王 昊

浙江綠建建筑設(shè)計有限公司 浙江 溫州 325000

地震災(zāi)害導(dǎo)致的死亡人數(shù)十分驚人，幾乎占到了全球死亡人數(shù)的二分之一，地震災(zāi)難不僅造成了經(jīng)濟上的巨大損失，更給人民群眾造成了無法挽回的精神上的創(chuàng)傷。在過去的很長一段時間里，建筑設(shè)計和施工的側(cè)重點都集中在了高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計上。要使工程的建設(shè)能夠切實地減少或者避免地震造成的破壞，關(guān)鍵是要把好的抗震設(shè)計以及隔振技術(shù)把握好。因此，相關(guān)工作人員必須深入了解建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計以及隔振技術(shù)的關(guān)鍵問題，并有相應(yīng)的應(yīng)對策略。

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點

1.1 場地選擇

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點中，最基礎(chǔ)的就是對建筑場地進行選擇?！督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》作為強條明確指出：選擇建筑場地時，應(yīng)根據(jù)工程需要和地震活動情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，對抗震有利、一般、不利和危險地段做出綜合評價、對不利地段、應(yīng)提出避開要求；當(dāng)無法避開時應(yīng)采用有效的措施。對危險地段，嚴(yán)禁建造甲、乙類的建筑，不應(yīng)建造丙類的建筑。房屋建筑是人們工作、學(xué)習(xí)和生活的場所，而在城鎮(zhèn)化的過程中，房屋建筑中的人和物也越來越多，這也使得房屋建筑在強震中的損失也越來越大[1]。我國的地震種類繁多，如何提高房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能，是一個迫切需要解決的問題。當(dāng)?shù)卣饋砼R時，建筑的主要結(jié)構(gòu)將受到很大的破壞。在地震發(fā)生時，產(chǎn)生的地殼移動會對建筑物造成直接的破壞。因此，要想采取有效的防震對策，就必須對建筑物的位置進行慎重地選取。對建筑物所處位置的選取，宜選用抗震能力比較強的地質(zhì)環(huán)境。比如，在地震中，開闊的土地非常便于人們避難。再比如，堅固的土地在地震時，只會產(chǎn)生比較輕微的沉陷，從而降低了建筑物倒塌的概率。在較硬的土質(zhì)地區(qū)，被蓋層較薄，建筑物所受到的地震影響較小，反之則較大[2]。因此，要避免在地質(zhì)疏松或液化現(xiàn)象明顯的河岸、山坡地帶的邊緣地區(qū)建造房屋。因為一旦發(fā)生地震，在地質(zhì)現(xiàn)象的作用下，房屋會迅速下沉，很可能導(dǎo)致房屋倒塌。如果不能避開，就必須對建筑物自身強化抗震設(shè)計。

1.2 地基設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點中，最關(guān)鍵的就是對建筑地基進行設(shè)計。近年來頻繁發(fā)生的地震事件，使得人們對建筑物的抗震性能提出了更高的要求，高抗震性能的建筑物將成為未來建筑市場的主流。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法之一就是對地基進行設(shè)計[3]。為保證建筑結(jié)構(gòu)的整體剛性，提高建筑的抗震性能，在建筑基礎(chǔ)設(shè)計時，盡量避免同一單元的建筑不得建立在兩種不同的地基之上，且埋設(shè)深度應(yīng)滿足承載力、變形和穩(wěn)定性要求，《地基基礎(chǔ)技術(shù)設(shè)計規(guī)范》明確表示：在抗震設(shè)防區(qū)，除巖石地基外，天然地基上的箱型和筏形基礎(chǔ)其埋置深度不宜小于建筑高度的1/15，樁箱或樁筏基礎(chǔ)的埋深（不計樁長）不宜小于建筑物高度的1/18，如果埋置深度太淺，則會降低建筑結(jié)構(gòu)的嵌固作用，在地震時，建筑結(jié)構(gòu)振動幅度很大，極易滑移倒塌。因此，在進行建筑物基礎(chǔ)設(shè)計時，應(yīng)滿足規(guī)范要求前提下盡量增加埋置深度，以增強建筑物地基的穩(wěn)定性。

