霍健棠

（廣東省建工設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

在建筑抗震設(shè)計(jì)中，要想提升建筑的安全性，就需增強(qiáng)建筑物的穩(wěn)定性。建筑的抗震設(shè)計(jì)與人們的財(cái)產(chǎn)、人身安全有著非常密切的聯(lián)系。為此，只有提升建筑的抗震性能，才能有效達(dá)到抗震效果，進(jìn)而提升建筑質(zhì)量，保障人身和財(cái)產(chǎn)的安全性，促進(jìn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。建筑工程結(jié)構(gòu)抗震性是衡量建筑工程安全性的重要標(biāo)志。在實(shí)際建筑設(shè)計(jì)中，確保建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量和建筑結(jié)構(gòu)安全，是現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)工作中的重中之重。

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的必要性

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑工程也由此得到了飛速的發(fā)展，這種大背景下，建筑設(shè)計(jì)中，要充分考慮到現(xiàn)有的災(zāi)害多發(fā)情況，對(duì)建筑進(jìn)行安全性、穩(wěn)定性的加強(qiáng)，以達(dá)到抗震功能。地震是現(xiàn)在自然災(zāi)害中頻發(fā)的災(zāi)害，其損害程度很強(qiáng)，嚴(yán)重的威脅人們的人生安全和財(cái)產(chǎn)損失。由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有效推進(jìn)了城市的發(fā)展，由此大量的人口流入城市，使得建筑在城市的發(fā)展中不斷地拔地而起。在建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分的考慮地震災(zāi)害中地面運(yùn)動(dòng)給建筑結(jié)構(gòu)帶來的影響，計(jì)算相應(yīng)地震等級(jí)帶給建筑結(jié)構(gòu)的主要作用力以完成建筑結(jié)構(gòu)的抗震參數(shù)設(shè)計(jì)工作，使得其外形、結(jié)構(gòu)、構(gòu)件等都可以提升建筑工程安全性和穩(wěn)定性，使建筑工程在地震災(zāi)害的作用下仍然能夠擁有正常使用的功能，或者保證建筑工程在地震災(zāi)害的作用下只會(huì)受到輕微程度的結(jié)構(gòu)損壞，不會(huì)對(duì)建筑內(nèi)部的空間結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性造成影響[1]?？拐鹪O(shè)計(jì)步驟如圖1所示。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中遵循的基本原則

在建筑設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)將承載力和穩(wěn)定性作為重要內(nèi)容考慮在內(nèi)。遵循強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的基本準(zhǔn)則，對(duì)建筑物的薄弱位置進(jìn)行抗震能力設(shè)計(jì)。在對(duì)抗震構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)與構(gòu)件的延性設(shè)計(jì)相結(jié)合，為實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)就需要延性較好的構(gòu)件來進(jìn)行合作，要多布設(shè)抗震防線，以此來預(yù)防余震的發(fā)生。注意構(gòu)件間的強(qiáng)弱關(guān)系，如果構(gòu)件出現(xiàn)較強(qiáng)部位的情況下，則必定存在其薄弱的地方，強(qiáng)弱兩者間必須正確處理[2]。

3 影響因素

3.1 高度

根據(jù)我國(guó)相關(guān)規(guī)定，不僅對(duì)鋼筋混凝土建筑的高度有一定的要求外，還要將結(jié)構(gòu)地震后損壞情況規(guī)定在合理的范圍內(nèi)。當(dāng)?shù)卣馂?zāi)難發(fā)生后，較高層的建筑物就會(huì)受到形變，結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重的破壞，變形也是很大的。因?yàn)?，建筑物的高度，直接影響到一些參?shù)，導(dǎo)致參數(shù)超出規(guī)范要求，其中就包含可抗震性能、安全等級(jí)、結(jié)構(gòu)抗力等選擇。在這些因素發(fā)生相應(yīng)的變化后，就使得高層建筑抗震性能大大降低[3]。

3.2 基礎(chǔ)

基礎(chǔ)是建筑物建成的部分，對(duì)建筑物而言是非常重要的。如果在選址的時(shí)候，選到了不好的地基，就會(huì)直接影響到建筑物的抗震能力。例如，如果將基礎(chǔ)選在軟弱沖積土層較厚的場(chǎng)地，就會(huì)使得地基不穩(wěn)，導(dǎo)致高層建筑受破壞程度加大。其主要原因就是地基土液化導(dǎo)致基礎(chǔ)發(fā)生不均勻的沉降，使得建筑物上端結(jié)構(gòu)收到很大的影響，更有甚者會(huì)導(dǎo)致建筑物整體傾斜[4]。因此，在選擇建筑物基礎(chǔ)持力層的時(shí)候，應(yīng)認(rèn)真了解地勘報(bào)告中的土層參數(shù)，最好選擇在密實(shí)均勻的硬土土層上，或者可以選擇在開闊堅(jiān)硬的土地上。值得注意的是，在選址的過程中切記不應(yīng)選在離河岸較近的位置，不宜跨在兩類的土壤上。要避開斷層、滑坡等危險(xiǎn)地段。地段劃分如表1所示。

表1 地段劃分情況

3.3 材料及結(jié)構(gòu)

在建筑設(shè)計(jì)的過程中，建筑的抗震設(shè)計(jì)也是非常重要的。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注重材料的選擇和結(jié)構(gòu)體系的合理性，因?yàn)?，建筑結(jié)構(gòu)的不同，使其抗震設(shè)計(jì)的重點(diǎn)也不相同。例如，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)就是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的平面內(nèi)柱上端會(huì)遭到剪切破壞，且窗下墻會(huì)對(duì)窗洞的位置外墻框架產(chǎn)生約束，出現(xiàn)短柱形、剪切型的破壞。底框結(jié)構(gòu)的建筑如果在設(shè)計(jì)的過程中，底層的剛度不足就會(huì)使得建筑受到嚴(yán)重的影響，房屋結(jié)構(gòu)選擇鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，如果底層設(shè)計(jì)為敞開式框架，并且未砌磚墻，則對(duì)底層的破壞也會(huì)很嚴(yán)重[5]。鋼筋作為材料的混凝土結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 鋼筋作為材料的混凝土結(jié)構(gòu)

