（福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 福州 350001）

1 抗震設(shè)計(jì)原則

抗震設(shè)計(jì)理念在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中尤為重要。在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要綜合多方面因素全面考量，相關(guān)建筑設(shè)計(jì)人員要全面掌握基于抗震結(jié)構(gòu)原理與建筑材料性能，在此基礎(chǔ)上利用相關(guān)方面的理論知識(shí)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì),以此確?？拐鹦阅芰己?。在建筑抗震設(shè)計(jì)中,需要遵循以下原則:

1.1 規(guī)整性原則：

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步階段，建筑設(shè)計(jì)人員需先計(jì)算建筑物的力學(xué)性能，而其中最重要的就是結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力。結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系合理，可以使建筑結(jié)構(gòu)受力更均勻，完整性更高，從而建筑物的穩(wěn)定性更良好。另外，在建筑物構(gòu)件的設(shè)計(jì)中，強(qiáng)度變化要均勻。在此基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員就要保證在設(shè)計(jì)中盡量實(shí)現(xiàn)建筑物造型平面立面對(duì)稱(chēng)。更值得一提的是，建筑物所在地區(qū)的震級(jí)是抗震性能設(shè)計(jì)中要遵循的大原則，所以,建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要整體考量，保持建筑物外觀(guān)規(guī)整，確保建筑物在地震等次生災(zāi)害面前有較強(qiáng)的抗震性能。

1.2 剛度原則：

地震來(lái)臨時(shí)，建筑物受到各個(gè)方向上面的力的作用，合理的剛度可以確保證建筑結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足抗震要求。如果建筑物剛度不符合要求,抗震性能不足以抵擋地震外力作用，建筑會(huì)受到嚴(yán)重的損壞。但如果剛度特別高，韌性不夠，會(huì)造成建筑在受到不均勻外力發(fā)生斷裂。這樣，建筑物結(jié)構(gòu)會(huì)面臨更大的失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，因而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)工作中要綜合考量，真正做到建筑構(gòu)件剛?cè)峤Y(jié)合。使得建筑物在地震力的作用下減少脆性破壞從而瞬間坍塌。通過(guò)相關(guān)設(shè)計(jì)工作的研究發(fā)現(xiàn)，抗側(cè)力構(gòu)件的合理使用也可以提高建筑物的穩(wěn)定性。因而，需在規(guī)范的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之外，提高抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的選用的優(yōu)化。

1.3 科學(xué)性原則：

建筑物抗震效果很大程度取決于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，建筑物抗震設(shè)計(jì)必須要遵守科學(xué)性和合理性，才能使建筑物抗震性能既經(jīng)濟(jì)又可靠，這樣才能最終實(shí)現(xiàn)抗震最終目標(biāo)：小震不壞，中震可修，大震不倒。建筑物結(jié)構(gòu)宜簡(jiǎn)單規(guī)整，如果過(guò)于復(fù)雜，則荷載分布不均勻并且集中荷載相對(duì)較大，地震會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成更大破壞。所以，建筑物在進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量剛度、質(zhì)量分布較均勻，從而提高建筑物的抗震效果。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考量建筑物的鞭梢效應(yīng)。建筑物超出屋面的高度不宜過(guò)高，要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。如果不可避免平面不規(guī)則現(xiàn)象，則要著重計(jì)算離建筑物剛心較遠(yuǎn)處剪力墻的設(shè)計(jì)計(jì)算。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)重點(diǎn)

在建筑結(jié)構(gòu)的最初設(shè)計(jì)階段,要格外注意項(xiàng)目所在地區(qū)的工程地質(zhì)情況，要從施工地區(qū)的實(shí)際情況出發(fā)，正確選擇建筑結(jié)構(gòu)的抗震體系設(shè)計(jì)，從而確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)所采取的結(jié)構(gòu)類(lèi)型可以得知,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最初時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)要求:首先，建筑物在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最初階段，應(yīng)先考慮整體，從整體出發(fā)確保各個(gè)構(gòu)件抗震能力都能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求,防止因個(gè)別構(gòu)件抗震能力不滿(mǎn)足要求而導(dǎo)致整體建筑物抗震能力不足，從而使建筑物的安全性和穩(wěn)定性失去保證。從建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是,保證內(nèi)部構(gòu)件的承受壓力情況滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范，使建筑物內(nèi)部各個(gè)部件的功能都滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。這樣條件下，當(dāng)建筑物遭受地震作用時(shí)，如果部分構(gòu)件收到破壞而無(wú)法繼續(xù)工作,剩余的結(jié)構(gòu)構(gòu)件仍然可以抵抗地震作用下的超強(qiáng)地震力,從而減少地震對(duì)建筑物安全性能的損傷。

