來(lái)寶文

中鐵二十一局集團(tuán)有限公司勘察設(shè)計(jì)院 甘肅蘭州 730000

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的意義

地震活動(dòng)是一種很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的自然災(zāi)難，以現(xiàn)在的技術(shù)手段不可能準(zhǔn)確地對(duì)地震活動(dòng)做出預(yù)測(cè)。但是依據(jù)現(xiàn)實(shí)條件，提前采取防護(hù)措施也是一種非常好的預(yù)防手段。對(duì)于如何用科學(xué)的理念和技術(shù)來(lái)預(yù)防地震的損害、來(lái)減少地震造成的各種財(cái)產(chǎn)、人力損失，這就是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的意義?，F(xiàn)在，世界上絕大部分的國(guó)家都有各自的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》總則中，提出了小震不壞、中震可修、大震不倒的三水準(zhǔn)的抗震設(shè)防目標(biāo)。這一抗震設(shè)計(jì)原則得到了廣泛的認(rèn)可和推廣，極大地提高了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能[1]。受到地震災(zāi)害影響過(guò)程中，如果建筑物的使用功能和所采用的結(jié)構(gòu)布置不協(xié)調(diào)，那么結(jié)構(gòu)體系的抗震性能難以得到有效利用。當(dāng)出現(xiàn)破壞時(shí)，新建的建筑費(fèi)用要比維修舊建筑的費(fèi)用高。從經(jīng)濟(jì)成本來(lái)講，是非常不合算的，所造成的經(jīng)濟(jì)損失是無(wú)法估計(jì)的，因此，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重建筑物的形體和布置，建筑體型宜簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的剛度和承載力上下變化連續(xù)、均勻，平面布置基本對(duì)稱。這是提高建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)性能最有效的辦法。

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

2.1 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

俗話說(shuō)“萬(wàn)丈高樓平地起”，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，地基基礎(chǔ)屬于非常重要的內(nèi)容之一，其基礎(chǔ)的安全性決定了整個(gè)建筑物的整體的穩(wěn)定性。因此，在該環(huán)節(jié)的抗震設(shè)計(jì)中，需要在前期做好基礎(chǔ)資料的采集工作，如區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)活躍度等，根據(jù)評(píng)估結(jié)果來(lái)確定該工程是否能在此場(chǎng)地建設(shè)，分析建筑物地基基礎(chǔ)形式及所需要的承載力特征值，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造明確基坑深度、支護(hù)措施等，為本工程的基礎(chǔ)的合理選型及基礎(chǔ)施工方案的合理性、經(jīng)濟(jì)型做出合理的選擇。

①結(jié)合該工程的相關(guān)資料，對(duì)于建筑基礎(chǔ)參數(shù)內(nèi)容進(jìn)行明確，內(nèi)容包括地基基礎(chǔ)挖深、基礎(chǔ)總面積、樁基直徑/深度、接縫寬度等。②利用有限元模型對(duì)建筑極限荷載進(jìn)行計(jì)算，以此為基礎(chǔ)來(lái)優(yōu)化荷載組合，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行明確。③進(jìn)行地基基礎(chǔ)的形變量監(jiān)測(cè)和計(jì)算，計(jì)算時(shí)參考正常狀態(tài)來(lái)完成，對(duì)于該狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)組合進(jìn)行確定[2]。④根據(jù)承載能力極限狀態(tài)下的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合，對(duì)基礎(chǔ)或承臺(tái)高度、基礎(chǔ)內(nèi)力、確定配筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。

