高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)探究
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第一篇：建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中不足及對(duì)策探析
【摘要】本文從高層建筑抗震的角度出發(fā)，闡述了目前高層建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的不足，并提出了相應(yīng)的對(duì)策。
【關(guān)鍵詞】高層建筑；抗震設(shè)計(jì)；建筑問題；應(yīng)對(duì)策略
1.高層建筑在抗震設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題
1.1建筑物的整體高度問題
在一定結(jié)構(gòu)形式的高層建筑中，對(duì)高層建筑相對(duì)應(yīng)的高度有明確的規(guī)定，這主要是考慮到該建筑的安全性能和抗震性能。但是我國(guó)現(xiàn)在許多小區(qū)、商廈、行政樓越來越高，成為真正意義上的“摩天大樓”，而由于我國(guó)現(xiàn)在人口數(shù)量越來越多，人口老齡化嚴(yán)重，對(duì)于不斷增加的人口來說，可用空間也在逐漸減少，這就導(dǎo)致許多高樓超過了我國(guó)高層建筑的限制高度。當(dāng)建筑物高度超過地震極限值時(shí)，其抗震性能降低，高樓倒塌時(shí)，對(duì)周圍抗震性能較好的建筑物造成破壞，進(jìn)而造成不可挽回的損失。因此我國(guó)高層建筑在高度的選擇上，一定要做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先考慮建筑物的抗震性能，再考慮其高度及其他影響因素，使高層建筑盡可能安全。
1.2高層建筑地基的選取問題
目前很多建筑商對(duì)高層建筑的地基選擇問題，只考慮到是否在繁華地段，空間是否較大，而對(duì)地形、地貌等方面考慮較少。實(shí)際上對(duì)于高層建筑來說，地基應(yīng)該選擇更寬闊、更平緩的地帶，土質(zhì)要密實(shí)，而且要盡量遠(yuǎn)離河岸，建筑物不能跨越兩類或多類土壤，要盡量避免凹陷的地勢(shì)、山崖邊與土壤斷層處等不利于建筑的地形。如建設(shè)者選擇這樣不合適的地形作為高層建筑的地基，則抗震性能較差，建筑設(shè)施會(huì)有很大的安全隱患，將處于一定的風(fēng)險(xiǎn)之中。
1.3高層建筑材料的選擇
近幾年我國(guó)新聞?lì)l頻爆出多起房?jī)r(jià)過高的“豆腐渣工程”，媒體在2013年就有報(bào)道：鄭州沈家村村民到新居后，發(fā)現(xiàn)新居存在很多問題，滲水嚴(yán)重、墻皮大量脫落、地板不牢固、紙板上刷紅漆做門等，很多承包商拿了大筆錢卻使用廉價(jià)的建筑材料。建筑材料的質(zhì)量好壞是影響建筑物穩(wěn)定性的絕對(duì)因素。這類不合格的建筑設(shè)施，即使沒有遭遇地震，也有一定的安全隱患。因此在高層建筑施工中，必須選擇合適的建筑材料。不要為了省錢和利潤(rùn)而選擇劣質(zhì)產(chǎn)品[1]。
1.4高層建筑防震度較低
在高層建筑的設(shè)計(jì)過程中，由于采用了新技術(shù)、新理念、新材料，土木工程施工規(guī)范與施工力學(xué)指標(biāo)相結(jié)合，使得目前許多建筑物基本達(dá)到了抗震要求，但許多技術(shù)還不完善，不能真正抵抗地震的侵襲，不能很好地滿足設(shè)計(jì)要求。許多建筑設(shè)計(jì)者在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)地震工程的設(shè)計(jì)不夠合理，導(dǎo)致建筑抵抗地震的能力較差。許多高層建筑在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，都需要通過模擬試驗(yàn)來為其提供技術(shù)支持，使整個(gè)建筑方案更具實(shí)用性，也更符合當(dāng)前高層建筑的發(fā)展趨勢(shì)。若不進(jìn)行合理的試驗(yàn)，將產(chǎn)生許多設(shè)計(jì)上的缺陷，在后期的施工過程中也會(huì)產(chǎn)生許多問題，造成房屋結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較為明顯，房屋承載力下降，進(jìn)而影響房屋的整體結(jié)構(gòu)。此外，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行震害預(yù)測(cè)的過程中沒有應(yīng)用科學(xué)的手段和方法，對(duì)一些必要的防震措施準(zhǔn)備不充分，使高層建筑在遇到輕微地震時(shí)容易發(fā)生較大傾斜，造成破壞的可能性增大。
2.高層建筑的抗震理念規(guī)定
