劉林

（湖南寶信建筑設(shè)計(jì)平臺股份有限公司　湖南　長沙　410000）

關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和抗震性能的分析

劉林

（湖南寶信建筑設(shè)計(jì)平臺股份有限公司湖南長沙410000）

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為建筑工程項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的重要內(nèi)容，其旨在有效提升建筑工程結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、合理性，因此對建筑工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展具有非常重要的作用。本文將對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的注意事項(xiàng)進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上就建筑結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計(jì)，談一下筆者的觀點(diǎn)和認(rèn)識，以供參考。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗震性能；研究

引言

1　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，本文主要從地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面著手，具體分析如下：

1.1建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對于地接結(jié)構(gòu)而言，從其類型層面分析，即在建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際，充分考慮整個(gè)建筑工程項(xiàng)目所處地理環(huán)境條件、水文地質(zhì)情況、建筑地基承重能力以及整體結(jié)構(gòu)性能和對附近建筑結(jié)構(gòu)施工狀況影響等問題，并在此基礎(chǔ)上選出合理的基礎(chǔ)類型。實(shí)踐中可以看到，對于那些建筑砌體結(jié)構(gòu)建議選用剛性條形基礎(chǔ)，如圖1所示的灰土條形以及四合土條形混凝土基礎(chǔ)。

圖1　灰土條形、四合土條形混凝土基礎(chǔ)類型

實(shí)踐中，如果條形基礎(chǔ)的實(shí)際寬度大于2.5m，則建議適當(dāng)選用鋼筋混凝土對結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣?。如果選用的是多層框架結(jié)構(gòu)形式，而且地基基礎(chǔ)比較差且沒有地下室，加之基礎(chǔ)承重相對比較大，此時(shí)則以十字交叉梁條形基礎(chǔ)為宜。從應(yīng)用效果來看，該種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，能夠有效減少地基不均勻沉降，而且還可以有效增強(qiáng)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全可靠性。如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，無法采用十字交叉梁條形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，又無法采用人工樁基結(jié)構(gòu)形式，則建議采用筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。

通過對后澆帶的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以有效減少地基不均勻沉降，一般而言，普通建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，后澆帶寬度應(yīng)控制在80～ 100cm之間。實(shí)踐中可以看到，后澆帶中所應(yīng)用的混凝土，應(yīng)在原來結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上提高一個(gè)等級。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，后澆帶應(yīng)當(dāng)采用梁板在兩側(cè)對其加以支撐和固定，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度達(dá)到要求時(shí)，再拆除模板。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，如果不允許留后澆帶，則建議對基礎(chǔ)后澆帶斷面的具體形式進(jìn)行明確標(biāo)注。比如，當(dāng)?shù)叵滤幌鄬Ρ容^高時(shí)，應(yīng)在后澆帶下設(shè)防水層等等。

1.2建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）選擇合理的鋼材。在建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)選擇合適的鋼材，尤其要對剛才的抗拉強(qiáng)度以及屈服強(qiáng)度等進(jìn)行嚴(yán)格檢測，確保其符合應(yīng)用需求。在選擇焊接鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，還要確保其含碳量滿足設(shè)計(jì)要求。尤其在地震地帶的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，所選用的鋼材不僅要滿足要求，而且還要嚴(yán)格按照本地區(qū)建筑抗震設(shè)計(jì)要求進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，確保其剛才沖擊韌性。在鋼結(jié)構(gòu)選用過程中，鋼材抗拉強(qiáng)度及其屈服強(qiáng)度要滿足合適的比例，尤其是伸長率最大限度和、可焊性能等，應(yīng)當(dāng)有效滿足物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將其作為一項(xiàng)重要內(nèi)容，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件中還要對其進(jìn)行明確標(biāo)出，從而為建筑結(jié)構(gòu)提供安全保證，確保其塑性變形能力。

（2）樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。實(shí)踐中可以看到，因在鋼結(jié)構(gòu)、混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中所選用的材料有所不同，所以建筑結(jié)構(gòu)中存在著溫度性伸縮縫長度，也會(huì)有較大的差異性。在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)過程中，混凝土建筑結(jié)構(gòu)溫度伸縮縫長度不能超過50mm。在鋼結(jié)構(gòu)建筑樓板設(shè)計(jì)過程中，采用現(xiàn)澆混凝土方式時(shí)，為有效減少混凝土中開裂病害的發(fā)生，應(yīng)根據(jù)混凝土整體要求預(yù)留出一定的伸縮縫。在壓型鋼板結(jié)構(gòu)混凝土樓板應(yīng)用設(shè)計(jì)國戰(zhàn)，不僅要在鋼梁中利用焊接栓釘來滿足基本建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，而且還要采用有效的連接方法促進(jìn)混凝土以及壓型鋼板共同受力。在連接過程中，建議采用橫向鋼筋連接方式，也可根據(jù)縱向波槽、壓型鋼板壓痕等，如圖2所示。

圖2　鋼結(jié)構(gòu)組合樓面節(jié)點(diǎn)構(gòu)造示意圖

在建筑階段設(shè)計(jì)過程中，因產(chǎn)品規(guī)格存在著較大的差異性，加之國內(nèi)壓型鋼板類型相對較少，所以當(dāng)其無法有效滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，建議采用橫向鋼筋施工方法連接混凝土、壓型鋼板，然后再用栓釘焊接。

氣象部門防雷安全監(jiān)管職能分析與探討 王月賓 廖良清 王仕星 周福 周奔 丁海芳 史海鋒 陳昊(2∶1)

