衛(wèi)中海
山西華鼎建筑設(shè)計(jì)有限公司 山西 運(yùn)城 044000
我國(guó)幅員遼闊,很多地區(qū)都處于地震帶上,地震帶來(lái)的損傷與影響非常嚴(yán)重,因此建筑工程在建設(shè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中都融入了抗震結(jié)構(gòu)理念。經(jīng)汶川、玉樹(shù)等地震考驗(yàn)后,我國(guó)建筑工程抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求逐步高。建筑工程抗震設(shè)計(jì)變得更加專(zhuān)業(yè)與復(fù)雜,因此必須對(duì)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析考量,才能夠達(dá)到較高的設(shè)計(jì)質(zhì)量。然而從當(dāng)下實(shí)際情況上來(lái)說(shuō),我國(guó)建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還有很多需要完善的內(nèi)容與方面,這嚴(yán)重影響了建筑工程的抗震能力及水平。此狀況必須要得到改進(jìn)才能更好的提升建筑工程抗震能力。
首先,建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要針對(duì)結(jié)構(gòu)受力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析。由于建筑結(jié)構(gòu)無(wú)論從整體柔韌性上還是整體承載力方面,都需要綜合考量受力的穩(wěn)定與均衡,而這對(duì)建筑在較大震動(dòng)情況下是否可以保持穩(wěn)定造成了一些影響。因此,在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間,必須要對(duì)建筑受力狀態(tài)進(jìn)行綜合考量分析,對(duì)結(jié)構(gòu)與連接點(diǎn)的連接情況進(jìn)行有效監(jiān)督檢測(cè),這樣才能夠保證一旦發(fā)生地震,也不會(huì)對(duì)建筑造成較大的能量沖擊。這樣一來(lái),就可以保證建筑在地震當(dāng)中始終維持受力平衡,避免主體結(jié)構(gòu)因此而受損[1]。
其次,建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要考慮到軸向變形問(wèn)題,高層建筑工程承擔(dān)的豎向荷載量比較大,不僅存在一些軸向變形問(wèn)題,還可能會(huì)對(duì)連續(xù)梁的彎矩造成一些影響,進(jìn)而導(dǎo)致在負(fù)彎矩值變小的同時(shí)增大正彎矩值。因此,在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,必須要對(duì)軸向變形情況進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算,從而準(zhǔn)確調(diào)整下料長(zhǎng)度,避免剪力與位移造成較大影響。
最后,建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需要考慮到結(jié)構(gòu)的延展性,結(jié)構(gòu)延展屬于建筑設(shè)計(jì)期間的一項(xiàng)重要指標(biāo),一些中低層建筑延展性比較小,而高層建筑延展性比較大,這導(dǎo)致在地震發(fā)生之后,高層建筑出現(xiàn)變形的幾率也更大。為了降低在地震當(dāng)中高層建筑出現(xiàn)較大變形導(dǎo)致構(gòu)件損壞,就需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上使用一定措施來(lái)改善建筑結(jié)構(gòu)延展性,提升建筑結(jié)構(gòu)使用效果[2]。
場(chǎng)地條件屬于造成建筑物發(fā)生地震損害的一項(xiàng)主要原因,因此,在選擇建筑物場(chǎng)地的過(guò)程中,工程師必須要注意對(duì)場(chǎng)地的工程地質(zhì)、地震活動(dòng)、地震地質(zhì)等可能會(huì)對(duì)工程造成影響的相關(guān)因素進(jìn)行把控。在這一過(guò)程中,必須要結(jié)合具體工程的實(shí)際需求,將對(duì)抗震具有良好作用、不利影響、危險(xiǎn)因素的相關(guān)地段來(lái)進(jìn)行綜合性的評(píng)價(jià)分析。對(duì)地段的選擇必須要傾向于選擇對(duì)建筑抗震具有良好作用的地段,例如該地段平坦、開(kāi)闊,同時(shí)場(chǎng)地堅(jiān)硬,選擇期間需要避開(kāi)一些對(duì)抗震效果不好的地段,如果無(wú)法及時(shí)避開(kāi),那么就可以使用有效的抗震策略來(lái)對(duì)地段進(jìn)行優(yōu)化[3]。
