摘 要：本文在介紹建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思路的基礎(chǔ)上，分析了我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中抗震設(shè)防烈度較低、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)不合理、結(jié)構(gòu)與材料的選用等方面存在的問(wèn)題，并提出了建筑工程抗震設(shè)計(jì)應(yīng)采取的措施等。

　　關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)師評(píng)職范文,建筑結(jié)構(gòu),抗震設(shè)計(jì),具體措施

　　前言

　　現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是指在不同滯回規(guī)律和地面運(yùn)動(dòng)特征下，結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)與自振周期以及最大非彈性動(dòng)力反應(yīng)間的關(guān)系。現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論是在對(duì)結(jié)構(gòu)非彈性性能研究的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。

　　1、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的內(nèi)容概述

　　建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)完整、系統(tǒng)的概念，從場(chǎng)址的選擇到建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，抗震設(shè)計(jì)貫穿了整個(gè)過(guò)程，而且建筑物的抗震設(shè)計(jì)是衡量建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否符合要求的重要指標(biāo)。因此，準(zhǔn)確、合理的運(yùn)用不同的抗震設(shè)計(jì)方法是非常重要的，對(duì)于不同的建筑和不同的情況應(yīng)區(qū)別對(duì)待，從而尋求最合理的抗震設(shè)計(jì)。

　　1.1 合理選擇確定結(jié)構(gòu)屈服水準(zhǔn)的地震作用。一般先以一具有統(tǒng)計(jì)意義的地面峰值加速度作為該地區(qū)地震強(qiáng)弱標(biāo)志值(即中震的)，再以不同的R(地震力降低系數(shù))得到不同的設(shè)計(jì)用地面運(yùn)動(dòng)加速度(即小震的)來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，從而確定了結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)。

　　1.2 制定有效的抗震措施使結(jié)構(gòu)確實(shí)具備設(shè)計(jì)時(shí)采用的R所對(duì)應(yīng)的延性能力。其中主要包括內(nèi)力調(diào)整措施(強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎)和抗震構(gòu)造措施等。

　　隨著對(duì)地震作用規(guī)律認(rèn)識(shí)的深入，這一規(guī)律已被各國(guó)規(guī)范所接受。在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)在同一烈度區(qū)的同一類結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)情況取用不同的R，也就是不同的用于強(qiáng)度設(shè)計(jì)的地震作用。當(dāng)R取值較大，即用于設(shè)計(jì)的地震作用較小時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的延性要求就越嚴(yán);反之，當(dāng)R取值較小，即用于設(shè)計(jì)的地震作用較大時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的延性要求就可放松。

　　2、當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀分析

　　2.1 抗震設(shè)防烈度較低

　　關(guān)于建筑物的抗震性能設(shè)計(jì)，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：“小震(超越概率63%)不壞、中震(超越概率10%)可修、大震(超越概率2%)不倒”。現(xiàn)在許多專家學(xué)者提出，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度已不能適應(yīng)國(guó)情的需要，認(rèn)為我國(guó)“取用了可能是世界上最低的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度”，并主張“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度水平應(yīng)該大幅度提高”。

　　此外，有些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)抗震設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)不透，設(shè)計(jì)過(guò)程中個(gè)別忽略抗震性原則，具體抗震計(jì)算方法和構(gòu)造規(guī)定的安全度也不如國(guó)外，在配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等一系列保證抗震延性的要求上遠(yuǎn)不如國(guó)外嚴(yán)格。我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)除了設(shè)防烈度較低外，結(jié)構(gòu)失效帶來(lái)的損失愈來(lái)愈大，因而有人主張結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度下應(yīng)該采用彈性設(shè)計(jì)。

　　2.2 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)不合理

　　①承重柱截面高度設(shè)計(jì)過(guò)小。這種情況多發(fā)生于六度抗震設(shè)防區(qū)，一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員誤認(rèn)為六度設(shè)防就是不設(shè)防，為圖受力分析方便，故意把柱子的截面高度設(shè)計(jì)得過(guò)小，使梁柱的線剛度比加大(因一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)中規(guī)定：當(dāng)梁柱的線剛度比大于4時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖中梁柱節(jié)點(diǎn)可簡(jiǎn)化為鉸支)。這種做法雖然易于進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析，卻給房屋結(jié)構(gòu)埋下了隱患，不但影響了房屋的耐久性，也會(huì)讓用戶產(chǎn)生恐懼心理。

　　②建筑設(shè)計(jì)高度存在問(wèn)題。按我國(guó)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3—2002)規(guī)定，在一定設(shè)防烈度和一定結(jié)構(gòu)型式下，鋼筋混凝土高層建筑都有一個(gè)適宜的高度。這個(gè)高度是我國(guó)目前建筑科研水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和施工技術(shù)水平下，較為穩(wěn)妥的，也是與目前整個(gè)土建規(guī)范體系相協(xié)調(diào)的。因?yàn)殡S著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變，很多參數(shù)如安全指標(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等將會(huì)超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍。

