建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計探討

劉嘉祺

【摘 要】當(dāng)代建筑設(shè)計水平不斷提升，建筑工程規(guī)模日益擴大，越來越多的高層建筑櫛次鱗比地林立在城鄉(xiāng)。對于建筑物來說，建筑結(jié)構(gòu)起到了非常重要的支撐作用，其設(shè)計水平對于建筑物安全與壽命具有直接的影響。為了更好地提升建筑物性能，在建筑設(shè)計環(huán)節(jié)，必須要強化建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性。因此在本文中，筆者就將對建筑工程設(shè)計過程中，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計工作進行論述。

【關(guān)鍵詞】土木工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震設(shè)計

前言

在人們的日常生活當(dāng)中，建筑工程為人們的日常生活以及學(xué)習(xí)和工作提供了最基礎(chǔ)的場所，對于人們的生活秩序具有非常重要的意義。而在建筑使用過程中，對于建筑性能產(chǎn)生至關(guān)重要的，除了在建筑過程中所留下的安全隱患之外，自然界中的地質(zhì)災(zāi)害，例如地震等筑物的安全性能也會產(chǎn)生非常嚴重的破壞。所以為了能夠更好的保證人們的日常生活安全以及財產(chǎn)安全，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計非常重要。

1建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的原則

當(dāng)前，我國已經(jīng)出臺了關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)規(guī)范，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐中，要依據(jù)相關(guān)規(guī)范、規(guī)程來進行設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計應(yīng)遵循如下原則：首先，如果是復(fù)雜建筑物，就要在設(shè)計中，先采用科學(xué)方法分析出建筑物的薄弱層，并計算出其塑彈性變形，一般采用底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法來進行計算。其次，在設(shè)計建筑物結(jié)構(gòu)過程中，還要利用彈塑性時程分析法，來對前面的計算進行補充。再次，建筑物整體內(nèi)力位移也是至關(guān)重要的計算內(nèi)容，在計算過程中，必須要確保結(jié)果高度準確。計算方法的選擇也比較多，一般要同時采用多種方法，這樣才能使計算結(jié)果更加精準。后，設(shè)計多塔樓結(jié)構(gòu)時，需要注意一點，那就是多塔樓結(jié)構(gòu)需要將各塔樓的振型數(shù)合并計算，不能單獨進行計算，但塔樓的振型數(shù)好要≥9才可以。伴隨著建筑科技的發(fā)展進步，目前，我國建筑連體結(jié)構(gòu)的數(shù)量一直處于持續(xù)增加的狀態(tài)，在連體結(jié)構(gòu)設(shè)計時，各獨立部分宜有相同或相近的體型、平面布置和剛度；宜采用對軸對稱的平面形式。如果連體結(jié)構(gòu)的各部分層數(shù)和剛度都存在差異，那么就會直接影響到建筑的整體抗震效果，因此，必須要分析其靜力，并對其時程分析進行補充計算，這樣才能使結(jié)果更加準確，提高連體結(jié)構(gòu)的抗震能力。

2建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計有效措施

2.1對建筑場地與環(huán)境進行科學(xué)分析與選擇

建筑物在建設(shè)前，必須要科學(xué)選擇建設(shè)場地與環(huán)境，因為其所處的地理位置、地形、水文等因素，都會對建筑物的抗震性能產(chǎn)生重大的影響。設(shè)計人員要對建筑場地、環(huán)境等各項條件進行充分調(diào)研，如果發(fā)現(xiàn)場地存在斷層錯動、陷落等問題，就說明場地屬于危險地段，不能在其上建造各種建筑物，需要另外進行選址。適合建造建筑物的場地，要詳細勘察其地形、地質(zhì)、水文等情況，并做好詳細的勘查記錄，從而為建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供準確的參考。

2.2結(jié)合實際優(yōu)選適宜的建筑結(jié)構(gòu)形式

從整體上來看，建筑結(jié)構(gòu)形式比較多樣，常見的有磚混結(jié)構(gòu)、框架剪墻結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等，每種結(jié)構(gòu)形式都各有優(yōu)點和缺點，其抗震性也存在很大的差異。因此，在對建筑物結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，要選擇匹配的結(jié)構(gòu)形式，這樣才能有效提升其抗震效果。如果處于相同的條件下，磚混結(jié)構(gòu)形式的建筑物，其抗震性能要弱于混凝土結(jié)構(gòu)，這主要是因磚混結(jié)構(gòu)是以磚砌體作為主體承重材料的，而磚砌體易破碎，而且其自身重量大，一旦發(fā)生地震，就容易受到破壞。而混凝土結(jié)構(gòu)是以混凝土作為主體承重材料的，其墻體采用的是輕質(zhì)填充材料，整體自身重量小，因而在地震中具有較好的穩(wěn)定性。國外大多采用鋼結(jié)構(gòu)的形式，因為鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)、施工都比較方便，而且鋼材質(zhì)具有優(yōu)良的抗剪、抗拉、抗壓性能，強度與延展性也極佳，采用鋼結(jié)構(gòu)的建筑物，其使用壽命可超過百年。鋼結(jié)構(gòu)的建筑物還具有良好的環(huán)保型、可循環(huán)利用性及抗震防火性等。