在我國(guó)，對(duì)建筑抗震標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定，例如在《建筑抗震規(guī)范》中有“三水準(zhǔn)”與“兩階段”兩條明確的規(guī)定?！叭疁?zhǔn)”即：當(dāng)遭受低于該地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震時(shí)，建筑物沒有受到損害，可以繼續(xù)使用，不需要維修；當(dāng)發(fā)生規(guī)定設(shè)防烈度地震時(shí)，建筑物的結(jié)構(gòu)發(fā)生了非彈性變形，建筑物本身也受到一定程度的破壞，雖然建筑物的結(jié)構(gòu)發(fā)生了一些變化和損壞，但通過修葺后能夠繼續(xù)使用；當(dāng)建筑物在區(qū)域內(nèi)遭受抗震設(shè)防烈度預(yù)測(cè)時(shí)，建筑物發(fā)生結(jié)構(gòu)非彈性的變化，破壞嚴(yán)重，但高層建筑仍能保持不塌陷，從根本上保證人們的生命安全和周圍地帶穩(wěn)定性?！皟呻A段”是實(shí)現(xiàn)“三水準(zhǔn)”的重要前提，第一階段是采用相應(yīng)的地震參數(shù)計(jì)算高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、承載力問題，以保證高層建筑在面臨相應(yīng)地震時(shí)具有一定的承載能力。二是計(jì)算高層建筑倒塌時(shí)的彈塑性層間位移角，使彈塑性層間位移角小于抗震規(guī)范的規(guī)定，達(dá)到“三水準(zhǔn)”中的第三水準(zhǔn)，即使面對(duì)強(qiáng)震建筑物也能屹立不倒。
3.高層建筑設(shè)計(jì)抗震對(duì)策
3.1分析高層建筑的抗震可靠度
以往工程設(shè)計(jì)者只考慮建筑物的荷載問題，未對(duì)建筑物的抗震性能進(jìn)行分析研究，或只片面地考慮建筑物的抗震問題。因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)全面、綜合地考慮和分析建筑材料參數(shù)的變化、地震強(qiáng)度對(duì)建筑物的影響及其他因素。將影響建筑物抗震性能的各種因素，作為高層建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)高層建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，應(yīng)從抗震概念、抗震驗(yàn)算、構(gòu)造措施三個(gè)方面入手，把抗震與減震結(jié)合起來，盡可能考慮其他因素對(duì)建筑抗震的影響[2]。
3.2選擇有利的抗震場(chǎng)地
不同地質(zhì)條件下的建筑，在面對(duì)地震時(shí)都有不同的表現(xiàn)。例如，建筑在土質(zhì)較疏松的河岸地帶，與在土質(zhì)較硬、平坦、開闊的土地上建造的建筑，其抗震能力就有很大區(qū)別。因此我們?cè)谛藿ǜ邔咏ㄖr(shí)，一定要把好基礎(chǔ)建設(shè)關(guān)。嚴(yán)格做好地質(zhì)勘探工作，從某種程度上說，能夠保證高層建筑的抗震能力。在可能的情況下，應(yīng)盡量避免不利于建筑的區(qū)域，并根據(jù)抗震場(chǎng)地設(shè)計(jì)建筑物的其他抗震因素。
3.3選擇適應(yīng)的建筑材料
合理選擇建筑材料，可以在一定程度上避免“豆腐渣工程”。在建筑材料的選擇上，工程設(shè)計(jì)者應(yīng)與建筑結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)，從建筑物的抗震強(qiáng)度和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面來選擇建筑材料。如資金允許，盡可能選用高性能混凝土及高強(qiáng)鋼筋材料，以提高高層建筑的抗震性能。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，科技的高速發(fā)展，新的抗震材料已經(jīng)出現(xiàn)，因此在建筑材料的選擇上，可以采用新的隔震、抗震材料，盡量使材料達(dá)到最大的抗震效果[3]。
3.4選擇合適的抗震結(jié)構(gòu)體系
除抗震材料外，還需選擇合適的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行抗震。對(duì)于高層建筑，可優(yōu)先選擇不承擔(dān)重力荷載的垂直支撐或填充墻，或者選擇軸壓較小、延展性較好的抗震材料，這些材料可作為高層建筑抗震的第一道防線。第二道防線是高層建筑的框架結(jié)構(gòu)。在面對(duì)地震時(shí)，通過框架支撐的抗震物體不能承受荷載時(shí)，會(huì)造成一定程度的破壞，而框架能起到加固抗震墻、吸收地震力度的作用。因此，抗震墻和框架結(jié)構(gòu)可以提高高層建筑的抗震能力。
3.5加強(qiáng)地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)
