蘭海霞

1 前言

地震是一種難以避免的自然現(xiàn)象，一旦發(fā)生就會(huì)造成人類社會(huì)的重大災(zāi)難。多年來國(guó)內(nèi)經(jīng)歷了大大小小無數(shù)次地震，承受著十分嚴(yán)重的后果。如何將抗震設(shè)計(jì)理念與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相聯(lián)系成了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員最為重要的工作內(nèi)容之一。將抗震特殊構(gòu)件設(shè)置于建筑物中防止建筑物因地震倒塌，抗震設(shè)計(jì)有很多種類，應(yīng)根據(jù)不同的建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行選擇。

普遍都是采取概念設(shè)計(jì)來模擬地震的情況，從而得出地震的實(shí)際情況，而且要依據(jù)相關(guān)模擬的有關(guān)參數(shù)來對(duì)建筑結(jié)構(gòu)上的計(jì)算，因此得到相關(guān)的建筑抗震結(jié)構(gòu)，更好地保障現(xiàn)在建筑物結(jié)構(gòu)的總體抗震性能。同時(shí)也對(duì)建筑在一些大地震的情況下結(jié)構(gòu)的彈性變形進(jìn)行精確的計(jì)算，保障設(shè)計(jì)能夠達(dá)到相關(guān)抗震的要求。

在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中，設(shè)計(jì)目標(biāo)是設(shè)計(jì)工作的重要方向，所有的設(shè)計(jì)都要圍繞這項(xiàng)目展開。由于地震有較大的不確定性，要根據(jù)性能的抗震設(shè)計(jì)要求來預(yù)計(jì)各種等級(jí)的地震影響。我國(guó)的抗震有關(guān)規(guī)定，對(duì)于在地震斷裂帶兩邊10km當(dāng)中的結(jié)構(gòu)要計(jì)入近場(chǎng)影響。在抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中對(duì)于主體結(jié)構(gòu)來講，結(jié)構(gòu)的性能劃分成3個(gè)水平，即使用良好、人身安全以及防止倒塌。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用及遵循的基本原則

2.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的水文情況和地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)的科學(xué)分析，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作過程中，需要充分發(fā)揮自身的專業(yè)性，重視設(shè)計(jì)的質(zhì)量，根據(jù)建筑的功能需求對(duì)建筑基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，保障建筑工程的安全性和穩(wěn)定性。目前，許多大型的建筑物其內(nèi)部的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，所以設(shè)計(jì)難度相對(duì)較高，對(duì)此為保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須以單位的技術(shù)水平和實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)勘測(cè)信息為依據(jù)，進(jìn)行科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。確保建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案科學(xué)、可行。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遵循的基本原則

結(jié)構(gòu)功能要求主要體現(xiàn)在適用性、耐久性以及安全性三方面。適用性在正常使用階段，科學(xué)判斷其綜合性，無較大的裂縫和變形產(chǎn)生，在不出現(xiàn)震動(dòng)與變形的情況下可以正常地進(jìn)行使用；耐久性指在正常情況下對(duì)建筑物進(jìn)行科學(xué)有效的維修養(yǎng)護(hù)，避免其發(fā)生風(fēng)化和銹蝕，一定程度上延長(zhǎng)其使用壽命。

安全性是建筑自身所能承受的正常作用，同時(shí)對(duì)于建筑突然受到一些外力影響時(shí)，確保其只發(fā)生一些細(xì)微部位的損壞，而不會(huì)出現(xiàn)整體性的破壞。充分發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)的功能是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，在此基礎(chǔ)之上還要實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、方便、美觀的高標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在的問題

3.1 設(shè)計(jì)人員的抗震設(shè)計(jì)概念不明確

抗震減災(zāi)設(shè)計(jì)是為了更好地抵御大地震中的災(zāi)害，提高抗震減災(zāi)能力，避免造成生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。但是現(xiàn)在仍然有很多設(shè)計(jì)人員的建筑理念是用大量的優(yōu)質(zhì)鋼筋混凝土來抵抗地震。實(shí)踐證明，建筑材料結(jié)構(gòu)中主要鋼筋的固定不盡人意。而且，鋼筋數(shù)量的增加不僅會(huì)直接降低建筑材料的延性，還會(huì)降低建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震適應(yīng)性。因此，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，單純通過計(jì)算鋼筋數(shù)量來設(shè)計(jì)和分析結(jié)構(gòu)的抗震能力是不全面的。

