建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震問(wèn)題淺析

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摘要：地震是地球上較為常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，所以抗震設(shè)計(jì)是建筑工程結(jié)構(gòu)體系中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)提升抗震的等級(jí)，能夠更加有效地提升建筑物的穩(wěn)定性和安全性。目前我國(guó)建設(shè)設(shè)計(jì)在抗震問(wèn)題上取得了一定的成績(jī)，但是在具體運(yùn)用的過(guò)程中還有一些細(xì)節(jié)有待改進(jìn)，需要建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者提出更科學(xué)合理的方案。本文通過(guò)闡述建筑抗震概念設(shè)計(jì)的概述和意義，分析建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的重要性和基本原則，并在此基礎(chǔ)上提出提升建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)用路徑。

關(guān)鍵詞：建筑工程；建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)

我國(guó)地處太平洋板塊和亞歐大陸板塊交接地帶，板塊運(yùn)動(dòng)相對(duì)活躍，加之人類生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)地球造成了較大程度的破壞，近些年地震的發(fā)生頻率和強(qiáng)度等級(jí)都出現(xiàn)了提升的情況，對(duì)建筑安全和人員安全造成了較大的威脅。在這樣的背景下，國(guó)家對(duì)房屋設(shè)計(jì)的要求也上升到了一個(gè)新的高度，尤其是對(duì)抗震性作出了新的要求，以便當(dāng)災(zāi)難來(lái)臨時(shí)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全能夠得到保障。

1建筑抗震概念設(shè)計(jì)概述和意義

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般會(huì)從計(jì)算設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)兩個(gè)方面展開(kāi)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要在完善信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)的搭建，但是因?yàn)榈卣鸬陌l(fā)生有不可預(yù)測(cè)性，在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)中不能通過(guò)準(zhǔn)確的計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)建筑的具體抗震等級(jí)，所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中一般會(huì)引用模擬地震情況來(lái)統(tǒng)計(jì)出相關(guān)的參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的抗震結(jié)構(gòu)，保證建筑的抗震等級(jí)。目前，我國(guó)在抗震建筑設(shè)計(jì)層面展開(kāi)了多年的研究，取得了較大的進(jìn)步，有效地降低了地震的危害，保護(hù)了人民的生命孟天賜邯鄲市第一醫(yī)院助理工程師和財(cái)產(chǎn)安全。但是我們對(duì)地震規(guī)律的把握還不是很完善，還需要大力研究建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震效果，各地區(qū)也應(yīng)該結(jié)合自己本地的地質(zhì)情況作出相應(yīng)的建筑抗震標(biāo)準(zhǔn)。人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震的要求越來(lái)越高，對(duì)于建筑設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，怎樣提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震級(jí)別成為了重要的研究課題。因此加大抗震研究的經(jīng)費(fèi)投入，讓建筑設(shè)計(jì)者有更好的研究環(huán)境，對(duì)于促進(jìn)建筑的抗震能力發(fā)展十分必要。

2建筑結(jié)構(gòu)類型與抗震性的分析

2.1建筑框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)承受荷載力的是建筑的柱和梁，也是在地震中能夠支撐房屋的主要結(jié)構(gòu)。因?yàn)橹土旱淖灾叵鄬?duì)較輕，在建設(shè)施工的過(guò)程中容易定性，能夠輕松地滿足建筑的基本標(biāo)準(zhǔn)，所以框架結(jié)構(gòu)的建筑普及率較高。這種建筑施工工藝能夠大量節(jié)省建筑材料，在空間布置方面也顯得較為靈活，施工難度系數(shù)低，所以更加受到建筑單位的歡迎。但是框架結(jié)構(gòu)變形形態(tài)一般以剪切型的形式出現(xiàn)，容易出現(xiàn)薄弱層和軟弱層，施工方一般在豎向體型布置的過(guò)程中，需要更多地關(guān)注控制層側(cè)向剛度比和承載力比的細(xì)節(jié)[1]。

2.2剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑施工中表現(xiàn)為側(cè)向剛度大、整體性好的特點(diǎn)，這樣的建筑結(jié)構(gòu)在高層建筑中比較適用，但是受到結(jié)構(gòu)延性的影響，空間布置受到剪力墻間距較大的限制。在目前常見(jiàn)的建筑中，剪力墻布置結(jié)構(gòu)規(guī)則，分布得較為均勻。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中盡量避免門(mén)窗洞口上下錯(cuò)開(kāi)，若是建筑條件不允許的話，就需要對(duì)洞口周圍進(jìn)行精確的受力分析，采用加強(qiáng)建筑強(qiáng)度的措施。

2.3建筑簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)

簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)的建筑類型一般應(yīng)用在超高建筑中，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)類型受力合理、剛度大、整體性強(qiáng)的特點(diǎn)表現(xiàn)得較為明顯。根據(jù)簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)外圍結(jié)構(gòu)的不同可以分為筒中筒和核心筒兩種，根據(jù)內(nèi)筒數(shù)量的不同也可以分為多筒、雙筒和單筒。在筒體的結(jié)構(gòu)中內(nèi)筒和外圍框架相互作用構(gòu)成了抗震的防線，保證在地震發(fā)生的時(shí)候建筑能夠有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。具體來(lái)說(shuō)，核心筒更加關(guān)注偏置位置問(wèn)題，筒中筒則應(yīng)該選用正多邊形平臺(tái)或者圓形平面來(lái)減少剪力的滯后問(wèn)題。

3建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)

的重要性和基本原則我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，建筑工程的規(guī)模也在這樣的趨勢(shì)下逐漸高層化，如此一來(lái)人口的密度變得越來(lái)越大，一旦出現(xiàn)地震等災(zāi)害就會(huì)造成非常巨大的損失。抗震設(shè)計(jì)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中意義重大的一個(gè)環(huán)節(jié)，尤其是針對(duì)高層建筑的設(shè)計(jì)，更需要把抗震的問(wèn)題擺在所有問(wèn)題的前面來(lái)處理。這不僅能夠在災(zāi)害發(fā)生時(shí)減輕人員和財(cái)產(chǎn)的損傷，還能夠延長(zhǎng)建筑物的使用年限。所以，不管是國(guó)家還是建筑方都應(yīng)該從根本上重視抗震設(shè)計(jì)在建筑工程結(jié)構(gòu)中的重要性。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中需要遵從以下原則。

3.1適用性原則

“小震不壞，中震能修，大震不倒”是我國(guó)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，結(jié)合不同地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)和建筑物高度類型等基本要素，在盡量降低成本的基礎(chǔ)上強(qiáng)化抗震效果。對(duì)于板塊交接、地震頻發(fā)的地區(qū)，在建筑物設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該盡可能設(shè)置抗震的多道防線。例如，利用框架剪力墻結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)作為抗震的第一道防線。因?yàn)榧袅Φ膫?cè)向有較強(qiáng)的剛度，能夠?qū)ㄖ鸬阶畲蟮谋Ｗo(hù)，框架結(jié)構(gòu)在剪力墻的基礎(chǔ)上能夠削弱地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，起到“卸力”的效果。在目前應(yīng)用的建筑工程抗震體系中，核心結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用得較多，針對(duì)中大型地震可以降低房屋坍塌的幾率，是抗震設(shè)計(jì)的精髓[2]。

3.2系統(tǒng)性原則

建筑工程抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)全局性、系統(tǒng)性工程，在設(shè)計(jì)之前需要結(jié)合建筑物的承載性能、穩(wěn)定性、剛度、延性等方面進(jìn)行參數(shù)的準(zhǔn)確計(jì)算，并按照建筑物整體的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)統(tǒng)一設(shè)計(jì)。例如，在強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)弱點(diǎn)的連接處需要結(jié)合建筑工程的結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行優(yōu)化，從而提升整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。另外，不同建筑物類型存在較大的差異，所以在抗震設(shè)計(jì)時(shí)也需要結(jié)合建筑的特點(diǎn)，在滿足施工要求的基礎(chǔ)上開(kāi)展工作。

3.3彈性適中原則

建筑彈性適中能夠保證建筑的整體質(zhì)量，若彈性達(dá)不到既定的標(biāo)準(zhǔn)，一旦受到外界力量的沖擊就容易出現(xiàn)建筑物倒塌的情況。若是彈性過(guò)度，那么建筑物在外力的作用下，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能會(huì)出現(xiàn)細(xì)微的傾斜，時(shí)間久了內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變形，最終威脅到建筑的使用安全。建筑彈性對(duì)于抗震有著重要的意義，能保證在外力的作用下不會(huì)受到致命的坍塌風(fēng)險(xiǎn)，這也是建筑設(shè)計(jì)者需要嚴(yán)格把控的關(guān)鍵點(diǎn)。

