劉覺先（中冶長(zhǎng)天國(guó)際工程有限責(zé)任公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

劉覺先（中冶長(zhǎng)天國(guó)際工程有限責(zé)任公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

概念設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，具有較強(qiáng)的應(yīng)用意義。本文從建筑結(jié)構(gòu)杭震概念設(shè)計(jì)的基本概念出發(fā)，闡述了建筑概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)杭震設(shè)計(jì)中的必要性及其應(yīng)用。

抗震概念設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1 引言

地震具有較大的隨機(jī)性、復(fù)雜性與不確定性，目前我國(guó)還不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)建筑物遭受地震的特性與相關(guān)參數(shù)，然而建筑物本身是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，若遭受地震破壞，其不僅會(huì)影響建筑物的安全性與穩(wěn)定性，同時(shí)還會(huì)威脅用戶的生命與財(cái)產(chǎn)安全，所以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)十分必要。

2 抗震概念設(shè)計(jì)的基本概述

概念設(shè)計(jì)主要指的是設(shè)計(jì)思維和理念，由于在實(shí)際的設(shè)計(jì)階段給不出確定的計(jì)算結(jié)果，所以一般是不需要精確地計(jì)算的。需要注意的是，在抗震概念設(shè)計(jì)時(shí)要注意建筑本身的實(shí)際情況，根據(jù)建筑物的高度以及結(jié)構(gòu)體系來大致明確它們之間的力學(xué)關(guān)系，根據(jù)力學(xué)關(guān)系來對(duì)建筑物實(shí)際受到的和地震作用帶來的損壞進(jìn)行估算。由于地震的破壞力是不能準(zhǔn)確估算的，這也就導(dǎo)致了上述的損壞程度無法準(zhǔn)確計(jì)算。因此，從抗震的角度來看，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用到抗震概念設(shè)計(jì)是很有現(xiàn)實(shí)意義的。概念設(shè)計(jì)本身包含了很多方面，內(nèi)容較為廣泛。在建筑中選擇對(duì)建筑物抗震有利的結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)薄弱部位的分析，并且制定相應(yīng)的補(bǔ)救措施，讓建筑的安全性能更高，也讓人們的生活更安全、更有保障。

3 抗震概念設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

3.1 選擇合適的場(chǎng)地

場(chǎng)地的選擇是建筑能否順利進(jìn)行的最基本也是最重要的問題，一塊好的場(chǎng)地不僅可以降低造價(jià)，更對(duì)整個(gè)工程的穩(wěn)固程度有著重要的影響。選擇場(chǎng)地時(shí)一定要避免高危地段，比如容易產(chǎn)生滑坡、地陷、泥石流等現(xiàn)象的地段應(yīng)當(dāng)堅(jiān)決避免。盡量選擇防震效果比較理想的地段，比如，空曠、地表和地下都比較密實(shí)均勻的地段。在選擇建筑地段時(shí)可以借助一些較為先進(jìn)的儀器，這樣選擇的結(jié)果安全性更高。

3.2 合理布置建筑的平立面

房屋的布置和自身的建筑布局可以決定建筑物性能的優(yōu)劣，根據(jù)抗震概念的原則，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑布局可以增強(qiáng)房屋的抗震性能。換句話說，如果建筑布局不符合抗震設(shè)計(jì)的要求，即使有精細(xì)的地震分析也不能很好地達(dá)到抗震的效果。建筑物的高度和寬度都應(yīng)當(dāng)符合結(jié)構(gòu)體系和地震烈度區(qū)的要求，只有這樣才有利于建筑物抗震效果的體現(xiàn)。

3.3 合理的結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置

合理的結(jié)構(gòu)體系需要滿足抗震要求同時(shí)又經(jīng)濟(jì)實(shí)用，要同時(shí)考慮到建筑物的地基基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，功能價(jià)值，施工的技術(shù)難度等一系列的問題。在結(jié)構(gòu)選型過程中，要特別注意場(chǎng)地的實(shí)際情況，建筑物本身的剛性等帶來的影響。結(jié)構(gòu)布置要滿足對(duì)稱性和勻稱性，結(jié)構(gòu)平面布置和豎向布置都應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

3.4 設(shè)置多條防震線

多條防震線的設(shè)置可以保證抗震結(jié)構(gòu)體系的可靠性，增強(qiáng)建筑物的抗震能力。設(shè)計(jì)多條防震線簡(jiǎn)單來說就是設(shè)置多個(gè)延性較好的分體系，在設(shè)置分體系時(shí)應(yīng)該注意選用實(shí)用性能較高的結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用。需要特別注意的是，由于各個(gè)部件在建筑中的功能不同，受力條件也不盡相同，因此在選擇的過程中應(yīng)該注意有所區(qū)分。

4 抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的重要意義

4.1 能夠有效彌補(bǔ)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的缺陷

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算機(jī)對(duì)于方案的設(shè)計(jì)具有很大的局限性，它很難完成建筑結(jié)構(gòu)方案的整個(gè)初步設(shè)計(jì)。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用非常廣泛，但其設(shè)計(jì)程序常常會(huì)給設(shè)計(jì)人員一個(gè)錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，會(huì)讓設(shè)計(jì)人員覺得計(jì)算機(jī)的程序應(yīng)用起來比較簡(jiǎn)單，過多地依賴計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，而忽略了對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震方面的學(xué)習(xí)，造成設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)能力逐步下降。部分建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員，可能會(huì)習(xí)慣性地把結(jié)構(gòu)分析計(jì)算程序不假思索地應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，卻沒有認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的缺陷。若選用到合適、正確的計(jì)算機(jī)軟件，則會(huì)提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率，一旦選到錯(cuò)誤的計(jì)算機(jī)軟件，則會(huì)影響到整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。而這種潛在問題，會(huì)隨著時(shí)間的推移，慢慢凸顯出來。為有效地彌補(bǔ)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的缺陷，就應(yīng)將抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)抗震概念設(shè)計(jì)理念的學(xué)習(xí)，深入地了解與掌握建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)，并根據(jù)所學(xué)到的抗震概念設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，來選擇最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