1.3 抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，主要分兩個方向進行設(shè)計，第一是嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的要求，對建筑的抗震進行設(shè)計，通過結(jié)構(gòu)布局和體系合理，傳力途徑明確，薄弱部位加強，同時設(shè)計中考慮“強剪弱彎，墻柱弱梁”的原則使其達到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的效果。第二就是采用隔振設(shè)計，隨著《建筑隔震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》從2121年9月1日執(zhí)行，國家也逐漸注重建筑的隔震設(shè)計，目前也越來越多的建筑開始采用隔振設(shè)計，特別是一些抗震設(shè)防等級高的建筑，比如云南省的青少年科技中心，安陽市腫瘤醫(yī)院新院區(qū)等等均采用隔振設(shè)計[4]。當(dāng)然隔振技術(shù)也不是最近才采用，自古以來，就被廣泛應(yīng)用，且效果顯著，例如：山西渾源懸空寺建于北魏后期（公元500年)，整個建筑物的一面“懸支”在翠屏峰的半山陡壁上、下臨深谷，而建筑物的另一面則支承在斜撐立柱上，可以形成水平晃動、整個建筑物尤如一個“隔震結(jié)構(gòu)”。1000多年來經(jīng)歷數(shù)次大地震，始終完好無損[5]。

1.4 布局設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點中，最重要的就是對建筑布局進行設(shè)計。在《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中也明確指出建筑物的規(guī)則性和結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)越性。隨著社會發(fā)展和人類的進步，人們對審美的要求也逐漸的變化，各種奇形怪狀的建筑形式也雨后春筍版的出現(xiàn)，對抗震的影響極其不利，造價也極高。因此，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，首先要對建筑布局進行設(shè)計，既要保證建筑的美觀和舒適性，又能形成完整的優(yōu)越的結(jié)構(gòu)體系，才能降低地震對建筑物的破壞[6]。世界上很多完美的建筑，都是既美觀，又采用合理的受力體力，比如美國紐約的地標(biāo)之一“美國世茂大廈”：世貿(mào)大廈中心雙塔采用創(chuàng)新的鋼框架套筒結(jié)構(gòu)體系設(shè)計，通過水平樓層桁架將外圍支撐結(jié)構(gòu)與中央核心結(jié)構(gòu)連接在一起，這種設(shè)計讓建筑具有非凡的抗震和抗風(fēng)能力；再比如北京CBD核心區(qū)Z15地塊中國尊大樓，為滿足結(jié)構(gòu)抗震與抗風(fēng)的技術(shù)要求，中國尊在結(jié)構(gòu)上采用含有巨型柱、巨型斜撐及轉(zhuǎn)換桁架的外框筒，以及含有組合鋼板剪力墻的核心筒，形成內(nèi)筒和外筒的雙重抗側(cè)力體系，可做到小震不壞、中震可修、大震不倒的完美效果[7]。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

2.1 防震縫設(shè)計

防震縫在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》也明確指出體型復(fù)雜，平立面不規(guī)則的建筑，應(yīng)根據(jù)不規(guī)則程度、地基基礎(chǔ)條件和技術(shù)經(jīng)濟等因素的分析，確定考慮設(shè)置抗震縫。因此當(dāng)建筑物的結(jié)構(gòu)不太合理時，應(yīng)在適當(dāng)?shù)牡胤皆O(shè)置防震縫[8]。在設(shè)置防震縫時，應(yīng)將房屋建筑劃分為彼此獨立的單元結(jié)構(gòu)，并在防震縫兩側(cè)預(yù)留一定的空間，防震縫的上部結(jié)構(gòu)應(yīng)充分分開。目前，我國在進行高層建筑的抗震設(shè)計時，一般都是采用了延性構(gòu)造，即通過對建筑物的剛度進行適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)，使得在發(fā)生地震時，該建筑物將處于一種較大的塑性狀態(tài)。在對建筑結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計時，應(yīng)盡可能地減少地震作用，當(dāng)建筑物的剛度比較小、結(jié)構(gòu)不太合理時，就應(yīng)設(shè)置防震縫，使得建筑物可以提高抗震能力。在發(fā)生地震時，能量就獲得了消耗，減少了建筑物在地震下遭到的破壞，進而保證了建筑物的安全。另外，隨著我國科技水平的不斷提高，在當(dāng)前的高層建筑抗震研究工作中，采用了耗能減震裝置，使建筑物具有較好的抗震性能，從而達到降低地震災(zāi)害的目的。此外，在對防震縫進行設(shè)計時，應(yīng)充分考慮建筑物之間的相互影響，例如地震波的傳播方向、地震波的速度等。與此同時，還應(yīng)對抗震設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)進行認真地分析與研究，從而確保建筑物的安全。