地基是房屋建筑的基礎(chǔ)，對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，要提高其抗震能力，最困難、最重要的部分就是地基的設(shè)計(jì)處理工作。在抗地震設(shè)計(jì)中，建筑物的穩(wěn)定性和使用壽命與地基的質(zhì)量直接相關(guān)，各高層建筑周圍的地質(zhì)條件各不相同，因此在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，也要考慮周圍的環(huán)境和地質(zhì)條件，根據(jù)實(shí)際高層建筑的要求，進(jìn)行抗震方案設(shè)計(jì)工作。地基處理過程中，必須做好勘察、檢測(cè)工作，對(duì)于局部巖體的復(fù)雜和環(huán)境因素，必須采取嚴(yán)格的技術(shù)措施。在某些區(qū)域，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，需要更科學(xué)、合理的技術(shù)措施來處理，以防止地質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)建筑物整體性能的影響。地基基礎(chǔ)對(duì)工程的影響很大，會(huì)影響到工程的進(jìn)度和建筑的最終效果，因此，加強(qiáng)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提[4]。
3.6做好抗震減重比值的設(shè)計(jì)工作
做好高層建筑抗震減重設(shè)計(jì)，提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)者應(yīng)保證剪力墻配筋的水平分布，在豎向布置鋼筋時(shí)，應(yīng)盡量控制鋼筋結(jié)構(gòu)的布置順序，力求鋼筋排列均勻。與此同時(shí)，拉筋路與各排布筋的綁扎方式也要做好間距設(shè)計(jì)。有些地區(qū)地震活動(dòng)比較頻繁，在抗震形勢(shì)較嚴(yán)重的地區(qū)，可采用剪力墻鋼筋四排配筋法，對(duì)房屋進(jìn)行加固，應(yīng)分別在水平和垂直方向上均勻分布。采用拉筋方法需用將其與各排分布筋綁扎的方式，體現(xiàn)出四排配筋方法的整體密度。
3.7遵循高層建筑結(jié)構(gòu)規(guī)律
高層建筑都有自己的設(shè)計(jì)原則，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，首先要使建筑設(shè)計(jì)合理化，實(shí)用化，必須對(duì)建筑的外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等進(jìn)行細(xì)致設(shè)計(jì)。建造工程也需要從多環(huán)節(jié)、多角度為抗震設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備，將抗震理念貫穿于建筑設(shè)計(jì)全過程之中，確保每一個(gè)設(shè)計(jì)步驟都貫穿抗震理念設(shè)計(jì)的內(nèi)容。在高層建筑中存在著局部過大、質(zhì)量不均勻的情況，這樣的高層建筑極易出現(xiàn)質(zhì)量問題，甚至?xí)?dǎo)致建筑物倒塌，造成嚴(yán)重的安全隱患。建筑物的外形保持規(guī)律性也是為了避免一些自然現(xiàn)象，因此在設(shè)計(jì)中需要考慮抗震性、抗腐蝕性、防風(fēng)性等因素，設(shè)計(jì)者必須把設(shè)計(jì)安全放在第一位，同時(shí)也要重視高層建筑材料的設(shè)計(jì)和選用。選用鋼筋和混凝土應(yīng)根據(jù)高層建筑的要求，特別是鋼筋可提高建筑物的穩(wěn)定性，如發(fā)生地震可提高建筑物的抗震能力。與此同時(shí)，還需定期對(duì)高層建筑的實(shí)際使用情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，這樣才能提高建筑物的抗震能力。
4.結(jié)束語
總之，高層建筑的抗震觀念和抗震設(shè)計(jì)需要隨著社會(huì)的發(fā)展不斷地更新和提高，要從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合高層建筑的基礎(chǔ)、材料選擇、抗震結(jié)構(gòu)體系和建筑設(shè)計(jì)這幾個(gè)方面進(jìn)行細(xì)致分析和研究，選擇最大抗震強(qiáng)度的方案，確保即便面對(duì)地震，建筑物還是可以保護(hù)人們的安全。
參考文獻(xiàn)
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作者:崔建坤 單位:甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司
第二篇：建設(shè)工程抗震設(shè)計(jì)中波速測(cè)試應(yīng)用
摘要：波速測(cè)試是巖土工程勘察中常用的原位測(cè)試方法，它具有工作效率高、資料處理快速，成本較低的特點(diǎn)。本文簡(jiǎn)述波速測(cè)試工作原理、現(xiàn)場(chǎng)工作要求及數(shù)據(jù)分析處理等，并結(jié)合抗震設(shè)計(jì)規(guī)范闡述如何利用波速測(cè)試成果劃分場(chǎng)地類別、抗震地段，確定設(shè)計(jì)特征周期、調(diào)整抗震設(shè)防烈度等。
關(guān)鍵詞：波速測(cè)試；場(chǎng)地類別；抗震設(shè)計(jì)
隨著人們生活水平的提高，開始追求高舒適度的現(xiàn)代化居室，出于對(duì)建筑物的安全考慮，其抗震設(shè)計(jì)越來越受到重視。因此，在工程建設(shè)中都離不開地震效應(yīng)評(píng)價(jià)。波速測(cè)試是目前進(jìn)行場(chǎng)地地震效應(yīng)評(píng)價(jià)中最常采用的技術(shù)之一，其成果資料可以用于劃分建筑場(chǎng)地土類別、場(chǎng)地類別、判別砂土液化等，并以此作為抗震設(shè)計(jì)的依據(jù)之一。
