建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

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在社會快速發(fā)展的21世紀(jì)里，建筑工程已經(jīng)成為了當(dāng)前人們尤為關(guān)注的熱點(diǎn)之一，因此建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化問題也變成了人們所重視的問題了。總所周知，地震對于人類來說屬于一種破壞性極強(qiáng)、作用迅速、突發(fā)性強(qiáng)的地表運(yùn)動。對于建筑物的地震破壞機(jī)理是極其復(fù)雜的，對其我們要考慮很多因素，可是由于許多技術(shù)問題還是不夠完善，因此當(dāng)有地震發(fā)生時(shí)建筑就很難起到令人滿意的抗震性能。由于在我們國家的許多個(gè)地區(qū)是非常容易發(fā)生地震現(xiàn)象的，所以這對于建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程設(shè)計(jì)來說就是一極其繁重的任務(wù)了，再進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)的過程中，首先要考慮的就是建筑的安全問題了。因此國家以及建筑企業(yè)一定要對建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化問題加以重視。

1建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1．1關(guān)于結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

在建筑防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初級階段，要先了解建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，并與之結(jié)合，優(yōu)化建筑平面以及建筑物的使用功能，并對其進(jìn)行合理的布局，對于那些高層建筑，一定要確保其剛度足夠強(qiáng)，以此來降低結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的影響，對建筑物的要求就是要保證其平面均勻?qū)ΨQ，建筑物的柱網(wǎng)剪力墻一定要合理布置。由于這種建筑結(jié)構(gòu)能夠很容易的產(chǎn)生建筑物多地震的反應(yīng)，在進(jìn)行建筑防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要對建筑合理布置，這樣對于降低豎向構(gòu)件間的差異變形以及結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力對建筑結(jié)構(gòu)的不利影響有著很大的作用。在進(jìn)行建筑防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中要盡量使建筑物的垂直重力的荷載均勻受力，滿足其結(jié)構(gòu)剛度、保證其體型簡單。通過近幾年來的地震災(zāi)害可以表明，當(dāng)有地震發(fā)生時(shí)，只有建筑物平立面的布局合理簡潔，受力均勻，才可以滿足建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。

1．2關(guān)于層間的位移限制

當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行建筑防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中要考慮到建筑結(jié)構(gòu)材料、位移的限制、裝修標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)體系、側(cè)向荷載以及高比寬等問題。在建筑防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格要求鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值，并對建筑的所處位置進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，確保其穩(wěn)定性及功能的正常使用等。建筑在地震或者是風(fēng)力的作用下層間經(jīng)常會出現(xiàn)較大位移，在建筑防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)既要滿足其剛度問題，又要避免超過其承載力。

2建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

2．1注意確定基本設(shè)計(jì)信息

由建筑物所在地區(qū)建筑類別及其防烈度等對抗震等級進(jìn)行確定。其中要加以注意的是，高層建筑大多都屬于丙類建筑，它是不需要對設(shè)防烈度進(jìn)行調(diào)整，可是甲類和乙類建筑，它們一定要依照《建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)》來對設(shè)防烈度進(jìn)行調(diào)整。在進(jìn)行建筑防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要明確地震加速度、地面粗糙度以及該場土地類別，這樣一來建筑防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就更加科學(xué)合理了。一般來說建筑物越高，風(fēng)荷載對其就有越大的影響，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要重視基本風(fēng)壓，如果建筑物對風(fēng)荷載較為敏感或者是本身高于60m時(shí)，一定要采用百年重現(xiàn)的風(fēng)壓區(qū)，還要按照建筑的高寬比、形狀等這些來選擇建筑物的體形系數(shù)。2．2正確選擇設(shè)計(jì)參數(shù)以及概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的過程中，要注意概念設(shè)計(jì)，要明確建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系的地震作用的途徑，設(shè)計(jì)多條抗震防線。注意要把建筑結(jié)構(gòu)的最大高度控制在合理范圍內(nèi)，使建筑結(jié)構(gòu)的延性足夠。對于剪力墻而言，其布置一定要對稱均勻，并在其縱橫方向都要去布置，盡量讓兩個(gè)主軸方向剛度接近。另外要注意，盡量減少墻體開洞，若真的要開洞，要使洞口對齊，不要任意的開洞。對于砼結(jié)構(gòu)而言，其構(gòu)件要控制受力鋼筋、截面尺寸以及鋼筋設(shè)置，避免發(fā)生彎曲破壞慢于剪切破壞、鋼筋破壞慢于鋼筋錨固粘結(jié)構(gòu)破壞、鋼筋的屈服慢于砼的壓潰。對于各個(gè)結(jié)構(gòu)間的連接要注意構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的破壞。對于預(yù)埋件，其錨固破壞不要先于連接件。

