【摘要】隨著時代的發(fā)展，建筑技術水平的提高，各種不同風格、不同功能的建筑拔地而起。但建筑安全問題也時有發(fā)生，給人們的財產(chǎn)和人生安全在成了極大的損失。其中由地震帶來的危害又顯得尤為突出。本文通過介紹抗震設計的含義、原則、措施三個方面使大家進一步了解建筑設計的抗震理念，加強對抗震設計在現(xiàn)代建筑中應用的重視程度，旨在采取最合理的措施建造出更安全的建筑。
　　
　　【關鍵詞】抗震理念，建筑設計，設計原則，抗震措施
　　
　　引言
　　為了保證結構具有足夠的抗震可靠性而對建筑工程結構做的概念設計主要考慮了以下因素場地條件和場地土的穩(wěn)定性;建筑物的平、立面布置及其外形尺寸;抗震結構體系的選取、抗側(cè)力構件的布置以及結構質(zhì)量的分布;非結構構件與主體結構的關系及其兩者之間的錨拉;隔震和消能減震的措施設計;結構材料與施工質(zhì)量等。本文僅簡單的介紹基于抗震理念建筑設計。
　　一、抗震概念設計的含義
　　抗震設計是通過地震作用的取值和抗震措施共同實現(xiàn)的，通過總結歷次地震災害后發(fā)現(xiàn)，對于結構抗震設計來說，“概念設計”比“數(shù)值計算”更為重要。結構抗震性能的決定因素是良好的“概念設計”，也就是說，“概念設計”是結構抗震設計的首要問題。所謂“概念設計”是指在進行結構設計時，既要著眼于結構的整體地震反應，又按照結構的破壞機制和過程，靈活運用抗震設計準則；既要把握整體布置的大原則，又兼顧了關鍵部位的細節(jié)，從根本上解決了結構抗震設計的問題，有效地提高了結構自身的整體抗震能力。
　　
　　二、抗震設計的一般原則
　　2.1場地和地基
　　建筑結構在地震作用下的破壞情況有四種：
　　2.1.1地震時，在水平和豎向振動作用下，建筑物的內(nèi)力和變形驟增，甚至結構的受力形式發(fā)生改變，最終導致建筑物承載力不足甚至于喪失或者變形過大而破壞。
　　2.1.2地震作用下，由于節(jié)點強度不足、延性不夠、錨固失效，使得結構構件缺乏可靠的連接，建筑物喪失整體性而遭破壞。
　　2.1.3地震作用下，由于地基承載力下降或地基土液化，使得地基部分失效甚至于完全失效，最終導致建筑物傾斜、倒塌。
　　2.1.4由地震引發(fā)的次生災害如火山、洪水、滑坡、泥石流等造成建筑物的嚴重破壞。所以場地的選擇是建筑抗震設計成功的第一步，從選址工作開始就應該選擇對抗震有利的地段，盡量避開不利的地段，避不開時應采取有效措施確保地基的穩(wěn)定性；任何情況下均不考慮在抗震危險地段建造建筑物。
　　2.2規(guī)則性建筑
　　在建筑的方案設計階段就應該盡量采用規(guī)則建筑方案，即建筑平、立、剖應規(guī)則、簡單、對稱；結構側(cè)向剛度、材料強度和質(zhì)量的分布應均勻、連續(xù)，無突變，因為不規(guī)則的建筑在水平地震作用下也會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，進而破壞。
　　2.3合理的結構體系
　　一個合理的結構體系，首先應有明確的計算簡圖和合理、簡潔的傳力途徑，對于不規(guī)則建筑，應采用空間計算模型計算地震力，考慮扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)影響，使其更接近實際工況。不在同一結構單元混用受力體系，優(yōu)先選用現(xiàn)澆混凝土結構，在多層砌體房屋中優(yōu)先采用橫墻承重的結構體系，在底層框架抗震墻砌體房屋中，優(yōu)先采用混凝土抗震墻。體型復雜的建筑，設置合理的抗震縫將上部結構分割成相互獨立、相對規(guī)則的結構單元。
