試論如何提高我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)

朱麗昀

摘 要：地震是令人談之色變的自然災(zāi)害，我國很多地區(qū)都處于高發(fā)地震帶中，所以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)意義巨大，一直受到人們的關(guān)注。文章詳細(xì)分析了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的原則、方法和完善策略，旨在為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提供一些可供參考的依據(jù)，提高我國建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗震設(shè)計(jì)；原則；方法；策略

引言

城市化的發(fā)展中，也在悄然改變著建筑業(yè)的發(fā)展方向，如今建筑業(yè)主要的研究方向就是建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)是目前的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的主要應(yīng)用模式，這與發(fā)達(dá)國家有著巨大的差距，并且設(shè)計(jì)中還存在諸多不完善的地方，直接影響建筑的抗震效果。所以，在先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念的引導(dǎo)下，不斷進(jìn)行技術(shù)更新，才能穩(wěn)步推進(jìn)我國建筑業(yè)的發(fā)展。文章重點(diǎn)探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)。

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的理論內(nèi)涵

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)通過地震時(shí)對建筑結(jié)構(gòu)的破壞，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)工程長期實(shí)踐所積累的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)形成的一種基本的設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)思想，也是進(jìn)行建筑與結(jié)構(gòu)整體布置并且確定細(xì)部構(gòu)造措施的一個(gè)過程。由于地震本身具有復(fù)雜性、不確定性和不可預(yù)測性，單就目前的科學(xué)技術(shù)發(fā)展程度來講，人們還不能準(zhǔn)確預(yù)測地震的發(fā)生。建筑結(jié)構(gòu)的空間作用、性質(zhì)、材料，還有周圍環(huán)境所產(chǎn)生的變化等多種因素混合在一起將直接導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)的不穩(wěn)定和不確定性。因此，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)除了要以計(jì)算結(jié)果為依據(jù)外，必要的理論基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的方式方法也是設(shè)計(jì)的根本支撐，這樣才能有效增加建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的基本原則

2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有一定的性能

建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件中承載力、穩(wěn)定性、剛度和延性等是抗震設(shè)計(jì)必須要考慮的重要因素。強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)底層柱、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱是結(jié)構(gòu)構(gòu)件所應(yīng)該遵循的原則。要特別注意增強(qiáng)構(gòu)件薄弱環(huán)節(jié)的抗震能力，縱向的主要承載構(gòu)件不宜成為主要的耗能構(gòu)件。

2.2 抗震防線布設(shè)點(diǎn)要達(dá)到多、廣、大

多個(gè)延性良好的體系組合在一起形成了一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)的總體系，還需要延性好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同協(xié)作。通常情況下，大地震后會發(fā)生數(shù)十次的余震，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要布設(shè)盡量多的抗震防線，這樣就可以大幅度減少大地震后的多次余震所造成的建筑物坍塌的現(xiàn)象。抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有最大系數(shù)的冗余度，包括內(nèi)部和外部。所以要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建立必要的分布屈服區(qū)，從而使結(jié)構(gòu)在吸收和分解地震能量上起到一定的作用，大大增強(qiáng)建筑物的抗震能力。

2.3 處理好建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件強(qiáng)弱關(guān)系

構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系是設(shè)計(jì)中必須要注意的問題。在統(tǒng)一樓層內(nèi)使主要耗能構(gòu)件屈服之后，其他抗側(cè)力構(gòu)件則仍然處于彈性階段，使得有效屈服保持的時(shí)間比較長，保障建筑結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌的能力。值得注意的是，如果有一部分的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較強(qiáng)的情況下，必然會出現(xiàn)其相對薄弱的位置，兩者之間的關(guān)系必須要處理得當(dāng)，減少不科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。

3 常用建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法

3.1 以結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)造為設(shè)計(jì)方法

進(jìn)行鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)時(shí)，抗震設(shè)計(jì)的主要途徑是控制鋼筋混凝土構(gòu)件的截面尺寸、最小配筋率。建筑的磚混結(jié)構(gòu)構(gòu)造方法主要是控制房屋的高度和建筑的層數(shù)與層高、橫縱墻中設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，還要加入必要的防震縫等。為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展要求，相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中添加了具有法律效應(yīng)的強(qiáng)制性規(guī)定，諸如應(yīng)突出建筑屋頂?shù)臉?、電梯，要求?gòu)造柱延伸到建筑的頂部，與頂部的圈梁連接，使得突出部位與主體結(jié)構(gòu)形成一個(gè)統(tǒng)一體，加大建筑物的承載力，還能提高結(jié)構(gòu)的剛度。類似于這樣的相關(guān)規(guī)定在抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該大力提倡和運(yùn)用。

