【摘 要】對抗震分析與設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)中的應用進行了介紹。主要分析了現(xiàn)行規(guī)范抗震分析與設(shè)計的內(nèi)容、我國高層建筑抗震的抗震分析與設(shè)計中常見問題以及抗震分析與設(shè)計的新趨勢。

【關(guān)鍵詞】抗震;概念設(shè)計;問題;必要性
  (一)建筑抗震設(shè)計的簡述
  地震是一種突發(fā)的自然災害,是由地下某處薄弱巖層破裂或地球板塊互相擠壓、沖撞引起振動,并以波的形式傳至地表引起的地面運動。在歷史上我國就是世界上的地震多發(fā)國家之一,1976年7月28日發(fā)生的唐山地震帶給人民的災難極為慘重,死亡達24萬多人,地震之所以造成人民生命財產(chǎn)和國民經(jīng)濟嚴重的損失,直接原因有三:一是地震引起滑坡、地裂、斷層等嚴重的地面變形,直接損害結(jié)構(gòu)物;二是地震引起結(jié)構(gòu)物地基的震陷、砂土液化,使地基失效;三是結(jié)構(gòu)物在劇烈的振動中因承載力不足、變形過大、連接接頭破壞、構(gòu)件失穩(wěn)甚至整體傾覆而破壞。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計主要針對后一種情況而言,《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011(以下簡稱抗震規(guī)范)規(guī)定:對位于抗震設(shè)防區(qū)的建筑物必須進行抗震設(shè)計,以預防為主,使建筑經(jīng)抗震設(shè)防后,減輕地震破壞,避免人員傷亡,減少經(jīng)濟損失,實踐證明,若想防控建筑工程質(zhì)量出現(xiàn)問題,工程的設(shè)計質(zhì)量是第一道關(guān)口。由于在設(shè)計上出現(xiàn)的問題,會給工程施工階段與交付使用等方面帶來很多安全質(zhì)量隱患,所以一定要嚴格的管理建筑的抗震設(shè)計,20世紀以來,中國共發(fā)生6級以上地震近千次。最近100里,中國死于地震的人數(shù)高達55萬之多,占全球地震死亡人數(shù)的53%。所以城市中的地震災害主要是由建筑物的倒塌、破壞直接或間接造成的,因而提高各類工程的抗震能力就成為減輕城市震害的重要對策之一?茖W地確定抗震設(shè)防標準,嚴格按照標準進行工程設(shè)計,認真按照抗震設(shè)計施工和監(jiān)理,工程就會具有較強的抗震能力,強震發(fā)生時才能有效減輕震害。
 。ǘ┙ㄖO(shè)計在抗震中的問題
  我國地震活動頻度高、強度大、震源淺、分布廣,是一個地震多發(fā)國家。地震是一種多發(fā)性的隨機震動,其復雜性和不確定性很難把握,要準確預測建筑物震害的特性和參數(shù),目前還很難做到。抗震慨念的設(shè)計強調(diào),在工程設(shè)計一開始,就應把握好場地條件和場地土的穩(wěn)定性、能量輸入、建筑物的平、立面布置及其體形、結(jié)構(gòu)體系、剛度分布、抗側(cè)力構(gòu)件的布置、構(gòu)件延性;材料與施工質(zhì)量等幾個主要方面,其中主要的問題有以下幾點:
  1.設(shè)計人員“思想保守”與過于“開放”
  “思想保守”體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面比較多,例如:現(xiàn)在很多高層住宅,剪力墻過多過厚,由于剛度過大,導致相對側(cè)移值過小,遠遠小于規(guī)范的規(guī)定值,一來不利于建筑物抗震,二來不經(jīng)濟。
  2.專業(yè)技術(shù)知識不扎實,專業(yè)之間配合不到位
  有些設(shè)計人員沒有扎實的專業(yè)技術(shù)知識,自然設(shè)計出的建筑圖紙會出現(xiàn)很多問題,給施工帶來難度。不具備扎實的專業(yè)知識,在施工過程中出現(xiàn)的臨時性問題更是難以應付,有的甚至對施工工藝都不太了解。
  3.平面布局的剛度不均。抗震設(shè)計要求建筑的平、立面布置宜規(guī)正、對稱,建筑的質(zhì)量分布和剛度變化宜均勻,否則應考慮其不利影響。但有的平面設(shè)計存在嚴重的不對稱:一邊進深大,一邊進深小;一邊設(shè)計大開間,一邊為小房間;一邊墻落地承重,一邊又為柱承重。平面形狀采用L、π形不規(guī)則平面等,造成了縱向剛度不均,而底層作為汽車庫的住宅,一側(cè)為進出車需要,取消全部外縱墻,另一側(cè)不需進出車輛,因而墻直接落地,造成橫向剛度不均。這些都對抗震極為不利。
