分析工民建結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計問題獲獎科研報告

分析工民建結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計問題獲獎科研報告摘要：現(xiàn)在我國建筑房屋基本都是高層，一旦發(fā)生地震會給人們的生命和財產(chǎn)帶來一定的損失，如何提高房屋的抗震能力，減少由于地震帶來的損失，這是工民建類專家需要解決的實際問題?；谛阅芸拐鹪O(shè)計能夠有效防止地震房屋倒坍等現(xiàn)象引起的用戶損失，能有效包含人們的生命與財產(chǎn)，現(xiàn)在基于性能抗震設(shè)計是未來房屋工民建的主要發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：工民建結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計；問題分析

00TU352000A

引言

工民建結(jié)構(gòu)的設(shè)計處理是比較關(guān)鍵的一個重要環(huán)節(jié)，其對于后續(xù)工民建工程項目建設(shè)的指導(dǎo)性比較強，如果設(shè)計環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題和隱患，必然會影響到后續(xù)工民建工程項目的施工效果，需要不斷優(yōu)化工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。結(jié)合工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的開展，注重抗震設(shè)計是比較基本的一個要求，工民建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的難度比較大，要求相對也比較高，需要結(jié)合不同需求進(jìn)行詳細(xì)分析，確保其能夠體現(xiàn)出更強的適宜性。為了更好提升工民建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計水平，基于性能進(jìn)行抗震設(shè)計是比較有效的一個方式，其在當(dāng)前的實際運用也確實表現(xiàn)出了一些明顯優(yōu)勢，具備較強探討價值。

1工民建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的問題

1.1工民建結(jié)構(gòu)規(guī)則性問題

現(xiàn)代工民建體形普遍較大，因此一旦遭受地震災(zāi)害，其受到的影響更加嚴(yán)重，但如果工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠形成規(guī)則性，那么就能夠適當(dāng)?shù)慕档偷卣馂?zāi)害對工民建的影響。而目前社會對于工民建設(shè)計的要求多種多樣，其中難免存在部分不規(guī)則的工民建，此類工民建通過分析可以證實，其在許多實際地震當(dāng)中受到的損害最為嚴(yán)重。工民建結(jié)構(gòu)不規(guī)則的主要表現(xiàn)為：工民建外部存在明顯凹凸、工民建沒有依照對稱原則進(jìn)行設(shè)計，此類結(jié)構(gòu)設(shè)計雖然能夠滿足觀感上的需求，但顯然在地震災(zāi)害當(dāng)中，會受到更多的影響，出現(xiàn)坍塌、劇烈晃動等現(xiàn)象，不利于人群撤離。

1.2工民建平面布設(shè)問題

（1）工民建承重物的分布布設(shè)。工民建承重物主要是指承重柱，在現(xiàn)代大規(guī)模工民建的條件下，其相對較低的樓層規(guī)模會更大，此時就需要運用大量的承重柱來進(jìn)行支撐，而因為規(guī)模較大，承重柱的分布布設(shè)難度也會提高，所以在部分工民建結(jié)構(gòu)當(dāng)中，承重柱的布設(shè)會出現(xiàn)不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象。

（2）電梯平面布設(shè)。電梯是現(xiàn)代工民建當(dāng)中常用設(shè)備，而電梯需要電梯井提供行動空間，但在許多工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，其并沒有考慮到電梯井的抗側(cè)力剛度，此時如果遭受地震災(zāi)害，很容易從電梯井處導(dǎo)致工民建結(jié)構(gòu)的坍塌。

（3）墻體布設(shè)。墻體是任何形式工民建物都必須具備的工民建結(jié)構(gòu)，其同樣起到了承重作用，在地震災(zāi)害當(dāng)中的功能與承重柱相同，但在許多工民建當(dāng)中因不同的設(shè)計要求出現(xiàn)了不均勻墻體布設(shè)，使得整體工民建結(jié)構(gòu)的力學(xué)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不合理現(xiàn)象，降低了工民建整體的抗震性。此外，部分墻面的結(jié)構(gòu)剛度分布存在不足，同樣不利于工民建抗震性。

1.3屋頂設(shè)計的問題

在現(xiàn)代大規(guī)模工民建的基礎(chǔ)上，當(dāng)其遭受地震災(zāi)害時，其不單地基基礎(chǔ)會受到劇烈影響，屋頂同時導(dǎo)致劇烈搖晃的重要因素。屋頂在工民建整體當(dāng)中，除了實現(xiàn)遮風(fēng)擋雨的功能外，還能夠向承重柱、承重墻施加應(yīng)力，使整體工民建結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性提升。而部分工民建當(dāng)中，其對于屋頂?shù)墓っ窠ù嬖谶^重或者過輕的現(xiàn)象，影響了相互應(yīng)力的作用。此外，還有部分設(shè)計當(dāng)中出現(xiàn)了屋頂重心偏移的現(xiàn)象，此類現(xiàn)象在地震內(nèi)，非常容易出現(xiàn)坍塌，需要嚴(yán)格進(jìn)行改善。