首先,需要結(jié)合地質(zhì)條件選擇合適的區(qū)域,對(duì)于大多數(shù)建筑物,選擇一個(gè)穩(wěn)定的地基非常重要。設(shè)計(jì)師應(yīng)該優(yōu)先選擇地殼穩(wěn)定和不存在潛在地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域建造建筑物,并且需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦巍⒌孛埠偷刭|(zhì)條件等因素設(shè)計(jì)相關(guān)抗震技術(shù)方案。
其次,則是需要考慮氣候和自然災(zāi)害的影響,某些自然災(zāi)害,如洪水、颶風(fēng)、地震等,會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生巨大的破壞,對(duì)人身安全存在威脅。因此,在進(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該綜合考慮地理位置、自然災(zāi)害頻率和氣候條件等因素,并在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮增加建筑物的防護(hù)能力。
再次,則是需要確定地基性質(zhì)。巖石層、土壤以及含水情況等因素會(huì)對(duì)建筑的抗震性產(chǎn)生重大影響。設(shè)計(jì)者需要了解當(dāng)?shù)匮芯看_保該建筑物所處地區(qū)地質(zhì)特性,并根據(jù)不同類(lèi)型建筑物的需求,開(kāi)展適當(dāng)?shù)牡鼗こ?,如加固操作和底部加倍筋等?/p>
現(xiàn)如今建筑物類(lèi)型越發(fā)復(fù)雜化,在這一過(guò)程中,必須要追求簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱(chēng)、質(zhì)量和剛度變化均勻的建筑物類(lèi)型,這能夠更好的減少地震而產(chǎn)生的變形、應(yīng)力集中、建筑物扭轉(zhuǎn)等情況。
首先,需要適應(yīng)地震區(qū)域,建筑物的體型必須根據(jù)所處地區(qū)的地震狀況進(jìn)行確定。比如,在地震頻發(fā)的區(qū)域,宜選擇抗震更為有利的規(guī)則體系建筑。
其次,則是需要結(jié)合建筑性質(zhì)選擇建筑物體型,不同類(lèi)型的建筑物對(duì)于建筑體型的要求是不同的。例如,住宅和辦公樓的建筑體型需要更加注重實(shí)用性與美觀性;而醫(yī)院和學(xué)校則需要更大空間的休息和儲(chǔ)存設(shè)施等。
再次,則是需要針對(duì)建筑形式進(jìn)行建筑物體型確定,建筑形式是指建筑物在立體空間中的特定配置模式及其具象化表現(xiàn)。對(duì)于不同的建筑形式,建筑物的體型必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和某些規(guī)范。如在平房、夯土等底盤(pán)類(lèi)建筑中,墻體應(yīng)該盡可能加厚加強(qiáng)才能保證抗震性能;而自由曲線(xiàn)造型的建筑體型在保持建筑物美觀的前提下,也需要滿(mǎn)足抗震的基本要求。
最后,則是需要結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件確定建筑物體型,建筑物體型的確定還應(yīng)考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件,包括工程費(fèi)用、土地使用費(fèi)用等。在需要控制成本的情況下,應(yīng)該根據(jù)可負(fù)擔(dān)的預(yù)算確定建筑物所處的大致規(guī)模。
對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的布置,需要選擇多道抗震防線(xiàn),這一步驟的主要作用在于可以有效避免由于連續(xù)性地震而造成的沖擊和影響,這對(duì)提升建筑物防震能力具有重要的作用和意義。建筑物結(jié)構(gòu)必須要保證具有充足完善的抗震承載能力,同時(shí)也需要具有良好的變形能力以及耗能能力,從而有效避免地震作用對(duì)抗震結(jié)構(gòu)體系造成的破壞和影響。除此之外,對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度也需要進(jìn)行合理分配,避免建筑物上出現(xiàn)一些薄弱環(huán)節(jié)。對(duì)于這些薄弱環(huán)節(jié),必須要使用合理的措施進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn),適當(dāng)進(jìn)行加強(qiáng),這具有重要作用和意義。
首先是框架結(jié)構(gòu),框架結(jié)構(gòu)是一種常用的抗震結(jié)構(gòu)體系,它具有強(qiáng)度高、剛度較好、方便施工等優(yōu)點(diǎn)??蚣芙Y(jié)構(gòu)主要由柱、梁和板組成,并通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接成一個(gè)整體。這種結(jié)構(gòu)適用于大型商業(yè)建筑物和公共建筑。