  4.抗震構(gòu)造柱布置不當。如外墻轉(zhuǎn)角處,大廳四角未設(shè)構(gòu)造柱或構(gòu)造柱不成對設(shè)置;以構(gòu)造柱代替磚墻承重;山墻與縱墻交接處不設(shè)抗震構(gòu)造柱;過多設(shè)置抗震構(gòu)造柱等。
  上述這些問題的存在,倘若不能得到改正,勢必對建筑物的安全帶來隱患。上述這些問題的存在,倘若不能得到改正,勢必對建筑物的安全帶來隱患。上述這些問題的原因是多方面的,有認識方面的原因有計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)化過程中出現(xiàn)的原因,有設(shè)計人員忽視了抗震概念設(shè)計方面的原因(未能從整體、全局上把握好),有法律建設(shè)方面的原因(在工程抗震設(shè)防管理方面缺乏國家政府法律依據(jù),特別是處罰方面),通過這些問題來研究中短柱的問題,并且根據(jù)實際建筑結(jié)構(gòu)及其在強震作用下的破壞過程是很復雜的,目前難以對此進行較為精確而可靠的計算。因此,20世紀70年代以來,各國標準強調(diào)了工程技術(shù)人員必須重視“結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計”,即根據(jù)地震災害調(diào)查、科學研究和工程經(jīng)驗等所形成的基本原則和設(shè)計思路,進行建筑結(jié)構(gòu)的總體布局并確定細部構(gòu)造。這種設(shè)計理念將有助于明確結(jié)構(gòu)抗震思想,不但有利于提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能,而且也為有關(guān)抗震計算創(chuàng)造有利條件,使計算分析結(jié)果更能反映今后地震時結(jié)構(gòu)的實際地震反應。
  (三)建筑設(shè)計在抗震方面的必要性
  近幾十年來結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法的研究與進展,尤其是各國歷次大地震對人類造成嚴重災害的經(jīng)驗教訓,使世界各國地震工程學者及工程抗震設(shè)計人員逐步取得了較為一致的認識。用形象語言來概括,即遵循“小震不壞,大震不倒”的設(shè)計原則。這已成為當今世界各國公認的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計準則,并開始在各國規(guī)范中有所體現(xiàn),根據(jù)城市和經(jīng)濟高速穩(wěn)步發(fā)展,對抗震設(shè)防提出了更高要求,也打造了良好的物質(zhì)平臺。有效提高工程抗震能力,越來越成為社會共識。建筑抗震可歸納為:1、慎重選擇場地;2、科學確定工程的抗震設(shè)防標準,特殊工程要進行地震安全性評價;3、不同類型建筑要采用適合的結(jié)構(gòu)形式;4、合理布置,平面立面要規(guī)則些,底層層高跨度不宜過大;5、盡量采用隔震減震技術(shù);6、注重施工質(zhì)量;地震是地殼運動在某些階段發(fā)生急劇變化時的一種自然現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計,全世界每年發(fā)生的地震約達500萬次,其中絕大多數(shù)地震由于發(fā)生在地球深處或者它所釋放的能量小而人們難以感覺到;而人們感覺到的地震,也即有感地震,僅占總量的1%左右;能造成災害的強烈地震則為數(shù)更少,平均每年十幾起。然而,就是這些每年為數(shù)不多的地震,卻給人們帶來了無可挽回的巨大經(jīng)濟財產(chǎn)損失和觸目驚心的人身傷亡事故。據(jù)有關(guān)方面對世界上130次傷亡巨大的地震震害資料所做的統(tǒng)計表明,95%以上的傷亡是因為無抗震能力或抗震能力低的建筑物倒塌而造成的。典型的例子如,日本是個多地震國家,政府一貫重視建筑物抗震設(shè)計,其防震設(shè)施和技術(shù)相當先進,建筑物通常具備了抗御7~8級地震的能力;而阿爾及利亞當?shù)胤课萁ㄖ|(zhì)量普遍低劣,抗震性能差,地震時易坍塌。由此可見,對建筑物進行有效的抗震設(shè)計是減輕地震災情最有效、最根本的措施。
  (四)總結(jié):
  地震是一種突發(fā)式的自然災害現(xiàn)象,從世界各國減輕地震災害所采取的措施來看,主要有三條:一是加強地震預報,力爭在地震發(fā)生前采取行動以減少損失;二是在設(shè)計和施工方面提高各類建筑物對地震的抵抗能力,包括對已建建筑進行抗震能力鑒定及加固;三是加強地震時應急指揮和救援工作?傊瑥母鱾環(huán)節(jié)上重視和把關(guān),把地震災害盡量降到最小、最輕。
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