建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計淺談

楊柱偉

[摘要]建筑抗震設(shè)計是一個較為復(fù)雜的過程，設(shè)計因素較多，需要從各個方面進行綜合性研判，才得到獲取最佳的設(shè)計效果。通過落實抗震驗算，設(shè)置多道抗震防線，完善隔震及消能減震設(shè)計，可進一步強化抗震效果，讓建筑物的抗震性能得到提升。

[關(guān)鍵詞]建筑結(jié)構(gòu)；抗震結(jié)構(gòu)；設(shè)計

1、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計存在的問題

1.1不夠重視建筑沆震的問題

近些年來，我國連續(xù)發(fā)生了不少大大小小的地震，這些地震所造成的直接影響就是給人們的生命、財產(chǎn)安全帶來了無可彌補的損失，造成該損失的大部分原因是我國已有的建筑物缺乏足夠的抗震性能。另外，還有一些建筑的設(shè)計人員不夠重視建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的重要性，征確定設(shè)計方案時不夠重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計的合理性，導(dǎo)致設(shè)計方案中的抗震設(shè)計內(nèi)容被忽視，這種情況在一些改建，擴建工程中尤為普遍，在地震災(zāi)害來臨時就會留下致命的隱患。因此，這就要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，要嚴格按照抗震規(guī)范的條款，根據(jù)該地區(qū)的自然條件來選擇恰當(dāng)?shù)目拐鸺墑e和合理的抗震構(gòu)造措施：必須考慮怎樣能最大限度的提高建筑物的抗震性能，從而確保人們的生命財產(chǎn)安全。

1.2建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計驗證問題

為了檢驗建筑抗震結(jié)構(gòu)分析結(jié)果的合理性、有效性，目前可采用三種驗證手段：（1）進行建筑抗震模型試驗；（2）對建筑地震反應(yīng)監(jiān)測；（3）對建筑震害研究。實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準，試驗是實踐的一種近似體現(xiàn)。與航天工程、機械工程領(lǐng)域相比，由于建筑結(jié)構(gòu)體型龐大，幾乎不可能完成足尺建筑結(jié)構(gòu)的抗震加載試驗，因此通常采用建筑抗震模型結(jié)構(gòu)試驗。近幾年，國際上陸續(xù)舉辦多次不同類型建筑抗震結(jié)構(gòu)的盲測試驗，以檢驗現(xiàn)有的各種抗震設(shè)計計算模型的模擬方法。試驗結(jié)果表明采用不同軟件甚至采用同一軟件所模擬的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計結(jié)果相互部存在一定的差異，這也說明我們目前的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析還有待進一步的完善：另外受到抗震設(shè)計模型尺寸效應(yīng)和加載時間效應(yīng)的影響，模型結(jié)構(gòu)的抗震試驗結(jié)果能否再現(xiàn)實際結(jié)構(gòu)真實的地震反應(yīng)和抗震性能也是值得商榷的。此外，由于在已有的建筑安裝監(jiān)測設(shè)備數(shù)量很少或甚至沒有，而地震災(zāi)害又具有極大的不可預(yù)測性，這也大大降低了利用地震反應(yīng)監(jiān)測檢驗抗震建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性。

1.3明確建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計概念的問題

抗震防震的宗旨是大震不倒（指連續(xù)倒塌）、中震可修、小震不裂。我們的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計也是這個目標(biāo)。地震的能量是巨大的幾乎難于估量，即使設(shè)計很厚的鋼筋混凝土墻來抵抗地震，不但勞民傷財，反而吸收的更大地震的能量，地震災(zāi)害來臨更易破壞。實踐證明硬碰硬是不行的，以柔克剛雖然能消耗地震的能量，但這樣的建筑會產(chǎn)生很大的位移變形，人們生活居住也接受不了。我們通過震害調(diào)查，仔細研究建筑結(jié)構(gòu)后，不完全靠計算，在建筑的關(guān)鍵部位加強人工干預(yù)抗震設(shè)計，并有意適當(dāng)設(shè)置地震薄弱部位，消耗地震能量、拖延震害過程。用上述的抗震概念來指導(dǎo)設(shè)計，例如：“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點”此類抗震措施（包括抗震構(gòu)造措施）等等就叫抗震概念設(shè)計，是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的指導(dǎo)思想。

