國(guó)內(nèi)民用建筑抗震論文

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1民用建筑抗震施工構(gòu)造分析

根據(jù)民用建筑的特點(diǎn)，通過(guò)以下要素進(jìn)行分析，尋求民用建筑抗震設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部分。

1.1基于整體性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

民用建筑的功能比較單一，內(nèi)部通常不涉及負(fù)責(zé)的功能模塊，除了基礎(chǔ)的水電煤氣網(wǎng)等內(nèi)容之外，主要提供的是居住環(huán)境和活動(dòng)空間。這與生產(chǎn)性建筑明顯不同，生產(chǎn)性建筑如工業(yè)車(chē)間，其內(nèi)部構(gòu)造的材料必須與生產(chǎn)能力相適應(yīng)，包括地面材料也有特殊的標(biāo)準(zhǔn)。民用建筑在功能結(jié)構(gòu)上側(cè)重整體性，即通過(guò)整體性的構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)單一功能要求，因此在抗震設(shè)計(jì)中要盡量規(guī)避掉可能出現(xiàn)的不連續(xù)缺陷，例如承重墻附近的輔助部分，不能夠喧賓奪主而出現(xiàn)裂縫。基于這一要求，抗震設(shè)計(jì)索要遵循的整體性原則并保持連續(xù)性，已經(jīng)形成了建筑定勢(shì)思維，甚至在會(huì)弱化建筑的風(fēng)格要求和功能需求，重點(diǎn)突出安全性。否則，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)就無(wú)法完成，所謂的整體性也就是一紙空談。

1.2基于連接性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

盡管民用建筑的功能較為單一且突出整體性特點(diǎn)，但從建筑學(xué)角度考慮，任何一個(gè)工程都是由部分結(jié)構(gòu)組成的，并通過(guò)相互連接的方式組成整個(gè)建筑。例如，樓梯與樓層之間的連接，房間墻壁分隔的連接等等，連接部分直接影響了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，因此在設(shè)計(jì)中必須深度考慮，即對(duì)連接性進(jìn)行優(yōu)化。一般的抗震元素中，良好的連接性需要承重墻的作用，保護(hù)機(jī)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力也要達(dá)標(biāo)，這是確保可靠性的必然要求。同時(shí)，連接性的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是體現(xiàn)在震動(dòng)過(guò)程中的，在出現(xiàn)地震災(zāi)害的過(guò)程中，物理連接性可以轉(zhuǎn)化為抗震連續(xù)性，確保建筑的安全。

1.3基于剛度性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

所謂剛度性，是指建筑材料在受到震動(dòng)之后產(chǎn)生抵抗彈性變化的能力，始于柔度相對(duì)應(yīng)的一個(gè)變量。剛度設(shè)計(jì)在民用建筑中非常重要，也比較難把握，因?yàn)榇嬖诘臄?shù)據(jù)信息量過(guò)少，無(wú)法進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)算。建筑企業(yè)在施工過(guò)程中，主要從主承受結(jié)構(gòu)的豎向剛度入手，同時(shí)將橫向延展性作為抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的重點(diǎn)（地震的橫波破壞性較大）。簡(jiǎn)單地說(shuō)，剛度設(shè)計(jì)是綜合考慮承載力之后實(shí)現(xiàn)的。

2影響民用建筑抗震施工構(gòu)造的要素

民用建筑的抗震施工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不比其他類(lèi)型建筑簡(jiǎn)單，甚至在某些方面表現(xiàn)的更為復(fù)雜，這關(guān)鍵是由于環(huán)境因素造成的。民用建筑的分布范圍廣泛，不同的地質(zhì)環(huán)境千差萬(wàn)別，沒(méi)有統(tǒng)一的施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，基于受力結(jié)構(gòu)而言，抗震設(shè)計(jì)中的整體性原則是在施工完成后才可以整體評(píng)估的，目前還缺乏更有效的建筑手段。作者通過(guò)研究認(rèn)為，影響民用建筑抗震施工構(gòu)造的因素主要有以下幾種：

