■劉潔瑜 ■合肥市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，安徽 合肥 230000

城市化進(jìn)程的加快，促進(jìn)了城市規(guī)模的擴(kuò)大和城市人口的增加，也在同時(shí)推動(dòng)了建筑行業(yè)的快速發(fā)展。對(duì)于建筑工程而言，良好的質(zhì)量和穩(wěn)定性直接關(guān)系著人們的日常工作和生活，需要設(shè)計(jì)和施工人員的充分重視。而隨著高層建筑的大量涌現(xiàn)，做好建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)成為建筑設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，但是在實(shí)際操作中，建筑抗震設(shè)計(jì)存在著一些不足和問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)人員的重視和解決。

1 建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要性

在建筑設(shè)計(jì)，尤其是高層建筑設(shè)計(jì)中，做好抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常必要的。在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)下，我國(guó)的城市化進(jìn)程不斷加快，城市規(guī)模的擴(kuò)大和城市人口的增加使得城市的人地矛盾日益凸顯。在這樣的背景下，高層建筑得到了迅猛發(fā)展，并且迅速成為城市建筑發(fā)展的主流方向。但是，建筑高度越高，其自身的重量也就越大，對(duì)于震動(dòng)的抵抗能力越差，如果高層建筑的設(shè)計(jì)還按照普通建筑設(shè)計(jì)的方法，一旦遭遇地震，必然會(huì)導(dǎo)致建筑的損壞或倒塌，引發(fā)嚴(yán)重的后果。因此，在設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分重視建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保結(jié)構(gòu)能夠在強(qiáng)度、剛度、延性等方面達(dá)到最佳，實(shí)現(xiàn)“小震不動(dòng)、中震可修、大震不倒”的目的，保障建筑的使用安全。

2 建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

從當(dāng)前的發(fā)展情況看，我國(guó)在建筑抗震設(shè)計(jì)中，存在著一些不足和問(wèn)題，需要相關(guān)人員的充分重視。這些問(wèn)題主要表現(xiàn)在:

(1)缺乏全面的地質(zhì)勘查。許多建筑工程在設(shè)計(jì)初期，并沒(méi)有對(duì)擬建場(chǎng)地進(jìn)行全面的地質(zhì)勘查，存在著地質(zhì)資料不全的問(wèn)題，影響了地基設(shè)計(jì)的合理性，從而給建筑整體結(jié)構(gòu)帶來(lái)了很大的安全隱患。

(2)缺乏可靠的建筑材料。對(duì)于建筑工程而言，結(jié)構(gòu)材料直接決定了建筑整體的性能和質(zhì)量，在相同條件下，材料性能越好，則建筑整體的穩(wěn)定性和質(zhì)量也就越好，抵抗地震作用的能力也越強(qiáng)。但是當(dāng)前許多建筑設(shè)計(jì)和施工單位為了減少施工成本，往往會(huì)選擇質(zhì)量相對(duì)較差的材料，雖然能夠滿(mǎn)足建筑的質(zhì)量要求，但是其抗震性能難以保證。

(3)缺乏合理的平面布局。在抗震設(shè)計(jì)中，要求建筑的平面和立面布局應(yīng)該規(guī)整、對(duì)稱(chēng)，確保質(zhì)量分布和剛度變化的均勻，這樣才能保證建筑整體的抗震性能。但是，當(dāng)前許多建筑在平面設(shè)計(jì)中存在著嚴(yán)重的不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象，影響了建筑的整體剛度及抗震性能。

(4)缺乏規(guī)范的防震縫設(shè)計(jì)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)高層建筑存在以下三種情況時(shí)，需要設(shè)置相應(yīng)的防震縫:一是平面各項(xiàng)尺寸都超過(guò)了《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》的限值而且沒(méi)有相應(yīng)的加強(qiáng)措施;二是各部分結(jié)構(gòu)的剛度或者荷載相差懸殊同時(shí)也沒(méi)有采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施;三是建筑存在較大的錯(cuò)層。而從目前來(lái)看，許多建筑在設(shè)計(jì)過(guò)程中，并沒(méi)有重視防震縫的設(shè)計(jì)，嚴(yán)重影響了建筑整體的穩(wěn)定和安全。

3 混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效措施

在混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要滿(mǎn)足兩個(gè)方面的需求，一是剛度需求，設(shè)計(jì)人員必須明確建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的地形地貌、建材特性等，對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，同時(shí)以建筑結(jié)構(gòu)的連接設(shè)置為輔助，對(duì)其進(jìn)行一定的調(diào)整，提升建筑的抗震性能;二是受力需求，根據(jù)地震災(zāi)害數(shù)據(jù)顯示，如果混凝土建筑剛度比較柔軟，則其在地震作用下，主體結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞，甚至可能導(dǎo)致崩塌。因此，應(yīng)該充分考慮建筑結(jié)構(gòu)中連接點(diǎn)和構(gòu)建的受力需求，采取合理有效的措施，進(jìn)行相應(yīng)的減震消災(zāi)。

在現(xiàn)有技術(shù)條件下，混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震結(jié)構(gòu)包括抗震層、防震縫和抗震支座等，這里分別對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

