浅谈建筑结构设计中的抗震设计理念

浅谈建筑结构设计中的抗震设计理念

胡建安

合肥城建发展股份有限公司安徽省合肥市230031

摘要：现代城市发展对于建筑的设计和施工极具重视，建筑的设计和施工关乎着整个城市发展的精神面貌，为人们的生活发展提高必要的物质条件。而地震灾害属于不可抗拒的自然灾难，其危害性巨大，我们只有在建筑结构设计当中，运用抗震设计理念，通过提升建筑结构整体的稳定性和抗震能力，从而降低地震带来的人们生命财产损失。

关键词：建筑；抗震；结构设计

近几年来，地震灾害时有发生，呈现较频繁的发展态势，人们对住宅、学校等建筑物的抗震性能要求越来越高。如何使建筑物在地震中少受影响甚至不受影响，成为工程设计人员亟需解决的问题，只有保障建筑物的安全，才能进一步保障人民的生命财产不受到威胁，促进社会的稳定发展。工程设计人员在设计时，需要结合本地施工水平、地质环境等实际情况，在经济、安全的全方位考虑下，制定切实有效的抗震措施，确保房屋的设计和施工符合相关国家或行业规范标准，提高建筑安全性。

一、建筑结构抗震设计要求

作为工程设计人员，要对结构的相关抗震设计原理和方法加以全面的掌握，利用现有科技成果进行工程抗震设防。首先，地震区的建筑结构设计时，必须要满足发生强震时能裂而不倒，在遭遇相当于设计烈度的地震之后，经过一般性修理仍能继续使用，在遭遇小震之后，房屋结构可以保持在整体结构稳定牢固的状态，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震三水准目标。同时，还要对各种影响因素综合考虑，如建筑的使用功能，立面造型等要求，制定出满足抗震和适用兼并的结构设计方案。最后，在建筑结构设计中，必须要重视抗震构造措施，注重强柱弱梁，强剪弱弯，强节点等理念，采取有效的抗、减震措施，避免在遭受地震灾害的时候，房屋结构出现连续损坏的现象，进而形成倒塌的后果，出现严重的经济损失和人员伤亡。

二、建筑结构抗震设计中需要重视的设计理念

1、体型设计。设计过程中对于建筑的体型进行合理规划，提升建筑的空间以及立面划分的科学性，可以有效提升建筑的抗震性能。在以往发生的地震灾害的调查研究中发现，当地震发生的时候，建筑体型不规则的建筑结构的灾害结果较规则的更加严重。主要的原因是因为不规则的建筑体型复杂，导致结构体系沿竖向强度与刚度分布不均匀，当承受到地震作用的时候，某一薄弱层或部位率先屈服，出现较大的弹塑性变形，使得原有结构开裂或破坏，降低了建筑结构的载荷能力和结构刚度。若建筑结构体型比较简单，在同样的地震作用下，由于较规则的建筑结构其刚度及质量分布均匀，受力性能明确，具有较好的延性，提升了建筑结构的稳定性，降低了地震对于建筑结构产生的危害程度。因此在建筑结构的体型设计，需要简化建筑立面、空间形态，使得形状尽量比较简单规则，从方案源头把控建筑结构设计的科学性。

2、平面布置设计。简单、规则、对称、均匀的建筑平面布置有利于建筑使用功能划分和结构抗侧力体型的布置，建筑的平面布置科学合理性不仅有效减少工程造价，还可提高建筑的安全舒适度。通过对结构的框柱、剪力墙等抗侧力构件进行合理布置，力求质量中心与刚度中心重合，此举可以避免或减少扭转效应。当发生地震时，可以有效降低地震作用对于建筑结构带来的不利影响，增强建筑结构整体的抗震性能。

3、性能化设计。结构抗震的性能化设计，一般通过本地的设防烈度、建筑使用功能、结构的不规则程度、结构发挥的延性变形能力和结构承载能力、工程造价及震后修复的难易程度等综合考虑，具有很强的针对性和灵活性。为满足业主或工程实际的需要或可能，可以对局部某些楼层或墙柱等关键构件，也可以对整个结构，灵活的运用各种抗震手段及加强措施达到预期设定的抗震性能目标，从而满足使用功能上的特殊要求，并提高建筑结构的抗震安全性。

