建筑结构抗震设计与建筑安全

关键词：建筑结构设计；提高； 安全性 

　　引言 

　　加强对建筑抗震技术的研究和管理，确保建筑工程设计质量和安全，促进建筑行业健康发展，避免因设计问题导致建筑生产事故的发生，探索建筑结构的创新设计，是目前建筑结构设计工作的首要任务。因而建筑结构设计人员应不断总结以往的设计经验，积极探索确保建筑结构设计质量，为提供高质量的建筑打下坚实的基础。 

　　1.建筑结构设计现状分析 

　　抗震度不够。近几年发生的几起大地震造成的损失足以说明我国一些地方的建筑抗震性很差，未达到我国规定的标准。因此保证建筑物的抗震性能是减少地震发生时人员伤亡及财产损失的重要问题。在建筑结构设计中提高抗震设计水平是提高建筑结构设计水平的一个重要方面。目前大多数工程设计施工人员尚未完全掌握隔震减震技术，一些工程采用的设计施工方案不尽合理，可能影响工程质量安全；由于专业配合不到位，建筑水、暖、电等专业设计没有考虑隔震减震技术要求，震后可能产生不必要的非结构性破坏；由于业主、物业公司缺乏相关专业知识，使用管理不当，可能导致隔震减震设施失效带来安全隐患。 

　　关于建筑物的抗震性能设计，我国颁布了《建筑抗震设计规范》，为我国的建筑抗震设计提供了依据。《规范》中规定：“小震（超越概率63%）不坏、中震（超越概率10%）可修、大震（超越概率2%）不倒”。而一些建筑公司领导对建筑物的抗震性能的重视程度不够，导致了公司员工也不重视抗震性，尤其是建筑结构设计人员。有些建筑结构设计人员对抗震设计的认识不透，设计过程中个别忽略抗震性原则，造成了建筑物施工过程仅仅是一个表面工程，而实质是建筑物并不具有真正的抗震性能。这种现象在我国不少地区屡见不鲜。当然我国地域辽阔，各个地区的情况不同，地震几率与地震级别各有不同。不能恪守规则，不了解实际情况进行设计。建筑结构设计者要根据地区的实际状况，选择不同的抗震规范，以免造成不必要的浪费。 

　　2.提高建筑结构设计中安全性的措施 

　　2.1 抗震建筑材料 

　　在建筑结构设计过程中，选择质量好的抗震建筑材料是相当重要的，本问将简要介绍一下几种： 

　　2.1.1 加气混凝土 

　　加气混凝土是一种轻质多孔、保温隔热、防火性能良好、可钉、可锯、可刨和具有一定抗震能力的新型建筑材料。早在三十年代初期，我国就开始生产这种产品，并广泛使用于上海国际饭店、上海大厦、福州大楼、中国人民银行大楼等高低层建筑中。是一种优良的新型建筑材料。并且具有环保等优点。 

　　加气混凝土砌块一般重量为500-700千克/立方米，只相当于粘土砖和灰砂砖的1/4-1/3，普通混凝土的1/5，是混凝土中较轻的一种，适用于高层建筑的填充墙和低层建筑的承重墙。使用这种材料，可以使整个建筑的自重比普通砖混结构建筑的自重降低40%以上。由于建筑自重减轻，地震破坏力小，所以大大提高建筑物的抗震能力。 

　　2.1.2 抗震防水建筑材料 

　　这种材料对于地震易发地区的房屋及其他建筑大有好处。这种合成材料是沥青乳液和波特兰水泥的混合物，外加一种吸水性是其体积的300倍的聚合物。 在室温条件下，这些材料成份呈液体，可被泵送。一旦混合在一起，即刻成胶体。这种合成材料的压缩强度较低，但其韧性即吸震能力较高。制作地基回填料，可以减低建在其上的建筑物所受到的冲击波作用，用做回填料还可以免掉造价昂贵的深桩基费用。这种材料刚混合时呈胶体，因此它可被喷注在隧道墙板与石块之间，而不会分散到间隙积留的水中。而且由于这种材料在凝固时，出现稍许膨胀，因此在墙板和石块之间形成紧贴密封。 

　　2.1.3 碳纤维复合材料 

　　碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。 

　　碳纤维复合材料对于地震易发地区的房屋及其他建筑的优势表现为：（1）高强度（是钢铁的5倍）；（2）出色的耐热性（可以耐受2000℃以上的高温） ；（3）出色的抗热冲击性；（4）低热膨胀系数（变形量小）；（5）热容量小（节能）；（6）比重小（钢的1/5）；（7）优秀的抗腐蚀与辐射性能。 

　　2.2 提高建筑抗震技术 

　　要切实做好建筑隔震减震技术的推广应用和工程质量监管工作，充分发挥隔震减震技术在提高建筑抗震能力方面的积极作用，提高应用隔震减震技术建筑工程的质量安全水平。 

　　2.2.1 强柱弱梁 

　　强柱弱梁指的是使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求。用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。“强柱弱梁”不仅是手段，也是目的，其手段表现在人们对柱的设计弯矩人为放大，对梁不放大。其目的表现在调整后，柱的抗弯能力比之前强了，而梁不变。即柱的能力提高程度比梁大。这样梁柱一起受力时，梁端可以先于柱屈服。 

　　强柱弱梁是一个从结构抗震设计角度提出的一个结构概念。就是柱子不先于梁破坏，因为梁破坏属于构件破坏，是局部性的，柱子破坏将危及整个结构的安全---可能会整体倒塌，后果严重。要保证柱子更“相对”安全，故要“强柱弱梁”。 

　　2.2.2 韧性接头 

　　建筑物的梁柱接头处是应力最大的地方，梁柱接头处破坏即整栋建筑物有立即倒塌的危险。要确保建筑物受力后，接头处不得先行破坏的作法就是在接头处紧密配置围束箍筋，其间距应大于10cm。 

　　2.2.3 围束箍筋及系筋 

　　围束箍筋弯勾应为135°，系筋弯钩各为135°及90°并交错配置，可加强主筋对抗垂直震力，避免造成柱子挫屈破坏而倒塌。 

　　主筋断筋点附近（或围束箍筋间距变大处）的补强设计原理： 

　　当塑铰区的塑铰还未完全形成时，若主筋断筋点附近或围束箍筋间距变大处的弯矩就已经大于该区域的弯矩容量，则可能使非塑铰区较原先所期望产生塑铰的柱底区更早产生塑铰而破坏。？会发生此情形的原因可能是因为主筋的延伸长度不足，易发生握裹脆性破坏。或因此处的箍筋量比柱底少，塑铰既使产生，也无法完全发挥。此外，弯矩屈服会降低混凝土的抗剪强度，因此也有可能发生弯矩剪力破坏。由上可知，主筋点断筋的破坏模式非常复杂，有弯矩破坏、握裹破坏、剪力破坏及韧性不足等。 

　　2.2.4 二元系统结构 

　　抗弯矩构架采用柱梁接头紧密箍筋的做法达到整体韧性提升，而强度及劲度部份就交由剪力墙与斜撑来承担。剪力墙强度极大，劲度也大，而抗弯矩系统刚好弥补其韧性差。 

　　3.结束语 

　　通过对以上建筑结构抗震设计中所选取的抗震材料和运用的抗震技术进行简要分析，使得进一步完善抗震设防工程性措施，经济、高效、合理地提高建筑工程抗震能力，保障经济社会可持续发展和广大人民群众生命财产安全。 

　　参考文献： 

　　[1]刘卫东：对建筑结构设计相关问题的探讨. 

　　[2]高 鹏：乔可义 重视概念设计，提高建筑结构设计的质量.