2.2 抗震墻設(shè)計

抗震墻設(shè)計是建筑物抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中（特別是高層建筑）的重要部分。在高層建筑的體系中，抗震墻在框架抗震墻結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)等等各種體系中都扮演者無與倫比的責(zé)任。在地震中，房屋倒塌的主要原因就是抗震墻出現(xiàn)了破壞。所以，在進行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，應(yīng)合理規(guī)劃抗震墻的布置。在抗震設(shè)計中，我們首先要根絕建筑物的類別，進行結(jié)構(gòu)體型的選擇，比如高層辦公或酒店以大空間為準(zhǔn)，可采用筒體或者框架抗震墻結(jié)構(gòu)，高層住宅以使用功能為中心，采用剪力墻或者筒體結(jié)構(gòu)，好的結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)防的第一步；接著就是依據(jù)建筑平面對結(jié)構(gòu)進行抗震墻的布置，布置原則可根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中設(shè)計要求，比如樓梯間和電梯間已設(shè)置抗震墻、抗震墻結(jié)構(gòu)四個角度宜設(shè)置抗震墻、抗震墻宜貫通全屋高度、抗震墻洞口宜上下對齊和房間過長時，剛度較大的縱向抗震墻不宜設(shè)置在房屋的端開間等等。在建筑結(jié)構(gòu)中，要想降低建筑物的地震破壞程度，就必須使建筑物的橫向抗震墻均勻分布于建筑物的整個平面上。具體來說，就是要對建筑的橫向抗震墻進行合理的布置。為了使建筑結(jié)構(gòu)在地震中更好地承受地震力，同時也為了避免由于橫向抗震墻剛度過大而導(dǎo)致房屋發(fā)生倒塌，在設(shè)計過程中還必須要對建筑物的縱向抗震墻進行合理的布置。這樣才能有效地降低房屋在地震中的破壞程度。在對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計規(guī)劃的同時，還要做到水平墻面和縱向墻面的均勻分布，共同承擔(dān)整個建筑的重量[9]。要想做到這一點，就必須加強對建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算，計算時需要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的實際情況，科學(xué)、合理地進行墻體的布置，這樣才能有效地降低地震對建筑結(jié)構(gòu)造成的破壞。綜上所述，為了使建筑物抗震設(shè)計更加合理，在進行抗震設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點：首先，要確定建筑物的結(jié)構(gòu)形式，以及根據(jù)建筑的使用功能對建筑物進行設(shè)防類別的分類，然后再根據(jù)不同類別的建筑物采取不同的抗震等級和制定不同的抗震措施；其次，要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)形式制定合理的抗震墻設(shè)計方案，通過模型計算，得出最優(yōu)的抗震墻設(shè)計方案；最后，在進行抗震設(shè)計時要嚴(yán)格按照抗震規(guī)范要求進行設(shè)計，避免由于設(shè)計不當(dāng)而造成嚴(yán)重后果。只有這樣才能有效地降低地震對建筑結(jié)構(gòu)造成的破壞程度。

