李 斌 華

(忻州市建筑設(shè)計院,山西 忻州 034000)

0 引言

在我國的歷史上，發(fā)生過很多次大型地震，地震會造成房屋結(jié)構(gòu)的破壞，危害人身安全，所以在建筑結(jié)構(gòu)中重點考慮抗震設(shè)計是非常有必要的。當(dāng)前我國建筑結(jié)構(gòu)的抗震理念是三道防線，即小震不壞、中震可修，大震不倒，對結(jié)構(gòu)中承擔(dān)地震荷載的構(gòu)件進行重點設(shè)防，有效提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，加強其安全性與穩(wěn)定性，有效地保障人身安全與財產(chǎn)安全。設(shè)計人員在工作中針對不同結(jié)構(gòu)形式的建筑應(yīng)當(dāng)制定不同的設(shè)計方案，使得抗震設(shè)計方案有實用性，能夠在地震作用下保證居民的安全。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計

何為抗震設(shè)計呢，抗震設(shè)計就是根據(jù)以往的地震作用，收集房屋破壞的數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗分析，然后再結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)行的設(shè)計規(guī)范，結(jié)合先進的理念與標準，對在建的房屋進行抗震計算，并增加抗震構(gòu)造措施，以保證建筑物在地震來臨時的安全性與穩(wěn)定性，設(shè)計人員在設(shè)計的時應(yīng)當(dāng)根據(jù)建設(shè)單位的具體要求，在規(guī)范要求下進行設(shè)計，保證建筑結(jié)構(gòu)在使用過程中能夠抵御地震帶來的強烈作用，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定。在設(shè)計中，首先設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)考慮地震中地面運動對地基基礎(chǔ)帶來的強烈影響，計算不同等級的地震給予建筑結(jié)構(gòu)的作用力，并且根據(jù)地震力制定相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)，如果規(guī)范中沒有相應(yīng)的參數(shù)，則應(yīng)當(dāng)通過實驗對參數(shù)進行確定。以此來對結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進行外形設(shè)計、配筋設(shè)計、連接設(shè)計等等，保證在地震災(zāi)害下建筑物還有一定的正常使用功能，或者保證建筑內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)的安全。

為了做好建筑物的抗震設(shè)計，科學(xué)合理地進行計算與研究，吸取之前地震中積累的經(jīng)驗進行試驗與設(shè)計是必要的，科學(xué)的設(shè)計方法可以直接影響到建筑的抗震能力，還能夠在節(jié)約設(shè)計材料的同時提高建筑物的抗震能力。保證建筑抗震能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)還來自建筑結(jié)構(gòu)的施工環(huán)節(jié)，所以為了保證建筑物的抗震能力，選擇有資質(zhì)和素質(zhì)的施工隊伍很重要，還要做好施工人員的崗前培訓(xùn)工作。施工人員責(zé)任心的提高對于提高建筑的施工質(zhì)量是非常重要的，因為很小的問題施工不當(dāng)都有可能造成很嚴重的問題。設(shè)計人員有義務(wù)和責(zé)任考慮到施工中可能出現(xiàn)的問題，所以也應(yīng)當(dāng)盡可能在保證建筑質(zhì)量的情況下降低現(xiàn)場的施工難度。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中存在的問題

目前在我國的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中存在很多問題，最主要的有以下幾點。

2.1 設(shè)計人員的抗震設(shè)計概念不明確

抗震設(shè)計的理念是為了能夠更好地抵御地震災(zāi)害，提高抗震能力，防止出現(xiàn)人身與財產(chǎn)的損失，但是在過去的幾年中，甚至在當(dāng)下，還有很多設(shè)計人員的理念停留在使用大量的鋼筋來抵御地震這樣的理念上。實踐證明，建筑結(jié)構(gòu)的鋼筋用量并不是越多越好，鋼筋多了反而會使材料的延性降低，反而降低結(jié)構(gòu)的抗震能力，所以，越來越多的設(shè)計人員發(fā)現(xiàn)，單純通過計算來進行抗震設(shè)計是不全面的。在設(shè)計中不僅僅要設(shè)計出需要加強的位置，也就是地震不損壞的位置，同樣還要設(shè)計出薄弱的位置，就是必須損壞的位置來保證建筑結(jié)構(gòu)的安全。因為薄弱構(gòu)件的損壞會消耗大量的地震能量，最大限度拖延地震破壞的進度，因此，樹立正確的設(shè)計理念是抗震設(shè)計的真正指導(dǎo)思想。

2.2 抗震設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中不夠重視

當(dāng)前之所以建筑結(jié)構(gòu)在地震中被大量破壞，究其原因，也是因為抗震設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的作用不夠明顯，設(shè)計人員不夠重視所致，這些問題尤其是在建筑物的加層或者在改建中經(jīng)常出現(xiàn)，這些小問題，小隱患在遇到地震之后就會被放大，成為威脅生命與財產(chǎn)安全的重大問題，所以設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工的實際環(huán)境，對抗震等級與建筑物的構(gòu)造進行合理的選擇。

3 做好建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

3.1 選擇適宜的場地

選擇合適的場地是設(shè)計人員進行抗震設(shè)計的第一步，也是最重要的一步，因為良好的場地便于抵抗地震力，相對平坦開闊的空間能夠提升建筑物的抗震能力。均勻的土質(zhì)能夠傳遞相同波速的地震波，防止在同樣的部位產(chǎn)生不同的力，密度和承載能力較好的土質(zhì)能夠很好地分擔(dān)建筑結(jié)構(gòu)傳遞下來的重力荷載，還能提高建筑物與地基的整體性。在選擇建筑場地的時候應(yīng)當(dāng)盡量避開液化土、濕陷性黃土、采空區(qū)以及河岸邊緣等地段，避免土體中密度不平均、硬度和凝結(jié)度不同對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計造成影響，對于一些容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害例如滑坡、泥石流等地段也應(yīng)當(dāng)合理規(guī)避，還要避開地震斷裂帶，以免降低建筑結(jié)構(gòu)對于地震的抵抗性。

