建筑设防地震下减震结构设计

建筑设防地震下减震结构设计

胡火军

身份证号码：421127198511041914

摘要：建筑结构的安全与稳定一直是人们关注的问题。地震是自然界中一种重大的自然灾害，它可以在瞬间对建筑物造成毁灭性的破坏。为了减少地震的破坏，建筑结构设计领域不断努力优化和改进隔震和减震的设计措施，努力提高建筑的抗震性能。本文深入研究建筑结构的隔震和减震设计，通过这些设计措施，尽量减少地震对建筑物的影响，保护人们的生命和财产安全，有效抵御地震引发的破坏性。隔震设计通过引入隔震器材料和隔震装置，将建筑与地面分离，从而减少了地震产生的水平地震力对建筑物的传递；减震设计则通过使用减震器材料和能量吸收装置，使建筑能够更好地吸收和分散地震的能量，减弱建筑结构的振动。

关键词：建筑设防地震；减震结构设计；相关分析

引言

近年来，我国的减震技术逐渐成熟，新的抗震技术在复杂的高层建筑中得到了应用，在高层建筑中布置了减震装置，以消散地震带来的能量，分担建筑结构中的地震能量，起到保护复杂建筑结构的作用，提升建筑的安全性。

1建筑抗震结构设计的特点

首先，抗震结构设计必须以结构应力监测和分析为基础。由于建筑结构在整体柔韧性和整体承载力两方面都需要综合考虑力的稳定性和平衡性，这对建筑在大振动情况下能否保持稳定有一定影响。因此，在实际的结构设计中，必须要对建筑受力状态进行综合考量分析，对结构与连接点的连接情况进行有效监督检测，这样才能够保证一旦发生地震，也不会对建筑造成较大的能量冲击。这样一来，就可以保证建筑在地震当中始终维持受力平衡，避免主体结构因此而受损。其次，建筑抗震结构设计必须要考虑到轴向变形问题，高层建筑工程承担的竖向荷载量比较大，不仅存在一些轴向变形问题，还可能会对连续梁的弯矩造成一些影响，进而导致在负弯矩值变小的同时增大正弯矩值。因此，在抗震结构设计的过程中，必须要对轴向变形情况进行准确计算，从而准确调整下料长度，避免剪力与位移造成较大影响。最后，建筑抗震结构设计还需要考虑到结构的延展性，结构延展属于建筑设计期间的一项重要指标，一些中低层建筑延展性比较小，而高层建筑延展性比较大，这导致在地震发生之后，高层建筑出现变形的几率也更大。为了降低在地震当中高层建筑出现较大变形导致构件损坏，就需要在结构设计上使用一定措施来改善建筑结构延展性，提升建筑结构使用效果。

2建筑设防地震下减震结构设计要点

2.1构建抗震结构设计体系

地震后建筑物的破坏和影响主要包括基础破坏、结构破坏、刚度破坏、混凝土构件破坏等。由于地震等级和烈度的不同，对建筑物的破坏和影响也有所不同。使用抗震结构设计的关键在于优化抗震结构体系，这具有重要意义和关键作用。在建筑物进行抗震结构设计的过程中，设计人员必须要意识到，结构差异化将会导致整个工程抗震性能因此受到影响，任何小环节的增添或者删除，都将会引发较为严重的联锁反应。因此，设计人员必须要针对当地的实际情况进行分析考量，结合建筑物的抗震性能、结构特点来进行综合分析与区分设计，优化建筑物抗震水平，提升抗震效果，这对建筑物抗震能力的提升具有重要意义[1]。

2.2材料选择

材料的力学性能、耐久性和抗震性能直接影响建筑物的整体抗震性能。(1)主要承重结构，如柱、梁、墙等，建议采用高强钢筋混凝土。高强钢筋混凝土具有较高的抗压和抗拉强度，能够在地震中起到更好的承载作用。此外，钢筋混凝土还具有良好的韧性，能够在地震中发挥一定的延性，从而减缓地震作用产生的破坏效应。（2）对于地震易发地区，建议使用预应力混凝土结构。预应力混凝土是通过在混凝土浇筑前施加预压力的方式来增加结构的强度和刚度，提高抗震能力。预应力混凝土具有较高的抗拉能力，能够在地震中减少结构的振动和变形，从而降低地震作用对建筑物的影响。（3）使用抗震性能优异的新型材料。例如，钢结构具有较高的强度和韧性，能够有效地承受地震作用，因此在高层建筑和大跨度结构中广泛应用。另外，纤维复合材料具有轻质、高强度和高刚度的特点，能够在地震中减小建筑物的自重，提高结构的抗震性能。

