李海燕

摘要：建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)完整、系統(tǒng)的過程，從場(chǎng)址的選擇到建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，抗震設(shè)計(jì)貫穿了整個(gè)過程。而且建筑物的抗震設(shè)計(jì)是衡量建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否符合要求的重要指標(biāo)。因此如何準(zhǔn)確、合理的運(yùn)用不同的抗震設(shè)計(jì)方法，是非常重要的，對(duì)于不同的建筑、不同的情況應(yīng)區(qū)別對(duì)待，從而尋求最合理的結(jié)構(gòu)布置。

關(guān)鍵詞：建筑；抗震設(shè)計(jì)；抗震性能；安全性能

一、抗震概念設(shè)計(jì)

（一）概念設(shè)計(jì)的含義

概念設(shè)計(jì)一般是指不經(jīng)過數(shù)值計(jì)算，尤其是在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，根據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系和分體系之間的力學(xué)關(guān)系、震害、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、試驗(yàn)現(xiàn)象與工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)思想，從整體上確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。概念性近似估算方法有其自身的優(yōu)勢(shì)：可以在建筑設(shè)計(jì)的方案階段迅速、有效地對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較、選擇，便于進(jìn)行運(yùn)算。根據(jù)上述方法得到的方案概念清晰、定性正確，具有較好的經(jīng)濟(jì)可靠性能，可以減少后期設(shè)計(jì)階段一些不必要的繁瑣運(yùn)算。

（二）概念設(shè)計(jì)的重要性

概念設(shè)計(jì)比抗震計(jì)算更具有決定性，因?yàn)檫€沒有掌握地震和地面運(yùn)動(dòng)的不確定性與復(fù)雜性及對(duì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜影響。而且，當(dāng)前結(jié)構(gòu)地震計(jì)算理論還不能充分反映地震時(shí)結(jié)構(gòu)反應(yīng)與破壞的復(fù)雜過程。

所以僅依據(jù)抗震計(jì)算結(jié)果做出的抗震設(shè)計(jì)有時(shí)是片面的，甚至是不安全的。

（三）概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用與發(fā)展

概念設(shè)計(jì)思想的運(yùn)用可以拓寬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路。傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)似乎只關(guān)注如何提高結(jié)構(gòu)抗力，這會(huì)造成混凝土的等級(jí)越用越高，配筋量越來越大，造價(jià)越來越高。往往結(jié)構(gòu)工程師只注意到不超過最大配筋率，所以使得肥梁、胖柱、深基礎(chǔ)到處可見。以抗震設(shè)計(jì)為例，計(jì)算結(jié)構(gòu)的剛度一般是按照初定的尺寸、混凝土的等級(jí)，再根據(jù)結(jié)構(gòu)剛度算出地震力，然后計(jì)算配筋量?？墒潜娝苤Y(jié)構(gòu)剛度越大，地震作用效應(yīng)越大，配筋越多，剛度越大，地震力就會(huì)越強(qiáng)。所以為抵御地震而配的鋼筋，增加了結(jié)構(gòu)的剛度，但是卻增強(qiáng)了地震作用的效應(yīng)，因此要考慮降低作用效應(yīng)。在當(dāng)前的抗震設(shè)計(jì)中一個(gè)很好的例子是隔震消能。隔震消能是在基礎(chǔ)和主體之間設(shè)柔性隔震層；增設(shè)消能支撐；有的是在建筑物頂部裝一個(gè)“反擺”，地震時(shí)反擺的位移方向和建筑物頂部的位移正好相反，加大了建筑物的振動(dòng)阻尼，降低加速度，使建筑物的位移減少，從而降低地震作用效應(yīng)。合理設(shè)計(jì)可以使地震作用效降低到60%，提高了屋內(nèi)物品的安全性。國內(nèi)外正全面地對(duì)這一研究進(jìn)行深入的開展。日本已經(jīng)將該研究成果廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中，并且取得了良好的適用和經(jīng)濟(jì)效果。

很多結(jié)構(gòu)工程師已經(jīng)接受了概念設(shè)計(jì)的思想，而且它在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮的作用將會(huì)越來越大。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也相應(yīng)提出了更高的設(shè)計(jì)要求。目前要做的是使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、適用、經(jīng)濟(jì)、可靠。

二、抗震計(jì)算

結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算可分為兩部分，即地震作用計(jì)算和結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算。

（一）地震作用計(jì)算

通常情況下，要允許在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算水平地震作用而且要進(jìn)行抗震驗(yàn)算， 該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)各個(gè)方向的水平地震作用。如果結(jié)構(gòu)有抵抗側(cè)力構(gòu)件，當(dāng)其相交角度大于15°的時(shí)候， 要分別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。如果結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與剛度分布明顯不對(duì)稱，要將雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響計(jì)入。對(duì)于其他的情況，允許采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響。對(duì)于8度、9度時(shí)的大跨度結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)以及9度時(shí)的高層建筑要計(jì)算它們的豎向地震作用。結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算的基本方法是底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法，時(shí)程分析法作為補(bǔ)充計(jì)算方法。對(duì)特別不規(guī)則、特別重要的以及較高的高層建筑才要求采用時(shí)程分析法。

抗震計(jì)算方法的采用要符合以下的要求：

1、可以采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法的結(jié)構(gòu)有：高度不超過40m，以剪切變形為主而且質(zhì)量與剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)。2、要采用時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算的結(jié)構(gòu)有：甲類建筑與裂度、不規(guī)則的建筑、場(chǎng)地內(nèi)限定高度范圍的高層建筑，可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值和振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。

