文/何祥龍 十堰市建筑設(shè)計(jì)研究院 湖北十堰 442000

1、建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)理論概述

經(jīng)過(guò)前人長(zhǎng)期的工程實(shí)踐，不斷積累總結(jié)出建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的概念。即為一種為了防御地震災(zāi)害，運(yùn)用抗震設(shè)計(jì)理論知識(shí)，結(jié)合建筑工程空間結(jié)構(gòu)實(shí)際，將地震災(zāi)害產(chǎn)生的破壞力降到最低的設(shè)計(jì)思路。研究建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)，有助于加強(qiáng)整體建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，保障建筑工程能夠有效地抵御地震災(zāi)害。

2、地震對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)破壞的特點(diǎn)分析

研究地震對(duì)于建筑工程結(jié)構(gòu)破壞的特點(diǎn)，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)規(guī)律制定針對(duì)性的抗震設(shè)計(jì)，進(jìn)行科學(xué)有效防御，是非常必要的。根據(jù)以往地震作用下的工程實(shí)例，主要特點(diǎn)主要包括以下幾項(xiàng)：

2.1 地震對(duì)結(jié)構(gòu)體系破壞特點(diǎn)

情境一，房屋結(jié)構(gòu)采用填墻框架，位于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)平面內(nèi)柱的上端一般發(fā)生剪切性破壞，外墻框架柱在窯洞處的會(huì)受墻下柱約束，發(fā)生短柱型剪切性破化；情境二，房屋采用填墻框架體系，底層未砌磚墻為敞開(kāi)式時(shí)，底層會(huì)受到同樣破壞;情境三，房屋結(jié)構(gòu)采用底框體系，底層剛度柔弱，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重破壞；情境四，房屋結(jié)構(gòu)采用框架—抗震墻體系，破壞程度較輕。

2.2 地震對(duì)地基破壞特點(diǎn)

高層建筑若在較厚的軟弱沖擊土層場(chǎng)地建設(shè)，破壞性十分明顯；地基土液化地域，地基會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降問(wèn)題，以致引起上層建筑的傾斜或是損壞；在危險(xiǎn)或不利地段建設(shè)的建筑工程，地基遭受破壞后房屋隨之受損，且當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的基本周期接近場(chǎng)地自振周期時(shí)，破壞隨共振效應(yīng)加重。

2.3 地震對(duì)構(gòu)件形式破壞特點(diǎn)

地震發(fā)生時(shí)，在整個(gè)框架結(jié)構(gòu)中，一般破壞程度柱重于梁和板；再者位于多肢剪力墻下的窗戶下墻，一般會(huì)出現(xiàn)交叉或是斜向裂縫；而當(dāng)混凝土柱配置螺旋箍筋時(shí)，即便層間移動(dòng)最大角度，核心的混凝土還是保持良好狀態(tài)，混凝土柱具備較大的抵抗能力。

2.4 地震對(duì)剛度分布破壞特點(diǎn)

在剛度分布方面，地震時(shí)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)由矩形平面布置的，同時(shí)抗力構(gòu)件電梯井等具有偏心時(shí)，會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而加劇地震災(zāi)害；建筑結(jié)構(gòu)采用三角形或是L型不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)時(shí)，在同等地震級(jí)別下，也會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)迫使地震災(zāi)害加重。

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

3.1 平立面布置和體系設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)的選型與具體平立面的布置，應(yīng)作為建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)的重點(diǎn)工作，進(jìn)行嚴(yán)格、詳細(xì)、全面的把控。不僅要滿足符合抗震概念的設(shè)計(jì)，還要滿足國(guó)家抗震規(guī)范要求的抗震指標(biāo)。具體來(lái)講，主要設(shè)計(jì)好以下兩點(diǎn)：其一，在建筑工程結(jié)構(gòu)的立面與平面布置中，不應(yīng)采用不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案，要選用規(guī)則、對(duì)稱的建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置；建筑工程的立面以及縱向剖面都要保證均勻變化，謹(jǐn)防他們突變或是承載力突變情況。也就是說(shuō)，平面設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)構(gòu)件如柱墻梁等要做到左右對(duì)稱布置，立面布置上柱墻時(shí)不能突變，穩(wěn)定性與可靠性來(lái)源于簡(jiǎn)單。其二，在選擇建筑物的結(jié)構(gòu)體系上，要同時(shí)具備合理的地震效應(yīng)傳遞途徑與簡(jiǎn)明的計(jì)算圖，還有良好的變形能力，抗震承載力，耗損地震能量，以及針對(duì)薄弱部位，要采取提高抗震能力的措施。同時(shí)，結(jié)構(gòu)體系中要設(shè)計(jì)多道抗震防線，要分布合理的剛度與承載力，兩個(gè)主軸方向保持動(dòng)力特性相似，以免局部受力不均造成應(yīng)力集中以及塑性變形集中的情況。直白的說(shuō)，就是結(jié)構(gòu)體系要明確的受力，科學(xué)的傳力途徑，不間斷的傳力通道，這樣對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震性能提高很有作用。