三、建筑结构抗震设计措施

1、对建筑场地进行科学分析与选择。建筑物在建设前，必须要科学选择建设场地并考虑周边环境，因为其所处的地质条件、地形地貌、水文等因素，都会对建筑物的抗震性能产生重大的影响。首先对场地的工程地质等情况进行详细勘察，才能为建筑的结构设计提供准确的依据及参考。如果所在的场地存在断层错动、地陷、滑坡等问题，就说明场地属于危险地段，不合适在其上建造，需要另外进行选址。因此，选取适合建造场地至关重要。

2、结合实际优选合适的结构形式。从整体上来看，建筑结构形式比较多样化。按主要受力材料来分，常见的有砌体结构、混凝土结构、钢结构等，每种结构形式都有各自优缺点，其抗震性也存在很大的差异。因此，在对建筑物进行设计时，要选择与之匹配的结构形式，这样才能花少的成本带来较好的抗震效果。一般对于同一建筑，采用砌体结构形式其抗震性能要弱于混凝土结构，这主要是因砌体结构是以砖砌体作为主体承重材料的，而变形能力较差，而且其自身重量大，一旦发生地震，就容易受到破坏。而混凝土结构是以钢筋混凝土作为主体承重材料，其墙体采用的是轻质填充材料，整体自身重量小，结构具有较好的延性和抗倒塌能力。国外大多采用钢结构的形式，因为钢结构生产、施工都比较方便，而且钢材质具有优良的抗剪、抗拉、抗压性能，采用钢结构的建筑物，具有良好的变形和耗能能力，抗震性能极佳。

3、尽量设置多道抗震防线。具有多道防线的抗震结构体系房屋，有良好的耗能能力和延性，并有足够多的结构冗余度。一旦结构某部分出现大裂缝或者破坏，降低或丧失抗震能力，其他部分仍能继续抵抗地震作用。结构吸收和耗能地震的能力，主要依靠结构或构件在事先预定的部位产生塑性铰，若结构没有尽可能多的赘余度，当某部位出现塑性变形后，结构可能会变成可变体系而丧失继续承载能力和整体稳定。比如，框架-抗震墙结构是具备多道抗震防线的体系，其主要抗侧力构件抗震墙是第一道抗震防线，在强震作用下，当抗震墙部分遭到破坏从而导致刚度退化退出工作，此时第二道抗震防线框架部分开始发挥作用，可以继续抵抗地震水平作用和承受竖向荷载。还有些结构本身只有一道抗震防线，若采取适当的措施，改善其受力状态，也能起到增加抗震防线的效果。例如，框架结构只有一道抗震防线，通过在平面合适的布置一些砌体填充墙，可利用填充墙的刚度与强度达到增加一道防线的效果。在大震作用下，由于填充墙要吸收部分地震能量，先开裂退出工作，相当于起到第一道防线作用，由于地震的反复作用，框架结构出现来回摆动，框梁框柱先后发生塑性变形，作为第二道抗震防线。

4、科学制定抗震结构方案。建筑物的抗震结构方案合理与否，对于建筑物的安全性、经济性影响也不可忽视，设计人员要结合建筑使用功能、房屋建造高度、抗震设防烈度等实际情况进行综合考虑与科学确定。抗震结构方案需要根据计算简图及地震作用特性给出，除尽可能设置多道抗震防线外，还要对建筑物的整体刚度和场地状况进行综合考虑。如果结构的自振周期与场地土的自振周期相同，就会因共振作用从而加重建筑物破坏。对于一些的平立面不规则的建筑，是否设置防震缝，还有具体情况具体对待。防震缝设置不当会适得其反，合理的防震缝的设置可以使不规则的建筑形成多个规则的抗侧力结构单元，从而简化结构抗震计算分析模型，提高建筑物的抗震能力。

总之，地震能对建筑物产生强大的破坏作用，影响社会经济的发展。为降低地震对建筑的破坏影响，在建筑结构设计各环节中，必须要重视和强化抗震设计，结合建筑物的实际情况，根据影响建筑物抗震能力的因素，有针对性地采取有效措施，来提高建筑物的抗震性能，使其安全性得到有效保障。

参考文献：

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