其次,則是剪力墻結(jié)構(gòu),剪力墻結(jié)構(gòu)是抗震性能較好的結(jié)構(gòu)體系之一。它具有側(cè)向剛度大,水平作用下位移較小,整體性好等優(yōu)點(diǎn)。剪力墻體通常設(shè)置在建筑物兩端和中心,這樣可增加結(jié)構(gòu)體系的水平剛度和扭轉(zhuǎn)剛度,從而提高建筑抗震能力。這種結(jié)構(gòu)適用于住宅建筑。
再次,則是框架-剪力墻混合結(jié)構(gòu),框架-剪力墻混合結(jié)構(gòu)是將框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)相結(jié)合,形成互補(bǔ)的體系。此種結(jié)構(gòu)集兩類(lèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)于一身,既能保證建筑物強(qiáng)度和剛度,又可以最大程度上利用混凝土墻體的抗震性能。
最后則是鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu),鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)是一種近年來(lái)新興的抗震結(jié)構(gòu)體系,通常采用中空矩形或鄰板式造型,通過(guò)鋼筋混凝土核心筒使樓房變得非常穩(wěn)固,這種結(jié)構(gòu)適用于超高層數(shù)建筑物和商業(yè)綜合體等項(xiàng)目。
考慮到一些結(jié)構(gòu)在地震當(dāng)中可能會(huì)出現(xiàn)變形的情況,建筑幕墻必須要保證使用完善可靠的連接方式,從而更好的加強(qiáng)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的預(yù)埋件錨固位置,承受來(lái)自建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件帶給建筑主體的震動(dòng)影響。墻體材料方面必須要優(yōu)先選擇一些輕質(zhì)材料,降低建筑物的整體重量。而剛性護(hù)墻則是需要沿著縱向方向來(lái)進(jìn)行均勻布置,與主體之間緊密連接,這樣才能夠適應(yīng)地震作用造成的不同方向上的位移和影響。
首先,需要去除一些無(wú)關(guān)構(gòu)件,對(duì)于與建筑主要框架和支撐系統(tǒng)沒(méi)有關(guān)系的裝飾構(gòu)件,例如掛畫(huà)、玻璃幕墻、落地門(mén)窗等,應(yīng)盡可能去除。這些構(gòu)件一般會(huì)對(duì)建筑的質(zhì)量、穩(wěn)定性和抗震能力都會(huì)產(chǎn)生不良影響。
其次,則是需要設(shè)計(jì)較為具有柔韌性的構(gòu)件,為了減少非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)建筑物本身的損害程度,可以使用結(jié)實(shí)且柔性的替代材料。比如,采用可脫落的防火隔斷和半剛性邊框結(jié)構(gòu)可以減少出現(xiàn)瓦斯管道遭遇地震時(shí)容易摔落破裂的情況。
再次,則是需要強(qiáng)化連接方式,非結(jié)構(gòu)構(gòu)件往往通過(guò)各種邊角結(jié)構(gòu)或其他輔助部件與建筑主體連接。因此,在抗震設(shè)計(jì)期間應(yīng)該強(qiáng)化這些連接方式,確保非結(jié)構(gòu)構(gòu)件能夠在地震時(shí)與主體結(jié)構(gòu)一同參與耐震。例如,可以采用金屬懸掛系統(tǒng)、阻尼器或彈性隔震器進(jìn)行連通。
最后,需要加強(qiáng)特定區(qū)域,有些非結(jié)構(gòu)構(gòu)件如墻面細(xì)節(jié)和突出部位容易成為破壞的焦點(diǎn),因此需要加強(qiáng)設(shè)計(jì)處理。例如,在風(fēng)險(xiǎn)特別高的地方使用增強(qiáng)型外殼或過(guò)渡材質(zhì)等技術(shù),以避免出現(xiàn)非承重構(gòu)件在地震沖擊中倒塌的情況。
在現(xiàn)如今社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中,建筑工程建設(shè)的高度越來(lái)越高,并且建筑物的層數(shù)以及質(zhì)量也越來(lái)越大。在眾多影響因素的影響下,建筑物在原有建造基礎(chǔ)上發(fā)生一些偏移屬于非常常見(jiàn)的情況。雖然這屬于常見(jiàn)情況,但是這一問(wèn)題對(duì)建筑抗震效果的影響比較大。因此,設(shè)計(jì)人員必須要考慮到后續(xù)使用過(guò)程中地質(zhì)偏移可能會(huì)帶來(lái)的影響。在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中,建筑設(shè)計(jì)人員可以使用深基坑等建筑施工模式,增強(qiáng)地基的穩(wěn)固性,搭配選配樁、靜壓樁等施工方式,避免房屋建筑發(fā)生較為嚴(yán)重的偏移影響。
