摘 要：本文在介紹建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計思路的基礎(chǔ)上，分析了我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中抗震設(shè)防烈度較低、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計不合理、結(jié)構(gòu)與材料的選用等方面存在的問題，并提出了建筑工程抗震設(shè)計應(yīng)采取的措施等。

　　關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計師評職范文,建筑結(jié)構(gòu),抗震設(shè)計,具體措施

　　前言

　　現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是指在不同滯回規(guī)律和地面運(yùn)動特征下，結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)與自振周期以及最大非彈性動力反應(yīng)間的關(guān)系。現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論是在對結(jié)構(gòu)非彈性性能研究的基礎(chǔ)上建立起來的。

　　1、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的內(nèi)容概述

　　建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是一個完整、系統(tǒng)的概念，從場址的選擇到建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計，抗震設(shè)計貫穿了整個過程，而且建筑物的抗震設(shè)計是衡量建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是否符合要求的重要指標(biāo)。因此，準(zhǔn)確、合理的運(yùn)用不同的抗震設(shè)計方法是非常重要的，對于不同的建筑和不同的情況應(yīng)區(qū)別對待，從而尋求最合理的抗震設(shè)計。

　　1.1 合理選擇確定結(jié)構(gòu)屈服水準(zhǔn)的地震作用。一般先以一具有統(tǒng)計意義的地面峰值加速度作為該地區(qū)地震強(qiáng)弱標(biāo)志值(即中震的)，再以不同的R(地震力降低系數(shù))得到不同的設(shè)計用地面運(yùn)動加速度(即小震的)來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計，從而確定了結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)。

　　1.2 制定有效的抗震措施使結(jié)構(gòu)確實(shí)具備設(shè)計時采用的R所對應(yīng)的延性能力。其中主要包括內(nèi)力調(diào)整措施(強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎)和抗震構(gòu)造措施等。

　　隨著對地震作用規(guī)律認(rèn)識的深入，這一規(guī)律已被各國規(guī)范所接受。在抗震設(shè)計時，對在同一烈度區(qū)的同一類結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)情況取用不同的R，也就是不同的用于強(qiáng)度設(shè)計的地震作用。當(dāng)R取值較大，即用于設(shè)計的地震作用較小時，對結(jié)構(gòu)的延性要求就越嚴(yán);反之，當(dāng)R取值較小，即用于設(shè)計的地震作用較大時，對結(jié)構(gòu)的延性要求就可放松。

　　2、當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的現(xiàn)狀分析

　　2.1 抗震設(shè)防烈度較低

　　關(guān)于建筑物的抗震性能設(shè)計，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定：“小震(超越概率63%)不壞、中震(超越概率10%)可修、大震(超越概率2%)不倒”。現(xiàn)在許多專家學(xué)者提出，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度已不能適應(yīng)國情的需要，認(rèn)為我國“取用了可能是世界上最低的結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度”，并主張“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度水平應(yīng)該大幅度提高”。

　　此外，有些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對抗震設(shè)計的認(rèn)識不透，設(shè)計過程中個別忽略抗震性原則，具體抗震計算方法和構(gòu)造規(guī)定的安全度也不如國外，在配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等一系列保證抗震延性的要求上遠(yuǎn)不如國外嚴(yán)格。我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計除了設(shè)防烈度較低外，結(jié)構(gòu)失效帶來的損失愈來愈大，因而有人主張結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度下應(yīng)該采用彈性設(shè)計。

　　2.2 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計不合理

　　①承重柱截面高度設(shè)計過小。這種情況多發(fā)生于六度抗震設(shè)防區(qū)，一些結(jié)構(gòu)設(shè)計人員誤認(rèn)為六度設(shè)防就是不設(shè)防，為圖受力分析方便，故意把柱子的截面高度設(shè)計得過小，使梁柱的線剛度比加大(因一些結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊中規(guī)定：當(dāng)梁柱的線剛度比大于4時計算簡圖中梁柱節(jié)點(diǎn)可簡化為鉸支)。這種做法雖然易于進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析，卻給房屋結(jié)構(gòu)埋下了隱患，不但影響了房屋的耐久性，也會讓用戶產(chǎn)生恐懼心理。

　　②建筑設(shè)計高度存在問題。按我國高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3—2002)規(guī)定，在一定設(shè)防烈度和一定結(jié)構(gòu)型式下，鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。這個高度是我國目前建筑科研水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和施工技術(shù)水平下，較為穩(wěn)妥的，也是與目前整個土建規(guī)范體系相協(xié)調(diào)的。因為隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變，很多參數(shù)如安全指標(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等將會超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍。

