抗震概念设计在建筑结构设计中的应用

霍健

【摘 要】地震的频繁发生，给人们的生命和财产安全造成严重威胁。综合以往所发生过的地震案例，发现在地震中造成人员伤亡的主要原因并不是地震本身，而是由地震造成的建筑物坍塌、景观倒闭等。由此来看，想要减少地震中人员的伤亡率，就必须解决建筑物因地震活动而发生的坍塌和倒塌问题。在本文中，笔者就防止建筑物震中倒塌提出一个可行的建议，即在建筑结构设计中加入建筑抗震概念，提高建筑物的抗震能力，尽量减少和避免建筑物在震倒塌事件的发生。

【关键词】建筑物；抗震概念；抗震设计；建筑结构设计；应用

地震严重威胁了人们的生命和财产安全，由于地震具有不可预知性，我们只能够在增强自身危机意识基础之上，增强我们所使用建筑物的抗震能力。抗震概念设计是建筑提升其抗震能力的基础，因此，将抗震概念设计融入到建筑结构设计之中去是当前的一大趋势。

1.建筑结构抗震的重要性

建筑的基本功能是供人们居住，随后才是审美价值的体现。就建筑的基本功能来说，其能够供人居住的首要前提是安全，包括使用安全以及建筑物自身的安全。也就是说，建筑物只有在保证了自身安全的前提之下，才能够供人们使用。因此，在建筑物的设计和建设过程中，往往需要对影响建筑安全性的因素作全方位考虑。

地震作为一种不可预知的自然灾害，其对建筑物安全性能的影响极大。而建筑物的安全一旦遭受威胁，必然会出现倒塌事件，从而砸伤和掩埋生命，给人们带来物质和精神上的双重损失。因此，建筑物在建设初期就必须做好抗震的准备工作，从根本上确保人们的生命和财产安全。

2.建筑物抗震概念设计

建筑工程在施工前期需要对建筑物结构进行设计，建筑结构设计一般分为两种：一种计算设计，一种概念设计。其中，计算设计是指根据相关的计算理论和计算规范对建筑结构模型，以及结构的受力状态进行设计。这种设计的基础是建立在客观存在，并有迹可循的建筑材料或外压力量之上的，也就是说，计算设计时，建筑物结构以及受力状态都是可以做出相关假设，并进行计算，得出一定结果的。但，这种设计方法显然不适用于建筑物的抗震设计。因为，地震本身具有着不可预知性，地震的发生是随机的，地震发生时建筑物结构的变化情况，包括建筑结构质量、钢筋混凝土内部模量和阻力的变化都是无法做出假设的，更无法对其进行计算。因此，单纯的依靠假设和计算是无法设计出具有较高稳定性的抗震结构的。只有将建筑物概念设计考虑进抗震设计中，综合计算设计，使两者协同发展，这才有可能设计出良好的建筑物抗震结构，提高建筑结构的抗震能力，减少地震中人员的伤亡率。

3.抗震概念设计的原则

3.1合理的地基基础设计

地基是建筑物的基础结构，对建筑物稳定性起着一定的保障作用。建筑物地基基础的设计应该结合施工场地的实际情况来考虑，施工现场的地质条件、水文环境，再加上建筑工程的结构类型、地基的实际荷载力等，对这些因素进行综合分析，以期最大限度的发挥建筑结构的抗震作用。

3.2优化建筑的平立面结构

建筑抗震概念设计会涉及到建筑物各个部分的结构设计，其中，建筑平面结构和立面结构的设计是较为重要的。在优化建筑的平面结构和立面结构时，务必要遵循以下原则：（1）结构简单，当地震发生，波及建筑物时，建筑物内部的结构体系受力明确；（2）建筑结构设计保证规则、对称，保证刚度变化的均匀，避免设计中出现楼层错层现象。在实际设计中，有时候可能会因为地理环境的影响，而导致建筑的结构必须要设计得不规则，这种情况就需要设计者在设计中对地震作用仔细的进行分析和计算，估算建筑物局部部位的应力和扭转反应，并根据计算结果，做好必要的防震工作。