首先,科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)抗震機(jī)制必須要保證明確的強(qiáng)度、剛度要求。如果發(fā)生地震,建筑物上下的任何一個(gè)部位都可能承受較大的應(yīng)力,導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因此而下降,進(jìn)而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)抗震能力和抗震水平被限制。所以,必須要避免某一部位集中受力的情況,對(duì)一些薄弱位置進(jìn)行針對(duì)性加強(qiáng)處理。
其次,在建筑結(jié)構(gòu)機(jī)制當(dāng)中,必須要設(shè)計(jì)地震能量傳送通道以及準(zhǔn)確的核算圖,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),在對(duì)房屋建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,在垂直重力負(fù)荷的影響下,建筑內(nèi)部各個(gè)構(gòu)件都將會(huì)受力,而此時(shí)必須要保證受力處于平均狀態(tài),這樣才能夠?qū)⒅亓ω?fù)荷以最小的距離傳輸?shù)礁浇闹踊蛘叱兄貕ι稀?/p>
建筑在實(shí)際使用的過(guò)程中是否可以保證平面具有較高的規(guī)則性,這對(duì)建筑是否穩(wěn)定將會(huì)產(chǎn)生極大的影響與限制。因此,在為建筑進(jìn)行平面布置的過(guò)程中,必須要嚴(yán)格遵循高抗震性的基本設(shè)計(jì)原則,具體來(lái)說(shuō)主要有以下三方面:首先,需要保證建筑主體具有較強(qiáng)的抗壓能力,尤其是需要保證側(cè)面的受力結(jié)構(gòu)不會(huì)在剪力影響下而發(fā)生變形,始終保持在均勻受力的狀態(tài)來(lái)承擔(dān)主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。其次,則是對(duì)建筑物主體作抗側(cè)力結(jié)構(gòu)布置的過(guò)程中,應(yīng)盡量保證建筑物主體在抗側(cè)力結(jié)構(gòu)一側(cè)分布強(qiáng)度處于相同狀態(tài),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)所受的力在任何方向上都基本保持一致。最后,建筑物主體在布置抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的過(guò)程中,需要保證該抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在高度上與周邊結(jié)構(gòu)體系處于相等狀態(tài),同時(shí)對(duì)抗扭強(qiáng)度也有一定的要求。
為了更好的保證抗震設(shè)計(jì)效果,還需要針對(duì)建筑物整體剛度進(jìn)行有效設(shè)計(jì)與優(yōu)化改進(jìn)。這種整體剛度將會(huì)直接影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,進(jìn)而關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)抗震水平。例如,剪力墻布置問(wèn)題就需要得到優(yōu)化,布置太多的剪力墻會(huì)導(dǎo)致建筑物的經(jīng)濟(jì)性因此而下降,必須要及時(shí)控制剪力墻布置量。在相同結(jié)構(gòu)剛重比的情況下,可以適當(dāng)考慮加強(qiáng)四周剪力墻布置數(shù)量,減少中間核心剪力墻布置數(shù)量,這樣對(duì)建筑物的抗震性與穩(wěn)定性具有更大的意義和作用。
對(duì)建筑材料的選擇是否合理,將會(huì)直接影響建筑結(jié)構(gòu)抗震能力與抗震水平。在開(kāi)展抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,對(duì)建筑材料的選擇必須要積極結(jié)合工程的實(shí)際情況,從而針對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)地貌、天氣狀況等進(jìn)行全面考量分析,選擇可以滿(mǎn)足建筑抗震基本要求的建筑材料來(lái)進(jìn)行施工。在這一過(guò)程中,除了需要選擇一些剛度較高的材料來(lái)提升建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性之外,還需要選擇一些輕量級(jí)建筑材料,從而降低建筑整體重量,這對(duì)降低地震造成的威脅也具有重要作用和關(guān)鍵意義。
