李 斌 華

(忻州市建筑設(shè)計(jì)院,山西 忻州 034000)

0 引言

在我國(guó)的歷史上，發(fā)生過(guò)很多次大型地震，地震會(huì)造成房屋結(jié)構(gòu)的破壞，危害人身安全，所以在建筑結(jié)構(gòu)中重點(diǎn)考慮抗震設(shè)計(jì)是非常有必要的。當(dāng)前我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的抗震理念是三道防線，即小震不壞、中震可修，大震不倒，對(duì)結(jié)構(gòu)中承擔(dān)地震荷載的構(gòu)件進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)防，有效提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，加強(qiáng)其安全性與穩(wěn)定性，有效地保障人身安全與財(cái)產(chǎn)安全。設(shè)計(jì)人員在工作中針對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式的建筑應(yīng)當(dāng)制定不同的設(shè)計(jì)方案，使得抗震設(shè)計(jì)方案有實(shí)用性，能夠在地震作用下保證居民的安全。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)

何為抗震設(shè)計(jì)呢，抗震設(shè)計(jì)就是根據(jù)以往的地震作用，收集房屋破壞的數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)分析，然后再結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合先進(jìn)的理念與標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)在建的房屋進(jìn)行抗震計(jì)算，并增加抗震構(gòu)造措施，以保證建筑物在地震來(lái)臨時(shí)的安全性與穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)建設(shè)單位的具體要求，在規(guī)范要求下進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證建筑結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中能夠抵御地震帶來(lái)的強(qiáng)烈作用，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定。在設(shè)計(jì)中，首先設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)考慮地震中地面運(yùn)動(dòng)對(duì)地基基礎(chǔ)帶來(lái)的強(qiáng)烈影響，計(jì)算不同等級(jí)的地震給予建筑結(jié)構(gòu)的作用力，并且根據(jù)地震力制定相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，如果規(guī)范中沒(méi)有相應(yīng)的參數(shù)，則應(yīng)當(dāng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)參數(shù)進(jìn)行確定。以此來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)行外形設(shè)計(jì)、配筋設(shè)計(jì)、連接設(shè)計(jì)等等，保證在地震災(zāi)害下建筑物還有一定的正常使用功能，或者保證建筑內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)的安全。

為了做好建筑物的抗震設(shè)計(jì)，科學(xué)合理地進(jìn)行計(jì)算與研究，吸取之前地震中積累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)與設(shè)計(jì)是必要的，科學(xué)的設(shè)計(jì)方法可以直接影響到建筑的抗震能力，還能夠在節(jié)約設(shè)計(jì)材料的同時(shí)提高建筑物的抗震能力。保證建筑抗震能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)還來(lái)自建筑結(jié)構(gòu)的施工環(huán)節(jié)，所以為了保證建筑物的抗震能力，選擇有資質(zhì)和素質(zhì)的施工隊(duì)伍很重要，還要做好施工人員的崗前培訓(xùn)工作。施工人員責(zé)任心的提高對(duì)于提高建筑的施工質(zhì)量是非常重要的，因?yàn)楹苄〉膯?wèn)題施工不當(dāng)都有可能造成很嚴(yán)重的問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員有義務(wù)和責(zé)任考慮到施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，所以也應(yīng)當(dāng)盡可能在保證建筑質(zhì)量的情況下降低現(xiàn)場(chǎng)的施工難度。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

目前在我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在很多問(wèn)題，最主要的有以下幾點(diǎn)。

