孫元明

（滁州全椒縣皖東規(guī)劃建筑勘察設(shè)計(jì)研究院）

淺析建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

孫元明

（滁州全椒縣皖東規(guī)劃建筑勘察設(shè)計(jì)研究院）

本文通過文獻(xiàn)研究及定性分析和定量分析相結(jié)合的研究方法，針對(duì)我國建筑行業(yè)中存在的不能很好地應(yīng)對(duì)地震抗震的問題，通過整體全面的分析，對(duì)比分析一些國外的先進(jìn)做法，結(jié)合我國實(shí)際狀況，總結(jié)并提出了我國在建筑行業(yè)抗震方面所存在問題的原因，并從建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)平面、建筑結(jié)構(gòu)靜力分析方法、建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施、獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值和室層數(shù)輸入這幾個(gè)大的方面的優(yōu)化進(jìn)行了分析，提出了我國在建筑抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的實(shí)用對(duì)策，為我國建筑事業(yè)的發(fā)展及優(yōu)化做出詳細(xì)周密的部署與計(jì)劃。

建筑；抗震結(jié)構(gòu)；優(yōu)化

在我國建筑事業(yè)迅速發(fā)展的背景下，其內(nèi)部的建筑結(jié)構(gòu)在一定程度上也得到了相應(yīng)的完善，然而我國在抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面所做的工作具有一些先天性的不足，綜合我國當(dāng)前的抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況來看，存在的大大小小的問題對(duì)我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已經(jīng)帶來了嚴(yán)重的影響。因此，為促進(jìn)我國建筑行業(yè)的發(fā)展，保證人民的生命財(cái)產(chǎn)安全以及國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國必須實(shí)現(xiàn)建筑中抗震結(jié)構(gòu)有設(shè)計(jì)的深度優(yōu)化。隨著我國發(fā)展的日益現(xiàn)代化，科學(xué)技術(shù)在我們的日常生活中無處不在滲透著，同樣，在建筑行業(yè)中也是必不可少的。由于建筑與人們的生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)，由于建筑的這樣一個(gè)特點(diǎn)再加上地震破壞的機(jī)理又總是讓人捉摸不透，比較復(fù)雜，因此，做好建筑中的減震優(yōu)化設(shè)計(jì)是非常重要的。下面我們將從建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)平面、建筑結(jié)構(gòu)靜力分析方法、建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施、獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值以及室層數(shù)輸入這六個(gè)方面來進(jìn)行探討建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

1 建筑結(jié)構(gòu)中抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化問題

在建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)多條抗震的防線是一個(gè)非常明智的選擇。因?yàn)樵谶@種情況下，可以保證抗震系統(tǒng)運(yùn)行過程中由其它多個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)分工運(yùn)行活動(dòng)特點(diǎn)的正常工作。一般意義上來講，一次強(qiáng)烈的地震發(fā)生過后，隨之而來的是一系列的小的余震，在這種背景下，建筑工作人員在進(jìn)行建筑作業(yè)時(shí)，積極主動(dòng)地建立起一些系列的分布緩和區(qū)域，從而增強(qiáng)抗震的結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)外部的最大冗余度，這樣，一些耗費(fèi)高能的部件就有了相應(yīng)的剛度與延展性，在遇到強(qiáng)大的地震過后，這些結(jié)構(gòu)能夠很好地吸納掉重大量度的能量。因而為避免在遇到強(qiáng)烈的地震時(shí)發(fā)生建筑倒塌現(xiàn)象而使得抗震結(jié)構(gòu)的抗震的性能是非常有必要的。除此之外，在抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，要注意平衡各個(gè)部分間的抗震性能的優(yōu)化，不能局部的對(duì)某一個(gè)部件進(jìn)行特殊抗震優(yōu)化，因?yàn)樵谝粋€(gè)部分結(jié)構(gòu)抗震性能較為強(qiáng)大時(shí)，其它的部分便顯得相對(duì)薄弱，這對(duì)整個(gè)抗震結(jié)構(gòu)來講其影響是非常不利的。

2 建筑結(jié)構(gòu)中的平面優(yōu)化的問題

在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，平面的設(shè)計(jì)具有具足輕重的作用，平面設(shè)計(jì)若是未達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，那么建筑在建造的過程中其結(jié)構(gòu)有可能會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，這對(duì)于整個(gè)建筑來講是非常不利的，它不僅直接影響到建筑外觀的美感，而且有可能會(huì)隱藏著一些危及人們生命財(cái)產(chǎn)安全的隱患，因此這種現(xiàn)象必須杜絕。在平面設(shè)計(jì)的過程中，為使建筑的結(jié)構(gòu)達(dá)到平衡，建議設(shè)計(jì)人員通常情況下都要采用具有豎直對(duì)稱軸的圖形進(jìn)行平衡設(shè)計(jì)，這樣在一定程度上可以避免建筑設(shè)計(jì)的不對(duì)稱的情況。在某些特殊情況下，若一定要采用不對(duì)稱的平面圖形設(shè)計(jì)，那么則要控制好它的突出點(diǎn)或其他一些容易造成不平衡建筑結(jié)構(gòu)的情況發(fā)生的隱患。這樣，做好建筑結(jié)構(gòu)中平面的設(shè)計(jì)的優(yōu)化工作，在某種程度上為抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化做出了一定的貢獻(xiàn)。

