連體建筑抗震設計問題研究
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摘要：由于連體建筑抗震設計要求較高，設計過程比較復雜，具有較高的設計難度，為此提出連體建筑抗震設計存在的問題淺析。結合連體建筑抗震設計現(xiàn)狀對設計中存在的常見問題進行了分析，并針對問題提出了相應的應對策略和方法。
關鍵詞：連體建筑；抗震；結構；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構上是由多個建筑體拼接組成，而普通建筑結構主要由一個單一建筑主體組成。為保證連體建筑的穩(wěn)定性與安全性，對建筑抗震設計具有較高的要求，具有較高的設計難度，為此提出本文課題研究。
1連體建筑抗震設計存在的問題
高地震烈度區(qū)建設連體建筑需要進行縝密的抗震設計，并且連體建筑抗震設計需要在考慮全部非地震設計的準則之外，還需要考慮抗震設計特征的準則，提高連體建筑抗震設計要求，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]。連體建筑抗震設計包括七個流程：總平設計、平面布局、結構選型、推導體型、體型優(yōu)化、空間推敲以及立面設計。圖1為連體建筑抗震設計流程圖。在各個設計環(huán)節(jié)中需要考慮多個因素，因此外界多個因素都會影響到連體建筑抗震設計質量，如選址、設防參數(shù)、結構計算、結構設計等。但是就目前連體建筑抗震設計現(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計經(jīng)驗以及研究還不足，導致在連體建筑抗震設計中存在多個問題，其中比較突出的問題包括抗震設計中缺乏避震空間設計，連體建筑抗震結構設計不合理以及連體建筑建設場地選址不正確等，這三個問題的存在是導致目前連體建筑抗震設計質量較差的主要原因，以下將會對該三個問題進行詳細分析和說明。
1.1缺乏避震空間設計
目前，大多數(shù)連體建筑抗震設計中抗震防線比較少，僅依靠增強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，在連體建筑抗震設計初期設計者只能憑借當?shù)氐牡卣鹆叶葋泶_定設計參數(shù)。然而，地震發(fā)生時留給居民逃離的時間非常短，一旦地震發(fā)生大部分居民是無法在第一時間內(nèi)逃離現(xiàn)場，因此連體建筑抗震設計中必須要加入避震空間設計，但許多連體建筑抗震設計中并沒有考慮到這一點，缺乏避震空間設計，致使連體建筑抗震設計在人性角度和科學角度還是有所欠缺，當?shù)卣鸢l(fā)生時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計存在的主要問題之一。
1.2連體建筑抗震結構不合理
連體建筑抗震設計中對于建筑結構形式的選擇非常重要，建筑結構就像人的骨架，起到一個支撐作用，如果建筑結構形式選擇不合理，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計中所選擇的結構形式多為砌體結構，砌體結構是一種傳統(tǒng)的建筑結構，其施工用料主要以磚、水泥為主，這種建筑結構如果施工質量達標，是可以滿足一般建筑抗震設計需求，但是連體建筑對抗震設計的要求要高于一般普通建筑，這種傳統(tǒng)建筑結構無法滿足連體建筑結構抗震需求，在承載力方面和抗剪性能方面略差一些[2]。此外，磚砌結構是以磚、水泥以及少量鋼筋材料為主，部分連體建筑抗震結構設計中為了降低施工成本，所設計的結構施工用量大幅度減少，而且本文磚砌體就是一種脆性材料，用其構建的連體建筑抗震結構抗彎和抗剪強度都比較低。在地震作用下，如果施工質量也不合格，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計中一項重要內(nèi)容，并且連體建筑抗震設計的第一個環(huán)節(jié)也是選址，因此場地正確選址對于連體建筑抗震設計而言非常重要。建筑場地選擇需要考慮到地貌、地形、地質等多個因素，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計對于場地選址問題不夠重視，選址的場地沒有結合實際抗震需求，并且也沒有結合當?shù)氐牡匦?、地貌等實際情況，連體建筑抗震設計中存在場地選址不合適的問題。
2應對方法
2.1引入避震空間設計理念
