抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

霍健

【摘 要】地震的頻繁發(fā)生，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。綜合以往所發(fā)生過的地震案例，發(fā)現(xiàn)在地震中造成人員傷亡的主要原因并不是地震本身，而是由地震造成的建筑物坍塌、景觀倒閉等。由此來看，想要減少地震中人員的傷亡率，就必須解決建筑物因地震活動(dòng)而發(fā)生的坍塌和倒塌問題。在本文中，筆者就防止建筑物震中倒塌提出一個(gè)可行的建議，即在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加入建筑抗震概念，提高建筑物的抗震能力，盡量減少和避免建筑物在震倒塌事件的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】建筑物；抗震概念；抗震設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

地震嚴(yán)重威脅了人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，由于地震具有不可預(yù)知性，我們只能夠在增強(qiáng)自身危機(jī)意識(shí)基礎(chǔ)之上，增強(qiáng)我們所使用建筑物的抗震能力?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)是建筑提升其抗震能力的基礎(chǔ)，因此，將抗震概念設(shè)計(jì)融入到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中去是當(dāng)前的一大趨勢(shì)。

1.建筑結(jié)構(gòu)抗震的重要性

建筑的基本功能是供人們居住，隨后才是審美價(jià)值的體現(xiàn)。就建筑的基本功能來說，其能夠供人居住的首要前提是安全，包括使用安全以及建筑物自身的安全。也就是說，建筑物只有在保證了自身安全的前提之下，才能夠供人們使用。因此，在建筑物的設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中，往往需要對(duì)影響建筑安全性的因素作全方位考慮。

地震作為一種不可預(yù)知的自然災(zāi)害，其對(duì)建筑物安全性能的影響極大。而建筑物的安全一旦遭受威脅，必然會(huì)出現(xiàn)倒塌事件，從而砸傷和掩埋生命，給人們帶來物質(zhì)和精神上的雙重?fù)p失。因此，建筑物在建設(shè)初期就必須做好抗震的準(zhǔn)備工作，從根本上確保人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

2.建筑物抗震概念設(shè)計(jì)

建筑工程在施工前期需要對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般分為兩種：一種計(jì)算設(shè)計(jì)，一種概念設(shè)計(jì)。其中，計(jì)算設(shè)計(jì)是指根據(jù)相關(guān)的計(jì)算理論和計(jì)算規(guī)范對(duì)建筑結(jié)構(gòu)模型，以及結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是建立在客觀存在，并有跡可循的建筑材料或外壓力量之上的，也就是說，計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)，建筑物結(jié)構(gòu)以及受力狀態(tài)都是可以做出相關(guān)假設(shè)，并進(jìn)行計(jì)算，得出一定結(jié)果的。但，這種設(shè)計(jì)方法顯然不適用于建筑物的抗震設(shè)計(jì)。因?yàn)?，地震本身具有著不可預(yù)知性，地震的發(fā)生是隨機(jī)的，地震發(fā)生時(shí)建筑物結(jié)構(gòu)的變化情況，包括建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量、鋼筋混凝土內(nèi)部模量和阻力的變化都是無法做出假設(shè)的，更無法對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。因此，單純的依靠假設(shè)和計(jì)算是無法設(shè)計(jì)出具有較高穩(wěn)定性的抗震結(jié)構(gòu)的。只有將建筑物概念設(shè)計(jì)考慮進(jìn)抗震設(shè)計(jì)中，綜合計(jì)算設(shè)計(jì)，使兩者協(xié)同發(fā)展，這才有可能設(shè)計(jì)出良好的建筑物抗震結(jié)構(gòu)，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，減少地震中人員的傷亡率。

3.抗震概念設(shè)計(jì)的原則

3.1合理的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

地基是建筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)建筑物穩(wěn)定性起著一定的保障作用。建筑物地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)應(yīng)該結(jié)合施工場地的實(shí)際情況來考慮，施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件、水文環(huán)境，再加上建筑工程的結(jié)構(gòu)類型、地基的實(shí)際荷載力等，對(duì)這些因素進(jìn)行綜合分析，以期最大限度的發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)的抗震作用。

3.2優(yōu)化建筑的平立面結(jié)構(gòu)

