试析建筑结构设计中抗震理念的运用

2013-08-15刘东辉

中国建筑金属结构 2013年2期

刘东辉

（上海华品房地产开发有限公司，上海 200442）

地震作为破坏建筑质量与寿命的重大自然灾害，对建筑具有毁灭性的影响，维护建筑完成性，避免居住人员伤亡的有效措施。因此，落实对于建筑结构的抗震设计，一直是设计人员工作的重点，在当前地震高发的时期，此设计理念尤其受到了广大建筑设计人员的重视，建筑结构的抗震设计迅速成为了社会的热点话题，受到了众多人员的关注。

1 建筑结构的抗震设计原则概述

设计人员在对建筑结构进行设计的过程中，以整体结构这一宏观体系作为出发点，借助于系统化的观点，强调结构在某种作用下的整体反应，进而通过方案规划、材料选择、细部构造、分析计算等，使建筑整体结构达到抗震设计目标，以保证建筑在地震灾害发生时，可以有效消减震害破坏，继而避免某些薄弱部位被破坏。在开展抗震设计的过程中，设计人员要遵循以下几点原则：

1.1 建筑结构规整性

建筑设计规范要求设计人员在进行建筑结构抗震设计时，必须通过对抗侧力的结构进行综合的平面规划，以使整体结构具有对称性、规整性、匀称型，保证抗侧力的构件强度从下到上逐步地减少。具体来讲，在设计时，设计人员适合以规则及对称的形状作为平面结构的构造形式，并利用楼盖来调整建筑结构的整体性，使楼盖发挥水平个班的作用，从而实现对惯性力的聚集与传递，保证竖向的抗侧力构件可以将地震产生的破坏力均匀分散开，继而使整个建筑达到对于地震的有效应对。

1.2 建筑的结构刚度

地震发生的作用力一般为双向，设计人员进行建筑设计，必须保证建筑可以从任意一个方面实现对于作用力的有效抵抗，为了达到这一目标，设计者必须要为水平面中的主轴两个方向上的结构刚度控制于合理的水平。同时，结构刚度的设计还必须要可以防止建筑结构过度变形，即通过适当加入柔性的结构，对外力进行分担，以避免建筑在瞬间的强大破坏力作用下产生整体结构变形，继而倒塌造成人员伤亡，此种结构的刚柔度，大致控制为抗侧力结构比建筑规范中规定的整体稳定性、水平位移度等方面的限值适当稍大即可。

1.3 布设抗震的防线

建筑的抗震结构体系包括诸多的结构分体，这些分体协同合作，继而保证该建筑消减地震的影响。地震灾害的发生具有多次性，主震过后还会有多次余震，而且每次震级不一，设计人员应当尽可能多的设计多道抗震防线，以保证建筑在多次余震的影响下依旧能够不受到大的破坏。具体来讲，这些抗震防线必须要以有效的布设方式，安置于建筑结构的内部与外部，同时尽可能地通过有效地处理结构刚与柔的关系，使建筑结构获得足够的延展性以及抗倒塌的能力。

2 建筑结构设计对抗震理念的具体运用

2.1 恰当处理结构荷载

设计人员将抗震理念应用到结构设计中，要同时保证建筑结构设计的优化及建筑对震害的有效抵抗，就应当遵循强弱协调的原则来进行设计，即合理地提升柱、剪、节点、压力中心等位置的强度，并适当地消弱梁、弯、杆件、拉力中心等部位的强度。具体来讲，设计人员要使柱端比梁端承受的实际承载力高，杆件具有的抗剪力比抗弯力高，避免节点早于构件被破坏，保证杆件破坏时，受压区域的混凝土承载力要高于受拉区域的钢筋承载力。同时，设计人员还要依据具体的设计规范对各部分构件的强弱荷载进行适当的调整，并按照规定对抗震的结构措施进行科学合理的布设。

2.2 合理选择抗震位置

设计人员对建筑结构开展抗震设计，必须要选择具有优势条件的抗震场地，并避免在震害影响重大的地段进行建筑建设，以切实地借助自然地理条件，消减地震灾害的不良反应。比如，建筑中的软弱地质区域、地质分布不均匀区域，都不应为抗震场地。如果必须在类似的区域进行抗震设计，设计人员首先需要开展地基处理设计，保证地基结构达到足够强度以及规范状态之后，才允许设计人员展开具体的抗震设计。同时，设计人员还要结合不良地基场地的沉降度以及变形、位移等现象，采取适当的稳固措施来消减地震影响。

2.3 优化设计整体结构

建筑结构设计人员在进行抗震设计时，必须重点考虑结构体系对于抗震效力产生的影响，以及对不同的结构体系布设抗震措施，所产生经济影响与安全度等问题。因此，设计人员必须结合以下几点原则，做好对于整体结构体系优化设计，即：设计人员进行结构设计时，必须要为结构保留一定的余度，保证某部分结构遭遇破话之后，剩余的结构可以对所要承担的作用力进行均衡的分配，部分构件的破坏不会影响到建筑的整体结构的抗震性能；设计人员必须将抗震设计中震害影响力的传递路径清晰准确地标注于结构简图中，以保证结构设计的全部过程，都能够顾及到抗震设计的要求，继而使竖向构件受力实现均匀，而各个结构可以实现应力传递的连续性。

2.4 抗震设计具体构造

设计人员应当结合不同的建筑结构类型，为建筑选择适当的抗震构造，保证建筑整体结构可以和抗震的构造一同发挥作用，实现对于震害的有效消减。比如，采用砖混结构的建筑，其抗震设计要采用水平圈梁加内外连续墙的构造，其水平圈梁可以为各部分构件施加约束力，以表面构件在遭遇强大的外力时出现散乱的问题，而内外结构墙则可以加强建筑的塑性变化与位移程度，保证建筑结构具有良好的延展性与整体性，从而避免建筑结构墙体在地震影响下出现开裂等问题。