建筑结构设计中基于抗震措施的分析

建筑结构设计中基于抗震措施的分析

陈柏材

北流市建筑设计院广西北流537400

【摘要】地震带来的危害性很大，而这与建筑设施抗震能力缺乏也不无关系，为避免房屋建筑在地震中倒塌，而造成更大的危害，在建筑结构设计中，有必要强化抗震措施，以保证建筑的质量安全。

【关键词】建筑；结构设计；抗震措施

地震是一种灾害，其对于人类的生活环境危害极大，尤其是本世纪以来所发生的大地震，造成了巨大的财产损失和人员伤亡。地震所带来的一系列危害和损失，从某种程度上来说，也与建筑结构抗震能力缺乏密切相关。基于此，在建筑结构设计中，对其抗震要求也有了一定的标准，为确保建筑设施符合地区抗震要求，应在了解地震发生等级的基础上，在结构设计中，就采取一定的抗震措施，确保建筑在满足使用功能的基础上，能够保证结构稳定安全。

一、建筑结构设计中的隔震措施

在建筑结构设计中，采用隔震措施，能够减小地震对建筑上层部位的破坏，还可有效的保护建筑内部各种装饰物、生活用具等，减少地震所造成的经济损失。根据国际上普遍采用的隔震措施来看，按照建筑结构位置的不同，可将此分为四种。

1、地基隔震

地基隔震，也就是将建筑的缓冲层设置于建筑基础下的地基中，一旦发生地震，缓冲层能够在地基中反复地吸收地震波，同时还能反射作用力，达到减弱地震能量，降低地震对建筑物的损害。在传统的建筑设计中，曾经以糯米为原材料，在建筑的基础部分设置缓冲层，以减轻地震对建筑的损害，而随着建筑设计的不断进步，逐渐以黏土或沙子来取代了糯米，通过在建筑基础部分交替铺上黏土和沙子，或直接设置黏土或沙子垫层。而在现在，有人研究出以沥青为原材料，在建筑基础部分充当缓冲层，具有更好的隔震效果。

2、基础隔震

基础隔震，指的是在建筑基础与上层建筑之间设置特殊装置，减少地震波向上扩散，造成对上部建筑的损害。在建筑的结构设计中，基础是整个建筑的承载和荷载，基础决定上部建筑，因此在设计基础结构时，要特别注意其抗震设计。在建筑结构设计中，采用基础隔震，最高可减少地震对建筑物影响的2/3，但这种抗震措施，如果应用在高层建筑中，将会增加高层建筑的自振周期，起不到减轻地震影响的作用，因此不适用于高层建筑的结构设计中。基础隔震的主要措施有基底滑移隔震和粘弹性隔震，而隔震采用的装置主要有橡胶垫和混合隔震装置。

3、层间隔震

层间隔震措施，实际上是在建筑结构设计中，将隔震措施和抗震技术相结合的一种手段，其主要是在建筑的原始结构层上安装隔震层，削减地震力的作用，从而降低建筑结构对地震的反应。在建筑结构设计上，采用层间隔震措施，施工较为方便，容易操作，这种方法也更多的应用于旧房改建中。当然，与基础隔震相比，层间隔震的效果不太理想，一般为0.1-0.3之间，层间隔震中所采用的装置，与基础隔震较为类似，都是橡胶垫和混合隔震装置。

4、悬挂隔震

悬挂隔震，就是将建筑物的大部分或者整个结构都悬挂起来，也就是常说的悬挂结构。地震力的传输，需要有介质进行传导，应用悬挂结构，在地震来临时，悬挂结构的主体受到地震作用，但由于地震的能量无法进行大面积传导，因此子体受到的地震作用将会减少，这样就能达到减轻地震损害的目的。悬挂隔震更多的应用于大型钢结构建筑中，以此来隔震。大型钢结构，在悬挂体系中，子框架是通过锁链或者吊杆悬挂于主框架上，主框架会在地震力的作用下摇摆，但地震力在向子框架传输的过程中，会削弱，无法传送到子框架。

二、建筑结构设计中的减震措施

在建筑结构设计中，采用减震措施，主要是借助建筑物以外的构件来增加建筑物的阻力，削减地震传递给建筑结构的能量，避免建筑物受到损害。从减震措施的不同原理来看，其主要可以分为三类。