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要突出需要加強(qiáng)的薄弱部位，還要突出不能被地震破壞的薄弱部位，以保證整個(gè)建筑主體結(jié)構(gòu)的安全。由于基礎(chǔ)構(gòu)件的嚴(yán)重破壞往往直接消耗抗震建筑的大量能量，建立正確的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)理念才是我國(guó)抗震建筑設(shè)計(jì)真正的基本指導(dǎo)思想。

3.2 抗震設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不夠重視

目前，許多建筑的主體結(jié)構(gòu)在多次地震中遭到嚴(yán)重破壞，這也是由于目前的抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要作用不夠明顯，設(shè)計(jì)人員不夠重視。這些安全問題和隱患，在遇到大地震時(shí)可能會(huì)逐漸放大，它已成為嚴(yán)重威脅人民生命和公共財(cái)產(chǎn)安全的重大社會(huì)問題。因此，在充分考慮抗震建筑實(shí)際工作環(huán)境的基礎(chǔ)上，應(yīng)做出合理的設(shè)計(jì)選擇，以提高抗震設(shè)計(jì)水平。

4 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法

一直以來，傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)就是單純?cè)黾咏Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度來抵抗地震的侵襲，就是人們常說的“硬抗”。這種設(shè)計(jì)的原理是將地震能量直接傳遞給結(jié)構(gòu)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)是抗震設(shè)計(jì)，以此來承受地震能量。這樣方法雖能保證地震下結(jié)構(gòu)的整體性，而且結(jié)構(gòu)也不大容易倒塌，但是，結(jié)構(gòu)損失是在所難免的。

近年來，我國(guó)抗震技術(shù)也在不斷向前邁進(jìn)，技術(shù)人員提出的抗震設(shè)計(jì)也在實(shí)踐中被不斷地證明。當(dāng)下，主流的抗震方式有以下幾種。

4.1 建筑結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)

在我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，建筑結(jié)構(gòu)工程師越來越重視建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法和相關(guān)的技術(shù)。其中，建筑結(jié)構(gòu)阻尼技術(shù)主要是通過相關(guān)的阻尼裝置，有效降低建筑結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)應(yīng)力，大大增強(qiáng)了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和穩(wěn)定性。

通常，在建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)中，一般只采用建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的一個(gè)分支，通過阻尼技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用，能夠增強(qiáng)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。同時(shí)，也有效減少了建筑結(jié)構(gòu)和工程設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的大量經(jīng)濟(jì)投資。新型減震技術(shù)使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加牢固、穩(wěn)定，從而使建筑結(jié)構(gòu)更安全。

4.2 延性減震設(shè)計(jì)

多震國(guó)家的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要方向都開始朝延性抗震理論過渡。延性減震設(shè)計(jì)，顧名思義，就是用材料的延性來減少地震的破壞力。因此，設(shè)計(jì)時(shí)就要增加結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件的延性，通常是通過塑性鉸的設(shè)計(jì)來增加延性的。

延性抗震的目的就是結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以產(chǎn)生塑性變形，也能造成損壞，但是不能夠倒塌。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)讓其具有滯回的特性。通過這種特征來抵抗地震力的彈塑性變形，這樣在大地震發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生的是反復(fù)的彈塑性變形循環(huán)，以此來保護(hù)建筑。

4.3 新結(jié)構(gòu)

型鋼混凝土在抗剪力能力以及延性方面也高于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，耗能能力強(qiáng)，因此具有良好的抗震性能，能保證建筑結(jié)構(gòu)的變形在安全的范圍內(nèi)，也就避免了建筑結(jié)構(gòu)因變形過大而產(chǎn)生的質(zhì)量問題，能夠顯著延長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)的壽命及提升安全性。對(duì)比傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)，沒有增加成本而且降低了材料的費(fèi)用。

上述抗震設(shè)計(jì)中，在實(shí)際中應(yīng)用最多的是前兩種設(shè)計(jì)。這兩種設(shè)計(jì)采用的方法、措施都是截然不同的，設(shè)計(jì)的機(jī)理、使用范圍也不一樣，因此這兩種是相互獨(dú)立的，在工程中可以通過協(xié)調(diào)使用起到更好的效果。

4.4 適當(dāng)提升建筑物抗震設(shè)計(jì)等級(jí)

