摘要:在新時(shí)期下,當(dāng)今城市中的建筑工程數(shù)量不斷增多,為了能夠保障建筑結(jié)構(gòu)抗震性能,必須要強(qiáng)化建筑工程的抗震設(shè)計(jì)工作,減少地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的損害;诖耍攸c(diǎn)探究建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的問(wèn)題與要點(diǎn),進(jìn)而提出提高建筑抗震設(shè)計(jì)的方法。

關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);問(wèn)題;措施

我國(guó)地大物博、國(guó)土遼闊,這也導(dǎo)致我國(guó)成為了地震災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家之一,為了降低地震災(zāi)害的損失,我國(guó)也對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)提出了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)十分的復(fù)雜,對(duì)設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)要求較高,雖然我國(guó)抗震設(shè)計(jì)在長(zhǎng)期發(fā)展中取得了一定成效,但是在實(shí)際抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中,依然還存在著一些不足,這就需要結(jié)合抗震設(shè)計(jì)的不足掌握設(shè)計(jì)要點(diǎn),并采取相應(yīng)的措施來(lái)解決問(wèn)題。

1建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)內(nèi)涵與目標(biāo)

1.1建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)內(nèi)涵

通常情況下,建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)就是通過(guò)研究地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成的破壞程度,并通過(guò)長(zhǎng)期的抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié),獲取更加有效的設(shè)計(jì)方案,從而應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中的過(guò)程。地震作為一種隨機(jī)性非常強(qiáng)的劇烈振動(dòng),具有復(fù)雜性、隨機(jī)性、不確定性等特點(diǎn)。因此在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中,需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)性質(zhì)、空間、材料、外界因素進(jìn)行綜合考慮,盡可能消除不確定性因素。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中不能僅憑借計(jì)算數(shù)據(jù),還需要結(jié)合地震易造成的工程破壞部位、破壞原理進(jìn)行考慮,按照地震動(dòng)理論,通過(guò)對(duì)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié),最終確定設(shè)計(jì)方案,這也是建筑抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中的一大突破點(diǎn),從本質(zhì)上提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

1.2建筑抗震設(shè)計(jì)的設(shè)防目標(biāo)

結(jié)合地震的實(shí)際強(qiáng)度,可以將設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)劃分為3個(gè)等級(jí):①第一水準(zhǔn)。如果建筑結(jié)構(gòu)遭受了低于當(dāng)?shù)氐卣鹪O(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí),通常建筑不會(huì)受到損壞且不需要修理,建筑工程各項(xiàng)功能可以正常使用,也就是所謂的“小震不壞”;②第二水準(zhǔn)。如果建筑結(jié)構(gòu)遭受了相當(dāng)于本地抗震烈度的地震影響時(shí),可能建筑結(jié)構(gòu)會(huì)遭到損壞,但是通過(guò)修理或不需要修理即可保證建筑工程各項(xiàng)功能可以正常使用,也就是“中震可修”;③第三水準(zhǔn)。如果建筑結(jié)構(gòu)遭受到了高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度,建筑結(jié)構(gòu)不至于倒塌或危及生命的危險(xiǎn),也就是“大震不倒”。對(duì)于使用功能以及其他方面具有專(zhuān)門(mén)要求的建筑工程,在進(jìn)行抗震性能優(yōu)化設(shè)計(jì)當(dāng)中,需要提出更加具體、抗震等級(jí)更高的抗震設(shè)防目標(biāo)。對(duì)于抗震設(shè)防在VI度以上的地區(qū),建筑工程必須要采取抗震設(shè)計(jì)?拐鹪O(shè)防烈度的確定必須結(jié)合國(guó)家規(guī)范的要求。

2建筑工程抗震設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題以及實(shí)施要點(diǎn)

