師冬梅 王光

摘要：本文首先闡述了建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)研究的關(guān)鍵意義，接著分析了建筑結(jié)構(gòu)分析方法和基本假定，最后對(duì)建筑的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);若干問題

引言：

基于地震屬于不可抗力的自然災(zāi)害，同時(shí)具備了很強(qiáng)的不可預(yù)估性，一旦有地震災(zāi)害產(chǎn)生，將會(huì)對(duì)建筑以及民眾的個(gè)人安全、財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生極大的影響。因此，為了可以有效降低地震的影響程度，結(jié)構(gòu)工程師在建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要注意多學(xué)習(xí)多思考多總結(jié)，從結(jié)構(gòu)概念到結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置都有清晰的理解，如此才可以將建筑的抗震設(shè)計(jì)落實(shí)到實(shí)際工程項(xiàng)目中，并以此來確保設(shè)計(jì)質(zhì)量得到提升，增強(qiáng)建設(shè)物的抗震能力，防止因?yàn)榈卣鸲斐傻膰?yán)重后果。

1 建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)研究的關(guān)鍵意義

從目前情況來看，地震是人們平時(shí)生活中最常發(fā)生的自然災(zāi)害之一，同時(shí)地震災(zāi)害產(chǎn)生以后的危害性、破壞性非常大，并且也具備了很強(qiáng)的不可預(yù)估性。因此，一經(jīng)發(fā)生地震，影響程度將特別大，倘若人們居住的建筑沒有抗震能力，就會(huì)危及民眾的個(gè)人安全以及財(cái)產(chǎn)安全?？梢姡ㄔO(shè)物本身的抗震能力具有了特別關(guān)鍵的作用。在很早以前，我國在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震標(biāo)準(zhǔn)方面就提出了“小震不壞、中震可修、大震不倒”的準(zhǔn)則，所以大部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員都意識(shí)到了建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的重要性，并且按相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，以保證建筑抗震能力得到顯著的提升，繼而保障建設(shè)物的整體安全穩(wěn)固性，這樣就能最大程度上降低地震對(duì)民眾生命財(cái)產(chǎn)安全的影響程度。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的責(zé)任重大，如何使建筑在地震來臨時(shí)發(fā)揮出應(yīng)有的抗震能力，保證人民生命安全與財(cái)產(chǎn)安全是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)人員需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

2建筑結(jié)構(gòu)分析方法和基本假定

2.1計(jì)算模型和整體分析方法

建筑內(nèi)力和變形計(jì)算應(yīng)當(dāng)采用能夠合理反映結(jié)構(gòu)受力特性的計(jì)算模型。一般情況下應(yīng)建立空間三維的整體計(jì)算模型，對(duì)于復(fù)雜高層和超建筑結(jié)構(gòu)還應(yīng)采用多種力學(xué)模型進(jìn)行分析比較，確保分析結(jié)果的可靠性。建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型應(yīng)根據(jù)實(shí)際計(jì)算精度的需要，充分考慮不同工況對(duì)各種荷載效應(yīng)的影響，如施工過程對(duì)重力荷載效應(yīng)影響、不同風(fēng)向及風(fēng)向角對(duì)風(fēng)荷載效應(yīng)的影響、雙向水平地震的耦合等。對(duì)于需要考慮結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)、材料非線性的情況，應(yīng)相應(yīng)采取時(shí)程分析、彈塑性分析予以補(bǔ)充計(jì)算分析。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，還應(yīng)認(rèn)真分析判斷力學(xué)模型的合理性和計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2荷載假定

作用于建筑的主要荷載大致可分為豎向荷載、風(fēng)荷載和地震作用三類。其中豎向荷載包括建筑物自重、樓屋面可變荷載和雪荷載等，通常等效為沿豎向作用的均布荷載進(jìn)行計(jì)算。風(fēng)荷載與所在地區(qū)平均風(fēng)壓、房屋高度、建筑體型以及結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)荷載的動(dòng)力響應(yīng)等因素有關(guān)，涉及較為復(fù)雜的流體動(dòng)力學(xué)問題，目前難以進(jìn)行精確求解，相關(guān)數(shù)值和影響系數(shù)大多通過觀測(cè)統(tǒng)計(jì)和風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得，這方面理論研究有待進(jìn)一步深入。實(shí)際地震力對(duì)建筑物作用機(jī)理非常復(fù)雜，與震源機(jī)制、震級(jí)大小、震中遠(yuǎn)近等地震因素和特征周期、阻尼比等建筑物自身的動(dòng)力響應(yīng)特征都密切相關(guān)，目前主要基于地震反應(yīng)譜理論，根據(jù)地震影響系數(shù)曲線分別計(jì)算水平和豎向地震作用。

