混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)探析

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摘要:在合理分析混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要性基礎(chǔ)上，科學(xué)地對(duì)目前我國(guó)混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的不足和問題進(jìn)行了剖析，并針對(duì)這些問題提出了相應(yīng)的合理解決辦法和設(shè)計(jì)優(yōu)化措施，從而有效地探究提升我國(guó)混凝土建筑抗震性能的有效手段。

關(guān)鍵詞:建筑，混凝土結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計(jì)

0引言

自進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市化建設(shè)的不斷加快，我國(guó)城市建筑尤其是高層建筑的建設(shè)需求量在與日攀升，這同時(shí)也使得建筑設(shè)計(jì)的抗震性能和安全性能越來(lái)越受到人們的高度重視。混凝土結(jié)構(gòu)因其本身具有整體性能好、可塑性高以及耐火性好等特點(diǎn)，成為了我國(guó)當(dāng)代建筑行業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)當(dāng)中應(yīng)用最為廣泛，使用頻率最高的建筑結(jié)構(gòu)材料，所以，它的安全性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)于整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能起到了直接性的影響。因此，相關(guān)建筑設(shè)計(jì)工作者一定要充分地認(rèn)識(shí)到混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，并且積極采取科學(xué)有效地設(shè)計(jì)理念和方法，來(lái)合理的設(shè)計(jì)與提升混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能，從而科學(xué)地提升建筑設(shè)計(jì)的安全性和穩(wěn)定性。

1混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問題

1．1前期準(zhǔn)備工作不完善

不論是對(duì)于建筑設(shè)計(jì)而言，還是施工而言，前期的準(zhǔn)備工作都是必不可少的，前期準(zhǔn)備工作中所包含的相關(guān)設(shè)計(jì)資料收集、施工規(guī)范整理、施工材料購(gòu)買與審核以及設(shè)計(jì)方案的審核等內(nèi)容，都對(duì)整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震設(shè)計(jì)起到了非常關(guān)鍵的影響，因此，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的建筑抗震性能設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，前期準(zhǔn)備工作的完善與否至關(guān)重要。然而，據(jù)相關(guān)調(diào)查部門統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)每年的混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能審核當(dāng)中，很多混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震能力不符合國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定的抗震能力標(biāo)準(zhǔn)，而這其中很大一部分原因就來(lái)自于一些建筑設(shè)計(jì)公司對(duì)于設(shè)計(jì)之初的前期準(zhǔn)備工作做的不怎么完善所引起的。比如說(shuō)，以混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震性能設(shè)計(jì)前期的現(xiàn)場(chǎng)勘查測(cè)量工作為例，由于每一個(gè)地方的實(shí)際地理情況、地形地貌、自然環(huán)境、土壤條件以及水文條件等都是不相同的，但是一些建筑設(shè)計(jì)人員在對(duì)其進(jìn)行實(shí)地考察、勘探測(cè)量的時(shí)候，沒有及時(shí)的采用變通的測(cè)量方法，對(duì)于不同地形地貌的施工場(chǎng)地，采用同一套測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，進(jìn)而導(dǎo)致一些特殊的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)沒有被測(cè)量勘察到，而后來(lái)的建筑設(shè)計(jì)師在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，也沒有能夠及時(shí)得到所有的真實(shí)信息，不能夠全面的、透徹的了解施工場(chǎng)地的實(shí)際條件與情況，最終導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來(lái)的混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震性能無(wú)法達(dá)到實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，施工前期的準(zhǔn)備工作至關(guān)重要。

