关于现代建筑结构抗震设计的方法分析

杨庆兵　杨全庆

【摘 要】建筑结构抗震设计一直是结构工程师们设计工作的重点，本文从高层建筑结构中抗震设计特点。指出在建筑结构抗震设计中存在的问题， 并提出可供参考的防范措施。

【关键词】建筑结构；结构设计；抗震

随着我国社会主义现代化建设和城市化进程的不断向前推进，建设用地日趋紧张，促使建筑功能越来越多样化，高层建筑得的发展是大势所趋。高层建筑的特点是高度比较高，所以地震荷载和风荷载在设计过程中占主导和控制地位，而我国又是地震多发国家，因此高层建筑的抗震设计分析显得尤为重要。

1.高层建筑结构中抗震设计特点

1.1控制建筑物的侧移是重要的指标

在地震荷载作用下，建筑结构所产生的水平剪切力占主导地位，所以建筑物会产生明显的侧移，随建筑结构的高度不断曾加，结构的侧向位移迅速增大，但该变形要在一定限度之内，这样才能保证结构安全以及使用功能。

1.2地震荷载中的水平荷载是决定因素

水平荷载会使建筑物产生倾覆力矩，并且在结构的竖向构件中引起很大的轴力，这些都与建筑物高度的两次方成正比，故随建筑结构高度的增加，水平载荷大相径庭。对高度一定的建筑物而言，竖向荷载基本上是不变的，但是随着建筑物的质量、刚度等动力特性的不同，水平地震荷载和风荷载的变化是比较大的。

1.3要重视建筑结构的延性设计

高层建筑结构随着高度增加，刚度减小，显得更柔，在地震荷载作用下变形较大。这就要求建筑结构要有足够的变形能力，使结构进入塑性变形阶段仍然安全，需要在结构构造上采取有利的措施，使得建筑结构具有足够的延性。

2.建筑结构抗震设计中存在的问题

2.1抗震设防烈度较低

关于建筑物的抗震性能设计，《建筑抗震设计规范》中规定：“小震（超越概率63%）不坏、中震（超越概率 10%）可修、大震（超越概率 2%）不倒”。现在许多专家学者提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，认为我国“取用了可能是世界上最低的结构设计安全度”，并主张 “建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。

此外，有些建筑结构设计人员对抗震设计的认识不透，设计过程中疏忽抗震设计原则，抗震计算方法选择和构造措施规定采用不严谨，抗震计算措施在配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等一系列保证抗震延性设计的要求上做得不够。我国建筑结构抗震设计除了设防烈度较低外，结构失效带来的损失愈来愈大，因而有人主张结构在设防烈度下应该采用弹性设计。

2.2建筑结构抗震设计不合理

（1）承重柱截面高度设计过小。这种情况多发生于六度抗震设防区，一些结构设计人员误认为六度设防就是不设防，为图受力分析方便，故意把柱子的截面高度设计得过小，使梁柱的线刚度比加大（因一些结构设计手册中规定：当梁柱的线刚度比大于4时计算简图中梁柱节点可简化为铰支）。这种做法虽然易于进行结构受力分析， 却给房屋结构埋下了隐患，影响了房屋结构的安全性。（2）建筑设计高度存在问题。按我国高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3—2010）规定，在一定设防烈度和一定结构体系下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。这个高度是我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整个土建规范体系相协调的。

2.3筑结构设计中结构与材料的选用

我国150米以上的建筑，采用的三种主要结构体系（框、筒、筒中筒和框架-支撑体系），都是其他国家高层建筑采用的主要体系。在高层建筑中采用框架-核心筒体系， 因其比钢结构的用钢量少，又可减少柱子断面，故常被业主所看中。钢筋混凝土内筒往往要承受 80%以上的震层剪力，有的高达90%以上。此外在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变，常常会使与转换层相邻的柱构件剪力突然加大，转换层构件与外框架柱连接处很难实现“强柱弱梁”。因此在需要设置转换层时，要慎重选择其结构模式， 尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。

3.提高建筑结构抗震能力的措施

为了提高建筑结构抗震能力，结合当前建筑行业的实际情况，笔者认为应该采取以下措施：

3.1合理布局地震外力能量的传递吸收途径

这是提高建筑结构抗震能力的第一步，通过这样的合理布局，能够保证支柱、墙和梁的轴线处于同一平面，从而使得构件双向抗侧力体系形成。通过这样的布局，当地震发生的时候，支柱、墙和梁呈弯剪破坏，并且，塑性屈服尽量在墙的底部产生。此外，当地震发生的时候，连梁宜在梁端塑性屈服，还具有足够的变形能力。通过这种结构和布局，当地震发生的时候，在墙段充分发挥它的抗震作用前，按照强墙弱梁的原则加强墙肢的承载力，这样使得墙肢的剪切应力得以破坏，从而使得建筑结构的抗震能力得到了提高。

3.2按照抗震等级对梁、柱以及墻的节点采取相应的抗震构造措施

这样做的目的是为了保证在地震发生的时候，梁、柱以及墙都能够达到抗震的标准。建筑物的主体常常使用的是钢筋结构，如果钢筋结构的延性和承载力较好的话，建筑物的抗震能力较强。所以，为了保证建筑钢筋结构的延性和承载力，在结构设计的时候需要按照强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱构件的原则进行，对柱截面的尺寸进行合理的控制，合理控制柱的轴压比，严格按照构造配件的要求 对节点的构造措施尤其需要加强，提高节点的牢固性和抗震能力。

3.3设置多道抗震防线

提高建筑结构抗震能力，设置多道抗震防线是十分必要的。也就是在一个抗震结构体系中，当地震发生的时候，在地震作用下，一部分延性较好的构件首先达到屈服，能够担负起第一道抗震防线的作用。而其他的构件同样起着抗震防护的作用。并且，只有当第一道抗震防线屈服后，其他的抗震防线才会依次屈服。设置多道抗震防线，形成第一道、第二道、第三道甚至更多的抗震防线，当一道抗震防线失去作用后另外的抗震防线便可以发挥作用。这种结构对提高建筑结构抗震能力具有非常重要的作用。

4.结束语

建筑结构的抗震设计是一个完整、 系统的概念， 从场址的选择到建筑物的结构设计， 抗震设计贯穿了整个过程，而且建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。因此，准确、合理的运用不同的抗震设计方法是非常重要的，对于不同的建筑和不同的情况应区别对待，从而寻求最合理的抗震设计。 [科]

【参考文献】

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[2]王丹.浅析高层建筑结构抗震设计[J].消费导刊，2008（11）.

[3]李晓燕.高层建筑水平加强层对结构抗震性能的影响分析[J].科技风，2008，（5）.