2.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與實(shí)際偏移量

在設(shè)計(jì)過(guò)程重要盡量減小控制結(jié)構(gòu)偏移量，這樣可以減小地震發(fā)生環(huán)境下的能量干預(yù)。而民用建筑結(jié)構(gòu)中的偏移量，需要實(shí)現(xiàn)進(jìn)行計(jì)算，這已經(jīng)成為當(dāng)前主要的方法；但存在的不利因素在于，民用建筑抗震施工構(gòu)造中的偏移量計(jì)算方式缺乏有效的數(shù)據(jù)參考。為了解決這一問(wèn)題，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常會(huì)放大偏移量的數(shù)據(jù)測(cè)量范圍，從而實(shí)現(xiàn)在建筑發(fā)生地震的環(huán)境下，結(jié)構(gòu)變形的總量不會(huì)超出安全范圍，尤其是建筑基礎(chǔ)部位的位移量；地基發(fā)生的偏移量超出安全范圍，必然導(dǎo)致建筑的坍塌，這也是地基使用抗震材料和構(gòu)件較多的原因。

2.2隔震消能技術(shù)的應(yīng)用

民用建筑的規(guī)模小，建筑穩(wěn)定性缺乏實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)地基以下的地質(zhì)選擇非常重要。為了應(yīng)對(duì)地基存在的天然抗震缺陷，人們發(fā)明了隔震消能技術(shù)，并取得了很好的效果。我國(guó)對(duì)隔震消能技術(shù)的研究和應(yīng)用始于上世紀(jì)六十年代，隨著時(shí)間的推移，已經(jīng)演化成為民用建筑中主要的抗震手段。隔震消能技術(shù)是通過(guò)控制結(jié)構(gòu)的剛度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在承重部分中加入有效的抗震構(gòu)件，用來(lái)抵消發(fā)生地震時(shí)的能量輸入。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用隔震消能技術(shù)的民用建筑可以有效地提升穩(wěn)定性，在發(fā)生地震（或模擬實(shí)驗(yàn)）過(guò)程中做到“列而不倒”。

2.3建筑材料的選擇

建筑材料因素對(duì)民用建筑的抗震性影響很直接。我國(guó)傳統(tǒng)的磚瓦木質(zhì)建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)被逐步淘汰掉，響應(yīng)的，鋼筋、水泥、架構(gòu)等新型的建筑形式開(kāi)始成為民用建筑的主體。從建筑學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，要提高抗震性，應(yīng)該減少材料自身的質(zhì)量并提升剛度，例如對(duì)鋼材的選取要求，要做到與建筑規(guī)模匹配的原則，將自身質(zhì)量與承重能力維持在一個(gè)平衡點(diǎn)上。同時(shí)，建筑材料的選擇，也是對(duì)建筑成本影響最大的因素。一般來(lái)說(shuō)，建筑材料占建筑成本的50%左右，其次為人工成本。由于民用建筑的主體投資能力并不是很強(qiáng)，在針對(duì)抗震重要性不了解的情況下，會(huì)導(dǎo)致建筑材料不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象，這是十分危險(xiǎn)的。因此，適當(dāng)出臺(tái)民用建筑材料的標(biāo)準(zhǔn)型法規(guī)，對(duì)人民群眾的生民財(cái)產(chǎn)安全具有重要保護(hù)作用。

3結(jié)語(yǔ)

盡管民用建筑的要求不如大型高層建筑或者生產(chǎn)性建筑嚴(yán)格，但在追求抗震性方面目的是一致的。因此作者認(rèn)為，應(yīng)該在民用建筑設(shè)計(jì)中普及質(zhì)量監(jiān)督體系，從施工前、施工中和施工后三個(gè)階段分別展開(kāi)。現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)風(fēng)格日益多樣化，但安全性始終是第一位的，民用建筑容納了大量的居住人群，良好的抗震性對(duì)保護(hù)生命財(cái)產(chǎn)安全發(fā)揮了重要的作用。因此，積極開(kāi)展相關(guān)方面的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)我國(guó)民用建筑的發(fā)展具有巨大的推動(dòng)作用。

作者：王宏偉 單位：天津中鐵建業(yè)集團(tuán)有限公司