建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)分析

靳 永 恒

(山西中方森特建筑工程設(shè)計(jì)研究院,山西 太原 030002)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)分析

靳 永 恒

(山西中方森特建筑工程設(shè)計(jì)研究院,山西 太原 030002)

介紹了抗震設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及存在的問題,以提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)為目的，對抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并有針對性的提出解決問題的方法。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),抗震設(shè)計(jì),科學(xué)性

自2008年汶川地震后，人們深刻了解到地震的破壞力。地震對建筑來說是毀滅性的，對人類來說也是極大的威脅，為保證人身安全和財(cái)產(chǎn)安全，房屋的抗震設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。建筑的抗震設(shè)計(jì)，主要是通過提高建筑的穩(wěn)定性和安全性的方式，來增強(qiáng)建筑的抗震能力。想要實(shí)現(xiàn)此目的，就必須對具體的環(huán)境進(jìn)行考究，并做出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，再選取高品質(zhì)的建筑材料進(jìn)行修建，在增加建筑安全性和實(shí)用性的同時(shí)，也有效延長了房屋的使用壽命。

1 抗震設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

1.1 建筑場地的選擇

在房屋建筑施工前，首先要面臨的問題便是建筑場地的選擇。在選擇前，需要對場地進(jìn)行全面考察，場地應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)：

1)地勢平坦開闊且沒有斷層，同時(shí)還具備地質(zhì)活動(dòng)少的地方。這樣可以從根本上避免因?yàn)檫x址不當(dāng)，造成建筑損壞的問題。

2)土壤質(zhì)地堅(jiān)硬的地方。因?yàn)橥寥蕾|(zhì)地疏松容易被外界因素影響，在地震時(shí)，容易造成建筑下陷等問題，尤其是在河灘、軟土層上的建筑穩(wěn)定性越差。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性

為增加建筑的抗震能力，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就顯得尤為重要，因?yàn)榻ㄖ慕Y(jié)構(gòu)是否科學(xué)合理，可以直接影響建筑的抗震能力，科學(xué)的建筑設(shè)計(jì)在有效節(jié)約材料的同時(shí)，還能提高建筑的穩(wěn)定性和安全性。

1.3 建筑設(shè)計(jì)對具體施工問題的考量

建筑設(shè)計(jì)的最后環(huán)節(jié)是施工環(huán)節(jié)，也是極為重要的環(huán)節(jié)。為更好的保證房屋建筑的質(zhì)量，施工前的培訓(xùn)很重要。培訓(xùn)不只是針對施工人員的技術(shù)，還有對施工人員責(zé)任心的培養(yǎng)，不僅有利于提高施工的安全性，同時(shí)還能夠最大限度的規(guī)避因施工不當(dāng)造成的安全問題。在實(shí)際施工時(shí)，很有可能因?yàn)闃O小的問題造成不可估量的損失，特別是在遇到自然災(zāi)害時(shí)(如：地震等)。由此可見施工環(huán)節(jié)的重要性，作為建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者，有必要、也有義務(wù)考慮具體施工會(huì)遇到的問題，盡可能地在保證建筑質(zhì)量情況下降低施工難度。

2 抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀所存在的問題

2.1 抗震設(shè)計(jì)概念不明確

地震是破壞力極強(qiáng)的自然災(zāi)害，為保證人身安全、減少人們的財(cái)產(chǎn)損失，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)尤為重要。抗震設(shè)計(jì)以：“大震不倒，中震可修，小震不裂”作為抗震設(shè)計(jì)的目標(biāo)，其目的就是能更好的降低地震帶來的危害。在過去的抗震設(shè)計(jì)中，通常以大量鋼筋混凝土來抗拒地震的力量，通過實(shí)踐證明，這種設(shè)計(jì)方式是不合理的，大量的鋼筋混凝土不僅沒有減弱地震的破壞力，反而使建筑更容易被毀壞。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，僅是單純依靠設(shè)計(jì)來設(shè)計(jì)是不全面的，需在關(guān)鍵位置加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)，同時(shí)也要設(shè)計(jì)出薄弱位置，以便建筑能夠更好的消耗地震的破壞能量，最大限度的拖延地震發(fā)生的進(jìn)度。由此可見，上述的抗震概念不僅是抗震設(shè)計(jì)的靈魂，也是指導(dǎo)思想。

2.2 在建筑設(shè)計(jì)中并未對抗震設(shè)計(jì)引起足夠重視

近年來，地震活動(dòng)越來越頻繁，每一次的發(fā)生給人們的生活帶來了不可估量的損失，造成這一現(xiàn)象的主要原因是由于我國建筑的抗震能力不足。其次，是因?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)自身不夠重視抗震設(shè)計(jì)，尤其是在建筑改建擴(kuò)建中時(shí)常發(fā)生，然而這些小隱患在遇到地震時(shí)，就會(huì)變成致命問題。因此，為確保生命財(cái)產(chǎn)安全，設(shè)計(jì)人員在遵守抗震設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，還應(yīng)該考慮施工的實(shí)際環(huán)境，對抗震級別和構(gòu)造進(jìn)行合理選擇。

2.3 抗震設(shè)計(jì)驗(yàn)證存在的問題

為了提高建筑質(zhì)量，需要進(jìn)一步對抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)，具體有以下三種檢驗(yàn)方式：

