建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計探討

王役民

(遼寧省東煤測試分析研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110000)

一、抗震設(shè)計理念概述

建筑設(shè)計過程中，需要對抗震結(jié)構(gòu)投入更多的時間和精力，使建筑的安全性更符合人們的需要?？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮多個方面的內(nèi)容，建筑設(shè)計人員要基于對抗震結(jié)構(gòu)與建筑材料性能的掌握的基礎(chǔ)上，采取針對性的措施對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合設(shè)計，確?？拐鹦阅芰己?。在建筑抗震設(shè)計中，需要遵循以下原則：（1）整體性原則。建筑物抗震性能設(shè)計，需要考慮建筑物整體可以承受的震級，所以，建筑結(jié)構(gòu)的整體性是抗震設(shè)計中需要考慮的重點方向，最大限度地保證建筑物的整體抗震效果，從整體出發(fā)，確保建筑物在地震來臨時有良好的抗震性能。（2）確保建筑結(jié)構(gòu)的剛度滿足抗震要求?；趯ㄖ飫傂孕枨蟮目紤]，如果建筑物剛度不符合要求，抗震性能將大大減弱，發(fā)生地震時，建筑會受到嚴(yán)重的損壞。所以，設(shè)計人員在設(shè)計中需要考慮建筑物的剛度，控制建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形。

二、運(yùn)用先進(jìn)設(shè)計理念進(jìn)行抗震設(shè)計的基本要點

（一）建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要合理選擇建筑基址

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計首先要合理選擇建筑工程的基址。在選址時應(yīng)盡量選擇地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定且地勢平坦開闊的區(qū)域。同時，應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計載荷要求對該區(qū)域的土壤密度以及硬度等指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行檢測，以確保其基礎(chǔ)的穩(wěn)定性以及承載能力能夠達(dá)到設(shè)計要求。在選擇建筑基址時應(yīng)盡量避免在地震斷裂帶、河岸邊緣地帶以及采空區(qū)等位置進(jìn)行工程建設(shè)，如果受客觀條件限制必須在軟弱基址上開展工程建設(shè)時，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)基址的地質(zhì)特點，采取相應(yīng)的加固處理方法來改善地基的承載性能。

（二）建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要合理選擇結(jié)構(gòu)材料

在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)合理選擇建筑材料。在地震發(fā)生時，建筑結(jié)構(gòu)的自重會加大其傾覆力矩，會對建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的影響，因此，在保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全的基礎(chǔ)上，盡量選擇強(qiáng)度以及延伸性比較好，且質(zhì)量相對較輕的建筑材料，以降低建筑結(jié)構(gòu)的自重。此外，還要充分考慮建筑材料的均質(zhì)性因素，且連接構(gòu)件的連續(xù)性較好，這樣才能有效提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

（三）建筑結(jié)構(gòu)形式的選擇要科學(xué)合理

在目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是比較常用的結(jié)構(gòu)類型，其具有較好的整體性、延伸性和經(jīng)濟(jì)性，然而一旦遭遇持續(xù)性地震作用的影響時，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會在地震荷載的持續(xù)作用下出現(xiàn)剛度下降的情況，并造成開裂等問題的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，雖然新型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工簡單易行，然而其在形變以及強(qiáng)度等方面還存在一定的缺陷。此外，鋼結(jié)構(gòu)雖然具有較好的抗震能力，但是其成本造價相對較高。因此，設(shè)計人員應(yīng)綜合分析建筑工程施工現(xiàn)場的具體地質(zhì)特點、地震烈度等級以及工程投資成本等多種因素，合理選擇建筑工程的結(jié)構(gòu)類型，以保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，并提高抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性。

（四）建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要綜合運(yùn)用多種抗震技術(shù)手段

在抗震結(jié)構(gòu)合計中，設(shè)計人員應(yīng)合理采用多種抗震手段，通過多重抗震防線的設(shè)計來提高建筑的抗震性能。例如，可以采用懸掛隔震結(jié)構(gòu)來進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，這樣通過對建筑結(jié)構(gòu)中大部分構(gòu)件的懸掛處理來降低地震波所產(chǎn)生的能量傳遞作用，從而使建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到提高，為建筑工程的用戶增加逃生的時間和機(jī)會。

（五）建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要采用先進(jìn)的設(shè)計手段

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)積極利用先進(jìn)的計算機(jī)系統(tǒng)以及相關(guān)的數(shù)據(jù)處理軟件，對建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方案建模分析，才能更加準(zhǔn)確地模擬分析建筑結(jié)構(gòu)在荷載作用影響下的變形以及實際受力情況，從而對抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提高抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平和質(zhì)量。

