(江蘇省紡織工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 江蘇 南京 210008)

現(xiàn)階段，隨著國民生活水平的穩(wěn)步提升以及人口的激增，對(duì)高層建筑提出了更加復(fù)雜的要求，致使建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)也面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而目前中國的地震頻繁出現(xiàn)，人們?yōu)榱俗约旱纳c財(cái)產(chǎn)安全，進(jìn)而更加關(guān)注建筑的抗震性能，同時(shí)建筑設(shè)計(jì)師也變得更加重視基于位移的抗震設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法有很多優(yōu)點(diǎn)，尤其是可以快速、準(zhǔn)確的分辨出不安全的設(shè)計(jì)，而且還能給出一些解決方案，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性及經(jīng)濟(jì)性。

1 建筑結(jié)構(gòu)中基于位移的抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 平面布置。平面布置應(yīng)簡單、規(guī)則、對(duì)稱，盡可能避免復(fù)雜的布置，平面的剛度中心應(yīng)盡量靠近質(zhì)心，提高結(jié)構(gòu)的抵抗扭轉(zhuǎn)能力，以便減少地震的扭轉(zhuǎn)破壞。而不均勻的平面剛度是引起扭轉(zhuǎn)破壞的關(guān)鍵因素，而剪力墻是影響剛度均勻度的主要原因，故剪力墻必須均勻?qū)ΨQ。同時(shí)平面上突出的建筑，也會(huì)發(fā)生局部扭轉(zhuǎn)，故應(yīng)將突出長度控制在允許范圍內(nèi)，無法避免時(shí)，可將剪力墻或井筒設(shè)置在其端部，以便減少其側(cè)向位移，進(jìn)而減少局部扭轉(zhuǎn)。

1.2 豎向布置。豎向布置也必須均勻、規(guī)則，以防出現(xiàn)較大的內(nèi)收和外挑，豎向抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)上下連續(xù)貫通，且結(jié)構(gòu)的剛度和承載力應(yīng)從下到上慢慢減小。剪力墻也是影響豎向剛度均勻性的關(guān)鍵因素。該類結(jié)構(gòu)的底部剛度應(yīng)增大，轉(zhuǎn)換層上下的剛度應(yīng)盡量接近，控制好轉(zhuǎn)換層高度等。如果結(jié)構(gòu)中頂部樓層比下部樓層收進(jìn)，當(dāng)收進(jìn)高度與平面尺寸不當(dāng)時(shí)，則會(huì)破壞上部結(jié)構(gòu)，故應(yīng)限制收進(jìn)與外挑尺寸。

1.3 延性設(shè)計(jì)。延性是結(jié)構(gòu)和構(gòu)件屈服后，其承載能力不降低，且塑性變形足夠的性能。通過延性結(jié)構(gòu)發(fā)生的塑性變形，能將地震能力耗散，雖然會(huì)加大結(jié)構(gòu)變形，而結(jié)構(gòu)中的慣性力卻不會(huì)快速上升，也不會(huì)再增大內(nèi)力，所以，對(duì)其承載力要求可適當(dāng)降低。延性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、合理、安全，反之，如果結(jié)構(gòu)具有較差的延性，則在地震中，容易被破壞，甚至?xí)顾?/p>

2 建筑結(jié)構(gòu)中基于位移的一些抗震設(shè)計(jì)方法

2.1 延性系數(shù)法。以前研究中的延性系數(shù)法是指計(jì)算可資利用構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的變形能力和其需求延性的方法，通過對(duì)比延性需求與可資利用延性，對(duì)結(jié)構(gòu)的延性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將其用在考慮扭轉(zhuǎn)影響的基于位移延性結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中。相關(guān)學(xué)者將其用在了框架構(gòu)件變形能力的設(shè)計(jì)中。延性系數(shù)法實(shí)際上是通過建立構(gòu)件的截面曲率延性系數(shù)或位移延性系數(shù)和混凝土極限壓應(yīng)變的關(guān)系，利用約束箍筋使核心區(qū)混凝土的極限壓應(yīng)變能達(dá)到要求，進(jìn)而使構(gòu)件的延性系數(shù)滿足要求。該方法可以用于評(píng)估結(jié)構(gòu)的抗震性能及抗震加固設(shè)計(jì)。

2.2 能力譜法。通過能力譜設(shè)計(jì)，可以節(jié)省抗震性能檢測(cè)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)間，還能指導(dǎo)施工過程，設(shè)計(jì)可以重點(diǎn)從以下方面來展開：

(1)分析結(jié)構(gòu)的非線性靜力。在這一分析過程中，需要分別從水平和垂直方向來實(shí)施，找出其中存在的問題，可以優(yōu)化、整改初期構(gòu)建的模型，設(shè)計(jì)進(jìn)入到確定方案的最終階段，則需要全面考慮是否可以滿足理想的使用標(biāo)準(zhǔn)，需要從局部方面，優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系，以防出現(xiàn)影響質(zhì)量安全的隱患因素。

(2)計(jì)算結(jié)構(gòu)頂層的系數(shù)與振型參數(shù)。分析各種結(jié)構(gòu)的震動(dòng)系數(shù)，建立結(jié)構(gòu)的安全震動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)抗震參數(shù)時(shí)，應(yīng)認(rèn)真考慮結(jié)構(gòu)的完善內(nèi)容和建設(shè)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度，促進(jìn)工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提高。計(jì)算參數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)固定公式來進(jìn)行，并正確判斷建筑結(jié)構(gòu)的受力情況是否合理，將材料的強(qiáng)度適當(dāng)提高，利用優(yōu)質(zhì)的材料來避免影響建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)也需要避免浪費(fèi)建設(shè)原料。

2.3 直接基于位移的方法。直接基于位移的設(shè)計(jì)方法能結(jié)合不同的位移要求，全面考慮建筑結(jié)構(gòu)的安全性和適用性。該設(shè)計(jì)方法通過位移的設(shè)計(jì)，能夠充分明確有效的周期結(jié)構(gòu)，并基于此，了解結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度，進(jìn)而了解建筑結(jié)構(gòu)的基底剪力，然后結(jié)合分析使加固設(shè)計(jì)更具體。但是，因?yàn)樵摲椒ê突诹Φ脑O(shè)計(jì)方法的區(qū)別很大，因此，在進(jìn)行研究時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的工作量，而且必須足夠仔細(xì)，使其與工程實(shí)踐盡量接近。

3 結(jié)語

綜上所述，基于位移的抗震設(shè)計(jì)將是未來抗震設(shè)計(jì)的方向。對(duì)于建筑工程，應(yīng)掌握位移化抗震設(shè)計(jì)的具體要求，深入研究，提出易于實(shí)施、科學(xué)、合理的方法，進(jìn)而真正實(shí)施基于位移的抗震設(shè)計(jì)。為此，研究與設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震性的研究力度，不斷完善基于位移的抗震設(shè)計(jì)，從而促進(jìn)我國建筑行業(yè)的長足發(fā)展。