周玥君

【摘要】建筑結(jié)構(gòu)的抗震性是對(duì)建筑質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判的主要標(biāo)準(zhǔn)。隨著近年來(lái)地質(zhì)災(zāi)害的增多，建筑行業(yè)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性投入了更多的關(guān)注和研究。文本從建筑結(jié)構(gòu)抗震性的概念及設(shè)計(jì)原則入手，分析了地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，并結(jié)合以往建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，建立了相對(duì)完善的建筑抗震機(jī)制，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)、造型設(shè)計(jì)，科學(xué)合理的布局和嚴(yán)格的抗震措施來(lái)有效保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；概念設(shè)計(jì)

1. 建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的基本概念

我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)理論的發(fā)展經(jīng)歷了從驗(yàn)算估計(jì)、應(yīng)力容量計(jì)算、破損程度計(jì)算、極限狀態(tài)計(jì)算等幾個(gè)過(guò)程?，F(xiàn)階段，我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)采用的通常是極限狀態(tài)計(jì)算的模式，同時(shí)結(jié)合了概率計(jì)算的相關(guān)技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的合理性、經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行了進(jìn)一步的提升。與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，融入了概率計(jì)算的設(shè)計(jì)方法在技術(shù)的合理性、科學(xué)性上都有了顯著的提升。但這種計(jì)算方式也存在著一定的缺陷和不足，例如對(duì)于一些近似值的計(jì)算就只能采用概率估算的方式，而無(wú)法得出精確的數(shù)值，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確度產(chǎn)生了一定的影響。從概念上來(lái)說(shuō)，建筑物是一種空間組合形式，其中的各種部件在空間結(jié)構(gòu)上進(jìn)行搭配組合，從而相互影響和聯(lián)系。因而，建筑結(jié)構(gòu)中的所有部件都是整體中的組成部分，不能脫離整體而單獨(dú)存在。

地震是一種復(fù)雜、多變且難以預(yù)料的地質(zhì)現(xiàn)象。就當(dāng)前的技術(shù)水平而言，要準(zhǔn)確的預(yù)計(jì)地震發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、強(qiáng)度等是一項(xiàng)較為困難的任務(wù)。而建筑結(jié)構(gòu)自身又是一個(gè)較為復(fù)雜的整體，在遭受地震時(shí)所受到的抗力、壓強(qiáng)都很難進(jìn)行精確的計(jì)算，其破壞機(jī)理和形變過(guò)程也難以觀測(cè)和總結(jié)。在對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)分析中必須從建筑材料、空間構(gòu)成、阻力變化等各個(gè)方面進(jìn)行綜合的考慮。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震性的分析和計(jì)算并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)應(yīng)算過(guò)程，而是需要結(jié)合環(huán)境、建筑特點(diǎn)、地震參數(shù)等多方面的因子來(lái)進(jìn)行綜合的分析和考慮。在這個(gè)過(guò)程中還需要有效應(yīng)用各項(xiàng)設(shè)計(jì)原則，并制定合理、科學(xué)的整體規(guī)劃方案，對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)都進(jìn)行有效的完善，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2. 建筑結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計(jì)的必要性

2.1地震及其他地面運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定及其復(fù)雜過(guò)程

近年來(lái)，隨著氣候和環(huán)境因素的變化，地震已成為一種頻發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，尤其是在板塊邊緣地區(qū)及地殼活動(dòng)頻繁的地區(qū)，地震給當(dāng)?shù)鼐用竦娜粘Ｉ罴吧?cái)產(chǎn)都造成了嚴(yán)重的威脅。然而，由于地震發(fā)生的隨機(jī)性及突發(fā)性，對(duì)地震的預(yù)測(cè)是一項(xiàng)難度較大的工程。盡管全世界在對(duì)地震預(yù)測(cè)的技術(shù)上已有了很大的進(jìn)步，但要精確測(cè)量出地震發(fā)生的地區(qū)和時(shí)間仍是一項(xiàng)難以完成的任務(wù)。為降低地震對(duì)當(dāng)?shù)氐牟涣加绊?，就必須做好全面的預(yù)防工作，其中對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是降低地震影響的有效措施。

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的抗震預(yù)防措施就是對(duì)建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的加固，并在選擇建筑區(qū)域時(shí)盡量避開(kāi)地殼活動(dòng)頻繁的地區(qū)或地質(zhì)因素不穩(wěn)定的地區(qū)，同時(shí)還應(yīng)避免建筑周圍有滑坡、泥石流等現(xiàn)象。通過(guò)一定的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)可以有效的增強(qiáng)建筑的抗壓強(qiáng)度，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)可以抵御更高震級(jí)的地震破壞，盡量減小房屋的破損程度，在日后的災(zāi)后重建工作中減小房屋維護(hù)的投入。

2.2抗震計(jì)算如何反映建筑結(jié)構(gòu)破壞的復(fù)雜過(guò)程

當(dāng)前世界上對(duì)地震的研究機(jī)構(gòu)尚未完全掌握地球內(nèi)部運(yùn)動(dòng)及地震發(fā)生的規(guī)律，因此還無(wú)法建立完善的計(jì)算模型和計(jì)算機(jī)制對(duì)地震的發(fā)生地點(diǎn)、強(qiáng)度等進(jìn)行精密的計(jì)算。當(dāng)前，世界的抗震計(jì)算通常是基于一定統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的概率計(jì)算，不僅計(jì)算的難度大、復(fù)雜性高，而且存在較大的誤差。建筑結(jié)構(gòu)在地震中的破壞過(guò)程本身就是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程。由于現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的多變性，對(duì)于建筑的破壞規(guī)律無(wú)法得出一個(gè)統(tǒng)一實(shí)用的模型，因此在多數(shù)情況下，抗震計(jì)算與實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)受損狀態(tài)存在著較大的誤差。在此情況下，只有對(duì)建筑結(jié)構(gòu)采用全面完善的抗震設(shè)計(jì)才能有效預(yù)防地震對(duì)建筑的破壞。

