【摘 要】本文從建筑抗震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)出發(fā)，分析了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，以及建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的先決條件，針對(duì)加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震方法進(jìn)行詳細(xì)探究。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；抗震方法

引言

地震作為破壞力最強(qiáng)的自然災(zāi)害，其對(duì)于人們的生活及建筑物損壞的程度是毀滅性的，為了防止地震對(duì)人類(lèi)生活及建筑物的過(guò)度破壞，實(shí)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)生命及財(cái)產(chǎn)安全的保護(hù)，建筑工程必須要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中做好抗震設(shè)計(jì)。近年來(lái)，在專(zhuān)家、學(xué)者的共同專(zhuān)研和努力下，我國(guó)建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)水平得到了顯著提升，這幫助我國(guó)建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震安全性實(shí)現(xiàn)了突破，我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)水平正在逐步完善。

一、建筑抗震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

1、剛?cè)嵯酀?jì)。在建筑抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中若一味的提高結(jié)構(gòu)抗力，增加結(jié)構(gòu)剛度，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度大則在地震發(fā)生過(guò)程中地震作用也會(huì)相應(yīng)增大，即在增加結(jié)構(gòu)剛度的同時(shí)也增強(qiáng)了地震作用，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)則往往造成建筑物局部受損導(dǎo)致建筑物各個(gè)擊破；而若建筑物剛度太柔，雖然可以依靠其柔性消減外力，但容易導(dǎo)致建筑物過(guò)大形變而不能使用，甚至在地震發(fā)生時(shí)導(dǎo)致整體傾覆。因此在高層建筑物設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)堅(jiān)持剛?cè)嵯酀?jì)原則，即建筑物在地震過(guò)程中既能滿(mǎn)足變形要求，又能減小地震力的雙重目標(biāo)。

2、多道設(shè)防。由于每次強(qiáng)震之后都會(huì)伴隨多次余震，因此在建筑物的抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中若只有一道設(shè)防，則其在首次被破壞后而余震來(lái)臨時(shí)其結(jié)構(gòu)將因損傷積累而倒塌，因此，建筑物的抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，在地震發(fā)生時(shí)由具有較好延性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件協(xié)同工作來(lái)抵擋地震作用[1]。

二、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

1、結(jié)構(gòu)規(guī)則性。建筑物尤其是高層建筑物設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)要求對(duì)建筑進(jìn)行合理的布置。大量地震災(zāi)害表明平立面簡(jiǎn)單且對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型建筑物在地震時(shí)具有較好的抗震性能，因?yàn)樵摲N結(jié)構(gòu)建筑容易估計(jì)出其地震反映易于采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施并且進(jìn)行細(xì)部處理。建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性是指建筑物在平立面外形尺寸抗側(cè)力構(gòu)件布置、承載力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面對(duì)稱(chēng)均勻、體型簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)剛度質(zhì)量沿建筑物豎向變化均勻，同時(shí)應(yīng)保證建筑物有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)影響，并應(yīng)盡量滿(mǎn)足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻，以盡量減小結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力和豎向構(gòu)件間差異變形對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。

2、層間位移限制。高層建筑都具有較大的高寬比，其在風(fēng)力和地震作用下往往能夠產(chǎn)生較大的層間位移，甚至?xí)^(guò)結(jié)構(gòu)的位移限值。而國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)為該位移限值大小與結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)體系甚至裝修標(biāo)準(zhǔn)以及側(cè)向荷載等諸多因素有關(guān)，其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值（一般在1/550-1/1000范圍內(nèi)）則比鋼結(jié)構(gòu)（1/200-1/500范圍內(nèi)）要求嚴(yán)格，風(fēng)荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴(yán)格，因此在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑物的實(shí)際情況以及所處的地理位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，既要滿(mǎn)足其具有足夠的剛度又要避免結(jié)構(gòu)在水平荷載的作用下產(chǎn)生過(guò)大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性以及正常使用功能等。

3、控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。大量事實(shí)表明，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的平面布置不規(guī)則、不對(duì)稱(chēng)導(dǎo)致建筑層間水平荷載合力中心與建筑結(jié)構(gòu)剛度中心不重合，在地震發(fā)生時(shí)建筑結(jié)構(gòu)除發(fā)生水平位移外還易發(fā)生扭轉(zhuǎn)性破壞甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分重視扭轉(zhuǎn)的影響。由于建筑物在扭轉(zhuǎn)作用下各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間變形不同，其中距剛心較遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)邊緣的抗側(cè)力單元的層間側(cè)移最大；同時(shí)在上下剛度不均勻變化的結(jié)構(gòu)中，各層的剛度中心未能在同一軸線上，甚至?xí)a(chǎn)生較大差距，以上情況都會(huì)使各層結(jié)構(gòu)的偏心距和扭矩發(fā)生改變，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)對(duì)各層的扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)分別計(jì)算[2]。

