孫國輝

摘要：本文將從當(dāng)前抗震設(shè)計(jì)概況出發(fā)，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中抗震的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析與探究，希望為相關(guān)人員提供一些幫助和建議。

關(guān)鍵詞：抗震設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);土木工程

通常來講，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在土木工程之中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括輕鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

一、當(dāng)前抗震設(shè)計(jì)概況

所謂抗震設(shè)計(jì)，指的是一種針對(duì)地震區(qū)工程結(jié)構(gòu)的專項(xiàng)設(shè)計(jì)，使其符合地震作用之下土木工程經(jīng)濟(jì)性、結(jié)構(gòu)安全等多種要求，通常包含抗震的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與抗震的具體措施兩部分內(nèi)容。其中，設(shè)計(jì)要點(diǎn)是將結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)當(dāng)作基礎(chǔ)，對(duì)地震作用之下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的反應(yīng)進(jìn)行分析與計(jì)算的要點(diǎn)，而具體措施包括處理地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)選型、總體布置、相關(guān)構(gòu)造措施等。在我國，抗震的國家標(biāo)準(zhǔn)與法律法規(guī)落實(shí)的非常充分，發(fā)布了抗震設(shè)防有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、抗震防災(zāi)有關(guān)規(guī)定，并詳細(xì)劃分了建筑物抗震的防災(zāi)規(guī)劃、責(zé)任規(guī)劃、設(shè)防分類等?？拐鸱罏?zāi)有關(guān)規(guī)定指出，在多遇地震的情況下，城市應(yīng)具有正常的一般功能，在地震與抗震設(shè)防烈度相近的情況下，城市應(yīng)具有基本正常的生命線系統(tǒng)與基本功能，工礦企業(yè)需要快速恢復(fù)生產(chǎn)或能夠正常生產(chǎn)，在罕遇地震的情況下，城市功能需達(dá)到不癱瘓的程度，生命線工程、要害系統(tǒng)不可以被嚴(yán)重的破壞，也不能出現(xiàn)重大次生災(zāi)害。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中抗震的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）需注意的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在土木工程之中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有多方面的要求。一是結(jié)構(gòu)體系的要求，對(duì)于土木工程的建筑結(jié)構(gòu)高度，應(yīng)按照有關(guān)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格開展設(shè)計(jì)工作，若建筑的結(jié)構(gòu)過高，或是特殊的不規(guī)則超建筑、處在四類場地等狀況時(shí)，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的適當(dāng)調(diào)整。

二是結(jié)構(gòu)計(jì)算的要求，針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中存在的非荷載作用及荷載作用，在計(jì)算時(shí)可參照彈性的方法，內(nèi)力會(huì)受到非荷載的作用所影響，需要在計(jì)算時(shí)加入混凝土所受徐變的影響，并進(jìn)行一定折減。建筑結(jié)構(gòu)需要把滿足具體情況的計(jì)算簡圖當(dāng)成根據(jù)，引入扭轉(zhuǎn)的影響內(nèi)容，運(yùn)用三維立體空間分析的方法，使用兩個(gè)以上力學(xué)模型來開展計(jì)算復(fù)核的工作，與此同時(shí)，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)所具備的重力荷載，需要先展開施工模擬的有關(guān)計(jì)算，將其形成重力荷載過程、結(jié)構(gòu)剛度等充分反映出來。

2.抗震設(shè)計(jì)

抗震設(shè)計(jì)通常包括設(shè)防烈度與地震作用等內(nèi)容。首先，應(yīng)對(duì)建筑自身的抗震性能進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般根據(jù)6度至9度地震產(chǎn)生的危害當(dāng)作主要標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算與設(shè)計(jì)，計(jì)算地震作用的過程中需要遵守以下規(guī)則，甲類建筑應(yīng)根據(jù)借助專門地震動(dòng)參數(shù)來計(jì)算，乙類建筑應(yīng)根據(jù)四類場地進(jìn)行設(shè)防計(jì)算，如果建筑位于一類至三類的場地，那么建筑不需要地震作用計(jì)算環(huán)節(jié)，如果建筑位于四類場地，那么設(shè)防過程中需要根據(jù)相應(yīng)設(shè)防烈度來計(jì)算。

其次，應(yīng)對(duì)地震作用的主要方法進(jìn)行考慮。正交布置抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的過程之中，需要分別對(duì)建筑結(jié)構(gòu)兩個(gè)不同方向所受水平地震的主要作用進(jìn)行考慮，如果抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)存在斜交，那么需要對(duì)不同斜交方向所受水平地震的主要作用進(jìn)行分別考慮，若有剛度和質(zhì)量不均勻、不對(duì)稱的問題，需要對(duì)水平地震帶來的扭轉(zhuǎn)影響進(jìn)行考慮，部分設(shè)防還應(yīng)考慮水平地震與豎向地震雙重作用下不利的組合。

最后，應(yīng)選取計(jì)算地震作用的方法。按照不同類型的建筑結(jié)構(gòu)，工作人員應(yīng)根據(jù)具體的狀況進(jìn)行計(jì)算地震作用方法的選取。一般來說，彈性動(dòng)力時(shí)程、振型反應(yīng)譜等方法較為常用，針對(duì)部分建筑結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量豎向不均勻分布或是建筑體系較為復(fù)雜的情況，應(yīng)借助動(dòng)力時(shí)程的彈塑性補(bǔ)充法來計(jì)算^[1]。

