建筑结构设计中关于抗震设计的探讨

建筑结构设计中关于抗震设计的探讨

徐红

（浙江省省直建筑设计院，浙江杭州310012）

摘要：地震作为一种自然灾害，其带给人类的危害是巨大的，为了尽量减少地震的危害，本文针对建筑结构设计中的抗震设计加以分析。

关键词：建筑工程；结构设计；抗震设计

前言

地震所具有的破坏性不仅对人类的安全造成极大的威胁，而且会给人们的生产生活造成重大损失，抗震是建筑结构设计中的重点内容，在结构设计中，必须提升建筑结构的整体抗震性能。

1建筑结构抗震设计的重要性

首先，地震灾害具有极大的不可预测性，虽然目前地震监控系统能够对地震灾害进行预测，但这仅用于人们有足够多的逃生时间；对于建筑结构的抗震设计是几乎是没有帮助的。这种不可预测性就导致任何数据上的分析，在地震灾害面前都是缺乏的、几乎是不可用的。其次，设计人员的抗震结构设计，都是在模拟假设的基础上完成的，并不能够与实际的地震灾害发生情况完全符合。因此为了保障人们的生命财产安全，在进行建筑结构设计时提升建筑结构的整体抗震性能就十分有必要。

2建筑结构抗震设计存在的问题

2.1明确建筑抗震设计概念的问题

抗震防震的宗旨是大震不倒（指连续倒塌）、中震可修、小震不裂。我们的建筑抗震设计也是这个目标。地震的能量是巨大的几乎难于估量，即使设计很厚的的钢筋混凝土墙来抵抗地震，不但劳民伤财，反而吸收的更大地震的能量，地震灾害来临更易破坏。实践证明硬碰硬是不行的，以柔克刚虽然能消耗地震的能量，但这样的建筑会产生很大的位移变形，人们生活居住也接受不了。我们通过震害调查，仔细研究建筑结构后，不完全靠计算，在建筑的关键部位加强人工干预抗震设计，并有意适当设置地震薄弱部位，消耗地震能量、拖延震害过程。用上述的抗震概念来指导设计，例如：“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点”此类抗震措施（包括抗震构造措施）等等就叫抗震概念设计，是建筑抗震设计的指导思想。

2.2不够重视建筑抗震的问题

近些年来，我国连续发生了不少大大小小的地震，这些地震所造成的直接影响就是给人们的生命、财产安全带来了无可弥补的损失，造成该损失的大部分原因是我国已有的建筑物缺乏足够的抗震性能。另外，还有一些建筑的设计人员不够重视建筑抗震设计的重要性，在确定设计方案时不够重视结构设计中的抗震设计的合理性，导致设计方案中的抗震设计内容被忽视，这种情况在一些改建，扩建工程中尤为普遍,在地震灾害来临时就会留下致命的隐患。因此，这就要求结构设计人员在建筑结构设计的时候，要严格按照抗震规范的条款，根据该地区的自然条件来选择恰当的抗震级别和合理的抗震构造措施；必须考虑怎样能最大限度的提高建筑物的抗震性能，从而确保人们的生命财产安全。

2.3建筑抗震设计验证问题

为了检验建筑抗震结构分析结果的合理性、有效性，目前可采用三种验证手段：（1）进行建筑抗震模型试验；（2）对建筑地震反应监测；（3）对建筑震害研究。实践是检验真理的唯一标准，试验是实践的一种近似体现。与航天工程、机械工程领域相比，由于建筑结构体型庞大，几乎不可能完成足尺建筑结构的抗震加载试验，因此通常采用建筑抗震模型结构试验。近几年，国际上陆续举办多次不同类型建筑抗震结构的盲测试验，以检验现有的各种抗震设计计算模型的模拟方法。试验结果表明采用不同软件甚至采用同一软件所模拟的建筑抗震设计结果相互都存在一定的差异，这也说明我们目前的结构地震反应分析还有待进一步的完善；另外受到抗震设计模型尺寸效应和加载时间效应的影响，模型结构的抗震试验结果能否再现实际结构真实的地震反应和抗震性能也是值得商榷的。此外，由于在已有的建筑安装监测设备数量很少或甚至没有，而地震灾害又具有极大的不可预测性，这也大大降低了利用地震反应监测检验抗震结构设计的可行性。

2.4建筑结构设计人员的素质问题

现在不少的建筑结构设计人员不具备扎实的专业知识，缺乏足够的专业设计能力，导致设计出来的建筑物缺乏足够的抗震性能，留下一定的抗震安全隐患。另有一些建筑结构设计人员抗震安全意识不足，建筑设计时强调、注重建筑的外观美感，轻视建筑抗震整体协调问题，也对该建筑留下了一定的抗震安全风险。所以，建筑结构设计人员要继续专业学习，丰富自身的专业设计能力，要具有建筑抗震的危机意识，一定要站在人民的生命、财产安全的立场上考虑建筑结构设计;并要结合该建筑的具体使用功能，这样才能设计出抗震安全、外形美观、经济合理的建筑物。

