刍议建筑结构设计中的抗震结构设计要点

刍议建筑结构设计中的抗震结构设计要点

程代新

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摘要：地震给人们带来巨大的伤害，一旦发生地震，建筑物会受到严重破坏，威胁到人们的生命财产安全。为了将地震的伤害降至最低，应该高度重视建筑结构抗震性能，提高建筑结构整体抗震能力。本文主要探究了建筑抗震结构设计的原则及其要点。

关键词：建筑结构；抗震设计；设计要点

引言：由于地震具有随机性、复杂性、藕联性,每次地震所产生的波形各异，因而其对建筑物的作用各不相同，所产生的破坏程度也千差万别。作为建筑工程师而言,必须把抗震结构设计理念贯穿于建筑结构设计的全过程，严格把握抗震结构设计原则，全面考虑诸多因素，保证建筑结构设计的科学性和严谨性。

一、建筑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。

二、建筑抗震结构设计的原则

1、整体性原则

在抗震结构设计中，设计人员应从整体性角度实行综合分析与考量，综合思考建筑要求，合理规划建筑结构布局，以此完善设计内容，优化建筑结构抗震性能。同时要注重前期试验，确定不同等级结构在地震灾害中产生的变化特征，合理选择材料种类，增强结构抗震性。此外，在设计过程中，需考虑到力传导特点，避免应力集中在某一点致使局部破损，影响建筑结构质量，威胁建筑安全性。抗震结构设计中涉及的子结构种类较多，若想增强抗震效果，需要开展构件及细节的优化与处理，提高建筑安全等级。

2、清晰性原则

在抗震设计中，主要是通过合理传递路径来分散和消散地震作用力，保证结构的稳定性。在实际设计中，需要遵循清晰的原则，依据建筑物的结构特点，合理规划传递路径。通过建立三维模型，对建筑物进行全面的分析与讨论，了解结构的受力特点以及在外力作用下可能产生的变形，并将其与模型相结合，确定载荷，从而合理地规划传递路径，减少地震对建筑物的影响。

3、弹性适中原则

建筑弹性适中能够保证建筑的整体质量，若弹性达不到既定的标准，一旦受到外界力量的冲击就容易出现建筑物倒塌的情况。若是弹性过度，建筑物在外力的作用下，其内部结构可能会出现细微的倾斜。随着时间增加，建筑内部结构会发生变形，最终威胁到建筑的使用安全。建筑弹性对于抗震有着重要的意义，能保证在外力的作用下不会受到致命的坍塌风险，这也是建筑设计者需要严格把控的关键点。

三、建筑抗震结构设计的要点

1、科学分析结构抗震要求

建筑结构抗震要求主要体现在受力构件要求以及结构延展性要求两方面。由于建筑物的抗震构架构建与构件受力支撑是息息相关的，因此构件受力是建筑需要考虑的首要问题。研究数据表明，在建筑结构刚度不足时，当遭遇较为严重的地震，主体构架会被严重破坏，并且伴随多次余震，主体结构还会遭受二次甚至多次破坏，导致结构出现崩毁，造成难以估计的严重后果。因此，开展建筑抗震结构设计时，设计方必须根据实际，深入分析建筑的受力情况，详细计算结构各构件所分配的地震力，在该基础上实施抗震结构设计，增强建筑物的抗震性能，最大程度减少地震对建筑结构造成的破坏。另外，加强结构延性也是提高抗震性能的重要方法。结构抗震能力的强弱，主要取决于其对地震能量“吸收与耗散”能力（结构延性）的大小。在结构抗震设计中可以通过以下两点加强延性：选择延性较强的材料，在发生较大的非弹性变形或反复弹塑性变形时，其强度没有明显的下降；有选择地重点提高结构中的重要构件以及某些构件中关键部位的延性。

2、合理选择建筑基础

在建筑抗震结构设计过程中，需要根据建筑地形特征与结构设计选择较为合适的建筑基础。建筑基础包括三种主要类型：箱型基础、桩基础与筏形基础：（1）桩地基。这种建筑基础比较适用于地质相对松软而且对地压力较大的高层建筑，当天然地基不能承载建筑时，可使用桩地基将建筑的荷载传送到较深的持力层。（2）箱型基础。该类型建筑基础大多适用于高层建筑，整体的刚度适中，能够有效把荷载均匀的从上部传送到下部基础，因此能够有效的嵌固结构组成，有效解决箱基沉降不均匀的重要问题，大大强化建筑结构对地震或其他灾害的承受能力。（3）筏形基础。这种基础广泛应用于承载力较低的地基，上部结构的荷载较大的建筑结构。其特征是刚度较大，整体结构优良，能够有效把上部荷载均匀分散到下部，以此有效处理不均匀沉降的通病。

3、加固建筑场地

地震发生时,如果建筑物具有良好的稳定性,建筑被破坏的程度就会相对减弱。而建筑物的稳定性主要是由场地及其周边的稳定性决定的，因此，只有选择抗震能力强、地基稳固的场地进行施工，才能最大限度发挥抗震设计功能。如果施工区域的土质松软且含水度很高，这种场地不太适合抗震施工，一旦偶发地震，存在建筑物塌方的风险。施工单位应尽量避开此处，另择合适地点进行施工。但受现实情况和相关政策的种种限制，如果没有其他更好的施工场地，施工人员可对原有土质进行加固，直至其满足抗震设计要求，以保证建筑物的稳固。通常，采取抗震加固措施包括以下三类：一是换填垫层法。将原有的松软的土壤替换为厚实的土壤，夯实地基,保证建在此地的建筑物遇到一般地震不会产生塌陷问题。二是强夯法。使用专门的工具—强夯锤，将硬度不够的地基加以夯实，充分夯实后会降低因负载过高导致地基塌陷问题的发生概率。三是水泥土搅拌法。通过地基浇灌水泥，使松软的土体与水泥深入融合，这样能够大幅度提升松软地基的负载力。

4、设置多道抗震防线

从建筑结构体系基本构成要素来看，完整的建筑结构体系主要是由不同延性分体系组成，分体系通过各个延性结构进行有效连接，能起到良好的抗震作用。如常见的框架剪力墙结构，主要是由延性框架与剪力墙两大分体系构成，其中多肢剪力墙是通过多个单肢剪力墙共同组成。如果发生较为严重的地震灾害，将会导致其中相应的分体系受到损失，但仍有不同分体系能够组建成抗震防线。在内力分布中，整体结构能够通过多道防线来抵抗地震力，避免建筑物发生坍塌。此外，分体机之间的连接构件，如剪力墙的连梁，通过合理设计能够在发生地震后产生塑性变形，削减地震影响力，对主体结构进行有效保护。在建筑结构抗震设计过程中要对结构均衡性进行分析，对建筑质量以及刚性分布均匀性进行调控，保障建筑在不同面上都能突出规则性。

四、结束语

综上所述，建筑结构的抗震设计是一项十分严谨、系统、完整、科学的设计过程，它贯穿于整个建筑工程的全过程。同时，科学严谨的抗震设计还从某种程度上检验着整个建筑结构设计的合理性。因此，建筑结构设计者要高度重视建筑结构中抗震设计的作用，对于建筑的抗震性能给予充分考虑，采取合理、科学的结构方法，更好地解决建筑在地震中的变形问题，不断提高建筑物的抗震能力。

参考文献

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[2]谢天祥.建筑结构工程抗震设计分析[J].居舍，2021(36):68.

[3]黄山.探究建筑结构设计中的抗震设计[J].中国住宅设施，2022（02）：15-16.