影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要因素在于設(shè)計(jì)人員,作為專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)人員,在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須要了解我國(guó)現(xiàn)如今建筑行業(yè)的發(fā)展情況,從而及時(shí)更新設(shè)計(jì)理念,提升自己的設(shè)計(jì)水平與職業(yè)素養(yǎng),這對(duì)保證抗震結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中的積極作用具有重要意義。建筑工程作為一項(xiàng)龐大的工程類(lèi)型,工期較長(zhǎng),同時(shí)設(shè)計(jì)要求精度較高,而抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)僅在其中占據(jù)了一個(gè)部分,但是可以發(fā)揮出重要的作用。建筑設(shè)計(jì)人員必須要積極將抗震能力作為設(shè)計(jì)的主要標(biāo)準(zhǔn)與要求,積極轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)理念,同時(shí),設(shè)計(jì)人員也需要充分利用網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)搜集一些關(guān)于建筑工程設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容,例如查詢(xún)建筑施工點(diǎn)是否處于地震帶,以及當(dāng)?shù)仄渌拐鸾ㄖ脑O(shè)計(jì)理念。
不同抗震結(jié)構(gòu)將會(huì)產(chǎn)生不同的抗震作用與抗震效果,這已經(jīng)成為現(xiàn)如今建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的主要共識(shí)與關(guān)鍵理念。在全新建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念指導(dǎo)下,相關(guān)工作人員必須要積極分析現(xiàn)如今使用的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念是否滿(mǎn)足實(shí)際使用的基本要求,只有兼顧了多項(xiàng)要求,并且對(duì)設(shè)計(jì)方式進(jìn)行及時(shí)優(yōu)化與改進(jìn),才能夠更好的發(fā)揮出抗震結(jié)構(gòu)的基本作用。設(shè)計(jì)人員在對(duì)抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,需要在數(shù)據(jù)的支持下完成全面設(shè)計(jì),包括建筑結(jié)構(gòu)的精細(xì)化、結(jié)構(gòu)化以及建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,優(yōu)化各個(gè)部件之間的互相關(guān)聯(lián)作用,從而起到抗震的效果。
建筑物在發(fā)生地震之后,遭受的破壞與影響主要包括地基破壞、結(jié)構(gòu)破壞、剛度破壞、混凝土構(gòu)件破壞等部分內(nèi)容。地震等級(jí)和地震強(qiáng)度的不同,對(duì)建筑物造成的損壞與影響也有著一些區(qū)別。使用抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)體系,這具有重要意義和關(guān)鍵作用。在建筑物進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,設(shè)計(jì)人員必須要意識(shí)到,結(jié)構(gòu)差異化將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工程抗震性能因此受到影響,任何小環(huán)節(jié)的增添或者刪除,都將會(huì)引發(fā)較為嚴(yán)重的聯(lián)鎖反應(yīng)。因此,設(shè)計(jì)人員必須要針對(duì)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行分析考量,結(jié)合建筑物的抗震性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行綜合分析與區(qū)分設(shè)計(jì),優(yōu)化建筑物抗震水平,提升抗震效果,這對(duì)建筑物抗震能力的提升具有重要意義。
總而言之,隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展與進(jìn)步,現(xiàn)如今我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作也更加復(fù)雜。而地震作為一種自然災(zāi)害,帶給建筑物的威脅往往是毀滅性的影響。因此,建筑物設(shè)計(jì)人員必須要將抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)放在首要的重要地位,積極使用更好的抗震技術(shù)來(lái)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),避免地震帶來(lái)的影響。