摘要：建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)的重要部分，要保證其安全性與經(jīng)濟(jì)性就必須采用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)方法。本文結(jié)合工作實(shí)踐，闡述了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思想及其相應(yīng)的方法。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震；設(shè)計(jì)；對(duì)策；建議

引言：

隨著我國高層建筑迅速發(fā)展，其結(jié)構(gòu)體系及建筑平面布置與豎向體形也越來越復(fù)雜，再加上去年四川汶川地震的發(fā)生，給高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震分析和設(shè)計(jì)提出了更高的要求。作為工程抗震設(shè)計(jì)的依據(jù)，高層建筑的抗震分析與研究處于非常重要的地位。

一、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分析

目前，建筑物抗震設(shè)計(jì)的研究已經(jīng)取得了很多研究成果，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，在我國采用的是“三水準(zhǔn)設(shè)防、兩階段設(shè)計(jì)”的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。剛性、柔性、延性、結(jié)構(gòu)控制這四個(gè)階段的設(shè)計(jì)，是此抗震設(shè)計(jì)的主要思想。然而，由于地震是復(fù)雜隨機(jī)且偶然的地殼運(yùn)動(dòng)，并且建筑結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，因此，抗震計(jì)算假定往往與地震的實(shí)際情況差距很大。所以，在建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，良好的概念設(shè)計(jì)是提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的保障。

在建筑物抗震設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作能力與建筑材料的利用率是成正比的，因此在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分提高建筑材料利用率的協(xié)同工作。如建筑中使用的梁，在實(shí)際使用中，矩形截面受壓構(gòu)件利用率的高低受到材料在梁的中和軸附近利用率高低的影響，同時(shí)，梁彎矩的變化也是由梁長度的變化引起的。對(duì)以上情況，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，采用建筑概念設(shè)計(jì)的理念，依靠梁截面應(yīng)變梯度的調(diào)整來提高結(jié)構(gòu)的抗震性。

在對(duì)建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)使建筑物的每一個(gè)構(gòu)件都處于相互協(xié)作的工作狀態(tài)，從而確保建筑結(jié)構(gòu)體系的共同工作。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)受到載荷時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的所有構(gòu)件應(yīng)組成一個(gè)整體來共同承擔(dān)。

二、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法及存在的問題

1 框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

由柱和梁之間以鉸接、鋼接的方式相連接而構(gòu)成的承重體系結(jié)構(gòu)，稱為框架結(jié)構(gòu)。柱端剪切破壞、柱端節(jié)點(diǎn)破壞和柱端出鉸是框架結(jié)構(gòu)建筑在地震中受到的主要破壞，從而導(dǎo)致了建筑物局部倒塌或整體倒塌。因此，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵從“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)理念，來緩解框架結(jié)構(gòu)的損壞在地震中受到的破壞[3]。

2 砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

由于取材易、成本低，砌體結(jié)構(gòu)成為我國農(nóng)村建筑的主要結(jié)構(gòu)類型之一。與此同時(shí)，砌體結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪、抗拉性能造成砌體結(jié)構(gòu)的整體性較差，從而導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)的抗震性能較差，因此在地震中很容易受到破壞。較差的施工質(zhì)量、不合理的建筑結(jié)構(gòu)、被忽略的抗震措施都是導(dǎo)致砌體結(jié)構(gòu)抗震性能較差的原因，對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)而言，地震會(huì)對(duì)這些結(jié)構(gòu)造成粉碎性的傾覆和整體坍塌。

3 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)

非結(jié)構(gòu)構(gòu)件是指在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，像圍護(hù)墻、樓梯和框架填充墻等不考慮風(fēng)、承重、地震等側(cè)向力載的構(gòu)件。將非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和主體結(jié)構(gòu)可靠的錨固和連接，是在地震中能有效避免這些構(gòu)件產(chǎn)生倒塌的主要措施。在非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)中，加入一些概念、構(gòu)造、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)可靠度等必要的設(shè)計(jì)，就能通過加強(qiáng)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和主體之間的連接來提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

4 抗震設(shè)計(jì)中常見的問題

（1）建筑物基礎(chǔ)埋深太淺；

（2）相同的建筑結(jié)構(gòu)單元，建筑的基礎(chǔ)形式卻不相同；

（3）沒有充分考慮工程結(jié)構(gòu)服役的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；

（4）沒有按照規(guī)范采用時(shí)程分析法，對(duì)平面和豎向等特別不規(guī)則的建筑，進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算；