2、建筑結(jié)構(gòu)中的基本抗震設(shè)計

2.1場地、地基和基礎(chǔ)的選擇

建筑選址對于建筑物的抗震性能影響較大，如果沒有穩(wěn)固的地基、合適的建筑場地，那么建筑工程的抗震性能就無法保障。因此，在對建筑結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計之前，一定要全面分析建筑所處的場地的地質(zhì)環(huán)境、土質(zhì)硬度等。根據(jù)場地、地基和基礎(chǔ)來明確劃分建筑場地哪些區(qū)域是有利于建筑抗震性的，而哪些地段又是對建筑穩(wěn)定性極為不利的。這樣才能“趨利避害”，選出最佳的建筑設(shè)計施工方案。并在施工前就對建筑茌抗震中可能出現(xiàn)的問題做出提前預(yù)防。對于建筑地基的要求，應(yīng)當(dāng)以同一性質(zhì)的地基為建設(shè)標(biāo)準，確保地基材料結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性。如果建筑選址的地基軟度過高，或者土層不均勻，則應(yīng)當(dāng)采取必要的措施對地基進行加固和硬化，有效就避免地基沉降事故的發(fā)生。

2.2選擇合理的建筑結(jié)構(gòu)體系

建筑結(jié)構(gòu)體系對于整個建筑結(jié)構(gòu)的妥全性來講至關(guān)重要，建筑結(jié)構(gòu)體系作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容在進行選擇時一定要保證結(jié)構(gòu)體系選擇的科學(xué)性和合理性務(wù)必要嚴格按照如下措施進行。（1）繪制簡單的圖紙并明確計算，在對建筑物結(jié)構(gòu)體系進行設(shè)計時將建筑物房間的主要受力點放在主梁上，確保重力在垂直的情況下用最短電腦時間，最短距離將重力傳輸?shù)街饕氖芰Σ课?。另外，在采取豎向構(gòu)件內(nèi)部機構(gòu)布置方案對建筑房屋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行布置時，一定要確保豎向構(gòu)件壓應(yīng)力的均勻性。（2）確保較高的結(jié)構(gòu)體系強度和結(jié)構(gòu)體系高強度的合理性，對于建筑結(jié)構(gòu)體系來講建筑結(jié)構(gòu)體系的強度是決定建筑結(jié)構(gòu)體系好壞的關(guān)鍵，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計過程當(dāng)中，保證建筑結(jié)構(gòu)最薄弱部位抗震強度設(shè)計的合理性，才是建筑結(jié)構(gòu)全面提升抗震能力的前提。因此，在進行建筑結(jié)構(gòu)框架設(shè)計時，一定要保證節(jié)點構(gòu)造的完整性，最大限度的分散房梁和房柱頂端的塑性，合理的提升結(jié)構(gòu)框架最薄弱部位的抗震性。

2.3建筑結(jié)構(gòu)抗震材料的選擇

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，材料是主要的承重原料，材料的剛度和塑性對建筑結(jié)構(gòu)抗震的影響較大，為了確保建筑物的整體抗震性、穩(wěn)定性，在選用材料時，要結(jié)合本地的地震歷史資料，選擇合適的建筑材料。從抗震角度考慮，作為建筑材料應(yīng)輕質(zhì)、高強：構(gòu)件間的連接應(yīng)有良好的整體性、延性，且能發(fā)揮材料的全強度。按照此原則，鋼結(jié)構(gòu)是最符合抗震材料要求的，多次地震災(zāi)害實例表明鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能好，但鋼材的造價及維護費用較高?，F(xiàn)澆}岡筋混凝土結(jié)構(gòu)整體性好，造價低廉，有較大的抗側(cè)移剛度，經(jīng)設(shè)計可保證結(jié)構(gòu)具有一定的延性。但該材料也存在難以克服的弱點：當(dāng)?shù)卣鸪掷m(xù)較長時間時，在反復(fù)的地震荷載作用下，構(gòu)件剛度因裂縫的開展而遞減，將混凝土擠碎。裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工方便，但它的抗震弱點在于框架節(jié)點等構(gòu)件接頭強度及變形能力均低于構(gòu)件本身強度而形成薄弱環(huán)節(jié)：同時預(yù)制構(gòu)件裝配時會產(chǎn)生次應(yīng)力，整個結(jié)構(gòu)缺乏連續(xù)性和整體性：故這類結(jié)構(gòu)不宜在高烈度地區(qū)采用。因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了達到提高建筑抗震性能的目的，必須科學(xué)合理選擇適合該建筑的建材。

結(jié)語：

建筑物的抗震性能是其質(zhì)量的可靠保證，應(yīng)當(dāng)受到設(shè)計師以及相關(guān)人員的關(guān)注和重視。基本抗震性能需要貫穿于建筑設(shè)計的全過程，需要從方法和材質(zhì)，以及結(jié)構(gòu)等多方面進行優(yōu)化，從而保證建筑物能夠在地震災(zāi)害中減少可能發(fā)生的損傷，保護人們的生命財產(chǎn)。