建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計若干問題思考

段耀美 鄧南沙

(1.太原理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030024； 2.國家知識產(chǎn)權(quán)局專利審查協(xié)作北京中心，北京 100081)

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建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計若干問題思考

段耀美1鄧南沙2

(1.太原理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030024； 2.國家知識產(chǎn)權(quán)局專利審查協(xié)作北京中心，北京 100081)

分析了地震與建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)系，從抗震場地選擇、建筑物平面布置、抗震結(jié)構(gòu)體系選擇等方面，論述了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中存在的問題，并提出了優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的建議，從而確保建筑物的安全性。

建筑結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計，平面布置，建筑物

在進行建筑結(jié)構(gòu)防震設(shè)計時需要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)本身的特點，開展前期的設(shè)計工作，保證建筑能夠達(dá)到最高的防震效果，從而保障人們的生命安全，減少因地震帶給社會的經(jīng)濟損失[1]。針對于多種建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計來說，如何選擇一個最優(yōu)的方案有效提高建筑物的抗震能力，成為了行業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點。

1 地震與建筑結(jié)構(gòu)概述

1.1 我國地震設(shè)計規(guī)范

我國針對建筑物在抗震方面的設(shè)計已經(jīng)得到逐步改善，2001年，我國頒布了《抗震設(shè)計規(guī)范》[2]，該規(guī)范不僅汲取了我國所發(fā)生的多次大型地震的經(jīng)驗教訓(xùn)，而且對建筑物的抗震能力進行了深入的研究，并提出相關(guān)設(shè)計方案，極大的提高了我國建筑物的抗震能力，從而有效的保證了人民群眾的生命安全和財產(chǎn)安全。《抗震設(shè)計規(guī)范》的實施，標(biāo)志著我國建筑結(jié)構(gòu)抗震邁向了一個新的階段。

1.2 地震與建筑結(jié)構(gòu)關(guān)系

地震區(qū)建筑物結(jié)構(gòu)直接決定著其抗震能力，如果建筑物抗震能力較強，在經(jīng)過地震災(zāi)害之后，相應(yīng)的損失也會減小，反之，將會給人民的生活帶來極大的危害和困難。根據(jù)以往的案例可以發(fā)現(xiàn)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中融入抗震的設(shè)計，能夠有效抵抗地震所帶來的巨大振動，如果沒有進行相應(yīng)的抗震設(shè)計，建筑物就會在極短的時間內(nèi)全部倒塌，這也在一定程度上威脅了人民的生命安全[3]。所以，必須在地震區(qū)將抗震作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點內(nèi)容，并在實際施工當(dāng)中進行應(yīng)用和實施，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，將抗震設(shè)計作為保護人民群眾生命安全的保障。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的問題

2.1 抗震場地的選擇問題

要想使建筑物在地震后造成的損害最小，就必須對抗震場地進行合理的選擇。首先，必須對建筑物的地基進行選擇，這主要是由于地震是由地殼向地面發(fā)出的振動，地基是否牢固會直接影響到建筑物的質(zhì)量和抗震性，所以，在進行地基的選擇時，應(yīng)避開一些對于建筑抗震不利的地方，選擇一些有利于建筑抗震的地段。其次，應(yīng)選擇一些土地堅硬、地質(zhì)元素分布均勻的地段[4]，這主要是由于地震是一種地殼的變動，如果土地不夠堅硬，地質(zhì)元素分布不均勻，就會在地震時產(chǎn)生極大的變化，穩(wěn)定性不高，給建筑物帶來嚴(yán)重的破壞，反之，則會加強建筑物的穩(wěn)定性，最大程度上減少由于地震對建筑物帶來的破壞。最后，盡量避免一些可能會發(fā)生泥石流、滑坡、地裂的地段進行建筑施工，地表的穩(wěn)定性高也是提高建筑物抗震能力的一個重要方式。

