现代建筑结构抗震设计及加固处理研究

现代建筑结构抗震设计及加固处理研究

杨青山 姜秋丽

德州天元集团有限责任公司 山东 德州 253000

摘要：目前我国建筑行业和人们生活水平的显著提高，我国对房屋建筑结构抗震性能要求越来越高，尤其是底层墙体较少，或者某一侧纵向无墙体的房屋建筑。例如，底层为车库或者商铺的房屋建筑，这些建筑存在相同的特点，即对底层的使用空间需求较大，需要大量开洞，导致纵向抗侧刚度分布不均匀，同时水平方向抗侧刚度也出现此类情况。据统计，此类型建筑在地震中遭受破坏程度较大，本文针对此类型房屋建筑的抗震设计展开研究。

关键词：高层建筑；建筑结构；抗震；结构体系

引言

随着我国建筑材料与施工工艺的发展，建筑结构抗震设计方法已有诸多变化，因此，论文简要介绍了高层建筑结构抗震设计的流程与参考标准数据，主要对当前普通高层建筑与装配式高层建筑的结构抗震设计方法和结构体系的创新进行了分析，以不断提高建筑结构的抗震性能，保证建筑的使用安全。

1实施抗震结构设计的目的

建筑结构设计中，抗震结构设计主要是为了实现以下三个目标：一是保证建筑在小强度地震灾害影响下不会存在任何破损或裂缝等病害问题，维持建筑正常使用；二是要求建筑在中强度地震灾害中，存在轻微破损问题，且经过修复后不会对建筑结构带来任何影响；三是要求在强度较大的地震灾害中，建筑处于稳固不倒的状态下，保证周边环境及人员安全。所以在建筑设计中，要做好抗震结构的科学处理，根据现有资料数据，对区域地震灾害等级加以分析，确定建筑抗震性能，合理规划结构布局，改善抗震效果，维护建筑结构稳固性和安全性。

2抗震设计基本原则。

(1)简化性。简化房屋建筑结构，对提升建筑抗震性能帮助较大。因此，在将抗震设计融入到房屋建筑结构设计中时，应尽可能简化建筑结构，避免过于复杂的设计。对于本文研究的底商型房屋建筑，需要预留足够的活动空间，从设计技术和性能提升两个角度出发，改善建筑抗震性能。(2)抵抗性。建筑抵抗性是保证抗震性能的关键，要求合理控制建筑结构中各个部位的刚度，使其达到标准要求，结合力学分析，检验建筑结构稳定性。当建筑遭遇地震时，加强房屋结构受力平衡，以此抵御地震带来的破坏。(3)整体性。建筑结构抗震设计要求设计全面，将建筑整体作为设计对象，仅提升某一部位的抗震性能无法达到预期效果。所以，要求科学且全面地分析各项影响因素，根据建筑所处地区实际情况，针对存在的震害，提出抗震优化策略。

3建筑抗震结构设计理念

3.1更新设计理念，加大抗震结构设计重视力度

在建筑结构设计及抗震结构设计中，最为关键的影响因素就是设计人员，如果设计人员不具备专业能力，不具备明确的抗震理念，在设计中很难将抗震与建筑结构融合起来，这样在地震灾害发生时，就会因为抵抗能力不足而出现各种问题，威胁建筑及人们的安全。为此，设计人员需不断提高自身的专业能力和职业素养，根据建筑行业发展趋势做好理念的更新和优化，加大对建筑抗震功能的重视力度，采取科学有效措施完成抗震设计，确保建筑结构安全。建筑工程具有规模大、工期长、设计精准度高等特点，故而设计人员在处理时应做到全面分析和考量，制定针对性的设计方案，更好的指导施工作业的开展。抗震结构设计作为其中较为重要的一环，设计人员应加大对其重视力度，转变传统设计思想，注重数据资料的收集和处理，完善设计内容，增加结构强度，进而减少地震灾害带来的破坏，保障工程的整体效果。再者，还应该充分利用网络资源对抗震结构设计进行深入分析和探讨，了解地震带分布特点，掌握板块运动规律，不断完善抗震结构设计内容，符合建筑结构设计的相关要求，提高建筑整体水平，延长建筑使用寿命。设计完成后，还需开展专项评估和检测，确保抗震设计符合工程的建设要求。抗震结构的不同其产生的作用也存在较大差异，设计人员应重视这一点，并选择合适的结构种类，确保最终设计的合理性与科学性。