　　2.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)與材料的選用

　　我國(guó)150米以上的建筑，采用的三種主要結(jié)構(gòu)體系(框-筒、筒中筒和框架-支撐體系)，都是其他國(guó)家高層建筑采用的主要體系。但國(guó)外，特別在多發(fā)生的地震區(qū)，都是以鋼結(jié)構(gòu)為主，而在我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)占了90%。如此高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外都還沒(méi)有經(jīng)受較大地震作用的考驗(yàn)。在高層建筑中采用框架-核心筒體系，因其比鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量少，又可減少柱子斷面，故常被業(yè)主所看中。混合結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土內(nèi)筒往往要承受80%以上的震層剪力，有的高達(dá)90%以上。此外，在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時(shí)，需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強(qiáng)層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成大剛度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變，常常會(huì)使與加強(qiáng)層或轉(zhuǎn)換層相鄰的柱構(gòu)件剪力突然加大，加強(qiáng)層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”。因此在需要設(shè)置加強(qiáng)層及轉(zhuǎn)換層時(shí)，要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式，盡量減小其本身剛度，減小其不利影響。

　　3、加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的具體措施

　　3.1 基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

　　我國(guó)現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，是以承載力為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。即：用線彈性方法計(jì)算結(jié)構(gòu)在小震作用下的內(nèi)力、位移;用組合的內(nèi)力驗(yàn)算構(gòu)件截面，使結(jié)構(gòu)具有一定的承載力;位移限值主要是使用階段的要求，也是為了保護(hù)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件;結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力是通過(guò)構(gòu)造措施獲得的。為了實(shí)現(xiàn)基于位移的抗震設(shè)計(jì)，第一步需要研究簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的構(gòu)件變形與配筋關(guān)系，實(shí)現(xiàn)按變形要求進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì);進(jìn)而研究整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性后的變形與構(gòu)件變形的關(guān)系。

　　3.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁柱抗震

　　所謂強(qiáng)柱弱梁主要是考慮到如果一個(gè)建筑物的梁壞了，只會(huì)導(dǎo)致建筑物局部受到損壞，但是如果柱子壞了，就會(huì)導(dǎo)致建筑物的整個(gè)受力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，出現(xiàn)整體建筑坍塌的現(xiàn)象。但是，在實(shí)際操作過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，建筑物的柱也不是越強(qiáng)越好，柱的軸壓比也不能太高，如果軸壓比過(guò)高，在大地震發(fā)生時(shí)將對(duì)建筑物的邊柱產(chǎn)生最少30%以上的附加軸力，這對(duì)建筑物的安全問(wèn)題是致命性的。因此，不是強(qiáng)柱弱梁就一定能夠保證建筑物不倒塌。我們通常要注意以下幾個(gè)方面：①控制好建筑物的柱軸壓比。保證這個(gè)比率在各種建筑物中不超過(guò)1%，并且要對(duì)重點(diǎn)部位的柱斷面和配筋進(jìn)行特別處理，對(duì)角柱和邊柱要加強(qiáng)，通常要加密箍筋;②科學(xué)配置框架柱和小截面柱的鋼筋。確保不小于20，矩形的柱面我們要采用對(duì)稱配筋的方法，增強(qiáng)穩(wěn)定性;③巧妙設(shè)計(jì)梁配筋。對(duì)于梁的配筋來(lái)說(shuō)我們應(yīng)該加強(qiáng)梁中部的配筋，而支座部分的配筋可以根據(jù)情況適當(dāng)降低。這樣有利于形成梁鉸機(jī)制，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，因梁端的塑性鉸作用而增加柱的實(shí)際承載能力。

　　3.3 抗震構(gòu)造措施

　　通過(guò)抗震構(gòu)造措施來(lái)保證形成塑性鉸的部位具有足夠的塑性變形能力和塑性耗能能力，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)的整體性。我國(guó)的抗震措施中對(duì)耗能機(jī)構(gòu)的考慮也基本遵循了這一思路，采用了“梁柱塑性鉸機(jī)構(gòu)” 模式，而放棄了基于塑性力學(xué)的“理想梁鉸機(jī)構(gòu)”模式。抗震設(shè)計(jì)中，為了避免沒(méi)有延性的剪切破壞的發(fā)生，采取了“強(qiáng)剪彎”的措施來(lái)處理構(gòu)件受彎能力與受剪能力的關(guān)系問(wèn)題。對(duì)于梁柱等構(gòu)件，延性的影響因素最終可歸納為最根本的兩點(diǎn)：混凝土極限壓應(yīng)變，破壞時(shí)的受壓區(qū)高度。影響延性的其他因素實(shí)質(zhì)都是這兩個(gè)根本因素的延伸。在抗震設(shè)計(jì)中為保證結(jié)構(gòu)的延性，常常采用控制受拉鋼筋配筋率，保證一定數(shù)量受壓鋼筋，通過(guò)加箍筋保證縱筋不局部壓屈失穩(wěn)以及約束受壓混凝土，對(duì)柱子限制軸壓比等。

　　4、結(jié)束語(yǔ)

　　綜上所述，對(duì)于地震災(zāi)害，應(yīng)貫以預(yù)防為主的方針，而其中最根本的是提高工程結(jié)構(gòu)的抗震能力。地震災(zāi)難主要來(lái)源于房屋和工程結(jié)構(gòu)的破壞和倒塌。因此，必須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震減災(zāi)進(jìn)行詳細(xì)研究。如何在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合考慮結(jié)構(gòu)服役期內(nèi)強(qiáng)、弱震的發(fā)生概率，針對(duì)業(yè)主的功能需求和經(jīng)濟(jì)能力，合理選擇抗震設(shè)計(jì)方案，有效地減輕工程的地震破壞，避免人員傷亡，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的最大化成為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容。