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Science and Technology

建筑工程抗震设计与施工技术研究

作者

陈磊 王文博

淄博市住房和城乡建设保障服务中心 255000

摘要: 本文聚焦建筑工程抗震领域,深入剖析地震危害及抗震重要性,详述抗震设计原则、方法与关键施工技术,探讨技术应用成效,分析现存问题并提出优化策略,为提升建筑抗震性能、保障生命财产安全筑牢根基。

一、引言

地震作为极具破坏力的自然灾害之一,频繁威胁着人类的居住环境与生命财产安全。建筑工程作为人们生产生活的主要载体,其抗震性能优劣直接关乎震后损失程度。深入研究抗震设计与施工技术,打造能抵御强震的坚固建筑,是建筑工程领域肩负的重大使命,对社会稳定、可持续发展意义非凡。

二、地震对建筑工程的危害剖析

(一)结构破坏

强烈地震引发的地面运动致使建筑结构承受巨大水平与竖向地震力。框架结构建筑可能出现梁柱节点开裂、混凝土剥落,导致结构刚度突变,甚至局部或整体垮塌;砌体结构墙体在地震反复作用下,易产生斜裂缝、交叉裂缝,丧失竖向承载能力,引发房屋倒塌,造成人员伤亡与财产损失惨重。

(二)非结构构件损坏

建筑内部非结构构件如填充墙、幕墙、楼梯栏杆等,在地震时因自身稳定性差、与主体结构连接薄弱,常率先破坏。填充墙开裂倒塌不仅危及人员逃生通道安全,掉落的砖石还可能砸伤人员;幕墙玻璃破碎坠落,对地面行人构成致命威胁,进一步加剧灾害后果。

(三)地基失效

在软土地基、液化地基等不良地质条件区域,地震易引发地基沉降、砂土液化、滑坡等现象。建筑物基础随地基不均匀沉降发生倾斜、开裂,严重时基础与地基脱离,使上部建筑结构悬空,瞬间沦为危房,抗震防线全面崩溃。

三、建筑工程抗震设计原则详述

(一)小震不坏原则

在遭遇多遇地震(小震)时,建筑结构应保持弹性状态,不发生损坏或仅产生轻微可修复损伤。通过合理的结构选型、构件设计与构造措施,确保结构具备足够刚度与强度,能有效抵抗小震作用下的地震力,维持建筑正常使用功能,保障人员安全与财产基本无损。

(二)中震可修原则

当面临设防烈度地震(中震),建筑结构允许进入弹塑性阶段,但应确保关键受力构件不发生脆性破坏,如梁、柱避免剪切破坏,而是以弯曲变形为主,形成塑性铰耗散地震能量。震后虽建筑有一定程度损坏,但经适当修复可恢复正常使用,不致报废重建,降低灾害损失。

(三)大震不倒原则

在罕遇地震(大震)来袭时,建筑结构凭借合理的抗震体系、冗余度设计与耗能机制,即便部分构件失效,整体结构仍能维持不倒,为人员逃生争取宝贵时间。利用结构的空间协同作用、多道抗震防线,如框架 - 剪力墙结构中剪力墙先行耗能,框架作为后续支撑,保障建筑在极端情况下的 “韧性”。

四、建筑工程抗震设计方法探讨

(一)场地选择与地基处理设计

1.场地选择优化

依据地震地质勘察报告,避开地震断裂带、活动断层、易液化砂土、软土地层等不利地段。优先选择基岩稳定、地质构造简单、地势平坦开阔区域建设,从源头上降低地震灾害风险。

2.地基处理技术

对不良地基采用合适处理方法。如采用强夯法加固松散砂土、碎石土,提高地基土密实度,增强抗液化能力;对软土地基,运用深层搅拌桩、CFG 桩等复合地基技术,改善地基承载力与变形特性,为上部建筑提供稳固支撑,抵御地震作用下的地基变形。

(二)结构选型与布置设计

1.合理结构选型

根据建筑功能、高度、场地条件等因素,选择抗震性能优越的结构形式。

2.规则结构布置

遵循平面与竖向规则性原则。平面布置力求简单对称,避免凹凸不规则、扭转不规则,使质量中心与刚度中心尽量重合,减少地震扭转效应;竖向布置避免楼层刚度突变、错层等,保证结构竖向传力顺畅,防止地震力集中引发局部破坏,如采用渐变层高、均匀柱网设计。

