建筑抗震结构设计

建筑抗震结构设计

于岩斌

晋城市规划设计研究院山西晋城048000

摘要：对于建筑结构来说，建筑的抗震结构决定了整个建筑的质量，起着决定性的作用。建筑抗震结构的设计从原则上来说只能够按照建筑设计的要求来进行，因此结构设计不能够对建筑结构的设计进行较大的修改。在进行设计的过程中，设计师就只能够将构件的截面增大，这就造成了大量的投资浪费。对于建筑结构来说，其抗震性能直接的决定着建筑的安全性，本文就分析了建筑抗震结构设计。

关键词：抗震；结构；设计方法

1抗震设防的目标

通常情况下，建筑的抗震设防是在进行建设的过程中进行抗震设计，有针对性的采取建筑抗震措施，从而达到抗震的效果。通常来说，抗震设防的烈度主要依据抗震设防，而抗震设防浓度是根据国家相关的文件以及规定的权限来执行。国家地震局颁发的烈度区中的基本烈度。当前，国内外的抗震设防的基本要求是要保证建筑能够适应不同频率以及强度的地震，我国的抗震设计规范所采用的目标是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。

在建筑工程的施工当中，建筑结构的设防目标大致有以下几点：

（1）建筑在遭受低于本地地震设防烈度的时候，建筑物在没有受到损伤的情况下可继续使用，无需继续使用。

（2）若建筑遭受在本地区设防烈度的地震后，在没有威胁到人们生命安全以及设备的安全的基础上，建筑结构受到了一定的损坏就要在经过修理后继续使用。

（3）建筑物在遭受到高于本地区地震设防烈度的时候，就要保证建筑物不会出现倒塌。

通常建筑结构在进行抗震设计的时候，设计师可考虑到三个层次，即多遇烈度、基本烈度以及罕见烈度这三中。从概率上来说，发生机会较大的地震等级是多遇地震烈度。设计师在按照相关的设计规范进行抗震设计的时候就需要抱着建筑结构能够达到这样的抗震效果。建筑物在遭遇到多遇烈度地震的时候是处于弹性阶段的，在这个阶段，建筑物通常不会产生较大的损坏，但若是遭遇基本烈度地震，建筑物就处于弹塑性状态，建筑物不会受到严重的损坏。在建筑物遭遇了罕见烈度时，通常会遭受到非常严重的损害。

2建筑结构抗震设计方法要点

在非地震高发地区，大多数建筑的抗震设计只需要达到多遇地震烈度就已经足够了，但是在进行设计的过程中，对于部分结构有这特殊要求或者是在遭遇地震时非常容易发生倒塌建筑物来说，在进行设计的时候要结合当地的特征以及建筑物的特点来进行设计，通常要达到基本烈度的水平才能够保证建筑物的安全和稳定。也就是说在进行建筑抗震设计的时候，设计师要根据罕见烈度地震来对建筑结构的弹塑性层间变形来进行计算，验算起是否满足相关的要求。在设计时，若是遇到了变形较大的薄弱层就要对建筑抗震设计进行修改，并且要采取有效的措施来保证设计的合理性，从而保证建筑满足罕见烈度的设防要求，不出现倒塌。

3结构选型与结构布置

3.1结构材料的选择

建筑物的抗震性能与建筑物的抗震材料有着非常直接的联系，因此在进行建筑抗震设计的时候，要根据设计方案来选择建筑的施工材料以及建筑物需要采用的结构体系，这样才能够保证建筑结构的经济适用，保证其能够满足建筑工程各个方面的条件。在建筑工程当中，建筑结构的选型时非常复杂的工作，在选择的过程中需要对建筑物的重要性、材料、施工影响因素、施工场地、建筑地基基础以及建筑的设防烈度等进行全面的考虑，在确定类型的时要以建筑工程的技术以及当地的经济条件来进行。若只是从建筑抗震的角度来选择结构类型，通常要通过以下几点来进行：

（1）较高的延性系数。

（2）较好的匀质性。

（3）强度/重力的比值相对较大。

（4）正交各向同性。

（5）构件之间的连接需要将材料的强度发挥出来，同时还要保证其具有较好的整体性、延性以及连续性。

就常见的建筑而言，按照上述标准，其抗震性能的好坏只从数据的角度来说，其顺序为：钢结构——型钢混凝土结构——混凝土和钢混合结构——预应力混凝土结构等。但是在钢结构都拥有在低周往复荷载的情况下，都具有较为饱满和稳定的滞回曲线。抗震性能最好的钢结构的优越性是相对的，主要是具有连接好、延性高以及具有可靠节点的优势，但是这只是在施工方法规范到位的情况下才会保证建筑物不受损，相反，建筑物就会受到一定程度的损坏。

