石惠

摘要：地震具有突發(fā)性，且可預見性低，因此應以貫徹預防為主要方針，而其最根本的就是要搞好抗震設(shè)防和提高現(xiàn)代高層建筑抗震能力。本文從多個角度的建筑抗震設(shè)計方法，建筑抗震概念設(shè)計兩方面進行概述。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；建筑設(shè)計；方法

地震是自然災害在我國比較常見的之一，它的特點是突發(fā)性強，破壞性和可預見性低，所以為了增強建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，一定要科學合理的抗震設(shè)計，有效提高現(xiàn)代建筑的抗震性能，以預防為主，從根本上有效保證建筑物的抗震性能，如何盡量減少地震所造成的破壞和損失。

一、 建筑抗震概念設(shè)計

地震是一種難以把握的隨機振動，其自身的復雜性和不確定性對于準確預測房屋遭遇的參數(shù)和特性無非是現(xiàn)代建筑科技的挑戰(zhàn)?？拐鹪诮Y(jié)構(gòu)分析方面仍存在許多不確定性因素，例如未充分考慮非彈性性質(zhì)，空間結(jié)構(gòu)作用和阻尼變化，材料實效等諸多因素，因此抗震設(shè)計不能完全依賴計算得到的結(jié)果。長期抗震經(jīng)驗總結(jié)的抗震工程基本概念和抗震工程的基本理論應是抗震問題的基本立足點，同時也是良好結(jié)構(gòu)性能的決定因素。

1 建筑場地的選擇

地震中經(jīng)常出現(xiàn)的“輕災區(qū)有重災，重災區(qū)有輕災的現(xiàn)象，就是由于地震對房屋的破壞不只是在結(jié)構(gòu)上還有對房屋周圍場地條件的破壞。例如地基土的不均勻沉陷 滑坡，粉土 沙土液化，地表的錯動與地裂?？拐鹪O(shè)防區(qū)的建筑工程場地選擇應遵循以下幾點原則：

（1）密實均勻的中硬場地土和開闊平坦的堅硬場地土是建筑抗震有利地段的最好選擇。

（2）避開對建筑抗震的不利地段，例如突出的山嘴、高聳孤立的山丘、河岸和邊坡邊緣、采礦區(qū)、軟弱場地土、非巖質(zhì)陡坡、在平面分布上巖性狀態(tài)成因明顯不均勻的場地土。

二、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的主要方法

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計所采用的方法是多樣的，在抗震設(shè)計過程中不但要設(shè)計出完美的方案，還應該做好建筑物的補救措施。因此，通常建筑師在抗震設(shè)計過程中需要進行綜合分析，合理的對結(jié)構(gòu)的布置與材料使用進行探討，這將直接影響到建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的效果。所以，在設(shè)計過程中要合情合理，不偷工減料，這樣才能夠最大程度的減輕地震帶來的破壞。

1、建筑抗震結(jié)構(gòu)體系的選擇

建筑的抗震結(jié)構(gòu)體系是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要重點考慮的內(nèi)容，建筑結(jié)構(gòu)方案的選擇是否合理對整個建筑的安全性與經(jīng)濟性起著至關(guān)重要的作用。具體來看，應該從以下幾個方面進行設(shè)計：

（1）建筑結(jié)構(gòu)體系應該盡量避免由于部分結(jié)構(gòu)或作建筑構(gòu)件破壞而造成整個結(jié)構(gòu)失去抗震能力，甚至失去其自身的承載能力?？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計的一個基本原則就是要求結(jié)構(gòu)具有足夠的贅余度以及內(nèi)力的重分配能力，即使由于地震而使得建筑結(jié)構(gòu)的部分構(gòu)件喪失，其他的構(gòu)件依然可以承擔其建筑載荷的能力，保證整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；

（2）建筑的結(jié)構(gòu)體系應具有清晰的計算簡圖以及科學的地震力傳遞途徑。在該過程中，豎向構(gòu)建布置時要盡量使得其在垂直載荷力的作用下應力水平趨于均勻。建筑屋蓋梁系的布置應該通過最短的途徑傳遞至豎向構(gòu)件的墻、柱結(jié)構(gòu)中，而且盡量保證其上部結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件傳來的垂直重力載荷通過一到兩層轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換。同時，整個結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系也應該予以明確，通過有框架、剪力強、簡體與支撐等形成，其應該盡量貫通使用，使得其豎向載荷盡量均勻；

（3）建筑結(jié)構(gòu)體系必須具有足夠的承載能力，其良好的變形能力能夠很好的消耗地震能量。且建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能夠很好的對其塑性內(nèi)力重新分布，可以更加充分的發(fā)揮其耗散地震能量的作用；