(三)抗震构造设计

1.构件连接构造

强化梁柱节点、墙梁节点等关键连接部位设计。采用高强度钢筋、加密箍筋,确保节点核心区混凝土约束良好,在地震反复加载下不发生破坏,保证结构整体性,使力能有效传递。如在框架节点区设置箍筋加密区,防止节点过早剪切破坏。

2.圈梁与构造柱设置

砌体结构中,合理设置圈梁与构造柱形成约束砌体体系。

五、建筑工程抗震施工技术要点

(一)基础施工技术

1.桩基础施工要点

灌注桩施工时,严格控制桩身垂直度、混凝土浇筑质量,确保桩身完整、承载力达标。采用泥浆护壁成孔工艺,注意泥浆性能调控,防止塌孔;预制桩沉桩过程中,精准控制锤击能量或静压荷载,避免桩身断裂,保证桩基础与地基土紧密结合,为建筑抗震奠定根基。

2.筏板基础施工

对于大型建筑筏板基础,确保钢筋绑扎牢固、间距均匀,混凝土浇筑采用分层分段、连续浇筑方式,防止出现冷缝。振捣密实,提高混凝土抗渗性与强度,使筏板基础具备足够刚度与整体性,均匀传递地震力,协同上部结构抗震。

(二)主体结构施工技术

1.钢筋混凝土施工

钢筋加工严格按设计要求,确保弯钩、锚固长度符合抗震规范;混凝土浇筑遵循施工配合比,控制坍落度、振捣时间,保证构件密实度与强度。对关键构件如框架柱,采用高强混凝土、连续浇筑,避免施工缝削弱结构抗震性能;加强混凝土养护,防止早期裂缝,提升结构耐久性与抗震性。

2.钢结构施工

钢结构构件加工精度控制在毫米级,确保节点连接紧密贴合。采用焊接连接时,严格执行焊接工艺评定,保证焊缝质量;高强螺栓连接时,按规定扭矩紧固,防止松动。安装过程遵循先下后上、先主后次原则,及时校正垂直度、平面位置,保障钢结构整体稳定性与抗震性能。

六、建筑工程抗震设计与施工技术现存问题与优化策略

(一)现存问题

1.设计规范执行不彻底

部分设计人员对新抗震规范理解不深,设计方案存在薄弱环节,如结构规则性把控不严、构造措施不到位,忽视特殊场地条件下的抗震要求,为建筑抗震埋下隐患。

2.施工质量参差不齐

施工过程中,因工人技术水平差异、施工管理不善,存在钢筋锚固长度不足、混凝土振捣不密实、钢结构焊接缺陷等问题,严重影响建筑抗震性能,难以达到设计预期。

(二)优化策略

1.加强设计人员培训与监管

定期组织抗震设计规范培训,开展设计方案审查与优化,建立设计责任追溯制度,对违规设计严肃问责,确保设计方案科学合理,严格遵循抗震设计原则与规范。

2.强化施工质量管理

完善施工质量管控体系,加强工人技术交底与技能培训,推行施工现场标准化管理,增加质量检测频次与手段,利用 BIM 等技术可视化监控施工过程,及时纠正质量问题。

七、结论

建筑工程抗震设计与施工技术是保障建筑安全的核心要素。深入理解抗震设计原则、精准运用设计方法、严格把控施工技术要点,持续改进现存问题,方能铸就抗震防线,在地震灾害面前守护生命财产,推动建筑行业稳健发展。

参考文献

[1] 刘华明,戴嘉瑜. 建筑工程技术与设计中混凝土施工技术研究[J]. 砖瓦世界,2024(2):103-105. DOI:10.3969/j.issn.1002-9885.2024.02.035.

[2] 李川. 建筑抗震加固设计与施工技术研究[J]. 中国建筑金属结构,2024,23(9):136-138. DOI:10.20080/j.cnki.ISSN1671-3362.2024.09.046.

[3] 赵京锐. 建筑工程中的抗震设计与施工技术研究[J]. 全体育,2022(20):155-156.