試論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本抗震措施

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震措施 

　　隨著我國經(jīng)濟的快速進展，建筑物越來越多，也越來越高，在這種情況下必須做好抗震設(shè)計�？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范是設(shè)計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中遵循的原則，使結(jié)構(gòu)滿足強度、剛度、延性及耗能能力等方面的要求，以而實現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的目的，但是在實際設(shè)計中，卻達不到看作效果。因此， 我們在對建筑物進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，必須把建筑物的抗震問題放到非常重要的位置，并采取適當(dāng)?shù)拇胧�，盡量避免地震對建筑物的損壞。

        1 建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要素 

　　1.1 在抗震設(shè)計中有意識、有目的地控制薄弱層（部位），使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。 

　　1.2 一個抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架——剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。 

　　1.3 構(gòu)件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構(gòu)件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。 

　　1.4 強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導(dǎo)致倒塌�？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時倒塌。 

　　1.5 要使樓層（部位）的實際承載能力和設(shè)計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層（部位）的比值有突變時，會由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。 

　　1.6 要防止在局部上加強而忽視了整個結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。 

　　2 建筑抗震的理論分析 

　　2.1 建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范。建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范實際上是各國建筑抗震經(jīng)驗帶有權(quán)威性的總結(jié)，是指導(dǎo)建筑抗震設(shè)計（包括結(jié)構(gòu)動力計算，結(jié)構(gòu)抗震措施以及地基抗震分析等主要內(nèi)容）的法定性文件它既反映了各個國家經(jīng)濟與建設(shè)的時代水平，又反映了各個國家的具體抗震實踐經(jīng)驗。它雖然受抗震有關(guān)科學(xué)理論的引導(dǎo)，向技術(shù)經(jīng)濟合理性的方向發(fā)展，但它更要有堅定的工程實踐基礎(chǔ)，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識，現(xiàn)代規(guī)范中的條文有的被列為強制性條文，有的條文中用了“嚴(yán)禁，不得，不許，不宜”等體現(xiàn)不同程度限制性和“必須，應(yīng)該，宜于，可以”等體現(xiàn)不同程度靈活性的用詞。 

　　2.2 抗震設(shè)計的理論 

　　2.2.1 擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀(jì)10～40年代發(fā)展起來的一種理論，它在估計地震對結(jié)構(gòu)的作用時，僅假定結(jié)構(gòu)為剛性，地震力水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心上。地震力的大小當(dāng)于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個比例常數(shù)（地震系數(shù)）。 

　　2.2.2 反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜理論是在加世紀(jì)40～60年代發(fā)展起來的，它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解，以及結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ)，是加理工學(xué)院的一些研究學(xué)者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。 

　　2.2.3 動力理論。動力理論是20世紀(jì)70-80年廣為應(yīng)用的地震動力理論。它的發(fā)展除了基于60年代以來電子計算機技術(shù)和試驗技術(shù)的發(fā)展外，人們對各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性反應(yīng)過程有了較多的了解，同時隨著強震觀測臺站的不斷增多，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應(yīng)，從而完成抗震設(shè)計工作。 

　　3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的有利抗震措施 

　　3.1 建筑物結(jié)構(gòu)懸掛隔震，將建筑物的全部或者一部分懸掛起來以隔離地震，就是我們常說的懸掛結(jié)構(gòu)，名字很恰當(dāng)?shù)乇磉_了它的特點，同時，我們也能很直接的感受到它的缺點和局限，即耗費的成本太大，和并不適合于普遍的推廣，雖然是一種非常行之有效的方法，但是執(zhí)行起來卻是值得商榷的。一般情況下，大型的鋼結(jié)構(gòu)會采用此種措施。大型鋼結(jié)構(gòu)一般分為主框架和子框架，在懸掛體系中，子框架通過索鏈或者吊桿懸掛于主框架上，地震來臨時主體框架雖然受到?jīng)_擊，但是其子框架以及其他零部件是用近似于雙節(jié)棍的鏈接方式與主體相連的，那么主體受到的沖擊力在傳送給子框架時就會減小很多，有益于保護子體框架。 

　　3.2 建筑物基礎(chǔ)設(shè)置隔震裝置減震，這這種減震措施與上文的不同之處在于是在建筑物中間加上輔助材料或者部分已達到減震目的，而前者則是在整體框架結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新上入手，減震裝置屬于獨立于建筑物自身的材料，使用得當(dāng)最多可使震力減少三分之一左右，不過這種方法局限于非高層建筑，高層如果采取這種方法，反而會增加建筑物的質(zhì)量，而使地震來臨時，這些附屬物的重量給生命和財產(chǎn)造成更大的傷害。 

　　3.3 建筑物地基，用具有防震功能的材料，徹底從根源上穩(wěn)固地基，將防震落實到最底部，從而到達減震的最終目的。傳統(tǒng)的做法是在建筑物的基礎(chǔ)部位用粘土和砂子結(jié)合固定，也可以直接設(shè)置粘土或砂子墊層。在我國建筑史上，曾經(jīng)有人突發(fā)奇想以糯米為原材料，采其優(yōu)良的粘著性，在建筑物底部形成防震的糯米墊層，減少震對建筑物的損害，不可謂不奇，當(dāng)然現(xiàn)當(dāng)今的材料學(xué)，尤其是建筑材料學(xué)已經(jīng)發(fā)展的足夠進步，我們可以不仿照古人的做法了，但是這種創(chuàng)新和探索的精神還是值得我們學(xué)習(xí)的。 

　　3.4 層間隔震，層間隔離主要用于舊房改建的改建中對于防震的需求，在施工方面很簡潔，專業(yè)性不強，居民可自行操作。當(dāng)然于此對應(yīng)的是低收益，也就是層間隔離的效果沒有上述幾種方法明顯，這也是必然的，因為舊房改建，舊房的地基，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是不能改變的，也是無法改變的，所以只能作為輔助結(jié)構(gòu)使用，其作用原理與前面提到的在建筑物中增加輔助減震的原理基本相同，可以借鑒，也可以根據(jù)不同的具體情況選擇使用。 

　　4 結(jié)語 

　　總之，建筑物的抗震問題是目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計界討論比較多的話題之一， 也是涉及到人類生命財產(chǎn)安全的重要問題， 因此， 我們在對建筑物進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候， 必須把建筑物的抗震問題放到非常重要的位置， 并采取適當(dāng)?shù)拇胧��?盡量避免地震對建筑物的損壞。 

　　參考文獻 

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