　　2.4計算結果的校核
　　一般來說，在結構設計中，通常采用計算軟件進行抗震分析，這就要求設計人員對所用軟件的適用范圍、技術條件、計算模型等均有深刻的認識和充分的掌握，對所有計算結果，應經(jīng)認真分析校核，只有經(jīng)分析判斷結果合理、有效后，方可用于工程實際。
　　
　　三、建筑抗震設計措施
　　對結構構件采用多道設防，嚴格按規(guī)范要求保證“強柱弱梁”，“強剪弱彎”，“強節(jié)點弱構件”，加強節(jié)點連接，加強梁、柱端頭箍筋加密區(qū)的箍筋量。所用材料等級不低于規(guī)范要求的最低等級，從而有效減小材料的脆性，計算中還應嚴格控制梁的相對受壓區(qū)高度。砌體結構應按規(guī)范要求設置圈梁、構造柱等，有效約束砌體，提高砌體的延性和整體性。非結構構件比如框架填充墻兩端應與柱有效拉結，附屬構件女兒墻、雨篷、挑檐等除保證自身整體性能外，還應與主體結構有可靠連接和錨固。
　　3.1建筑結構隔震
　　使用隔震技術不僅達到了減輕地震對上部結構造成損壞的目的，而且建筑裝修及室內(nèi)設備也得到有效保護。隔震建筑的結構體系一般由下部結構、隔震裝置、上部結構組成。根據(jù)隔震層設置的位置不同，可分為以下幾種：
　　3.1.1地基隔震
　　地基隔震即隔震層設在基礎以下的地基中。歷史上曾采用糯米墊層或砂墊層隔震，也能取得～定效果。還有的用一層軟粘土一層砂土，其間加入一層土工布，使地震波在地基中被多次反射吸收達到衰減的效果。但由于土的性狀較難由人來控制，它常隨自然條件而變更，因此效果不穩(wěn)定。杭州市抗震辦曾組織研制了一種改性瀝青阻尼隔震墊，達到了良好的交蜾。
　　3.1.2基礎隔震．
　　基礎隔震是在基礎與上部結構之間設置隔震裝置，減小地震動往上部結構傳遞，降低上部結構的地震反應。該種隔震方法適用于體形規(guī)則的低層或多層建筑結構，用于高層建筑結構的效果較差(隔震結構延長了結構的自振周期)。基礎隔震包括粘彈性隔震、滾軸(珠)滑移隔震、摩擦擺隔震、摩擦滑移隔震等多種形式，隔震裝置有夾層橡膠墊隔震裝置、基底滑移隔震裝置、混合隔震裝置等等，其減震效果可達8％～60%
　　3.1.3層間隔震
　　層間隔震是結構隔震與抗震相結合的一種方法，它是在原結構上安裝由質(zhì)量和隔震支座組成的耗能減震裝置，地震時，耗能減震機構吸收并消耗地震能委，減小結構的地震反應。該方法適用于舊房加層、抗震加固，減震效果～般在10％～40％之間。雖然層間隔震的效果不如基礎隔震，但它可利用結構的加層或原結構的隔熱層，做適當?shù)母慕ǘ�達到減震的目的，簡單易行，隔震裝置采用橡膠支座。在上海，幾棟高層建筑用此方法控制結構的第二振型反應，收到很好的效果。
　　3.1.4懸掛隔震
　　懸掛隔震是將結構的全部或大部分質(zhì)量懸掛起來，使地面運動傳遞不到主體質(zhì)量，產(chǎn)生不了慣性力，從而起到隔震作用。它最具有代表性的是巨型剛框架懸掛體系，其結構分為主框架和子結構：主框架同—般框架結構：子結構采用索或吊桿懸掛，分布有主要質(zhì)量，此體系可以有數(shù)地隔離主框架和子結構，減少地震作用的傳遞，控制結構的地震反應。因此，目前已經(jīng)廣泛被很多國家采用該方法在橋梁、火電廠鍋爐架中應用廣泛。著名的香港匯豐銀行新大樓(43層)即采用此種方法隔震。