2.2 建筑物平面布置規(guī)則問題

從理論方面來說，建筑物如果按照規(guī)則進行建筑，就會大大提高其安全系數(shù)，這是由于規(guī)則建筑符合抗震設(shè)計的要求，如果沒有任何建筑規(guī)則的設(shè)計方案，也是無法通過審核程序的。在《抗震設(shè)計規(guī)范》當(dāng)中，明確指出建筑物抗震設(shè)計必須符合相關(guān)的計算模式，如果出現(xiàn)不規(guī)則建筑，則可視為不合格建筑。一般情況下，建筑物的主體抗側(cè)力規(guī)則一般包含四個方面：第一，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該沿著豎向構(gòu)成一個斷面，并且保證斷面之間的變化十分均勻，不要出現(xiàn)任何突然變化的情況；第二，由于建筑物主體抗側(cè)力存在兩個主軸，所以要確保兩個主軸之間的方向應(yīng)該比較接近，尤其是在變形和剛度方面的距離方面；第三，在平面布置當(dāng)中，必須保證建筑物周邊結(jié)構(gòu)能夠和中心互相協(xié)調(diào)，剛度均勻，從而確保主體結(jié)構(gòu)有較大的活動空間，這樣，一旦在地震發(fā)生時，較大的震動并不會對主體結(jié)構(gòu)造成太大的損害；第四，平面布置必須要將主軸和剛度之間保持分布均勻，才能有效提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。

2.3 抗震結(jié)構(gòu)體系選擇問題

眾所周知，在建筑結(jié)構(gòu)抗震能力設(shè)計當(dāng)中最為重要的部分就是對抗震結(jié)構(gòu)體系的選擇，不僅要求抗震結(jié)構(gòu)體系具有較強的安全性，也應(yīng)適度考慮其經(jīng)濟性。一般來說，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計大致分為三個：第一，合適的抗震體系應(yīng)該保證建筑物組成部分受到震動損害之后，其整體的抗震能力并不會受到影響，所以，這就要求抗震設(shè)計當(dāng)中使用內(nèi)力重分布[4]，才能保證地震中部分受到損害無法工作之后，其余部分能夠?qū)⑷恐亓M行承擔(dān)，確保建筑整體的穩(wěn)定性；第二，建筑物的承載能力必須十分高，但在保證承載能力的同時還應(yīng)該具有良好的變形能力，這時我們可以依據(jù)當(dāng)前混凝土型號方面的技術(shù)手段，將其打造成一個具有良好塑性內(nèi)力重分布的能力，更好的起到抗震效果；第三，現(xiàn)代式建筑結(jié)構(gòu)要想具備良好的抗震能力，其剛度和強度必須進行合理分布，只有這樣，才能有效避免由于地震所導(dǎo)致的建筑物局部變化，并且針對于框架方面的設(shè)計必須注意節(jié)點的問題，必須要確保節(jié)點不被破壞，才能極大增強建筑物的抗震能力。

3 提高建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計建議

3.1 依據(jù)抗震等級優(yōu)化抗震設(shè)計

我們知道，在進行建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，必須要參照地震的等級情況，才能針對性的對建筑的地基、梁柱、墻體等采取相應(yīng)的預(yù)防措施，確保建筑物能夠在地震發(fā)生時，從至少三個方面對建筑物進行保護。主要包括對建筑物節(jié)點的有效控制，增強墻柱梁板的剛性和強度，并且設(shè)計師應(yīng)該將梁柱的界面進行精確的計算，從而將其控制在一個合理的尺寸范圍之內(nèi)，最后，對于鋼筋方面的要求是承載能力，保證鋼筋在較大震動狀態(tài)下仍然能夠發(fā)揮強大的支撐能力。