（4）應該保證建筑結(jié)構(gòu)體系具有足夠的強度和剛度。通過合理分布強度和剛度使得建筑局部不會出現(xiàn)被削弱或突變的問題，從而有效控制了應力集中或者塑性變形的問題。同時，框架結(jié)構(gòu)設(shè)計要保證節(jié)點不會被破壞，對于結(jié)構(gòu)薄弱的部位，可以適當采取提高抗震能力的相關(guān)措施。

2、合理選擇結(jié)構(gòu)形式

當前，我國建筑所使用的結(jié)構(gòu)形式主要包括磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土結(jié)構(gòu)與全鋼結(jié)構(gòu)幾種。在抗震設(shè)計過程中要根據(jù)不同的地震區(qū)域以及需要的抗烈度能力選擇對應的結(jié)構(gòu)形式。其中，鋼筋混凝土具有較強的柔性，使得其具有較強的變形能力，而且承載能力較高，因此其具有較強的抗震能力。

在選擇抗震結(jié)構(gòu)方案的過程中，可以根據(jù)建筑的功能需要以及抗震要求進行綜合選擇，尤其是對于高層建筑的設(shè)計，該原則起著至關(guān)重要的作用。隨著建筑樓層與高度的增加，抗震結(jié)構(gòu)在地震的作用以及使用載荷的作用下產(chǎn)生的位移將迅速增加，這時就需要抗震結(jié)構(gòu)具有更大的抗側(cè)移剛度。因為不同類型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)件與組合方式的不同，其受力特點也不一樣，其抗側(cè)移剛度同樣存在較大的差別，因此其適應不同高度的樓層。這些因素在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中都必須考慮到。

3、合理的平立面布置

建筑物的動力性能基本上取決于它的建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡單合理，結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則，從而確保房屋具有良好的抗震性能。建筑物的平、立面布置宜規(guī)則、對稱，質(zhì)量和剛度變化均勻，避免樓層錯層。但事實上，由于城市規(guī)劃、建筑藝術(shù)和使用功能等多方面的要求，建筑不可能都設(shè)計成方形或圓形。我國《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，對地震區(qū)高層建筑平面形狀作了明確規(guī)定；并提出對平面的凹角處應采取加強措施。對體形復雜的建筑物合理設(shè)置變形縫，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要進行水平地震作用計算和內(nèi)力調(diào)整，并應對薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施，嚴格控制建筑物的高度和高寬比。

（1）對于建筑體型確定的探討

體型的確定對于建筑物的防震至關(guān)重要，尤其是限高的評價，首先要區(qū)分結(jié)構(gòu)類型是否符合標準，巨型結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu)均是不符合地震建筑的限高建筑。其次是建筑及抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則對稱，并應具有良好的整體性。第三個方面是建筑物的立面布局宜采用梯形、矩形和三角形等變化均勻的幾何形狀，盡量不要采用帶突然變化的階梯形立面、大底盤建筑，甚至倒梯形立面第三個方面是建筑物應盡量減小高度，尤其是限制高度比。

4、多道抗震防線的設(shè)置

多道設(shè)防就是人為加強某些豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，提高部分的可靠度；并且有意識地設(shè)置一些薄弱環(huán)節(jié)，使其在強震作用下退出工作。在遇到建筑物的基本周期與地震卓越周期相同或接近的情況時，多道防線就更顯示出其優(yōu)越性。當?shù)谝坏揽箓?cè)力防線因共振而破壞，第二道防線接替后，建筑物自振周期將出現(xiàn)較大幅度的變化，與地震卓越周期錯開，使建筑物的共振現(xiàn)象得以緩解，減輕地震的破壞作用。

5、剛度、承載力和延性的匹配

地震時建筑物所受地震作用的大小與其動力特性密切相關(guān)，建筑物應具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性。當結(jié)構(gòu)具有較高的抗力時，其總體延性的要求可適當降低；反之，較低的抗力需要較高的延性要求相配合。提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，往往是以提高工程造價及降低結(jié)構(gòu)延性指標為代價的。要使建筑物具有很強的抗倒塌能力，最理想的是使結(jié)構(gòu)中的所有構(gòu)件都具有較高的延性，然而實際工程中很難做到。有選擇地提高結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件以及關(guān)鍵桿件的延性是比較經(jīng)濟有效的辦法。

結(jié)語：隨著建筑的迅速發(fā)展，建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計工作的重點和難點，建筑物的抗震設(shè)計是衡量建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是否符合要求的重要指標。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是一個完整、系統(tǒng)的概念，從場址的選擇到建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計，抗震設(shè)計貫穿了整個過程。因此需要準確、合理的運用不同的抗震設(shè)計方法，根據(jù)建筑情況的不同區(qū)別對待，才可以得到最合理的抗震設(shè)計。

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