康澤龍

摘 要：我國(guó)近年來(lái)由于地震房屋倒塌給人們帶來(lái)巨大的損失，對(duì)于建筑抗震性能的關(guān)注也在不斷的提高。只有提高建筑的抗震性能才能減少在地震中的損失，建筑的抗震性能在很大程度上要取決于建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的好壞。文章著重分析建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)對(duì)于抗震的作用以及設(shè)計(jì)抗震的建筑結(jié)構(gòu)需要關(guān)注的要點(diǎn)，希望對(duì)于提高建筑的抗震性能有所幫助。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；作用；要點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU352 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）09-0130-02

Abstract： In recent years， due to the collapse of buildings in China， great losses have been caused to people， and attention to the seismic performance of buildings is also increasing. Only by improving the seismic performance of the building can we reduce the loss in the earthquake. The seismic performance of the building depends to a great extent on the seismic performance of the building structure. This paper focuses on the analysis of the effect of structural engineering design on earthquake resistance and the key points to be paid attention to in the design of aseismic building structures， in the hope that it will be helpful to improve the seismic performance of buildings.

Keywords： building structure； aseismic design； function； key points

1 建筑結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)的基本理念

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）中對(duì)于抗震設(shè)計(jì)提出了明確的要求，即“三水準(zhǔn)、兩階段”，“三水準(zhǔn)”要求建筑物在地震中能夠達(dá)到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的要求，“兩階段”是針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)的，當(dāng)建筑多次遭受比所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度低的地震，也就是建筑遭遇第一設(shè)防烈度地震，其結(jié)構(gòu)的變形處于自身彈性變形范圍內(nèi)，這樣的地震對(duì)于建筑幾乎沒(méi)有影響，地震后不影響建筑的繼續(xù)使用。在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，對(duì)于其結(jié)構(gòu)的承載力極限的驗(yàn)算需要滿(mǎn)足經(jīng)歷多次地震而不變形或者是形變依舊處于彈性形變的范圍內(nèi)。當(dāng)建筑受到第二設(shè)防強(qiáng)度的地震，也就是地震的烈度與建筑所在地區(qū)的設(shè)防抗震烈度相當(dāng)?shù)臅r(shí)候，由于建筑結(jié)構(gòu)的形變超出了它的彈性形變范圍，建筑雖有不同程度的損傷但經(jīng)過(guò)修復(fù)還是不影響它的正常使用。對(duì)于文物古跡建筑來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)的時(shí)候幾乎沒(méi)有考慮它的抗震性能，為了降低地震對(duì)它們的損害，有必要對(duì)于它們的結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。對(duì)于建筑的抗震性能我國(guó)有明確的規(guī)定，建筑不管是新建還是擴(kuò)建都需要按照 《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》的相關(guān)規(guī)定來(lái)實(shí)施。

