文/ 肖良才　湖南省建筑設(shè)計(jì)院　湖南長沙　410011

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當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分析要點(diǎn)

文/ 肖良才湖南省建筑設(shè)計(jì)院湖南長沙410011

【摘要】人類面臨的災(zāi)害當(dāng)中，地震災(zāi)害的影響是比較大的，因?yàn)樗泻軓?qiáng)的突發(fā)性。目前尚且無法對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，強(qiáng)烈的地震會(huì)帶來巨大的人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失。因此，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)顯得尤為重要，要求當(dāng)前結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)人員熟練掌握和正確運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)分析要點(diǎn)，設(shè)計(jì)出符合抗震性能要求的建筑結(jié)構(gòu)，并采取有效抗震措施從而進(jìn)一步避免地震帶給人類的災(zāi)害。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)；分析要點(diǎn)；抗震性能要求

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)度的加快，建筑工程也逐漸增多。從當(dāng)前的實(shí)際情況來看，由于我國地質(zhì)條件的復(fù)雜性，建筑工程施工存在一定的困難性。為了保障工程的質(zhì)量，就要對(duì)建筑工程的地質(zhì)條件進(jìn)行精準(zhǔn)的分析，采用科學(xué)有效的方法進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的分析，使建筑物的抗震性能得到真正的提高，進(jìn)而使建筑的穩(wěn)定性和可靠性得到保障。

1.選擇合適的場(chǎng)地

建筑的抗震設(shè)計(jì)中，最重要的一點(diǎn)就是要選擇好建筑的場(chǎng)地。建筑物在地震中受破壞的程度與地質(zhì)情況直接相關(guān)，地質(zhì)情況不同，破壞程度也是不一樣的，所以必須選擇合適的場(chǎng)地進(jìn)行施工，這樣才能最大程度地減輕地震對(duì)建筑物的破壞。在建筑場(chǎng)地選擇的過程中，要綜合考慮實(shí)際的地震活動(dòng)狀況，對(duì)地質(zhì)情況做合理的調(diào)查，得出準(zhǔn)確的數(shù)字，并且以此項(xiàng)調(diào)查為前提和基礎(chǔ)，對(duì)所選的場(chǎng)地做全面的、細(xì)致的分析與評(píng)價(jià)，做好所選地段的抗震設(shè)計(jì)等級(jí)的評(píng)估工作。通過評(píng)估，盡可能的回避那些受地震影響較為嚴(yán)重的場(chǎng)地，像容易液化的土質(zhì)、軟弱土質(zhì)、較高的又相對(duì)孤立的山丘地帶、非巖質(zhì)陡坡以及邊坡邊緣等地段；而對(duì)于無法規(guī)避的場(chǎng)地，要考慮地震作用時(shí)地基不均勻沉降或其他不利影響，并采取合理的抗震加強(qiáng)措施，比如可結(jié)合加強(qiáng)基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)行。總體來說，在進(jìn)行建筑場(chǎng)地選取的過程中，巖石或者是基土密度較高的土質(zhì)是最適合進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的，盡可能的規(guī)避軟性地基土，這樣對(duì)建筑物的抗震性能的提高使非常有利的。

2.抗震建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)材料?的選擇

建筑結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量的高低，直接決定著地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)建筑物的安全性。鋼筋的韌性相較于別的材料來說，韌性更高一些，因此比較適合使用到抗震設(shè)計(jì)的建筑當(dāng)中，如果鋼筋的受力主要來自于縱向力的話，則要對(duì)鋼筋進(jìn)行熱軋?zhí)幚?，主要有HRB335級(jí)和HRB400級(jí)以及強(qiáng)度更高的高性能鋼筋；對(duì)于箍筋，則是以HRB335，HRB400級(jí)熱軋鋼筋為佳。在建筑結(jié)構(gòu)材料中，其抗震性能是必須考慮的因素，同時(shí)要將建筑成本與抗震性能的最佳平衡點(diǎn)找準(zhǔn)，盡可能的用最低的成本投入獲得最佳的抗震效果。

3.建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要保證建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，從而使其承載力均勻分布，提高建筑的抗震性能和可靠性。盡量避免不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)平面，防止建筑在地震災(zāi)害中倒塌。

3.1建筑結(jié)構(gòu)平面力求簡單規(guī)則

在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該選擇較為規(guī)整的建筑結(jié)構(gòu)平面布置，這樣才能使建筑在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)所受的地震力分布均勻。比如平立面不宜有凹角結(jié)構(gòu)的存在，如果凹角是不可避免的，就需要滿足一定的設(shè)計(jì)條件，即房屋平面的突出部分的長度與寬度比要適中，長度最好與寬度相當(dāng)，與該方向的總長度差不能超過百分之三十。房屋立面局部收進(jìn)的尺寸大小也要合適，不能超過該方向總體尺寸的百分之二十五。房屋平面的總長度不能太長, 結(jié)構(gòu)平面的長寬比不能太大。

3.2建筑平立面的剛度和質(zhì)量分布力求對(duì)稱均勻

在抗震概念設(shè)計(jì)中，最重要的一項(xiàng)原則就是要確保對(duì)稱和均勻。如果結(jié)構(gòu)不夠?qū)ΨQ，那么在地震發(fā)生時(shí)，發(fā)生扭轉(zhuǎn)的情況就會(huì)十分明顯，不利于建筑的抗震性。在設(shè)計(jì)時(shí)要計(jì)算出薄弱側(cè)的較大位移及構(gòu)件的內(nèi)力和變形，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行加強(qiáng)。