1．2防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)范

防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能設(shè)計(jì)當(dāng)中，最為關(guān)鍵也是最為有效地設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法，它其中包括了抗震層、防震縫以及抗震支座三大主要防震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這三大抗震結(jié)構(gòu)對(duì)于整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的建筑抗震性能起到了關(guān)鍵性的影響，所以至關(guān)重要。根據(jù)我國(guó)相關(guān)法律法規(guī)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)條文規(guī)定，當(dāng)出現(xiàn)以下三種情況時(shí)，抗震層、防震縫以及抗震支座這三大防震結(jié)構(gòu)都必須滿足設(shè)計(jì)規(guī)范:第一種，混凝土結(jié)構(gòu)的建筑房屋中平面的所有尺寸大小，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了我國(guó)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》中的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范限度值，并且還沒有設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全強(qiáng)化措施的情況下，混凝土建筑的抗震層、防震縫以及抗震支座的設(shè)計(jì)就必須都要有。第二種，對(duì)應(yīng)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑的各部分不同的功能結(jié)構(gòu)，其剛度和承載壓力的負(fù)荷能力存在著很大的差距，并且還沒有設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全強(qiáng)化措施的情況下，混凝土建筑的抗震層、防震縫以及抗震支座的設(shè)計(jì)就必須都要有。第三種，對(duì)于一些設(shè)計(jì)感比較強(qiáng)，上層建筑與下層建筑之間存在著巨大的錯(cuò)層，并且還沒有設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全強(qiáng)化措施的情況下，混凝土建筑的抗震層、防震縫以及抗震支座的設(shè)計(jì)就必須都要有。然而根據(jù)實(shí)際的相關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)很多混凝土結(jié)構(gòu)建筑的相關(guān)防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都沒有達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)，建筑的抗震性能有待考驗(yàn)。

2提升混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能設(shè)計(jì)的有效措施

2．1完善前期準(zhǔn)備工作

設(shè)計(jì)與施工前期的準(zhǔn)備工作對(duì)于整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震設(shè)計(jì)起到了非常關(guān)鍵的影響，因此，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的建筑抗震性能設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，前期準(zhǔn)備工作的完善與否至關(guān)重要。相關(guān)建筑設(shè)計(jì)工作人員可以從以下幾個(gè)方面來(lái)完善混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作:第一，做好實(shí)地的地震災(zāi)害數(shù)據(jù)分析?；炷两Y(jié)構(gòu)建筑的抗震性能設(shè)計(jì)的主要目的就是為了抗震，因此，要想保證設(shè)計(jì)出來(lái)的混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能能夠滿足實(shí)際的需求，相關(guān)建筑設(shè)計(jì)師就必須要了解工程所在地的實(shí)際地質(zhì)災(zāi)害情況。地震災(zāi)害的數(shù)據(jù)分析工作包括當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)屬于平原、丘陵還是山地結(jié)構(gòu)，近百年內(nèi)的地震災(zāi)害發(fā)生頻率是多少，以及是否處于地下斷層等情況，這些信息的采集都能夠?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)師提供有力的當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生幾率和強(qiáng)度大小等信息，從而更好地開展混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震設(shè)計(jì)。第二，強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)。延性設(shè)計(jì)即抗形變能力設(shè)計(jì)，一般情況下，在地震災(zāi)害來(lái)臨時(shí)，強(qiáng)大的地震沖擊波會(huì)造成地面土壤層波動(dòng)和碎裂等情況的產(chǎn)生，這種情況下的混凝土建筑會(huì)因?yàn)榈刭|(zhì)的變化，而受到很大的形變壓力，而要想在這種強(qiáng)大的形變壓力下保證建筑的穩(wěn)定性能，就需要建筑設(shè)計(jì)師加強(qiáng)對(duì)于建筑本身的結(jié)構(gòu)延性設(shè)計(jì)，強(qiáng)化建筑本身的負(fù)載能力和抗壓能力。

2．2強(qiáng)化防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2．2．1抗震層設(shè)計(jì)

抗震層是現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中的三大基本結(jié)構(gòu)之一，從設(shè)計(jì)位置的角度上來(lái)說(shuō)，抗震層設(shè)計(jì)所在的部位和發(fā)揮作用的部位，都在建筑基礎(chǔ)的頂部，是整個(gè)建筑抗震結(jié)構(gòu)當(dāng)中，最為基礎(chǔ)也是最為關(guān)鍵的抗震結(jié)構(gòu)，它的存在能夠起到隔離地震沖擊波與建筑體的作用，不讓混凝土建筑體直接與地震沖擊波相接觸，從而最大程度上的減少地震沖擊波對(duì)于混凝土建筑體的影響，減少地震對(duì)于建筑體的損壞，提升混凝土建筑的穩(wěn)定性和安全性。在實(shí)際的設(shè)計(jì)和施工操作當(dāng)中，抗震層的設(shè)計(jì)如下所述:首先，為保證抗震層的設(shè)計(jì)不影響整個(gè)混凝土建筑體設(shè)計(jì)的功能性和合理性，建筑設(shè)計(jì)師可以將抗震層設(shè)計(jì)在地下室的柱頂或者層頂。然后，考慮到抗震層本身的特殊性，也為了為抗震層的施工和后期的維護(hù)與修理提供一定的方便性，一般情況下，相關(guān)建筑設(shè)計(jì)師可以在抗震層的頂部和基礎(chǔ)面之間，預(yù)留80cm的小空間。