2 建筑結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)的作用

在地震中，建筑物的坍塌會(huì)導(dǎo)致大量的人員傷亡，為了降低地震給人們帶來(lái)的傷害，在修建建筑的時(shí)候就要提高它的抗震性能，其中建筑結(jié)構(gòu)工程的抗震性能是整個(gè)抗震性能的關(guān)鍵，建筑結(jié)構(gòu)在建筑抗震性能中的作用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）減少地震對(duì)建筑的破壞作用。為了降低地震對(duì)建筑物的損害，如今常用的方法就是在建筑的基礎(chǔ)與主體之間加設(shè)一個(gè)隔震層，在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有的設(shè)計(jì)人員通過(guò)在建筑頂端加設(shè)“反擺”來(lái)降低地震對(duì)建筑的損害，加設(shè)“反擺”是通過(guò)降低地震沖擊力向建筑運(yùn)動(dòng)的加速度，使建筑物的位移相反，降低地震對(duì)建筑的損害。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，合理加設(shè)“反擺”可以將地震對(duì)建筑物的沖擊力降低六十五個(gè)百分點(diǎn)，最大限度的保護(hù)了室內(nèi)人員的安全。目前我國(guó)對(duì)于通過(guò)在建筑物頂端加設(shè)“反擺”的方式來(lái)降低地震對(duì)建筑物影響的研究有很多，并取得了顯著的成績(jī)。在實(shí)際的建筑工程建設(shè)中它的應(yīng)用也不少，事實(shí)證明，它對(duì)于降低地震對(duì)建筑物的損害也確實(shí)很有成效。（2）確保建筑的剛度。對(duì)于建筑剛度的重要性在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的過(guò)程中就要對(duì)其進(jìn)行充分考慮，在修建建筑的時(shí)候會(huì)用到大量的鋼筋混凝土，而且還會(huì)進(jìn)一步在鋼筋混凝土的基礎(chǔ)上使用“鋼結(jié)構(gòu)”再一次進(jìn)行加固，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)因?yàn)榻ㄖδ苁褂貌煌募庸檀胧?，一種是根據(jù)建筑需要在鋼結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步加層，這種情況下的建筑一般上層是鋼結(jié)構(gòu)而下層是鋼筋混凝土，一個(gè)建筑中有兩種不同的體系結(jié)構(gòu)這不符合國(guó)家的抗震規(guī)范。另一種是整個(gè)建筑的抗震結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土所修建的主體部分而建筑的房蓋部分利用鋼結(jié)構(gòu)，對(duì)于這種情況的抗震設(shè)計(jì)需要根據(jù)國(guó)家的相關(guān)規(guī)定來(lái)進(jìn)行。（3）加強(qiáng)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。為了增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的時(shí)候首先要考慮地基穩(wěn)定性對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。在選取建筑地基的時(shí)候盡可能的選取有利于抗震，地基在地震中變形小的地方修建建筑。其次要充分利用地基的抗震能力，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，將地基的潛能最大限度的融入到其中，同一性質(zhì)的地基上只能修建相同建筑結(jié)構(gòu)單元的建筑。為了避免因地震作用力集中而導(dǎo)致建筑物扭曲的情況，在設(shè)計(jì)與實(shí)際的修建過(guò)程中，要盡可能的將建筑結(jié)構(gòu)做到規(guī)則和對(duì)稱(chēng)，這也可以有效的減少建筑因地震而發(fā)生形變。除此之外，為了提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的時(shí)候最好多加幾道抵抗線(xiàn)，避免出現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)受力不均的情況，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的時(shí)候要明確各部分的受力情況。最后，為了更有效的緩解建筑在地震沖擊作用下的影響，可以通過(guò)減輕建筑結(jié)構(gòu)自身重量的方式來(lái)降低地基所承受的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。（4）建筑抗震的防設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。目前我國(guó)的建筑根據(jù)自身的功能分為四類(lèi)，其中甲、乙兩類(lèi)建筑的抗震性能最好，對(duì)于抗震設(shè)防烈度達(dá)到了6～8度，結(jié)合地區(qū)的實(shí)際情況可以將建筑的抗震設(shè)防烈度再適當(dāng)?shù)奶岣咭粋€(gè)度也是可以的。丙類(lèi)建筑和乙類(lèi)建筑的抗震設(shè)防都是結(jié)合當(dāng)?shù)氐恼笤O(shè)定的，它們的抗震措施有所差異，丙類(lèi)建筑的抗震措施至少要達(dá)到當(dāng)?shù)氐男枨螅翌?lèi)建筑的抗震措施可以比當(dāng)?shù)氐男枨蟮鸵稽c(diǎn)，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的時(shí)候，要參考這些建筑的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)。