建筑抗震概念設(shè)計(jì)會(huì)涉及到建筑物各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中，建筑平面結(jié)構(gòu)和立面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是較為重要的。在優(yōu)化建筑的平面結(jié)構(gòu)和立面結(jié)構(gòu)時(shí)，務(wù)必要遵循以下原則：（1）結(jié)構(gòu)簡單，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生，波及建筑物時(shí)，建筑物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)體系受力明確；（2）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證規(guī)則、對(duì)稱，保證剛度變化的均勻，避免設(shè)計(jì)中出現(xiàn)樓層錯(cuò)層現(xiàn)象。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，有時(shí)候可能會(huì)因?yàn)榈乩憝h(huán)境的影響，而導(dǎo)致建筑的結(jié)構(gòu)必須要設(shè)計(jì)得不規(guī)則，這種情況就需要設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)中對(duì)地震作用仔細(xì)的進(jìn)行分析和計(jì)算，估算建筑物局部部位的應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)反應(yīng)，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，做好必要的防震工作。

3.3保證構(gòu)件之間連接的可靠性

建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的提高需要確保建筑各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間連接的牢固和穩(wěn)定性，是決定建筑結(jié)構(gòu)擁有良好抗震性能的關(guān)鍵。通常情況下，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件在安裝和連接時(shí)需要做到以下幾點(diǎn)：（1）保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身的承載力等于和它進(jìn)行連接的構(gòu)件的承載力；（2）預(yù)埋件的錨固承載力等于與它相互連接的構(gòu)件的承載力；（3）各個(gè)構(gòu)件之間的連接要牢固且可靠，并具有一定的剛度和變形能力。

4.抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

4.1建筑設(shè)計(jì)應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該重視其規(guī)則性，綜合現(xiàn)代建筑在地震中的若干表現(xiàn)來看，建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則性一直都對(duì)抗震能力產(chǎn)生著極其重要的影響。某一年，某一地方發(fā)生了地震，地震發(fā)生時(shí)，某地有兩幢間隔并不遠(yuǎn)的高層建筑，一幢高層建筑是馬那瓜的中央銀行大廈，另外一幢高層建筑為十八層高的美洲銀行大廈。當(dāng)時(shí)的馬那瓜地震強(qiáng)度被估計(jì)為八度，兩幢高層建筑中，一幢在地震過程中遭到了嚴(yán)重的破壞，在地震后被拆除，而另一幢只有輕微的損壞，在地震以后稍微修理便可以繼續(xù)使用。這兩幢高層建筑在地震中的表現(xiàn)引起了人們的關(guān)注，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在地震中破壞較輕的建筑立、平、剖均比較對(duì)稱和規(guī)則，其結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度以及材料強(qiáng)度和質(zhì)量分布都是連續(xù)、均勻的，而另一幢高層建筑則相反。所以，可以認(rèn)為，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)該重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。

4.2合理選擇建筑的結(jié)構(gòu)體系

抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題，結(jié)構(gòu)方案的選取是否合理，對(duì)安全性和經(jīng)濟(jì)性起決定性作用。

（1）合理選擇建筑的結(jié)構(gòu)體系要求所選擇的建筑結(jié)構(gòu)體系不僅要有合理的地震作用傳遞途徑以及明確的計(jì)算簡圖，還要求建筑結(jié)構(gòu)體系的傳力路線、傳力合理以及受力明確，這些都應(yīng)該與不間斷的抗震分析相符合。

（2）合理選擇建筑結(jié)構(gòu)體系還應(yīng)該對(duì)由于部分構(gòu)件或者部分結(jié)構(gòu)的破壞而導(dǎo)致的整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)體系喪失對(duì)重力荷載或者對(duì)抗震能力的承載能力。其中，有內(nèi)力重分配功能以及贅余度功能是抗震概念設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則。堅(jiān)持這一重要原則的重要性在很多建筑物地震后的實(shí)際情況中都得到了很好的印證。

4.3提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性

結(jié)構(gòu)的變形能力取決于組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件及其連接的延性水平。對(duì)各種建筑結(jié)構(gòu)采取的抗震措施進(jìn)行規(guī)范，從根本上對(duì)各類建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件延性水平進(jìn)行提高是抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的重要問題。這里所指的抗震措施主要有：采用水平向和豎向混凝土構(gòu)件，加強(qiáng)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的約束，從而使配筋砌體在地震中建筑物產(chǎn)生裂縫以后不會(huì)散落和倒塌，從根本上使建筑物在地震時(shí)不致喪失對(duì)重力荷載的承載能力。

5.結(jié)束語

綜上所述，一幢建筑，其抗震性能如何主要依賴于抗震概念設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)整體的宏觀把握，只要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的概念設(shè)計(jì)，使建筑結(jié)構(gòu)符合一定的要求和原則，便能夠達(dá)到抗震的目的。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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