如果建筑結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)不合理，其結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)性能將大大降低。因此，為了進(jìn)一步優(yōu)化和提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)性能，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員通常需要制定合適的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)來提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，以防止建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重的變形、扭曲、鼓包等抗震現(xiàn)象。比如在各類高層建筑工程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要用計(jì)算機(jī)分析軟件進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)各個(gè)工程的物理剛度，準(zhǔn)確計(jì)算出工程結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)力和位移。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷遵循建筑形狀的常規(guī)設(shè)計(jì)，符合國(guó)家相關(guān)技術(shù)規(guī)范，合理測(cè)量和判斷高層建筑的物理剛度，確保高層建筑的扭轉(zhuǎn)力和位移剛度在1.1～1.2之間。剪力墻和簡(jiǎn)化連梁的要求應(yīng)符合下列要求：當(dāng)連梁跨度高度比不大于2時(shí)，需要考慮配置一個(gè)十字暗柱支撐；當(dāng)連梁跨度的高度比不大于1時(shí)，可以考慮交叉暗柱支撐。

地震運(yùn)動(dòng)的主要原因之一是該地區(qū)地殼的垂直運(yùn)動(dòng)，這與內(nèi)部地質(zhì)和地理結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。為了有效保證建設(shè)項(xiàng)目?jī)?nèi)部地質(zhì)構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)更加合理，設(shè)計(jì)人員必須認(rèn)真收集和分析具體地質(zhì)和地理調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料，并根據(jù)具體地質(zhì)和地理環(huán)境條件，準(zhǔn)確判斷和找出該地區(qū)地殼垂直運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)和特征，分析該地區(qū)的地震運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，確保區(qū)域建筑工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)總體布局和該區(qū)域地震運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)大致處于相對(duì)垂直的運(yùn)行狀態(tài)，有效降低特大地震對(duì)區(qū)域建筑工程前期工程設(shè)計(jì)的不利影響。

4.5 科學(xué)計(jì)算主體承重柱分布

承重柱直接影響建筑結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，根據(jù)詳細(xì)建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際數(shù)據(jù)，科學(xué)地計(jì)算出主體承重柱的尺寸，結(jié)合建筑物的質(zhì)量分布情況，制定承重柱的具體分布數(shù)量。如：某高層或超高層寫字樓，對(duì)其進(jìn)行技術(shù)分析，建議用平板式筏形的基礎(chǔ)架構(gòu)，建筑標(biāo)準(zhǔn)層建議設(shè)計(jì)為普通的框架梁結(jié)合現(xiàn)澆的空心板結(jié)構(gòu)體系，結(jié)合框架與核心筒，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般采用的是立面和平面相結(jié)合的規(guī)則，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)多是立面和平面相結(jié)合的規(guī)則。

而基礎(chǔ)多是天然的樁基。若發(fā)現(xiàn)建筑混凝土的折算厚度較大，會(huì)影響配筋量，且會(huì)加大自重，進(jìn)而造成主樓板、筏板的基礎(chǔ)承載力不足等后果。若梁截面較大或者是板較厚，則沒有很好地落實(shí)經(jīng)濟(jì)效益，不利于墻柱弱梁功能的實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)自重也會(huì)受到影響，地震力受到加強(qiáng)，豎向構(gòu)件安全性較低。

相對(duì)來說，核心筒剪力墻內(nèi)隔墻的受力偏小，則在設(shè)計(jì)上相應(yīng)的厚度也會(huì)偏大。在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，側(cè)重“以柔克剛”方式，但是需要保障各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求。自重增加的原因有很多，科學(xué)計(jì)算主體的承重分布顯得尤為重要。

5 結(jié)束語

一個(gè)建筑工程質(zhì)量的好與壞對(duì)人們的安全有著直接的影響。建筑設(shè)計(jì)是一種專業(yè)性極強(qiáng)、責(zé)任非常重大的工作，優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)能夠有效提升建筑物的適用性、安全性、合理性與經(jīng)濟(jì)性，然而在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作過程中，比較容易出現(xiàn)多種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與概念上的錯(cuò)誤，主要包括以下幾點(diǎn)。

第一，因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員沒有重視對(duì)于一般建筑的設(shè)計(jì)工作，沒有結(jié)合實(shí)際情況，盲目的套用以往的設(shè)計(jì)。

第二，則是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)規(guī)范等職業(yè)素養(yǎng)上的不足。

第三，一些設(shè)計(jì)人員對(duì)于力學(xué)的知識(shí)不明晰，無法對(duì)結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算結(jié)構(gòu)有著準(zhǔn)確的判斷，無法建立出準(zhǔn)確地計(jì)算模式，減少或者避免這些錯(cuò)誤的出現(xiàn)，對(duì)提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量有重要的價(jià)值。