王旭東

摘 要：對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要遵守抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，從抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)用入手，結(jié)合工程實(shí)際情況，提出定量控制要求。值得注意的是，開(kāi)展高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，要在概念清晰且技術(shù)可靠的基礎(chǔ)上，合理的設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)，以確保建筑的抗震性能。通常情況下，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，需要從概念設(shè)計(jì)、抗震計(jì)算、抗震措施等方面加以把控，以確保設(shè)計(jì)的合理性。本文分析了抗震概念設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗震概念設(shè)計(jì)；實(shí)踐；分析

中圖分類號(hào)：TU973 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）03-0111-02

地震是突發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害，在嚴(yán)重的地震災(zāi)害影響下，眾多建筑工程會(huì)出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，區(qū)域交通和通信會(huì)陷入癱瘓，人們正常生活及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展均會(huì)遭受巨大沖擊。我國(guó)屬于地震高發(fā)區(qū)，為了降低地震災(zāi)害所帶來(lái)的損失或影響，需落實(shí)地震災(zāi)害的預(yù)防工作，將抗震概念設(shè)計(jì)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合應(yīng)用，是提升建筑抗震性能的重要措施，可為建筑用戶提供相對(duì)安全的空間，進(jìn)而保障廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 建筑抗震概念設(shè)計(jì)的概述

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般會(huì)從兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，一是計(jì)算設(shè)計(jì)，二是概念設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)需要建立在準(zhǔn)確數(shù)據(jù)、完善信息的基礎(chǔ)上，但由于地震具有一定的不可預(yù)測(cè)性，故在實(shí)際工作中想要通過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行建筑的抗震設(shè)計(jì)是不現(xiàn)實(shí)的，這時(shí)就需要進(jìn)行相關(guān)的建筑抗震概念設(shè)計(jì)。在建筑抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常會(huì)采用概念設(shè)計(jì)來(lái)引入地震的情況，再模擬出相應(yīng)的地震情況，并根據(jù)模擬的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算，以得到相應(yīng)的建筑抗震結(jié)構(gòu)，進(jìn)而保障了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。另外，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)為：應(yīng)按照建筑工程所在地的小震效應(yīng)對(duì)主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，以此來(lái)掌握建筑在該條件下的彈性變形情況；同時(shí)對(duì)建筑在大震情況下的結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗(yàn)算，保證設(shè)計(jì)能夠達(dá)到三水準(zhǔn)的抗震目的。在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)目標(biāo)是設(shè)計(jì)工作開(kāi)展的大方向，所有設(shè)計(jì)工作均應(yīng)圍繞該目標(biāo)展開(kāi)，以此使建筑結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，從而達(dá)到小震不壞、大震不到的效果。

2 抗震概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用原則

地震是一種突然間的地殼運(yùn)動(dòng)，很容易對(duì)建筑物產(chǎn)生影響，有時(shí)會(huì)發(fā)生位移甚至?xí)茐慕ㄖY(jié)構(gòu)致使建筑物坍塌，復(fù)雜性、不可預(yù)見(jiàn)性、不確定性及其危害性是其最大的特點(diǎn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)全球每年7級(jí)以上地震發(fā)生次數(shù)超過(guò)20次，6級(jí)以上地震超過(guò)100次，上海作為我國(guó)重要的發(fā)達(dá)城市集聚了眾多人口，據(jù)歷史記載在過(guò)去的300多年時(shí)間里最大的一次地震只有4.8級(jí)，但當(dāng)?shù)亟ㄖ袠I(yè)在進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)仍積極進(jìn)行防震處理，以期為民眾提供一個(gè)安全舒適的生活環(huán)境。在進(jìn)行地震概念設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)建筑地的實(shí)際情況建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇最佳的方位，選擇適宜的建材，當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)越發(fā)復(fù)雜，在實(shí)際施工時(shí)涉及多種原材料，根據(jù)結(jié)構(gòu)與材料性能設(shè)置抗震防線，保證建筑結(jié)構(gòu)的連貫性，提高其抗震性能及延展性，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)前一定要組織專業(yè)設(shè)計(jì)人員和施工人員根據(jù)實(shí)地考察的情況設(shè)計(jì)切實(shí)可行的方案，對(duì)于工程中可能出現(xiàn)的難點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化處理，事先可以就設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及早對(duì)其進(jìn)行解決，便于日后順利施工。

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

3.1 做好建筑場(chǎng)地的選擇

建筑場(chǎng)地的選擇對(duì)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)十分重要，且場(chǎng)地選擇是抗震設(shè)計(jì)的首要工作，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)從以下幾方面進(jìn)行建筑場(chǎng)地的選擇，以提高抗震設(shè)計(jì)效果：（1）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)盡可能選擇一些較為平坦、開(kāi)闊的地點(diǎn)作為建筑建筑場(chǎng)所，且要保證建筑地點(diǎn)的土地硬度及密度在合理的范圍內(nèi)，能夠承受地上負(fù)載。（2）避免在空山區(qū)、土質(zhì)軟、河岸等地進(jìn)行建筑施工，由于上述地點(diǎn)土地的密度、堅(jiān)硬度等不能夠達(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而不能夠很好地抵抗地震帶來(lái)的危害，因此，不能將上述地點(diǎn)考慮在建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。（3）不能將建筑地點(diǎn)選在易發(fā)生泥石流、滑坡等現(xiàn)象的地點(diǎn)，降低自然災(zāi)害對(duì)建筑整體的影響，進(jìn)而降低地震對(duì)建筑的負(fù)面影響。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算