1方法介紹
波速測(cè)試是巖土工程勘察的一種原位測(cè)試方法，用于測(cè)定場(chǎng)地內(nèi)各類巖土層的壓縮波、剪切波的波速值，測(cè)試方法分為單孔法、跨孔法或面波法（各測(cè)試方法對(duì)比見表1）。由于單孔法測(cè)試裝置簡(jiǎn)單且測(cè)試效率高、成本低，故在實(shí)際工作中一般采用單孔法。通過錘擊木板，使木板與地面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，產(chǎn)生剪切波，并在鉆孔內(nèi)不同深度接收向下傳遞的剪切波。通過計(jì)算獲取各地層的地震波傳播時(shí)間和相應(yīng)的接收深度，即可計(jì)算出各地層波速值。
2現(xiàn)場(chǎng)工作要求
對(duì)于單孔法，采用地面激發(fā)彈性波，孔內(nèi)三分量檢波器接收的方式進(jìn)行測(cè)試。（如圖1）
2.1震源裝置及激發(fā)
剪切波震源：?jiǎn)慰追ㄕ鹪纯刹捎帽?、彈簧式S波、敲擊木板等方法。其中最常用的是敲擊木板，即采用正反向錘擊木板的方式激發(fā)，要求孔口與木板中心連線與模板長(zhǎng)邊垂直，孔口與木板的間距宜為1m到3m之間；壓板重物不宜小于500kg，使木板和地面耦合良好?？v波震源：要求激發(fā)能最大和重復(fù)性好，常用的是用重錘錘擊放在地表的圓鋼板,以產(chǎn)生縱波。
2.2接受裝置
孔內(nèi)探頭采用三分量檢波器，其中一個(gè)垂向檢波器接收壓縮波，另外兩個(gè)水平檢波器接收剪切波。一般采用氣囊式或彈簧式裝置使探頭緊貼孔壁，測(cè)點(diǎn)間距一般為1m，自下而上進(jìn)行測(cè)量。
2.3現(xiàn)場(chǎng)波形判別
在現(xiàn)場(chǎng)工作中應(yīng)對(duì)采集到的波形鑒別，確保采集到的有效。應(yīng)根據(jù)剪切波和壓縮波的特點(diǎn)把它們區(qū)分出來，區(qū)分的方法常有以下兩種：(1)壓縮波速度較快，同一深度的壓縮波總是先于剪切波到達(dá)。(2)壓縮波能量少，因此振幅較??；剪切波能量大，振幅高。且剪切波是正反兩個(gè)方向激發(fā)，這兩個(gè)方向錘擊獲得的剪切波相位應(yīng)相差180°，而壓縮波即使正反敲擊其相位不變。（如圖2）
3數(shù)據(jù)處理
3.1巖土層的層速度計(jì)算
讀取各測(cè)點(diǎn)縱波、橫波（剪切波）的初至旅行時(shí)間t，按下式進(jìn)行校正：利用校正后的各測(cè)點(diǎn)時(shí)間，按下式計(jì)算：即得到第i測(cè)點(diǎn)與第i+1測(cè)點(diǎn)間的速度。
3.2等效剪切波速計(jì)算
等效剪切波速計(jì)算時(shí)應(yīng)首先確定計(jì)算深度，現(xiàn)行主要建設(shè)工程行業(yè)規(guī)范中主要分為兩種計(jì)算方法，現(xiàn)將建筑、水工建筑、公路橋梁、鐵路工程等規(guī)范相關(guān)規(guī)定總結(jié)如下：3.2.1確定計(jì)算深度。3.2.1.1根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010（2016年版）、《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB51247-2018、《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》JTG/TB02-01-2008中規(guī)定，等效剪切波速計(jì)算深度為場(chǎng)地覆蓋層厚度，一般情況下，將剪切波速大于500m/s且其下臥各巖土層的剪切波速均不大于等于500m/s的土層頂面的至地面的距離作為覆蓋層厚度。特殊情況按相關(guān)規(guī)范執(zhí)行，如地層中存在孤石、透鏡體、火山硬夾層等情況應(yīng)按規(guī)范規(guī)定計(jì)算。3.2.1.2根據(jù)《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50111-2006(2009年版)中規(guī)定，等效剪切波計(jì)算深度,應(yīng)取地面或一般沖刷線以下25m,并不得小于基礎(chǔ)底面以下10m。3.2.2計(jì)算場(chǎng)地等效剪切波速。根據(jù)以上規(guī)定確定的計(jì)算深度d0，計(jì)算出剪切波在地面至計(jì)算深度之間的傳播時(shí)間：，然后計(jì)算出等效剪切波速：。
3.3動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
動(dòng)彈性模量計(jì)算公式：動(dòng)剪切模量計(jì)算公式：動(dòng)泊松比計(jì)算公式：
3.4場(chǎng)地的卓越周期計(jì)算：
4工程應(yīng)用
4.1砂土液化
判別根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021－2001相關(guān)規(guī)定，當(dāng)采用剪切波速判別地面下15m范圍內(nèi)飽和砂土和粉土的地震液化：當(dāng)實(shí)測(cè)剪切波速大于按下式計(jì)算的臨界剪切波速時(shí)，可判為不液化。
4.2場(chǎng)地土類型和場(chǎng)地抗震地段劃分
