建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)研究

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［摘要］由于我國(guó)是地震多發(fā)地帶，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須要加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)，以減少建筑物在地震中的損壞與破壞程度。本文先分析了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)需遵循的原則，在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了抗震設(shè)計(jì)方法，以供參考。

［關(guān)鍵詞］建筑；抗震；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)水平不斷提升，建筑工程規(guī)模日益擴(kuò)大，越來(lái)越多的高層建筑櫛次鱗比地林立在城鄉(xiāng)。對(duì)于建筑物來(lái)說(shuō)，建筑結(jié)構(gòu)起到了非常重要的支撐作用，其設(shè)計(jì)水平對(duì)于建筑物安全與壽命具有直接的影響。為了更好地提升建筑物性能，在建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，必須要強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

1建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的原則

當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)出臺(tái)了關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，要依據(jù)相關(guān)規(guī)范、規(guī)程來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)遵循如下原則：首先，如果是復(fù)雜建筑物，就要在設(shè)計(jì)中，先采用科學(xué)方法分析出建筑物的薄弱層，并計(jì)算出其塑彈性變形，一般采用底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法來(lái)進(jìn)行計(jì)算。其次，在設(shè)計(jì)建筑物結(jié)構(gòu)過(guò)程中，還要利用彈塑性時(shí)程分析法，來(lái)對(duì)前面的計(jì)算進(jìn)行補(bǔ)充。再次，建筑物整體內(nèi)力位移也是至關(guān)重要的計(jì)算內(nèi)容，在計(jì)算過(guò)程中，必須要確保結(jié)果高度準(zhǔn)確。計(jì)算方法的選擇也比較多，一般要同時(shí)采用多種方法，這樣才能使計(jì)算結(jié)果更加精準(zhǔn)。最后，設(shè)計(jì)多塔樓結(jié)構(gòu)時(shí)，需要注意一點(diǎn)，那就是多塔樓結(jié)構(gòu)需要將各塔樓的振型數(shù)合并計(jì)算，不能單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算，但塔樓的振型數(shù)最好要≥9才可以。伴隨著建筑科技的發(fā)展進(jìn)步，目前，我國(guó)建筑連體結(jié)構(gòu)的數(shù)量一直處于持續(xù)增加的狀態(tài)，在連體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，各獨(dú)立部分宜有相同或相近的體型、平面布置和剛度；宜采用對(duì)軸對(duì)稱的平面形式。如果連體結(jié)構(gòu)的各部分層數(shù)和剛度都存在差異，那么就會(huì)直接影響到建筑的整體抗震效果，因此，必須要分析其靜力，并對(duì)其時(shí)程分析進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算，這樣才能使結(jié)果更加準(zhǔn)確，提高連體結(jié)構(gòu)的抗震能力。