2.3结构构件的形式和尺寸

（1）合理设计结构构件的形式和尺寸。设计过程中，应根据建筑物的荷载特点和结构形式，选择合适的结构构件类型，如柱、梁、墙、框架等。在确定结构构件的尺寸时，需要综合考虑建筑物的重量、刚度和稳定性等方面。例如，在设计柱子时，应考虑减少柱子的高径比和增加柱子的截面尺寸，以提高柱子的抗震性能。在设计梁时，需要根据跨度和荷载确定合适的梁宽度和高度，以增加梁的强度和刚度。（2）结构构件的接头和连接方式。在设计和施工中，需要保证结构构件之间的接头和连接具有足够的强度和刚度，以确保整体结构的稳定性和抗震性能。例如，在梁柱连接的设计中，应采用合理的焊接或螺栓连接方式，以确保连接处的刚性和韧性。在墙体和地基的连接中，需要采用适当的锚固和加固措施，以提高连接的可靠性和稳定性。（3）结构构件的加固。对于已有建筑物，在抗震设计中，可以通过增加柱子、墙体的截面尺寸，加固梁、柱节点，增设剪力墙等方式来加固结构构件。此外，对于一些弱点部位，如柱子和梁的连接点、墙和楼板的连接点等，可以采用加固板、钢筋混凝土加固件等方式来加强这些部位的抗震能力

[2]。

2.4科学安排建筑平面布置

在为建筑进行平面布置的过程中，必须要严格遵循高抗震性的基本设计原则，具体来说主要有以下三方面：首先，需要保证建筑主体具有较强的抗压能力，尤其是需要保证侧面的受力结构不会在剪力影响下而发生变形，始终保持在均匀受力的状态来承担主体结构稳定性。其次，则是对建筑物主体作抗侧力结构布置的过程中，应尽量保证建筑物主体在抗侧力结构一侧分布强度处于相同状态，进而实现抗侧力结构所受的力在任何方向上都基本保持一致。最后，建筑物主体在布置抗侧力结构的过程中，需要保证该抗侧力结构在高度上与周边结构体系处于相等状态，同时对抗扭强度也有一定的要求。

2.5隔震消震设计

2.5.1隔震设计

地震作用由地下震源产生，通过基岩、天然土层等传递到建筑基础上，再作用于上部结构。传统的抗震设计注重提高上部结构的能耗水平和结构强度。隔震设计的思路是在建筑物基础结构上增加隔震装置，这种装置通常为柔性连接，具有较强的塑性变形性能，当地震波作用在建筑基础上时，由隔震装置吸收大部分能量，避免其传递到上层的刚性结构上。典型的隔震装置为隔震橡胶支座。安装了隔震支座的建筑物在地震作用下可延长自震周期，地震所产生的水平加速度在这种情况下可降低50%~60%，抗震效果优异[3]。

2.5.2消震设计消

抗震设计主要是利用具有阻尼和阻尼功能的装置来抵消地震产生的能量，减少其破坏性影响。阻尼器是一种典型的阻尼装置，通常安装在超高层建筑上。阻尼器的抗震原理是当建筑物受到地震的影响时，阻尼器的摆动方向与建筑物的摆动方向相反，从而抵消能量。目前的消震设计方法具有多种技术路径。例如，在建筑物的中上层位置布置较大的质量块，上海中心大厦就采用了这种设计方案。另一种是在大楼的支撑柱上设计交叉斜撑。

结束语

为了提升建筑物的整体抗震性能，在建筑结构抗震设计中，必须重视建筑地基的选择、设计和建设；平面和竖向结构形式和材料的设计和选择；结构构件形式和尺寸的设计。

参考文献：

[1]宋飞.减隔震技术在多重不规则结构中的应用研究[D].广州大学,2016.

[2]刘萌.消能减震结构设计导则制定[D].昆明理工大学,2016.

[3]孟盈.高烈度区结构消能减震设计[D].广州大学,2011.