分析建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計

蔣炳禮 郭彬彬 劉凱

摘 要：隨著高層建筑的迅速發(fā)展，建筑高度不斷增加，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計也成為結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計工作的主要重點和難點。其抗震設(shè)計變得尤為重要，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是一個完整、系統(tǒng)的概念，從場址的選擇到建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計，抗震設(shè)計貫穿了整個過程。建筑物的抗震設(shè)計是衡量建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是否符合要求的重要指標。因此如何準確、合理的運用不同的抗震設(shè)計方法，是非常重要的，對于不同的建筑、不同的情況應(yīng)區(qū)別對待，從而尋求最合理的抗震設(shè)計。

關(guān)鍵詞：抗震；設(shè)計

1 前言

有關(guān)建筑工程的抗震設(shè)計已經(jīng)引起了世界各地的高度認識，它對人們的生產(chǎn)生活有著重要的影響。在建筑設(shè)計的過程中，設(shè)計人員要重視抗震方面的問題并采取有效的措施來降低地震對建筑的破壞，進而保障人們的切身利益。

2 抗震設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性

2.1 充分保護生命財產(chǎn)安全

房屋建筑的使用對象一般來說都是為人們的生活提供一個固定的場所，它最實用的功能就是解決人們衣食住行中住的問題，如何評判一個好的房屋建筑首先就是其實用性，其次就是美觀程度。在如今的時代大背景下，人們對自然災(zāi)害的防護意識并不高，在建筑行業(yè)中，有些建造商利欲熏心，為了獲得更高的利益在建筑過程中偷工減料，導致房屋的抗震性能不高。另一方面就是長期以來，人們對抗震意識的匱乏導致抗震設(shè)計技術(shù)不能得到進步和發(fā)展，因為人們沒有這方面的需求，在技術(shù)方面也很難取得長遠的突破。

2.2 促進建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念的創(chuàng)新和進步

眾所周知，2008年的四川汶川地震給當?shù)厝藗儙淼木薮蟮膿p失，不管從物質(zhì)上還是從精神上，這種國家的創(chuàng)傷使我們永久的銘記，在汶川大地震發(fā)生的時候除了震級較大的原因?qū)е聯(lián)p失十分嚴重之外，還有另一方面的原因需要引起人們的重視，那就是在地震之前，在房屋建筑設(shè)計中對抗震設(shè)計的考慮較少，大多數(shù)的房屋都是這樣，沒有先進的設(shè)計理念，房屋的抗震性能較差。在汶川地震以后，房屋的抗震設(shè)計得到了有關(guān)部門的重視，人們開始著力研究如何使房屋的抗震性能變得更好。

3 抗震設(shè)計的基本原則

為了使建筑物達到抗震的效果，在對建筑工程進行設(shè)計的過程中首先要考慮建筑物的整體結(jié)構(gòu)，然后注意某一結(jié)構(gòu)在地震情況下的整體反應(yīng)，隨后對其進行分析，通過分析計算、材料的選擇和方案的規(guī)劃來進一步的提高建筑工程的抗震效果。在地震發(fā)生的過程中，盡量的避免建筑物因薄弱部分而引起的一定程度的破壞。在建筑設(shè)計的國政中要遵循以下幾點原則。

3.1 對建筑結(jié)構(gòu)進行整體的規(guī)劃

設(shè)計人員在進行建筑設(shè)計的過程中要綜合規(guī)劃抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)，進而保證建筑設(shè)計的均勻、對稱和規(guī)整。在進行實際設(shè)計的過程中，設(shè)計人員要將規(guī)則的圖形或者是對稱的圖形作為構(gòu)造形式并在此基礎(chǔ)上調(diào)整調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的整體性，進一步的實現(xiàn)慣性力的聚集和傳遞，將地震過程中的破壞力分開，以此來保證建筑物在地震過程中的安全。

3.2 保證建筑物的結(jié)構(gòu)剛度

在對建筑物進行設(shè)計的過程中，要考慮地震作用力的雙向性，進而保證建筑物能夠從各個方向?qū)ψ饔昧M行抵抗。設(shè)計者還要將主軸方向上的剛度控制在合理的范圍。另外，結(jié)構(gòu)剛度方面的設(shè)計還要能夠防止建筑物的過度變形，進而避免地震作用力下的整體結(jié)構(gòu)變形較大，造成建筑破壞，導致人員傷亡和財務(wù)損失。

3.3 抗震防線的設(shè)置

建筑工程的結(jié)構(gòu)體系包括很多的結(jié)構(gòu)分體，這些結(jié)構(gòu)分體進行協(xié)調(diào)合作，進而降低地震對建筑物的影響。有些地震在發(fā)生之后還伴隨著很多次的余震，并且余震的級別不一，所以設(shè)計人員要設(shè)計多道抗震的防線，以此來保證建筑物盡量不受余震的影響。抗震的防線要通過有效的方式安置在結(jié)構(gòu)在內(nèi)外部，設(shè)計人員還要盡最大努力來處理結(jié)構(gòu)剛和柔的關(guān)系，進而提高建筑物抵抗地震的能力。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計策略