3.2 準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)構(gòu)參數(shù)

針對(duì)各種結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必不可少的環(huán)節(jié)。將過(guò)程中可能涉及到的各種結(jié)構(gòu)參數(shù)，做出精準(zhǔn)的計(jì)算，也是提升建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的重要方法，關(guān)系著最終建筑工程結(jié)構(gòu)的整體抗震能力提升。例如計(jì)算相關(guān)變形參數(shù)與墻柱梁板的承載力參數(shù)，這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)會(huì)影響到整體建筑物的穩(wěn)定性能，需要提高重視程度。要保證各種結(jié)構(gòu)參數(shù)的準(zhǔn)確，可以通過(guò)各類先進(jìn)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行科學(xué)全面細(xì)致的計(jì)算分析，能加大計(jì)算參數(shù)的可靠性籌碼，保障最終抗震性能。

3.3 提高建筑物結(jié)構(gòu)延展性

眾所周知，建筑工程結(jié)構(gòu)的延性同等重要于強(qiáng)度。建筑工程結(jié)構(gòu)抵抗地震作用力的途徑關(guān)鍵就是增加延性，形成非彈性形變完成的。要重點(diǎn)研究結(jié)構(gòu)延性的角度來(lái)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，要著重做好以下工作：其一，要優(yōu)選合適的“強(qiáng)柱弱梁”等塑性變形機(jī)構(gòu)，合理設(shè)置柱截面與梁端配筋，來(lái)實(shí)現(xiàn)較大程度的彎矩值，因其能較為完美的達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)的承載力，促成延性效果；其二，要恰當(dāng)設(shè)置各個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，全面仔細(xì)處理各構(gòu)件及其節(jié)點(diǎn)處，保證設(shè)計(jì)效果準(zhǔn)確性；其三，要有效設(shè)計(jì)塑形轉(zhuǎn)動(dòng)能力和塑性耗能能力，處理構(gòu)造采用箍筋加密的方法進(jìn)行，提升整體穩(wěn)定性，不失為一種良策。

3.4 優(yōu)選合適的地基、基礎(chǔ)和場(chǎng)地

要提前分析考察建筑場(chǎng)地類型，選擇巖上地震穩(wěn)定和能有利抗震的地帶上，液化土、軟弱土、河岸、非巖質(zhì)土坡，以及邊緣明顯不均勻的邊坡土層，要能避免就避免。不能避免就采取有效措施，處理場(chǎng)地劣質(zhì)地質(zhì)條件。這也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)最基本的常識(shí)，要嚴(yán)格貫徹執(zhí)行。對(duì)于地基和基礎(chǔ)來(lái)講，設(shè)計(jì)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)單元的地基和基礎(chǔ)時(shí)，在截然不同的地基上不可設(shè)置。粉土層與巖石地基，天然地基與人工樁基，都對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利。常規(guī)6度設(shè)防外，飽和砂土與飽和粉土，都要對(duì)其進(jìn)行液化判斷，存在液化土層的，要采取措施減輕或是消除液化影響，以免地震造成整體建筑倒塌。

結(jié)語(yǔ)：

由于我國(guó)部分地區(qū)位于地震帶上，而且其它區(qū)域也有發(fā)生地震的可能，如果建筑工程中不加入強(qiáng)抗震與防震的設(shè)計(jì)，就有可能釀成重大禍患。因此，我們必須按照以上研究，采用科學(xué)的建筑設(shè)計(jì)，合理的選擇基地、堅(jiān)實(shí)的建筑質(zhì)量，滿足人類最基本的安全需求，以防止人員重大傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。

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