4.2 能有效滿足建設(shè)方的需求

抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，比較突出的作用是，可最大限度地滿足建設(shè)方對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求，而且對(duì)于建設(shè)方各個(gè)方面的需求，都起到較好的推動(dòng)作用，這種滿足對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，正是設(shè)計(jì)人員追求的主要目的，目的是得到建設(shè)方認(rèn)可。將抗震概念設(shè)計(jì)理念充分應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可充分考慮到建設(shè)方的需求，但該種需求需通過合理的設(shè)計(jì)方式表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)中[1]。并且，在應(yīng)用時(shí)，也不是僅僅以滿足建設(shè)方需求作為唯一的根本，還要將建設(shè)方需求與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行完美地融合，這樣不僅能滿足建設(shè)方對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求，還能提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高效性。

5 抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

5.1 抗震概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)分析計(jì)算中的應(yīng)用

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來說，分析計(jì)算屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，特別是在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，相關(guān)設(shè)計(jì)軟件的有效應(yīng)用，分析計(jì)算也有了較好的體現(xiàn)，而且分析計(jì)算準(zhǔn)確率對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平也會(huì)有影響。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位應(yīng)多關(guān)注對(duì)結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算。通常情況下，將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可在一定程度上提升建筑結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的準(zhǔn)確率，但從整體設(shè)計(jì)方案來看，一旦選到錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)方法，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算會(huì)造成很大的影響。此外，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)人員要先從整體性、全面性的角度來考慮和分析結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件及其計(jì)算結(jié)果，這正是目前抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)本質(zhì)需求，同時(shí)，有效地分析結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果是否準(zhǔn)確、合理，充分應(yīng)用抗震概念設(shè)計(jì)理念，以保證建筑結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算能夠得到有效的應(yīng)用。

5.2 抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

5.2.1 降低地震時(shí)能量的輸入

根據(jù)以往的地震調(diào)查結(jié)果，增強(qiáng)建筑物抗震能力一個(gè)有效途徑就是減少地震能量的輸入。在進(jìn)行建筑物的建設(shè)過程時(shí)，除了要考慮到局部地形的因素外，也應(yīng)當(dāng)將地震時(shí)的能量輸入納入考慮范圍之內(nèi)，選擇地震輸入能量較少的地方相對(duì)來說較為安全。

5.2.2 有機(jī)結(jié)合剛度和延性

一般來說一棟建筑物的靜力荷載是相對(duì)穩(wěn)定的，變化度不大，但是當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，建筑物所承受的作用力一般不是靜力荷載，與其動(dòng)力特性密切相關(guān)。如果建筑物的抗側(cè)移的剛性大，它的自振周期短，地震給它帶來的影響就相對(duì)來說更為明顯，更容易受到影響。在建筑工程的實(shí)施前一定要對(duì)抗震概念設(shè)計(jì)有一定的研究，以達(dá)到更為理想的結(jié)果。

5.2.3 處理好非結(jié)構(gòu)部件

非結(jié)構(gòu)部件一般指的是在結(jié)構(gòu)分析中不參與考慮重力荷載和側(cè)向荷載的部件，這些側(cè)向荷載主要包括風(fēng)和地震。內(nèi)隔墻、建筑外圍墻等屬于非結(jié)構(gòu)部件，這些部件雖然一般不參與荷載分析，但是在地震來臨時(shí)，這些部件都會(huì)或多或少的起到一定的積極或消極作用，甚至改變整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載力度，從而產(chǎn)生意料之外的抗震效果，或者是破壞原有的抗震效果，帶來局部危害。因此，為了建筑更好的抗震效果，有必要重新審視這些非結(jié)構(gòu)部件，以達(dá)到理想效果。

5.2.4 遵從建筑結(jié)構(gòu)整體性

建筑抗震能力的前提是建筑的整體性。當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，力的作用是沿著平面不同方向同時(shí)傳遞的，此時(shí)，樓頂就像相當(dāng)于水平隔板，成為力的傳播載體。尤其是在樓蓋有較大的空洞時(shí)，應(yīng)該特別注意建筑結(jié)構(gòu)整體的保持。

6 結(jié)語

總而言之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員把概念設(shè)計(jì)引入到建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，不但成就了建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，并且能夠在現(xiàn)代化的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，發(fā)揮了十分重要的作用，提升了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性、可靠性以及創(chuàng)新性，還彌補(bǔ)了以往計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的不足，使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案更加完善，進(jìn)一步提升建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量與水平。

[1]徐正加.淺析概念設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的意義及應(yīng)用[J].大眾商務(wù)月刊，2010（8）：293.

[2]段 媛.結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)在房屋建筑中的應(yīng)用分析[J].山西建筑，2014，40（5）：42～43.

[3]楊 敬.探討抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技與生活，2010（12）：55.

TU352.1+1

A

2095-2066（2016）15-0121-02

2016-4-20

劉覺先（1982-），男，工程師，研究生，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面工作。