建筑结构抗震设计探讨高鹏程

建筑结构抗震设计探讨高鹏程

高鹏程

深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司

摘要：地震作为自然灾害，高地震等级的危害后果非常严重，如我国汶川地震，导致我国经济损失惨重。因此，做好结构抗震设计，意义重大。本文重点探讨基于危位移开展建筑结构抗震设计的有效方法，以提高建筑结构稳定性，降低震害。

关键词：建筑结构；位移计算；抗震设计

前言

建筑结构抗震设计的目标主要应对地震对建筑物的危害，由于地震的不可预测性，且发生后的后果严重，作为结构设计者，从建筑结构整体入手，探讨抗震性设计的问题。具体在建设工程过程中，设计者需要分析结构单元之间的分离与连接方式，常规情况下都是采用加强连接的方式，通过设置多道抗震防线避免、减小地震后余震对建筑本身的破坏。科学合理地处理不同构建之间的强弱关系，才能提高建筑整体的抗震性能。

1.建筑结构抗震设计应遵循的原则

1.1结构设计师在进行结构抗震设计的过程中，严格按照“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点若构件、强底层柱”的原则；

1.2应力求构建多道防线，这样能够避免结构在遭受一次地震破坏后，还能够承受多次的余震冲击，提高建筑结构的抗震性能；

1.3设计者且不可将承受竖向荷载的构建，作为主要耗能构建。

1.4相关设计者应该有意识、有目的的对结构薄弱部位进行把握和控制，保障建筑结构能够拥有足够的形变能力，不会因为薄弱层而发生转移的问题，通过这样的方式保障整个建筑结构的抗震性。

2.建筑结构的抗震水平判断

每个建筑物都有不同的使用功能及用途，在设计之前必须清楚建筑物的使用功能，观察结构方案中与地方地质灾害类型之间的冲突问题，并且需要技术人员到现场对地质情况进行检测，根据检测结果计算现场的抗震等级，选择合理的抗震等级，实现实现综合管理控制。

抗震水平判断不能局限于所得到的数据结果，要结合施工建设区域的环境因素进行考虑，判断结构稳定性是否会受到环境影响。不稳定的基层也会增大震动对建筑结构的损伤，设计期间要观察这一因素，判断是否因设计期间的水平判断不合理，造成最终使用功能受到影响，进而实现抗震设计提升建筑物使用安全性的目标。

3.建筑结构基于位移的抗震设计

3.1结构振型及自振周期计算

建筑结构使用受到的震荡影响进行模拟，确保与方案一致，观察系统结构的运行使用稳定情况，并判断震动可能会对结构稳定性造成的影响，通过这种位移控制方法促进管理计划在现场全面落实，达到更理想的设计效果。受外界因素影响建筑结构也会产生一个自振，从而对自身的平衡稳定造成影响，随着外力影响消失，这种自振在一段时间内也会消散，其内部能量因此而得到控制，进而达到自身稳定状态。对其周期进行判断计算，需要结合矩阵分析来进行，并判断分析结果与实际情况之间的联系，达到一个合理控制效果。自振周期计算要与结构所受到的震动类型相互结合，综合全面因素进行分析，最终所得到的结果才更精准，不会影响到最终的系统安全性。

3.2最大层间位移角出现位置

建筑结构在受到震荡影响时，位移可能会受到影响，并且结构之间是存在相互联系的，这种联系形式不确定，最终的使用安全性并不理想。假设在震动期间建筑结构产生位移角，现以最大层间产生的位置为例。根据现场检测得到的数据结果结合设计方案来初步判断位移角出现的位置，进而实现结构抗震优化设计。还需要判断位移角产生的类型，分析现场存在的不合理现象，假设角度出现后建筑结构的其他变化不受外界因素影响，均处于合理范围内，这样再继续进行现场调节控制，并借助计算机软件来对数据信息进行判断，所得到的数据结果在标准值范围内，并且不会影响到最终的结构稳定性。层间位移法是按照楼层高度不同来进行计算的，因此结果也能与实际情况保持一致，在高层建筑结构中最适合这种运算方法使用。