2.3 屋頂抗震

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，很容易忽略的一點就是屋頂抗震?！督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》明確指出附著于屋頂結(jié)構(gòu)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)有可靠的連接和錨固，避免地震時倒塌傷人或砸壞水箱、消防水管、風(fēng)機等重要設(shè)備。在現(xiàn)代，許多建筑物為了追求美觀，在屋頂進行了美化裝修，然而這存在著很大的安全隱患。首先，這對消防安全造成了一定的威脅，其次，它使得房屋的抗震性能大大降低。建筑物的構(gòu)造質(zhì)量越輕，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性愈好，在地震作用下所遭受的破壞越少，因而其安全程度也越高。因此，要想降低建筑物在地震中的破壞程度，必須使建筑物的各個構(gòu)件都減輕一些重量。要達到減輕建筑物各個構(gòu)件的重量的目的，最重要的就是減輕墻體和屋頂?shù)闹亓俊．?dāng)墻體自身的重量較大時，房屋的抗震能力將大大下降，當(dāng)?shù)卣饋砼R時，墻體會給建筑帶來較大的破壞。因此，在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)對墻體的結(jié)構(gòu)材料作出明確的說明。在屋頂?shù)氖┕ぶ?，要盡量降低屋頂?shù)母叨龋岣呶蓓數(shù)膱怨坛潭?，并采用質(zhì)量較輕的材料進行施工。也就是說，在設(shè)計和建造屋頂?shù)臅r候，要選用質(zhì)量較輕的材料，而且要盡可能避免在屋頂之上添加其他結(jié)構(gòu)，因為這樣會加大房頂?shù)母叨群椭亓浚瑢?dǎo)致建筑物的高寬比的比例變大，從而對建筑的抗震性能產(chǎn)生不利的影響。

2.4 抗震結(jié)構(gòu)選擇

在建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計初期，必須按照《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》進行建筑物結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計。在進行抗震設(shè)計時，既要考慮到建筑物所受的地震影響，又要減少建筑物對周邊環(huán)境的破壞。建筑物的主要材料是鋼筋混凝土，而地下室則采用嵌固的技術(shù)，這樣就可以大大提高建筑物的抗震性能。在建筑物抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中，抗震設(shè)計的均衡性是提高建筑物抗震作用的一個重要方面。要做到剛度和質(zhì)量的均衡分配，使整個建筑物無論在平面上或各個立面上都有一種規(guī)則的感覺。當(dāng)建筑物的構(gòu)造比較復(fù)雜時，會產(chǎn)生一種質(zhì)量分布不均勻的情況，當(dāng)?shù)卣饋砼R時，可能會引起建筑物的主體結(jié)構(gòu)變形，從而加劇了建筑物的破壞。而當(dāng)建筑物結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則、結(jié)構(gòu)形式比較復(fù)雜時，在地震作用下，結(jié)構(gòu)更易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，從而降低建筑物結(jié)構(gòu)的抗震能力。若建筑物的主要部分不位于同一豎直平面內(nèi)，則很可能在地震時產(chǎn)生鞭梢效應(yīng)，對建筑物的抗震不利。在復(fù)雜的自然環(huán)境條件下，地震所引起的環(huán)境變化也是導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)受到多個應(yīng)力作用的重要原因。因此，在進行建筑物的抗震設(shè)計時，應(yīng)注重建筑物結(jié)構(gòu)的整體平衡，并對建筑物結(jié)構(gòu)進行合理地分配，以降低建筑物受到的多個應(yīng)力作用的影響。在地震作用下，不僅存在著地質(zhì)活動造成的破壞，而且還存在著空氣沖擊和結(jié)構(gòu)載荷等多種因素的影響，這些因素對建筑工程的影響是一個復(fù)雜的問題。因此建筑物的抗震設(shè)計必須要考慮到地震所引發(fā)的其他方面的影響，保證建筑物主體結(jié)構(gòu)的強度能夠達到建筑標(biāo)準(zhǔn)的要求，確保建筑物的主體能夠處于安全的環(huán)境之中。

3 結(jié)束語

綜上所述，近年來，隨著大震不斷發(fā)生，中小震發(fā)生頻率增加，使得建筑結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計受到了廣泛的關(guān)注。目前，對建筑物的抗震技術(shù)、隔震性能和地震現(xiàn)象的研究，已經(jīng)成為了建筑設(shè)計中的一個關(guān)鍵問題。設(shè)計人員、施工人員及其他關(guān)鍵技術(shù)人員，應(yīng)在具體的建筑施工中，因嚴(yán)格按照相應(yīng)的抗震規(guī)范和圖集，對不同的建筑抗震措施進行探討與實踐，從而提高建筑物的抗震性能，保障人民的生命財產(chǎn)安全，推動國家建筑事業(yè)的迅速發(fā)展。