（二）結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算

多遇地震下的抗震變形驗(yàn)算：

要進(jìn)行多遇地震下的抗震變形驗(yàn)算的各類結(jié)構(gòu)的樓層內(nèi)最大彈性層間位移要符合下式要求： △Ue≤[Qe]h

罕遇地震下的抗震變形驗(yàn)算：要進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)有以下幾種：7～9度時(shí)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)不大于0.5的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；8度III、Ⅳ類場(chǎng)地與9度時(shí)，高大的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架； 采用隔震與消能減震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)；高度不小于150m的鋼結(jié)構(gòu)；甲類建筑與9度時(shí)乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)。

要進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)有： 7度III、Ⅳ類場(chǎng)地與8度時(shí)乙類建筑中的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)； 板柱、抗震墻結(jié)構(gòu)與底部框架磚房；高度小于150m的高層鋼結(jié)構(gòu)；屬于豎向不規(guī)則并且類型烈度、場(chǎng)地內(nèi)限定高度范圍的高層建筑結(jié)構(gòu)。

三、建筑工程杭震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工的具體控制措施

（一）建筑工程抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的措施

對(duì)于設(shè)計(jì)階段來說，設(shè)計(jì)階段是抗震結(jié)構(gòu)的建立階段，是施工的鋪墊，所以，做好建筑工程的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是十分關(guān)鍵的。在抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)該采取的具體措施如下：1、合理選擇建筑工程的修建地址，不能在地基基礎(chǔ)差，危險(xiǎn)的地質(zhì)條件上修建建筑物。2、在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程匯總，要合理選擇抗震防裂的輕度，并進(jìn)行精確的計(jì)算，在這個(gè)基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。計(jì)算是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到概念和計(jì)算的雙重作用。3、建筑的外觀造型、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)以及平面布置都會(huì)影響到建筑的抗震性能，所以，對(duì)于平面不規(guī)則、體型相對(duì)復(fù)雜的建筑物來說，要設(shè)置合理的防震縫。例如，在抗震度在8度左右時(shí)，對(duì)于立面高、剛度各異的建筑物來說，應(yīng)該利用防震縫將建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割，成為多個(gè)體型比較規(guī)則的獨(dú)立部分，能夠有力的減少地震時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力。4、在設(shè)計(jì)中，應(yīng)該合理的設(shè)置一定的結(jié)構(gòu)圈梁和構(gòu)造柱。對(duì)于不同的建筑物而言，其施工設(shè)計(jì)不同。對(duì)于橫墻比較小的建筑來說，不宜馬上設(shè)置構(gòu)造柱，而應(yīng)該在增加到適當(dāng)?shù)膶訑?shù)后設(shè)計(jì)。當(dāng)建筑物的層數(shù)較高，對(duì)于橫墻或者縱墻的承重的鋼筋硅樓來說，應(yīng)該合理設(shè)置圈梁。要有力的提高建筑物的剛度和抗剪力，一個(gè)重要的方法就是在隔開間或者建筑的每一個(gè)開間，分別設(shè)置構(gòu)造柱，在沒有構(gòu)造柱的墻內(nèi)，包括內(nèi)、外縱墻一級(jí)屋蓋都要設(shè)置一定數(shù)量的閉合圈梁。如此設(shè)計(jì)，使圈梁在平面內(nèi)形成一個(gè)閉合的網(wǎng)絡(luò)，與構(gòu)造柱連接，大大提高了墻體的剛度，能夠有效的防倒塌。5、要注重對(duì)于建筑不同部位強(qiáng)度的設(shè)計(jì)。對(duì)于建筑物的不同部位，對(duì)于材料的要求不同，承重墻的強(qiáng)度最大，樓梯間的強(qiáng)度也相對(duì)較大，底層的砂漿等級(jí)則保持在一般的強(qiáng)度。

（二）施工階段的抗震施工措施

首先，對(duì)于施工來說，施工應(yīng)該根據(jù)圖紙來進(jìn)行施工，對(duì)于每一個(gè)參數(shù)都要進(jìn)行合理的把握，在施工中，根據(jù)不同的施工項(xiàng)目選擇合理的施工技術(shù)，并規(guī)范施工，不能偷工減料。在施工前，要做好施工會(huì)用到的材料、經(jīng)費(fèi)和人員進(jìn)行具體的統(tǒng)計(jì)，特別要把好混凝土等重要材料的質(zhì)量關(guān)，保證鋼圈以及構(gòu)造柱的施工能夠達(dá)到強(qiáng)度的要求。對(duì)于施工中已出現(xiàn)質(zhì)量問題的環(huán)節(jié)要重點(diǎn)控制，并有專業(yè)的監(jiān)理人員進(jìn)行監(jiān)理，對(duì)于不規(guī)范的施工行為及時(shí)的糾正，減少質(zhì)量問題的發(fā)生，切實(shí)提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震強(qiáng)度。

四、結(jié)語：

總而言之，對(duì)于建筑工程的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工來說，要牢牢把握抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則，選擇合理的參數(shù)，并結(jié)合具體的建筑工程合理設(shè)計(jì)抗震縫等抗震結(jié)構(gòu)，在施工中，將設(shè)計(jì)落實(shí)到實(shí)處，按照?qǐng)D紙施工，并注意每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量關(guān)，建設(shè)真正的民心安全工程。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖男.對(duì)土建結(jié)構(gòu)工程安全性的探討[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2011（03）.