三、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的先決條件

1、合理的選址

在建筑結(jié)構(gòu)抗震水平設(shè)計(jì)中，合理的選址是最基本的先決條件。為了保證選址的正確、合理性，我國(guó)政府部門(mén)已經(jīng)出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)減災(zāi)抗震法》等法律條文，其中明確規(guī)定“對(duì)于有可能發(fā)生的重大建設(shè)性工程以及次生災(zāi)害進(jìn)行嚴(yán)格的地震安全指標(biāo)評(píng)價(jià)，按照地震安全評(píng)價(jià)結(jié)果，明確相關(guān)建筑物的抗震設(shè)防要求，并對(duì)其進(jìn)行分別設(shè)防”。

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)其實(shí)際質(zhì)量可分為四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其中：甲類(lèi)： 涉及國(guó)家公共安全的重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害等特別重大災(zāi)害后果；乙類(lèi)： 地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的生命線相關(guān)建筑；丙類(lèi)：除甲、乙、丁類(lèi)建筑外的其他普通建筑類(lèi)型；丁類(lèi)：抗震級(jí)別相對(duì)較低的建筑。根據(jù)對(duì)相關(guān)法規(guī)的分析，在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要選擇對(duì)建筑有利的場(chǎng)地，避免在不利地段建設(shè)大型民用建筑，以防止地震破壞隱患的出現(xiàn)。對(duì)于一些軟基地段，也必須要進(jìn)行充分的處理，才能夠進(jìn)行合適的建筑設(shè)計(jì)。另外對(duì)于地震可能引起的次生災(zāi)害問(wèn)題，也必須要予以正確的處理，進(jìn)一步保證選址的正確性。

2、科學(xué)的設(shè)計(jì)

當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，不同的建筑結(jié)構(gòu)所受到的地震影響是不同的，為了最大限度降低地震災(zāi)害的影響，建筑設(shè)計(jì)人員在抗震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況來(lái)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的選擇。目前，我國(guó)常用的建筑結(jié)構(gòu)可以分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、和鋼結(jié)構(gòu)等。通過(guò)對(duì)這幾種結(jié)構(gòu)的比較分析得出，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力相對(duì)較強(qiáng)，因?yàn)槠渥陨砭哂休^好的柔韌性，而現(xiàn)代高層建筑一般都采用剪力墻或筒體結(jié)構(gòu)。所以當(dāng)建筑物因地震災(zāi)害而出現(xiàn)應(yīng)力變形時(shí)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能夠依靠自身良好的承載力對(duì)其進(jìn)行一定程度的控制，這是其它結(jié)構(gòu)所不具備的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，高層建筑建設(shè)的增多，大大增大了其在地震災(zāi)害影響下的水平位移和抗側(cè)移剛度，這在無(wú)形之中就加大了地震災(zāi)害的影響，為了避免地震災(zāi)害影響程度的增大，在高層建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)，必須要考慮結(jié)構(gòu)的側(cè)移度。

3、堅(jiān)實(shí)的質(zhì)量

地震作為破壞性超強(qiáng)的自然災(zāi)害，想要最大限度降低其對(duì)建筑的破壞，保證建筑設(shè)計(jì)堅(jiān)實(shí)的質(zhì)量是最基本的防護(hù)措施。相比較而言，我國(guó)建筑設(shè)計(jì)水平發(fā)展較為緩慢，在地震設(shè)計(jì)方面也存在不夠合理的情況，這使得很多建筑結(jié)構(gòu)都出現(xiàn)了地震安全隱患，過(guò)大的自身重量也加大了地震危害。為了保證建筑結(jié)構(gòu)抗震水平，必須要在建筑抗震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中科學(xué)的運(yùn)用抗震理論，根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)原則，利用有效措施來(lái)提高建筑結(jié)構(gòu)的可靠性與安全性。

四、加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震方法探究

1、基礎(chǔ)性防震措施應(yīng)用

1.1 地基隔震。地基隔震是在建筑地基與土層之間設(shè)置緩沖層，以便在地震發(fā)生時(shí)減小建筑與土層之間的震動(dòng)碰撞，實(shí)現(xiàn)對(duì)震能的有效吸收和反射作用，減小地震對(duì)建筑物的破壞。目前，我國(guó)最常使用的地基隔層為瀝青材料隔震層。

