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

楊秀娟

（中外建工程設(shè)計(jì)與顧問有限公司山西分公司 山西省太原市 030013）

我國的建筑工程行業(yè)在不斷的發(fā)展中，不僅加強(qiáng)對(duì)施工技術(shù)方面的研究，還更加注重對(duì)建筑設(shè)計(jì)方面的研究，這是因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接關(guān)系到項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量和建設(shè)效果，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為重要的一部分就是抗震設(shè)計(jì)。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生具有不可控性，對(duì)于人類社會(huì)的破壞也是極其重大的，尤其是地震災(zāi)害的發(fā)生，突發(fā)性強(qiáng)、災(zāi)害性大，且不可預(yù)測(cè)，影響范圍廣，建筑物的抗震等級(jí)不夠，容易發(fā)生倒塌，還會(huì)給周邊建筑帶來危害[1]。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)是要考慮到建筑本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及當(dāng)?shù)氐目拐鹦枨螅槍?duì)建筑抗震能力完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、空間設(shè)計(jì)和平面設(shè)計(jì)等，保證建筑物的穩(wěn)固性，也為人民生命財(cái)產(chǎn)安全提供可靠的保障。

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

1.1 避開復(fù)雜場(chǎng)地

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一步就是對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行合理的選擇，建筑項(xiàng)目在施工建設(shè)中選擇的場(chǎng)地類型較為復(fù)雜，主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性難以得到可靠的保障，如果場(chǎng)地設(shè)計(jì)在地殼運(yùn)動(dòng)頻繁地帶或者是位于地震帶上，更加劇了地震危害[2]。

圖1

因而，在抗震設(shè)計(jì)中，盡量選擇較為開闊的場(chǎng)地，施工場(chǎng)地的周邊需要有開闊的場(chǎng)地，一旦發(fā)生地震，可以提供有效的避難場(chǎng)所，對(duì)于地質(zhì)較為堅(jiān)硬地區(qū)的工程，發(fā)生地震時(shí)不會(huì)發(fā)生地面沉降，但是為了防止建筑倒塌，還需要對(duì)地震活動(dòng)程度以及被蓋層等進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的計(jì)算。

1.2 布置規(guī)則平面

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作需要交給專業(yè)的設(shè)計(jì)人員來完成，在設(shè)計(jì)準(zhǔn)備期間，需要對(duì)建筑總體情況以及地區(qū)地質(zhì)地形信息等進(jìn)行資料搜集和分析[3]。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的平面布置，設(shè)計(jì)人員需要遵守好規(guī)則性的設(shè)計(jì)原則，這是因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)自身的抗震性能和平面布置方面具有一定的關(guān)聯(lián)性。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)主要考慮到安全性和實(shí)用性，不能過度的追求美觀性，設(shè)計(jì)人員如果單純的為了設(shè)計(jì)美觀性而采用較為復(fù)雜的平面布置，就會(huì)難以保證建筑立面規(guī)則，給后期施工帶來問題，繼而嚴(yán)重破壞了建筑結(jié)構(gòu)抗震性能。設(shè)計(jì)人員和建筑師進(jìn)行協(xié)調(diào)后，選擇規(guī)則性的平面結(jié)構(gòu)，計(jì)算好構(gòu)造參數(shù)，提高抗震性能。

1.3 空間結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)主要是為了滿足人們的居住和辦公需求，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不僅要關(guān)注建筑平面設(shè)計(jì)，還要重視起建筑空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。建筑空間結(jié)構(gòu)的布置一般是越簡(jiǎn)單越好，這是因?yàn)閺?fù)雜的建筑空間結(jié)構(gòu)，會(huì)導(dǎo)致建筑施工的過程中傾注更多的維持力量，繼而進(jìn)一步的影響到建筑抗震性能。為了防止建筑變形，選擇更為簡(jiǎn)單的空間結(jié)構(gòu)，綜合性的考慮到結(jié)構(gòu)作用力問題，先保證平面主軸方向上的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性，然后結(jié)合建筑底部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及樓蓋特點(diǎn)，連接整體，使力傳導(dǎo)更加直接、簡(jiǎn)單和高效，共同抵抗地震災(zāi)害中的各個(gè)方向的沖擊力。但是設(shè)計(jì)人員也要注意避免單一的空間結(jié)構(gòu)，否則抵抗力不足，也會(huì)使建筑在地震中整體倒塌。

