建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計理念

靳曉東

摘要：在建筑結(jié)構(gòu)的實際設(shè)計中，抗震設(shè)計是非常重要部分，在現(xiàn)階段的建筑設(shè)計中抗震設(shè)計受到廣泛關(guān)注，建筑是否具備足夠的抗震能力，也是人們在建筑使用方面非常重視的，抗震設(shè)計要從長遠的方面進行考慮，對設(shè)計理念進行更新，很多地區(qū)的抗震設(shè)計并未及時進行更新，無法跟上時代的趨勢，這是因為抗震設(shè)計并未結(jié)合行業(yè)的發(fā)展情況，另外抗震設(shè)計沒有跟上時代趨勢，國際上很多抗震設(shè)計的經(jīng)驗，并未及時進行引進。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);設(shè)計;抗震結(jié)構(gòu);設(shè)計理念

1建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計原則概述

1.1建筑結(jié)構(gòu)規(guī)整性

建筑設(shè)計階段的工作是整個建筑工程中十分重要的工作，對建筑物抗震能力的設(shè)計便是設(shè)計工作中重要的一部分。相關(guān)設(shè)計人員開展設(shè)計時，需在建筑物的力學結(jié)構(gòu)等方面的計算工作的基礎(chǔ)上進行，因為建筑物的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)是其中非常重要的一部分。具體分析抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，可以使設(shè)計人員設(shè)計的建筑物的結(jié)構(gòu)更加完整和應力分布更為均勻，以提升其建筑物的穩(wěn)定性。另外，在建筑物構(gòu)件的設(shè)計中，對其強度的變化要堅持由下到上、由高到低的原則。在此基礎(chǔ)上，就需要相關(guān)設(shè)計人員在設(shè)計過程中對建筑物的整體平面結(jié)構(gòu)，造型的平面和立體結(jié)構(gòu)進行分析，盡量保證其對稱性。

除此之外，在建筑施工中，為使慣性力進行相應集中，使慣性力在建筑物中的傳遞更為快速，要根據(jù)施工情況對建筑施工方案進行優(yōu)化和調(diào)整。在建筑中常使用豎向抗側(cè)力構(gòu)建施工，是因為其在地震發(fā)生時可以更好地將地震的破壞力均勻分散，使其在地震來臨時安全性更高。

1.2建筑的結(jié)構(gòu)剛度

地震時所產(chǎn)生的作用力是雙向的，也就是說，在地震發(fā)生時，建筑物會受到來自多個不同方向的力的作用，因此在設(shè)計其抗震結(jié)構(gòu)的過程中需要對多方面的作用力進行分解和分散，以更好地保護建筑物。對設(shè)計工作而言，其設(shè)計的過程中就要通過加大水平面主軸這方面的剛度，在符合標準之上進行相應的設(shè)計。如果剛度特別高，就會造成建筑在受到不均勻外力的作用下因其硬度大、韌性不足極容易發(fā)生斷裂。這樣，建筑物結(jié)構(gòu)變形的風險就比較大，因而在設(shè)計工作中需要注意其柔性結(jié)構(gòu)和剛性結(jié)構(gòu)的融合。設(shè)計工作中的剛?cè)峤Y(jié)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，可以使得建筑物在破壞力逐漸增加的過程中減少建筑物結(jié)構(gòu)的應力彎曲和變形的情況出現(xiàn)，也可以減少坍塌的現(xiàn)象。通過相關(guān)設(shè)計工作的研究發(fā)現(xiàn)，建筑物抗震能力的提升還要配合抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的使用，使建筑物的穩(wěn)定性得到進一步的提升。因而，需在行業(yè)要求的施工和設(shè)計標準之上進行抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的進一步優(yōu)化和穩(wěn)定性提升。

2建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的主要目標

地震主要是由于板塊的劇烈活動，同時在該過程之中釋放出巨大的能量，從而引發(fā)地殼振動。由于地殼運動帶來的地震，其具有破壞力強、不可控、突發(fā)性強的特點，所以，等級較高的地震，也將給該區(qū)域內(nèi)的生產(chǎn)、生活帶來毀滅性的影響。房屋是人們工作與生活之中的重要一部分，所以，建筑結(jié)構(gòu)性能設(shè)計的目標也是為了提高抗震設(shè)計、建筑質(zhì)量。目前，我國政府對于建筑物的抗震設(shè)計極為重視，并出臺了《房屋建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》、《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》等規(guī)定，這就要求開發(fā)單位以及設(shè)計單位在進行設(shè)計的過程之中，既需要考慮建筑物的功能性、經(jīng)濟性、美觀性，同時還應當考慮其抗震性能等。

