建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計理念

賀新哲

十堰市建筑設(shè)計研究院 湖北十堰 442000

抗震設(shè)計的要點是保證建筑物大震不倒、中震可修、小震不壞。而建筑結(jié)構(gòu)合理的抗震設(shè)計可以實現(xiàn)以柔克剛的作用。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計針對薄弱部位要實現(xiàn)消耗地震能量、拖延震害的作用。這與設(shè)計人員的知識結(jié)構(gòu)和實踐經(jīng)驗有關(guān)，設(shè)計人員不僅要結(jié)合計算數(shù)據(jù)，還要分析建筑物所在區(qū)域的災(zāi)害資料，并結(jié)合抗震設(shè)計經(jīng)驗來實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，保證建筑結(jié)構(gòu)的合理性。

1 建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計原則

1.1 建筑結(jié)構(gòu)規(guī)整性

建筑設(shè)計階段的工作是整個建筑工程中十分重要的工作，對建筑物抗震能力的設(shè)計便是設(shè)計工作中重要的一部分。相關(guān)設(shè)計人員開展設(shè)計時，需在建筑物的力學(xué)結(jié)構(gòu)等方面的計算工作的基礎(chǔ)上進行，因為建筑物的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)是其中非常重要的一部分。具體分析抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，可以使設(shè)計人員設(shè)計的建筑物的結(jié)構(gòu)更加完整和應(yīng)力分布更為均勻，以提升其建筑物的穩(wěn)定性[1]。另外，在建筑物構(gòu)件的設(shè)計中，對其強度的變化要堅持由下到上、由高到低的原則。在此基礎(chǔ)上，就需要相關(guān)設(shè)計人員在設(shè)計過程中對建筑物的整體平面結(jié)構(gòu)，造型的平面和立體結(jié)構(gòu)進行分析，盡量保證其對稱性。

1.2 建筑的結(jié)構(gòu)剛度

地震時所產(chǎn)生的作用力是雙向的，也就是說，在地震發(fā)生時，建筑物會受到來自多個不同方向的力的作用，因此在設(shè)計其抗震結(jié)構(gòu)的過程中需要對多方面的作用力進行分解和分散，以更好地保護建筑物。對設(shè)計工作而言，其設(shè)計的過程中就要通過加大水平面主軸這方面的剛度，在符合標(biāo)準(zhǔn)之上進行相應(yīng)的設(shè)計。如果剛度特別高，就會造成建筑在受到不均勻外力的作用下因其硬度大、韌性不足極容易發(fā)生斷裂。這樣，建筑物結(jié)構(gòu)變形的風(fēng)險就比較大，因而在設(shè)計工作中需要注意其柔性結(jié)構(gòu)和剛性結(jié)構(gòu)的融合[2]。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計理念應(yīng)用

2.1 建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要合理選擇建筑基址

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計首先要合理選擇建筑工程的基址。在選址時應(yīng)盡量選擇地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定且地勢平坦開闊的區(qū)域。同時，應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計載荷要求對該區(qū)域的土壤密度以及硬度等指標(biāo)參數(shù)進行檢測，以確保其基礎(chǔ)的穩(wěn)定性以及承載能力能夠達到設(shè)計要求。在選擇建筑基址時應(yīng)盡量避免在地震斷裂帶、河岸邊緣地帶以及采空區(qū)等位置進行工程建設(shè)，如果受客觀條件限制必須在軟弱基址上開展工程建設(shè)時，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)基址的地質(zhì)特點，采取相應(yīng)的加固處理方法來改善地基的承載性能。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)形式的選擇要科學(xué)合理

在目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是比較常用的結(jié)構(gòu)類型，其具有較好的整體性、延伸性和經(jīng)濟性，然而一旦遭遇持續(xù)性地震作用的影響時，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會在地震荷載的持續(xù)作用下出現(xiàn)剛度下降的情況，并造成開裂等問題的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，雖然新型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工簡單易行，然而其在形變以及強度等方面還存在一定的缺陷。此外，鋼結(jié)構(gòu)雖然具有較好的抗震能力，但是其成本造價相對較高。因此，設(shè)計人員應(yīng)綜合分析建筑工程施工現(xiàn)場的具體地質(zhì)特點、地震烈度等級以及工程投資成本等多種因素，合理選擇建筑工程的結(jié)構(gòu)類型，以保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，并提高抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性[3]。

2.3 屋頂?shù)脑O(shè)計

建筑物的整體越小，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就會越強。為了降低地震后建筑所受到的影響，設(shè)計時要盡可能降低建筑結(jié)構(gòu)各部的重量。主要是減少墻體與屋頂?shù)闹亓浚虼嗽O(shè)計時要考慮到墻體結(jié)構(gòu)的材質(zhì)。針對屋頂?shù)脑O(shè)計應(yīng)盡量降低高度以提升穩(wěn)定性，可以選擇密度小的材料。屋頂上方要避免增加其他結(jié)構(gòu)，因為這樣會增加房頂?shù)母叨扰c重量，建筑物原有的高寬比增大，建筑的抗震性會降低。

2.4 關(guān)注建筑基礎(chǔ)

一是應(yīng)該做好地基隔震設(shè)計。就目前而言，建筑工程地基隔震設(shè)計中，一般都是選擇瀝青作為原材料，在地基和土層之間設(shè)置緩沖層，確保在地震發(fā)生時能夠減少震動頻率，降低碰撞程度，吸收反射地震能量，減少地震對于建筑主體架構(gòu)的威脅；二是應(yīng)該做好基礎(chǔ)隔震設(shè)計。在建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，一般會選擇混合隔震設(shè)計、基礎(chǔ)滑移隔震設(shè)計等，這也是抗震設(shè)計的核心環(huán)節(jié)之一。為了減少地震災(zāi)害對建筑上部結(jié)構(gòu)的威脅，需要在工程上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間，設(shè)置隔震位置，盡量減少地震能量從基礎(chǔ)位置向上部結(jié)構(gòu)傳遞，提升工程整體的抗震性能；三是應(yīng)該做好間層隔震設(shè)計。間層隔震設(shè)計的主要目的是，進一步削弱地震沖擊力，而這部分設(shè)計更加強調(diào)原始結(jié)構(gòu)位置，具有簡單、便捷的優(yōu)點；四是應(yīng)該做好懸掛隔震設(shè)計。借助懸掛的方式，確保工程整體或者部分結(jié)構(gòu)能夠遠(yuǎn)離地面，這樣在地震災(zāi)害發(fā)生時，可以最大限度地降低地面震感以及結(jié)構(gòu)之間的作用力，對建筑結(jié)構(gòu)整體的抗震性能進行強化。

3 結(jié)語

在現(xiàn)代建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計是重要的環(huán)節(jié)之一。設(shè)計人員必須充分了解最新的抗震設(shè)計理念，并在此基礎(chǔ)上積極運用先進的設(shè)計方法，合理選擇建筑結(jié)構(gòu)材料以及結(jié)構(gòu)形式，提高建筑結(jié)構(gòu)布局的合理性，同時要綜合應(yīng)用多種抗震技術(shù)手段，通過多道抗震防線的方式來增強建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，從而全面提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性，為人們?nèi)罕姷纳敭a(chǎn)安全提供更加可靠的保證，促進我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計行業(yè)整體水平的提高。