建筑结构工程抗震设计思路及策略的研究

2019-01-131李楠2汪月

魅力中国 2019年35期

1李楠 2汪月

（1身份证号码：2109211982****0041，辽宁沈阳 110000；2身份证号码：2105221986****0028，辽宁本溪 117200）

一、设计原则

地震的发生有强烈的破坏性和危害性，如若建筑的稳定性差，抗震能力弱，地震带来的地基下沉或者塌陷的问题使建筑直接坍塌，这种“危险”的建筑对人民的人身和财产安全带来了极大的威胁，同时对于建筑设计人员和施工人员带来极大的挑战。因此在建筑设计方面需要通过不同的静力和动力分析方法进行精确的受力计算，再通过弹性变形的模型对建筑薄弱区域进行模拟。地震的能量冲击使建筑的外层和内层受力不同而导致变形，需要计算两者不同强度的力合成后的分布。面对复杂建筑结构，计算的重点是考虑面对地震产生的偏差位移造成的房屋产生一定量的弹性变形，其中对于这个变形量的控制为房屋抗震性的核心。

二、设计思路

只有良好的抗震设计才能胜任后续施工的质量保证。由于地震伴随突发性，地震的强度和持续时间均不确定，因此保障设计的建筑的抗震性能，必须从多个方面进行考虑，结合地震带来的各项不确定因素，根据实际地理情况合理分析，全面提高应对各级地震和余震的能力。

（一）合适的设计方案

地震产生的冲击功施加在建筑体上，在建筑中进行吸收此能量即可减缓地震的破坏力。材料产生塑性变形使会吸收大量的能量并且释放热量，通过计算建筑材料的弹性变形与塑性变形的临界点即刚度，在保证建筑刚度不会发生断裂的同时，进行能量的合理吸收。在地基设计时，通过火车轨道的减振环的作用应用在建筑中，可以使建筑地基吸收大量的能量，从而提高上层的稳定性。在设计过程中还有大量抗震的应用，进行抗震整体性的设计，考虑建筑的架构和规模，保障建筑的安全和稳定性。

（二）材料和结构的合理采用

建筑中有承重梁柱和非承重梁柱之分，其中承重部分大多强度高且使用材料截面大，这对于正常的建筑而言是合理的设计，但材料强度与韧性是相对立的两个指标，想满足强度的需要韧性就会降低，这样在地震发生过程中其变形能力差导致脆性断裂是非常大的安全隐患。因此在选材应结合稳定性、抗震性等多个方面进行合理选择，既满足强度的要求也符合塑韧性的安全配比。同时，建筑的受力点应进行适当的分散，由传统的单一或少量的受力结构转变为发散性，网络型等多种受力结构。运用此方法协调变形能力大大加强，即使某部分受地震破坏，也不影响整体的稳定性。

三、目前主要设计问题

建筑的选址缺少抗震意识，一般房产开发仅仅看重其经济价值进行楼盘开发。这种被金钱蒙蔽双眼而不考虑其场地安全问题进行建造的行为，面对突如其来的地震是致命的打击。同时建筑的地质勘探是花架子，很多勘探部门所谓“专业人员”仅仅是查看地基表面的平整度和底层表面的土壤岩石状况，并没有借助专业的仪器设备进行深层次的挖掘考察。

与此同时，设计人员和施工人员均把重心放在整体结构的抗震优化中，忽略了一切建筑的基础地基的重要性。地基与土壤接触，强大的能量可以通过被土壤吸收，然而对于地基的不重视、不设计、不作为导致能量不能传递，一直施加在建筑中，最终导致建筑坍塌。此外，由于抗震建筑本身参与设计和建造的人员有限，且大都经验较少甚至没经验，仅仅根据书籍记载进行计算推导，这与实际的建筑截然不同，会出现严重的死搬硬套带来的错误或者误差。没有大量的抗震设计经验和实地工作经验的人员应通过不断学习后才能着手此工作。

四、设计优化方法

（一）建筑外观造型抗震设计

在地震地带尽量避免一味地追求造型极致且高耸入云的视觉观感，建筑最重要的是实用性舒适性，内在格局和布局设计也是重要的组成部分。建筑不对称或者外观独特的设计不应应用在地震带附近上。抗震设计要求受力均匀且能量易传导转移，外观和特征必须在保证其抗震性和稳定性的基础上才能考虑。

（二）建筑结构抗震设计方法

建筑对称结构可以使受力更加均匀，不仅能够有效的抵御能量的冲击还能多维度和方向进行能量扩散。同时，如果对称的一部分收到损害，旁边的钢架结构仍然可以协助抵抗变形，这种协调变形能力是对抗地震的利器。设计每层房间和承重部位，应考虑应力的作用，不能因某一部分脆弱致使整栋楼梯受到牵连发生严重变形的扭曲变形。房梁、房柱和墙体等部位都应当依据地震的不同等级进行抗震设计，以防止地震发生时，混凝土钢筋受到地震的影响而造成损坏。建筑物中应当存在很多的抗震防线，地震发生时，人们能够依靠地震防线保障生命安全。

（三）建筑重要组成部位抗震设计

建筑中均有安全通道便于应对紧急事件的人员疏散，这种通道属于重要的建筑组成部分，应重点加强抗震能力。此外楼梯间和楼层板均为重要结构骨架，这种部分的材料一定要使用特殊的抗震钢筋进行浇筑，以增加强度和塑性。最后应在一栋建筑中设计多组安全通道，楼梯不能仅在建筑尽头设计一处，应在中间等合理位置进行多通道的设计，以提供大量的逃生手段，缩短逃生时间。