三、提升混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效措施

（一）嚴(yán)格把控建筑材料

建筑材料是提高建筑物質(zhì)量的關(guān)鍵，對抗震有著重要作用。在選擇結(jié)構(gòu)材料的過程中，要充分參考抗震設(shè)計理念，根據(jù)具體的建筑工程項目以及建筑工程結(jié)構(gòu)，選擇出科學(xué)合適的結(jié)構(gòu)材料，保證抗震效果得到充分展現(xiàn)。其中結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)形式之間相互影響，因此是首要考慮指標(biāo)，主要包括以下幾個方面：強(qiáng)度和重力比值；勻稱；正交各向問題；連續(xù)性和延展性。同時，建筑材料應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度的要求分別進(jìn)入施工現(xiàn)場，在進(jìn)入現(xiàn)場前管理人員應(yīng)對材料的數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行再次審核，防止材料掉包或摻假情況的發(fā)生，對提升建筑物的抗震強(qiáng)度具有重要意義。

（二）設(shè)計抗震建筑方案

設(shè)計抗震建筑方案是在建筑施工前必須進(jìn)行的，在設(shè)計抗震建筑方案時，應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點設(shè)計，能夠提高建筑抗震系數(shù)，保障建筑物在地震來臨時的安全。對于混凝土建筑而言，建筑場地的選址應(yīng)做到嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的調(diào)研，這對確保高層建筑整體在地震當(dāng)中的安全性尤為重要。其中對每一個建筑選址應(yīng)做到結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H綜合地理情況、地形地貌研究等。設(shè)計人員必須事先掌握房屋內(nèi)地震作用的傳遞路徑，在對其進(jìn)行構(gòu)建設(shè)計時，應(yīng)注意盡量內(nèi)部應(yīng)力實現(xiàn)均勻性，從而提升整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要針對抗震規(guī)范、抗震結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)實際施工設(shè)計簡圖，明確相應(yīng)的抗震傳遞途徑，從而有效避免因為局部問題導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)構(gòu)件被破壞，以此保證抗震能力受打擊。方案設(shè)計人員應(yīng)充分考慮建筑場地的特點，對建筑物的抗壓能力進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，對不同等級的地震產(chǎn)生的影響進(jìn)行計算、推演，要對其布局進(jìn)行合理設(shè)計，最大程度的使高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)各種設(shè)施之間保持平衡分布。施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計方案進(jìn)行，有利于確保建筑物的剛度符合抗震標(biāo)準(zhǔn)。

（三）設(shè)置建筑抗震防線

之所以加強(qiáng)對高層建筑的抗震防線設(shè)計，是為了保障在實際地震發(fā)生過程中，建筑的主體結(jié)構(gòu)受到的影響最小，同時也是為了防止在地震發(fā)生之后的余震對建筑的二次破壞。針對不同的抗震設(shè)防烈度，地震效應(yīng)增大系數(shù)會形成不同的數(shù)值，因此在實際應(yīng)用抗震設(shè)計理念的過程中，必須要引起注意。對建筑結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行計算，對部分薄弱的環(huán)節(jié)加強(qiáng)建設(shè)，將薄弱部位的承重力轉(zhuǎn)移到高強(qiáng)度環(huán)節(jié)上，從而實現(xiàn)壓力的分布。建筑抗震防線的設(shè)置應(yīng)保證低震級時不壞，中震級時能夠修理，大震級時不會導(dǎo)致建筑物倒塌。防線設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)，沿著建筑物的豎直方向設(shè)立防線，防線的設(shè)置數(shù)量應(yīng)保持均勻的原則，最好能夠?qū)ΨQ設(shè)計?？拐鸱谰€應(yīng)設(shè)置多道，將防線與建筑物的其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)連接，能夠形成合力，有利于在地震來臨時提高建筑物的抗震性能，減少建筑物倒塌造成的損害。

結(jié)束語：

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計中的重要組成部分，因此，設(shè)計人員應(yīng)不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，對行業(yè)的發(fā)展趨勢、各種先進(jìn)的材料設(shè)備以及設(shè)計方法要有充分的了解，同時要積極借鑒國內(nèi)外抗震設(shè)計的成功案例以及經(jīng)驗教訓(xùn)，準(zhǔn)確把握抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點，并結(jié)合建筑工程具體的抗震等級要求對抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計方案加以優(yōu)化，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及相關(guān)人員的生命財產(chǎn)安全，提升建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的質(zhì)量和水平。