建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計要點

劉萬民

中車長春軌道客車股份有限公司 吉林長春 130062

我國是一個地震頻繁的國家。在近代，罕遇地震給國家和廣大人民群眾造成了巨大的傷害。因此，在工程建設(shè)中從決策到技術(shù)層面“抗震安全”越來越受到關(guān)注。雖然目前的建造工藝突飛猛進(jìn)，但對地震的研究水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還不能預(yù)測地震。雖然目前我國的地震烈度區(qū)劃圖在我國已經(jīng)做得非常精準(zhǔn)并且非常的科學(xué)，但它是基于有限的歷史數(shù)據(jù)。在我國，大型地震或特大型地震有時也會出現(xiàn)在低烈度地區(qū)。同時，地震發(fā)生時，地震動的三要素存在較大不確定性，即使在同一地區(qū)，不同類型的地面運(yùn)動在地震過程中對建筑物的破壞也不盡相同；地震還存在震級、傳播路徑、震中距離和震源機(jī)制等許多非確定因素，給地震研究帶來了很多困難[1]。

1 抗震設(shè)計的意義

地震活動是一種很難準(zhǔn)確預(yù)測的自然災(zāi)難，以現(xiàn)在的技術(shù)手段不可能準(zhǔn)確地對地震活動做出預(yù)測。但是依據(jù)現(xiàn)實條件，提前采取防護(hù)手段也是一種非常好的預(yù)防手段。對于非選擇性、危險性大的地震活動，如何用科學(xué)的理念和技術(shù)來預(yù)防地震的損害、來減少地震造成的各種損失?，F(xiàn)在，世界上絕大部分的國家都有各自的建筑抗震設(shè)計規(guī)范。小型地震不會對建筑結(jié)構(gòu)造成損害，中型地震可以做到對建筑物進(jìn)行加固建筑物仍然可以使用，在大型地震建筑物不會倒塌保證人員的安全。這一抗震設(shè)計原則得到了廣泛的認(rèn)可和推廣，極大地提高了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。受到地震災(zāi)害影響過程中，如果建筑物的使用功能和所采用的結(jié)構(gòu)布置不協(xié)調(diào)，那么結(jié)構(gòu)體系的抗震性能難以得到有效利用。當(dāng)出現(xiàn)破壞時，新建的建筑費用要比維修舊建筑的費用高。從經(jīng)濟(jì)成本來講，是非常不合算的，所造成的經(jīng)濟(jì)損失是無法估計的，這是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的首要任務(wù)。

當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，對于建筑結(jié)構(gòu)性質(zhì)、空間作用、材料及外界因素等問題的分析還不夠全面。因此在進(jìn)行抗震設(shè)計的過程中，不僅要對相關(guān)專業(yè)理論知識進(jìn)行深入運(yùn)用，同時也要不斷結(jié)合抗震經(jīng)驗，提出更加科學(xué)的抗震設(shè)計思路，才能有效提升建筑的抗震能力。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計要點

2.1 鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點是重量輕，承載能力高，結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度高，鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要承重構(gòu)件由鋼板和型鋼構(gòu)成，材質(zhì)均勻，各向同性好，結(jié)構(gòu)可靠性高。鋼結(jié)構(gòu)的材料屬理想彈性體，符合工程力學(xué)的基本假定，可在抗震設(shè)計中充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的材料塑性、彈性好的特點，允許有適度的變形，能很好地承受動力荷載，在罕遇地震作用下保持結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定，避免倒塌。高精度的加工制作工藝可以做到等強(qiáng)連接，實現(xiàn)強(qiáng)連接弱桿件的抗震設(shè)計原則，大大提高建筑物的抗震和承載能力。鋼結(jié)構(gòu)在我國得到越來越廣泛的應(yīng)用，特別是在大型公共建筑和基礎(chǔ)設(shè)施中。其中最重要的是機(jī)場車站、體育場館、高層建筑等。鋼殼體結(jié)構(gòu)近年也得到應(yīng)用，具有很好的空間傳力性能，能以較小的構(gòu)件厚度形成承載能力高、剛度大的承重結(jié)構(gòu)，能覆蓋或圍護(hù)大尺度的空間而不需要中間支撐，兼顧到承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的雙重作用，同時也有較好的抗震性能[2]。

2.2 組合結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

這里所提到的組合結(jié)構(gòu)主要指的是由型鋼、鋼筋混凝土組合澆筑成整體的結(jié)構(gòu)，也稱為鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)或勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以組合構(gòu)件作為主要承載結(jié)構(gòu)體系。其中主要構(gòu)件為由型鋼（或焊接鋼構(gòu)件）- 鋼筋混凝土構(gòu)成的梁、柱、墻等組合構(gòu)件。型鋼 -鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)綜合了鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，并且各自克服了鋼材和混凝土在抗震體系中的缺點：混凝土結(jié)構(gòu)自重大、鋼材在受到水平荷載時容易發(fā)生屈曲。型鋼 - 鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)具有高的承載能力以及有效地減輕結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。當(dāng)前在各種高聳的建筑物中，鋼混組合結(jié)構(gòu)都得到了廣泛的應(yīng)用，其中鋼管混凝土結(jié)構(gòu)目前應(yīng)用的最為廣泛，鋼管對混凝土的約束，使混凝土處于三向受壓的狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度，因此，這種組合結(jié)構(gòu)擁有非常高的強(qiáng)度，來抵抗地震作用。型鋼 - 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能以及延性，能滿足在不同條件下的抗震設(shè)計。

2.3 荷載作用

建筑物受自重、樓屋面可變荷載、豎向地震力等豎向作用和風(fēng)荷載、水平地震力等水平作用。由于建筑物嵌固部位位于地面或地面以下，在分析水平作用下的力學(xué)性能時，可以近似將建筑物整體看成嵌固于地面的懸臂結(jié)構(gòu)，水平作用的彎矩和變形效應(yīng)將隨建筑物高寬比的增大而顯著加大。對于高度較低的單層、多層建筑，水平荷載效應(yīng)較小，主要考慮豎向作用影響。對于建筑，隨著房屋高度增大，風(fēng)荷載、水平地震作用成為結(jié)構(gòu)受力分析應(yīng)考慮的主要因素。對于高層建筑中大跨度、長懸臂、連接體、懸挑等結(jié)構(gòu)、帶轉(zhuǎn)換層的建筑以及高抗震設(shè)防烈度地區(qū)的建筑，還應(yīng)充分考慮豎向地震作用影響[3]。

3 結(jié)語

地震災(zāi)害的發(fā)生是不可預(yù)期的，地震等級和發(fā)生的時間都不可能進(jìn)行預(yù)測，但是以現(xiàn)在的技術(shù)完全可以在地震發(fā)生時對非震中區(qū)域做出相應(yīng)的預(yù)警，從發(fā)出預(yù)警到地震波傳播至設(shè)防地區(qū)前的這一過程中，建筑物的抗震性能就顯得格外的重要，它可以為廣大的人民群眾提供寶貴的逃生時間，因此，在民用建筑設(shè)計的過程中必須充分了解到抗震設(shè)計的意義所在，確保設(shè)計的結(jié)構(gòu)能夠保證建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。為達(dá)到這一要求，必須對抗震設(shè)計進(jìn)行深入的了解，并在設(shè)計過程中充分利用各種抗震措施，使建筑物滿足抗震設(shè)計的要求。