4.2.1場(chǎng)地土類型劃分根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，由各巖土層的剪切波速vs并結(jié)合各巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)，判別各巖土層的場(chǎng)地土類型：vs>500，為堅(jiān)硬土或軟質(zhì)巖石；500≥vs>250，為中硬土；250≥vs>150，為中軟土；150≥vs，為軟弱土。4.2.2場(chǎng)地抗震地段劃分地震區(qū)選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)劃分對(duì)建筑抗震有利、不利、危險(xiǎn)的地段，其中規(guī)定：堅(jiān)硬或開闊平坦、密實(shí)均勻的中硬土有利地段劃分為有利地段；軟弱土，液化土劃分為不利地段；因此場(chǎng)地內(nèi)各巖土層的場(chǎng)地土類型、是否為液化土是作為抗震地段劃分的重要依據(jù)之一。4.2.3劃分抗震地段的工程意義地震作用破壞建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)造成直接破壞因素，此外還有場(chǎng)地條件的原因,所以選擇抗震有利地段，是減輕因場(chǎng)地原因引起的地震災(zāi)害首要步驟。規(guī)范規(guī)定抗震設(shè)防區(qū)的建筑工程場(chǎng)地宜設(shè)置在抗震有利地段，抗震不利地段應(yīng)避開，并不建設(shè)在危險(xiǎn)地段。
4.3場(chǎng)地類別劃分及其工程意義
4.3.1場(chǎng)地類別劃分。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》4.1.6規(guī)定，采用由剪切波速值確定的場(chǎng)地覆蓋層厚度和場(chǎng)地等效剪切波速綜合判定場(chǎng)地類別（表2）。4.3.2劃分場(chǎng)地類別的工程意義。4.3.2.1設(shè)計(jì)特征周期。Tg的確定根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》5.1.4條，設(shè)計(jì)特征周期Tg應(yīng)按設(shè)計(jì)地震分組、場(chǎng)地類別查表確定（表3）。表3特征周期值設(shè)計(jì)特征周期Tg后，是確定建筑結(jié)構(gòu)地震影響系數(shù)參數(shù)之一，結(jié)構(gòu)地震影響系數(shù)又是是建筑結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算參數(shù)。4.3.2.2抗震設(shè)防烈度調(diào)整依據(jù)。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》3.3.2條及3.3.3條規(guī)定：應(yīng)根據(jù)建筑場(chǎng)地類別，擬建建筑的抗震設(shè)防類別調(diào)整抗震設(shè)防烈度采取抗震構(gòu)造措施。如Ⅰ類建筑場(chǎng)地，抗震設(shè)防烈度為6度以上的丙類的建筑，采取抗震構(gòu)造措施應(yīng)允許按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度降低一度的要求。Ⅲ、Ⅳ類建筑場(chǎng)地，對(duì)設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)，規(guī)范中另有規(guī)定，采取抗震構(gòu)造措施時(shí)宜分別按抗震設(shè)防烈度8度（0.20g）和9度（0.40g）時(shí)各抗震設(shè)防類別建筑的要求執(zhí)行。
5結(jié)論
通過以上論述可知波速測(cè)試在巖土工程勘察中是一種常用的測(cè)試方法，其具有工作效率高、資料處理快速，成本較低的特點(diǎn)。波速測(cè)試獲得的場(chǎng)地內(nèi)各巖土層的剪切波速vs、場(chǎng)地等效剪切波速vse，可以作為場(chǎng)地砂土液化判別的手段之一；是場(chǎng)地土類型劃分、場(chǎng)地類別劃分、確定設(shè)計(jì)特征周期和建筑抗震設(shè)防烈度調(diào)整的依據(jù)。因此波速測(cè)試成果的準(zhǔn)確性，關(guān)系到建設(shè)工程抗震設(shè)計(jì)的安全性、合理性。物探技術(shù)人員應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)按規(guī)定布設(shè)激發(fā)、接受裝置；保證采集到有效的壓縮波、剪切波，并正確判讀的初至位置，獲取真實(shí)波速值。
參考文獻(xiàn)
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作者:黃強(qiáng) 單位:中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊(duì)
第三篇：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震理念設(shè)計(jì)探析