3建筑结构设计中的抗震设计

3.1建筑结构平立面体型的确定

建筑结构平立面布置也是影响建筑物抗震效能的一大重要因素。合理的建筑结构布置，不仅可以保证建筑物的稳定，还可以提高建筑物自身的抗震能力。在抗震设计中，如果该建筑的结构平立面布置合理，并且该建筑结构的布置符合建筑抗震规范要求，那么此建筑物势必会具备优秀的抗震能力。所谓的建筑结构平立面布置合理指的就是在设计建筑结构体型过程中，在保证使用功能的前提下，尽量选择建筑物平面规则、对称布置，这样才能保证该建筑同一楼层间平面刚度变化一致，其次尽量考虑建筑物竖向凹凸少，使得建筑竖向刚度变化上保持稳定，避免不同楼层之间抗震时刚度不稳的现象，这样合理的平立面布置对建筑抗震有利。在建筑抗震设计中，对于结构复杂的建筑物而言，良好的抗震缝的设计也非常重要，抗震缝两侧结构完全分开，中间间隙距离保证在地震作用下两侧结构不发生碰撞。抗震缝一般设置在结构变形的敏感部位。若抗震缝设置不当在地震发生时就会变成薄弱环节，不利该建筑物的抗震。

3.2设置多道抗震防线

多道抗震防线作为抗震概念设计的重要部分应该贯穿建筑抗震设计的全过程。建筑结构的抗震设计中，设置多道防线的好处是可以缓冲地震的冲击力，尽可能的降低地震造成的破坏，减轻地震带来的损失。适当处理好构件的强弱关系,使其形成多道防线,是增加结构抗震能力的重要措施。多道抗震防线指的是：一个抗震结构体系，应有若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作，如框架一抗震墙体系是由延性框架和抗震墙两个系统组成；而双肢或多肢抗震墙体系由若干个单肢墙系统，通过延性连梁联系构成协同工作。第一道防线的抗侧移构件框架梁和连梁在强烈地震袭击下遭到破坏后，即框架梁和连梁的屈服先于框架柱和抗震墙的屈服,就可以利用梁的变形消耗地震能量,使框架柱和剪力墙退居到第二道防线的位置，抵挡住后续的地震的冲击，可保证建筑物最低限度的安全，免于倒塌。地震发生时，多一道抗震防线，就多增加一份人们逃生的希望，同时极大地提升建筑结构的抗震能力。

3.3建筑结构抗震材料的选择

在建筑结构设计中，材料是主要的承重原料，材料的刚度和塑性对建筑结构抗震的影响较大，为了确保建筑物的整体抗震性、稳定性，在选用材料时，要结合本地的地震历史资料，选择合适的建筑材料。从抗震角度考虑,作为建筑材料应轻质、高强；构件间的连接应有良好的整体性、延性，且能发挥材料的全强度。按照此原则，钢结构是最符合抗震材料要求的，多次地震灾害实例表明钢结构的抗震性能好，但钢材的造价及维护费用较高。现浇钢筋混凝土结构整体性好,造价低廉,有较大的抗侧移刚度,经设计可保证结构具有一定的延性。但该材料也存在难以克服的弱点：当地震持续较长时间时，在反复的地震荷载作用下，构件刚度因裂缝的开展而递减，将混凝土挤碎。装配式钢筋混凝土结构施工方便，但它的抗震弱点在于框架节点等构件接头强度及变形能力均低于构件本身强度而形成薄弱环节；同时预制构件装配时会产生次应力，整个结构缺乏连续性和整体性；故这类结构不宜在高烈度地区采用。因此在建筑结构设计中，为了达到提高建筑抗震性能的目的，必须科学合理选择适合该建筑的建材。

3.4建筑场地的选择

选择合适的建筑场地也是能提升建筑结构抗震性能的。尽量选择土地成分及土地结构具有良好密度和硬性的场地，并且该场地土质成分均匀性良好，这样的场地作为建筑工程的建设场地，才能保证建筑场地范围内的土地能更好地、均匀地承受上部建筑结构的荷载。设计人员在建筑场地选择中应该避开软土、液化土、采空区以及河岸边缘等相关地段，避免因为上述地质范围中土体的密实度、坚硬度以及凝结度等相关性能的低劣而导致建筑物在应对地震灾害的过程中出现土体承重荷载能力不够的现象；对于一些容易发生滑坡、地陷以及泥石流等山体事故的危险地段，也应尽量避开选择其作为建筑结构的设计场地；同时尽量避免建筑场地选择在地震断裂带上，这样才能避免降低上部建筑结构对地震灾害作用力的抵抗性能。

3.5建筑结构参数计算

建筑结构的抗震参数选择和抗震模型计算工作，对于完成建筑结构的抗震设计，保证建筑结构的抗震性能有着非常重要的影响。设计人员应该在建筑结构的抗震设计过程中，根据该地区的自然条件选择该建筑恰当的抗震级别和合理的抗震措施；根据不同建筑结构类型在面对地震冲击力时所具有的荷载作用力完成抗震设计参数的选择；使用先进的计算机技术，建立相应的建筑结构抗震计算模型对该建筑的抗震作用力进行清晰明确的计算，保证所选的抗震级别、抗震措施、抗震设计参数、抗震计算模型能够符合该建筑结构的抗震性能，保证该建筑抗震结构设计过程中受力的合理性及科学性。

4结语

地震对于建筑物具有较强的破坏力，抗震设计是建筑结构设计中保证建筑物安全性、稳定性的最重要因素，提高建筑结构的抗震能力是非常具有现实意义的。在建筑结构抗震设计中，必须以建筑结构的实际情况为主，以强化建筑的抗震特性。

参考文献：

[1]杨林．建筑结构设计中的抗震设计[J]．江西建材，2015（4）

[2]朱桂明．刍议建筑结构设计中的杭震设计分析[J]．江西建材，2015（4）

[3]王蓓蓓．建筑结构设计中的抗震设计探析[J]．建筑工程技术与设计，2014（9）

[4]蒙雪俏．建筑结构抗震设计要求探析[J]．中国高新技术企业，2014（21）