建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計淺析

付艷強(qiáng)

【摘要】隨著建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)逐漸朝向多元化方向發(fā)展。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計顯得尤為重要。本文主要對建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的理解進(jìn)行分析，主要從抗震設(shè)計原則、設(shè)計思想等方面進(jìn)行分析，并融入了地震發(fā)生時建筑結(jié)構(gòu)的實時情況，綜合全面的完成了建筑抗震設(shè)計，進(jìn)而綜合全面的設(shè)計出理想的建筑抗震結(jié)構(gòu)，減少地震對建筑的損害。

【關(guān)鍵詞】 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；概念設(shè)計

地震是一種破壞力較強(qiáng)的自然災(zāi)害，主要損害建筑結(jié)構(gòu)，進(jìn)而導(dǎo)致承重構(gòu)件或地基失去作用。現(xiàn)如今，人們還不能深入的認(rèn)識到地震的損壞機(jī)理，直接影響了抗震計算的精確性。概念設(shè)計是一種指導(dǎo)總體方案開展的方法，良好的概念設(shè)計不僅給日后建筑工程結(jié)構(gòu)計算及工程造價等奠定基礎(chǔ)，同時還實現(xiàn)了抗震設(shè)計的目的，具有較廣的應(yīng)用意義，必須及時進(jìn)行分析。

1、建筑抗震設(shè)計

目前隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢，可利用基于性能結(jié)構(gòu)抗震現(xiàn)場理論、材料抗震模糊可靠度等方法進(jìn)行建筑抗震設(shè)計。但是建筑地震災(zāi)害依然在反復(fù)發(fā)作，雖然很多建筑設(shè)計師已經(jīng)認(rèn)識到以上技術(shù)的局限性，但是由于建筑結(jié)構(gòu)還會受到地形、規(guī)劃、工程造價、施工技術(shù)等多方面因素影響，導(dǎo)致“概念設(shè)計”開始被人們重視起來，并加大了對其的研究。概念設(shè)計不僅完善了建筑結(jié)構(gòu)，同時綜合全面的分析了地震所產(chǎn)生的影響，掌握了地質(zhì)活動破壞機(jī)制，并可以綜合全面的了解抗震設(shè)計規(guī)范與準(zhǔn)則，在長期實踐中還可以不斷提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震水平。

2、建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計遵循的原則

2.1建筑選址并確定地基穩(wěn)定條件

合理的規(guī)劃選址已經(jīng)成為建筑設(shè)計成功的基礎(chǔ)，對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計整體質(zhì)量具有很大影響。實際操作中要求規(guī)避地震不利地段，盡量選擇安全穩(wěn)定的建筑場地，如果受各方面因素影響，導(dǎo)致實際操作中無法避開不利地段，必須結(jié)合實際情況采取針對性的措施，提高地基穩(wěn)定性與安全性。現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范中明確指出，結(jié)構(gòu)單元中個別應(yīng)地質(zhì)因素而采用天然地基或樁基的做法不可取，尤其是不允許在地震高發(fā)段建設(shè)建筑物。地震作用力較強(qiáng)，一般會引起承載力降低或出現(xiàn)基土液化，進(jìn)而影響了地基穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)建筑開裂、傾斜和倒塌等問題。同時受地震影響所產(chǎn)生的滑坡、泥石流等情況也與建筑選址密切聯(lián)系，保證建筑基礎(chǔ)穩(wěn)定已經(jīng)成為提高抗震力的核心條件。

2.2選擇有利于建筑的立面或平面

為了避免地震發(fā)生時產(chǎn)生應(yīng)力集中、扭曲或塑性變形等問題，要求建筑平、立面必須合理設(shè)置，一般要求建筑物的平、立面布置對稱，同時質(zhì)量和剛度均勻，盡量避免樓蓋錯層。實際操作中可從兩反面操作，一方面，不設(shè)抗震逢，對建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震分析，了解局部應(yīng)力和變形集中及扭轉(zhuǎn)等的影響，并采取加強(qiáng)措施進(jìn)行處理。另一方面，設(shè)置抗震縫，將建筑物劃分為很多結(jié)構(gòu)單元，可結(jié)合抗震設(shè)防強(qiáng)度、材料種類、結(jié)構(gòu)型號及單位布置，并留有足夠的寬度，要求伸縮縫與沉降縫滿足防震縫要求。控制好建筑剛度與質(zhì)量變化，各個樓層不能錯層，條件允許時可在每層設(shè)置防震縫，可根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)實際情況設(shè)置。一般體型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑必須給其設(shè)置計算模型，并展開抗震分析。