3.位移的限值

有些建筑的高寬相對(duì)較大，受地震和風(fēng)力等作用會(huì)有層間位移發(fā)生，其計(jì)算值應(yīng)比一般結(jié)構(gòu)位移下的限制要高，可利用限制層間位移角的方法來進(jìn)行完善與優(yōu)化?，F(xiàn)階段，西方發(fā)達(dá)國家對(duì)于層間位移的限值規(guī)定非常寬松，對(duì)其它有關(guān)因素的考慮也比較簡單，使用的參數(shù)、限制有所不同。而國內(nèi)在層間位移的限值規(guī)定方面會(huì)對(duì)比較復(fù)雜的因素進(jìn)行考慮，側(cè)向荷載類型、裝修標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)材料等都和限制大小存在一定關(guān)系，特別是鋼筋混凝土對(duì)于結(jié)構(gòu)限值的規(guī)定最嚴(yán)格，且風(fēng)荷載限值比地震作用的限值要嚴(yán)格。

（二）抗震設(shè)計(jì)的方法

進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量選取剛度和質(zhì)量在高度方面分布均勻的結(jié)構(gòu)，或是與單質(zhì)點(diǎn)體系類似的結(jié)構(gòu)，它的高度一般低于40米，能夠有效簡化底部的剪力法結(jié)構(gòu)，讓抗震效果大大提高。對(duì)于一些有高度范圍限制的高層、甲類建筑、非常不規(guī)則建筑等，需要通過時(shí)程分析法補(bǔ)充計(jì)算多遇地震的情況，并使用計(jì)算的時(shí)程曲線平均結(jié)果或反應(yīng)譜法結(jié)果最大值。如果建筑物在軟土層的區(qū)域，需要加固基層的建筑結(jié)構(gòu)，讓建筑物基層的牢固程度大大增加，從而對(duì)地面建筑抗震水平進(jìn)行鞏固。建筑公司可以事先派專業(yè)設(shè)計(jì)人員前往施工現(xiàn)場進(jìn)行地質(zhì)勘查，充分把握軟土地基所具有的構(gòu)造，從而對(duì)根基牢固的程度進(jìn)行有效控制。

（三）抗震設(shè)計(jì)的措施

1.合理選取建筑結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)分析結(jié)構(gòu)載重范圍的重視，為了讓土木建筑的安全性與穩(wěn)定性得到保證，開展抗震設(shè)計(jì)的過程之中，應(yīng)仔細(xì)觀察建筑材料變形與否，這在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面影響極大。并且，設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)置建筑物結(jié)構(gòu)平面的重視。針對(duì)土木建筑開展抗震設(shè)計(jì)的過程之中，應(yīng)全面布置好立面與平面，讓建筑準(zhǔn)確度得到保證，數(shù)據(jù)的管理工作也要嚴(yán)格參照有關(guān)規(guī)定，提高數(shù)據(jù)精確性與準(zhǔn)確性^[2]。

2.正確選取建筑場地

土木建筑方面的抗震設(shè)計(jì)還應(yīng)對(duì)建筑場地進(jìn)行有效、正確的選取，若選取的場地不合理，容易使建筑抗震的水平降低，并且出現(xiàn)地震后會(huì)帶來相應(yīng)的地質(zhì)活動(dòng)，由此我們不難發(fā)現(xiàn)，選取建筑場地的過程之中，因盡量對(duì)開闊與平坦的建筑場地進(jìn)行選取。

3.科學(xué)設(shè)置建筑防線

在地震發(fā)生之時(shí)，如果土木建筑的抗震防線更多，建筑結(jié)構(gòu)就具有更高的抗震水平，那么人們的生存幾率就更高。為了做到這一點(diǎn)，一方面，使用的材料應(yīng)具有良好性能，另一方面，通過合理的抗震部件設(shè)置其它的防線，讓地震帶來的沖擊力減少，使地震具有的破壞力有效降低，從而減小地震損失。

結(jié)語：

總而言之，研究結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中抗震的設(shè)計(jì)要點(diǎn)具有十分重要的意義。土木工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)當(dāng)前抗震設(shè)計(jì)概況有一個(gè)全面的了解，明確抗震設(shè)計(jì)過程之中需注意的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，掌握抗震設(shè)計(jì)的方法，并通過有效措施提升抗震設(shè)計(jì)的效果，從而增強(qiáng)土木建筑具備的抗震質(zhì)量，增強(qiáng)建筑的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]張嵐.中國土木工程學(xué)會(huì)建筑市場與招標(biāo)投標(biāo)研究分會(huì)第七屆理事會(huì)第一次擴(kuò)大會(huì)議暨學(xué)術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)在長沙召開[J].建筑市場與招標(biāo)投標(biāo)，2018（06）：29.

[2]張小義，孫博，郭秋蘭，等.“新工科”背景下高校新興工程技術(shù)人才培養(yǎng)探析——以新余學(xué)院土木工程專業(yè)建設(shè)與教學(xué)改革為例[J].人才資源開發(fā)，2018（21）：29-30.

（作者單位：湖南工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院）