措施

地震是一種常見的自然災害。強烈地震常常會危害社會經濟發展、人類生存安全和社會穩定。由以往的經驗可知，防御和減輕地震災害的最有效、最根本措施是做好抗震設計。然而，我國工民建的抗震設計還不夠完善，防御和減輕地震災害是我國一項長期而艱巨的任務。當前，在建筑結構設計過程中，考慮抗震要求，嚴格遵守抗震規范，已經成為特別重要的環節，因為它關系著人民群眾的生命財產安全。只有深入了解建筑結構的設計要點，熟悉抗震設計要求，采用合理的結構形式，切實提高設計質量，才能保證建筑結構設計抗震要求，保證建筑的質量和安全。

一、工民建結構抗震性能產生影響的因素

1、 地基因素。對于工民建工程來說，如果地基選址不當，則會對其抗震能力產生直接影響。比如地基如果選在軟弱沖積土層比較厚的場地，就會大大增強建筑的破壞率，因為地基土液化會導致地基發生不均勻沉降，直接影響到上部結構的穩定性，嚴重的可能會導致建筑整體傾斜。所以工民建工程最好選在密實均勻的硬土場地，或者開闊平坦地帶的堅硬土場地，不得跨在兩類土壤上，并且盡量與河岸保持較遠距離，尤其是要避開抗震危險地段，比如斷層、滑坡等。

2、 材料及結構體系的影響。在工民建工程抗震設計中要注意材料的選擇及結構體系的合理性，建筑結構不同，其抗震設計的重點也不同。比如填墻框架的房屋結構，這種結構最大的特點就是鋼筋混凝土框架結構的平面內柱上端會遭剪切破壞，并且窗下墻會對窗洞處的外墻框架產生約束作用，發生短柱型、剪切型破壞；對于底框結構的房屋而言，如果底層剛度不足則會產生嚴重破壞；房屋結構選擇填墻框架體系，如果底層設計為敞開式框架，并且未砌磚墻，則對底層的破壞也會很嚴重。

3、建筑體的高度因素。根據我國相關技術規程的相關規定，在設防烈度及結構形式特定的情況下，鋼筋混凝土工民建工程的高度是有一定范圍要求的。受到地震力的作用后，工民建工程的形態受到破壞，變化也非常大。因為建筑體高度越高，一些參數就越會超出規范中要求的適宜范圍，包括安全指標、延性要求、材料性能、力學模型的選擇等等，這些因素發生質變后會導致工民建的抗震性能大幅下降。

4、 抗震設防烈度。現階段我國的抗震設防標準相對較低，中震與設計基準期內超越概率10%的地震烈度相等；并且在保證建筑抗震延性要求方面，相關參數要求也不夠嚴格，比如配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等等。隨著社會經濟的不斷發展，由于結構失效而導致的經濟損失也越來越大，而在整個建筑項目投資中結構造價所占的比例越來越低。所以建議在設防烈度下可以采用彈性設計結構，并且也要對相關規范中提出的“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設計原則重新進行修訂。

二、加強建筑工程抗震措施

1、 選址要科學合理。《中華人民共和國防震減災法》規定，必須對有可能發生嚴重次生災害和重大的建設工程進行地震安全性評價，并根據地震安全性評價的結果，確定抗震設防的要求，進行抗震設防，設防分類如表1所示。新設計建筑物時，要選擇對抗震有利的地段，避開對建筑不利的地段，不應在危險地段建造各類工業與民用建筑。尤其是軟弱地基或可液化的場地，地震對場地的液化作用會導致地基失效，建筑物傾斜而易于倒塌。此外，必須重視社會經濟系統的安全，規劃時應注意避免導致地震次生災害或使次生災害限于局部。

2、 采用合理的結構形式。目前我國建筑常用結構形式有磚混結構、鋼筋混凝土結構、鋼一混凝土組合結構、鋼結構。地區不同以及設防烈度不同都是影響結構形式選擇的因素。一般來說鋼筋混凝土結構的抗震能力較強，主要是因為其本身的柔性較好，鋼筋混凝土結構的建筑物變形能力好，承載能力高。應根據建筑的功能要求和抗震要求選擇合理的結構方案。在選擇結構體系時，結構的側移度也是要考慮的重要因素，尤其是高層建筑的設計。高層房屋高度的增加，會使得結構在地震作用以及其他荷載作用下產生的水平位移不斷增大，這就要求結構的抗側移剛度必須隨之增大。對于不同的鋼筋混凝土結構體系，構件及其組成方式和受力特點的不同，在抗側移剛度方面有很大差別，他們各自的合理使用高度也不同。

3、 切實提高設計質量。由于地震的危害性非常大，因此對建筑物進行抗震設計非常重要。目前我國建筑結構設計水平相對比較低，許多建筑所采用的建筑方案并不合理，導致無法合理布置結構方案，增加了施工的成本及建筑物自身的重量，加大了地震作用的危害。在正確的抗震理論指導下，依據合理的設計原則，同樣可提高甚至保證建筑結構的安全可靠性。其原則主要包括：結構構件的承載能力要足夠大；為了減小地震作用下結構的扭轉和位移，結構應具有足夠大的剛度；結構還應具有足夠大的延性和耗能能力。延性大，說明塑性變形能力強，強度或承載力的降低緩慢，從而有足夠大的能力吸收和耗散地震能量，避免結構倒塌。

三、建筑抗震體系結構的發展展望

從我國幾次的地震的經歷中可以發現，傳統的通過加強材料質量，或者加固地震薄弱區與地震硬抗的設計理念已經不能抵抗震級大的地震，所以應該轉化設計理念，采用柔性抗震設計方法。所謂的柔性抗震方法，就是充分利用建筑物內部的結構力量來和地震產生的震力相互抵消，或者疏導地震產生的震力，這樣來降低地震對建筑物的破壞性。在將來的工民建結構設計中應該多多采用這種柔性抗震方法。

結束語：由于建筑物的抗震問題關系到人類生命財產安全的重要問題，因此，我們在對建筑物進行結構設計時，必須把建筑物的抗震問題放到非常重要的位置，并采取適當的措施，盡量避免地震對建筑物的損壞。目前的技術水平對未來發生地震的地點、時間和大小還無法進行準確的預報，人們對地震作用的特性和地震破壞機理的認識還很不夠，加強建筑物的抗震設防問題很有必要。綜合運用抗震原則，以提高承載力、剛度和延性為主導目標，同時保證結構體型簡單，結構受力和傳力途徑直接，整體結構與結構構件共同作用，從設計上確保建筑結構在地震作用下的安全性，為保障人民的生命及財產作出應有貢獻。

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