2建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)有效措施

2.1對(duì)建筑場(chǎng)地與環(huán)境進(jìn)行科學(xué)分析與選擇。建筑物在建設(shè)前，必須要科學(xué)選擇建設(shè)場(chǎng)地與環(huán)境，因?yàn)槠渌幍牡乩砦恢谩⒌匦巍⑺牡纫蛩兀紩?huì)對(duì)建筑物的抗震性能產(chǎn)生重大的影響。設(shè)計(jì)人員要對(duì)建筑場(chǎng)地、環(huán)境等各項(xiàng)條件進(jìn)行充分調(diào)研，如果發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地存在斷層錯(cuò)動(dòng)、陷落等問(wèn)題，就說(shuō)明場(chǎng)地屬于危險(xiǎn)地段，不能在其上建造各種建筑物，需要另外進(jìn)行選址。適合建造建筑物的場(chǎng)地，要詳細(xì)勘察其地形、地質(zhì)、水文等情況，并做好詳細(xì)的勘查記錄，從而為建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的參考。2.2結(jié)合實(shí)際優(yōu)選適宜的建筑結(jié)構(gòu)形式。從整體上來(lái)看，建筑結(jié)構(gòu)形式比較多樣，常見(jiàn)的有磚混結(jié)構(gòu)、框架剪刀墻結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等，每種結(jié)構(gòu)形式都各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，其抗震性也存在很大的差異。因此，在對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇匹配的結(jié)構(gòu)形式，這樣才能有效提升其抗震效果。如果處于相同的條件下，磚混結(jié)構(gòu)形式的建筑物，其抗震性能要弱于混凝土結(jié)構(gòu)，這主要是因磚混結(jié)構(gòu)是以磚砌體作為主體承重材料的，而磚砌體易破碎，而且其自身重量大，一旦發(fā)生地震，就容易受到破壞。而混凝土結(jié)構(gòu)是以混凝土作為主體承重材料的，其墻體采用的是輕質(zhì)填充材料，整體自身重量小，因而在地震中具有較好的穩(wěn)定性。國(guó)外大多采用鋼結(jié)構(gòu)的形式，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)生產(chǎn)、施工都比較方便，而且鋼材質(zhì)具有優(yōu)良的抗剪、抗拉、抗壓性能，強(qiáng)度與延展性也極佳，采用鋼結(jié)構(gòu)的建筑物，其使用壽命可超過(guò)百年。鋼結(jié)構(gòu)的建筑物還具有良好的環(huán)保型、可循環(huán)利用性及抗震防火性等。2.3科學(xué)設(shè)計(jì)建筑形體及構(gòu)件。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除了場(chǎng)地的影響，建筑形體也會(huì)對(duì)建筑物抗震性能產(chǎn)生重要的影響。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑設(shè)計(jì)師要依據(jù)建筑抗震的相關(guān)規(guī)范與要求，科學(xué)確定建筑形體，并對(duì)其構(gòu)件進(jìn)行合理設(shè)置。建筑設(shè)計(jì)師要分析建筑的平面、立面和豎向剖面，按照相關(guān)的規(guī)則性來(lái)評(píng)價(jià)其抗震性、經(jīng)濟(jì)性等各項(xiàng)性能。在具體設(shè)計(jì)實(shí)踐中，最好是優(yōu)先選擇規(guī)則的建筑形體。因?yàn)橐?guī)則的建筑形體，其抗側(cè)力構(gòu)件在平面布置上是具有對(duì)稱性的，同時(shí)，側(cè)向剛度會(huì)沿著豎向方向進(jìn)行均勻地變化，這樣就能減少側(cè)向剛度突變及承載力不均勻等情況。如果是形體復(fù)雜發(fā)熱建筑，因其平立面具有不規(guī)則性，在此種情況下，需要根據(jù)其具體特點(diǎn)，來(lái)進(jìn)行分析，以便明確有無(wú)必要設(shè)置防震縫。防震縫的設(shè)計(jì)事關(guān)重要，設(shè)置不當(dāng)會(huì)適得其反，合理的防震縫的設(shè)置可以使不規(guī)則的建筑形成多個(gè)規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元，從而簡(jiǎn)化建筑物結(jié)構(gòu)抗震分析模型，提高建筑物的抗震能力。2.4設(shè)置合理的抗震等級(jí)。建筑物抗震設(shè)計(jì)中，需要重點(diǎn)考量抗震等級(jí)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，來(lái)確定地震設(shè)防類別、烈度等，同時(shí)，還要考慮建筑物的結(jié)構(gòu)類型、建筑高度等因素。根據(jù)建筑破壞造成的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響，可將建筑物的抗震能力分為四種，即特殊、重點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)、適度四種。一般住宅與寫(xiě)字樓為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類建筑。2.5科學(xué)制定抗震結(jié)構(gòu)方案。建筑物的抗震結(jié)構(gòu)方案科學(xué)與否，對(duì)于建筑物的安全性、經(jīng)濟(jì)性影響也不可忽視，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮與科學(xué)確定。建筑物的抗震結(jié)構(gòu)方案需要根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖及地震作用特點(diǎn)給出，應(yīng)設(shè)置多道抗震防線，這樣可以有效防止因建筑物部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件遭到地震破壞，而影響到整體建筑物的安全，導(dǎo)致建筑物整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力。同時(shí)，還要考慮抗震承載力，保證建筑能將地震能量進(jìn)行良好的消釋或緩解。另外，還要對(duì)建筑物的剛度和場(chǎng)地狀況進(jìn)行綜合考慮，如果建筑物自振周期分析結(jié)果，與地基土的自震周期相同，就會(huì)因共振作用而加強(qiáng)破壞力度，使得建筑物的遭受的破壞更大。因此，設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，必須要充分考慮這一點(diǎn)。建筑基礎(chǔ)的深度要滿足相關(guān)的要求，如果建筑層數(shù)比較多，必須要設(shè)置地下室，并對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地震能對(duì)建筑物產(chǎn)生強(qiáng)大的破壞作用，影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為降低地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞作用，在建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，必須要重視和強(qiáng)化抗震設(shè)計(jì)，結(jié)合建筑物的實(shí)際情況，根據(jù)影響建筑物抗震能力的因素，有針對(duì)性地采取有效措施，來(lái)提高建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和抗震能力，為其安全性能提供可靠保障。

參考文獻(xiàn)

[1]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50011-2010[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

作者:侯湛 單位:山東中怡建筑設(shè)計(jì)有限公司