建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計分析

韓恩考

【摘要】伴隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程也迅速的實施，于此同時發(fā)生了一些問題，比如對于城市的規(guī)劃問題，還有建設(shè)用地的緊缺等等。為了迅速的解決這一問題，高層建筑就應(yīng)運而生。然而因為地震這種自然災(zāi)害的產(chǎn)生，會給建筑物和人們的生活帶來極大的損失，而面對不能預(yù)測與預(yù)防地震來說，人們只可以從遇到地震時讓損失降到最低方面入手實施控制，因為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在抗震設(shè)防中起著非常重要的作用。因此本文依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計存在的一些問題實施討論，旨在持續(xù)提升建筑抗震等級，保證人民生命財產(chǎn)安全。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計;分析

根據(jù)統(tǒng)計，全球每年平均出現(xiàn)500萬次左有的地震，其中5級以上約1000次左右的強烈地震。假如強烈地震出現(xiàn)在人類聚居區(qū)，就會導(dǎo)致地震災(zāi)害。為了抗御和減輕地震災(zāi)害，有必要實施建筑結(jié)構(gòu)的抗震分析和抗震設(shè)計。所以怎樣正確、合理的應(yīng)用不一樣的抗震設(shè)計方法，是特別重要的，對于不一樣的建筑、不一樣的情況要區(qū)別對待，從而找尋最合理的抗震設(shè)計。

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計抗震設(shè)計的概述

為了使地震災(zāi)害帶給我們的經(jīng)濟損失和人身危害降低，在建筑房屋的整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，要以增強結(jié)構(gòu)的抗震能力或削弱地震影響為關(guān)鍵內(nèi)容。通過分析被毀建筑物所展現(xiàn)出的顯著特征，把建筑物抗震能力的薄弱之處補足。通常來說，在抗震概念設(shè)計程序，設(shè)計師要充分思考建筑的整體構(gòu)造與布局要求，在保證結(jié)構(gòu)安全的同時，其對稱、平衡關(guān)系還要保持。假如房屋構(gòu)造凹凸改變太大、不對稱或不規(guī)則，都會影響抗震構(gòu)造的剛度和強度。如果存在薄弱樓層，一旦出現(xiàn)地震等災(zāi)害，將會在短時間內(nèi)導(dǎo)致樓層坍塌、變形，損壞建筑構(gòu)造的抗震中樞，從而使房屋的安全功能降低。另外，由于靜定結(jié)構(gòu)的傳力路線和杠桿受力渠道相對單一，也許一根杠桿就會把整個靜定結(jié)構(gòu)損壞，然而超靜定結(jié)構(gòu)在超過結(jié)構(gòu)的承受力時，將會造成其他的杠桿變形，消耗掉一些能量，從而使超靜定結(jié)構(gòu)的次數(shù)增加，這樣一來，也會大幅度增長被消耗的能量，顯示出更為顯著的抗震效果。除此以外，為了防止框架倒塌這一情況，建議應(yīng)用“梁弱柱強”這一結(jié)構(gòu)方式，如此一來，一旦出現(xiàn)地震等災(zāi)害，便能借助梁的變形把壓力消耗掉，令框架退到第二道防線的部位上。另外，在詳細的耗能構(gòu)建的時候，盡可能使用先進專業(yè)的形式實施構(gòu)建，大幅度消耗地震形成的壓力，防止建筑物由于受力太大而坍塌。保證每一個構(gòu)件之間連接牢固，把其所具備的承受力凝聚在一起，提高構(gòu)造的剛度和強度，更好消耗地震災(zāi)害所形成的作用力。當建筑物形體顯現(xiàn)突變位置時，要及時上報，擬定科學(xué)的解決方法，能通過借助填充墻的形式，來使地震對建筑各耗能構(gòu)建、圍護墻和整個框架的破壞力減緩。此外，我們還要認識的問題是，要盡可能挑選部分材質(zhì)相對輕的耗材，由于這些耗材具備消耗地震力的作用。地震所帶來的作用力是連續(xù)、不間斷的，在短時間內(nèi)對建筑物發(fā)起連續(xù)沖擊，所以，要從多層次、多角度考慮問題，通過設(shè)置多層防線和合理的防護方法，保證建筑房屋整體的剛度和強度。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計的策略