當然，我國對于建筑物的質(zhì)量也極為關(guān)注，所以，設(shè)計人員還應當根據(jù)現(xiàn)場施工的地質(zhì)條件，水文條件等，并從更加宏觀的角度充分考慮到地震振動變化而帶來的影響，并根據(jù)其具體的環(huán)境來考慮建筑物的抗震能力，以此來確保建筑物能夠被安全的使用。

3抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的作用

建筑的抗震設(shè)計，首先可以讓建筑在受到常規(guī)地震沖擊，并處于本地區(qū)的設(shè)防烈度內(nèi)，可以保證建筑處于完好的狀態(tài)，繼續(xù)保證建筑的使用。另外是在保證建筑在遭遇高強度地震的情況下，出現(xiàn)損壞后修整，讓人們的生命以及財產(chǎn)可以不受傷害。最后是在建筑遇到罕見強震的情況下，建筑不至于出現(xiàn)坍塌。21世紀以來國內(nèi)的地震多發(fā)，諸多的城市受到地震的影響，給地方經(jīng)濟以及人們的生命造成嚴重威脅，而地震造成的危害，多數(shù)是因為建筑受到摧毀后導致。在建筑設(shè)計中抗震設(shè)計的地位不斷提升。

4建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點

4.1做好建筑抗震場地的選擇

在進行實際抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，對抗震場地的選擇十分重要，這涉及建筑結(jié)構(gòu)地基的穩(wěn)定性和安全性。地震災害的過程也就是地表位置錯動的過程，不同土質(zhì)、不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的工程，處理過程所面臨的地震威脅大小也不盡相同。地震時，建筑的劇烈振動，對建筑物結(jié)構(gòu)的破壞力作用巨大，建筑場地選擇不當，就會造成建筑物結(jié)構(gòu)的破壞性加強，坍塌風險性增加。對此，在建筑物選址工作中，要盡量減少對土層過軟地帶的開發(fā)，并做好地基加固工作。

4.2合理選擇建筑結(jié)構(gòu)體系

作為抗震工作的主體部分，建筑物結(jié)構(gòu)的方案體系設(shè)計顯得尤為重要。首先，在抗震方案設(shè)計工作中，要把握好建筑物的功能和全局，對其整體分析，不因為局部的建筑結(jié)構(gòu)而對整個建筑物性能產(chǎn)生影響。在結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，對結(jié)構(gòu)保持一定的贅余度，使其個別損壞的部位不會對整體結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定性造成嚴重影響。其次，對地震發(fā)生時力和波動的傳遞路徑要進行模擬和分析，在計算圖紙中進行良好的分析計算工作。豎直結(jié)構(gòu)需要在垂直重力的作用下使得橫向的壓應力保持穩(wěn)定。在轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作中，要保證其豎向構(gòu)件對于重力載荷的傳遞工作，保證其承載能力和分散能力。最后，在設(shè)計工作中保證好對剛度和強度的控制工作，保證均勻分配到建筑物整體設(shè)計水平的要求。

4.3提升建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)計算的水平

建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)計算和核對工作，在設(shè)計過程中也是十分重要的一部分，因而在設(shè)計過程中要對建筑物的基本情況進行具體分析，對建筑物所能夠承受的應力和相應載荷進行計算說明，以保證設(shè)計的科學性。在受地震外力的沖擊作用時，建筑結(jié)構(gòu)的類型不同，進行參數(shù)計算的模型和方式也不同?，F(xiàn)在通常采用的是計算機模擬技術(shù)方法對建筑物和地震的實際情況進行模擬作用，進行數(shù)據(jù)核算和模擬分析的過程，檢驗其抗震效果和安全性。

