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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(guò)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(wèn)題淺析。結(jié)合連體建筑抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀對(duì)設(shè)計(jì)中存在的常見問(wèn)題進(jìn)行了分析,并針對(duì)問(wèn)題提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略和方法。
關(guān)鍵詞:連體建筑;抗震;結(jié)構(gòu);問(wèn)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(duì)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(wèn)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(huì)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(duì)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(wèn)題,其中比較突出的問(wèn)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(chǎng)地選址不正確等,這三個(gè)問(wèn)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(huì)對(duì)該三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析和說(shuō)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(lái)提高建筑的抗震性能,但是地震等級(jí)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(wú)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?lái)確定設(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(wú)法在第一時(shí)間內(nèi)逃離現(xiàn)場(chǎng),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(wú)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(wèn)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(duì)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(huì)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(duì)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(wú)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(huì)是連體建筑在地震中非常容易受到損壞。
1.3場(chǎng)地選址不合適
場(chǎng)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(chǎng)地正確選址對(duì)于連體建筑抗震設(shè)計(jì)而言非常重要。建筑場(chǎng)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(duì)于場(chǎng)地選址問(wèn)題不夠重視,選址的場(chǎng)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(chǎng)地選址不合適的問(wèn)題。
2應(yīng)對(duì)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(guó)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(huì)發(fā)生倒塌,建筑上方和兩側(cè)的物體的重力會(huì)撞擊到硬度和穩(wěn)定度較高的物體上,會(huì)形成一個(gè)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(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(lái)。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(guò)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(huì)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(guó)建筑市場(chǎng)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(duì)連體建筑的抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在此過(guò)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(guò)程中,吸收的能量可能會(huì)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(guò)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(guò)程中,勢(shì)必會(huì)對(duì)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(guò)程中,一旦出現(xiàn)傳遞作用力失效的部件,便可以通過(guò)柔性抗震的方式,對(duì)地震進(jìn)行對(duì)應(yīng)的減震處理,通過(guò)此種方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)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(chǎng)地
合理地完成對(duì)連體建筑的建設(shè)場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)地地段劃分及其相應(yīng)地形、地貌、地質(zhì)對(duì)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(duì)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(duì)連體建筑的抗震性能提升。通過(guò)以上對(duì)連體建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題分析,以及提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略,完成了連體建筑抗震設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題的淺析。
3結(jié)語(yǔ)
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(duì)連體建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)和分析,并針對(duì)存在的問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決意見和建議。本次研究?jī)?nèi)容對(duì)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(duì)連體建筑業(yè)發(fā)展也具有一定的促進(jìn)意義。
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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