(1)抗震層。抗震層一般位于建筑基礎(chǔ)的頂部，是最為基本的抗震構(gòu)造形式，能夠最大限度地對(duì)地震能量進(jìn)行隔離，從而保證建筑的使用安全。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，為了保證安裝和維護(hù)的便利性，需要在抗震層頂部梁底與基礎(chǔ)面之間留出0.8m 以上的空間。從建筑功能方面分析，為了對(duì)抗震層頂部的樓板進(jìn)行有效利用，可以以地下室或者半地下室的形式，將抗震層設(shè)置在地下室柱頂或者墻頂。同時(shí)，為了對(duì)構(gòu)件的受力情況進(jìn)行改善，當(dāng)水平剪力較大時(shí)，可以在柱體中設(shè)置相應(yīng)的減震器，將抗震層的剪力和彎矩分別傳遞到柱或者墻的上下端。

(2)防震縫。防震縫是指為了防止地震對(duì)于建筑的破壞，在適當(dāng)位置設(shè)置的縫隙，可以將建筑分為若干形體簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)剛度均勻的獨(dú)立部分。簡(jiǎn)單來(lái)講，防震縫是為了減輕或者防止相鄰結(jié)構(gòu)單元在地震作用下相互碰撞而預(yù)先設(shè)置的間隙。通過(guò)設(shè)置防震縫，可以對(duì)復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割，形成相對(duì)規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，從而減少建筑的扭轉(zhuǎn)、改善結(jié)構(gòu)抗震性能。在對(duì)防震縫進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，保證其寬度的合理性，如果完全按照規(guī)范要求，則在強(qiáng)烈地震作用下，仍然可能會(huì)發(fā)生碰撞;如果防震縫寬度過(guò)大，則會(huì)影響建筑立面設(shè)計(jì)。對(duì)于體形相對(duì)規(guī)則的混凝土結(jié)構(gòu)建筑，可以不設(shè)置防震縫，而如果建筑的結(jié)構(gòu)非常不規(guī)則，而且建筑場(chǎng)地并沒(méi)有限制，則應(yīng)該設(shè)置防震縫，同時(shí)防震縫的寬度應(yīng)該能夠滿(mǎn)足抗震支座在遭遇強(qiáng)烈地震時(shí)的位移要求，并考慮建筑與周?chē)鷺?gòu)造物之間可能出現(xiàn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

(3)抗震支座?？拐鹬ё嘤糜诘卣鹩绊懕容^大的部分或者伸縮梁較大，需要通過(guò)滑動(dòng)釋放內(nèi)應(yīng)力的部分。通常來(lái)講，要想保證對(duì)地震作用的有效隔離，抗震支座必須具備幾個(gè)方面的性能，一是應(yīng)該能夠承擔(dān)上部建筑的荷載，同時(shí)變形較小，具備良好的豎向剛度和豎向承載力;二是在水平方向上必須具備較小的水平剛度，以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的自振周期，減少上部結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)及下部結(jié)構(gòu)的層間剪力;三是必須有適當(dāng)?shù)淖枘?，以限制結(jié)構(gòu)位移;四是抗震支架的使用壽命不能少于建筑結(jié)構(gòu)的使用年限。對(duì)于建筑設(shè)計(jì)人員而言，不僅需要熟悉抗震支座的各項(xiàng)性能，而且還應(yīng)該熟練掌握其實(shí)驗(yàn)方法，以保證抗震支座的耐久性和相關(guān)力學(xué)性能。

在對(duì)抗震支座進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇時(shí)，通常需要注意以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:①地震波設(shè)計(jì):指通過(guò)人工地震波的方式，對(duì)抗震支座的性能進(jìn)行檢驗(yàn)。假定地震震級(jí)為8 級(jí)，震中距50km，則在彈性分析時(shí)，輸入速度為25cm/s，在彈塑性分析時(shí)，輸入速度為50cm/s。②抗震裝置計(jì)算:在輸入地震波對(duì)抗震裝置的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，去大震時(shí)固有周期目標(biāo)值為3s，等效粘性阻尼比的目標(biāo)值為10%。③上部結(jié)構(gòu)截面計(jì)算:采用基于長(zhǎng)期應(yīng)力和一次設(shè)計(jì)用剪力的地震應(yīng)力，對(duì)上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)步性容許應(yīng)力設(shè)計(jì)。此時(shí)，以一次設(shè)計(jì)用建立超過(guò)輸入25cm/s 的地震反應(yīng)建立;當(dāng)輸入波為50cm/s 時(shí)，以上部結(jié)構(gòu)基本上不屈服為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。④設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:對(duì)應(yīng)地震動(dòng)為25Cm/s 和50cm/s 的地震反應(yīng)分析，對(duì)于抗震支座最大位移量的確定方法為:取疊合橡膠墊的容許水平位移37.5mm 的1/1.5 為輸入波水平達(dá)50cm/s 時(shí)的最大位移，再取此值的1/1.5 為輸入水平達(dá)25cm/s 時(shí)的最大值。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)下，我國(guó)的建筑行業(yè)得到了飛速發(fā)展和進(jìn)步，高層建筑的不斷涌現(xiàn)，對(duì)于建筑的穩(wěn)定性和安全性也提出了更高的要求。在混凝土結(jié)構(gòu)建筑中，做好抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的，直接影響著建筑整體的穩(wěn)定和安全，需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員的充分重視。

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