3.3保证构件之间连接的可靠性

建筑结构抗震性能的提高需要确保建筑各个结构构件之间连接的牢固和稳定性，是决定建筑结构拥有良好抗震性能的关键。通常情况下，建筑结构构件在安装和连接时需要做到以下几点：（1）保证结构构件自身的承载力等于和它进行连接的构件的承载力；（2）预埋件的锚固承载力等于与它相互连接的构件的承载力；（3）各个构件之间的连接要牢固且可靠，并具有一定的刚度和变形能力。

4.抗震概念设计在建筑结构设计中的应用研究

4.1建筑设计应重视建筑结构的规则性

建筑结构的设计应该重视其规则性，综合现代建筑在地震中的若干表现来看，建筑结构规则性一直都对抗震能力产生着极其重要的影响。某一年，某一地方发生了地震，地震发生时，某地有两幢间隔并不远的高层建筑，一幢高层建筑是马那瓜的中央银行大厦，另外一幢高层建筑为十八层高的美洲银行大厦。当时的马那瓜地震强度被估计为八度，两幢高层建筑中，一幢在地震过程中遭到了严重的破坏，在地震后被拆除，而另一幢只有轻微的损坏，在地震以后稍微修理便可以继续使用。这两幢高层建筑在地震中的表现引起了人们的关注，经过研究发现，在地震中破坏较轻的建筑立、平、剖均比较对称和规则，其结构侧向刚度以及材料强度和质量分布都是连续、均匀的，而另一幢高层建筑则相反。所以，可以认为，建筑设计应该重视建筑结构的规则性。

4.2合理选择建筑的结构体系

抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题，结构方案的选取是否合理，对安全性和经济性起决定性作用。

（1）合理选择建筑的结构体系要求所选择的建筑结构体系不仅要有合理的地震作用传递途径以及明确的计算简图，还要求建筑结构体系的传力路线、传力合理以及受力明确，这些都应该与不间断的抗震分析相符合。

（2）合理选择建筑结构体系还应该对由于部分构件或者部分结构的破坏而导致的整个建筑结构体系丧失对重力荷载或者对抗震能力的承载能力。其中，有内力重分配功能以及赘余度功能是抗震概念设计的一个重要原则。坚持这一重要原则的重要性在很多建筑物地震后的实际情况中都得到了很好的印证。

4.3提高结构构件的延性

结构的变形能力取决于组成结构的构件及其连接的延性水平。对各种建筑结构采取的抗震措施进行规范，从根本上对各类建筑结构的构件延性水平进行提高是抗震概念设计在建筑结构设计中应用的重要问题。这里所指的抗震措施主要有：采用水平向和竖向混凝土构件，加强对砌体结构的约束，从而使配筋砌体在地震中建筑物产生裂缝以后不会散落和倒塌，从根本上使建筑物在地震时不致丧失对重力荷载的承载能力。

5.结束语

综上所述，一幢建筑，其抗震性能如何主要依赖于抗震概念设计对结构整体的宏观把握，只要对结构进行合理的概念设计，使建筑结构符合一定的要求和原则，便能够达到抗震的目的。 [科]

【参考文献】

[1]曹会兰，李山有，张雷，李伟.ARX结构模态参数识别方法对比（Ⅰ）——基于理论地震反应时程的对比[J].地震工程与工程振动，2009，（01）.

[2]黄宜胜，常晓林，李建林.切割式横缝碾压混凝土重力坝抗震安全性研究[A].第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集（一）[C].2008.

[3]李碧雄，谢和平，邓建辉，何昌荣，王哲.汶川地震中房屋建筑震害特征及抗震设计思考[A].汶川大地震工程震害调查分析与研究[C].2009.