1、消能减震

消能减震，即在建筑结构设计中，通过增加阻力值，来减弱建筑结构的地震反应程度。在建筑结构设计中应用特别制作的加注结构元件，来对地震波进行削减和吸收，减轻地震波对建筑主体结构的影响，保证建筑的安全和稳定。建筑结构的减震技术，应用十分广泛，既可以应用在新建建筑结构的减震设计中，也可以应用于已有建筑的抗震加固上，可以应用于钢结构建筑中，还可以应用于上层结构的隔震层中。而在消能减震所使用的加注结构元件中，主要有摩擦阻力器、粘滞阻力器、形状记忆合金阻力器、塑性阻力器等。

2、机械减震

机械减震，主要是指无粘结钢支撑减震体系，是建筑结构设计中，采用科学的设计理念，应用活塞运用原理，利用建筑结构内部钢支撑和外包钢管之间的不粘结性，或者在内部钢支撑与外包钢筋、钢管混凝土上涂抹无粘结漆，形成滑移界面，内部钢支撑和外部钢管间可以相对滑动。在受到地震作用时，内外钢可以通过不断的滑动，削减地震力，减轻地震力对建筑结构的影响，同时也削弱了地震力的传导效果。

3、跷动减震

跷动减震，是一种新型的隔震减震技术，在建筑结构设计时，应用跷动减震这一措施，主要有两种技术方法。其一，在设计时，对建筑上部结构和下部结构在竖向上不做紧固设计；其二，对于建筑结构中，主要承受地震力的柱、支撑等结构，与建筑的下部基础之间，不做紧固设计。在发生地震时，其使结构发生跷动，从而使结构的残余变形维持在一个较低的水平上，并消除结构的残余变形，达到减轻地震力对建筑结构影响的目的。

三、建筑结构设计中的其他措施

1、合理选择建筑结构体系

建筑结构体系的选择，直接决定了该建筑结构的稳定性，这无疑也就成为了抗震措施中的一部分。对于建筑结构体系的整体功能而言，其应该有一定的整体性和联系性，但从抗震角度来看，建筑结构体系应保持一定的独立性，而这具体体现在，当部分结构或构件破坏时，不会因此而导致整个结构体系丧失抗震能力。因此，在建筑结构设计中，选择建筑结构体系时，应保证建筑结构具有一定的内力分配功能，这能避免整体失效的情形。此外，在建筑结构设计中，应保证竖向的建筑结构有垂直重力传递的作用，以合理布置地震力传递途径。

2、规则布置

在建筑结构设计中，应采用规则的建筑设计方案，而不应采用严重不规则的设计方案，以降低扭转力。一般而言，在建筑结构的抗震设计中，要规则布置建筑，重视建筑结构的对称性和规则性。对称性主要体现在，抗侧力主体结构之间存在着对称；而规则性主要体现在，抗侧力主轴方向上刚度相近，不出现大的落差，在平面布置的统一轴向上的抗侧力结构上，所具有的刚度也要均匀分布。此外，平面中心应与周边结构相协调，保证主体结构的“扭转刚度”，提高建筑的抗变形能力。

3、强柱弱梁

建筑结构设计，忌讳梁柱刚度相同，而应实行强柱弱梁的设计策略，以提高建筑结构的稳定性，防止在地震力的作用下发生坍塌。强柱弱梁，在建筑结构设计中，主要通过人为放大柱的设计弯矩，而并不放大梁，以此来提高柱的抗弯能力，而梁却不变。在受到地震力作用时，梁柱一起受力，而梁可以先于柱屈服。

四、结语

在建筑结构设计中，为更好的保护建筑，提高建筑的稳定性，就需要应用各种抗震措施。而在应用抗震措施中，应根据建筑结构类型，合理应用，以保证建筑达到小震不坏、中震可修、大震不倒的标准。

参考文献：

[1]吴健，于峰.试论建筑结构设计的抗震措施[J]黑龙江科技信息，2011（06）

[2]杜俊峰.浅谈建筑结构设计中的抗震措施[J]建材与装饰，2011（4）

作者简介：陈柏材（1986.5-）男，广西北流人，助理工程师，本科，从事结构设计工作。