3.2大变形能力节点

装配式结构间节点的有效衔接与固定对提升高层建筑整体抗震能力有重要意义。所以，在节点衔接方法设计与选取的过程中，使建筑结构在遇到大地震后，阻尼器充分发挥耗能作用的条件下，结构节点不会出现较大的变形与损坏，且需具有震后易修复的优势，以便于对建筑体系进行震后修复，保障整个建筑体系的安全性。在常见框架间节点衔接、固定方式中，无黏结预应力筋拼接节点主要是指预应力筋在节点内与节点两边一定范围内与混凝土无黏结，优势是在大变形后仍具有较好的弹性，且强度、刚度衰减较小，残余变形较小，拼接节点耗能也较小。

3.3科学选址

地震的产生是由于地下板块剧烈运动强烈碰撞形成的，破坏性强、危险性高。基于这一实际情况，在开展建筑设计工作时，就应选择合适的施工场地，减少地震灾害造成的破坏。由于建筑物的震害是由一些地质运动造成的，可以考虑选择一些地质较强的位置来建造建筑物。在选择抗震地理位置时，应基于以下两个方面：一方面可选择地质偏硬的地理空间建造建筑。该类型地质结构的承载力较大，不容易出现地震或山体崩塌等问题。在建筑建设中，可有效提升结构刚度和承载力，削弱地震的破坏力；另一方面选择地势平坦宽阔的区域，该区域稳定性强，地壳运动激烈性不高，地震等级也会相对较低，可以降低抗震结构设计难度，改善建筑结构抗震性能，增大建筑安全系数。

3.4基于刚度控制层面的设计

为了提升建筑墙的抗震性能，提升轴线竖向刚度显得尤为重要，要求严格按照建筑抗震性能设计规范，加强竖向刚度比设置，以位于底层框架中的抗震墙作为主要设计对象。依据震害调查结果可知，底部框架结构较为复杂，采用复合材料打造混合结构，不利于建筑抗震性能的提升。设计刚度控制规范:①底层抗震墙刚度控制:以抗震墙在地震期间发生的弯曲形变作为设计依据，结合剪切形变情况，计算刚度控制限值，获取这两种情况下的刚度控制范围;②底层框架刚度控制:根据建筑抗震性能需求，假定框架梁刚性指标要求，选择弯曲变形刚度作为唯一指标，对框架柱刚度范围进行限定;③砌体抗震墙刚度控制:该项性能指标的控制，需要根据墙体的高度和宽度比值来确定，当比值低于1时，以剪切作为控制依据，避免发生形变，设定刚度控制范围;当比值不低于1，且不高于4时，在剪切形变基础上，增加弯曲指标，设定刚度控制范围;当比值高于4时，采用等效处理法，令侧向刚度数值为0;

结语

综上所述，随着我国建筑抗震设计规范化的增强以及相关强制性条文的出台，高层建筑在设计、修建过程中，对结构抗震设计的要求也越来越高。根据本文论述可知，我国当前多基于预设屈服模式进行抗震性能化设计，根据建筑用材、建筑结构进行不同地震强度下的建筑抗震能力评估，以分析不同建筑结构抗震设计安全性、有效性。同时，通过高强高性能混凝土-钢组合结构体系、消能减震装置及装配式结构的有效运用，能够进一步提升高层建筑的抗震性能，同时，减少废钢筋、废弃混凝土消耗量，遵循可持续性发展原则，达到绿色施工的高层建筑结构设计目标。

参考文献

[1]肖从真,王翠坤,黄小坤.高层建筑结构抗震设计方法及结构体系创新[J].建筑科学,2018,34(9):33-41.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB18306—2020中国地震动参数区划图[S].北京:中国标准出版社,2020.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50011—2020建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2020.