2.1抗震場(chǎng)地選擇

在相同的設(shè)計(jì)條件下,場(chǎng)地的地質(zhì)條件對(duì)建筑抗震性能有著極大的影響,并且受到地震破壞程度差異明顯,所以做好抗震場(chǎng)地選擇工作十分重要。在選擇抗震場(chǎng)地時(shí),盡可能避免地質(zhì)較差的場(chǎng)地,降低地震帶來(lái)的災(zāi)害。通常情況下,微風(fēng)化與中等風(fēng)化基巖、密實(shí)砂土層、含水量低的黏土都是較為有利的建設(shè)場(chǎng)地,而軟土、液化土、濕陷性黃土都是不利場(chǎng)地,需要正確辨別場(chǎng)地的影響因素。如果工程建設(shè)區(qū)域地質(zhì)不理想,則需要結(jié)合土質(zhì)采取加強(qiáng)措施,同時(shí)要對(duì)可能出現(xiàn)的不利條件進(jìn)行估算,并采取預(yù)先防護(hù)措施進(jìn)行加固處理。如果發(fā)生地震時(shí)可能出現(xiàn)斷裂的場(chǎng)地,需要重點(diǎn)加強(qiáng)地基,確;A(chǔ)工程的安全。

2.2建筑結(jié)構(gòu)抗震體系

合理選擇建筑結(jié)構(gòu)抗震體系是保障抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要因素,建筑體系是否合理直接決定了建筑工程的經(jīng)濟(jì)性、安全性。在建筑結(jié)構(gòu)抗震體系設(shè)計(jì)當(dāng)中,需要重點(diǎn)從以下三點(diǎn)入手:(1)確保建筑結(jié)構(gòu)體系合理性,需要避免部分結(jié)構(gòu)遭到破壞對(duì)整個(gè)工程的影響,同時(shí)也包括部分構(gòu)件遭到破壞造成整體結(jié)構(gòu)癱瘓。所以在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中需要保留一定的冗余度,并具備較好的變形能力。如果發(fā)生了地震災(zāi)害,即使局部出現(xiàn)了嚴(yán)重?fù)p毀,其余部位也要能夠承擔(dān)橫向、縱向荷載,提高建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)固性。(2)確保建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)的清晰性,明確設(shè)計(jì)當(dāng)中地震力的傳遞路徑,在對(duì)豎向建筑構(gòu)件進(jìn)行布置當(dāng)中,要保證重力荷載均勻,并對(duì)樓屋蓋梁體系設(shè)計(jì)當(dāng)中,垂直重力荷載需要以最短路徑向豎向構(gòu)件傳遞。保證建筑整體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剪力墻、支撐系統(tǒng)、框架等相互聯(lián)系,結(jié)構(gòu)體系受力明確。(3)確保建筑結(jié)構(gòu)體系的剛度、強(qiáng)度滿(mǎn)足要求,避免因?yàn)榫植縿偠、?qiáng)度產(chǎn)生變化而影響整個(gè)結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)過(guò)程中,需要重點(diǎn)考慮節(jié)點(diǎn)問(wèn)題,避免節(jié)點(diǎn)被破壞,對(duì)于抗震性能較為薄弱的部位要采用更加合適的防護(hù)、加固措施,這樣即可提高抗震性能。