建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)對(duì)建筑的抗震能力有著非常重要的影響，精確的結(jié)構(gòu)參數(shù)能夠加強(qiáng)建筑各個(gè)部件的剛度和強(qiáng)度，使其在地震中能夠更好地抵御外力。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在對(duì)建筑抗震能力進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)結(jié)構(gòu)所要承受的作用力進(jìn)行仔細(xì)分析，并清晰計(jì)算出來(lái)，同時(shí)對(duì)不同結(jié)構(gòu)類型建筑的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上模擬地震發(fā)生時(shí)建筑的抗震效果，同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)修改，保證建筑結(jié)構(gòu)受力參數(shù)能夠在允許的范圍內(nèi)，繼而提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。

3.3 做好建筑結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)工作的落實(shí)，其同樣也需要重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)于平衡性的控制，盡量選擇一些規(guī)則圖形進(jìn)行平面布置，促使其能夠在協(xié)調(diào)性方面表現(xiàn)較為理想，如此也就能夠有效規(guī)避各個(gè)區(qū)域受力不平衡而產(chǎn)生的不穩(wěn)定缺陷。因此，在具體建筑結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)處理中，必須要針對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性進(jìn)行判斷分析，保障整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)能夠較為穩(wěn)定，對(duì)于一些不是特別理想的平面結(jié)構(gòu)也需要進(jìn)行及時(shí)修正。

3.4 提高建筑結(jié)構(gòu)整體抗震性的設(shè)計(jì)

（1）地基的選擇要保證科學(xué)合理，地基選擇的好壞對(duì)建筑的抗震性起到?jīng)Q定性的作用，我們?cè)谶M(jìn)行房屋的設(shè)計(jì)時(shí)一定要進(jìn)行全面、充分的實(shí)地考察和研究，保證所選擇的地基的科學(xué)性，一定要考慮到所選地基出現(xiàn)變形的情況。另外，對(duì)于同一個(gè)房屋內(nèi)不同的結(jié)構(gòu)單元也應(yīng)該建設(shè)在相同性質(zhì)的地基上，這樣能夠降低房屋在地震時(shí)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)自身之間的應(yīng)力，使房屋的抗震能力得到提高。（2）房屋抗震的連續(xù)性設(shè)計(jì)，在進(jìn)行房屋抗震設(shè)計(jì)時(shí)如果想使其抗震性能得到提高，一定要使房屋整體結(jié)構(gòu)的連續(xù)性得到保證，在房屋建的過(guò)程中要保證房屋的構(gòu)件連接穩(wěn)定可靠，保證房屋保持一個(gè)整體，在抗震的過(guò)程中依靠自身結(jié)構(gòu)的整體性化解和分散地震產(chǎn)生的能量。（3）建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性設(shè)計(jì)在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，規(guī)則性設(shè)計(jì)對(duì)于房屋的抗震性具有十分重要的影響，所以在實(shí)際房屋的建設(shè)時(shí)要盡量采用規(guī)則設(shè)計(jì)，這樣能夠依靠房屋自身的對(duì)稱性來(lái)增加抗震的能力。但是有些建筑可能因?yàn)槊烙^、地形等因素不能采用規(guī)則設(shè)計(jì)方案時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況合理的設(shè)置一些抗震縫，使不規(guī)則的結(jié)構(gòu)自身作為一個(gè)整體，提高房屋的抗震性。

3.5 設(shè)置多條抗震防線

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，需要設(shè)置多條抗震防線。考慮到地震時(shí)間存在差異，伴隨多次余震，受到地震反復(fù)沖擊，會(huì)給建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成損壞，若高層建筑物設(shè)置一道防線，當(dāng)建筑受到一次破壞后，難以抗衡后續(xù)破壞，因此需要設(shè)置多道保護(hù)，確保高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.6 做好倒塌分析

開(kāi)展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采取倒塌分析法，做好建筑倒塌分析，以優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)，達(dá)到抗震標(biāo)準(zhǔn)。可以借鑒超高層建筑經(jīng)驗(yàn)，譬如：某超高層建筑為Ⅷ度抗震設(shè)防烈度建筑，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，利用倒塌分析法，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案分析，發(fā)現(xiàn)采取內(nèi)嵌鋼支撐剪力墻方案，能夠有效的增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度?；诘顾治?，明確此工程采取全支撐方案建設(shè)總材料用量可節(jié)約11.2%，建筑結(jié)構(gòu)抗倒塌儲(chǔ)備能力可以增加14.8%，建筑的抗震性能較好。采取對(duì)比各種最小地震剪力系數(shù)調(diào)整方案，能夠明確采取調(diào)整地震剪力，開(kāi)展剛度驗(yàn)算，設(shè)計(jì)建筑構(gòu)件承載力，能夠獲得較好的效果，此方案和提高剛度縮短建筑結(jié)構(gòu)自振周期的方案相比，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)倒塌關(guān)鍵位置，能夠提高建筑結(jié)構(gòu)整體的抗倒塌能力，此方案的實(shí)施，增加鋼用量約0.1%?？偠灾?，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，做好倒塌分析，能夠準(zhǔn)確衡量各類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的效果，明確各類抗震措施對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，發(fā)揮著積極的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，抗震概念設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，分析當(dāng)前我國(guó)建筑工程中存在的問(wèn)題，加大研究力度，準(zhǔn)確把握抗震概念設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，總結(jié)以往的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，切實(shí)提高建筑物的抗震性，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的施工技術(shù)，結(jié)合我國(guó)實(shí)際地質(zhì)情況和施工技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，盡可能將地震危害降到最低，保證民眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，推動(dòng)人類社會(huì)不斷向前邁進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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