為提高連體建筑抗震防線，在連體建筑抗震設計中可以引入避震空間設計理念。英國地震救援小組成員曾在一篇報道中寫道：“當?shù)卣鸢l(fā)生時，周圍建筑物會發(fā)生倒塌，建筑上方和兩側的物體的重力會撞擊到硬度和穩(wěn)定度較高的物體上，會形成一個狹小空間，該空間被稱為生命三角空間[3]?！鄙强臻g足以容納一個人或者多個人。因此，當發(fā)生地震時可以利用生命三角空間進行臨時避難，等到救援人員到來。生命三角空間的理念可以應用到連體建筑抗震設計中，通過連體建筑避震設計的手段構建生命三角空間，增強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。在連體建筑抗震設計時，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)域結構的承載力，由于物體越大，越堅固，形成的生命三角空間交會越大，因此在設計時需要提高連體建筑樓層高度，當?shù)卣鸢l(fā)生時盡可能形成較大的避震空間，利用連體建筑中心區(qū)域結構承載兩側傾倒的墻體，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)化連體建筑抗震結構
綜合我國建筑市場內(nèi)發(fā)行相關指導文件，結合文件中的減能與減震設計，對連體建筑的抗震結構進行優(yōu)化設計。在此過程中，遵循建筑體自身的結構強度變化規(guī)律與其自身剛性形變，用于進行建筑地區(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致塑性結構某種彈性形變。這種插入式的結構，被稱之為地震抗震結構，此種建筑結構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，但為達到某種標準，在進行構件的設計過程中，勢必會對構件強度的設計提升。這種插入式的結構是以“抗”為主的建筑結構設計思路，其具體如圖3所示。因此，在進行此方面設計時，可選擇重復度較小的韌性材料，確保連體建筑結構具備一定的冗余度。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，對地震進行對應的減震處理，通過此種方式，實現(xiàn)對連體建筑抗震結構的綜合優(yōu)化。
2.3合理選擇連體建筑建設場地
合理地完成對連體建筑的建設場地選擇是實現(xiàn)建筑抗震性能的關鍵步驟。建筑師應當為建設項目選擇更加合適的場地。在《建筑抗震設計規(guī)范》當中，相關規(guī)定要求建筑建設場地需要劃分為有利地段、一般地段、不利地段以及危險地段等，根據(jù)不同地段結構，其地形、地貌以及地質都存在一定的差異。表1為連體建筑選址場地地段劃分及其相應地形、地貌、地質對照表。根據(jù)連體建筑抗震設計時的實際情況，在需要開展建筑建設的區(qū)域范圍內(nèi)若存在發(fā)震斷裂帶，若沒有設置能夠有效防止烈度高或斷裂帶較活躍的建筑防護措施，則應當盡可能地避免在主斷裂帶位置上進行連體建筑的建設。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防能夠實現(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計中存在的問題分析，以及提出了相應的應對策略，完成了連體建筑抗震設計中存在問題的淺析。
3結語
本文結合連體建筑抗震設計現(xiàn)狀，以及設計經(jīng)驗，對連體建筑抗震設計中存在的問題進行了總結和分析，并針對存在的問題提出了相應的解決意見和建議。本次研究內(nèi)容對提高連體建筑抗震設計質量，提高連體建筑抗震性能以及穩(wěn)定性能具有重要的現(xiàn)實價值，此外也為連體建筑抗震設計提供了理論依據(jù)，對連體建筑業(yè)發(fā)展也具有一定的促進意義。
參考文獻:
[1]李曉社.高層混凝土建筑抗震結構設計存在的問題及應對策略[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2019,18(13):78-79.
[2]季問雨,黃慎江.預制裝配式核心區(qū)局部鋼骨混凝土節(jié)點抗震性能有限元分析[J].工程與建設,2019,125(5):96-99,120.
[3]程國源,袁彬,程維宇,等.高層建筑抗震設計現(xiàn)狀及解決策略[J].建材與裝飾,2019(25):112-113.
作者:查全平 單位:廣東廣筑工程設計有限公司