3.2抗震结构体系的确定

建筑物在不同的建筑结构体系下，其抗震性能以及经济指标说的效果也会有所差异，因此在进行设计的过程中，适合十几情况的结构体系对于建筑物来说有着决定性的作用。根据相关的规范，对于建筑物结构体系的要求有如下几点：

（1）简图的计算以及地震作用的传递途径要明确。

（2）为了避免出现因部分结构或者是构件遭到破坏而导致其丧失抗震能力以及建筑重力承载能力的现象，就要形成多道抗震防线。

（3）要保证建筑物具有良好的强度以及较好的耗能能力以及变形能力。

（4）要想避免因为建筑突变以及局部性能的削弱而形成建筑薄弱部位，从而产生较大的塑形变形以及应力集中，就要保证建筑物具有合理的强度以及刚度。并且还要根据建筑物薄弱部位的实际情况来采取合理的抗震措施，来提高其抗震能力。

总而言之就是在确定建筑的结构体系的时候，设计师要充分的考虑工程的施工条件以及建筑物的刚度。若是建筑的地基土卓越周期以及自振周期相一致或是接近，那么建筑物就非常容易出现共振现象，从而导致建筑物受到损害。建筑物的自身周期在通常情况下与其本身的刚度有着非常直接的关系。因此在进行建筑设计的时候，设计师要在掌握建筑场地以及地基土的前提下进行，从而保证建筑结构刚度的合理性，避开建筑的共振周期。

合理的基础形式也是在选择建筑工程结构体系的时候需要考虑的问题。建筑工程的基础要有足够的深度，若是遇到高层建筑就需要设置地下室。根据相关的调查结果发现，在多层建筑下设置地下室能够将结构的震害减轻，从而避免建筑损坏。若是遇到软弱地基就要合理的采用桩基、箱形以及筏板的基础形式。在岩层该地欺负不平的地区进行建筑设计以及施工，就要根据实际的情况来采取桩基基础形式，使其穿入到液化的土层当中，保障建筑结构的稳定性和安全。

3.3结构布置的一般原则

3.3.1平面布置力求对称

通常情况下，对称结构在地面平动作用下只会发生平移振动，各构件的侧移量相等，这样就使得水平地震作用按构件刚度分配，所以各构件受力比较均匀，不会导致力的分布失衡。如果是非对称结构，刚心会偏在一边，质心与刚心不重合，即便只是发生地面平动也可能出现扭转振动。最终会导致远离刚心的构件，侧移量大，承担过度的水平地震剪力。这就很容易发生严重破坏，甚至可能会导致整个结构因一侧构件失效而倒塌。

3.3.2竖向布置力求均匀

结构竖向布置均匀，可以最大限度的使其竖向刚度、强度变化均匀，这样可以有效的避免出现薄弱层。从建筑结构的特点看，临街的建筑物，往往会因为商业的需要，底部几层有大空间的设置。非临街的建筑物，底部也可能门厅、餐厅或停车场，而出现大空间。在这种结构中，上部的钢筋混凝土抗震墙或竖向支撑或砌体墙体到此被中止，而下部须采取框架体系。也就是说，上部各层为全墙体系或框架一抗震墙体系，而底层或底部两三层则为框架体系，整个结构属“框托墙”体系。地震经验指出，这种体系很不利于抗震。因此，在实际的抗震结构设计中，应该要保持结构竖向布置的均匀。

也就是说，同一楼层的框架柱，必须要具有大致相同的刚度、强度和延性，以此避免地震时，因受力大小悬殊而被各个击破的危险。此外，还必须注意的是，在采用纯框架结构的高层建筑中，楼梯踏步斜梁和平台梁直接与框架柱相连时，应该避免该柱变成短柱的情况，这样才能有效的避免地震时发生剪切破坏。

4结语：

总之，在建筑结构的防震设计中，设计人员必须根据建筑的实际情况，结合地质环境，在经济与安全的综合考量下，设计出科学合理的防震方案，保证建筑物在相应的防震标准下进行施工，保证建筑的安全。

参考文献：

[1]寇秀梅.结构设计中的抗震设计问题[J].中国西部科技，2008（06）.

[2]李智建.石延明.浅谈建筑结构设计中的抗震设计[J].科技资讯，2009（12）.