【摘要】地震作為一種破壞性極強(qiáng)、難以規(guī)避的自然災(zāi)害，對(duì)人們的人身安全及財(cái)產(chǎn)安全有著極大的影響，也會(huì)導(dǎo)致國(guó)家與社會(huì)受到重大損失。建筑結(jié)構(gòu)抗震性不強(qiáng)而造成的事故，在全部建筑結(jié)構(gòu)工程事故中比重較大，嚴(yán)重威脅人們的生命安全。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)及減隔震技術(shù)的應(yīng)用展開研究，是加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要策略。本文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)工程的抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討，闡述建筑抗震概念設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容與建筑抗震設(shè)計(jì)所需要注意到的問題，并且對(duì)抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的運(yùn)用進(jìn)行深入的分析。
【關(guān)鍵詞】建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗震設(shè)計(jì)
0引言
地震是一種難以避免的自然現(xiàn)象，一旦發(fā)生就會(huì)造成人類社會(huì)的重大災(zāi)難。多年來國(guó)內(nèi)經(jīng)歷了大大小小無數(shù)次地震，承受著十分嚴(yán)重的后果。如何將抗震設(shè)計(jì)理念與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相聯(lián)系成了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員最為重要的工作內(nèi)容之一。將抗震特殊構(gòu)件設(shè)置于建筑物中防止建筑物因地震倒塌，抗震設(shè)計(jì)有很多種類，應(yīng)根據(jù)不同的建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行選擇，抗震設(shè)計(jì)如圖1所示。普遍都是采取概念設(shè)計(jì)來模擬地震的情況，從而得出地震的實(shí)際情況，而且要依據(jù)相關(guān)模擬的有關(guān)參數(shù)來對(duì)建筑結(jié)構(gòu)上的計(jì)算，因此得到相關(guān)的建筑抗震結(jié)構(gòu)，從而更好地保障現(xiàn)在建筑物結(jié)構(gòu)的總體抗震性能。同時(shí)也對(duì)建筑在一些大地震的情況下結(jié)構(gòu)的彈性變形進(jìn)行精確的計(jì)算，從而保障設(shè)計(jì)能夠達(dá)到相關(guān)抗震的要求。在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中，設(shè)計(jì)目標(biāo)是設(shè)計(jì)工作的重要方向，所有的設(shè)計(jì)都要圍繞這項(xiàng)目展開。由于地震有較大的不確定性，要根據(jù)性能的抗震設(shè)計(jì)要求來預(yù)計(jì)各種等級(jí)的地震影響。我國(guó)的抗震有關(guān)規(guī)定，對(duì)于在地震斷裂帶兩邊10km當(dāng)中的結(jié)構(gòu)要計(jì)入近場(chǎng)影響。在抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中對(duì)于主體結(jié)構(gòu)來講，結(jié)構(gòu)的性能劃分成3個(gè)水平，即使用良好、人身安全以及防止倒塌。
1抗震設(shè)計(jì)概述
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位，在工程方案階段有必要提出相應(yīng)的抗震布置圖設(shè)計(jì)方案。結(jié)構(gòu)的性能與層間位移角密切相關(guān)。結(jié)構(gòu)性能與層間位移角關(guān)系見表1。如果抗震布置不合理，地震發(fā)生時(shí)具有影響，會(huì)造成非常嚴(yán)重的破壞，這將會(huì)使得地震產(chǎn)生的破壞性不斷加劇，引發(fā)非常嚴(yán)重的影響[1]。在建筑方案平面布局時(shí)建筑的結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該對(duì)稱分布各個(gè)部件，禁止出現(xiàn)特殊的、不規(guī)則的建筑設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師要調(diào)整建筑物的形狀、大小和結(jié)構(gòu)布局，經(jīng)過對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)的深入調(diào)查，多次調(diào)整后得出了最科學(xué)合理的抗震建筑施工方案。
1.1做好抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
