魏秀瑛,張同文
(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南 衡陽 421002)
依照我國建筑抗震設(shè)計規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)來看,對建筑抗震設(shè)計有著具體的要求,即三個標(biāo)準(zhǔn)、兩個階段。所謂三個標(biāo)準(zhǔn),即是面對小型地震時,建筑物不會出現(xiàn)損壞;面對重型地震時候,建筑物可進(jìn)行修復(fù);面對大型地震時,建筑物不會出現(xiàn)倒塌。兩個階段則是指,當(dāng)?shù)卣饛?qiáng)度低于該區(qū)域抗震設(shè)防烈度時,建筑結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)彈性變形,但并不影響正常使用。這也意味著在地震的作用之下,建筑結(jié)構(gòu)彈性變形在彈性變形限值之內(nèi);而當(dāng)?shù)卣饛?qiáng)度接近該區(qū)域抗震設(shè)防烈度時,建筑結(jié)構(gòu)逐步進(jìn)入非彈性變形階段,建筑物會出現(xiàn)一定程度的損壞,但在經(jīng)過維修之后,仍可投入使用。
建筑物抗震設(shè)計的首要工作即是明確建筑的剛度,其具體需求應(yīng)當(dāng)于抗震設(shè)計進(jìn)行之前便掌握基本方向。一般來說,多是采用調(diào)整剛勁混凝土墻柱布置的及方法,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算之前,需仔細(xì)審視建筑布局,思考該如何在不影響建筑物功能性的情況下完成上述工作。而在結(jié)構(gòu)計算的過程之中,需要對剛度中心與荷載中心的距離予以關(guān)注,縮短兩者間的距離能夠使梁板墻柱的受力更加合理,從而避免某一構(gòu)件或局域構(gòu)件承受地震壓力過重的情況出現(xiàn),使其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、合理。
隔震層多是設(shè)立在建筑主體與建筑基礎(chǔ)之間,此外于建筑物頂端設(shè)反擺,可有效降低地震時的加速度。上述兩種方法是目前建筑工程設(shè)計之中較為常見,亦是應(yīng)用較為廣泛的方法。從實(shí)際效果來看,后者比前者在減震、隔震上效果更加突出,如果布置得當(dāng)?shù)脑?甚至能削弱近百分之七十左右地震力,能夠極大的提高建筑物的抗震能力。
為提高建筑工程的抗震力,保障建筑工程的抗震功能,需格外注意以下幾點(diǎn):①需要慎重考慮地基的穩(wěn)定性,盡可能選擇對抗震有所益處的地基,避免因地基變形而對建筑物的抗震功能造成影響;②對于同一建筑工程單元來說,需再性質(zhì)一樣的地基上進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計,并將地基的潛力滲入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容之中,最大化發(fā)揮地基的抗震功能;③在建筑工程的設(shè)計之中,盡可能兼顧規(guī)則、對稱的基本原則,以降低因地震作用而引發(fā)的建筑變形,或是地震作用力過于集中而致建筑扭曲等情況的發(fā)生;④在建筑的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)之中,需要多增添幾道抵抗防線,用以提高建筑工程的抗震力,并且明確建筑工程的受力設(shè)計,避免出現(xiàn)建筑工程局部薄弱的問題;⑤在建筑工程的設(shè)計之中,盡可能的減少其自身重量,降低建筑物對地基形成的壓力,以此緩解地震沖擊作用,進(jìn)而降低地震對于建筑物的影響。
為了確保建筑物整體的協(xié)調(diào),首要考慮的就是挑選適合的建筑工程體系,那么在建筑工程抗震設(shè)計之中,需要讓所設(shè)計的建筑物結(jié)構(gòu)體系符合下列兩大條件:首先是穩(wěn)定;其次是適宜。簡而言之,一個科學(xué)化的現(xiàn)代建筑工程,在滿足彈性變形需求的情況之下,也能有效抵抗地震的沖擊力。
