葛永華

（廣州南方建筑設(shè)計(jì)研究院廣東廣州510640）

抗震技術(shù)在民用房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

葛永華

（廣州南方建筑設(shè)計(jì)研究院廣東廣州510640）

房屋建筑不僅是人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾A(chǔ)，也是保護(hù)人類的一道重要防線。地震是常見的自然災(zāi)害之一，它對(duì)建筑結(jié)構(gòu)具有難以想象的破壞力。然而，由地震引起的建筑結(jié)構(gòu)倒塌，往往會(huì)給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大的威脅。本文對(duì)抗震技術(shù)在民用房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析。

抗震技術(shù)；民用房屋；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1　引言

地震是一種較為常見的自然災(zāi)害，地震的發(fā)生往往會(huì)伴隨著建筑結(jié)構(gòu)的倒塌，從而給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大的威脅和損失。近年來(lái)，由于我國(guó)地震等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，致使加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震倒塌能力成為建筑工程建設(shè)的一個(gè)重要項(xiàng)目?？拐鸺夹g(shù)成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵因素，它直接決定著人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。所謂建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是指建筑相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)認(rèn)真仔細(xì)的對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)書進(jìn)行閱讀和研究之后，所對(duì)建筑物進(jìn)行的總體全面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從總體上來(lái)看，它起著直接控制和主導(dǎo)建筑物抗震性能的作用。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)作為建筑設(shè)計(jì)的重要組成部分，對(duì)建筑的穩(wěn)定性和抗震性起到至關(guān)重要的作用，因此，研究其常見問題和解決方法具有重要的意義。

2　建筑結(jié)構(gòu)抗震倒塌的主要影響因素

2.1原材料的選擇

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)抗震施工設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，原材料的選擇是及其重要的，它對(duì)建筑物的抗震倒塌能力具有決定性作用。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，原材料的選擇是確保地震對(duì)建筑破壞程度最小化的基礎(chǔ)工程，采用高質(zhì)量，高品質(zhì)的建筑材料，就會(huì)隨之提升建筑物的抗震倒塌能力，從而在最大程度上降低地震對(duì)建筑的破壞程度。尤其是在建筑結(jié)構(gòu)的墻體部分，一定要選擇抗震性能較好的材料，由此才能為建筑結(jié)構(gòu)抗震倒塌能力的設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力的保障，從而增長(zhǎng)建筑的使用年限。

2.2施工質(zhì)量

建筑的施工質(zhì)量不僅彰顯著一個(gè)企業(yè)的內(nèi)在修養(yǎng)，更關(guān)系著人民的生命及財(cái)產(chǎn)安全。然而，一些建筑企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)利益最大化，縮短工期，忽略施工質(zhì)量，從而給建筑結(jié)構(gòu)抗震倒塌性能的設(shè)計(jì)帶來(lái)了不可預(yù)估的潛在危險(xiǎn)，從而威脅著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。建筑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，不僅對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震倒塌能力具有直接的影響力，而且也是強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)抗震倒塌能力的重要因素。因此，作為施工企業(yè)來(lái)說(shuō)，一定要嚴(yán)格把握施工質(zhì)量，在獲得自身利益的同時(shí)，也為住戶及社會(huì)帶來(lái)保障。

2.3選擇合適的施工場(chǎng)地

選擇適當(dāng)?shù)氖┕さ?，不僅能保障施工進(jìn)度順利進(jìn)行，而且能為公司的利益帶來(lái)最大化。在實(shí)際的建筑施工過(guò)程中，部分建筑企業(yè)在施工之前并未對(duì)地理位置進(jìn)行進(jìn)一步的探測(cè)和勘察，由此導(dǎo)致建筑企業(yè)因結(jié)構(gòu)原因引發(fā)危險(xiǎn)和破壞。選擇不恰當(dāng)?shù)氖┕?chǎng)地以及河岸滑坡等易發(fā)生地震等自然災(zāi)害的地方，大大提高了風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，從而對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成極大的破壞及威脅。因此，施工單位在施工之前，一定要做好對(duì)施工地的探測(cè)工作，這樣不僅可以為建筑的質(zhì)量打下良好的基礎(chǔ)，也為施工單位提供了便利，同時(shí)為公司的利益帶來(lái)最大的保障。