現(xiàn)階段高于150m的建筑，一般采用框架—核心筒、筒中筒和框架支撐體系這三種結(jié)構(gòu)體系。設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)師應(yīng)該要熟知影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素，設(shè)計(jì)時(shí)避開這些因素，科學(xué)地解決問題，只有這樣才能提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率，在地震發(fā)生時(shí)發(fā)揮良好的抗震作用。
1.2做好力學(xué)分析
受經(jīng)濟(jì)和負(fù)擔(dān)能力的影響，如果結(jié)構(gòu)的彈性能夠保證，設(shè)計(jì)力可以低于設(shè)計(jì)的要求。而抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)則是在各種因素的影響下保持彈性。指定的規(guī)范要求旨在提供必要的非彈性地震行為。在目前設(shè)計(jì)的大多數(shù)建筑中，大地震建筑物是否能夠幸存，主要依賴于其框架系統(tǒng)通過（相對(duì)）大的非彈性變形時(shí)間延遲耗散能量的能力。這是抗震設(shè)計(jì)要注意的事項(xiàng)。因?yàn)榈孛孢\(yùn)動(dòng)的慣性阻力，在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生了力。建筑的反應(yīng)是動(dòng)態(tài)的，變形是相反的———在同一次地震中正位移和負(fù)位移的量相等。對(duì)于非常嚴(yán)重的地震，響應(yīng)是非彈性的。事實(shí)上，在地震活動(dòng)頻繁的地區(qū)，每隔10年左右發(fā)生一次地震，甚至可以預(yù)期會(huì)出現(xiàn)中度的非彈性反應(yīng)。雖然在構(gòu)件中產(chǎn)生設(shè)計(jì)力，但實(shí)際極限狀態(tài)是能夠變形的[2]。在基于力的方法中，選擇一個(gè)系統(tǒng)并假定其延展性供應(yīng)，設(shè)計(jì)力的計(jì)算方法是將彈性需求除以預(yù)期的延性供給。這種方法非常適合新架構(gòu)，由于在流程的開始階段，每個(gè)元素的強(qiáng)度都是未知的?；谂帕械姆椒ǎ灰茏C明在臨界區(qū)域內(nèi)變形的需求低于供給，則該結(jié)構(gòu)是沒有問題的。這個(gè)方法非常適合目前的建筑要求，因?yàn)閱蝹€(gè)元素的強(qiáng)度在設(shè)計(jì)開始時(shí)都是已知的。在抗震設(shè)計(jì)中，重要的是認(rèn)識(shí)到地震力是慣性力，因此，每一個(gè)結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)單元的質(zhì)量貢獻(xiàn)的系統(tǒng)將施加的力量，橫向抗荷系統(tǒng)。載荷路徑中不能詳細(xì)描述為韌性元件的部分必須設(shè)計(jì)成能彈性地抵抗它們的力。換句話說，“非延展性”連接必須能夠彈性地抵抗大于構(gòu)成連接的元件的最大可能強(qiáng)度的力。對(duì)于彎矩框架而言，某一單元的過早屈服通常不會(huì)引起問題，剛度中心會(huì)相當(dāng)平穩(wěn)。然而，對(duì)于墻體系統(tǒng)，某一墻體的過早屈服將導(dǎo)致剛度中心發(fā)生非常顯著的位移，同時(shí)扭轉(zhuǎn)力也會(huì)相應(yīng)增加，從而增加直接力。此外，扭轉(zhuǎn)力可能會(huì)增加圓周平面的漂移，增加損傷。值得一提的是，某些長(zhǎng)度的墻體（在平面中）在桿與桿之間的屈服過程中沒有一個(gè)明確的屈服點(diǎn)。然而，對(duì)于某些類型的墻———比如只有弦桿加固的磚墻———屈服更突然，CR的變化也會(huì)更快。在大多數(shù)情況下，響應(yīng)譜分析是最佳選擇。線性時(shí)程分析略優(yōu)于MRS，但在“準(zhǔn)確性”上的微小提高不值得額外的努力。由于非線性靜力推覆分析的局限性，非線性分析的最佳選擇是時(shí)程分析。
2建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法
一直以來，傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)就是單純?cè)黾咏Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度來抵抗地震的侵襲，就是人們常說的“硬抗”。這種設(shè)計(jì)的原理是將地震能量直接傳遞給結(jié)構(gòu)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)是抗震設(shè)計(jì)，以此來承受地震能量。這樣方法雖能保證地震下結(jié)構(gòu)的整體性，而且結(jié)構(gòu)也不大容易倒塌，但是，結(jié)構(gòu)損失是在所難免的。近年來，我國(guó)抗震技術(shù)也在不斷向前邁進(jìn)，技術(shù)人員提出的抗震設(shè)計(jì)也在實(shí)踐中被不斷地證明。當(dāng)下，主流的抗震方式有以下幾種：
2.1建筑結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)