2.3變形假定

進(jìn)行重力荷載和多遇地震作用計(jì)算分析時(shí)，在幾何非線性的影響可忽略不計(jì)的前提下，通常采用小變形假定簡(jiǎn)化計(jì)算。對(duì)于剛重比較小的建筑結(jié)構(gòu)，可以采用內(nèi)力和變形增大系數(shù)修正小變形假定下的線性計(jì)算結(jié)果的方法，近似反映二階附加效應(yīng)。在進(jìn)行罕遇地震作用的計(jì)算分析時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)薄弱部位應(yīng)補(bǔ)充相應(yīng)的彈塑性變形驗(yàn)算，確保實(shí)現(xiàn)“大震不倒”的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

3建筑的抗震設(shè)計(jì)

3.1傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)注重提高建筑的抗震承載力。目前我國抗震設(shè)計(jì)一般通過“二階段”設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)“三水準(zhǔn)”設(shè)防目標(biāo)?！叭疁?zhǔn)”即“小震不壞、中震可修、大震不倒”，“二階段”即小震作用下彈性計(jì)算和大震作用下彈塑性驗(yàn)算。通過地震作用計(jì)算可是實(shí)現(xiàn)第小震和大震水準(zhǔn)下的設(shè)防要求，中震設(shè)防要求通過抗震機(jī)構(gòu)控制和抗震構(gòu)造措施實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)，除根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，應(yīng)用底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法及必要的補(bǔ)充時(shí)程分析地震作用計(jì)算外，還應(yīng)注意強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件等內(nèi)力調(diào)整措施和抗震構(gòu)造措施的實(shí)現(xiàn)，確保建筑在較大地震力作用下能夠按照設(shè)計(jì)意圖實(shí)現(xiàn)抗震耗能和關(guān)鍵構(gòu)件的安全。

3.2抗震性能化設(shè)計(jì)

除提高抗震承載力外，通過隔震、消能減震等方法減少地震作用對(duì)建筑影響的思路也逐漸被應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中?？拐鹦阅芑O(shè)計(jì)在綜合考慮抗震設(shè)防、震后損失、工程造價(jià)等因素的情況下，分級(jí)設(shè)定抗震性能目標(biāo)，區(qū)別關(guān)鍵構(gòu)件和耗能構(gòu)件的抗震性能水準(zhǔn)，允許結(jié)構(gòu)在承載力和延性之間取得平衡，為抗震設(shè)計(jì)提供了新的思路和發(fā)展方向。

3.3抗震等級(jí)的確定

建筑結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)，是保證抗震措施的重要參數(shù)，因此，正確地確定抗震等級(jí)，才能保證建筑抗震能力?？蚣芙Y(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)按規(guī)范表格直接確定，而框剪結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)規(guī)定的水平力作用下結(jié)構(gòu)底層框架部分承受的地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的比值確定相應(yīng)的抗震等級(jí)，當(dāng)比值小于等于10%時(shí)，剪力墻部分抗震等級(jí)按剪力墻結(jié)構(gòu)，框架部分抗震等級(jí)按框剪結(jié)構(gòu);當(dāng)比值大于10%但小于等于50%時(shí)，按框剪結(jié)構(gòu)確定抗震等級(jí);當(dāng)比值大于50%時(shí)，框架部分抗震等級(jí)按框架結(jié)構(gòu)，剪力墻部分抗震等級(jí)按框架結(jié)構(gòu)。

3.4防震縫的寬度

建筑設(shè)置伸縮縫、沉降縫時(shí)，變形縫的寬度均應(yīng)滿足防震縫的寬度要求。防震縫的寬度計(jì)算方法，規(guī)范中有明確的計(jì)算方法，需要注意的是，當(dāng)兩側(cè)的建筑結(jié)構(gòu)形式不同、層數(shù)不同時(shí)，應(yīng)按高度較小的建筑確定防震縫寬度。但根據(jù)以往的震害發(fā)現(xiàn)，雖然防震縫寬度滿足規(guī)范要求，但在強(qiáng)烈的地震作用下仍然有發(fā)生碰撞的可能，兩側(cè)的建筑飾面實(shí)際上又減小了防震縫的有效寬度，因此，建議適當(dāng)加大縫寬，在有條件時(shí)，加大建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，以減小地震作用時(shí)建筑的水平位移。

結(jié)束語：

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，以保障建筑項(xiàng)目的安全性、適用性和合理性。為此，主要以建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，從抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵意義出發(fā)，對(duì)于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震問題及時(shí)進(jìn)行總結(jié)很有必要。

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