2．2．2防震縫設(shè)計(jì)

防震縫同樣也是混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中的三大基本組成結(jié)構(gòu)之一，它的設(shè)計(jì)是為了當(dāng)?shù)卣馂?zāi)害來(lái)臨時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)的建筑在地震沖擊的情況下，產(chǎn)生一些變形時(shí)，為其形變預(yù)留一些適當(dāng)?shù)男巫兛p隙，進(jìn)而將整個(gè)建筑體劃分為多個(gè)不同的空間，減少相互的影響，也就是說(shuō)，防震縫的存在事實(shí)上就是為了給地震作用下建筑體的各部分避免相互擠壓沖撞，而預(yù)留的伸縮縫。從設(shè)計(jì)的位置角度上來(lái)說(shuō)，防震縫的設(shè)計(jì)貫穿了整個(gè)混凝土建筑的結(jié)構(gòu)體，整個(gè)建筑體的各單元功能區(qū)都有其存在的影子，所以，它承擔(dān)的責(zé)任很大，功能性和安全性要求非常的高。在實(shí)際的設(shè)計(jì)和施工當(dāng)中，防震縫的寬度設(shè)計(jì)需要依據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況和防震設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，寬度設(shè)計(jì)過小或者過寬都會(huì)影響到其整體的功能性發(fā)揮。

2．2．3抗震支座設(shè)計(jì)

抗震支座的功能是對(duì)地震能量的一個(gè)緩沖和滑動(dòng)釋放，與上述抗震層和防震縫相比，抗震支座的使用位置多在于混凝土結(jié)構(gòu)建筑體容易受到地震影響比較大的部分，位置和數(shù)量根據(jù)實(shí)際的需求為準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)。需要注意的一點(diǎn)是，抗震支座的設(shè)計(jì)與選擇應(yīng)當(dāng)采取以下幾個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)為參考:第一，地震波測(cè)試。相關(guān)建筑設(shè)計(jì)工作者可以通過模擬地震波的方式，來(lái)測(cè)試抗震支座的性能，從而設(shè)計(jì)出合適的使用位置和使用數(shù)量，來(lái)滿足實(shí)際的抗震性能需求。第二，混凝土結(jié)構(gòu)的建筑體本身有一定的設(shè)計(jì)使用年限，因此，相關(guān)建筑設(shè)計(jì)工作人員在進(jìn)行抗震支座的選擇與設(shè)計(jì)時(shí)，同樣也需要考慮到抗震支座的使用年限，一般情況下，根據(jù)相關(guān)的法律法規(guī)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，建筑體防震支座的使用壽命應(yīng)當(dāng)長(zhǎng)于混凝土建筑體本身的使用壽命年限。

3結(jié)語(yǔ)

混凝土結(jié)構(gòu)作為我國(guó)當(dāng)代建筑行業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)當(dāng)中應(yīng)用最為廣泛，使用頻率最高的建筑結(jié)構(gòu)材料，它的結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)的質(zhì)量對(duì)于整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全性能和穩(wěn)定性能都有著非常重要的影響，因此，相關(guān)建筑設(shè)計(jì)師一定要充分地認(rèn)識(shí)到混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，并且積極采取科學(xué)有效地設(shè)計(jì)理念和方法，來(lái)合理的設(shè)計(jì)與提升混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能，從而科學(xué)地提升建筑設(shè)計(jì)的安全性和穩(wěn)定性。

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作者:趙端 單位:太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院