4.增強(qiáng)建筑物的剛度及整體性

建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力的具體情況與結(jié)構(gòu)的剛度和整體穩(wěn)定性密切相關(guān)。現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋可消除滑移、散落問題，具有整體性好、水平剛度大的優(yōu)點(diǎn)，是較理想的抗震構(gòu)件，可以增大樓板的剛度，增強(qiáng)房屋的整體性。因此，現(xiàn)在較為理想的增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)剛度和整體穩(wěn)定性的方法就是采現(xiàn)澆樓、屋蓋，除此之外，還可以在適當(dāng)?shù)牟课辉鲈O(shè)構(gòu)造柱，配置構(gòu)造鋼筋，設(shè)置配筋圈梁。通過上述方法，可在一定程度上使結(jié)構(gòu)空間的剛度得到增強(qiáng)，使結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性得到提升，使建筑的抗震性能也得到相應(yīng)的提高。

5.隔震和消能減震設(shè)計(jì)

常規(guī)建筑只需要滿足普通抗震需求即可，但是有些特殊建筑對(duì)于抗震性能要求較高，特別在隔振、消能減震等方面提出了更高要求。首先要考慮場(chǎng)地因素，選擇土質(zhì)密實(shí)度較高的地基，降低共振發(fā)生幾率，從而減輕地震發(fā)生時(shí)建筑遭受的破壞。其次要對(duì)原材料進(jìn)行合適的選取，建筑材料一定要在隔振、消能方面具有特別好的延性，這樣能夠使建筑不會(huì)太多的受到地震的破壞。

6.保證結(jié)構(gòu)的延性

建筑結(jié)構(gòu)的延性與結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度的重要性是一樣的，因?yàn)樵谳^強(qiáng)的地震災(zāi)害中，建筑結(jié)構(gòu)主要靠延性來抵抗非彈性變形，防止倒塌。

為了使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有相應(yīng)的延性，通過需要經(jīng)過三個(gè)步驟來實(shí)現(xiàn)，分別是選取一個(gè)合適的可以接受的塑性變形機(jī)構(gòu)；采取必要的措施增強(qiáng)各個(gè)類型的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗剪能力；通過箍筋加密的方式，使軸壓比得到有效的控制，確保可能出現(xiàn)塑性鉸的位置具有所需要的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力和塑性耗能能力。

7.常用的加固設(shè)計(jì)

為了使建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力得到切實(shí)的提高，應(yīng)該結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的加固措施的采取，要想選擇合適的加固方法，應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題，應(yīng)使用具有較高抗震能力的構(gòu)件代替原有構(gòu)件，或者是根據(jù)實(shí)際情況增加構(gòu)件，對(duì)建筑進(jìn)行加固；如果建筑設(shè)計(jì)的承載力需要提高，那么就可以利用原截面擴(kuò)大和構(gòu)件的增設(shè)等方法來完成；對(duì)于那些建筑結(jié)構(gòu)的部分構(gòu)件，可以有針對(duì)性做以調(diào)整，適當(dāng)?shù)募庸?，來分散地震時(shí)產(chǎn)生的能量，進(jìn)而降低破壞性。

8.建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)分析

參數(shù)設(shè)計(jì)指的是計(jì)算地震作用和房屋各構(gòu)件的地震響應(yīng)情況。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況,建立精準(zhǔn)的計(jì)算模型與數(shù)據(jù)庫，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行正確的計(jì)算與合適的處理。在進(jìn)行較為復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算的時(shí)候,需要采用兩個(gè)以上的不同模型,還要與實(shí)際相結(jié)合，采取相適應(yīng)的計(jì)算理論。對(duì)分析出的結(jié)果應(yīng)該經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的判斷，在保證科學(xué)、合理后方可用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)。復(fù)雜高層建筑抗震計(jì)算時(shí)宜考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng),同時(shí)振型數(shù)應(yīng)結(jié)合具體實(shí)際工程要求,使計(jì)算振型數(shù)實(shí)際參與質(zhì)量百分比不少于90%?？傊?建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算由于數(shù)據(jù)量較大，需要計(jì)算機(jī)進(jìn)行多次分析，并且根據(jù)計(jì)算結(jié)果,進(jìn)行科學(xué)分析，不斷的調(diào)整,才能得到較為合適的結(jié)果,從而使建筑物在地震災(zāi)害中的安全得到切實(shí)的保障。

結(jié)語：

隨著時(shí)代不斷發(fā)展，我國建筑行業(yè)有了長遠(yuǎn)的發(fā)展，建筑質(zhì)量隨之提高，而建筑的抗震設(shè)計(jì)是建筑質(zhì)量得以保障的基礎(chǔ)。世界各國在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方面做出了很大努力，并取得了突出的成績，但是地震災(zāi)害的發(fā)生存在較強(qiáng)的不確定性，因此對(duì)當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)提出了更高的要求。在建筑抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)從結(jié)構(gòu)整體的角度出發(fā)，結(jié)合抗震設(shè)計(jì)分析要點(diǎn)，創(chuàng)造出更加安全、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)美觀的建筑。

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