關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題及策略研究

谷京都

（中國(guó)地震災(zāi)害防御中心，北京 100029）

0 引言

抗震設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，由于近些年地震災(zāi)害頻發(fā)，導(dǎo)致建筑物的抗震設(shè)計(jì)受到社會(huì)各界人士關(guān)注。當(dāng)前我國(guó)建筑企業(yè)在抗震設(shè)計(jì)方面不斷努力，但仍可以發(fā)現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)存在部分問(wèn)題，為提高建筑物的抗震水平，強(qiáng)化我國(guó)建筑行業(yè)技術(shù)水平，應(yīng)對(duì)當(dāng)前的建筑抗震設(shè)計(jì)認(rèn)真分析，探討改進(jìn)策略。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用分析

建筑抗震設(shè)計(jì)是人類抵御地震災(zāi)害的重要手段，可在地震發(fā)生時(shí)最大限度的確保建筑主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少因建筑物倒塌引起的人員傷亡。2019年第一季度中，我國(guó)四川及青海地區(qū)均遭受不同程度的地震災(zāi)害，其中2月24日至25日，四川自貢榮縣連續(xù)發(fā)生了4.7 級(jí)、4.3 級(jí)、4.9 級(jí)地震，造成2 人死亡，14 人受傷，4.1 萬(wàn)間房屋受損；3月28日，青海茫崖市發(fā)生5.0 級(jí)地震，造成部分房屋受損，直接經(jīng)濟(jì)損失6 億元。可見，地震災(zāi)害對(duì)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有巨大威脅，而經(jīng)過(guò)抗震設(shè)計(jì)，可確保建筑物能抵御常規(guī)性地震，降低人民的生命和財(cái)產(chǎn)危險(xiǎn)。當(dāng)遭遇罕見的強(qiáng)震或巨大地震時(shí)，具有抗震設(shè)計(jì)的建筑物可保持整體結(jié)構(gòu)完整，不至于發(fā)生坍塌，有效減少因地震引發(fā)的人員傷亡[1]。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題分析

2.1 建筑物的屋頂以及墻體

建筑的周圍結(jié)構(gòu)包括屋頂以及墻體，這些結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和設(shè)計(jì)對(duì)于建筑整體的穩(wěn)定性有直接影響。屋頂重量小則能有效降低倒塌風(fēng)險(xiǎn)以及倒塌后的事故危害。墻體容易受到地震災(zāi)害影響，產(chǎn)生裂縫甚至倒塌，要進(jìn)行合理規(guī)劃，根據(jù)地震烈度的不同程度，對(duì)不同結(jié)構(gòu)建筑的橫墻間距有具體要求,應(yīng)合理布局墻體的自重和分布。多層建筑橫墻在6 級(jí)烈度時(shí)最大間距18m，隨著烈度增強(qiáng)間距縮小，9 級(jí)烈度間距不能超過(guò)11m。

2.2 建筑地質(zhì)

建筑施工選擇的地質(zhì)應(yīng)該具有良好的開闊性，要盡量避免在地震災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)建設(shè)房屋。一旦發(fā)生地震災(zāi)害，地基受到地震影響會(huì)產(chǎn)生沉陷等問(wèn)題，嚴(yán)重威脅房屋建筑的穩(wěn)定性，因此要在設(shè)計(jì)階段調(diào)查地質(zhì)，確保建筑選址的安全性[2]。

2.3 建筑地基

應(yīng)選擇具有天然條件的地基或設(shè)計(jì)地樁地基，促進(jìn)建筑物整體的抗震性能，減少因地震災(zāi)害對(duì)房屋建筑和居住者構(gòu)成的危險(xiǎn)。天然地基環(huán)境的基礎(chǔ)埋置不能低于建筑總體高度的1/12，樁基環(huán)境的埋置深度不能低于總體高度1/15。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題分析

3.1 未足夠了解建筑抗震設(shè)計(jì)的概念

目前建筑設(shè)計(jì)中的主要材料是鋼筋混凝土，而這類材料本身對(duì)地震災(zāi)害的發(fā)生無(wú)法起到減震作用，因其自身重量、強(qiáng)度特點(diǎn)還可能受到地震影響致房屋整體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)要遵循不開裂、可維修、不倒塌的原則，提高建筑物抗震性能，減少地震災(zāi)害產(chǎn)生的影響。一些設(shè)計(jì)師未充分了解抗震設(shè)計(jì)概念，缺乏對(duì)建筑中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，導(dǎo)致對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能失去控制，應(yīng)提高材料的抗震性能，根據(jù)材料使用情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，延緩并降低地震災(zāi)害構(gòu)成的危害[3]。

3.2 建筑過(guò)程中忽視了對(duì)結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)

我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用材料豐富，建筑所建位置的地基、地質(zhì)情況也各有不同，設(shè)計(jì)師應(yīng)根據(jù)建筑的特點(diǎn)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，提高建筑物的抗震性能。由于缺乏良好的抗震性能，導(dǎo)致不同結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的建筑存在或多或少的抗震問(wèn)題。目前我國(guó)建筑的主要結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)以及框架剪力墻結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)師必須根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)抗震效果，要考慮建筑的材料、承載能力、建筑材料的自重，不同的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其抗震效果也不同。比如在地震多發(fā)地帶的建筑就應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)為主要建筑材料，可以提高建筑的抗震效果。

