抗震設(shè)計(jì)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

丁國(guó)營(yíng)

摘 ? ?要：抗震設(shè)計(jì)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用需要綜合運(yùn)用各種知識(shí)，充分考慮建筑工程的使用功能、設(shè)防烈度、場(chǎng)地類別、地基基礎(chǔ)類型、建筑高度、結(jié)構(gòu)材料和施工工藝等，同時(shí)還要考慮結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)保障等，選擇最優(yōu)化的建筑體系，從而提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。基于此，本文闡述了房屋建筑結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)的基本要求，對(duì)抗震設(shè)計(jì)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：房屋建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);要求;應(yīng)用;意義

1 ?引言

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中心理念在于“實(shí)用、經(jīng)濟(jì)和安全”，抗震設(shè)計(jì)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用基于這一中心理念而產(chǎn)生。由于地震的不確定性和破壞性特點(diǎn)，因此在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用抗震設(shè)計(jì)體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的安全概念以及對(duì)自然災(zāi)害的預(yù)防措施。

2 ?房屋建筑結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)的基本要求

GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)建筑的抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求，“三水準(zhǔn)”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時(shí)，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求房屋建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算，要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時(shí)，結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞，但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。

3 ?抗震設(shè)計(jì)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

3.1 ?充分做好抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作

房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)注重以下要點(diǎn)：第一，明確房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)與常規(guī)建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)之間的差異性。嚴(yán)格遵守國(guó)家及有關(guān)部門針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)頒布的明文規(guī)定，切實(shí)提高房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)期間的專業(yè)性及規(guī)范性;第二，嚴(yán)把房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)之前地質(zhì)勘測(cè)工作質(zhì)量關(guān)口，細(xì)致分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)基本承載力，針對(duì)發(fā)現(xiàn)的軟土地基結(jié)構(gòu)制定出相關(guān)優(yōu)化機(jī)制，切實(shí)提升房屋建筑結(jié)構(gòu)后期建設(shè)過程中的穩(wěn)定性;第三，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間中，需盡量選擇地質(zhì)承載效果較好的地區(qū)，以切實(shí)提房屋建筑結(jié)構(gòu)施工期間的安全效益。

3.2 ?嚴(yán)格地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為確保結(jié)構(gòu)整體性及剛性符合設(shè)計(jì)需求，需嚴(yán)把地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)關(guān)口。同時(shí)，在設(shè)計(jì)填埋深度時(shí)，需盡可能處理基礎(chǔ)填埋深度，如嵌固深度等，并做好基坑回填夯實(shí)處理，提升房屋建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)的可靠性性。不僅如此，房屋建筑結(jié)構(gòu)包括房屋建筑上部及基礎(chǔ)部分，應(yīng)在上部及基礎(chǔ)部分構(gòu)造柱設(shè)計(jì)期間，加強(qiáng)用于連接建筑上部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的圈梁，以此切實(shí)提升建筑地基的剛度，確保建筑結(jié)構(gòu)能夠在地震災(zāi)害中穩(wěn)定性。

3.3 ?選擇合適的房屋建筑結(jié)構(gòu)工程體系

保證建筑物的整體協(xié)調(diào)，最為重要的就是要選擇適合的建筑工程體系，因此在進(jìn)行建筑工程抗震概念設(shè)計(jì)過程中，一定要讓所設(shè)計(jì)的建筑物的結(jié)構(gòu)體系同時(shí)滿足這兩大條件：第一穩(wěn)定;第二合適。對(duì)于一個(gè)科學(xué)合理的建筑工程體系而言啟不僅可以有效滿足變形的要求，同時(shí)還可以有效抵抗沖擊力的要求。建筑物要具備一定的剛度這樣才能對(duì)自身的荷載起到一定的承受作用從而有效避免變形的出現(xiàn)此外在發(fā)生地震時(shí)才有可能對(duì)巨大的地震力起到有效緩沖作用而達(dá)到有效避免局部受損的良好效果。因此在選擇建筑物結(jié)構(gòu)體系時(shí)，既要注意建筑物傳力途徑的明確性，同時(shí)又要注意受力計(jì)算的明確性盡可能在建筑工程體系中不使用轉(zhuǎn)換層這樣在發(fā)生地震時(shí)可以有效避免建筑物傾斜或局部受損等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.4 ?提高抗震設(shè)計(jì)等級(jí)

研究表明，以地震災(zāi)害分析50年為一個(gè)分析周期，而小震的重現(xiàn)世間為50年，小震災(zāi)害已經(jīng)超過抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率為62%;中型地震的重現(xiàn)世間為475年，中震災(zāi)害已經(jīng)超過抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率為10%;大型地震的重現(xiàn)世間為2000年，大震災(zāi)害已經(jīng)超過抗震設(shè)計(jì)安全烈度的概率為2%。因此，一些建筑工程設(shè)計(jì)專家指出，我國(guó)地震多發(fā)地帶應(yīng)該及時(shí)提高建筑工程的抗震等級(jí)，嚴(yán)格控制建筑工程的抗震設(shè)計(jì)，確保建筑工程的抗震穩(wěn)定性。