3.2 在設(shè)計中做好建筑空間的結(jié)構(gòu)布置

合理布置建筑物的空間結(jié)構(gòu)指的是做好建筑物的體型設(shè)計以及空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計，同時要兼顧建筑結(jié)構(gòu)的立體設(shè)計，其中包括地基基礎(chǔ)的埋深。因為整個建筑結(jié)構(gòu)可以看做是一根錨固在地基當(dāng)中的長棍，地震作用下主要考慮重心的偏心是否會導(dǎo)致整個建筑物傾倒，這就是地震的水平力所產(chǎn)生的力矩與錨固作用產(chǎn)生的反力矩之間大小的比較，如果重心產(chǎn)生的力矩較大，則建筑物就會傾倒，如果較小則相對穩(wěn)定。做好建筑空間的設(shè)計與布置對于提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力有著不言而喻的作用，在布置空間結(jié)構(gòu)的時候也需要注意一些問題。

首先，在地震災(zāi)害發(fā)生的時候，建筑結(jié)構(gòu)承擔(dān)的力并不僅僅是一個水平的推力作用，建筑結(jié)構(gòu)在空間中還會受到其他的力作用，比如空氣沖擊過程中各個方向針對建筑結(jié)構(gòu)的作用力。所以在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候應(yīng)當(dāng)考慮到結(jié)構(gòu)能夠抵抗不同方向的力，保證建筑結(jié)構(gòu)有足夠的剛度、硬度與穩(wěn)定性，能夠抵抗地震產(chǎn)生的力。所以，建筑結(jié)構(gòu)在空間的剛度和強度越高，就越有利于抵抗地震力。

其次，設(shè)計結(jié)構(gòu)的時候應(yīng)當(dāng)注意使體型盡可能簡單，避免設(shè)計異形結(jié)構(gòu)的房屋。因為對稱的房屋結(jié)構(gòu)是最有利于抵抗地震作用的，這也通過很多案例進行了證實。在地震設(shè)計規(guī)范中詳細說明了何為異形結(jié)構(gòu)，在地震中異形結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的可能性遠遠大于簡單的方形建筑，而且在設(shè)計中也要注意盡量避免在房屋的四個轉(zhuǎn)角部分設(shè)置窗戶，這樣會降低房屋四角對地震的抵抗力，使房屋結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)可能性大大提高。設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在保證建筑結(jié)構(gòu)的體型盡量簡單的條件下，對重要構(gòu)件進行計算，保證構(gòu)件的承載能力、抗震能力能夠滿足相關(guān)設(shè)計的要求。

最后，是要保證房屋結(jié)構(gòu)的整體性，這就是說設(shè)計人員要在設(shè)計中保證房屋承重構(gòu)件、次要承重構(gòu)件以及圍護結(jié)構(gòu)彼此連接成一個整體。目前我國抗震能力較強的結(jié)構(gòu)如框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)都是采用梁板柱一體現(xiàn)澆，用鋼筋連接，這樣房屋的整體性大大提高，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用預(yù)制板等搭接，在地震作用下容易開裂破壞。當(dāng)然地震設(shè)計還需要增加二次結(jié)構(gòu)來保證構(gòu)件的安全。地震作用下，承擔(dān)作用的首先是混凝土結(jié)構(gòu)柱，柱承受荷載首先開裂，這樣會喪失承載能力，上部支撐的結(jié)構(gòu)就會坍塌，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中還有混凝土輕型砌塊等墻體進一步承擔(dān)荷載，保證承重構(gòu)件損壞后還能夠保證結(jié)構(gòu)的安全，從而能夠有效地避免建筑結(jié)構(gòu)由于單一的抵抗能力不足而造成的整個結(jié)構(gòu)坍塌的現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.3 做好結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計算

要做好建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，尤其是抗震設(shè)計工作，需要對建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)進行選擇，如果參數(shù)的選擇錯誤，會對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能造成很大的影響，因此在設(shè)計之前，設(shè)計人員就應(yīng)當(dāng)對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)進行科學(xué)選擇，不能夠確定的參數(shù)通過實驗進行確定。在模擬地震災(zāi)害所建立的模型當(dāng)中進行計算與分析，甚至可以按照比例建造建筑物的模型，并在振動臺上模擬地震作用進行試驗，找到建筑結(jié)構(gòu)抗震的薄弱點，進行計算與加強，從而保證建筑結(jié)構(gòu)在地震中的受力合理與科學(xué)性。

4 結(jié)語

在歷史中，出現(xiàn)過很多次地震，每一次的地震都對人身和財產(chǎn)造成了不可忽略的影響，做好建筑的抗震設(shè)計工作刻不容緩。發(fā)生地震造成生命財產(chǎn)損失的原因多是由于抗震設(shè)計不合理所致，第一是因為很多從業(yè)者對于抗震設(shè)計的理念理解不足，第二是設(shè)計人員對于抗震設(shè)計的忽視。想要做好抗震設(shè)計，需要從場地開始，考慮建筑的結(jié)構(gòu)，體型，加強與薄弱點的留置等等，并考慮做好二次結(jié)構(gòu)，只有將這些工作全部做好，才能夠真正提高建筑物的抗震能力，保證城鎮(zhèn)居民的人身與財產(chǎn)安全。