文/李曉磊、都成成、李蘭文 成都基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)有限公司濟(jì)南分公司 山東濟(jì)南 250000
地震發(fā)生時(shí),建筑物首先出現(xiàn)的就是剪切裂縫。剪切裂縫簡(jiǎn)單而言就是在地震期間建筑結(jié)構(gòu)受到剪切力的作用而形成的,在剪切裂縫形成時(shí)一般會(huì)經(jīng)歷以下幾個(gè)階段:當(dāng)彎矩的強(qiáng)度在達(dá)到一定程度時(shí)就會(huì)慢慢開(kāi)裂,緊接著,截面就會(huì)出現(xiàn)水平彎曲的裂隙;由于建筑物受到的作用力不斷增大,裂縫也會(huì)逐漸擴(kuò)大,這時(shí)建筑結(jié)構(gòu)開(kāi)始出現(xiàn)斜方向的剪切裂縫;當(dāng)箍筋慢慢屈服,剪切裂縫就會(huì)越來(lái)越大,就會(huì)發(fā)生剪切破壞。
建筑結(jié)構(gòu)除了會(huì)受到剪切破壞還會(huì)受到一定程度的彎曲破壞。彎曲破壞指的是高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)在水平地震荷載的作用下,由于受力的作用比較大,迫使建筑結(jié)構(gòu)逐漸失去穩(wěn)定性,外部保護(hù)區(qū)域逐漸分崩離析,進(jìn)而使高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)主體喪失承載力。在地震持續(xù)期間,建筑結(jié)構(gòu)主體會(huì)不斷的受到地震的影響,持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng),對(duì)建筑物主體結(jié)構(gòu)的影響也就越大,當(dāng)荷載強(qiáng)度到達(dá)建筑主體結(jié)構(gòu)的臨界點(diǎn)時(shí),建筑結(jié)構(gòu)就會(huì)被徹底瓦解,建筑物就會(huì)出現(xiàn)崩裂、坍塌的現(xiàn)象。
發(fā)生地震時(shí),地震對(duì)高層混凝土建筑地基的破壞較為明顯。另外,如果建筑設(shè)計(jì)是在軟土層上,對(duì)建筑地基的破壞更是顯而易見(jiàn)的。其主要原因就是在軟土地基在遭遇地震時(shí),地基沉降的情況會(huì)比較嚴(yán)重,進(jìn)而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的主體地基結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜。對(duì)于高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)而言,在遭遇地基沉降時(shí),側(cè)傾情況會(huì)更加嚴(yán)重,最終會(huì)因?yàn)閮A斜程度的不斷增加使建筑主體遭到破壞。
現(xiàn)階段我國(guó)大部分的高層建筑都是采用混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行建造的,但如果這種結(jié)構(gòu)遭到了地震的襲擊就會(huì)致使建筑整體的平面性受到影響,進(jìn)而導(dǎo)致建筑平面結(jié)構(gòu)發(fā)生位移。除此以外,高層混凝土建筑設(shè)計(jì)普遍都采用交叉立柱體系的設(shè)計(jì)方式,就造成了其建筑主體在遭遇地震時(shí),受到的剪切破壞會(huì)進(jìn)一步的加重。
在高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,矩形平面式設(shè)計(jì)也是較為普遍的。當(dāng)建筑物遭遇地震時(shí),如果電梯井的偏移嚴(yán)重,就會(huì)造成對(duì)建筑結(jié)構(gòu)更大的破壞。其主要原因就是在對(duì)于高層建筑中電梯井的設(shè)計(jì)時(shí),都會(huì)采用剛性設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)在遇到地震時(shí),就會(huì)導(dǎo)致電梯井在地基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)偏移時(shí)出現(xiàn)明顯的晃動(dòng),進(jìn)一步加重地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)整體的剛度破壞。
在進(jìn)行高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),需要嚴(yán)格把控建筑材料,提升建筑工程的抗震能力。如今,材料市場(chǎng)魚(yú)龍混雜,許多商家盲目追求經(jīng)濟(jì)利益,故意出售假冒偽劣的原材料,致使我國(guó)建筑質(zhì)量提升困難。在選擇結(jié)構(gòu)材料時(shí),要充分參考抗震設(shè)計(jì)理念,根據(jù)具體的建筑工程項(xiàng)目以及建筑工程結(jié)構(gòu),選擇出科學(xué)合適的結(jié)構(gòu)材料,保證抗震效果得到充分展現(xiàn)。其中結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)形式之間相互影響,因此是首要考慮指標(biāo),主要包括以下幾個(gè)方面:強(qiáng)度和重力比值;勻稱;正交各向問(wèn)題;連續(xù)性和延展性。