（5）相同的結(jié)構(gòu)單元，結(jié)構(gòu)受力體系卻不同；

（6）建筑的抗震設(shè)計(jì)未能體現(xiàn)地區(qū)的差別；

（7）建筑物的平面剛度布置不均勻；

（8）相關(guān)地質(zhì)勘察的資料不全或者缺少；

（9）防震縫設(shè)置不當(dāng)或漏設(shè)防震縫；

（10）建筑采用了的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)偏低；

（11）抗震構(gòu)造柱布置缺少或者使用不當(dāng)。

三、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)改進(jìn)與建議

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)重視構(gòu)件的延性性能，按照均勻?qū)ΨQ、規(guī)整整齊的等原則考慮立面和平面的布置，合理控制鋼筋的直線段錨固長度，全方位的考慮抗震的多道防線，加強(qiáng)薄弱部位，正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算等都是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)側(cè)重和改進(jìn)的方面。

1 相應(yīng)放寬結(jié)構(gòu)層間位移角限值

結(jié)構(gòu)的層間位移角作為衡量結(jié)構(gòu)變形能力和結(jié)構(gòu)剛度的指標(biāo)，其結(jié)構(gòu)層間位移角的規(guī)范是：剪力墻結(jié)構(gòu)1/1000、框-剪結(jié)構(gòu)1/800、框架結(jié)構(gòu)為1/550，與美國日本的1/200相比，我國規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)層間位移角限制偏嚴(yán)格[5]。在工程實(shí)踐中，建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算剛度比實(shí)際值小，因此，在計(jì)算時(shí)對(duì)計(jì)算周期乘以小于 1 的系數(shù)來加以修正，剪力墻結(jié)構(gòu)、框-剪結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)的周期折減系數(shù)分別為：0.9～1.0、0.7～0.8、0.6～0.7。由單自由度體系的周期計(jì)算公式 可知，周期與結(jié)構(gòu)剛度的平方是成反比的，可見建筑結(jié)構(gòu)分析得到的位移沒有得到相應(yīng)的修正。剪力墻結(jié)構(gòu)、框-剪結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算值分別偏大1.00～1.23 倍、1.56～2.04倍、2.04～2.77倍。因此，應(yīng)相應(yīng)放寬結(jié)構(gòu)層間位移角限值，減少因此造成的剛度需求偏大，最后導(dǎo)致地震反應(yīng)增大，造成投資的浪費(fèi)。

2 采用設(shè)防烈度地震參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)

“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)計(jì)理念已經(jīng)經(jīng)受住了歷史的考驗(yàn)，我國以小震作為設(shè)計(jì)依據(jù)，而歐美等先進(jìn)國家則以中震的參數(shù)進(jìn)行構(gòu)件承載力的設(shè)計(jì)。地震作用的取值小且調(diào)整系數(shù)多，對(duì)于小于 量級(jí)的失效概率并不利于設(shè)計(jì)人員對(duì)結(jié)構(gòu)總體安全度的直觀把握。因此，我國也應(yīng)以中震作為設(shè)防目標(biāo)，用小震進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的設(shè)計(jì)。由于地理位置的不同，各個(gè)國家地震作用的取值存在較大差別，不利于彼此間的交流和進(jìn)行橫向的比較，因此，我們應(yīng)該通過借鑒和學(xué)習(xí)其它國家的抗震設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)來提高自身的抗震水平。

3 不應(yīng)靠調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度來滿足規(guī)定的最小基底剪力要求

若在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，使用比實(shí)際地震小的地震作用作為依據(jù)，則最低限度的地震作用需要結(jié)構(gòu)來承擔(dān)。但若依靠加大建筑結(jié)構(gòu)的剛度來增加作用在結(jié)構(gòu)構(gòu)建上的地震作用，是不可取的。

因此，靠加大剛度來縮短周期以滿足基底最小地震作用的要求并不容易。要想增加結(jié)構(gòu)剛度，就需加大剪力墻、柱或梁斷面尺寸，從而不可避免的增加了建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，最終導(dǎo)致建筑承擔(dān)更大的地震作用剪力。

結(jié)束語

我國的建筑結(jié)構(gòu)抗震工作已取得了較大成就，抗震設(shè)計(jì)作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，得到了人們廣泛關(guān)住。通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，可有效地、合理地使建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到最佳的安全狀態(tài)。本文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析并提出了幾點(diǎn)抗震設(shè)計(jì)的改進(jìn)建議，為今后建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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