1.2 基礎(chǔ)隔震?；A(chǔ)隔震是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，想要降低地震對(duì)建筑物的破壞，就必須要做好基礎(chǔ)隔震措施。在對(duì)建筑基礎(chǔ)采取抗震措施時(shí)，為了減小地震對(duì)上部結(jié)構(gòu)的破壞，需要在建筑物的上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)位置接觸處設(shè)置隔震層，防止地震力由地基處向上部結(jié)構(gòu)傳播，降低地震對(duì)建筑上部結(jié)構(gòu)的破壞。基礎(chǔ)抗震裝置一般采用混合隔震裝置、基底滑移隔震裝置和夾層橡膠隔震裝置等。

1.3 間層隔震。間層隔震是為了吸收地震的沖擊余力而設(shè)置的，間層隔震的有效設(shè)置能夠?qū)φ鹆M(jìn)行再次削減，以達(dá)到降低地震對(duì)建筑的破壞作用。間層隔震一般都安裝在原始結(jié)構(gòu)層上，是我國(guó)最早使用的抗震措施，具有施工操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。

1.4 懸掛隔震。懸掛隔震是通過(guò)懸掛的方式，將建筑物全部或部分結(jié)構(gòu)脫離地面，從而在地震出現(xiàn)時(shí)，降低地面震動(dòng)與建筑物之間的震力作用。目前，此種抗震措施多用于大型鋼結(jié)構(gòu)建筑當(dāng)中，收到了較為不錯(cuò)的抗震效果。

2、機(jī)敏減震支撐體系

機(jī)敏減震支撐體系是集成現(xiàn)代科技技術(shù)的防震系統(tǒng)，其利用活塞運(yùn)動(dòng)的原理，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)，保證建筑結(jié)構(gòu)中的內(nèi)、外鋼能夠通過(guò)不斷的滑動(dòng)來(lái)消減地震的破壞力，減輕震力破壞和消耗地震作用力的傳導(dǎo)。目前，這項(xiàng)技術(shù)還在不斷的研究和完善當(dāng)中，相信其很快就能夠?qū)崿F(xiàn)有效的應(yīng)用，為建筑抗震設(shè)計(jì)水平的提升做出貢獻(xiàn)[3]。

3、效能減震技術(shù)應(yīng)用

效能減震是實(shí)現(xiàn)對(duì)地震所產(chǎn)生動(dòng)能的消耗，來(lái)減輕地震能的傳導(dǎo)大小，從而降低其對(duì)建筑物的破壞程度。目前，在此技術(shù)方面一般采用消能器和阻尼器，兩種器械都能夠?qū)崿F(xiàn)地震能量的有效消耗和吸收，減小震力對(duì)建筑主體的破壞，以達(dá)到對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)性定的保護(hù)。目前，效能減震技術(shù)在我國(guó)建筑防震設(shè)計(jì)中得到了有效的應(yīng)用，其在新建筑的防震設(shè)計(jì)和舊建筑的抗震加固方面，都起到了良好的效果。

4、結(jié)構(gòu)抗震措施比較

現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施，主要是根據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型和重要性、房屋高度、地震烈度、場(chǎng)地類(lèi)別等因素確定，是對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能水準(zhǔn)的宏觀定性控制，而不是對(duì)具體的結(jié)構(gòu)性能和震害損失的定量描述。設(shè)計(jì)人員只需要按照規(guī)范采取對(duì)應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，而在采取了這些措施以后結(jié)構(gòu)在地震時(shí)的性能狀態(tài)具體如何，設(shè)計(jì)人員并不能準(zhǔn)確把握。這種做法的經(jīng)濟(jì)性和合理性都不足?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計(jì)是把結(jié)構(gòu)在一定強(qiáng)度地震作用下的變形需求與抗震措施對(duì)應(yīng)了起來(lái)，通過(guò)對(duì)構(gòu)件截面進(jìn)行變形能力設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)具備與預(yù)期性能水平相符的變形和耗能能力，從而達(dá)到目標(biāo)性能水平。這樣使得結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)要求與抗震措施聯(lián)系起來(lái)，是一種具體對(duì)應(yīng)的定量的抗震措施。由于通過(guò)設(shè)計(jì)人員主動(dòng)選擇抗震措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期的抗震性能，因此對(duì)結(jié)構(gòu)在未來(lái)地震時(shí)的整個(gè)反應(yīng)過(guò)程比較清楚。這樣制定抗震措施成為性能設(shè)計(jì)的重要組成部分，需要在設(shè)計(jì)的一開(kāi)始確定性能目標(biāo)時(shí)就考慮進(jìn)去。

結(jié)束語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)生活正常秩序的有效維持，保證人類(lèi)的生命及財(cái)產(chǎn)安全，做好抗震設(shè)計(jì)是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了能夠?qū)⒖拐鹪O(shè)計(jì)的功能性最大限度發(fā)揮出來(lái)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)多分析此前的抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際建筑的特點(diǎn)，來(lái)進(jìn)行科學(xué)的抗震設(shè)計(jì)，為提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震水平打下良好而又堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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