淺議抗震概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的作用

1、    淺議抗震概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的作用    劉媛摘 要：面對復(fù)雜多變的地質(zhì)振動情況，設(shè)計師們應(yīng)從多角度、多方面考慮抗震設(shè)計的創(chuàng)新性和突破性，以期為建筑結(jié)構(gòu)提供更高的安全性能。關(guān)鍵字：抗震；要求；原則一、結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的重要性地震具有其復(fù)雜性和不確定性，很難準(zhǔn)確的預(yù)測出建筑物可能遭受的地震參數(shù)和特征。而我國現(xiàn)階段所采用的概率極限狀態(tài)設(shè)計法是經(jīng)歷了容許應(yīng)力法、極限狀態(tài)計算法、破損階段計算法、經(jīng)驗估算等多個階段發(fā)展而形成的結(jié)構(gòu)計算理論。這一方法僅僅能夠?qū)⒅鹘Y(jié)構(gòu)的設(shè)計更加趨向于經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)和安全適用，而對于建筑物的真實承載力卻不大能夠準(zhǔn)確估算。建筑

2、物作為空間結(jié)構(gòu)，它的各部分構(gòu)件相當(dāng)復(fù)雜且相互工作，并不是一種脫離整體的單獨構(gòu)件。作為一個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，建筑物在遭受地震時的破壞機理和破壞過程相當(dāng)復(fù)雜。而且由于不能充分在結(jié)構(gòu)分析時考慮到非彈性性質(zhì)、空間作用、材料時效等因素，因而存在著不確定性。所以，抗震問題不能過分依托于“計算設(shè)計”，應(yīng)該建立在抗震基本理論和長期抗震的豐富經(jīng)驗總結(jié)出的基本概念之上，從概念設(shè)計方面看待結(jié)構(gòu)的整體地震反應(yīng)，以結(jié)構(gòu)破壞過程為本，靈活運用相關(guān)的抗震設(shè)計準(zhǔn)則，合理的、全面的解決結(jié)構(gòu)中的基本問題，在考慮到關(guān)鍵部位的細(xì)節(jié)構(gòu)造的同時也應(yīng)注意總體布置的原則，可以有效的提升結(jié)構(gòu)的抗震能力。二、抗震概念設(shè)計要求及基本原則2.1場地的

3、選擇場地條件是導(dǎo)致建筑物在地震過程中受到損害的主要原因之一。因為場地原因造成的震害通常特別嚴(yán)重，且困難之處在于一些情況僅僅依靠工程措施來彌補。所以，在選擇工程場地時，應(yīng)該詳細(xì)的勘察，弄清楚相關(guān)的地形、地質(zhì)狀況，盡可能的避開對建筑物抗震有影響的場址而挑選有利于建筑抗震的場址，有一項原則是堅決不可在抗震危險的地段上建造可能造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失及人口傷亡的建筑物。通常我們將位于平坦、開闊地帶的均勻密實中硬場地土或者堅硬場地土稱之為對建筑物抗震有利的地段。通常在這種場地上建立的建筑物因為地基失效而產(chǎn)生震害的可能性極小，基本可以將地震對建筑物的影響降到最低。從地形的角度上來說，一般將獨立的山包或山梁頂部、呈

4、條狀的突起山嘴、非巖質(zhì)的陡坡、高差很大的臺地邊緣、河岸或者邊坡的邊緣稱之為對建筑物抗震所不利的地段；從場地的土質(zhì)方面來說，容易被液化的土、軟弱土、半填半挖的地基或者古河道稱之為對建筑物抗震所不利的地段。2.2建筑平立面使用合理建筑的布局以及結(jié)構(gòu)的布置決定了建筑物的動力性能。建筑的布局合理簡單，結(jié)構(gòu)的布置不違背抗震原則，就可以基本保證建筑物具有很好的抗震性。多年抗震經(jīng)驗表明，建筑物的設(shè)計規(guī)則、簡單、對稱，在發(fā)生地震時的抗震性強，而相比之下，建筑物如果設(shè)計成不規(guī)則形態(tài)，復(fù)雜凹凸的平面，高低落差較大不對稱則容易在地震時遭受破壞。另一方面，規(guī)則、簡單、對稱的結(jié)構(gòu)可以很容易的計算出建筑物在發(fā)生地震時對地