2.1 做好建筑抗震場(chǎng)地的選擇

地震災(zāi)害的過(guò)程最直接的影響就是地表位置相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)、土質(zhì)不同的工程，所面臨的地震影響大小也不盡相同。相關(guān)技術(shù)人員在抗震設(shè)計(jì)最初時(shí)，要結(jié)合地勘報(bào)告謹(jǐn)慎選擇抗震場(chǎng)地，盡量避免選取抗震不利地段，盡量避免軟土地帶。若地震選取不當(dāng)，會(huì)增大建筑物坍塌風(fēng)險(xiǎn)。若別無(wú)他法無(wú)法避讓?zhuān)x取針對(duì)性的技術(shù)措施提高建筑物剛度和穩(wěn)定性，并做好地基加固工作，降低地震對(duì)建筑物的破壞。

2.2 抗震結(jié)構(gòu)材料的選擇要求

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)在材料上的選擇需要綜合考慮選建筑成本、結(jié)構(gòu)剛度、延性、強(qiáng)度等因素。常用建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求為:（1）為滿(mǎn)足抗震設(shè)計(jì)的要求，砌體結(jié)構(gòu)需要按照規(guī)范規(guī)定設(shè)置保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的圈梁與構(gòu)造柱;（2）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要對(duì)抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸有合理的選擇，并且保證相應(yīng)的配筋率,不能少筋多筋。使結(jié)構(gòu)發(fā)生的剪切破壞與脆性破壞； （3）大跨度結(jié)構(gòu)下選擇預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范要求進(jìn)行計(jì)算，并按計(jì)算結(jié)果配置預(yù)應(yīng)力鋼筋。

在建筑物主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，最重要的材料就是鋼筋混凝土。為了滿(mǎn)足質(zhì)量要求，必須保證這兩種材料在選取上滿(mǎn)足相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范。

2.2.1 鋼筋

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該遵循鋼筋自身的性能來(lái)選取鋼筋的型號(hào)和強(qiáng)度等級(jí)，縱向受力鋼筋選擇型號(hào)HRB400 或者HRB500；在受力構(gòu)件比如而梁、柱、斜撐中，縱向受力鋼筋選用HRBF400 或者HRBF500；若需要選取預(yù)應(yīng)力鋼筋，宜選高強(qiáng)度鋼絞線(xiàn)或預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。HRB 系列中的普通熱軋帶肋鋼筋延性良好、可焊接性強(qiáng)、機(jī)械連接性能牢固，可以使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)主體的強(qiáng)度增強(qiáng)，所以被廣泛采用。而且，為了滿(mǎn)足建筑物抗倒塌設(shè)計(jì)規(guī)范要求，鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的保證率不得低于95%的保證率。不管是普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋，其抗拉強(qiáng)與抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值均應(yīng)滿(mǎn)足現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。更值得一提的是，如果鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中配置多種多種類(lèi)型的鋼筋時(shí)，不同鋼筋均必須采用各自負(fù)荷現(xiàn)行規(guī)范的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

2.2.2 混凝土

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)用正方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定混凝土抗壓強(qiáng)度；建筑物結(jié)構(gòu)的混凝土，強(qiáng)度等級(jí)不得低于C15，如果建筑結(jié)構(gòu)所選取的鋼筋其強(qiáng)度等級(jí)全部≥400MPa 時(shí)，那么所選取的混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不得低于C25。更值得一提的是，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中如有構(gòu)件承受重中荷載，則選取的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C30。

2.3 耐久性

建筑結(jié)構(gòu)的耐久性非常重要，其直接直接影響建筑物的使用壽命，所以建筑物材料的選擇必須滿(mǎn)足建筑物耐久性設(shè)計(jì)要求。而耐久性設(shè)計(jì)也是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)的不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)必須嚴(yán)格參照建筑物設(shè)計(jì)使用年限，進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)，并將建筑物正常使用年限作為控制指標(biāo)，這樣可以在一定程度上防止因主體材料隨時(shí)間劣化而引起主體性能減弱。而環(huán)境類(lèi)別在耐久性設(shè)計(jì)中也非常重要，主要其是結(jié)構(gòu)耐久性的核心外在原則。南北方差異顯著，在嚴(yán)寒地區(qū)凍融循環(huán)現(xiàn)象廣泛存在，所以要充分考慮其在耐久性設(shè)計(jì)中的影響。而結(jié)構(gòu)主體中構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，都要有相應(yīng)的耐久性技術(shù)措施。比如預(yù)應(yīng)力筋，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)脑黾颖Ｗo(hù)層厚度。如果有外露的錨固端，則必須進(jìn)行封錨處理。更值得一提的是，嚴(yán)寒地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)必須滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)抗凍要求，如建筑物處于二類(lèi)和三類(lèi)環(huán)境當(dāng)中，裸露的金屬部位必須進(jìn)行防銹處理。