4提升建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)用路徑

4.1建筑材料的選擇

建筑材料的選擇對(duì)抗震效果有著決定性的影響。一些位于地震帶附近的國(guó)家為了保證建筑的抗震效果會(huì)選擇更加優(yōu)質(zhì)的建筑材料，并且會(huì)鼓勵(lì)建筑設(shè)計(jì)者創(chuàng)新和研發(fā)新的建筑材料來(lái)對(duì)抗地震災(zāi)害，從而保護(hù)居民。通過(guò)對(duì)建筑抗震效果的調(diào)查可以看出，磚瓦類型的建筑抗震效果較差，所以采用磚瓦結(jié)構(gòu)的建筑越來(lái)越少，而采用箱體式結(jié)構(gòu)類型能夠提升建筑的抗震效果，其應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大。結(jié)合目前建筑行業(yè)的發(fā)展，防震材料的應(yīng)用已經(jīng)有了較好的思路，既能夠滿足建筑抗震的數(shù)據(jù)需求，還能夠兼顧建筑方的適用性和經(jīng)濟(jì)性。在傳統(tǒng)的防震設(shè)計(jì)中，在建筑物的底部鋪設(shè)粘土和砂石用來(lái)吸收地震發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的能量。現(xiàn)代防震設(shè)計(jì)的理念在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行了較大程度的升級(jí)，借助瀝青材料對(duì)建筑的基底加以改造，既能夠保證抗震效果，也能夠增強(qiáng)建筑物日常使用的穩(wěn)定性。另外，在墻體建筑材料的使用上，可以選擇材質(zhì)較輕的材料，這樣就能夠減輕建筑自身的重量，在地震發(fā)生時(shí)減少建筑的承載力，從而保證抗震效果[3]。

4.2結(jié)合實(shí)際條件優(yōu)化抗震方案

建筑抗震方案是抗震設(shè)計(jì)的核心，也是施工準(zhǔn)備的前提條件。科學(xué)的抗震方案在項(xiàng)目建設(shè)的過(guò)程中能夠起到指導(dǎo)性的作用，對(duì)建筑的安全有一定的保證。在方案設(shè)計(jì)時(shí)首先需要考慮的就是建筑的整體結(jié)構(gòu)，這也是提升抗震系數(shù)的重要手段。在混凝土建筑施工的過(guò)程中還需要充分考察施工現(xiàn)場(chǎng)，尤其是對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況和地質(zhì)外貌，要做到充分了解，避免在建設(shè)的過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差。一定要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的分析和計(jì)算，不斷優(yōu)化建筑的抗震能力。總體來(lái)說(shuō)，抗震方案的設(shè)計(jì)是在科學(xué)分析的基礎(chǔ)上展開(kāi)，在執(zhí)行過(guò)程中不斷改良和完善，最終對(duì)建筑的抗震性提供最佳的保障。

4.3建立科學(xué)且完善的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)幅員遼闊，不同區(qū)域地震發(fā)生頻率和強(qiáng)度也不盡相同，所以不同地區(qū)建筑的抗震標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)該結(jié)合本地的實(shí)際情況來(lái)設(shè)定。另外，針對(duì)不同的建筑結(jié)構(gòu)也應(yīng)該有不同的要求，如框架結(jié)構(gòu)和抗震墻結(jié)構(gòu)就應(yīng)該采用不同的抗震標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能體現(xiàn)建筑的科學(xué)性和合理性。對(duì)于一些地震頻率較高的地區(qū)，可以采用消震和隔震相結(jié)合的方式來(lái)保證整個(gè)建筑的抗震性能。

4.4完善建筑垂直和水平設(shè)計(jì)

建筑垂直和水平的程度對(duì)整體的穩(wěn)定性有著較大的影響。首先，建筑承重墻的水平面需要保證穩(wěn)定和平整，在建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上確保墻體的質(zhì)量和剛度。其次，建筑垂直面應(yīng)該處在中心偏下的位置，這樣建筑的穩(wěn)定性才能達(dá)到最佳。另外，也應(yīng)該設(shè)置多重防震線來(lái)應(yīng)對(duì)大型災(zāi)害的影響，在合理剛度和非結(jié)構(gòu)強(qiáng)度建筑結(jié)構(gòu)中形成安全風(fēng)險(xiǎn)的防控體系，從而保障建筑抗震設(shè)計(jì)的安全性和整體性。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在城市化飛速發(fā)展的今天，國(guó)家對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展極為重視，建筑類型存在較大的差異，具備的性能也存在不同，所以從抗震的角度出發(fā)應(yīng)該結(jié)合不同的類型和地質(zhì)條件來(lái)設(shè)定不同的標(biāo)準(zhǔn)。基于不同區(qū)域的地震頻率和等級(jí)，在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中有效地開(kāi)展抗震設(shè)計(jì)的工作，不僅需要考慮建筑所在地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，還需要考慮建筑材料的選擇和因地制宜的優(yōu)化抗震方案。

參考文獻(xiàn)：

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[2]閆爭(zhēng)科.建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震問(wèn)題的分析[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2021（9）：19-20.

[3]尚柯華.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震概念設(shè)計(jì)的重要性探究[J].工程技術(shù)，2018（7）：93.

作者:孟天賜 單位:邯鄲市第一醫(yī)院