連體建筑抗震設(shè)計(jì)問題淺析
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摘要：由于連體建筑抗震設(shè)計(jì)要求較高，設(shè)計(jì)過程比較復(fù)雜，具有較高的設(shè)計(jì)難度，為此提出連體建筑抗震設(shè)計(jì)存在的問題淺析。結(jié)合連體建筑抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀對設(shè)計(jì)中存在的常見問題進(jìn)行了分析，并針對問題提出了相應(yīng)的應(yīng)對策略和方法。
關(guān)鍵詞：連體建筑；抗震；結(jié)構(gòu)；問題
連體建筑不同于普通建筑，最大的區(qū)別在于連體建筑在建筑結(jié)構(gòu)上是由多個(gè)建筑體拼接組成，而普通建筑結(jié)構(gòu)主要由一個(gè)單一建筑主體組成。為保證連體建筑的穩(wěn)定性與安全性，對建筑抗震設(shè)計(jì)具有較高的要求，具有較高的設(shè)計(jì)難度，為此提出本文課題研究。
1連體建筑抗震設(shè)計(jì)存在的問題
高地震烈度區(qū)建設(shè)連體建筑需要進(jìn)行縝密的抗震設(shè)計(jì)，并且連體建筑抗震設(shè)計(jì)需要在考慮全部非地震設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則之外，還需要考慮抗震設(shè)計(jì)特征的準(zhǔn)則，提高連體建筑抗震設(shè)計(jì)要求，以此保證連體建筑整體的穩(wěn)定性和抗震性，即便地震發(fā)生或者受到地震作用影響，連體建筑可以憑借自身的抗震性能，將損失以及危害降到最低[1]。連體建筑抗震設(shè)計(jì)包括七個(gè)流程：總平設(shè)計(jì)、平面布局、結(jié)構(gòu)選型、推導(dǎo)體型、體型優(yōu)化、空間推敲以及立面設(shè)計(jì)。圖1為連體建筑抗震設(shè)計(jì)流程圖。在各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中需要考慮多個(gè)因素，因此外界多個(gè)因素都會影響到連體建筑抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量，如選址、設(shè)防參數(shù)、結(jié)構(gòu)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。但是就目前連體建筑抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀而言，由于連體建筑屬于新型建筑形式，對于連體建筑抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及研究還不足，導(dǎo)致在連體建筑抗震設(shè)計(jì)中存在多個(gè)問題，其中比較突出的問題包括抗震設(shè)計(jì)中缺乏避震空間設(shè)計(jì)，連體建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理以及連體建筑建設(shè)場地選址不正確等，這三個(gè)問題的存在是導(dǎo)致目前連體建筑抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量較差的主要原因，以下將會對該三個(gè)問題進(jìn)行詳細(xì)分析和說明。
1.1缺乏避震空間設(shè)計(jì)
目前，大多數(shù)連體建筑抗震設(shè)計(jì)中抗震防線比較少，僅依靠增強(qiáng)連體建筑的承載力來提高建筑的抗震性能，但是地震等級和地震危害是難以估計(jì)的，需要連體建筑具有多大承載力也是無法得知的。因此，在連體建筑抗震設(shè)計(jì)初期設(shè)計(jì)者只能憑借當(dāng)?shù)氐牡卣鹆叶葋泶_定設(shè)計(jì)參數(shù)。然而，地震發(fā)生時(shí)留給居民逃離的時(shí)間非常短，一旦地震發(fā)生大部分居民是無法在第一時(shí)間內(nèi)逃離現(xiàn)場，因此連體建筑抗震設(shè)計(jì)中必須要加入避震空間設(shè)計(jì)，但許多連體建筑抗震設(shè)計(jì)中并沒有考慮到這一點(diǎn)，缺乏避震空間設(shè)計(jì)，致使連體建筑抗震設(shè)計(jì)在人性角度和科學(xué)角度還是有所欠缺，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)無法為居民用戶提供有力的避震空間，這是目前連體建筑抗震設(shè)計(jì)存在的主要問題之一。
1.2連體建筑抗震結(jié)構(gòu)不合理
連體建筑抗震設(shè)計(jì)中對于建筑結(jié)構(gòu)形式的選擇非常重要，建筑結(jié)構(gòu)就像人的骨架，起到一個(gè)支撐作用，如果建筑結(jié)構(gòu)形式選擇不合理，也會極大降低連體建筑抗震性能和承載性能。目前，大部分連體建筑抗震設(shè)計(jì)中所選擇的結(jié)構(gòu)形式多為砌體結(jié)構(gòu)，砌體結(jié)構(gòu)是一種傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)，其施工用料主要以磚、水泥為主，這種建筑結(jié)構(gòu)如果施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)，是可以滿足一般建筑抗震設(shè)計(jì)需求，但是連體建筑對抗震設(shè)計(jì)的要求要高于一般普通建筑，這種傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)無法滿足連體建筑結(jié)構(gòu)抗震需求，在承載力方面和抗剪性能方面略差一些[2]。此外，磚砌結(jié)構(gòu)是以磚、水泥以及少量鋼筋材料為主，部分連體建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中為了降低施工成本，所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)施工用量大幅度減少，而且本文磚砌體就是一種脆性材料，用其構(gòu)建的連體建筑抗震結(jié)構(gòu)抗彎和抗剪強(qiáng)度都比較低。在地震作用下，如果施工質(zhì)量也不合格，施工材料用量減少，將會是連體建筑在地震中非常容易受到損壞。
1.3場地選址不合適
場地選址也是連體建筑抗震設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要內(nèi)容，并且連體建筑抗震設(shè)計(jì)的第一個(gè)環(huán)節(jié)也是選址，因此場地正確選址對于連體建筑抗震設(shè)計(jì)而言非常重要。建筑場地選擇需要考慮到地貌、地形、地質(zhì)等多個(gè)因素，其影響到連體建筑地基的穩(wěn)定程度，然而目前連體建筑抗震設(shè)計(jì)對于場地選址問題不夠重視，選址的場地沒有結(jié)合實(shí)際抗震需求，并且也沒有結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦?、地貌等?shí)際情況，連體建筑抗震設(shè)計(jì)中存在場地選址不合適的問題。