2.3 抗震結(jié)構(gòu)方案體系的選擇要求

相關(guān)設(shè)計(jì)工作者在建筑物結(jié)構(gòu)的方案體系設(shè)計(jì)會(huì)尤為的謹(jǐn)慎。首先，不能單純的追逐抗震性能的優(yōu)良而不考慮建筑物的整體功能和全局，也不能因?yàn)閭€(gè)別局部的結(jié)構(gòu)構(gòu)件而影響對(duì)建筑物整體性能。其次，要選擇合理的地震波來(lái)模擬地震發(fā)生時(shí)的傳力途徑進(jìn)行分析，豎直結(jié)構(gòu)的垂直方向重力可以使橫向壓應(yīng)力穩(wěn)定。要保證其豎向構(gòu)件有著清晰的傳力途經(jīng)，保證其屬相構(gòu)件的承載力和穩(wěn)定性。最后，在設(shè)計(jì)工作中要?jiǎng)側(cè)峤Y(jié)合，控制建筑物相應(yīng)的剛度強(qiáng)度以保證建筑物整體抗震設(shè)計(jì)要求。

2.4 抗震設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)的選擇

建筑抗震設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)的選擇與核對(duì)，是深入建筑設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)，也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)建筑物有一個(gè)基本情況真實(shí)的評(píng)估，具體問(wèn)題具體分析，選擇合理的荷載并加以說(shuō)明，保證軟件計(jì)算的科學(xué)性?，F(xiàn)在通常采用的是PKPM 及ETABS 軟件結(jié)合迷你地震波，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和模型分析，最終根據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震性能是否達(dá)到規(guī)范要求，最終確定模型是否具有安全與穩(wěn)定性。

3 提升建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的新型方法

在地震烈度較高的地區(qū)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在選擇建筑材料和結(jié)構(gòu)體系上會(huì)格外的謹(jǐn)慎。在我國(guó)，高層建筑和超高層建筑主要應(yīng)用三種結(jié)構(gòu)體系，分別是框筒結(jié)構(gòu)、筒中簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)、框架支撐結(jié)構(gòu)。上個(gè)世紀(jì)80年代，磚混結(jié)構(gòu)在我國(guó)應(yīng)用非常廣泛，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)逐漸替代了磚混結(jié)構(gòu)，但這兩種結(jié)構(gòu)不適合應(yīng)用在超高層建筑上，而且在大震作用下，無(wú)法抵抗。在我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)多采用框架-核心筒體系，這種結(jié)構(gòu)體系經(jīng)濟(jì)合理，不僅用鋼量相對(duì)節(jié)省，而且梁柱截面斷相對(duì)較小節(jié)省材料，所以被建設(shè)單位甲方所廣泛采用。

近些年，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師采用延性較高的設(shè)計(jì)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，耗能減震技術(shù)逐漸運(yùn)用在高層建筑中，在設(shè)計(jì)時(shí)采用高延性結(jié)構(gòu)構(gòu)件，適度結(jié)構(gòu)的剛度，在地震發(fā)生時(shí)，可以使結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)人高延性的塑性狀態(tài)，大量的吸收地震能量，從而減少對(duì)建筑物有害的地震反應(yīng)，削弱地震的破壞。延性構(gòu)件在大震時(shí)可以吸收較多的地震能量，并且自身可承受較大的結(jié)構(gòu)變形，因此這種結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。2000年以后，人們對(duì)隔震支座（圖3-1）的應(yīng)用進(jìn)行了大量廣泛和深入的研究，從而減小地震反應(yīng)對(duì)建筑物重要構(gòu)件的破壞。隔震體系中最常用的基礎(chǔ)隔震和層間隔震如圖3-2、3-3 所示。所示其中隔震支座以基礎(chǔ)隔震應(yīng)用最為廣泛。隔震原理示意圖如圖3-4所示。

圖3-1 隔震支座

圖3-2 基礎(chǔ)隔震橫向構(gòu)造

圖3-3 層間隔震示意圖

圖3-4 隔震原理示意

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步，土木行業(yè)蓬勃發(fā)展，我們更要注意的就是地震對(duì)建筑物帶來(lái)的影響，要不斷降低地震對(duì)建筑物的破壞，也就意味著我們要加強(qiáng)建筑物抗震設(shè)計(jì)，逐步提高建筑物的抗震性能，本文立足于建筑結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則,以期抗震設(shè)計(jì)方面提供相應(yīng)理論支持。