1)抗震模型試驗(yàn)。2)檢測建筑對地震的反應(yīng)。3)建筑震害研究。

在對抗震設(shè)計(jì)的檢測中，由于建筑結(jié)構(gòu)體型龐大，不可能使用1∶1的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行測驗(yàn)，只能通過對抗震模型進(jìn)行檢測，從而分析數(shù)據(jù)推測出建筑結(jié)構(gòu)抗震的結(jié)論。近來，國際上曾多次舉行了盲測實(shí)驗(yàn)，其目的是為了檢驗(yàn)現(xiàn)有抗震模型的抗震反應(yīng)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明，各種各樣的軟件模擬都存在著差異。由此可見，我們現(xiàn)有的抗震設(shè)計(jì)檢驗(yàn)存在不足，同時(shí)，因?yàn)榈卣鹆α康牟豢赡妫A(yù)測技術(shù)還不成熟，都對抗震設(shè)計(jì)驗(yàn)證的發(fā)展產(chǎn)生了消極影響。

2.4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員自身意識(shí)不足

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員群體中，存在一部分專業(yè)基礎(chǔ)差，設(shè)計(jì)能力不足的工作人員，這類設(shè)計(jì)人員往往容易忽視建筑的抗震能力設(shè)計(jì)，導(dǎo)致建筑的抗震能力不足。同時(shí)還有一些設(shè)計(jì)人員受自身安全意識(shí)影響，在設(shè)計(jì)上注重外觀美化，不重視建筑結(jié)構(gòu)整體的抗震能力，從而降低建筑的抗震能力帶來使用風(fēng)險(xiǎn)。作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，在設(shè)計(jì)時(shí)，有責(zé)任、有義務(wù)考慮人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。但是，這需要不斷提高自我修養(yǎng)，增強(qiáng)自身專業(yè)能力和安全意識(shí)，只有全面的為人民考慮，才能夠設(shè)計(jì)出安全美觀的建筑。

3 建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)

3.1 平立面布置得當(dāng)

建筑的平立面布置是否得當(dāng)，對建筑的抗震性能有著重要影響。合理的平立面布置，一方面有利于提高建筑的穩(wěn)定性，另一方面，還對建筑的抗震能力有著積極影響。在具體的抗震設(shè)計(jì)中，只要建筑的平立面布置合理，并滿足抗震規(guī)范要求，那么此建筑的抗震能力會(huì)得到極大提升。

平立面布置得當(dāng)，是指在保證使用功能的前提下，選擇的建筑面規(guī)則對稱，在建筑的同一樓層平面剛度變化一致。同時(shí)還應(yīng)該注意建筑面的平整，建筑面的平整能使建筑豎向剛度變化穩(wěn)定，有效規(guī)避了樓層間剛度不均勻現(xiàn)象的發(fā)生，有利于提高建筑的抗震能力。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，由于結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜且龐大，抗震縫設(shè)計(jì)也很重要，一般設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)易變形的薄弱部位。抗震縫可以將結(jié)構(gòu)分為幾個(gè)相對獨(dú)立的部分，在地震發(fā)生時(shí)，可以保證縫隙兩側(cè)不發(fā)生碰撞，有利于提高建筑的抗震能力。

3.2 抗震材料選取要科學(xué)、規(guī)范

材料作為建筑的主要力量來源，選擇適合的材料尤其重要。為保證建筑的質(zhì)量，需了解場地的各方面，并對場地的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確保選擇的材料適用。從抗震設(shè)計(jì)角度來說，材料應(yīng)質(zhì)輕、高強(qiáng)、具有很強(qiáng)的整體性和延展性。經(jīng)過實(shí)踐證明，鋼結(jié)構(gòu)最符合抗震材料要求，但存在造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用高的問題。現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體性極好，且造價(jià)低，在經(jīng)過設(shè)計(jì)后具有延展性，但是由于地震具有反復(fù)性，現(xiàn)澆鋼筋混凝土剛度會(huì)降低，無法長時(shí)間支撐。由此可見，材料的選擇對建筑的抗震性能具有重要影響，必須科學(xué)的、規(guī)范的選擇材料。

3.3 嚴(yán)格選擇場地

場地的好壞決定了建筑的整體質(zhì)量，對建筑的抗震能力也有重要影響。為提高建筑的抗震能力，應(yīng)盡量選擇土壤分布均勻、密度高、硬度強(qiáng)的場地，因?yàn)檫@種場地可以均勻受力，能夠更好承載整體建筑的荷載。在場地選擇上，需要避開以下幾種情況：

1)軟土層、液化土、采空區(qū)和河岸邊緣(見圖1)。2)滑坡、地陷、泥石流等山體事故易發(fā)地(見圖2)。3)斷裂帶(見圖3)。

3.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)選擇場地的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。由于不同的結(jié)構(gòu)類型在地震中起到的作用是不同的，設(shè)計(jì)師通常會(huì)使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，在進(jìn)行建模后對建筑的抗震能力進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。為保證設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性，設(shè)計(jì)師會(huì)將結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)加以計(jì)算(如模擬地震波)，確保建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。

4 結(jié)語

眾所周知，地震具有極強(qiáng)的破壞能力，時(shí)刻威脅著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)，是降低地震破壞力的有效方式之一，抗震設(shè)計(jì)不僅能夠提高建筑的安全性、穩(wěn)定性，還能夠提高建筑的整體質(zhì)量。因此，抗震設(shè)計(jì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，必須得到重視。

[1] 朱桂明.芻議建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)分析[J].江西建材,2015(4):23.

[2] 陳琳琳.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用[J].江西建材,2014(9):30.

[3] 施國鼎.超限高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計(jì)的分析[J].建筑知識(shí)，2015(14)：32-33.

Analysis on anti-seismic design in building structure design

Jin Yongheng

(ShanxiZhongfangsenteBuildingDesignAcademy,Taiyuan030002,China)

In introduces major anti-seismic design contents and existing problems. In order to improve the seismic design of building structure design for the purpose of seismic design are analyzed, puts forward the solution methods.

building structure design， seismic design， scientific

1009-6825(2017)20-0044-02

2017-05-08

靳永恒(1963- ),男,高級工程師

TU318

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