抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

秦洪

桂林市建筑設(shè)計(jì)研究院 廣西桂林 541000

地震是一種常見的地質(zhì)災(zāi)害，具有很強(qiáng)的復(fù)雜性和不確定性，難以精確預(yù)測。地震對建筑工程造成的破壞性非常大，建筑結(jié)構(gòu)的空間作用、結(jié)構(gòu)材料的性質(zhì)、阻尼變化等都會(huì)影響其抗震性。

1 抗震概念設(shè)計(jì)的定義

大量工程實(shí)例應(yīng)用結(jié)果表明，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加入抗震概念設(shè)計(jì)，可大幅度提升建筑工程的抗震性，保證工程質(zhì)量。因此，在很多建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，都會(huì)采用抗震設(shè)計(jì)概念，主要在設(shè)計(jì)中對建筑結(jié)構(gòu)的抗力進(jìn)行分析、計(jì)算，在建筑項(xiàng)目進(jìn)行全面設(shè)計(jì)分析，以提升建筑工程的抗震性。抗震概念設(shè)計(jì)比較關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)設(shè)的細(xì)節(jié)，從整體結(jié)構(gòu)角度出發(fā)進(jìn)行建筑抗震研究。在我國城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的背景下，建筑工程向著更高層、規(guī)模更大的方向不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的抗震概念設(shè)計(jì)已經(jīng)無法滿足實(shí)際需求。我國是地震高發(fā)區(qū)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入更加先進(jìn)、更加科學(xué)的抗震概念設(shè)計(jì)是非常必要的，在具體設(shè)計(jì)中從高層建筑的整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)、建筑內(nèi)部構(gòu)造、工程材料的合理選擇和設(shè)計(jì)，從而最大限度上保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。

2 抗震概念設(shè)計(jì)的優(yōu)化準(zhǔn)則及保證措施

地震對建筑結(jié)構(gòu)的作用具不確定性和難以預(yù)測性，為提升建筑工程的抗震能力，保證地震來臨時(shí)建筑結(jié)構(gòu)的安全性，保證居民生命和財(cái)產(chǎn)安全，開展合理的優(yōu)化，制定完善的保證措施，以提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。

2.1 優(yōu)化準(zhǔn)則

抗震概念設(shè)計(jì)中優(yōu)化準(zhǔn)則可歸納為 “強(qiáng)節(jié)弱桿、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉”。其中強(qiáng)節(jié)弱桿指的是在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，要防止節(jié)點(diǎn)破壞優(yōu)先于構(gòu)件破壞；強(qiáng)柱弱梁指的是要防止桿系發(fā)生樓層傾移破壞機(jī)制，保證柱的抗彎能力大于梁的抗彎能力；強(qiáng)剪弱彎指的是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要防止構(gòu)件發(fā)生剪力破壞，保證桿件的受剪力荷載大于受彎荷載[1]；強(qiáng)壓弱拉指的是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要加強(qiáng)對桿件截面設(shè)計(jì)，避免桿件在受力彎曲時(shí)，承壓區(qū)域的混凝土發(fā)生脆性破壞，保證受拉區(qū)域鋼筋承載力始終低于受壓區(qū)域混凝土的承載力。

2.2 保證措施

保證措施是充分發(fā)揮抗震概念設(shè)計(jì)價(jià)值和作用的主要路徑，保證措施主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要合理調(diào)整或者限制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載效應(yīng)。必須強(qiáng)制規(guī)定必要的構(gòu)造措施。

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如：在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)程中明確指出，梁端截面混凝土受壓區(qū)域高度和有效高度的比值，對梁的變形能力有大影響，也決定著梁端塑性轉(zhuǎn)動(dòng)量，而塑性轉(zhuǎn)動(dòng)量則和截面混凝土受壓區(qū)的相對高度有密切關(guān)系。為保證鋼筋混凝土梁的位移延性系數(shù)能夠達(dá)到3-4的抗震要求，則混凝土受壓區(qū)的高度必須控制在0．25-0．35 之間。

3 抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 注重地震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用時(shí)，需要結(jié)合建筑工程所在地的實(shí)際情況和相關(guān)依據(jù)作為地震設(shè)防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，需要針對建筑工程對抗震烈度的要求，來保證抗震性和當(dāng)?shù)氐卣鹪O(shè)防的要求相互一致。簡而言之，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要建筑結(jié)構(gòu)的種類和特性，對房屋實(shí)際的抗震要求進(jìn)行充分考慮，以建筑結(jié)構(gòu)的抗震性和當(dāng)?shù)亟ㄖこ痰目拐鹦缘囊笙喾瑥亩ＷC建筑結(jié)構(gòu)總體安全性。

3.2 合理設(shè)計(jì)建筑工程的高寬比

大量實(shí)例和研究表明，在地震來臨時(shí)，建筑工程的高度和受損程度密切相關(guān)，地震發(fā)生時(shí)會(huì)伴隨著較強(qiáng)的波動(dòng)，建筑工程的高度越高，波動(dòng)頻率越高，發(fā)生傾斜和位移變化量也就越大。而如果建筑寬度比較小，地震波動(dòng)會(huì)加劇，造成的破壞程度也比較大。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要合理應(yīng)用抗震概念設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制建筑工程的高度和戶型結(jié)構(gòu)，通過降低建筑結(jié)構(gòu)高寬比的方法來降低地震對建筑工程造成損壞。

3.3 加強(qiáng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，需要保證建筑架構(gòu)呈現(xiàn)規(guī)則性和均勻性，以降低地震震動(dòng)對建筑結(jié)構(gòu)造成的扭曲破壞。地震概念設(shè)計(jì)中有明確提出，如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中能夠保證平面規(guī)則、整體質(zhì)量、剛度分布都均勻一致，能夠大幅度降低地震對建筑結(jié)構(gòu)造成的破壞，提升抗震性，保證居民生命和財(cái)產(chǎn)安全[2]。

3.4 加強(qiáng)防震縫設(shè)計(jì)

防震縫設(shè)計(jì)是地震概念設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，也是提升建筑工程抗震性的主要方法。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員在初期設(shè)計(jì)時(shí)就要對防震縫合理設(shè)計(jì)，通過防震縫將建筑分為均勻、規(guī)則、獨(dú)立的結(jié)構(gòu)。在建筑結(jié)構(gòu)兩側(cè)都預(yù)留出充足的抗震寬度，從而將防震縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)完全隔離。在具體設(shè)計(jì)中，可結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的外形和結(jié)構(gòu)特征，在抗震縫兩側(cè)布置抗震墻，最大限度上提升建筑工程的抗震性。

3.5 加強(qiáng)抗震墻的設(shè)計(jì)

對建筑結(jié)構(gòu)而言，墻體是主要組成部分，加強(qiáng)墻體設(shè)計(jì)有助于提升總體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性，為充分發(fā)揮出墻體的作用，需要結(jié)合建筑物的剛度合理布置墻體的數(shù)量和位置[3]。此外還要綜合考慮墻體承重問題，通過墻體縱面和橫面聯(lián)合設(shè)計(jì)方法，來提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果建筑工程位于地震多發(fā)帶，需要通過增加墻體厚度的方法來提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，營造一個(gè)安全的環(huán)境，降低地震對人們造成的傷害。

4 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合理論實(shí)踐，分析了抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，分析結(jié)果表明，抗震設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，將抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有助于提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，提升抗震能力，保證人們生活的安全性，值得大范圍推廣應(yīng)用。