小議房屋建筑的抗震設(shè)計(jì)方案
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隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，城市建設(shè)用地日趨緊張，為了緩解城市居民的居住壓力，城市規(guī)劃的過程中新建筑一般以高層建筑為主。高層建筑因其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對防風(fēng)和防震的要求要比普通的中低層建筑高，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該進(jìn)行整體上的設(shè)計(jì)，以精密的結(jié)構(gòu)方案和施工布置保證建筑的抗震性能，要注重建筑結(jié)構(gòu)的整體完整性和連續(xù)性，使建筑能夠在地震中保持其穩(wěn)定性。高層建筑各建筑部件之間的連接是否可靠，對建筑的承載力和穩(wěn)定性起到至關(guān)重要的作用，在地震發(fā)生時(shí)，可靠的連接方式可以使地震波沿其傳導(dǎo)方向進(jìn)行傳導(dǎo)，適應(yīng)地震中的延展性的要求；在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要注重建筑結(jié)構(gòu)縱向和橫向的結(jié)構(gòu)剛度，使房屋在建筑基礎(chǔ)牢固的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)整體的穩(wěn)定性，使建筑在地震發(fā)生之后地基沉降的情況下，能夠保持建筑的形狀。要實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)部件之間的可靠連接以及整體的剛性，需要從設(shè)計(jì)過程中就有足夠的重視，對建筑進(jìn)行完整而精確的力學(xué)分析。
對建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)方法
地震對建筑造成的破壞，除了地震波造成的直接破壞之外，地形地貌的改變對建筑的破壞也十分明顯，因此對建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，需要從建筑方案立項(xiàng)之初就要開始考慮，從建筑場地的選擇，到對建筑地形的勘察和地基的設(shè)計(jì)，以及建筑整體上的設(shè)計(jì)，都是抗震設(shè)計(jì)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。根據(jù)房屋建筑抗震設(shè)計(jì)的理念，對建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的主要方法有以下幾個(gè)方面：
1選擇適宜的建筑地點(diǎn)
根據(jù)地震對建筑的破壞特點(diǎn)，在建筑工程立項(xiàng)之初的選址上，就要注意建筑的抗震功能，在選址時(shí)要規(guī)避影響建筑結(jié)構(gòu)抗震效果的地域，如非巖質(zhì)的柔軟沙土地，以及孤立的高聳山丘，河邊或者易發(fā)生滑坡的丘陵地帶等，無法避免在危險(xiǎn)地帶進(jìn)行建筑施工時(shí)，要加強(qiáng)建筑過程中的抗震設(shè)計(jì)，但是往往會提高建筑的成本，因此在選址時(shí)盡量選擇在開闊平坦的中硬度場地，建筑地點(diǎn)適宜可以方便建筑地基的施工，能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
2建筑的外形要簡單規(guī)整
隨著抗震學(xué)術(shù)界對抗震研究的深入，抗震理論有了比較大的發(fā)展，對于建筑結(jié)構(gòu)的抗震方法也有了較多的設(shè)計(jì)思路根據(jù)。對地震后的建筑進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單對稱的建筑不容易被地震波所破壞，具有較強(qiáng)的抗震效果，在設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)資料，研究出地震波的傳導(dǎo)方向，對建筑細(xì)節(jié)進(jìn)行處理，采取有效的連接方式，以增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。建筑的外形設(shè)計(jì)要盡量簡單，避免突出于表面的結(jié)構(gòu)，建筑整體上的重心不能與剛度中心有較大偏移。
3注重增強(qiáng)建筑的整體剛性
建筑的受力部分包括縱向和橫向的承重部件，要想使建筑在地震過程中保持整體上的穩(wěn)定性，就要注重建筑整體上的剛性的增強(qiáng)，目前在建筑過程中所采用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，就能夠較好地實(shí)現(xiàn)這樣的目的，能使建筑具有較好的整體性，以及較強(qiáng)的水平剛度，能夠比較均勻地傳遞載荷。增大建筑的整體剛性，建筑整體上的受力就較為均勻，可以使建筑在面對地震時(shí)，能夠有效延遲結(jié)構(gòu)的屈服時(shí)間，起到教好的抗震效果。