2.3科學(xué)設(shè)計建筑形體及構(gòu)件

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，除了場地的影響，建筑形體也會對建筑物抗震性能產(chǎn)生重要的影響。在設(shè)計過程中，建筑設(shè)計師要依據(jù)建筑抗震的相關(guān)規(guī)范與要求，科學(xué)確定建筑形體，并對其構(gòu)件進行合理設(shè)置。建筑設(shè)計師要分析建筑的平面、立面和豎向剖面，按照相關(guān)的規(guī)則性來評價其抗震性、經(jīng)濟性等各項性能。在具體設(shè)計實踐中，好是優(yōu)先選擇規(guī)則的建筑形體。因為規(guī)則的建筑形體，其抗側(cè)力構(gòu)件在平面布置上是具有對稱性的，同時，側(cè)向剛度會沿著豎向方向進行均勻地變化，這樣就能減少側(cè)向剛度突變及承載力不均勻等情況。如果是形體復(fù)雜發(fā)熱建筑，因其平立面具有不規(guī)則性，在此種情況下，需要根據(jù)其具體特點，來進行分析，以便明確有無必要設(shè)置防震縫。防震縫的設(shè)計事關(guān)重要，設(shè)置不當(dāng)會適得其反，合理的防震縫的設(shè)置可以使不規(guī)則的建筑形成多個規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元，從而簡化建筑物結(jié)構(gòu)抗震分析模型，提高建筑物的抗震能力。

2.4設(shè)置合理的抗震等級

建筑物抗震設(shè)計中，需要重點考量抗震等級，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，來確定地震設(shè)防類別、烈度等，同時，還要考慮建筑物的結(jié)構(gòu)類型、建筑高度等因素。根據(jù)建筑破壞造成的人員傷亡、經(jīng)濟損失及社會影響，可將建筑物的抗震能力分為四種，即特殊、重點、標(biāo)準、適度四種。一般住宅與寫字樓為標(biāo)準設(shè)防類建筑。

2.5科學(xué)制定抗震結(jié)構(gòu)方案

建筑物的抗震結(jié)構(gòu)方案科學(xué)與否，對于建筑物的安全性、經(jīng)濟性影響也不可忽視，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師要結(jié)合實際情況進行綜合考慮與科學(xué)確定。建筑物的抗震結(jié)構(gòu)方案需要根據(jù)計算簡圖及地震作用特點給出，應(yīng)設(shè)置多道抗震防線，這樣可以有效防止因建筑物部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件遭到地震破壞，而影響到整體建筑物的安全，導(dǎo)致建筑物整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力。同時，還要考慮抗震承載力，保證建筑能將地震能量進行良好的消釋或緩解。另外，還要對建筑物的剛度和場地狀況進行綜合考慮，如果建筑物自振周期分析結(jié)果，與地基土的自震周期相同，就會因共振作用而加強破壞力度，使得建筑物的遭受的破壞更大。因此，設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，必須要充分考慮這一點。建筑基礎(chǔ)的深度要滿足相關(guān)的要求，如果建筑層數(shù)比較多，必須要設(shè)置地下室，并對軟弱地基進行處理。

2.6建筑原材料選擇科學(xué)合理

對于建筑整體質(zhì)量產(chǎn)生至關(guān)重要的影響因素中，材料是其中最主要的一種。在土木工程施工過程中使用最普遍的材料是鋼筋材料，因此鋼筋材料的質(zhì)量對于建筑物整體的抗震性能產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。在進行實際的施工時，需要根據(jù)具體的，施工情況來進行相應(yīng)的施工材料的選擇，在進行鋼筋材料的選擇過程當(dāng)中，需要對鋼筋材料的韌性進行充分的考慮，同時鋼筋的受力方向也需要進行充分的考量。再進行其它的施工材料選擇，以及采購時需要保證材料的抗震性能良好，而且對于整體工程來講不會增加施工成本，從根本上保障土木工程的發(fā)展，能夠擁有持續(xù)動力。

2.7培養(yǎng)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計專業(yè)人才

相應(yīng)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計工作需要由專業(yè)的人才來進行，因此在建筑行業(yè)的實際發(fā)展過程當(dāng)中，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的專業(yè)性人才培養(yǎng)工作不能夠停止，需要在各高校內(nèi)部進行合作性教學(xué)培養(yǎng)。就是在進行教學(xué)過程中，不僅僅需要使學(xué)生們的理論知識能力掌握的非常好，而且還需要使學(xué)生的實際動手能力得到增強，可以通過組織多種形式的比賽，來使學(xué)生的實際動手能力以及主觀能動性大大增強。

3結(jié)語

綜上所述，地震能對建筑物產(chǎn)生強大的破壞作用，影響社會經(jīng)濟的發(fā)展，為降低地震對建筑結(jié)構(gòu)的破壞作用，在建筑設(shè)計環(huán)節(jié)，必須要重視和強化抗震設(shè)計，結(jié)合建筑物的實際情況，根據(jù)影響建筑物抗震能力的因素，有針對性地采取有效措施，來提高建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和抗震能力，為其安全性能提供可靠保障。

參考文獻：

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[2]趙真，謝禮立.淺析傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計思想形成的一般規(guī)律[J].地震工程與工程振動，2013（2）：67～68.