3.2 對地震力的吸收和傳遞進行合理設(shè)計

在對建筑物進行抗震設(shè)計時，必須著重重視建筑物對地震力的吸收和傳遞作用，這樣才能有效分解地震所帶來的破壞力。所以，在設(shè)計過程中，應(yīng)將建筑物的墻柱梁板軸控制在同一個平面當(dāng)中，這樣能夠保證建筑物自身形成一個具有雙向抗震的結(jié)構(gòu)模式，一旦發(fā)生地震時，建筑物的各個組成部分會將這個破壞力進行傳遞，并逐漸吸收，最大程度上確保建筑的穩(wěn)定性和安全性，有效提高建筑物的抗震能力。

3.3 抗震防線的多個設(shè)計

從正常建筑物的建筑設(shè)計來看，最多只會有一個抗震防線，但是針對于建筑物抗震設(shè)計來看，存在多個抗震防線，這樣才能有效提高建筑的抗震能力。從實際地震當(dāng)中可以看出，多個抗震防線能夠起到更好的抗震效果，在時間較久、危害性較大的地震當(dāng)中，一旦建筑物的第一道抗震防線被破壞后，建筑物的第二道抗震防線就會起到抗震的作用，以此類推，從而極大的增加了建筑物在地震當(dāng)中的防御能力。需要注意的是，我國國土面積廣闊，不同的地區(qū)存在著不同的地質(zhì)，在抗震防線的設(shè)計中應(yīng)當(dāng)針對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特點進行設(shè)計，才能使抗震防線在地震發(fā)生時發(fā)揮其真正應(yīng)有的價值。

3.4 建筑物抗震標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計

由于各個地區(qū)所處的地理位置存在較大不同，其地震強度也會有所不同，在一些地震頻發(fā)的地區(qū)，如我國四川地區(qū)，經(jīng)常發(fā)生一些或大或小的地震，所以，對于這些地區(qū)的建筑物抗震設(shè)計的要求就相對較高。在抗震設(shè)計考慮到多種因素之后，要在最終保證建筑的抗震水平達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，市場上出現(xiàn)了多種新型的抗震材料和技術(shù)手段，所以，合理的應(yīng)用這些新材料、新技術(shù)，也是提高建筑物抗震標(biāo)準(zhǔn)的重要設(shè)計內(nèi)容。

4 結(jié)語

在原有建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基礎(chǔ)上，合理的選擇施工地點，并不斷提高建筑物的抗震等級和抗震標(biāo)準(zhǔn)，進行多個抗震防線的設(shè)計，確保地震過程中能夠?qū)ζ渌鶐淼钠茐牧M行合理的吸收和傳遞，才能確保建筑的安全性，最終實現(xiàn)保障人民群眾的生命安全和財產(chǎn)安全的目的。

[1] 李 偉.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計若干問題研究探討[J].民營科技,2014(1):175.

[2] 楊甲奇.關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計若干問題的探討[J].門窗,2014(2):99.

[3] 陳曉蕾.對于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的思考[J].建筑·建材·裝飾,2014(19):39-40.

[4] 石文博.對工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的若干思考[J].建材發(fā)展導(dǎo)向(上),2014(12):153-154.

[5] 孫浩國.關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計若干問題的探討[J].中國科技博覽,2015(42):210.

On problems in seismic design of architectural structures

Duan Yaomei1Deng Nansha2

(1.Architectural Design Institute, Taiyuan University of Technique, Taiyuan 030024, China;2.PatentExaminationCooperationCenter,SIPO,Beijing100081,China)

The paper analyzes the relationship between the earthquake and architectural structures, indicates the problems in the seismic design for the architectural structures from the seismic site selection, buildings plane layout, and selection for the architectural structure system, and points out the suggestions for optimizing the seismic design of architectural structures, so as to ensure the safety of buildings.

architectural structure, seismic design, plane layout, building

1009-6825(2016)30-0067-02

2016-08-16

段耀美(1982- )，男，工程師； 鄧南沙(1983- )，女，碩士，助理研究員

TU352.11

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