論抗震概念設計對建筑結構設計中的重要性

長宇（珠海）國際建筑設計有限公司 525000

摘要：隨著我國經濟的迅速發(fā)展，生活水平的提高，人們對住房建筑的要求也越來越高。本文通過對目前建筑設計的分析，來淺析建筑結構設計存在的相關問題。

關鍵詞：建筑；抗震；設計結構；

引言

隨著科技和社會的不斷發(fā)展和進步，自從19 世紀以來出現(xiàn)了現(xiàn)代高層建筑，高層建筑越來越廣泛的出現(xiàn)在人們的生活中。作為一個龐大復雜的系統(tǒng)，高層建筑的結構設計，一方面要滿足包括抗震，抗風等在內的安全性能的要求，另一方面，也要滿足高層建筑結構的科學性和合理性。

正文

一、提高建筑物抗地震倒塌能力的系統(tǒng)科學思想

根據系統(tǒng)科學的基本概念，一個復雜系統(tǒng)的功能主要取決于該系統(tǒng)的整體性。系統(tǒng)的整體性是系統(tǒng)方法的核心和目標，整體性可以簡單的表述為“整體不等于部分之和”。對于建筑結構系統(tǒng)來說，一方面，構件的功能依賴于整體結構系統(tǒng)功能，任何構件一旦離開整體結構，就不再具有它在結構系統(tǒng)中所能發(fā)揮的功能；另一方面，構件又影響整體結構系統(tǒng)的功能，任何構件一旦離開整體結構，整體結構喪失的功能不等于該構件在結構系統(tǒng)中所發(fā)揮的功能，可能更大，也可能更小。由于系統(tǒng)組成的復雜性，結構系統(tǒng)的整體功能取決于構件的組成方式和構件之間的相互作用。采用同樣結構構件、但按不同方式組成的結構系統(tǒng)，其整體性可能表現(xiàn)為截然不同的結果。如果因為結構構件之間的互相依賴而加劇了結構系統(tǒng)整體功能的損失，即局部構件的破壞與所導致的整體結構破壞程度很不相稱，則結構系統(tǒng)的整體抗震能力弱，這樣的整體性屬于不利的整體性，也即所謂結構系統(tǒng)的易損性。

二、建筑結構設計中存在的安全隱患

1 . 抗震度不夠

前兩年的汶川大地震及今年的玉樹地震造成的損失足以說明我國一些地方的建筑抗震性很差，未達到我國規(guī)定的標準。因此保證建筑物的抗震性能是減少地震發(fā)生時人員傷亡及財產損失的重要問題。在建筑結構設計中提高抗震設計水平是提高建筑結構設計水平的一個重要方面。關于建筑物的抗震性能設計，我國頒布了《建筑抗震設計規(guī)范》，為我國的建筑抗震設計提供了依據。《規(guī)范》中規(guī)定：“小震（超越概率63%）不壞、中震（超越概率10%）可修、大震（超越概率2%）不倒”。而一些建筑公司領導對建筑物的抗震性能的重視程度不夠，導致了公司員工也不重視抗震性，尤其是建筑結構設計人員。有些建筑結構設計人員對抗震設計的認識不透，設計過程中個別忽略抗震性原則，造成了建筑物施工過程僅僅是一個表面工程，而實質是建筑物并不具有真正的抗震性能。這種現(xiàn)象在我國不少地區(qū)屢見不鮮。當然我國地域遼闊，各個地區(qū)的情況不同，地震幾率與地震級別各有不同。不能恪守規(guī)則，不了解實際情況進行設計。建筑結構設計者要根據地區(qū)的實際狀況，選擇不同的抗震規(guī)范，以免造成不必要的浪費。

2.建筑結構設計不合理

由于建筑結構設計者的知識和經驗不足，導致其設計的建筑結構不合理，存在安全隱患或其他問題。有些設計者安全意識薄弱，只顧建筑設計的美觀而不顧建筑質量，或者明知道公司要求的設計形式行不通，為了保住自己的飯碗而不提出異議，縱使悲劇上演。這種人員雖然只是建筑結構設計行業(yè)中的極少數(shù)，但他們的存在也非常值得重視。因此設計人員要人人自危，不能只考慮公司利益，也要切身為顧客考慮，學會換位思考。設計人員要全面考慮情況后，再進行設計，并把不合理的設計或只顧美觀不顧質量的設計扼殺在襁褓中，不要等到造成惡果時，再想補救措施。

3. 結構設計中偷工減料，

鋼材不足導致功能減弱一方面在結構設計中，一些建筑公司為節(jié)省開支，獲取高額利潤，過度節(jié)約鋼材等偷工減料，不重視建筑物的質量及安全性，導致建筑物中鋼材等材料的性能減弱，進一步導致建筑物的質量不過關，安全性下降。我國對建筑物鋼筋的配筋率有明確的規(guī)定，建筑物的不同部位，其配筋率是不同的。建筑設計公司的設計人員要高度重視建筑物的配筋率，對施工過程進行實時監(jiān)督。另一方面，一些小的建筑公司為節(jié)省開支，使用中小城市現(xiàn)在還在發(fā)展的冷軋變

形鋼筋。這種鋼筋強度高，脆性大，韌性小，且對建筑抗震不利，就是因為可以節(jié)省鋼材，進而節(jié)約開支，所以，一些小建筑公司為牟取利益不惜不顧人們的生命安全使用不符合規(guī)定的鋼材。