2.3建筑結(jié)構(gòu)平面布置的規(guī)則與對(duì)稱(chēng)性

根據(jù)抗震理念,對(duì)建筑立面、平面設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)確保建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。對(duì)于不規(guī)則建筑工程通常都是采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型;對(duì)于工程結(jié)構(gòu)中較為薄弱的環(huán)節(jié),需要提高內(nèi)力系數(shù),結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)彈塑性變形進(jìn)行分析,薄弱部位需要采用針對(duì)性抗震設(shè)計(jì)。對(duì)稱(chēng)性同樣是抗震設(shè)計(jì)中的重要一環(huán),需要建筑結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)、質(zhì)量分布對(duì)稱(chēng)、剛度對(duì)稱(chēng)。通常最理想的方案是“三心重合”,三心即平面形心、質(zhì)量中心、剛度中心。結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)也就是抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng),該種對(duì)稱(chēng)較為容易實(shí)現(xiàn),主要保證主體結(jié)構(gòu)沿著主軸方向進(jìn)行剛度、強(qiáng)度設(shè)計(jì),變形特征差異不大;保證沿抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)當(dāng)中的主軸線(xiàn)強(qiáng)度、剛度分布均勻;結(jié)構(gòu)整體具備一定的協(xié)調(diào)能力,確保剛度、強(qiáng)度能夠滿(mǎn)足扭矩性能,這樣即可在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí),建筑結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)變形,避免主體結(jié)構(gòu)、構(gòu)件遭到破壞。

3解決建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的措施

3.1合理布局地震外力能量傳遞吸收

外力傳遞吸收是保證建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的前提條件,采用合理的布局方案,可以確保支柱、梁、墻軸線(xiàn)處于同一平面,這樣可讓構(gòu)件雙向抗側(cè)力體系更加合理。采用此布局方案,如果發(fā)生了地震,即使對(duì)柱、墻、梁的彎剪破壞,其塑性屈服也會(huì)發(fā)生在底部。再者,連梁塑性屈服要控制在連梁位置,同時(shí)還具備一定的變形能力。該種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,在地震時(shí)會(huì)充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)抗震作用,結(jié)合“墻強(qiáng)梁弱”的理念,可以提高墻肢承載力,確保結(jié)構(gòu)抗震性能。

3.2抗震構(gòu)造措施

結(jié)合抗震等級(jí)對(duì)工程進(jìn)行抗震構(gòu)造措施(包括梁、柱、墻)的加強(qiáng),這樣可以在發(fā)生地震時(shí)候,梁、柱、墻都達(dá)到要求抗震標(biāo)準(zhǔn)。建筑工程多數(shù)都是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),如果鋼筋的承載力、延性較好,則結(jié)構(gòu)抗震性能也更強(qiáng)。所以,為了確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載力、延性,需要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中按照“強(qiáng)剪弱彎”、“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱(桿)件”原則進(jìn)行設(shè)計(jì),嚴(yán)格控制柱截面尺寸,保證柱的軸壓比滿(mǎn)足實(shí)際要求,嚴(yán)格按照構(gòu)造配筋要求,從而不斷加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造,提高節(jié)點(diǎn)的抗震性和牢固性。

3.3設(shè)置多道抗震防線(xiàn)

提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能,需要設(shè)置多道抗震防線(xiàn)。在整個(gè)建筑工程抗震體系當(dāng)中,如果發(fā)生了地震問(wèn)題,會(huì)在地震作用下部分延性較好的構(gòu)件率先出現(xiàn)塑性屈服,也就是可以承擔(dān)起第一道抗震防線(xiàn)作用。之后,其他構(gòu)件同樣也會(huì)起到抗震防護(hù)作用,在第一道防線(xiàn)出現(xiàn)了塑性屈服之后,之后的抗震防線(xiàn)會(huì)逐次屈服。該方法可以形成多道抗震防線(xiàn),產(chǎn)生第一道、第二道……第N道抗震防線(xiàn)(取決于塑性屈服構(gòu)件的數(shù)量),如果第一道防線(xiàn)塑性屈服達(dá)到了極限時(shí),則第二道防線(xiàn)即可發(fā)揮作用。該結(jié)構(gòu)在保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)安全中有著重要意義。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,隨著高層建筑工程數(shù)量越來(lái)越多,國(guó)家對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能也提出了更高要求。雖然我國(guó)抗震體系經(jīng)歷了多年的研究和發(fā)展,但是依然存在著些許問(wèn)題,這就需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況做好抗震方案設(shè)計(jì)工作,提高建筑工程的抗震性能,保證居民安全,降低地震災(zāi)害造成的生命財(cái)產(chǎn)損失。

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