4.4運用計算機科學設(shè)計建筑力學模型

借助計算機技術(shù)，在抗震設(shè)計中，可以對建筑結(jié)構(gòu)的具體抗震數(shù)據(jù)展開精確計算，從而讓建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力保持良好的水平，可以讓設(shè)計結(jié)構(gòu)與建筑實際的需求是符合的，計算機可以進行充分分析，建筑結(jié)構(gòu)在荷載的作用下出現(xiàn)的變化，然后繪制出設(shè)計圖紙?？梢詷?gòu)建出更加符合實際需求的建筑模型，分析出建筑的抗震能力是否符合實際的要求?，F(xiàn)階段在抗震設(shè)計中，借助信息技術(shù)，在數(shù)據(jù)分析以及建模方面都是更加方便的。因此設(shè)計人員可以充分使用先進的技術(shù)，比如BIM技術(shù)，就是一種在建筑內(nèi)非常受歡迎的技術(shù)手段，在建筑設(shè)計的階段對BIM技術(shù)展開應用，各部門充分參與到建筑設(shè)計中，讓抗震設(shè)計更加萬無一失。在建模方面BIM有可視化的特點，可以滿足相關(guān)的要求。

4.5選擇延展性以及強度高的材料

在抗震設(shè)計中，材料的選用也是非常關(guān)鍵的，結(jié)構(gòu)設(shè)計中要注重材料符合相關(guān)要求，在抗震能力上，結(jié)構(gòu)合理是一方面，建筑質(zhì)量也是至關(guān)重要的。因此在抗震設(shè)計中，要與建筑設(shè)防水平、房屋的高度、基礎(chǔ)以及建筑材料等各個方面進行協(xié)調(diào)。選擇合適的建筑材料，在抗震方面主要考慮的是強度以及延性，因此需要充分滿足材料的均質(zhì)性標準，各個位置的構(gòu)件連接都是要具備足夠的連續(xù)性。借助這些方面的設(shè)計，可以對建筑抗震性是否合格進行反向檢驗。建筑材料方面，在抗震設(shè)計中可以進行選擇，當然經(jīng)濟性以及建筑質(zhì)量也是要考慮到的因素。

5房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計注意事項

認識到抗震設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要意義，設(shè)計人員在開展具體工作前應注意一些事項，一方面，嚴格控制建筑設(shè)計限值，按照相關(guān)的規(guī)章制度設(shè)計人員應明確建筑物的層數(shù)和總體樓高，并加以嚴格控制。此時，假設(shè)建筑物的設(shè)防烈度為8度，其建筑層數(shù)應小于6層。而針對于黏土多磚型的建筑而言其總體高度應小于18米，如房屋建筑結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，其整體高度應小于45米。

另一方面，結(jié)構(gòu)連接點及屋頂設(shè)計中的注意事項，設(shè)計人員在工作中，應保證房屋主體結(jié)構(gòu)連接符合抗震基本要求，其設(shè)計過程中，建筑構(gòu)件形式和種類日趨增多，具體包括玻璃幕墻、花崗巖以及大理石板材等，這些結(jié)構(gòu)雖然在一定程度上，增加了建筑物本身的強度，但是，為保證房屋抗震性能的穩(wěn)步提升，設(shè)計人員還應注重非結(jié)構(gòu)固件對建筑物的影響，例如壁櫥、玻璃隔斷以及內(nèi)隔斷，相關(guān)人員通過增加各部分的穩(wěn)定性，提高了建筑房屋整體施工水平。

結(jié)語

綜上所述，在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程之中，不僅需要其符合本地以及城市發(fā)展規(guī)劃的標準，同時應當根據(jù)其建筑物的特點，提升其自身的抗震性安全性以及美觀性等，從而為住戶提供良好的使用體驗感。當然，在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程時需要考慮的因素較多，尤其是對建筑物抗震性能的考慮顯得極為重要，因為在地震災害發(fā)生之時，良好的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，可以保證使用者的生命安全，所以，每一位設(shè)計人員均應當重視建筑物的抗震性能，以此來做到大震不倒、中震可修、小震不壞的目標。

參考文獻：

[1]鐘仕林，歐海湖，何學淵，等.基于最優(yōu)設(shè)防烈度的抗震結(jié)構(gòu)壽命周期費用最小模型研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2018，48（S1）：321-324.