三、抗震概念設計的一般原則

需要強調的是設計不能陷入只憑計算的誤區(qū)，若結構嚴重不規(guī)則，整體性差，僅按目前的結構設計計算水平，是難以保證結構的抗震、抗風性能，尤其是抗震性能。因此，要求建筑師與結構工程師要共同把好初步設計這一環(huán)節(jié)。

（1）結構的簡單性

結構簡單是指結構在地震作用下具有直接和明確的傳力途徑。建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）第3.5.2 條作為強制性條文要求，“結構體系應有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。”只有結構簡單，才能夠對結構的計算模型、內力與位移分析，限制薄弱部位的出現(xiàn)易于把握，因而對結構抗震性能的估計也比較可靠。

（2）結構的規(guī)則性和均勻性

建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）第3.4.2 條要求，“建筑及其抗側力結構的平面布置宜規(guī)則、對稱，并應具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面布置宜規(guī)則，結構的側向剛度宜均勻變化，豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小，避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變。”建筑平面比較規(guī)則，不應采用嚴重不規(guī)則的平面布置，對A 級高度建筑宜平面簡單、規(guī)則、對稱、減小偏心；而對B級高度建筑則應簡單、規(guī)則、減小偏心。平面布置均勻規(guī)則，使建筑物分布質量產生的地震慣性力能以比較短和直接的途徑傳遞，并使質量分布與結構剛度分布協(xié)調，限制質量與剛度之間的偏心。結構布置均勻、建筑平面規(guī)則，有利于防止薄弱的子結構過早破壞、倒塌，使地震作用能在各子結構之間重分布，增加結構的贅余度數(shù)量，發(fā)揮整個結構耗散地震能量的作用。沿建筑物豎向，建筑造型和結構布置比較均勻，避免剛度、承載力和傳力途徑的突變，以限制結構在豎向某一樓層或極少數(shù)幾個樓層出現(xiàn)敏感的薄弱部位。

（3）結構的剛度和抗震能力

水平地震作用是雙向的，結構布置應使結構能抵抗任意方向的地震作用。通常，可使結構沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力，結構的抗震能力則是結構強度及延性的綜合反映。結構剛度的選擇既要減少地震作用效應又要注意控制結構變形的增大，過大的變形會產生重力二階效應，導致結構破壞、失穩(wěn)。結構應具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉振動的能力，現(xiàn)有的抗震設計計算中不考慮地震地面運動的扭轉分量，在抗震概念設計中應注意提高結構的抗扭剛度和抵抗扭轉振動的能力。

（4）結構的整體性

在高層建筑結構中，樓蓋對于結構的整體性起到非常重要的作用，樓蓋相當于水平隔板，它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側力子結構，而且要求這些子結構能協(xié)同承受地震作用，特別是當豎向抗側力子結構布置不均勻或布置復雜或抗側力子結構水平變形特征不同時，整個結構就要依靠樓蓋使抗側力子結構能協(xié)同工作。樓蓋體系最重要的作用是提供足夠的平面內剛度和內力，并與豎向子結構有效連接，當結構空曠、平面狹長、平面凹凸不規(guī)則，樓蓋開大洞口時更應特別注意，設計中不能錯誤認為，在多遇地震作用計算中考慮了樓板平面內彈性變形影響后，就可以削弱樓蓋體系。

四、提高建筑結構設計中安全性的措施

1、提高建筑結構設計人員對抗震性能的重視意識。

結構設計是個系統(tǒng)、全面的工作，需要扎實的理論知識作為基本功，靈活創(chuàng)

新的思維和嚴肅認真負責的工作態(tài)度。設計人員要精益求精，重視每一個基本構件的設計，并做到知其所以然，并深刻理解規(guī)范和章程的含義，密切配合建筑工程，在工作中做到事無巨細，善于反思和總結工作經驗和教訓，為以后的工作積累經驗。結構設計人員要轉換自己的陳舊思想，正確對待抗震性能的重要性，為人們的生命財產負責，發(fā)揮自己的主導作用，對工作負責，應用自己的個人才智，控制建筑結構設計的安全性能水平，讓自己設計出來的作品體現(xiàn)自己的人本意識，積極配合國家以人為本的政策。

2、嚴格按照國家規(guī)定的建筑規(guī)范設計建筑結構。

隨著建筑業(yè)進一步的發(fā)展，建筑結構越來越被重視。國家也出臺了一些相應的規(guī)定。而一個國家的規(guī)定不僅僅是技術性的，還具有很強的政策性。而且這些規(guī)定是與時俱進的，要不斷修改，我們不能僅僅滿足于過去的設計標準。為了提高建筑的質量，消除安全隱患，建筑設計人員要謹守本責，對建筑過程中不符合國家相關規(guī)定的行為及時提出異議，并提出解決措施，以避免或減少類似情況的發(fā)生，使建筑結構設計更多的為人們考慮周全。同時，建筑結構設計人員對存在違規(guī)行為且屢教不改的人員要及時舉報，以免造成更嚴重的損失。

3、開展科研，創(chuàng)新設計軟件。

工欲善其事，必先利其器，道理是顯然的，這對于任何行業(yè)都適用。隨著建筑事業(yè)的發(fā)展，特別是現(xiàn)今建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑結構設計的

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