3 建筑結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

為了能夠有效的降低在地震中房屋倒塌給人員帶來(lái)的傷亡，在建筑過(guò)程中有必要提高建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中的抗震性能，以此來(lái)提高整個(gè)建筑的抗震設(shè)防，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的設(shè)計(jì)可以從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行：（1）提升建筑抗震設(shè)計(jì)的等級(jí)。在對(duì)地震災(zāi)害進(jìn)行分析時(shí)一般將50年作為一個(gè)周期進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)大量的研究表明，小地震一般50年左右就會(huì)出現(xiàn)一次，小震災(zāi)害超過(guò)抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率超過(guò)60%。平均475年就有一次中型地震的出現(xiàn)，中震災(zāi)害已經(jīng)超過(guò)抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率為10%。發(fā)生大型地震的周期比較長(zhǎng)，大概兩千年左右才會(huì)出現(xiàn)一次，大震災(zāi)害超過(guò)抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率為2%。我國(guó)建筑的抗震等級(jí)應(yīng)該根據(jù)地區(qū)進(jìn)行調(diào)整，一些建筑工程設(shè)計(jì)專(zhuān)家表明，應(yīng)該適當(dāng)?shù)奶岣呶覈?guó)地震多發(fā)地帶建筑的抗震等級(jí)，對(duì)于這些地帶建筑的抗震設(shè)計(jì)要必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，確保建筑抗震落到實(shí)際的工程建設(shè)中，提高整個(gè)建筑的抗震性能，確保人們有一個(gè)相對(duì)安全的生活環(huán)境。（2）保證建筑工程材料的質(zhì)量。建筑工程體系、抗震防線(xiàn)以及建筑施工方案等因素都會(huì)對(duì)建筑工程抗震性能造成很大的影響，絕大多數(shù)的情況下除了這些因素之外，所選取的建筑材料對(duì)建筑抗震性能也有很大的影響。建筑的抗震性能受建筑材料強(qiáng)度以及剛度的影響比較大，此外，建筑的抗震性能還會(huì)受到建筑材料連續(xù)性以及均衡性的影響，所以在選取建筑材料的時(shí)候，不僅要根據(jù)建筑體系來(lái)確定所需的建筑材料，還要選取剛度、強(qiáng)度、延展性以及均衡性好的建筑材料，只有使用這樣的建筑材料修建的建筑才能夠有效地提高建筑的抗震性能。（3）對(duì)于建筑的重點(diǎn)部位進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)防。不同建筑的同一位置，同一建筑的不同位置由于其功能不同，在施工過(guò)程中需要區(qū)別對(duì)待，特別是建筑修建過(guò)中容易出現(xiàn)問(wèn)題的環(huán)節(jié)，必要時(shí)可以人為的對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)，比如在設(shè)計(jì)煤礦井口建筑的時(shí)候，如果將驅(qū)動(dòng)裝置安置在井口房的樓板上，由于該區(qū)域不僅關(guān)系煤礦的生產(chǎn)而且它的震動(dòng)和拉力都比較大，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該對(duì)其重點(diǎn)加強(qiáng)。應(yīng)該做加強(qiáng)處理的部分除此之外還有發(fā)生地震之后容易出現(xiàn)大面積建筑倒塌的構(gòu)件。（4）建筑中軸壓比和短柱的設(shè)計(jì)。為了在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中有效的提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，應(yīng)盡可能通過(guò)增大柱子的截面尺寸來(lái)減小柱子的軸壓比，減小柱子的軸壓力可以通過(guò)增大柱子的受力面積，來(lái)有效避免鋼筋因縱向受力導(dǎo)致其彎曲，發(fā)生混凝土被壓碎的情況。由于建筑中柱子的剛度與強(qiáng)度較高，所以整個(gè)建筑的延展性相對(duì)來(lái)說(shuō)就差一些，這使得建筑對(duì)于地震的能量不管是吸收還是消耗上都很有限，在地震中建筑的結(jié)構(gòu)及易遭到破壞。為了降低地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的損壞力度，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的過(guò)程中通常利用弱梁來(lái)彌補(bǔ)強(qiáng)柱延展性的不足，由于梁在一定的范圍內(nèi)可以適當(dāng)?shù)淖冃?，再加上適當(dāng)?shù)脑龃笾拥妮S壓比，所以在地震中柱子所承受的壓力可以有效的得以緩解，對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，底層柱子的長(zhǎng)細(xì)比值不得超過(guò)4，短柱的剪跨比不得超過(guò)2。（5）對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)工程體系的選取要合適。選取合適的建筑工程體系對(duì)于整個(gè)建筑物的質(zhì)量有很大作用。在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)工程時(shí)，要保證其結(jié)構(gòu)體系同時(shí)滿(mǎn)足穩(wěn)定和合適兩個(gè)條件。一個(gè)科學(xué)的建筑工程體系不僅能夠滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)在適當(dāng)范圍內(nèi)變形的要求，而且能夠緩解地震產(chǎn)生的沖擊力，降低地震對(duì)建筑物的破壞。建筑物只有具備合理的剛度才能夠承受自身所帶來(lái)的負(fù)荷，同時(shí)建筑不會(huì)輕易發(fā)生形變，這樣才能夠有效的緩沖地震產(chǎn)生的沖擊力，避免建筑物因受力不均造成嚴(yán)重的局部影響。所以在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)抗震時(shí)，對(duì)于建筑的結(jié)構(gòu)要做一個(gè)適當(dāng)?shù)倪x擇，不管是對(duì)于建筑的傳力途徑還是關(guān)于受力的計(jì)算都要進(jìn)行明確，轉(zhuǎn)換層盡可能不在建筑工程體系中使用。（6）建筑形體與結(jié)構(gòu)布置的規(guī)則性。扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則以及樓板局部不連續(xù)都是平而不規(guī)則的具體表現(xiàn)。扭轉(zhuǎn)不規(guī)則主要表現(xiàn)在位移與周期上，位移的范圍應(yīng)該保持在1.2～1.5之間，周期不超過(guò)A級(jí)高度建筑的0.09，豎向剛度不規(guī)則就是本層的側(cè)向剛度不得低于與它相鄰上一層的側(cè)向剛度的70%，不得低于與它上面相鄰三個(gè)樓層的側(cè)面剛度相的80%，它主要包含了三個(gè)方面，即測(cè)向剛度不規(guī)則、抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)以及樓層承載力突變。如果建筑模型的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)之間存在差異，必須得對(duì)模型進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)建筑梁的布置以及柱子的橫截面積對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)范。如果通過(guò)調(diào)整這些部位還是滿(mǎn)足不了建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)范性，也可以通過(guò)加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的薄弱部位來(lái)規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于地震自身的不確定性，所以人們對(duì)于它不能夠?qū)嵤┯行У念A(yù)防措施，只能夠通過(guò)加強(qiáng)建筑的抗震性能來(lái)降低地震對(duì)建筑物的損傷。提高建筑抗震性能可以通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)在建筑抗震性能中的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。

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