3　加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震技術(shù)

3.1合理選擇建筑施工場(chǎng)地和建筑材料

合理選擇建筑施工場(chǎng)地和建筑材料，是提高建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的重要因素。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，建筑場(chǎng)地必須要選擇在遠(yuǎn)離已發(fā)生坍塌的山崖和容易出現(xiàn)泥石流的山體地帶，以免發(fā)生不可控制的自然災(zāi)害。在進(jìn)行建筑工程方案設(shè)計(jì)前，必須要仔細(xì)勘察施工場(chǎng)地的環(huán)境，充分了解施工場(chǎng)地的地理?xiàng)l件，從地理位置上降低地震活動(dòng)對(duì)建筑物的影響。合理選擇建筑結(jié)構(gòu)材料對(duì)提高建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力具有十分重要的意義。建筑材料必須要選擇抗震性能好的材料，嚴(yán)禁部分施工單位為降低施工成本而偷工減料，從而產(chǎn)生工程質(zhì)量問題，引發(fā)災(zāi)難。

3.2懸掛抗震

懸掛抗震裝置結(jié)構(gòu)很大部分的質(zhì)量甚至是全部質(zhì)量均懸掛在地面上，地震到來(lái)時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)上層的分離導(dǎo)致無(wú)慣性力產(chǎn)生，從而達(dá)到顯著抗震的目的。懸掛抗震的原理是阻止地面的地震波傳遞至建筑主體結(jié)構(gòu)，防止主體結(jié)構(gòu)受到損壞。懸掛抗震技術(shù)適用范圍沒有其他技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，鋼結(jié)構(gòu)，大型鋼結(jié)構(gòu)是其主要的使用結(jié)構(gòu)，又分為主框架和子結(jié)構(gòu)兩部分，懸掛子結(jié)構(gòu)，主框架結(jié)構(gòu)便與子結(jié)構(gòu)分離。當(dāng)?shù)卣鸩ǖ竭_(dá)懸掛部位時(shí)，地震能量大大減少，有效控制了地震的傳遞，減少建筑在地震中的損害。

3.3強(qiáng)基設(shè)防

施工單位必須要在關(guān)鍵部分加固設(shè)防，為建筑物的抗震防災(zāi)能力提供保障。所謂強(qiáng)基設(shè)防，就是加強(qiáng)地基抗震能力，設(shè)置抗震防線。地基沉降引起的結(jié)構(gòu)破壞，是導(dǎo)致建筑受地震影響倒塌的主要原因。①加強(qiáng)地基的抗震能力，合理選擇最優(yōu)地基，是提高建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力的有效途徑。②還需要清楚地了解施工場(chǎng)地的土壤性質(zhì)。一般要選擇土質(zhì)堅(jiān)硬的地帶進(jìn)行施工，不僅可以有效地提高抗震倒塌能力，而且還能降低地基的沉降速度。③合理設(shè)計(jì)地基的埋置深度，也可以有效地降低地震引起的滑移和傾覆，從而提高整個(gè)建筑的穩(wěn)定性。④通過(guò)設(shè)置抗震防線來(lái)降低建筑結(jié)構(gòu)的破壞，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，地基關(guān)系著整座建筑物的壽命。