在我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，建筑結(jié)構(gòu)工程師越來越重視建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法和相關(guān)的施工技術(shù)。其中，建筑結(jié)構(gòu)阻尼技術(shù)主要是通過相關(guān)的阻尼裝置，有效降低建筑結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)應(yīng)力。大大增強(qiáng)了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和穩(wěn)定性。通常，在建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)中，一般只采用建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的一個(gè)分支，通過阻尼技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用，能夠增強(qiáng)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。同時(shí)，也有效減少了建筑結(jié)構(gòu)和工程設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的大量經(jīng)濟(jì)投資。新型減震施工技術(shù)使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加牢固、穩(wěn)定，從而使建筑結(jié)構(gòu)更安全[3]。
2.2延性減震設(shè)計(jì)
多震國(guó)家的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要方向都開始朝延性抗震理論過渡。延性減震設(shè)計(jì)，顧名思義，就是用材料的延性來減少地震的破壞力。因此，設(shè)計(jì)時(shí)就要增加結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件的延性，通常是通過塑性鉸的設(shè)計(jì)來增加延性的。延性抗震的目的就是結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以產(chǎn)生塑性變形，也能造成損壞，但是不能夠倒塌。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)讓其具有滯回的特性。通過這種特征來抵抗地震力的彈塑性變形，這樣在大地震發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生的是反復(fù)的彈塑性變形循環(huán)，以此來保護(hù)建筑。
2.3新結(jié)構(gòu)
型鋼混凝土在抗剪力能力以及延性方面也高于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，耗能能力強(qiáng)，因此具有良好的抗震性能，能保證建筑結(jié)構(gòu)的變形在安全的范圍內(nèi)，也就避免了建筑結(jié)構(gòu)因變形過大而產(chǎn)生的質(zhì)量問題，能夠顯著延長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)的壽命及提升安全性。對(duì)比傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)，沒有增加成本而且降低了材料的費(fèi)用。上述抗震設(shè)計(jì)中，在實(shí)際施工中應(yīng)用最多的是前兩種設(shè)計(jì)。這兩種設(shè)計(jì)采用的方法、措施都是截然不同的，設(shè)計(jì)的機(jī)理、使用范圍也不一樣，因此這兩種是相互獨(dú)立的，在工程中可以通過協(xié)調(diào)使用起到更好的效果。
3結(jié)語
綜上所述，目前民用建筑中，需要樹立一個(gè)先進(jìn)的抗震理念，這樣才能更好地指導(dǎo)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而確保整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)實(shí)踐中，應(yīng)對(duì)工程實(shí)際進(jìn)行綜合考量，結(jié)合工程地質(zhì)條件與地震情況等特點(diǎn)，利用合適的抗震裝置與設(shè)計(jì)方法。技術(shù)人員也應(yīng)積極完善建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的方案，深入探索新的設(shè)計(jì)理念，推動(dòng)抗震技術(shù)實(shí)現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)工程中的大規(guī)模應(yīng)用，以此來有效提高整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全，提高我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)工程建設(shè)發(fā)展的質(zhì)量。
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作者:劉嘉杰 單位:江門市建筑設(shè)計(jì)院有限公司