2.1 設(shè)計(jì)人員的抗震設(shè)計(jì)概念不明確

抗震設(shè)計(jì)的理念是為了能夠更好地抵御地震災(zāi)害，提高抗震能力，防止出現(xiàn)人身與財(cái)產(chǎn)的損失，但是在過(guò)去的幾年中，甚至在當(dāng)下，還有很多設(shè)計(jì)人員的理念停留在使用大量的鋼筋來(lái)抵御地震這樣的理念上。實(shí)踐證明，建筑結(jié)構(gòu)的鋼筋用量并不是越多越好，鋼筋多了反而會(huì)使材料的延性降低，反而降低結(jié)構(gòu)的抗震能力，所以，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)，單純通過(guò)計(jì)算來(lái)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)是不全面的。在設(shè)計(jì)中不僅僅要設(shè)計(jì)出需要加強(qiáng)的位置，也就是地震不損壞的位置，同樣還要設(shè)計(jì)出薄弱的位置，就是必須損壞的位置來(lái)保證建筑結(jié)構(gòu)的安全。因?yàn)楸∪鯓?gòu)件的損壞會(huì)消耗大量的地震能量，最大限度拖延地震破壞的進(jìn)度，因此，樹立正確的設(shè)計(jì)理念是抗震設(shè)計(jì)的真正指導(dǎo)思想。

2.2 抗震設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不夠重視

當(dāng)前之所以建筑結(jié)構(gòu)在地震中被大量破壞，究其原因，也是因?yàn)榭拐鹪O(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用不夠明顯，設(shè)計(jì)人員不夠重視所致，這些問(wèn)題尤其是在建筑物的加層或者在改建中經(jīng)常出現(xiàn)，這些小問(wèn)題，小隱患在遇到地震之后就會(huì)被放大，成為威脅生命與財(cái)產(chǎn)安全的重大問(wèn)題，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工的實(shí)際環(huán)境，對(duì)抗震等級(jí)與建筑物的構(gòu)造進(jìn)行合理的選擇。

3 做好建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

3.1 選擇適宜的場(chǎng)地

選擇合適的場(chǎng)地是設(shè)計(jì)人員進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的第一步，也是最重要的一步，因?yàn)榱己玫膱?chǎng)地便于抵抗地震力，相對(duì)平坦開闊的空間能夠提升建筑物的抗震能力。均勻的土質(zhì)能夠傳遞相同波速的地震波，防止在同樣的部位產(chǎn)生不同的力，密度和承載能力較好的土質(zhì)能夠很好地分擔(dān)建筑結(jié)構(gòu)傳遞下來(lái)的重力荷載，還能提高建筑物與地基的整體性。在選擇建筑場(chǎng)地的時(shí)候應(yīng)當(dāng)盡量避開液化土、濕陷性黃土、采空區(qū)以及河岸邊緣等地段，避免土體中密度不平均、硬度和凝結(jié)度不同對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成影響，對(duì)于一些容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害例如滑坡、泥石流等地段也應(yīng)當(dāng)合理規(guī)避，還要避開地震斷裂帶，以免降低建筑結(jié)構(gòu)對(duì)于地震的抵抗性。

3.2 在設(shè)計(jì)中做好建筑空間的結(jié)構(gòu)布置

合理布置建筑物的空間結(jié)構(gòu)指的是做好建筑物的體型設(shè)計(jì)以及空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，同時(shí)要兼顧建筑結(jié)構(gòu)的立體設(shè)計(jì)，其中包括地基基礎(chǔ)的埋深。因?yàn)檎麄€(gè)建筑結(jié)構(gòu)可以看做是一根錨固在地基當(dāng)中的長(zhǎng)棍，地震作用下主要考慮重心的偏心是否會(huì)導(dǎo)致整個(gè)建筑物傾倒，這就是地震的水平力所產(chǎn)生的力矩與錨固作用產(chǎn)生的反力矩之間大小的比較，如果重心產(chǎn)生的力矩較大，則建筑物就會(huì)傾倒，如果較小則相對(duì)穩(wěn)定。做好建筑空間的設(shè)計(jì)與布置對(duì)于提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力有著不言而喻的作用，在布置空間結(jié)構(gòu)的時(shí)候也需要注意一些問(wèn)題。

首先，在地震災(zāi)害發(fā)生的時(shí)候，建筑結(jié)構(gòu)承擔(dān)的力并不僅僅是一個(gè)水平的推力作用，建筑結(jié)構(gòu)在空間中還會(huì)受到其他的力作用，比如空氣沖擊過(guò)程中各個(gè)方向針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的作用力。所以在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)考慮到結(jié)構(gòu)能夠抵抗不同方向的力，保證建筑結(jié)構(gòu)有足夠的剛度、硬度與穩(wěn)定性，能夠抵抗地震產(chǎn)生的力。所以，建筑結(jié)構(gòu)在空間的剛度和強(qiáng)度越高，就越有利于抵抗地震力。