3 建筑結(jié)構(gòu)中的靜力的研究方法的問題

在建筑結(jié)構(gòu)研究過程中，它的分析方法是多種多樣的，而靜力的研究方法則是其中的一項(xiàng)。一般來講，建筑結(jié)構(gòu)分析過程中平面結(jié)構(gòu)的協(xié)同與空間桿系的方法是通常采用的計(jì)算方法，但是這些方法在實(shí)際的操作過程中往往也存在一些弊端，因?yàn)橐恍┍壤苄〉牟糠直热缯f墻體連梁，倘若將它們也模擬成空間桿的模型，那么計(jì)算的誤差往往會(huì)非常大，這樣自然而然的就導(dǎo)致了計(jì)算結(jié)果的極度不合理。因此，在這種背景下，借助一些輔助的方法來進(jìn)行協(xié)同運(yùn)行是非常有必要的，而有限元法則是首選。

4 建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造的方式問題

通常意義上來講，在建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造優(yōu)化方面有梁柱的箍筋間距的優(yōu)化和強(qiáng)柱與弱梁的優(yōu)化。在梁柱的箍筋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中，建筑工程根據(jù)抗震等級(jí)的規(guī)定對(duì)間距的最大或最小限度來進(jìn)行操作，然而，在實(shí)際的操作過程中，所流出來的空間間距往往不能滿足系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)際需要，因此，好需要實(shí)際操作中的加密行為。而在加密的過程中要注意箍筋的加密范圍來保證其誤差降到最低甚至為零，這是相對(duì)來說比較有效的一個(gè)解決方法。在強(qiáng)柱弱梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中，實(shí)際操作往往使得柱子的橫截面過于小，與此同時(shí)，梁的橫截面反而就比較大，在這種設(shè)計(jì)中，一旦遇到強(qiáng)烈的地震，這些結(jié)構(gòu)往往由于地震能量超過它的最大承載能力而支撐不住，導(dǎo)致建筑物的坍塌，因此，在建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中一定要慎重，杜絕類似坍塌情況的發(fā)生。

5 建筑結(jié)構(gòu)中獨(dú)立的設(shè)計(jì)荷載的取值問題

在建筑進(jìn)行荷載設(shè)計(jì)的過程中，要注意到風(fēng)荷載對(duì)房子的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的影響。當(dāng)進(jìn)行整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分的框架整體計(jì)算中，一定要將風(fēng)荷載輸入其中，不能由于在地震發(fā)生時(shí)，在他之外的一般的建筑的風(fēng)荷載不能起到一定的控制作用而不進(jìn)行其風(fēng)荷載的輸入，這將給整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)造成巨大的影響。因此來講，必須將建筑的風(fēng)荷載輸入到建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)建的過程設(shè)計(jì)中。除此之外，建筑結(jié)構(gòu)在進(jìn)行獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過程中，要注意將剪力設(shè)計(jì)值輸入其中，因?yàn)樵诖诉^程中，如果只是簡(jiǎn)單地將軸力的設(shè)計(jì)值與彎矩設(shè)計(jì)值加入其中，或者是僅僅將軸力的設(shè)計(jì)值加入其中，而忽略了剪力設(shè)計(jì)值，那么它們的結(jié)果往往是使得獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)值比實(shí)際只要偏小，對(duì)建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及上部建筑的結(jié)構(gòu)將會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。

6 建筑結(jié)構(gòu)中樓層數(shù)目的輸入的問題

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)于計(jì)算地基以及基礎(chǔ)底板的豎直方向的荷載的形成可以一次性的完成。與此同時(shí)，在進(jìn)行抗震計(jì)算的時(shí)候，對(duì)于框架的柱子的底部的橫截面積的彎矩的設(shè)計(jì)值，程序會(huì)進(jìn)行自動(dòng)的與最大系數(shù)相乘這一過程，除此之外，要對(duì)房屋的鑲嵌的結(jié)構(gòu)固定位置進(jìn)行準(zhǔn)確的判定與調(diào)整，對(duì)房屋的側(cè)移的剛度進(jìn)行相應(yīng)的分析比較是相對(duì)明智的一種方式。通過這種方法，工作人員可以很明了的采用相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施對(duì)于材料版面的長度寬度以及厚度進(jìn)行相應(yīng)的控制，保證其在實(shí)際操作中能保證建筑抗震安全的范圍之內(nèi)。對(duì)于這樣一種方法，在建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中起到了良好的基礎(chǔ)保障性的作用。

7 結(jié)語

在我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅速現(xiàn)代化的今天，人們的生活水平日益提高，科學(xué)技術(shù)的水平也在日益壯大。因而這些高科技的元素很容易被滲透到人們對(duì)生活質(zhì)量要求日趨精致的切身用品中，而建筑在關(guān)乎人民日常生活及人民怯生安全的特點(diǎn)下，躋身其中自然不在話下。而在建筑迅速發(fā)展的背景下，建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在一定程度上也得到了相應(yīng)的完善。然而我國在這方面所做的工作具有一些先天性的不足，對(duì)我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來了阻礙。一個(gè)安全高效的抗震建筑能夠保證在地震發(fā)生的情況下，人們的財(cái)產(chǎn)及人身安全得到應(yīng)有的保障；而如果沒有這樣一個(gè)安全、科學(xué)、高效的抗震技術(shù)，那么，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，人們就不得不承受巨大的損失，嚴(yán)重時(shí)甚至危及到自身的生命。因此，對(duì)我國在建筑抗震結(jié)構(gòu)的過程給予高度重視，并對(duì)此進(jìn)行給予相應(yīng)的政策支持，并不斷地完善與健全相應(yīng)的制度勢(shì)在必行。

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TU318

A

1673-0038（2015）35-0035-02

2015-8-12

孫元明（1986-），男，工程師，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類工作。