3.5 ?規(guī)范建筑形體及構(gòu)件布置

主要類型有：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)，具體可以體現(xiàn)到對(duì)結(jié)構(gòu)分析軟件的計(jì)算結(jié)果的分析判斷，如扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，體現(xiàn)在：位移比不宜大于1.2且不應(yīng)大于1.5，周期比對(duì)于A級(jí)高度建筑不應(yīng)大于0.90豎向剛度不規(guī)則的主要類型有：側(cè)向剛度不規(guī)則、抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)、樓層承載力突變等，如側(cè)向剛度不規(guī)則就要求本層的側(cè)向剛度不小于相鄰上一層的70。及其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80。等。如設(shè)計(jì)結(jié)果不滿足，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模型重新進(jìn)行分析，調(diào)整梁柱布置及截而，盡量做到使結(jié)構(gòu)規(guī)則。如確實(shí)滿足不了，則應(yīng)對(duì)薄弱部位進(jìn)行重點(diǎn)加強(qiáng)。如平而規(guī)則而豎向不規(guī)則的建筑，剛度小的樓層的地震剪力，規(guī)范要求乘以不小于1.15的增大系數(shù)。

3.6 ?重點(diǎn)部位重點(diǎn)設(shè)防

對(duì)于重要的環(huán)節(jié)可以人為的對(duì)其加強(qiáng)，如煤礦建筑井口房設(shè)計(jì)中，驅(qū)動(dòng)設(shè)置在井口房樓板上的情況，該區(qū)域振動(dòng)大、拉力大，并且與煤礦生產(chǎn)息息相關(guān)，設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)。另外，破壞后容易引起大面積倒塌的構(gòu)件，也應(yīng)作加強(qiáng)處理。

4 ?抗震設(shè)計(jì)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的重要意義

4.1 ?降低地震對(duì)房屋建筑影響

被工程界認(rèn)可的一個(gè)辦法是在建筑基礎(chǔ)與建筑的主體部分之間加設(shè)一個(gè)隔震層，有的設(shè)計(jì)師在建筑物的頂端部分加設(shè)一個(gè)“反擺”。此反擺的作用是能夠在地震時(shí)使建筑物的位移方向相反，降低了加速度，降低地震的作用。根據(jù)相關(guān)研究分析，如果對(duì)“反擺”設(shè)置合理，那么對(duì)降低地震影響的概率可達(dá)65%。

4.2 ?提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力

出于對(duì)建筑工程抗震功能的保證，筆者認(rèn)為要做好以下幾點(diǎn)：（1）在建筑工程中要考慮地基的穩(wěn)定性因素，挑選對(duì)抗震有益的地基，防止地基變形影響抗震功能。（2）同一建筑工程單元要設(shè)計(jì)在性質(zhì)一樣的地基上，要把地基最大潛力融入建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利于發(fā)揮地基的抗震功能。（3）建筑工程盡量做到規(guī)則、對(duì)稱，以降低地震作用導(dǎo)致的建筑變形度以及避免地震作用力集中導(dǎo)致建筑扭曲的狀況發(fā)生。（4）建筑的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要多加幾道抵抗防線，以提高建筑工程的抗震力，同時(shí)建筑工程受力設(shè)計(jì)要明確，防止存在建筑工程局部薄弱。（5）最大程度的減少建筑工程自身重量，從而減小建筑對(duì)地基的壓力，達(dá)到緩解地震沖擊作用對(duì)建筑體的影響力。

4.3 ?保證房屋建筑剛度

合理地設(shè)計(jì)和確定建筑物的剛度非常重要。因此首先要考慮到的是采用大量的鋼筋混凝土。主要是在已有的鋼筋混凝土之上使用“鋼結(jié)構(gòu)”對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步加層加固。加固分為兩種情況：（1）如果所需要進(jìn)行加層的建筑工程的體系是鋼結(jié)構(gòu)，而國(guó)家規(guī)定：上部是鋼結(jié)構(gòu)、下部是鋼筋混凝土兩種不同的體系結(jié)構(gòu)是不符合抗震規(guī)范的。（2）假設(shè)屋蓋的部分是采用鋼結(jié)構(gòu)，而鋼筋混凝土仍然是作為整個(gè)建筑工程的抗側(cè)力的主要體系，則必須根據(jù)相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

5 ?結(jié)束語

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，人類對(duì)資源的過度利用，自然災(zāi)害變得越來越多，在面對(duì)地震這樣的自然災(zāi)害時(shí)，人類無法控制只能夠進(jìn)行力所能及的防護(hù)，因此對(duì)抗震設(shè)計(jì)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析具有重要意義。

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