2.1選擇場地

在實施選擇建筑施工場地的過程中，設(shè)計人員首先要實施勘察施工場地的地質(zhì)環(huán)境，盡量避開抗震危險的位置，這樣不但讓建筑物的穩(wěn)定性與安全性獲得有效的保證，還讓整個建筑項目施工的經(jīng)濟效益與社會效益獲得進一步的保證。為此我們在實施選擇其施工場地的過程中，通常都會選用非發(fā)震斷層，來對其實施相關(guān)的施工處理，進而有效的提升了項目的施工質(zhì)量。

2.2設(shè)計合理的建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)

計算分析參數(shù)設(shè)計，就是實施建筑各構(gòu)件的地震響應(yīng)與地震作用計算，各墻柱梁板變形和承載力計算包括于其中。把準確的計算模型建設(shè)在建筑構(gòu)造的實際工作情況基礎(chǔ)上，并依據(jù)概念設(shè)計做合理的簡化處理、計算。多遇地震作用下的復(fù)雜結(jié)構(gòu)實施變形、內(nèi)力分析時，要使用的力學(xué)模型不少于2個，而且不一樣，其計算理論關(guān)鍵有兩種，就是主拉應(yīng)力和剪摩理論。當中，主拉應(yīng)力理論在磚砌體適用，而剪摩理論在砌塊結(jié)構(gòu)適用。計算機的計算結(jié)果要認真分析判斷，確認其科學(xué)、有效后，才可以用于工程設(shè)計。結(jié)構(gòu)的位移、剪重比、自振周期等是結(jié)構(gòu)計算控制的關(guān)鍵計算結(jié)果。

2.3抗震設(shè)計中的多重防線

通常狀況下，地震所持續(xù)的時間相對短，在面臨持續(xù)性的地震襲擊時，多重抗震防線能夠使地震所帶來的破壞有利地降低，為人們逃生爭取了一定的時間。因此在高層建筑中設(shè)計多重的抗震防線是特別重要的。

2.3.1延性結(jié)構(gòu)

延性通常是指建筑中的構(gòu)件或者是結(jié)構(gòu)體的具有承載能力的狀況下，不降低塑性變形能力的一種特點。當實施建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計人員能夠思考使用延性結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，充分地運用延性結(jié)構(gòu)的變形能力，從而讓建筑結(jié)構(gòu)體在受到地震能量時實施相關(guān)的分散消耗。

2.3.2超靜定結(jié)構(gòu)

建筑中的靜定結(jié)構(gòu)通常是指，一個有自由度的建筑構(gòu)造，在地震來臨時，只要這種構(gòu)造中的隨便一個節(jié)點受到破壞，或者是發(fā)生一個塑性鉸，這樣就會造成建筑結(jié)構(gòu)的整體倒塌。針對這種情況的產(chǎn)生，建筑中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計就要設(shè)計為超靜定構(gòu)造，而且對其設(shè)置出相關(guān)的多道設(shè)防結(jié)構(gòu)。所謂的超靜定結(jié)構(gòu)也就是設(shè)計出幾個破壞點或者是屈服點，以確保在地震來臨時，如果第一道抗震的設(shè)防結(jié)構(gòu)中某個破壞點或者是屈服點受到損壞，這只會使結(jié)構(gòu)中的部分超靜定次數(shù)減少，然而不至于對建筑的結(jié)構(gòu)整體帶來毀滅性的破壞。

2.4提高結(jié)構(gòu)的延性

結(jié)構(gòu)的延性反映了構(gòu)造的變形才能，是避免在地震效果下坍毀的重要原因之一。結(jié)構(gòu)良好的延性對減小地震效果有幫助，吸收和耗散地震能量，避免結(jié)構(gòu)坍毀。構(gòu)件的損壞與退出作業(yè)，讓所有結(jié)構(gòu)從一種安穩(wěn)體系過渡到別的一種安穩(wěn)體系，造成結(jié)構(gòu)的周期出現(xiàn)變化，以避免地震長期持續(xù)效果產(chǎn)生的共振效應(yīng)。