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

2.1 地基部分的設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)具有較高的技術(shù)要求，對(duì)于促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和健康有序發(fā)展均具有重要的意義。建筑結(jié)構(gòu)的地基部分的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的剛性，完善的地基設(shè)計(jì)可以提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，在建筑項(xiàng)目的建造施工期間，在不同的地基上不能同時(shí)建設(shè)相關(guān)單元的建筑，對(duì)于地基也不能采用處理地基和整合地基，而是要選擇天然地基。在埋設(shè)建筑基礎(chǔ)時(shí)要增加埋設(shè)的深度，否則會(huì)降低建筑物的嵌固作用，且地基部分埋設(shè)過淺，在發(fā)生地震時(shí)，建筑物的振幅加大，容易發(fā)生坍塌危險(xiǎn)。

圖2

在具體設(shè)計(jì)中將位移作為設(shè)計(jì)基點(diǎn)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析，防止地震時(shí)地表能量的散發(fā)，也防止建筑物在余震中出現(xiàn)共振問題。

2.2 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要是依附在主體結(jié)構(gòu)上，在設(shè)計(jì)的過程中對(duì)于女兒墻、內(nèi)隔墻、圍護(hù)墻、填充墻這些非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)要更加關(guān)注，加強(qiáng)這些部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可顯著提高建筑抗震性。在設(shè)計(jì)雨篷、女兒墻這些附屬構(gòu)件時(shí)要從整體角度考慮，做好連接和錨固工作。例如填充墻的局部高度可能就會(huì)造成主體結(jié)構(gòu)的短柱出現(xiàn)脆性破壞。填充墻、內(nèi)隔墻和圍護(hù)墻設(shè)計(jì)中還要減少主體結(jié)構(gòu)的自震周期，對(duì)其剛度分布予以改變，使構(gòu)件在地震作用下的內(nèi)力分布得到有效改變，緩解其受力狀態(tài)。而對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)中的頂棚、貼面、建筑裝飾以及懸吊物部分，則需要綜合性的采用柔性連接和剛性連接的雙重手段，防止這些構(gòu)件在地震中發(fā)生破壞和脫落。

2.3 設(shè)立抗震防線

抗震設(shè)計(jì)涉及到多方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括建筑場(chǎng)地的選擇、建筑空間的布置、建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算等，這些設(shè)計(jì)工作均需要綜合實(shí)際情況做好統(tǒng)一部署、合理規(guī)劃。在不同的地區(qū)，由于地質(zhì)狀況和地理形態(tài)不同，發(fā)生地震的頻次以及強(qiáng)度等均不同，建筑結(jié)構(gòu)需要的抗震性能也各不相同，為了更好的進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，需要設(shè)計(jì)抗震防線，提高建筑的安全系數(shù)。采用完全框架式的建筑結(jié)構(gòu)，可以選擇“強(qiáng)柱”、“弱梁”的結(jié)構(gòu)類型，對(duì)于雙重的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，第一道防線則是框架，第二道防線則是墻體，根據(jù)樓層剪力以及地震傾覆力規(guī)定，設(shè)計(jì)雙重抗側(cè)力體系的抗震效果更好，可以防止平面布置的過程中因結(jié)構(gòu)剛度偏心大造成抗震失效。

3 結(jié)語

建筑工程行業(yè)在不斷的發(fā)展中，需要從人文、歷史、自然、社會(huì)和文化等角度，綜合性的考察多種要求，集中做好建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，保證建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)既符合人們的使用需求，又符合自然原理。在人類社會(huì)中，地震災(zāi)害是一種較為常見的災(zāi)害類型，一旦發(fā)生地震，會(huì)造成重大損失，建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)就是為了更加有效的對(duì)抗地震災(zāi)害。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中合理的選擇建筑場(chǎng)地，避開建筑密集和地形地勢(shì)復(fù)雜地區(qū)，可有效規(guī)避地面沉降等帶來的問題。為了更好的完成抗震設(shè)計(jì)，在地基設(shè)計(jì)中也要提高建筑抗震性能，處理地基盡量選擇天然地基，加深建筑基礎(chǔ)的埋設(shè)深度，保證建筑地基的穩(wěn)固性。此外，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)還體現(xiàn)在房屋寬度設(shè)計(jì)、房屋高度設(shè)計(jì)、防震縫處理、屋頂設(shè)計(jì)以及墻體設(shè)計(jì)等方面，設(shè)計(jì)人員要從結(jié)構(gòu)均衡性方面，保證結(jié)構(gòu)剛性和結(jié)構(gòu)質(zhì)量的均勻分布，在平面和各個(gè)立面上綜合性的體現(xiàn)出規(guī)則感，盡量減少復(fù)雜設(shè)計(jì)，以安全、穩(wěn)固需求為主。