　　3.2消能減震技術
　　消能減震技術主要通過提高結構的附加阻尼來減少結構的地震反應。其應用十分廣泛：不僅可用于新建結構的減震設計，也可用于現(xiàn)結構的抗震加固：適用于鋼筋混凝土結構，更適合鋼結構、高聳結構；一般應用于上部結構，也可應用于基礎隔震建筑中的隔震層。消能減振技術是用特別設置的機構和元件將地震動的能量加以吸收耗散，以保護主體結構的安全。這比傳統(tǒng)的依靠結構本身及其節(jié)點的延性耗散地震能量相比顯然是前進了—步。但是消能元件往往與主體結構是不能分離的，而且常常是主體結構的一個組成部分，也不能完全避免主體結構出現(xiàn)彈塑性變形，因此它還不能完全脫離延性結構的概念。從另一方面考慮，減振消能也可以看作是增加結構阻尼的方法。消能減震技術的實際應用效果與所選用的消能裝置關系較大，消能裝置的種類繁多，主要有摩擦阻尼器、塑性肖能器、粘滯阻尼器、磁流變阻尼器、形狀記憶合金阻尼器等。從阻尼器的工作原理方面可分為滯回型和粘滯型兩類，亦可稱為位移相關型和速度相關型。
　　3.3機敏減震
　　支撐體系無粘結鋼支撐體系是一種機敏的減震支撐體系。在內(nèi)核鋼支撐和外包鋼管之間不粘結，或者在內(nèi)核鋼支撐和外包鋼筋混凝土或鋼管混凝土之間涂無粘結漆形成滑移界面。在支撐中段設置外包層，在支撐兩端適當部位露出內(nèi)核鋼支撐，再用高強度螺栓與框架結構連接，以保證壓力和拉力都只由內(nèi)核鋼支撐承受。滑移界面的材料和幾何尺寸需要精心設計和施工，以允許內(nèi)核鋼和外包層之間相對滑動，同時約束內(nèi)核鋼支撐的橫向變形，防止內(nèi)核鋼支撐在壓力作用下發(fā)生整體屈曲和局部屈曲。
　　3.4蹺動振動控制減震設計
　　蹺動減震設計有兩種方法：一種是整個上部結構與下部基礎在豎向不緊固；另一種是結構中地震力較大的柱、豎向連續(xù)墻、支撐等部分構件與下部基礎不緊固。前—種方法適用于高寬較大的建筑物在強烈地震作用下會產(chǎn)生很大豎向拔力的情形。
　　3.5地震震向與建筑物走向
　　汶川大地震導致的房屋倒塌無數(shù)，同時也有不少的房屋屹立不倒。經(jīng)過專家的現(xiàn)場勘察，房屋例塌和震向密切相關。所謂的震向，即地震發(fā)生以后，導致房屋震動的方向。此次汶川大地震，震向為東北一西南走向，房子如果和它同向，隨它一起搖晃，則受損嚴重，而房屋走向和震向垂直的話，損傷明顯小得多。以板式結構為例，板式方向與斷裂帶走向垂直的話，其抗震能力至少可以提高3度。“我們雖然不能精確預報地震發(fā)生的時間和地震的強度，但是，知道了斷裂帶的走向以后，一旦發(fā)生地震，地震波的傳遞方向所導致房屋晃動的方向，還是有規(guī)律的。”同濟大學規(guī)劃設計專家吳志強如是說。“今后，在重建規(guī)劃中，一定要考慮這個因素。房屋走向和震向交叉，其抗震能力可提高3度。”
　　結束語
　　建筑設計人員在日常設計工作中，必須學會熟練運用概念設計，并使這一理念貫穿于結構設計工作的整個過程當中，既要嚴格把握好設計的大原則，又要全面考慮諸多因素，最終才能保證設計的科學性和嚴謹性，為社會創(chuàng)造更多精品工程。
　　
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