3.3 建筑結(jié)構(gòu)不合理

建筑結(jié)構(gòu)是確保建筑抗震效果的重要因素，不合理的結(jié)構(gòu)會(huì)增加建筑物的開裂、倒塌風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)法經(jīng)受地震災(zāi)害的考驗(yàn)。現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師雖考慮到了房屋建筑的重要性，卻缺乏合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如根據(jù)樓層情況，二至三層的沉降縫寬度在50 至80mm，四層至五層的在80 至120mm，五層以上的則不能低于120mm,但在施工設(shè)計(jì)中經(jīng)常被忽略。在一些關(guān)鍵部位的設(shè)計(jì)起不到減震、抗震的作用，導(dǎo)致傾注大量建筑材料，難以起到良好的抗震效果。

4 優(yōu)化建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的策略分析

4.1 優(yōu)化抗震性能，布設(shè)抗震構(gòu)造

要提高房屋建筑的抗震性能必須對(duì)建筑的設(shè)計(jì)方法、建筑材料、基本功能、結(jié)構(gòu)類型等重要要素進(jìn)行掌握，并細(xì)致分析各個(gè)要素受地震影響的危險(xiǎn)性。分析出建筑設(shè)計(jì)中的抗震薄弱環(huán)節(jié)后，要結(jié)合建筑工程的實(shí)際要求優(yōu)化抗震性能。設(shè)計(jì)師要擺脫常規(guī)抗震設(shè)計(jì)的限制，針對(duì)房屋建筑的抗震性能進(jìn)行強(qiáng)化設(shè)計(jì)，要在設(shè)計(jì)中做到具有針對(duì)性，不能套用固定的抗震設(shè)計(jì)，要根據(jù)建筑物的實(shí)際使用功能、建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)做出針對(duì)性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)，必須在設(shè)計(jì)中凸顯靈活性和實(shí)用性。設(shè)計(jì)師要了解建筑的抗震性能需求，并聯(lián)合關(guān)鍵部門針對(duì)建筑物的抗震性能設(shè)計(jì)制定合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，針對(duì)一些具有特殊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的建筑物，要綜合考慮其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、不規(guī)則性特點(diǎn)，根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)合理設(shè)置抗側(cè)力構(gòu)建，提高建筑物的整體抗震性能。布設(shè)抗震構(gòu)件必須執(zhí)行個(gè)性化處理，要針對(duì)建筑物的不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制定相宜的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提升單個(gè)建筑物的抗震水平[4]。

4.2 設(shè)置多道抗震防線，熟悉抗震注意事項(xiàng)

提高房屋建筑的抗震性能可以采取設(shè)置多道防線的方法，分散地震對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)的損害，利用多個(gè)分體系化解地震帶來(lái)的影響，確保房屋建筑的大部分體系仍能有效起到抗震作用。可以采用多個(gè)延性分體系構(gòu)成一個(gè)完整的整體結(jié)構(gòu)體系。通過(guò)各個(gè)分體系之間的連接，支撐起房屋建筑的整個(gè)抗震體系，使各個(gè)分體系起到相互輔助的作用。設(shè)置圈梁時(shí)，寬度不小于190mm,箍筋間距不大于200mm；拉結(jié)網(wǎng)片應(yīng)進(jìn)行點(diǎn)焊，深入墻內(nèi)部分不低于1m。在建筑設(shè)計(jì)中，框架剪力墻結(jié)構(gòu)就是將剪力墻與延性框架結(jié)合，增強(qiáng)建筑的抗震性能。構(gòu)成穩(wěn)定的抗震防線后，一旦發(fā)生較為嚴(yán)重的地震也不容易導(dǎo)致建筑整體坍塌，而是會(huì)致使建筑中的某些分體系受損，但不至于影響整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。建設(shè)多道抗震防線能有效提升建筑物的抗震水平，降低建筑受嚴(yán)重地震影響的危險(xiǎn)性，減少受大地震影響導(dǎo)致的房屋坍塌、建筑物沉陷等問(wèn)題。

4.3 采用延展性較強(qiáng)，強(qiáng)度較高的建筑材料

建筑物的抗震性能不僅與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密切相關(guān)，同時(shí)也與建筑物所采用的材料有直接關(guān)系。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要采用質(zhì)量?jī)?yōu)良的建筑材料，根據(jù)不同建筑的使用要求和建筑地質(zhì)要求選擇適宜的材料。最佳的抗震材料應(yīng)該具備良好的延展性和優(yōu)良的強(qiáng)度，只有滿足這兩點(diǎn)要求才能符合建筑設(shè)計(jì)中的均質(zhì)性要求，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供合格的可連續(xù)性基礎(chǔ)。同時(shí)，房屋建筑材料在應(yīng)用時(shí)也要與建筑結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計(jì)高度、地基情況等要素契合，所選材料必須質(zhì)量?jī)?yōu)良且符合建筑結(jié)構(gòu)要求。檢驗(yàn)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能時(shí)也可以根據(jù)材料的質(zhì)量情況去分析抗震性能，只有合理采用優(yōu)質(zhì)材料才能確保建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著科技水平不斷進(jìn)步，我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也可運(yùn)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)輔助抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的信息技術(shù)模擬不同情況下建筑物的抗震性能。但在實(shí)際施工中，更要注重對(duì)建筑材料、建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際效果分析，必須在各個(gè)環(huán)節(jié)提高抗震意識(shí)，促進(jìn)我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的平穩(wěn)發(fā)展。