2.2 依據(jù)抗震標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范平面及豎向設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會(huì)受到平面規(guī)則的一定影響，所以設(shè)計(jì)人員在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候還需要對(duì)其引起重視。我國(guó)對(duì)抗震建筑平面有著相關(guān)規(guī)范要求。例如，平面長(zhǎng)度不可太長(zhǎng)，凹凸口寬度和深度，最好不采用細(xì)腰型和角部重疊的平面布置模式。平面布置最好保證其規(guī)則性和對(duì)稱性以及承載力和剛度的均勻分布，若存在很多凹凸口復(fù)雜的平面形狀，需要時(shí)采取一些特殊的設(shè)計(jì)和補(bǔ)救措施，盡可能確保整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和使用過(guò)程的安全性[3]。針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)豎向布置，則應(yīng)該避免收進(jìn)和外挑過(guò)大，最好是足夠均勻和規(guī)則，結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度也盡量保證上小下大均勻變化，并保證抗測(cè)力構(gòu)件上下連續(xù)貫通。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)

強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件是進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)的重要概念。相較于梁構(gòu)件破壞而造成的局部破壞，柱子的破壞會(huì)危及整體結(jié)構(gòu)的安全性，造成結(jié)構(gòu)的整體垮塌。因此，在結(jié)構(gòu)中為了保護(hù)柱，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗地震能力，將塑性鉸先出現(xiàn)在梁部，通過(guò)發(fā)展一定的塑性來(lái)吸收地震能。還有強(qiáng)柱系數(shù)，梁柱線剛度比等都是相應(yīng)指標(biāo)。設(shè)計(jì)的時(shí)候盡可能推遲或者減少柱端塑形鉸出現(xiàn)，可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加一些柱配筋。同時(shí)還應(yīng)該遵照強(qiáng)剪弱彎原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，這主要是因?yàn)榧羟衅茐膶儆谝环N脆性破壞，而彎曲破壞屬于一種延性破壞，會(huì)提前有所預(yù)兆。所以能進(jìn)行及時(shí)的人員疏散、財(cái)產(chǎn)轉(zhuǎn)移。在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)中，梁柱的剪力設(shè)計(jì)值需按規(guī)范要求進(jìn)行調(diào)整。不同抗震等級(jí)的梁柱對(duì)剪力增大系數(shù)有著不同的要求，同樣需要對(duì)鋼筋和材料實(shí)際強(qiáng)度兩個(gè)影響進(jìn)行考慮。如果是強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件則應(yīng)該仔細(xì)驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，并且在各抗震等級(jí)下的框架節(jié)點(diǎn)均應(yīng)符合構(gòu)造措施要求。除此之外，進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還可以參考其他減震設(shè)計(jì)來(lái)提升結(jié)構(gòu)延性。例如，可以將多段墻框架融入抗震審計(jì)中，在遇到地震時(shí)，可以進(jìn)行地震能量的轉(zhuǎn)接和吸收，從而起到良好的減隔震作用，提升建筑結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)固性。

2.4 合理選擇抗震材料

建筑工程建設(shè)過(guò)程會(huì)用到大量的施工原材料，所以材料質(zhì)量會(huì)對(duì)工程整體性能產(chǎn)生很大的影響，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要對(duì)抗震材料引起重點(diǎn)關(guān)注，因?yàn)槠鋾?huì)在很大程度上影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，實(shí)踐證明設(shè)計(jì)科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)可以有效提升建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性?，F(xiàn)如今建筑領(lǐng)域出現(xiàn)了諸多抗震建筑構(gòu)型，而且在歷次地震災(zāi)害中也體現(xiàn)出較為明顯的優(yōu)勢(shì)。在選擇建筑抗震材料的時(shí)候，最好選用韌性和強(qiáng)度都比較好的材料，在保證建筑結(jié)構(gòu)安全性的同時(shí)，可以提高其穩(wěn)定性，同時(shí)還要考慮一些節(jié)能環(huán)保材料，比如聚塑板和鋼結(jié)構(gòu)，以提升建筑結(jié)構(gòu)的綜合性能。

總而言之，近些年我國(guó)城鄉(xiāng)一體化建設(shè)步伐不斷加快，人們生活水平也不斷提升，對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震性能要求越來(lái)越高，以更好地保證建筑工程可以規(guī)避各類安全事故的發(fā)生，為人民群眾提供一個(gè)安全的居住環(huán)境，同時(shí)也促使我國(guó)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。