4.基于位移的结构抗震设计

4.1以延性系数为基础进行设计

建筑物使用期间结构自身具有一定的抗震能力，与基层稳定性、建筑材料强度等因素相关。当受到的震荡超出了这一承受范围，则在建筑结构表面会出现不同程度的损伤，建筑结构之间所维持的稳定状态因此被打破，并不能达到理想的控制效果。对于各个系统之间可能会出现的结构失衡现象，可以通过建立以延性系数为基础的抗震设计，确保结构中的稳定性不会受到影响，可以达到理想的控制管理效果。随着建筑施工任务进行，原有的设计参数会产生一定的误差。这一误差也会导致最终使用安全性下降，设计期间考虑这一因素，并加强现场的调节控制，尽可能的将误差控制在最小范围内，进而实现整体结构稳定性提升，将环境因素所带来的影响降至最低。不同楼层高度受到的震荡影响也存在很大差异性，对此要加强现场的管理控制，进而实现综合能力提升，楼层越高震动所造成的结构损伤也越明显，对此所进行的各项设计任务要考虑楼层高度所带来的影响，考虑岩性特征，对位置角度做出更准确的判断。

4.2直接基于位移进行抗震设计

这种方法运行了结构损伤判断原理，对使用环境进行模拟，并分析在现场是否存在不合理的现象，充分探讨最终结果稳定性受到的影响。抗震设计能通过结构之间位置优化来提升整體抗震能力，进而对使用期间所遇到的地震灾害以及结构自身震荡影响做出预防控制，提升建筑结构的整体承载能力，在结构稳定性与系统相互配合的能力上，均能得到提升，促进结构的承载能力提升。对位移进行检测计算。根据所得到的结果直接开展抗震设计，这样所得到的结果与实际情况更符合，并且能够达到理想的控制管理状态，通过系统之间的相互配合，进而实现结构的最优建筑设计，使建筑才来的强度能够得到最大发挥，降低建筑高度所带来的安全隐患。这种设计方法是最直接的，适应于高层、多层等不同形式的建筑工程，前提是所得到的位移计算结果与实际情况一直，确保基础数据可靠性，后续进行的各项优化设计也拥有了稳定的参照标准，从而实现建筑物抗震性能优化目标的实现。在开展结构抗震设计时，也可以将多个设计方法相互整合运用，实现功能上的互补，同时在一些比较复杂的设计区域，建筑物结构所受到的震动影响来源不同，只有对此进行准确判断选择合适的设计方法，才能确保最终的功能不受到影响，抗震能力也能因此得到提升。

除上述内容之外，考虑高振型影响时结构某性能水平的目标侧移曲线与仅考虑第一振型时大致相同，说明高阶振型对结构位移的贡献不大，以第一振型最大层间侧移角位置代替结构最大层间侧移角出现位置是可靠的，但是从算例结果可看出，高阶振型所产生的地震作用是不可忽略的。在抗震设计中考虑全面因素，最终结构使用安全性才能得到保障。

5.结束语

传统的结构抗震设计中，有存在一些位移抗震的问题，当前虽然基于位移的设计方法还不够成熟，但与现行的抗震设计方法较为靠近，以现行的抗震设计方法为依据，并验算了的许多结构位移。例如，现有的抗震设计方法只能在小震作用下进行验算，而位移化抗震设计只能在中强地震作用下进行验算。在中震作用下，以力为参数描述结构的位移。综上所述，基于位移的建筑结构抗震设计已初步应用于工程结构中，并将在今后继续发展和完善。对建筑工程而言，要从受力、位移、速度、加速度、能量和损伤等因素影响结构位移状态参数入手，从而了解位移化抗震设计的要求。基于位移的抗震设计概念，这是结构设计人员更注重在建筑结构抗震研究的必要性，为提高我国建筑结构抗震性能作贡献。

参考文献

[1]黄炜，张敏，张程华，蒋小平，侯莉娜.多层生态复合墙结构基于位移的抗震设计方法研究[J].工业建筑，2014（09）：12-13.

[2]代慧娟，白国良，王博，薛冯，李红星.考虑设备使用安全性的空冷支架结构体系基于位移的抗震设计方法研究[J].工业建筑，2015（02）：47-48.