2.3選擇科學(xué)合理的抗震結(jié)構(gòu)體系

抗震結(jié)構(gòu)體系要求從建筑重要程度、房屋高度、地基基礎(chǔ)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及使用等多方面進(jìn)行判斷。通常選擇建筑結(jié)構(gòu)體系時，必須滿足以下條件：（1）具有詳細(xì)的計算簡圖，并有恰當(dāng)?shù)膫鬟f地震途徑；（2）具有較強(qiáng)的強(qiáng)度、耗能及變形能力；（3）設(shè)置多道地震防線，避免部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件對整體構(gòu)件造成影響；（4）控制好強(qiáng)度與剛度，避免局部形成薄弱部位或者應(yīng)力或塑性變形集中；（5）控制好結(jié)構(gòu)在兩主軸之間的動力特性。設(shè)計構(gòu)件連接時，要求滿足以下條件：（1）構(gòu)件節(jié)點強(qiáng)度不能低于連接構(gòu)件強(qiáng)度；（2）裝配結(jié)構(gòu)連接整體性必須得到保證；（3）預(yù)埋件錨固強(qiáng)度不能低于連接構(gòu)件強(qiáng)度。選擇抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件時，要求滿足以下要求：（1）砌體結(jié)構(gòu)必須結(jié)合施工要求，合理設(shè)置混凝土圈梁與構(gòu)造柱，提高結(jié)構(gòu)抗震水平；（2）設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件時，要求控制好其尺寸，避免出現(xiàn)局部或整體構(gòu)件失穩(wěn)；（3）混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須合理選擇尺寸，配置好箍筋與縱向鋼筋，避免剪切在彎曲前破壞，同時要求混凝土壓潰先于鋼筋屈服、鋼筋錨固粘接在構(gòu)件破壞前損壞。

2.4計算校核的必要性

目前計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計中，而且應(yīng)用范圍較廣，實際分析中，可應(yīng)用計算機(jī)相關(guān)軟件完成設(shè)計與校核。軟件是輔佐校核的工具，實際操作中為了提高校核效果，必須由具有豐富經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)人員分析，同時掌握軟件的適用范圍、條件、計算模型等，深入理解設(shè)計規(guī)范，而且要端正自己對待工作的態(tài)度，只有如此，才能反復(fù)進(jìn)行驗證，進(jìn)而將精確校核的計算結(jié)果成功應(yīng)用到工程項目建設(shè)中。

3、正確處理主體結(jié)構(gòu)與非承重結(jié)構(gòu)的關(guān)系

主體結(jié)構(gòu)與非承重結(jié)構(gòu)關(guān)系的處理已經(jīng)成為抗震設(shè)計的基礎(chǔ)，具有減少地震損失及避免附加震害的作用。附屬結(jié)果構(gòu)件要求必須與主體結(jié)構(gòu)或錨固穩(wěn)定連接，避免實際操作中出現(xiàn)設(shè)備損害或砸到人員等問題出現(xiàn)。設(shè)置圍護(hù)墻與隔墻時，必須綜合考核結(jié)構(gòu)抗震所產(chǎn)生的不利影響，避免設(shè)置不恰當(dāng)損害主體結(jié)構(gòu)。例如，廠房柱間或框架填充不完整時，就會損壞柱子。此外，吊掛件、裝飾貼面與幕墻均要與主體合理連接，避免地震時造成人員傷害。

4、控制好材料與施工質(zhì)量

材料選擇與施工質(zhì)量控制對抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計具有很大作用，不僅提高了施工質(zhì)量，還保證了其他工序的順利開展。目前抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中已經(jīng)對材料與施工質(zhì)量提出了要求，必須在設(shè)計文件中明確，具體操作如下：（1）黏土磚等級要求不低于MU10，同時控制好砌筑砂漿強(qiáng)度與等級，不呢低于M5；（2）混凝土抗震與強(qiáng)度等級均使用一級框架梁、柱與節(jié)點，要求不能低于C30，芯柱、基礎(chǔ)與圈梁不應(yīng)低于C30，其他構(gòu)件不能低于C20；（3）混凝土小型砌塊強(qiáng)度控制在MU7.5，要求砌筑砂漿強(qiáng)度在M7.5以上；（4）控制好鋼筋強(qiáng)度，要求縱向鋼筋使用Ⅱ、Ⅲ級變形鋼筋，箍筋為Ⅰ、Ⅱ熱軋鋼筋，構(gòu)造柱與芯柱使用Ⅰ、Ⅱ級鋼筋。進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工時，由于實際設(shè)計中缺少規(guī)定的鋼筋型號，使用其他規(guī)格型號的替代時，不能使用屈服強(qiáng)度較高的鋼筋替代原始鋼筋。實際替換中可結(jié)合截面實際屈服強(qiáng)度合理換算，并要求替代后構(gòu)建曲面屈服強(qiáng)度不能超過原截面屈服強(qiáng)度。此種操作的主要目的是減少了薄弱部位轉(zhuǎn)移，避免了混凝土脆性損壞，如剪切破壞或混凝土壓碎等問題。

結(jié)語：

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時一項較系統(tǒng)的工程，改變以計算為中心的傳統(tǒng)設(shè)計、評估與校核，實現(xiàn)了設(shè)計者多年經(jīng)驗與設(shè)計規(guī)范的結(jié)合，避免了盲目開展計算工作，對抗震設(shè)計創(chuàng)造了獨特的發(fā)展空間，并真實展現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的實時情況，進(jìn)而科學(xué)合理的進(jìn)行抗震設(shè)計。

參考文獻(xiàn)：

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