建筑结构的抗震防塌安全设计有效途径

建筑结构的抗震防塌安全设计有效途径

程琪

重庆市全城建筑设计有限公司 重庆 4 00000

摘要：随着人类活动的不断增多，天气逐渐呈现出极端化，自然灾害也随之频发本文通过介绍建筑结构抗震防塌安全设计原则，进一步分析建筑结构抗震防塌安全设计对策，并从加大建筑环境考察、加强设计模型优化、采用科学设计方法、设置多条抗震防线以及注重建筑材料的选择等方面分析，仅供参考。

关键词：建筑结构；抗震防塌；安全设计；优化设计

前言：地震是由于地壳构造运动岩层发生断裂和错动所引发的振动，是对人类生存造成威胁的自然灾害之一，当前人们只能依靠预防的方式，来减少地震所造成的财产损失和人员伤亡。而建筑作为保护人们人身财产安全的空间，其结构是否合理与稳定，是防止出现倒塌、安全事故的关键，因此要对其加大研究。

1建筑结构抗震防塌安全设计原则

1.1刚柔并济

这里所指的刚柔并济是指建筑结构的强度，不是所有的建筑结构强度够高就可以避免房屋的倒塌，过高的建筑强度会使得地震灾害来临时，影响其变形能力，最终形成巨大的破坏力，导致人员伤亡。如果强度设计过低，建筑整体则会缺乏稳定性，在地震灾害来临时，则会由于变形过大，造成瞬间坍塌现象的发生，因此要刚柔结合，保证地震灾害来临时，建筑结构有充分的弹性，并保护居住人的安全，减少倒塌事故的发生。

1.2多道防线

在传统建筑之中有许多都只设计了一条抗震防线，就没有地震带的区域而言，确实在建设时可以提高建设效率，减少了建筑成本的投入，但对于地震频发的地区而言，这无疑是建筑结构中所隐藏的一大抗震风险。因此，现代建筑要遵循多道防线的原则，实行层层保护，这样当自然灾害来临时，居住人就能够有充足的空间和时间进行逃生，也避免了次生灾害的侵袭，如火灾、煤气泄漏、水灾等。

1.3主次分明

在建筑中每一层结构，每一个构件都有它相应的功能，最终是通过协同合作的方式，保证了建筑建构的安全稳定性，因此在进行抗震设计时要注重主次分明，如强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱构件等，只有这样主次搭配，才能保证地震灾害来临时建筑有足够的支撑力，从而减少倒塌事故的发生。在结构的设置上也尽量要简洁明了，如由于受外界条件限制，结构必须设计得相对复杂时，则要明确构件之间的主次关系^[1]。

2建筑结构抗震防塌安全设计对策

2.1加大建筑环境考察

建筑场地周围的环境因素对建筑的类型以及设防标准和结构抗震防塌设计有着决定性的作用，因此作为先决条件，设计师要加大水文地质和自然环境的研究与分析，通过明确设防标准及设防目标的方式，进一步为后期的设计思路提供指导性的参考资料。在勘察时分为三个阶段分别为：可行性研究勘察、初步勘察以及详细勘察。就可行性勘察而言，与建筑整体的地基选择有着密不可分的关系，部分自然灾害频发的地区不适合作为建筑物的立处，部分地下水较为丰富的地区，土质会呈现出松软的状况，加之土壤的密度也较低，如果在此处进行建设，则必然会出现沉降等现象。因此为保证建筑整体的抗震性，在做水文地质条件和自然环境勘察时，要选择地基基础较好，强度较硬的地带。另要按照勘察工作规程，进行踏勘、野外工作、室内试验、资料整理以及编写报告，为后期的设计提供正确的参考依据，并要根据建筑场地位置的不同，按照国家要求抗震等级开展相关设计工作^[2]。