3.2 以結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)為設(shè)計(jì)方法

發(fā)生地震時(shí)，建筑物的高度具有一定的安全性是抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)，建筑物所在區(qū)域發(fā)生地震的烈度是抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本標(biāo)準(zhǔn)，建筑物的抗震性能是由建筑本身及建筑物的內(nèi)部所遭受到破壞程度而定的。建筑結(jié)構(gòu)的某些非抗震下部結(jié)構(gòu)和建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)部位也應(yīng)該具備一定的抗震能力，以便發(fā)生地震時(shí)建筑結(jié)構(gòu)在可承受的范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。抗風(fēng)性能也是值得注意的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在風(fēng)力的作用下，建筑物自身的安全性會因?yàn)轱L(fēng)力產(chǎn)生的建筑水平振動(dòng)而下降。風(fēng)力還會破壞抗震構(gòu)件的耐久性。所以應(yīng)該考慮的全面些，使得建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到一個(gè)全方位的高性能標(biāo)準(zhǔn)，最大限度地提高其抗震能力。

3.3 以建筑場地和建筑規(guī)劃為設(shè)計(jì)方法

高抗震性在很大程度上取決于所選擇的建筑場地。同時(shí)，抗震層的設(shè)置也能提高抗震性。建筑結(jié)構(gòu)的外部著重應(yīng)該從安全性和舒適感上來綜合考慮。在場地規(guī)劃上，考慮的方向也應(yīng)該在是否適應(yīng)建筑上部結(jié)構(gòu)的位移等特點(diǎn)與性能上。由于長期的使用，建筑結(jié)構(gòu)有可能會有整體位移的情況發(fā)生，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮到，保留一定的空間。一般情況下，建筑的出入口是主要的保留空間帶。需要注意的是，不能因此影響人們的出行，應(yīng)設(shè)置一些門墻或者指示標(biāo)記以便提醒人們注意，減少意外傷害。

4 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的完善策略

4.1 積極引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力這句至理名言適用于任何地方，抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不例外。只有擁有先進(jìn)的技術(shù)才能保證抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效果。應(yīng)該積極借鑒國外的先進(jìn)抗震技術(shù)，再結(jié)合我國的實(shí)際情況，建造出適合于我國的抗震建筑，才是我國建筑行業(yè)長久、持續(xù)、健康發(fā)展的不懈原動(dòng)力。

4.2 不斷培養(yǎng)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專業(yè)人才

我國長久以來的應(yīng)試教育體制在一定程度上扼殺了人才的創(chuàng)新能力?，F(xiàn)階段我國正大力提倡素質(zhì)教育，但我國人口多決定了這并不是一蹴而就的事，需要有一個(gè)時(shí)間上的過渡階段，需要人們的不懈努力才能完成。為實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育，培養(yǎng)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)型人才，應(yīng)該在各個(gè)大專院校的課程中設(shè)置抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專業(yè)，教師在傳授理論知識的同時(shí)，不能忽視學(xué)生的實(shí)踐能力，組織建筑領(lǐng)域抗震設(shè)計(jì)比賽，最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性，使其充分發(fā)揮聰明才智，不斷鼓勵(lì)他們，使他們不斷研究探索，最終成為既有理論基礎(chǔ)又具備實(shí)踐能力的真正意義上的專業(yè)型的人才，為我國建筑的抗震結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)更多的力量。

4.3 完善相應(yīng)的法律法規(guī)

法律法規(guī)是監(jiān)督和約束建筑人員工作規(guī)范的行為準(zhǔn)則。只有建立了一定的法律法規(guī)，才能使建筑設(shè)計(jì)和施工人員時(shí)刻擺正自己的位置，工作上做到認(rèn)真負(fù)責(zé)，保質(zhì)保量的完成工作。法律法規(guī)一方面是專業(yè)問題有效藍(lán)本和依據(jù)，很多專業(yè)問題可以從中找到明確的答案，使施工人員有章可循。另一方面的作用是有法可依。特別是有些施工人員沒有按照既定的操作流程進(jìn)行工作，或有的施工人員違背職業(yè)道德，相應(yīng)的法律法規(guī)對此都有明確的懲罰措施，這不僅可以對犯錯(cuò)人進(jìn)行了有力的懲罰，更為深廣的作用是警示他人，警鐘長鳴，規(guī)范人的行為。

5 結(jié)束語

通過文章的分析，使我們充分認(rèn)識到建筑中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要意義。地震所具有的破壞力，在多次地震中已顯而易見，而其又具有不可預(yù)知性，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出高性能的抗震結(jié)構(gòu)的建筑，所拯救的就可能是許多生命。為此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員任重道遠(yuǎn)，只有不斷鉆研，不斷努力，設(shè)計(jì)出真正意義上的抗震建筑，才是我們工作的根本出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。

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