2.5確保結(jié)構(gòu)的全體性

結(jié)構(gòu)是由非常多構(gòu)件銜接組合而成的一個全體，并通過各個構(gòu)件的協(xié)調(diào)作業(yè)來有效地反抗地震效果。如果結(jié)構(gòu)在地震效果下?lián)p失了全體性，則結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的抗震可不可以充分發(fā)揮，這樣簡單讓構(gòu)造變成機動體而坍毀。所以，結(jié)構(gòu)的全體性是確保結(jié)構(gòu)每一個有些在地震效果下協(xié)調(diào)作業(yè)的關(guān)鍵條件，抗震概念規(guī)劃的關(guān)鍵內(nèi)容是確保結(jié)構(gòu)的全體性。

2.6建筑結(jié)構(gòu)平面布置的規(guī)則與對稱

依據(jù)抗震理念對建筑的平、立面布置實施相關(guān)的設(shè)計，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的規(guī)則性，特別不規(guī)則的方案通常不建議采納，依據(jù)有關(guān)的政策規(guī)定，對于不規(guī)則的建筑設(shè)計，都要使用空間結(jié)構(gòu)計算模型。而對于凹凸不規(guī)則，則要使用復(fù)合樓板平面內(nèi)現(xiàn)實剛度強度改變的計算模型。對于比較薄弱的位置要乘以內(nèi)力增大系數(shù)，依照有關(guān)規(guī)定實施分析彈塑性變形，并對薄弱位置實施有針對性的抗震結(jié)構(gòu)措施。

建筑結(jié)構(gòu)抗震功能特別關(guān)鍵的一個影響原因是對稱性，包含了建筑物的平面對稱、質(zhì)量分布對稱和結(jié)構(gòu)剛度對稱。最理想的方案進行建筑的平面形心、質(zhì)量中心、剛度中心都在一個點上，稱為“三心重合”。通常來說，結(jié)構(gòu)的對稱關(guān)鍵就是指抗側(cè)力主體構(gòu)造的對稱，這種對稱結(jié)構(gòu)相對容易實現(xiàn)，也具備一定的抗震能力，規(guī)則性關(guān)鍵是在抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)與剛度強度等方面展現(xiàn)的，第一，要確保主體結(jié)構(gòu)沿主軸方向的剛度與強度相對接近，變形特點差別不大，第二，要確保沿抗側(cè)力主體構(gòu)造主軸線的強度與剛度分布相對均勻，第三是要具備一定的協(xié)調(diào)能力，剛度與強度一定要具有相對好的抗扭性，以防止地震出現(xiàn)時，建筑物發(fā)生嚴重的扭曲變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，對整體建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不利的影響。

2.7剛度、延性與承載力的匹配

當建筑結(jié)構(gòu)的抗力比較高時，能夠合理的降低總體的延性的要求;相反，當建筑結(jié)構(gòu)的抗力比較低時，就要合理的提高總體的延性的要求。地震時建筑物受到的地震作用的大小與其動力的特點嚴密相關(guān)，要具有合理的剛度、承載力的分布和與之相匹配的延性。通常狀況下，要想提升建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，都需要提升項目的造價而且使建筑結(jié)構(gòu)的延性降低。想要讓建筑物具有很強的抗倒塌的能力，最好的方法是讓建筑結(jié)構(gòu)中的全部構(gòu)件都具有比較高的延性，然而在現(xiàn)實的項目建設(shè)中卻很難做到這一點。有選擇地對結(jié)構(gòu)中的重要桿件與關(guān)鍵構(gòu)件的延性實施提升是切實可行的方法，相對而言還是相對經(jīng)濟。因此，在對房屋建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)實施確定時，要找到一種使得結(jié)構(gòu)的剛度、延性與承載力相匹配的方法。

結(jié)語：

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是一個完整、體系的概念，從選擇場址到建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計，抗震設(shè)計貫穿了整個過程，并且建筑物的抗震設(shè)計是衡量建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是不是符合要求的關(guān)鍵指標。所以，為使建筑結(jié)構(gòu)的抗震功能增加，不單單要依賴于精確定位抗震計算分析，更要關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。所以，在實施設(shè)計時，要多使用結(jié)構(gòu)比較規(guī)則的系統(tǒng)，綜合評定施工場地的地質(zhì)條件，把地震設(shè)防工作做好，增強防震措施，確保建筑結(jié)構(gòu)的抗震功能。

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