2.2加强设计模型优化

设计模型是建筑后期建设的基础，因此在此环节设计师要加强对于建筑模型的优化。首先是变量的选取环节，相关参数要具备全面性和准确性，在传统设计软件中由于受到视图和参数收集局限性的影响，会导致后期建设工程中出现大量修改图纸和方案的情况。因此建议引入现代科技手段，采用BIM技术，进行建筑周围环境参数和自身参数的收集，然后通过高精度的计算系统，最终生成正确的建筑模型信息。其次，在函数的确定方面，要利用BIM技术中强大的运算系统，加大各环节用料、空间尺寸以及配比率等问题的研究，在保证建筑成本投入最小化的同时，还要提高建筑整体的抗震能力和安全性能。最后，是施工条件的把控环节，要基于工程实际情况要求之上，保证施工的可行性，有效权衡各类施工条件，部分较为复杂的结构施工，可通过BIM的仿真模拟技术进行分析和判断，从而保证建筑整体的承载力、稳定性以及裂缝限度等。

2.3采用科学设计方法

设计的方法需要根据不同的建筑结构和抗震标准来制定，当前导致房屋发生倒塌的主要原因一是由于房屋的质量；二是由于地震产生振动所形成的余波，通过连续振动的方式，将建筑结构逐步摧毁。例如：以汶川大地震为例，据调查发现许多学校的房屋结构都是以砌体结构为主，虽砌体墙的强度足够，但缺乏一定的变形能力，很容易发生脆性破碎，在地震的连续作用之下，就会发生房屋坍塌现象。因此可以通过拉结强度的设计方法，改变这种建筑结构所存在的抗震缺陷，通过将现有构件进行连接或者捆绑的方式，从而提高整体结构的连接性以及延展性和冗余度，像使用圈梁和构造柱的方式对砌体墙产生一定的约束力，提高砌体墙整体的变形能力等。针对钢筋混凝土结构的还有拆除构件法以及关键构件法等，无论上述哪一种设计方法，都要保证建筑平面布置的规律性以及整体结构刚度与强度的匀称性，否则外形过于复杂且凹凸尺度过大的建筑结构，都不利于抗震。

2.4设置多条抗震防线

在设计时建筑结构中设置多条抗震防线是极其有必要的，对于现代建筑而言其建设高度越来越高，每层的结构会随居住人口的增多会变得越来越复杂，因此无论是地震频发地区还是不频发地区的建筑设计都要注重这一方面。一是可以通过剪力墙从而提高建筑建构的整体性能，这样能够保证现代高层建筑也能够具备良好的防塌性能。二是可以通过增加耗能构建的方式，当地震灾害来临时，可以通过发散震力的形式，减少建筑遭到大范围的破坏。三是基于现有建筑结构特点的研究，从而加强建筑整体的延展性以及抗拉性，可以通过减轻与削弱自身压力的方式提高建筑的稳定性和安全性。四是注重侧抗力构件以及配筋的设计问题，根据不同的建筑类型，进行合理规划，保证相关构件能够发挥自身最大的抗震价值。五是加强楼梯间的设计，楼梯间作为建筑重要的逃生通道，要注重构件的合理性以及安全度，楼梯的角度也要便于居住人逃生。

2.5注重建筑材料选择

有许多建筑在地震中发生倒塌等现象，都是由于自身重量过重所导致的，要加大建筑材料的选择，提高建筑整体的安全性。一是符合国家建筑材料标准要求。二是要具备重量轻的特点，从而能够减轻建筑整体的重量。三是要方便施工人员的操作，部分新型建筑材料，虽在使用性能上较好，但由于国内施工技术相对还不够成熟，因此建筑的整体建设质量就无法保证。四是要具备一定的隔热防火性能，由于许多居民楼以及商户都有天然气和煤气等装置，在地震来临时很容易发生次生灾害，因此为保证相关人员的安全，隔热防火性能强是很有必要的。

结语：综上所述，由于地理结构的不同，所引发的地震形式也不同，在设计中设计师首先要加大对于建筑场地周围环境因素的研究，通过科学地分析，依照国家标准开展相关设计工作。在设计中还要进一步提升自身的安全意识，设置多条抗震防线，不断优化建筑结构，从而保障居住人的安全。

参考文献：

[1]李雄鹰.探究建筑结构体系中的抗震设计[J].四川建材,2020,46(12):41-42.

[2]张国胜,刘克昭,康杰.工业建筑设计中如何提高结构的承载力和安全性[J].工程建设与设计,2020(18):28-29.