其次，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意使體型盡可能簡(jiǎn)單，避免設(shè)計(jì)異形結(jié)構(gòu)的房屋。因?yàn)閷?duì)稱的房屋結(jié)構(gòu)是最有利于抵抗地震作用的，這也通過(guò)很多案例進(jìn)行了證實(shí)。在地震設(shè)計(jì)規(guī)范中詳細(xì)說(shuō)明了何為異形結(jié)構(gòu)，在地震中異形結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的可能性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于簡(jiǎn)單的方形建筑，而且在設(shè)計(jì)中也要注意盡量避免在房屋的四個(gè)轉(zhuǎn)角部分設(shè)置窗戶，這樣會(huì)降低房屋四角對(duì)地震的抵抗力，使房屋結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)可能性大大提高。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在保證建筑結(jié)構(gòu)的體型盡量簡(jiǎn)單的條件下，對(duì)重要構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算，保證構(gòu)件的承載能力、抗震能力能夠滿足相關(guān)設(shè)計(jì)的要求。

最后，是要保證房屋結(jié)構(gòu)的整體性，這就是說(shuō)設(shè)計(jì)人員要在設(shè)計(jì)中保證房屋承重構(gòu)件、次要承重構(gòu)件以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)彼此連接成一個(gè)整體。目前我國(guó)抗震能力較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)如框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)都是采用梁板柱一體現(xiàn)澆，用鋼筋連接，這樣房屋的整體性大大提高，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用預(yù)制板等搭接，在地震作用下容易開裂破壞。當(dāng)然地震設(shè)計(jì)還需要增加二次結(jié)構(gòu)來(lái)保證構(gòu)件的安全。地震作用下，承擔(dān)作用的首先是混凝土結(jié)構(gòu)柱，柱承受荷載首先開裂，這樣會(huì)喪失承載能力，上部支撐的結(jié)構(gòu)就會(huì)坍塌，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還有混凝土輕型砌塊等墻體進(jìn)一步承擔(dān)荷載，保證承重構(gòu)件損壞后還能夠保證結(jié)構(gòu)的安全，從而能夠有效地避免建筑結(jié)構(gòu)由于單一的抵抗能力不足而造成的整個(gè)結(jié)構(gòu)坍塌的現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.3 做好結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計(jì)算

要做好建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，尤其是抗震設(shè)計(jì)工作，需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行選擇，如果參數(shù)的選擇錯(cuò)誤，會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能造成很大的影響，因此在設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)人員就應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)選擇，不能夠確定的參數(shù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行確定。在模擬地震災(zāi)害所建立的模型當(dāng)中進(jìn)行計(jì)算與分析，甚至可以按照比例建造建筑物的模型，并在振動(dòng)臺(tái)上模擬地震作用進(jìn)行試驗(yàn)，找到建筑結(jié)構(gòu)抗震的薄弱點(diǎn)，進(jìn)行計(jì)算與加強(qiáng)，從而保證建筑結(jié)構(gòu)在地震中的受力合理與科學(xué)性。

4 結(jié)語(yǔ)

在歷史中，出現(xiàn)過(guò)很多次地震，每一次的地震都對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)造成了不可忽略的影響，做好建筑的抗震設(shè)計(jì)工作刻不容緩。發(fā)生地震造成生命財(cái)產(chǎn)損失的原因多是由于抗震設(shè)計(jì)不合理所致，第一是因?yàn)楹芏鄰臉I(yè)者對(duì)于抗震設(shè)計(jì)的理念理解不足，第二是設(shè)計(jì)人員對(duì)于抗震設(shè)計(jì)的忽視。想要做好抗震設(shè)計(jì)，需要從場(chǎng)地開始，考慮建筑的結(jié)構(gòu)，體型，加強(qiáng)與薄弱點(diǎn)的留置等等，并考慮做好二次結(jié)構(gòu)，只有將這些工作全部做好，才能夠真正提高建筑物的抗震能力，保證城鎮(zhèn)居民的人身與財(cái)產(chǎn)安全。