3.4層間抗震

抗震技術(shù)結(jié)合抗震技術(shù)即為層間抗震。但是層間抗震的減震效果比基礎(chǔ)抗震技術(shù)的減震效果差，低20%左右。雖然層間抗震技術(shù)沒有非常明顯的效果，但此項(xiàng)技術(shù)有廣泛的應(yīng)用范圍，不僅能夠用于新建建筑物，而且能對(duì)既有建筑物進(jìn)行加固。地震與地質(zhì)結(jié)構(gòu)關(guān)系密切，當(dāng)建筑物與地震波運(yùn)動(dòng)的方向相同時(shí)，相較于垂直于地震波方向的建筑來(lái)說(shuō)，其運(yùn)動(dòng)幅度更大，震害更慘重。所以，在建筑物的抗震減震設(shè)計(jì)中應(yīng)要關(guān)注這一點(diǎn)，充分考慮建筑所在地的地質(zhì)情況，仔細(xì)研究該地的地震震向，盡量保持建筑物的走向與垂直于地震方向，從根本上降低地震對(duì)建筑的危害。層間抗震的初衷是在原結(jié)構(gòu)上安裝耗能減震裝置，該裝置由質(zhì)量和抗震支座組成，地震來(lái)臨時(shí)，裝置抗震和質(zhì)量減震共同協(xié)作用于吸收地震能量，消弱地震損害，使地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響降低?？拐鹧b置的支座材料可選用橡膠，通過(guò)改建結(jié)構(gòu)夾層或原結(jié)構(gòu)隔熱層，就能達(dá)到減震的目的。層間抗震如圖1所示。

圖1　層間抗震

3.5強(qiáng)化局部構(gòu)件，加強(qiáng)構(gòu)件間的連續(xù)性

地震發(fā)生時(shí)，會(huì)產(chǎn)生的橫波和混合波，其對(duì)建筑結(jié)構(gòu)具有極大的破壞力。因此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要重視局部構(gòu)件的設(shè)計(jì)，確保建筑物的主體結(jié)構(gòu)與局部構(gòu)件間的連續(xù)性和穩(wěn)定性。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)建筑后砌墻的連接設(shè)計(jì)及框架設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件間的連續(xù)性，從而降低因受力不均出現(xiàn)的抗震薄弱區(qū)，提高整個(gè)建筑物的抗震能力。

3.6合理設(shè)置建筑嵌固端

建筑物的質(zhì)心和鋼心不一樣會(huì)使得建筑物重心不穩(wěn)的狀況，在地震發(fā)生時(shí)建筑結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)很大的扭曲，造成破壞的加大。所以按照建筑場(chǎng)地地基特點(diǎn)與受地震破壞作用的強(qiáng)弱做好分類，遵循形狀規(guī)則、豎向均勻和結(jié)構(gòu)對(duì)稱的原則，并且根據(jù)建筑場(chǎng)地的實(shí)際情況做好抗震措施，保證建筑結(jié)構(gòu)的重心保持穩(wěn)定，避免建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)頭重腳輕的現(xiàn)象。建筑嵌固端如圖2所示。

3.7提高減震技術(shù)，提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力

圖2　建筑嵌固端

目前，被廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)減震的技術(shù)是增加建筑結(jié)構(gòu)的附加阻尼。在建筑結(jié)構(gòu)中安裝減震裝置，可以有效提高建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力。一般來(lái)說(shuō)，降低地震能量的減震裝置都安裝在建筑結(jié)構(gòu)上，以降低對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響。但是，建筑結(jié)構(gòu)的變形可能會(huì)影響減震裝置功能的發(fā)揮。因此，減震技術(shù)還需要不斷提升和優(yōu)化，發(fā)展成一更成熟更有效的減震裝置，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力。

4　結(jié)束語(yǔ)

目前，加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震技術(shù)，在當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中變得越來(lái)越重要。因此，我們?cè)谡麄€(gè)設(shè)計(jì)施工的過(guò)程中，綜合考慮實(shí)際施工需要和相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，以高度的熱情和積極的態(tài)度完成設(shè)計(jì)工作，嚴(yán)格把手每一環(huán)節(jié)的質(zhì)量關(guān)，不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，從而促使建筑結(jié)構(gòu)抗震倒塌能力得到最大的提升，提高建筑物的使用壽命。

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2015-3-19