　　2.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中結(jié)構(gòu)與材料的選用

　　我國150米以上的建筑，采用的三種主要結(jié)構(gòu)體系(框-筒、筒中筒和框架-支撐體系)，都是其他國家高層建筑采用的主要體系。但國外，特別在多發(fā)生的地震區(qū)，都是以鋼結(jié)構(gòu)為主，而在我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)占了90%。如此高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外都還沒有經(jīng)受較大地震作用的考驗。在高層建筑中采用框架-核心筒體系，因其比鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量少，又可減少柱子斷面，故常被業(yè)主所看中。混合結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土內(nèi)筒往往要承受80%以上的震層剪力，有的高達(dá)90%以上。此外，在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時，需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強(qiáng)層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成大剛度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變，常常會使與加強(qiáng)層或轉(zhuǎn)換層相鄰的柱構(gòu)件剪力突然加大，加強(qiáng)層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”。因此在需要設(shè)置加強(qiáng)層及轉(zhuǎn)換層時，要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式，盡量減小其本身剛度，減小其不利影響。

　　3、加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的具體措施

　　3.1 基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

　　我國現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，是以承載力為基礎(chǔ)的設(shè)計。即：用線彈性方法計算結(jié)構(gòu)在小震作用下的內(nèi)力、位移;用組合的內(nèi)力驗算構(gòu)件截面，使結(jié)構(gòu)具有一定的承載力;位移限值主要是使用階段的要求，也是為了保護(hù)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件;結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力是通過構(gòu)造措施獲得的。為了實(shí)現(xiàn)基于位移的抗震設(shè)計，第一步需要研究簡單結(jié)構(gòu)的構(gòu)件變形與配筋關(guān)系，實(shí)現(xiàn)按變形要求進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計;進(jìn)而研究整個結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性后的變形與構(gòu)件變形的關(guān)系。

　　3.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁柱抗震

　　所謂強(qiáng)柱弱梁主要是考慮到如果一個建筑物的梁壞了，只會導(dǎo)致建筑物局部受到損壞，但是如果柱子壞了，就會導(dǎo)致建筑物的整個受力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，出現(xiàn)整體建筑坍塌的現(xiàn)象。但是，在實(shí)際操作過程中我們發(fā)現(xiàn)，建筑物的柱也不是越強(qiáng)越好，柱的軸壓比也不能太高，如果軸壓比過高，在大地震發(fā)生時將對建筑物的邊柱產(chǎn)生最少30%以上的附加軸力，這對建筑物的安全問題是致命性的。因此，不是強(qiáng)柱弱梁就一定能夠保證建筑物不倒塌。我們通常要注意以下幾個方面：①控制好建筑物的柱軸壓比。保證這個比率在各種建筑物中不超過1%，并且要對重點(diǎn)部位的柱斷面和配筋進(jìn)行特別處理，對角柱和邊柱要加強(qiáng)，通常要加密箍筋;②科學(xué)配置框架柱和小截面柱的鋼筋。確保不小于20，矩形的柱面我們要采用對稱配筋的方法，增強(qiáng)穩(wěn)定性;③巧妙設(shè)計梁配筋。對于梁的配筋來說我們應(yīng)該加強(qiáng)梁中部的配筋，而支座部分的配筋可以根據(jù)情況適當(dāng)降低。這樣有利于形成梁鉸機(jī)制，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，因梁端的塑性鉸作用而增加柱的實(shí)際承載能力。

　　3.3 抗震構(gòu)造措施

　　通過抗震構(gòu)造措施來保證形成塑性鉸的部位具有足夠的塑性變形能力和塑性耗能能力，同時保證結(jié)構(gòu)的整體性。我國的抗震措施中對耗能機(jī)構(gòu)的考慮也基本遵循了這一思路，采用了“梁柱塑性鉸機(jī)構(gòu)” 模式，而放棄了基于塑性力學(xué)的“理想梁鉸機(jī)構(gòu)”模式。抗震設(shè)計中，為了避免沒有延性的剪切破壞的發(fā)生，采取了“強(qiáng)剪彎”的措施來處理構(gòu)件受彎能力與受剪能力的關(guān)系問題。對于梁柱等構(gòu)件，延性的影響因素最終可歸納為最根本的兩點(diǎn)：混凝土極限壓應(yīng)變，破壞時的受壓區(qū)高度。影響延性的其他因素實(shí)質(zhì)都是這兩個根本因素的延伸。在抗震設(shè)計中為保證結(jié)構(gòu)的延性，常常采用控制受拉鋼筋配筋率，保證一定數(shù)量受壓鋼筋，通過加箍筋保證縱筋不局部壓屈失穩(wěn)以及約束受壓混凝土，對柱子限制軸壓比等。

　　4、結(jié)束語

　　綜上所述，對于地震災(zāi)害，應(yīng)貫以預(yù)防為主的方針，而其中最根本的是提高工程結(jié)構(gòu)的抗震能力。地震災(zāi)難主要來源于房屋和工程結(jié)構(gòu)的破壞和倒塌。因此，必須對建筑結(jié)構(gòu)抗震減災(zāi)進(jìn)行詳細(xì)研究。如何在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計過程中綜合考慮結(jié)構(gòu)服役期內(nèi)強(qiáng)、弱震的發(fā)生概率，針對業(yè)主的功能需求和經(jīng)濟(jì)能力，合理選擇抗震設(shè)計方案，有效地減輕工程的地震破壞，避免人員傷亡，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全和社會經(jīng)濟(jì)效益的最大化成為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計研究的主要內(nèi)容。