3.4 抗震設(shè)防烈度

當(dāng)前，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中相對(duì)較低的就是抗震設(shè)防了。建筑抗震設(shè)計(jì)在延伸的方面所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)是非常嚴(yán)格的，比如梁柱的承載力的匹配和配筋率等數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，如果出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失效的問題，就會(huì)大大加深社會(huì)經(jīng)濟(jì)的損失，最后導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)造價(jià)降低。因此可以彈性設(shè)計(jì)設(shè)防烈度下的抗震。值得一提的是，在對(duì)其進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定，并且要根據(jù)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃?？拐鸫胧┤绫?所示。

表2 抗震措施

4 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

4.1 結(jié)構(gòu)位移抗震設(shè)計(jì)

在地震災(zāi)難發(fā)生時(shí)，建筑物會(huì)發(fā)生位移，因此在對(duì)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)采用多種設(shè)計(jì)方法，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，有3種方法可以使用在內(nèi)。①能力普法。②按延性系數(shù)設(shè)計(jì)方法。③直接在位移的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行設(shè)計(jì)方法?，F(xiàn)在這3種方式廣泛運(yùn)用在結(jié)構(gòu)位移的抗震設(shè)計(jì)中。這中間的直接位移法和控制延性法是根據(jù)位移目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，而另一種能力普法是一種位移的驗(yàn)算方法[6]。但無論哪一種，只要可以防止地震產(chǎn)生建筑物形變，就是可以積極推廣使用的。

4.2 結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)的過程中，考慮結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)理論是最后發(fā)展起來的建筑抗震設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)因?yàn)檠芯康谋容^晚，所以這種方法在運(yùn)用的不是很廣泛。結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)現(xiàn)被運(yùn)用在建筑的設(shè)計(jì)中，只有在設(shè)計(jì)中廣泛使用并研究此種方法才能讓結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)被大眾接受。

4.3 設(shè)計(jì)科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)

在建筑抗震設(shè)計(jì)中，為了使建筑物的每一個(gè)構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)算，就要使用計(jì)算的方法來對(duì)地震響應(yīng)和地震，另外，還要計(jì)算出每一個(gè)墻柱梁板的承載力和變形，以此來提高抗震效果。

實(shí)際情況下，以建筑構(gòu)造為基礎(chǔ)，將較為確切的計(jì)算模型建設(shè)在其上面，并且根據(jù)本身概念的設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行合理化的處理。當(dāng)?shù)卣馂?zāi)害發(fā)生時(shí)，一些較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變形，而這時(shí)就應(yīng)對(duì)內(nèi)力及變形進(jìn)行計(jì)算分析，可以使用兩種計(jì)算力學(xué)，此外計(jì)算軟件不同于人為的計(jì)算，在計(jì)算的過程中使用的理論包含剪摩理論和助拉應(yīng)力，將這兩準(zhǔn)理論而分別應(yīng)用在磚砌體和磚塊結(jié)構(gòu)兩種情況下使用。除此之外，將這些參數(shù)計(jì)算出來后進(jìn)行分析，在確認(rèn)其數(shù)據(jù)合理無誤后，才可以將其運(yùn)用在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中去。剪摩理論如圖3所示。

圖3 剪摩理論

4.4 規(guī)劃設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)

在建筑抗震設(shè)計(jì)的過程中，合理的規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)是尤為重要的。一般而言，主要是針對(duì)建筑的體型、空間進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，此外，還應(yīng)考慮到建筑的空間結(jié)構(gòu)及地基的堅(jiān)固性，根據(jù)這些規(guī)范進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)間，在地震的作用力下，會(huì)與建筑物產(chǎn)生一個(gè)力，使其產(chǎn)生一個(gè)比較，如若中心力較大，就會(huì)直接導(dǎo)致建筑物的傾斜或倒塌。相反的，如果中心力較小，就會(huì)增加建筑的抗震性。在空間布局的過程中，需要注意的重點(diǎn)有很多。在地震發(fā)生時(shí)，導(dǎo)致建筑物發(fā)生變形情況的推力不僅是地震產(chǎn)生的力，更多情況下及建筑空間多產(chǎn)生力也會(huì)導(dǎo)致建筑變形。在對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)的過程中，為了避免在地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生變形，所以在對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)就要簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，盡量避免在建筑物的角上設(shè)計(jì)窗戶，因?yàn)榻ㄖ巧纤艿牧κ禽^為復(fù)雜的，如果的建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)之前就規(guī)避這種設(shè)計(jì)問題，就可以在一定程度上提高建筑的抗震性。有此可見，在對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量把外觀簡(jiǎn)單化，以確保建筑的抗震性，從而保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全[7]?；A(chǔ)隔震設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在對(duì)建筑物進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，應(yīng)始終將抗震設(shè)計(jì)作為重中之重。在抗震設(shè)計(jì)的過程中，要有規(guī)劃性的進(jìn)行設(shè)計(jì)，必須對(duì)此設(shè)計(jì)報(bào)以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度來進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，還要遵循設(shè)計(jì)的科學(xué)性，因地制宜選擇較為合理的建設(shè)場(chǎng)所，并與建筑的抗震設(shè)計(jì)相結(jié)合，以保障建筑的抗震性能，為建筑行業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。