據(jù)相關(guān)資料顯示,對于地震災(zāi)害的分析以50年作為一個周期,小型地震的重現(xiàn)期約為50年,且小型地震災(zāi)害超過抗震設(shè)計安全烈度的概率約為百分之六十;中型地震重現(xiàn)期約為490年,且中型地震災(zāi)害超過抗震設(shè)計安全烈度的概率約為10%;大型地震重現(xiàn)期約為1800年,且大型地震災(zāi)害超過抗震設(shè)計安全烈度的概率約為2%。因此,我國不少建筑工程專家針對我國地質(zhì)特點(diǎn)以及地震發(fā)生規(guī)律,均提出需及時提高建筑工程的抗震等級,并對當(dāng)前建筑工程的抗震設(shè)計予以控制,以此保障建筑工程抗震的穩(wěn)定性。
在進(jìn)行建筑設(shè)計以及構(gòu)建設(shè)計時,需遵循相應(yīng)的規(guī)范,如若發(fā)現(xiàn)建筑物的形體出現(xiàn)不規(guī)則的扭曲變形、凹陷、凸出等問題,設(shè)計人員需根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)計算分析軟件對上述問題進(jìn)行剛度判斷,扭轉(zhuǎn)位移需控制在1.2-1.5間,同層側(cè)向剛度不得低于相鄰上層側(cè)向剛度的百分之六十,且不能低于其上層相鄰三個樓層側(cè)向剛度的百分之七十五。此外,A即高度建筑物的周期比需控制在0.9之內(nèi),對于剛度較小的樓層而言,其地震剪力應(yīng)當(dāng)在基礎(chǔ)上乘以1.1的增大系數(shù)。上述規(guī)范中,若有任何一點(diǎn)未能滿足,就必須多建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。不過,若是因為其他設(shè)計上的特別要求,而注定難以符合上述規(guī)范,則必須對建筑的薄弱部位進(jìn)行加固處理,以確保建筑物能夠符合抗震設(shè)計的基本要求。
建筑工程抗震性能除了受上述因素影響之外,在絕大多數(shù)情況下也都與建筑工程的施工材料具有莫大關(guān)系。一般來說,建筑材料的強(qiáng)度越高就意味著建筑工程的抗震性能會更加突出,同時建筑材料的連續(xù)性以及其均衡性均會對建筑工程造成一定的影響。因此,在建筑材料的選取過程之中,需要額外對其延伸性以及剛度進(jìn)行審視,并結(jié)合實(shí)際情況考慮,最大程度上確保建筑工程材料與建筑工程體系的一致性。
設(shè)計人員需格外關(guān)注建筑中容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié),對于部分重要的環(huán)節(jié),可以人為予以加強(qiáng),以煤礦建筑井口房為例,當(dāng)驅(qū)動設(shè)置于樓板之上,該區(qū)域振動大、拉力強(qiáng),且關(guān)系到煤礦生產(chǎn),因而在設(shè)計過程之中,需要予以額外強(qiáng)化。此外,考慮到破壞后容易引發(fā)大面積的構(gòu)件倒塌,所以也要進(jìn)行加強(qiáng)處理。
出于提高結(jié)構(gòu)的抗震性考慮,在建筑工程抗震設(shè)計之中,可以通過減小軸壓比,增大截面尺寸來實(shí)現(xiàn)。減小軸壓比的作用在于改善柱的受壓情況,同時避免混凝土壓碎情況的出現(xiàn)。柱具有較高的剛性強(qiáng)度,在地震災(zāi)害發(fā)生時,其對于能量的吸收與耗散均較大,故而容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞,這一點(diǎn)也要予以關(guān)注。
綜上所述,在建筑工程抗震設(shè)計之中,需要考慮的因素較多,比如其功能性、設(shè)防烈度、地基性質(zhì)、建筑材料以及施工技術(shù)等等,同時需慎重思考建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計,并結(jié)合建筑工程的實(shí)際情況,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的最優(yōu)化,以此促進(jìn)建筑工程抗震能力的提升。