3. 建筑概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

3.1地基基礎(chǔ)與建筑場(chǎng)地的合理選擇

為提高建筑的抗震性，首先在建筑地址的選擇上就要做到優(yōu)化、合理的考慮。在進(jìn)行建筑選址時(shí)，應(yīng)盡量避免不利地段的選擇。所謂的不利地段主要指地表活動(dòng)頻繁或地質(zhì)存在斷層的區(qū)段。同時(shí)，若所在地段周邊曾發(fā)生過(guò)地震、滑坡、泥石流等現(xiàn)象時(shí)也不應(yīng)選為建筑地址。當(dāng)無(wú)法避免在不利地段進(jìn)行施工建筑時(shí)，應(yīng)盡量控制建筑的高度，同時(shí)增強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震預(yù)防措施。

在地基的具體設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)滿足同一性質(zhì)的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)建立在相同性質(zhì)的地基上。所有的地基結(jié)構(gòu)應(yīng)采用同一的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)?shù)鼗某煞譃檎惩?、松土或新填土?xí)r，應(yīng)適當(dāng)增加土壤的剛性。

3.2建筑物結(jié)構(gòu)、外形與尺寸的設(shè)計(jì)

合理的建筑結(jié)構(gòu)、外形與尺寸的選擇也是提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的有效途徑。目前較常采用的建筑結(jié)構(gòu)有鋼筋水泥結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚砌結(jié)構(gòu)等。而常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式則有框架結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的施工材料、工程規(guī)模、資金投入等條件進(jìn)行綜合的考慮，在保證建筑安全性、抗震性的前提下，盡量實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益。

為滿足一定的抗震性能，建筑結(jié)構(gòu)通常需要符合一定的設(shè)計(jì)規(guī)范。首先，在進(jìn)行建筑施工前必須有完整的設(shè)計(jì)圖紙。圖中必須對(duì)相關(guān)的抗震設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)注。其次，建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)設(shè)置多級(jí)抗震預(yù)防措施，防止部分零件結(jié)構(gòu)的破壞對(duì)建筑整體的抗震性造成影響。同時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)中還應(yīng)有基本的抗震承載機(jī)制。當(dāng)建筑受到強(qiáng)烈的撞擊或震動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)一定的形變來(lái)分散作用力的大小。建筑結(jié)構(gòu)還應(yīng)當(dāng)具備一定的剛度，避免過(guò)度的形變是建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌。

3.3選擇適合建筑特征的抗震結(jié)構(gòu)體系

建筑的整體抗震結(jié)構(gòu)布局體系也是影響建筑抗震性能的主要因素之一。在建筑的平面布局中應(yīng)盡量保持建筑的對(duì)稱、平行。通過(guò)中心區(qū)域的合理設(shè)置來(lái)達(dá)到建筑設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。在建筑的垂直布局上，應(yīng)符合上下結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)、統(tǒng)一，并實(shí)現(xiàn)受力的均衡分散。這樣的布局不僅能夠減少工程成本的投入，還能極大的提高工程建設(shè)的效率，在最大程度上實(shí)現(xiàn)建筑工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

3.4嚴(yán)格把關(guān)材料質(zhì)量，確?？拐鹗┕べ|(zhì)量

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)對(duì)于建筑材料的選擇具有嚴(yán)格的要求。在抗震設(shè)計(jì)中，建筑材料的選擇必須符合相關(guān)規(guī)定及要求。首先，對(duì)于粘土磚而言，其強(qiáng)度必須高于MU10，混凝土磚塊的強(qiáng)度也不應(yīng)低于MU7.5。在鋼筋水泥結(jié)構(gòu)中，由于難以找到符合規(guī)定型號(hào)的鋼筋結(jié)構(gòu)，通常會(huì)采用其他型號(hào)的鋼筋進(jìn)行代替。在這一過(guò)程中，必須選擇比原有鋼筋強(qiáng)度更高的鋼筋進(jìn)行代替。在進(jìn)行替換時(shí)，要計(jì)算好鋼筋的橫截面積，避免應(yīng)鋼筋粗細(xì)的不同而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的位移。有數(shù)據(jù)表明，短柱及短柱夾層在橫截面積相同的情況下，能夠承載的強(qiáng)度更大，因此在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量使用短柱材料。當(dāng)使用材料的強(qiáng)度無(wú)法滿足要求時(shí)，可以通過(guò)增大材料橫截面積的方式來(lái)提高材料的強(qiáng)度。

4. 總結(jié)

掌握概念設(shè)計(jì)，將有助于明確抗震設(shè)計(jì)思想，靈活恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用抗震設(shè)計(jì)原則，不致陷于盲目的計(jì)算工作，為抗震計(jì)算創(chuàng)造有利條件，使計(jì)算分析結(jié)果更能反映地震時(shí)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，從而做到比較合理地進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。合理的結(jié)構(gòu)選型、規(guī)則對(duì)稱的平立面布局、良好的構(gòu)件連接和整體性、加強(qiáng)的抗震構(gòu)造措施、嚴(yán)格的施工管理是提高建筑抗震能力的有效保障。

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