同時(shí),建筑材料應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度的要求分別進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng),在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)前管理人員應(yīng)對(duì)材料的數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行再次審核,防止材料掉包或摻假情況的發(fā)生。施工單位應(yīng)設(shè)置專門的材料擺放區(qū)域,根據(jù)材料的類型、特點(diǎn)等,對(duì)材料進(jìn)行合理的分類和擺放,由專業(yè)的管理人員進(jìn)行管理,并對(duì)材料的用量進(jìn)行合理分發(fā),每天記錄材料的剩余,對(duì)提升建筑物的抗震強(qiáng)度具有重要意義。
設(shè)計(jì)抗震建筑方案是在建筑施工前必須進(jìn)行的,在設(shè)計(jì)抗震建筑方案時(shí),應(yīng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì),能夠提高建筑抗震系數(shù),保障建筑物在地震來(lái)臨時(shí)的安全。設(shè)計(jì)人員必須事先掌握房屋內(nèi)地震作用的傳遞路徑,在對(duì)其進(jìn)行構(gòu)建設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意盡量?jī)?nèi)部應(yīng)力實(shí)現(xiàn)均勻性,從而提升整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),需要針對(duì)抗震規(guī)范、抗震結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計(jì),根據(jù)實(shí)際施工設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖,明確相應(yīng)的抗震傳遞途徑,從而有效避免因?yàn)榫植繂?wèn)題導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件被破壞,以此保證抗震能力受打擊。方案設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮建筑場(chǎng)地的特點(diǎn),對(duì)建筑物的抗壓能力進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),不同等級(jí)的地震所產(chǎn)生的影響有很大的不同,設(shè)計(jì)人員要計(jì)算、推演好不同等級(jí)的地震對(duì)建筑所產(chǎn)生的影響,還要進(jìn)行布局的合理設(shè)計(jì),最大程度的確保高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)各種設(shè)施之間保持平衡分布。施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行,有利于確保建筑物的剛度符合抗震標(biāo)準(zhǔn)。
針對(duì)不同的抗震設(shè)防烈度,地震效應(yīng)增大系數(shù)會(huì)形成不同的數(shù)值,因此在實(shí)際應(yīng)用抗震設(shè)計(jì)理念的過(guò)程中,必須要引起注意。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行計(jì)算,對(duì)部分薄弱的環(huán)節(jié)加強(qiáng)建設(shè),將薄弱部位的承重力轉(zhuǎn)移到高強(qiáng)度環(huán)節(jié)上,從而實(shí)現(xiàn)壓力的分布。建筑抗震防線的設(shè)置應(yīng)保證低震級(jí)時(shí)不壞,中震級(jí)時(shí)能夠修理,大震級(jí)時(shí)不會(huì)導(dǎo)致建筑物倒塌。防線設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu),沿著建筑物的豎直方向設(shè)立防線,防線的設(shè)置數(shù)量應(yīng)保持均勻的原則,最好能夠?qū)ΨQ設(shè)計(jì)。抗震防線應(yīng)設(shè)置多道,將防線與建筑物的其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)連接,能夠形成合力,有利于在地震來(lái)臨時(shí)提高建筑物的抗震性能,減少建筑物倒塌造成的損害。
綜上所述,在高層混凝土建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是重要的環(huán)節(jié)之一。設(shè)計(jì)人員必須充分了解最新的抗震設(shè)計(jì)理念,并在此基礎(chǔ)上積極運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法,合理選擇建筑結(jié)構(gòu)材料以及結(jié)構(gòu)形式,提高高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)布局的合理性,同時(shí)設(shè)置建筑抗震防線的方式來(lái)增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能,從而全面提高高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性。