2　建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

實(shí)踐中，為了能夠有效確保建筑物的抗震性能，在建筑工程項(xiàng)目施工建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際需要，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，尤其是地震多發(fā)地帶，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，只有這樣才能在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)確保人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面著手：

2.1合理選擇建筑結(jié)構(gòu)的配筋參數(shù)，以確保其抗震性能

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，尤其是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，若配筋過多，雖然可以提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗震性能，但是必然會(huì)增加建筑成本，為了綜合權(quán)衡經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)效性，需優(yōu)化選擇配筋數(shù)量。對于建筑結(jié)構(gòu)底部位置來說，尤其是加強(qiáng)區(qū)需結(jié)合上述原則增加剪力墻配筋數(shù)量，一般以φ10@200為宜；對于2層、3層建筑結(jié)構(gòu)而言，作為非加強(qiáng)區(qū)，其取值為φ8@200雙層雙向，采用該種方式可有效滿足現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)尤其是高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震要求，并且可在一定程度上有效節(jié)約成本。對于建筑結(jié)構(gòu)的而言，上層、下層預(yù)制剪力墻連接處理過程中，需嚴(yán)格按照如下設(shè)計(jì)原則進(jìn)行。預(yù)制剪力墻底、現(xiàn)澆圈梁間，需座漿；在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，采用高強(qiáng)灌漿料，而且座漿厚度應(yīng)保持在20mm范圍之內(nèi)，立方體的抗壓強(qiáng)度應(yīng)超過剪力墻混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，最大強(qiáng)度不超過60MPa；以預(yù)制剪力墻為例，豎向鋼筋可選用漿錨套筒以及漿錨搭接連接形式，如圖3所示。

圖3　預(yù)制剪力墻水平接縫示意圖

2.2建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度均勻受力

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，以高層建筑結(jié)構(gòu)為例，可能會(huì)增大建筑在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)的受損程度。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程在，應(yīng)確保建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)均勻性，只有保持各層間的平衡，才能有效提高整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，建筑薄弱的區(qū)域是最先受到地震災(zāi)害影響的位置，若薄弱樓層遭到嚴(yán)重破壞，則可能會(huì)因此而發(fā)生連鎖反應(yīng)，進(jìn)而對整個(gè)建筑樓層產(chǎn)生不利影響，因此應(yīng)當(dāng)確保建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度均勻受力。

2.3強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)框架的改進(jìn)

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過程中，強(qiáng)梁弱柱方案不利于建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，抗震能力非常的差，抗震性能不穩(wěn)定。無論海城地震，還是汶川等地震多發(fā)地帶，“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)方案都未能見到實(shí)效，地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)，建筑強(qiáng)柱弱梁病害依然非常的普遍。實(shí)踐中可以看到，無論梁柱節(jié)點(diǎn)柱加箍與否，或者加箍多少，結(jié)構(gòu)柱子依然會(huì)出現(xiàn)燈籠型的病害，即便設(shè)計(jì)時(shí)采用的是φ12@75規(guī)格箍筋配箍，依然難以避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。因此，需對強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)框架方案進(jìn)行改進(jìn)，在強(qiáng)柱弱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需全面考慮樓板影響問題，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)從兩個(gè)方面考慮：①梁截面抗彎承載能力計(jì)算過程中，無需對樓板翼緣進(jìn)行考慮，而是適當(dāng)?shù)貙⒅簭?qiáng)度比提高，間接考慮樓板貢獻(xiàn)；②維持當(dāng)前的柱梁強(qiáng)度比值，在計(jì)算梁截面抗彎承載力時(shí)，將樓板提供的抗彎能力折算成有效的翼緣寬度參與框架梁受彎。從上述兩種設(shè)計(jì)方法應(yīng)用效果來看，第二種方法比較可靠，應(yīng)用效果更好。

2.4建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需增設(shè)多重抗震防線，優(yōu)選建材

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，地震規(guī)律依然難以準(zhǔn)確把握，地震災(zāi)害具有不確定性、危害大等特點(diǎn)，這對建筑結(jié)構(gòu)抗震性能帶來了非常大的壓力。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過程中，筆者建議適當(dāng)增加多重抗震防線，以期利用抗震防線降低地震災(zāi)害造成的危害。通過這種多重地震防線的設(shè)計(jì)在一定程度上也可以將地震所造成的損失降到最低。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過程中，需采用優(yōu)質(zhì)建材，在地震中遭到嚴(yán)重破壞的建筑物中多因建筑結(jié)構(gòu)自身質(zhì)量不合格而引起的。所謂的豆腐渣工程，在遭遇地震時(shí)更是不堪一擊。因此在建筑抗震設(shè)計(jì)過程中，需對建材選擇嚴(yán)格把關(guān)，不僅要優(yōu)質(zhì)，更要合適。在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)建設(shè)所需材料選擇過程中，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮每個(gè)構(gòu)件的能力，從而使其在抗震中發(fā)揮作用。

3　結(jié)語

總而言之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，在很大程度上關(guān)系著整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量及其安全可靠性。因此，應(yīng)當(dāng)立足實(shí)際，建立健全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及抗震性能監(jiān)督管理體系。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)不斷調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法，將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及抗震性能保證工作切實(shí)落實(shí)到實(shí)處。

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TU201

A

1673-0038（2015）04-0011-02

2015-1-8

劉林（1982-），男，工程師，本科，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的工作。