2工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震措施

2.1抗震設(shè)計以位移為基礎(chǔ)

抗震設(shè)計以位移為基礎(chǔ)能全面進(jìn)行抗震性能設(shè)計，提高工民建物的抗震能力，是符合現(xiàn)代工民建物抗震設(shè)計的需要。該方法是以位移為基本出發(fā)點，通常將位移控制運用到工民建結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，通過為位移譜的位移偏移計算出剪力的數(shù)值，進(jìn)行工民建物的結(jié)構(gòu)分析，如何進(jìn)行性能提升，通過具體的配筋進(jìn)行有效設(shè)計，采用增加剛度的方法，將位移目標(biāo)進(jìn)行變化，提高工民建物的抗震能力，有效的考慮抗震性能中的位移偏移的重要性，有效提升其在設(shè)計理論的應(yīng)用過程，有效增加其使用方法，有效提高工民建物的抗震性能。抗震設(shè)計以位移為基礎(chǔ)的方法是提高工民建物抗震性能的有效方式，符合現(xiàn)代工民建物提高性能的有效方法。

2.2抗震場地選擇

在相同的設(shè)計條件下，場地的地質(zhì)條件對工民建抗震性能有著極大的影響，并且受到地震破壞程度差異明顯，所以做好抗震場地選擇工作十分重要。在選擇抗震場地時，盡可能避免地質(zhì)較差的場地，降低地震帶來的災(zāi)害。通常情況下，微風(fēng)化與中等風(fēng)化基巖、密實砂土層、含水量低的黏土都是較為有利的建設(shè)場地，而軟土、液化土、濕陷性黃土都是不利場地，需要正確辨別場地的影響因素。如果工程建設(shè)區(qū)域地質(zhì)不理想，則需要結(jié)合土質(zhì)采取加強措施，同時要對可能出現(xiàn)的不利條件進(jìn)行估算，并采取預(yù)先防護(hù)措施進(jìn)行加固處理。如果發(fā)生地震時可能出現(xiàn)斷裂的場地，需要重點加強地基，確保基礎(chǔ)工程的安全。

2.3工民建結(jié)構(gòu)平面布置的規(guī)則與對稱性

根據(jù)抗震理念，對工民建立面、平面設(shè)計時，應(yīng)確保工民建結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。對于不規(guī)則工民建工程通常都是采用空間結(jié)構(gòu)計算模型；對于工程結(jié)構(gòu)中較為薄弱的環(huán)節(jié)，需要提高內(nèi)力系數(shù)，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對彈塑性變形進(jìn)行分析，薄弱部位需要采用針對性抗震設(shè)計。對稱性同樣是抗震設(shè)計中的重要一環(huán)，需要工民建結(jié)構(gòu)對稱、質(zhì)量分布對稱、剛度對稱。通常最理想的方案是“三心重合”，三心即平面形心、質(zhì)量中心、剛度中心。結(jié)構(gòu)對稱也就是抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)對稱，該種對稱較為容易實現(xiàn)，主要保證主體結(jié)構(gòu)沿著主軸方向進(jìn)行剛度、強度設(shè)計，變形特征差異不大；保證沿抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)當(dāng)中的主軸線強度、剛度分布均勻；結(jié)構(gòu)整體具備一定的協(xié)調(diào)能力，確保剛度、強度能夠滿足扭矩性能，這樣即可在發(fā)生地震災(zāi)害時，工民建結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)變形，避免主體結(jié)構(gòu)、構(gòu)件遭到破壞。

2.4嚴(yán)格規(guī)范工民建物的高度和寬度

首先要嚴(yán)格控制工民建物的高度和寬度，在工民建施工之前，對于工民建設(shè)計超高或者高寬比不符合標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)予嚴(yán)格的把控，對于高度接近限高或者高寬比接近不合標(biāo)準(zhǔn)，為了加強工民建物的穩(wěn)定性和抗震能力應(yīng)該在其底部增加一層豎向構(gòu)件，一般情況下采用的豎向構(gòu)件采用混凝土柱或者混凝土墻等。其次在進(jìn)行工民建物抗震設(shè)計計算時候，采用的計算方法應(yīng)該使用經(jīng)過主管部門認(rèn)定的符合工民建力學(xué)模型的方法，對于計算結(jié)果，應(yīng)該滿足工民建物的實際要求和基本規(guī)定。

2.5設(shè)置多重抗震防線

在地震災(zāi)害出現(xiàn)的時候，要是多了一道抗震的防線，也就給人們的逃生提供了多一分的希望，而且會為工民建結(jié)構(gòu)整體抗震性能的提升提供保障。在抗震設(shè)計中，采用多重防線的設(shè)置方式具有非常重要的現(xiàn)實意義。應(yīng)該選擇具備優(yōu)秀延展性能的原材料對其中一道抗震防線進(jìn)行設(shè)置，再選擇其它的一些適合用做抗震設(shè)計的各種材料和部件設(shè)置更多的防線。對多重防線進(jìn)行設(shè)置的優(yōu)點在于能夠有效的對地震所帶來的沖擊力進(jìn)行緩沖，降低地震