4有效提高建筑結(jié)構(gòu)延性的設(shè)計(jì)方案
在發(fā)生地震之后，采用延性設(shè)計(jì)的建筑能夠有效緩解地震造成的破壞，以局部部件的破壞來減少建筑整體受到的地震沖擊，對建筑的抗震貢獻(xiàn)和建筑的剛性處于同等重要的地位。在建筑的設(shè)計(jì)過程中，以塑鋼結(jié)構(gòu)來完成柱的建造，使柱子的抗彎折能力遠(yuǎn)優(yōu)于梁，是建筑的框架具有較強(qiáng)的耗能能力，通過一定的抗震結(jié)構(gòu)的建設(shè)，提高塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力和耗能效果，從而提高建筑整體式上的延性，減少建筑整體所承受的地震波能量。
5選擇具有抗震效果的建筑材料
建筑材料的選擇對建筑抗震效果也有一定的影響，隨著材料技術(shù)的不斷進(jìn)步，具有抗震功能的新材料不斷面世，在建筑行業(yè)也受到廣大設(shè)計(jì)者的青睞，在建筑時(shí)盡量采用框架剪力墻的結(jié)構(gòu)，以鋼結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)行建設(shè)，在宏觀上提高了建筑的剛性和延性，有助于提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。鋼結(jié)構(gòu)相比于目前采用的混凝土結(jié)構(gòu)，遇有更高的強(qiáng)度和韌性，在重量比上也要優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)，具有更好的抗震性能。
對建筑設(shè)計(jì)方案的抗震性能進(jìn)行檢測的方法
在建筑的設(shè)計(jì)方案確定之后，需要對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行抗震性能的檢測，以考察建筑的抗震性能是否符合所在地以及客戶的抗震需求。目前主要采用的檢測方法是能力譜法，該方法的檢測思想是對建筑方案進(jìn)行彈塑性的分析，分析結(jié)果以函數(shù)的形式繪制成曲線，該函數(shù)曲線以基底所受到的剪力為自變量，以建筑頂點(diǎn)的位移為結(jié)果變量，考察建筑整體對地震效果的緩沖作用，這條曲線就是該設(shè)計(jì)方案的能力曲線，主要能反應(yīng)出建筑的穩(wěn)定性能，根據(jù)圖譜可以直觀地對建筑的抗震性能進(jìn)行評價(jià)，需要通過分析發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)無法滿足預(yù)期的抗震要求的情況時(shí)，需要根據(jù)檢測的結(jié)果及時(shí)對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整。依據(jù)能力圖譜對建筑方案進(jìn)行考察時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要的建筑抗震性能，在能力譜曲線圖中繪制出設(shè)計(jì)目標(biāo)所需要的抗震曲線，對比建筑的能力譜進(jìn)行分析。若方案的能力曲線與目標(biāo)曲線之間沒有交點(diǎn)，則證明該方案不能滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)的抗震需求，方案中的建筑結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行一定的處理，或者需要重新進(jìn)行建筑方案的設(shè)計(jì)；若建筑的能力曲線與目標(biāo)曲線存在交點(diǎn)，要考察交點(diǎn)出的坐標(biāo)情況，考察設(shè)計(jì)方案中的建筑對地震等級的響應(yīng)情況，能夠清晰地表現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，以及建筑在受到地震的影響時(shí)的響應(yīng)情況，考察建筑中各部件的情況，如塑性鉸的分布是否滿足需要，剛性結(jié)構(gòu)的整體抗震能力是否達(dá)標(biāo)等。
結(jié)束語
近年來世界范圍內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，廣大的建筑設(shè)計(jì)者與抗震學(xué)術(shù)界之間，不斷進(jìn)行著廣泛而深刻的合作，取得了比較明顯的成果，不少先進(jìn)的研究成果仍然缺乏實(shí)際運(yùn)用。廣大的建筑設(shè)計(jì)者在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到建筑的抗震功能，從建筑的選址到建筑結(jié)構(gòu)的定型，對建筑進(jìn)行詳細(xì)的力學(xué)分析，以位移的考慮方法解決建筑在地震中構(gòu)件變形的問題，利用新型的抗震建材，采用先進(jìn)的施工工藝，不斷提高建筑的抗震功能。（本文作者：朱海濤 單位：中牟縣建設(shè)局設(shè)計(jì)室）