3建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略

3．1對建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)加以重視

建筑概念之所以形成就是人們對其的認(rèn)知從感性上升到理性，這也反映出了人類對于事物有了更加客觀的認(rèn)識。在進(jìn)行建筑結(jié)果設(shè)計(jì)的過程中，建筑師一定要對建筑設(shè)計(jì)的概念熟練地掌握，只有這樣設(shè)計(jì)師才可能設(shè)計(jì)出一個(gè)安全經(jīng)濟(jì)，構(gòu)建平衡，結(jié)構(gòu)科學(xué)合理的優(yōu)質(zhì)建筑物。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)師要注意把建筑概念的基本思想貫穿其中。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要運(yùn)用自身所積累的經(jīng)驗(yàn)以及深厚的設(shè)計(jì)理論，形成一種屬于自己的設(shè)計(jì)概念，并用其完成高水平建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，建筑的概念設(shè)計(jì)對于設(shè)計(jì)師而言是其必須具備的能力之一。

3．2對建筑抗震設(shè)計(jì)理念進(jìn)行加強(qiáng)

我們都知道，對于建筑物而言，不但要承擔(dān)起其本身的垂直負(fù)荷，還要承受相當(dāng)于地震沖擊以及側(cè)風(fēng)向負(fù)載的力度。在建筑物中，對于不同高度的抗側(cè)力，其沖擊強(qiáng)度大都不同，這樣就會有薄弱層面存在，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要盡量去減弱甚至避免。如今在我們國家的建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范中，一般分為兩個(gè)階段進(jìn)行抗震，這樣對于建筑抗震能力的提高很有幫助。首先是第一階段，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要對地震參數(shù)進(jìn)行充分運(yùn)用，對建筑結(jié)構(gòu)在彈性的狀況下所發(fā)生的地震以及所產(chǎn)生的效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行第二階段設(shè)計(jì)時(shí)，要用所對應(yīng)的地震參數(shù)對建筑物的薄弱層面進(jìn)行計(jì)算，待結(jié)果出來后再對薄弱樓層進(jìn)行轉(zhuǎn)角位移或者是側(cè)向位移，可是這一定不能使設(shè)計(jì)超過規(guī)定限值，只有這樣才可以是薄弱環(huán)節(jié)盡量不影響到建筑物本身。

3．3對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合考慮

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要考慮多種優(yōu)化方案，并同時(shí)對內(nèi)部因素以及外界各方面的因素進(jìn)行綜合性的考慮。其中內(nèi)部因素主要是指建筑物各個(gè)構(gòu)件本身所能夠承受的受力負(fù)載，尤其是高層建筑更要對其承受能力進(jìn)行綜合考慮，考慮哪種建筑設(shè)計(jì)方案更加合理，但前提一定要遵循經(jīng)濟(jì)原則，但在水平受力的這一方面就要求對其抗倒塌能力進(jìn)行研究，外界因素主要是對建筑物所受的平常風(fēng)力、溫度應(yīng)力、抗震等進(jìn)行考慮，對各方面的因素進(jìn)行綜合考慮，爭取設(shè)計(jì)出最好的方案。在進(jìn)行地基設(shè)計(jì)的過程中，要與設(shè)計(jì)師本身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合進(jìn)行綜合性的設(shè)計(jì)，與此同時(shí)設(shè)計(jì)師要提前預(yù)測其中可能會出現(xiàn)的各類問題，并對找出這些問題的解決措施。當(dāng)計(jì)算建筑物本身的受力情況時(shí)要謹(jǐn)記“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓若拉”的原則，一定不要僅憑經(jīng)驗(yàn)去判斷建筑所要增加的配筋量，一定要先對構(gòu)件自身的性能進(jìn)行考慮，重點(diǎn)關(guān)注建筑物的薄弱環(huán)節(jié)，盡量降低甚至避免危害發(fā)生的幾率。與此同時(shí)，對于建筑物本身的組成材料要對其溫度應(yīng)力進(jìn)行考慮，就比如說鋼筋材料，溫度對其有很大的影響。所以不管怎么說，在進(jìn)行建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不管是建筑結(jié)構(gòu)選型還是建筑的設(shè)計(jì)布置，又或者說是一些有關(guān)的計(jì)算過程，一定要先對所有可能會出現(xiàn)的問題進(jìn)行綜合性的考慮，必要時(shí)要對建筑物的受力極限進(jìn)行驗(yàn)算，只有這樣才能保證建筑防震結(jié)構(gòu)的合理，才能確保建筑防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性以及可行性。

4結(jié)束語

伴隨著高性能材料以及新型結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，我國建筑行業(yè)也開辟了新天地，理順建筑與結(jié)構(gòu)兩者之間的關(guān)系，確保新型結(jié)構(gòu)的建筑不但能滿足建筑物的使用功能，而且還能滿足人們對其的外觀要求。要想使設(shè)備與結(jié)構(gòu)兩者關(guān)系提高，一定要先了解抗震設(shè)計(jì)目前現(xiàn)狀，再由建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者從抗震概念以及抗震經(jīng)驗(yàn)，對工程做出正確的判斷，找出一種既經(jīng)濟(jì)又安全的建筑抗震結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

作者：萬磊 趙冰