2應(yīng)對方法
2.1引入避震空間設(shè)計(jì)理念
為提高連體建筑抗震防線，在連體建筑抗震設(shè)計(jì)中可以引入避震空間設(shè)計(jì)理念。英國地震救援小組成員曾在一篇報(bào)道中寫道：“當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，周圍建筑物會發(fā)生倒塌，建筑上方和兩側(cè)的物體的重力會撞擊到硬度和穩(wěn)定度較高的物體上，會形成一個(gè)狹小空間，該空間被稱為生命三角空間[3]。”生命三角空間足以容納一個(gè)人或者多個(gè)人。因此，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)可以利用生命三角空間進(jìn)行臨時(shí)避難，等到救援人員到來。生命三角空間的理念可以應(yīng)用到連體建筑抗震設(shè)計(jì)中，通過連體建筑避震設(shè)計(jì)的手段構(gòu)建生命三角空間，增強(qiáng)連體建筑抗震性能和安全性能，圖2為三角避震空間示意圖。在連體建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)，將連體建筑中間主體部分增加鋼筋和混凝土的用量，提高建筑中心區(qū)域結(jié)構(gòu)的承載力，由于物體越大，越堅(jiān)固，形成的生命三角空間交會越大，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要提高連體建筑樓層高度，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)盡可能形成較大的避震空間，利用連體建筑中心區(qū)域結(jié)構(gòu)承載兩側(cè)傾倒的墻體，形成有力的三角避震空間，以此提高連體建筑的安全性能。
2.2優(yōu)化連體建筑抗震結(jié)構(gòu)
綜合我國建筑市場內(nèi)發(fā)行相關(guān)指導(dǎo)文件，結(jié)合文件中的減能與減震設(shè)計(jì)，對連體建筑的抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在此過程中，遵循建筑體自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變化規(guī)律與其自身剛性形變，用于進(jìn)行建筑地區(qū)地震產(chǎn)生能量的吸收。在地震過程中，吸收的能量可能會導(dǎo)致塑性結(jié)構(gòu)某種彈性形變。這種插入式的結(jié)構(gòu)，被稱之為地震抗震結(jié)構(gòu)，此種建筑結(jié)構(gòu)大多以鋼筋與混凝土作為代表，盡管在此過程中，鋼筋的自身彈性性能受到抑制，但為達(dá)到某種標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行構(gòu)件的設(shè)計(jì)過程中，勢必會對構(gòu)件強(qiáng)度的設(shè)計(jì)提升。這種插入式的結(jié)構(gòu)是以“抗”為主的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，其具體如圖3所示。因此，在進(jìn)行此方面設(shè)計(jì)時(shí)，可選擇重復(fù)度較小的韌性材料，確保連體建筑結(jié)構(gòu)具備一定的冗余度。在荷載傳遞的過程中，一旦出現(xiàn)傳遞作用力失效的部件，便可以通過柔性抗震的方式，對地震進(jìn)行對應(yīng)的減震處理，通過此種方式，實(shí)現(xiàn)對連體建筑抗震結(jié)構(gòu)的綜合優(yōu)化。
2.3合理選擇連體建筑建設(shè)場地
合理地完成對連體建筑的建設(shè)場地選擇是實(shí)現(xiàn)建筑抗震性能的關(guān)鍵步驟。建筑師應(yīng)當(dāng)為建設(shè)項(xiàng)目選擇更加合適的場地。在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》當(dāng)中，相關(guān)規(guī)定要求建筑建設(shè)場地需要?jiǎng)澐譃橛欣囟?、一般地段、不利地段以及危險(xiǎn)地段等，根據(jù)不同地段結(jié)構(gòu)，其地形、地貌以及地質(zhì)都存在一定的差異。表1為連體建筑選址場地地段劃分及其相應(yīng)地形、地貌、地質(zhì)對照表。根據(jù)連體建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)的實(shí)際情況，在需要開展建筑建設(shè)的區(qū)域范圍內(nèi)若存在發(fā)震斷裂帶，若沒有設(shè)置能夠有效防止烈度高或斷裂帶較活躍的建筑防護(hù)措施，則應(yīng)當(dāng)盡可能地避免在主斷裂帶位置上進(jìn)行連體建筑的建設(shè)。表2為地震斷裂最小避讓距離要求對照表。從表2可以看出，隨著地震烈度的不斷提升，甲、乙、丙、丁四種不同連體建筑抗震設(shè)防類別的最小避讓距離都逐漸增加。在表2中規(guī)定的范圍之外開展連體建筑抗震設(shè)防能夠?qū)崿F(xiàn)對連體建筑的抗震性能提升。通過以上對連體建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問題分析，以及提出了相應(yīng)的應(yīng)對策略，完成了連體建筑抗震設(shè)計(jì)中存在問題的淺析。
3結(jié)語
本文結(jié)合連體建筑抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，以及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對連體建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行了總結(jié)和分析，并針對存在的問題提出了相應(yīng)的解決意見和建議。本次研究內(nèi)容對提高連體建筑抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高連體建筑抗震性能以及穩(wěn)定性能具有重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值，此外也為連體建筑抗震設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)，對連體建筑業(yè)發(fā)展也具有一定的促進(jìn)意義。
參考文獻(xiàn):
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作者:查全平 單位:廣東廣筑工程設(shè)計(jì)有限公司