4.1 建筑場地

（1）應(yīng)選擇對建筑抗震有利的地段，如開闊平坦的堅硬場地土或密實均勻的中硬場地土等地段。

（2）應(yīng)避開對建筑抗震不利的地段，如軟弱場地土，易液化土，條件突出的山嘴，高聳孤立的山丘，非巖質(zhì)陡坡、采空區(qū)、河岸和邊坡邊緣，場地土在平面分布上的成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻（如故河道、斷層破碎帶、暗埋的塘濱溝谷及半填半挖地基等）等地段。當無法避開時，應(yīng)采取有效的抗震措施。

（3）不應(yīng)在危險地段造建甲、乙、丙類建筑，對建筑抗震危險地段，一般是指地震的可能發(fā)生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等地段，發(fā)震斷裂帶上地震等可能發(fā)生地表錯位地段。建筑場地為Ⅰ類時，甲、乙類建筑可按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震構(gòu)造措施；丙類建筑允許按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度降低一度的要求采取抗震構(gòu)造措施，但抗震設(shè)防烈度為6度時，可按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震構(gòu)造措施。另外，場地土的剛度大小和場地土覆蓋層厚度是影響建筑物震害得主要因素。震害調(diào)查表明，土質(zhì)越軟，覆蓋層越厚，建筑物震害越嚴重，反之越輕。

4.2 選擇有利于抗震的建筑平面和立面布置

（1）建筑的體型要簡單，平立面布置宜規(guī)則。體型簡單和規(guī)則的建筑，受力性能明確，設(shè)計時容易分析結(jié)構(gòu)在地震作用下的實際反應(yīng)及其內(nèi)力分析，且結(jié)構(gòu)細部的構(gòu)造也易于處理。所以這類結(jié)構(gòu)遭遇地震后其震害相對都較輕。反之，建筑體型不規(guī)則，平面上曲出凹進，立面上高低錯落。易于形成剛度和強度上的突變，引起應(yīng)力集中或變形集中，也容易形成薄弱環(huán)節(jié)，往往造成比較嚴重的危害。

（2）建筑的平、立面剛度和質(zhì)量分布力求對稱。建筑的剛度和質(zhì)量分布不對稱、即使在地面平動分量作用下也會發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動，從而造成比較嚴重的危害。所以，建筑或其獨立單元應(yīng)力應(yīng)求剛度、質(zhì)量的對稱，使其質(zhì)心與剛心重合或偏心很小。

（3）建筑的質(zhì)量和剛度變化要均勻。建筑的質(zhì)量和剛度沿豎向分布往往是不均勻的、例如，由于建筑的豎向收進，地震時收進處上、下部分振動特性不同，易于在收進處的橫隔層（樓板）產(chǎn)生應(yīng)力突變，使豎向收進的凹角處產(chǎn)生應(yīng)力集中；又如，在建筑物底層設(shè)置上下不連續(xù)的抗震墻（如底層框支抗震墻）、使建筑物沿豎向的不均勻性；框架的填充墻在層高范圍內(nèi)未連續(xù)設(shè)置或存在樓層的錯層，使框架形成短柱。也易于造成危害。設(shè)計時對上述質(zhì)量和剛度沿豎向分布不連續(xù)的情況應(yīng)加以限制、采取必要的構(gòu)造措施。

（4）必要時設(shè)置防震縫。防震縫的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)建筑類型、結(jié)構(gòu)體系和建筑體型等具體情況區(qū)別對待，不提倡一切都設(shè)，也不主張都不設(shè)。抗震規(guī)范的原則是，建筑防震縫的設(shè)置，可按結(jié)構(gòu)的實際需要考慮。體型復雜的建筑不設(shè)防震縫時，應(yīng)選擇符合實際的結(jié)構(gòu)計算模型，進行精細的抗震分析，估計其局部應(yīng)力和變形集中及扭轉(zhuǎn)影響、判別其易損部位、采取措施提高抗震能力。當設(shè)置防震縫時，應(yīng)將建筑分成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，防震縫應(yīng)根據(jù)烈度、場地類別、房屋類型等留有足夠的寬度，其兩側(cè)的上部結(jié)構(gòu)應(yīng)完全分開。

5 結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計對于建筑整體的應(yīng)用性能具有較大的影響，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)在建筑場地選擇到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個過程中，使抗震設(shè)計符合相應(yīng)的要求。建筑結(jié)構(gòu)的防震設(shè)計是保證建筑物穩(wěn)定的基礎(chǔ)，也是對人們生命及財產(chǎn)安全的有效保障。

參考文獻：

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