5、震的反應(yīng)，確保地震的作用力可以直接傳遞，這樣采取抗震的結(jié)構(gòu)措施及局部處理就變得十分容易。2.3合理的結(jié)構(gòu)形式抗震設(shè)計中應(yīng)當(dāng)著重考慮抗震的機構(gòu)體系。以結(jié)構(gòu)材料的方式進(jìn)行分類，主要采用的結(jié)構(gòu)體系有鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土結(jié)構(gòu)等，以結(jié)構(gòu)形式的方式進(jìn)行分類，剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)等是目前主要的結(jié)構(gòu)形式。由于受到建筑高度、抗震設(shè)防烈度、場地條件還有經(jīng)濟(jì)條件、施工條件、建筑材料等多種因素的影響，結(jié)構(gòu)體系的確定是一個綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，需要通過縝密的考慮方能確定。建筑結(jié)構(gòu)體系中的抗震規(guī)范主要包含如下幾點要求：1.建筑結(jié)構(gòu)體系中應(yīng)該包括明確的計算簡圖及合理的地震作用

6、傳遞途徑；2.建筑結(jié)構(gòu)體系中最好能有多道抗震防線，因部分結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件遭到破壞而造成整個體系中的抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力失效的現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)避免；3.建筑結(jié)構(gòu)體系中要有必須的抗震承載力，較好的耗能和變形能力；4.建筑結(jié)構(gòu)體系中最好有合理的承載力及剛度分布，以防因為局部抗震能力的消弱，導(dǎo)致較大的塑性變形或應(yīng)力集中現(xiàn)象發(fā)生，在有可能出現(xiàn)的薄弱部分，應(yīng)當(dāng)提高抗震能力；5.建筑結(jié)構(gòu)在兩個主軸的方向上產(chǎn)生的動力特性最好可以相似，結(jié)構(gòu)布置時，避免立面布置不均，平面設(shè)計不對稱的現(xiàn)象發(fā)生，一級剛心及質(zhì)心的不重合導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)振動和產(chǎn)生薄弱層。2.4結(jié)構(gòu)延性的提高建筑結(jié)構(gòu)在承載力沒有顯著降低的前提下，產(chǎn)生非彈性變形的

7、能力稱之為結(jié)構(gòu)的延性。防止地震時建筑物倒塌的關(guān)鍵要素之一就是建筑結(jié)構(gòu)延性的好壞。建筑結(jié)構(gòu)擁有姣好的延性可以最大限度上降低地震作用，耗散和吸收地震時產(chǎn)生的能量，防止建筑物坍塌。構(gòu)件的破壞形態(tài)、塑化的過程決定了建筑結(jié)構(gòu)的耗能大小及結(jié)構(gòu)延性好壞，剪切構(gòu)件在延性上往往不如彎曲構(gòu)件，構(gòu)件剪切破壞所消耗的能量也遠(yuǎn)不如彎曲構(gòu)件破壞時消耗的能量。所以，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計最好盡可能的避免構(gòu)件發(fā)生剪切破壞，保證有更多的破壞是彎曲破壞。要遵循“強柱弱梁，強剪弱彎、強節(jié)點、弱錨固”的原則。構(gòu)件被破壞直到無法工作，讓結(jié)構(gòu)從一種體系過度到另一種體系，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的周期隨之產(chǎn)生變化，從而避免地震周期的持續(xù)作用引起共振的效應(yīng)。2.5

8、結(jié)構(gòu)的整體性一個整體是由很多構(gòu)件鏈接而成的，通過每個構(gòu)件協(xié)調(diào)工作從而達(dá)到抵抗地震作用的效果。一旦結(jié)構(gòu)在地震作用時失去了整體性，那么結(jié)構(gòu)各構(gòu)件無法充分地發(fā)揮抗震能力，致使結(jié)構(gòu)變成機動體然后坍塌。綜上所述，為確保各構(gòu)件可以充分發(fā)揮各自的抗震能力使結(jié)構(gòu)的整體性得到保證，在設(shè)計時應(yīng)注意：首先，保證結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。地震時能夠保證結(jié)構(gòu)整體性的主要方式就是結(jié)構(gòu)具有較好的連續(xù)性；其次，構(gòu)件與構(gòu)件之間能夠有效連接，可以確保每個構(gòu)件能夠充分發(fā)揮各自的承載力作用，從而提升建筑的抗震性。最后，增加建筑在豎向上的強度，使其具有較強的整體性，避免地震時發(fā)生地基不均勻沉降和地標(biāo)裂縫貫穿建筑時產(chǎn)生的危害現(xiàn)象發(fā)生。三、結(jié)語協(xié)同工作的原則也是整體工作的原則。在概念設(shè)計越來越重要的當(dāng)今社會，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)不斷積累自己的基本理論知識，同時可以虛心接受他人意見，吸取他人超前的設(shè)計理念。而對待自己的設(shè)計、作品時，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行深刻的反思、探究與總結(jié)，對自己嚴(yán)格要求的同時對待作品做到