郭彥輝

摘要：建筑物的抗震問題是目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計界討論比較多的話題之一，也是涉及到人類生命財產(chǎn)安全的重要問題。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。設(shè)計的合理與否直接影響到人們的生命財產(chǎn)安全。本文就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震措施進行分析。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu) 抗震設(shè)計 方法 措施

一、抗震概念設(shè)計的基本原則

1.選擇有利場地

對建筑抗震有利的地段，一般是指位于開闊平坦地帶的堅硬場地土或密實均勻中硬場地土。建造于這類場地上的建筑一般不會發(fā)生由于地基失效導(dǎo)致的震害，從而可從根本上減輕地震對建筑物的影響。

2.采用合理的建筑平立面

建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡單合理，結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則，就能從根本上保證房屋具有良好的抗震性能。經(jīng)驗表明，簡單、規(guī)則、對稱的建筑抗震能力強，在地震時不易破壞；反之，如果房屋體形不規(guī)則，平面上凸出凹進，立面上高低錯落，在地震時容易產(chǎn)生震害。而且，簡單、規(guī)則、對稱結(jié)構(gòu)容易準確計算其地震反應(yīng)，可以保證地震作用具有明確直接的傳遞途徑，容易采取抗震構(gòu)造措施和進行細部處理。

3.提高結(jié)構(gòu)的延性

結(jié)構(gòu)的延性可定義為結(jié)構(gòu)在承載力無明顯降低的前提下發(fā)生非彈性變形的能力。結(jié)構(gòu)的延性反映了結(jié)構(gòu)的變形能力，是防止在地震作用下倒塌的關(guān)鍵因素之一。

4.結(jié)構(gòu)材料的選擇

單從抗震角度考慮，作為一種結(jié)構(gòu)材料應(yīng)輕質(zhì)、高強、材質(zhì)均勻；構(gòu)件問的連接應(yīng)有良好的整體性、連續(xù)性及延性，且能發(fā)揮材料的全強度。按照這一原則，不同材料結(jié)構(gòu)的抗震性能優(yōu)劣排序是：鋼結(jié)構(gòu)；型鋼混凝土結(jié)構(gòu)；混凝土一鋼混合結(jié)構(gòu)；現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；配筋砌體結(jié)構(gòu)。

（1）鋼結(jié)構(gòu)：鋼結(jié)構(gòu)最符合抗震材料的要求，從已有的地震震害實例來看，鋼結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)均很好；但它當前的造價及維護費用較高。

（2）現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)整體性好，造價低廉，有較大的抗側(cè)移剛度，并且經(jīng)良好的設(shè)計可保證結(jié)構(gòu)具有良好的延性。但該材料也存在難以克服的弱點：當?shù)卣鸪謺r較長時，在周期性往復(fù)水平荷載作用下，構(gòu)件剛度因裂縫的開展而遞減，且塑性鉸區(qū)會產(chǎn)生反向斜裂縫，將混凝土擠碎，產(chǎn)生永久性的“剪切滑移”。

（3）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在非開裂狀態(tài)下能承受較大的變形，因而在烈度不高時結(jié)構(gòu)破壞較輕，相應(yīng)地其所貯藏的彈性變形能要比鋼筋混凝土高，但預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的滯回曲線比鋼筋混凝土狹窄，所能耗散的滯后能量要少一些，且由于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件受壓區(qū)配筋一般相對較少，一旦混凝土開始壓碎，承載能力就會急劇下降，因此在高烈度地區(qū)，必須采取措施提高延性，方能使用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震措施

1.建筑場地的選址和地基與基礎(chǔ)設(shè)計

（1）建筑物的抗震能力與場地的選擇有緊密的聯(lián)系，實踐證明，由于建筑的場地的不同雖然是同種建筑物，但是破壞的程度大有不同，建筑場地選址時應(yīng)盡量選擇平原地帶，沒有斷層通過或是斷層交匯的地帶。

（2）地基與基礎(chǔ)設(shè)計在防震結(jié)構(gòu)設(shè)計中起著重要的作用，由于是基礎(chǔ)工程，它設(shè)計的質(zhì)量直接影響著整個設(shè)計的流程進行，要想是建筑順利進行，就要處理好地基沉降及承載力的問題，要調(diào)節(jié)好不均勻的沉降基礎(chǔ)，盡量減少影響地基沉降的因素，使其在承載力或是整體結(jié)構(gòu)上達到規(guī)范性的要求

2.建筑結(jié)構(gòu)抗震體系的合理選擇

（1）建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)當避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個建筑結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一個重要原則就是結(jié)構(gòu)應(yīng)當具有必要的贅余度、良好的變形能力和內(nèi)力重分配的功能，地震中，即使一部分構(gòu)件退出工作，其余部分構(gòu)件仍能承擔(dān)起豎向荷載，避免整體建筑結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

（2）建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)當具有清晰明確的計算簡圖和恰當合理的地震作用傳遞路徑。在這過程中，豎向建筑構(gòu)件的布置，應(yīng)盡量使豎向建筑構(gòu)件在垂直重力荷載作用下的壓應(yīng)力水平接近均勻；樓屋蓋梁體系的布置，應(yīng)盡量使垂直重力荷載以最短的路徑傳遞到豎向構(gòu)件墻、柱上去；轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系的布置，應(yīng)盡量做到使上部結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件傳遞來的垂直重力荷載通過轉(zhuǎn)換層一次至多二次轉(zhuǎn)換。

3.剛度、承載力和延性的匹配

當結(jié)構(gòu)具有較高的抗力時，其總體延性的要求可有所降低；反之，較低的抗力需要較高的延性要求相配合。地震時建筑物所受地震作用的大小與其動力特性密切相關(guān)，具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性。提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，往往是以提高工程造價及降低結(jié)構(gòu)延性指標為代價的。要使建筑物具有很強的抗倒塌能力，最理想的是使結(jié)構(gòu)中的所有構(gòu)件都具有較高的延性，然而實際工程中很難做到。

4.多道抗震防線的設(shè)置

抗震建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性、設(shè)防烈度、房屋高度、場地、地基、基礎(chǔ)、材料和施工等因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟條件比較綜合確定。首先宜有多道抗震防線，應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)體系喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承裁能力。這樣的結(jié)構(gòu)體系對保證結(jié)構(gòu)的抗震安全性是非常有效的。同時底框建筑底層高度不宜太高，應(yīng)控制在4.5m以下。高度加大，底層剛度減小，重心提高，使框架柱的長細比增大，更容易產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。而且由于高度較大，很多建筑房間被業(yè)主一層改成了兩層，造成了較大的安全隱患。宜具有合理的剛度和強度分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位。產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中；可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。

結(jié)語：為確保社會和諧穩(wěn)定發(fā)展，需要加強建筑結(jié)構(gòu)的防震設(shè)計，并采取一定的措施提高抗震能力。對于抗震的關(guān)鍵設(shè)計點是要選取科學(xué)有效的抗震措施，應(yīng)用合理的設(shè)計方法，在最大程度上保證社會的安定。