关于建筑抗震结构设计的探讨

黄华军

摘要：对于建筑结构设计中的抗震问题以及对应的预防措施，要进行高度重视。因为这严重影响到人民的生命财产安全。历史上对于建筑物抗震问题已经经过了相当长时间的研究，且设计成果对于抗震有一定的作用。

关键词：建筑抗震结构设计；注意的问题；措施

中图分类号: TU3文献标识码：A

1、引言建筑结构抗震设计，关乎民生，关乎经济发展，社会稳定，对房屋建筑实施结构设计，主要涉及对建筑高度，承载力，总体结构，各个部件的性能规划等一系列的因素，要求通过对各个构件和整体规划的基础上，既实现满足居民生活生产保障安全的需要，又具有值得欣赏的美学价值。增强房建结构的抗震设计，必须综合考虑地基，房屋的结构体系选择，综合布局等多方面建设因素，是一项及其专业，严谨，复杂的高技术工作。

2、建筑抗震结构设计 建筑抗震结构设计是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，是进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。地震动是一种随机振动，有难于把握的复杂性和不确定性，要准确预测建筑物所遭遇的特性和参数，目前尚难做到。在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等诸多因素，也存在着不确定性。因此抗震问题不能完全依赖计算结果。而是应该立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念，往往是构造良好结构性能的决定性因素。

3、建筑抗震结构设计的原则（1）在最大限度上安排多道抗震防线

由于多个延性相对较好的分体系会构成一个抗震结构体系，通过有一定延性的结构构件共同协作。比合如延性框架以及剪力墙构成了框架-剪力墙结构。在经过了级数较大的地震之后，往往随之而来是多次的余震。如果只设计了一道防线，则余震带来的破坏在很大程度上会给已经受过损伤的建筑物带来致命的一击，而造成倒塌。为了防止大地震时发生倒塌，需要在抗震结构体系中设计较大的内部、外部冗余度。所运用的耗能构件需要满足较好的延性和适当的刚度，这样才能在很大程度上提高结构的抗震性能。 （2）在薄弱部位加强其抗震能力 判断薄弱部位的基本因素是构件的实际承载能力，发生强烈地震的过程中，构件没有所谓的强度安全储备。在设计过程中，需要实现楼层的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值处于相对均匀的变化趋势。且不能过分重视局部的刚度和承载力而忽视了整体的协调程度。对于从总体上加强抗震性能的手段，效果较为显著的手段是重视薄弱层的设计，能够具备充足的变形能力而不会发生薄弱层转移的情况。 （3）建筑结构抗震措施的衡量标准 现行规范对于部分钢筋混凝土结构提出了相应的定量指标，即正常维修和倒塌的层间变位角。而在设防类别上，提出了不同的抗震措施。其中乙类抗震措施的相关规定比甲类高一度。在强烈地震的影响下，乙类受到的毁坏程度比甲类轻。但是对于抗震能力，仍然缺乏确定的数量变化。借助于现行航震鉴定标所引进的”综合抗震能力由数量上的区别”有可能使不同性能要求的结构所具有的抗震能力由数量上的区别。比如在判断结构抗力的高低中，可以采用结构楼层的受剪承载力与设计地震剪力的比值。而在结构变形能力高低方面，可以用结构所具有的变形能力与基本变形能力的比值来表征，这样就能保证不同性能要求下所对应的抗震措施的数量化。对于丙类结构的抗震设计，主要利用抗力和变形能力进行组合，并作为综合抗震能力的基本值。而乙类建筑，设计的综合抗震能力要低于相应的基本值。

4、建筑抗震结构设计注意的问题 （1）建筑平面布置设计问题 建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等，都要在建筑的平面布置图上明确下来。有的建筑平面布置上，经常出现内隔墙不对齐或中断，使刚度发生突变和地震力传递受阻，对抗震也带来不利，客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大，从概念上要解决的一个核心问题是：建筑平面布置设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀，对称协调，避免突变，防止产生扭转效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件，使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体，充分发挥建筑设计在建筑抗震中的作用。 （2）建筑竖向布置设计问题 建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑沿高度(楼层)结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层，还是高层建筑或超高建筑，这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是，由于建筑使用功能的不同要求，如底层或下面几层是商场、购物中心，建筑上要求是大柱距、大空间；而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼，低层设柱、墙很少，而上面则是以墙为主，柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅，在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等，建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。

5、建筑抗震结构设计的减震措施 （1）消能减震技术 消能减震技术在建筑结构设计中对减震原理与技术的应用，是凭借建筑结构附加阻力值的提高来减弱建筑结构地震反应程度。使用特别制造的加注结构元件对地震发生时产生的能量波进行消减和吸收，从而达到保护建筑主体结构的安全与稳定。通过消能器增加结构阻尼来减少结构在风荷载作用下的位移是公认的事实,对减少结构水平和竖向的地震反应也是有效的。 （2）机械减震支撑体系 无粘结钢支撑减震体系就是一种机敏的减震体系，它采用科学的设计，使建筑结构内部钢支撑和外包钢管之间的不粘结性或是在内部钢支撑与外包钢筋、钢管混凝土上涂抹无粘结漆，从而形成滑移界面。在滑移界面建造中所使用的机械材料，在材料尺寸上要精心设计、施工，形成内部和外包层之间的相对滑动，防止内部钢支撑结构发生横向变形、整体弯曲或局部弯曲。 （3）跷动振动控制减震设计 目前跷动减震设计分成两种：其中之一是在设计上对建筑上部结构与下部基础在竖向上的不紧固设计；另一种是对建筑结构中承受地震能量较大的柱、支撑等结构与建筑下部基础的不紧固设计。 （4）提高建筑抗震的设计质量 地震是一种对人类威胁较大的自然灾害，它不仅对建筑物会造成破坏，严重时还会威胁人类的生命安全。但是，造成伤亡损失一般是因为建筑物的倒塌，所以，对于建筑设计人员来说，建筑抗震的设计就显得尤为重要。当今我国的建筑结构的抗震设计水平还比较低下，许多设计施工人员对相关法律和规定的忽视，在施工操作中出现的不规范，使建筑在抗震方面的性能还有待提高。所以要提高建筑的抗震设计质量就要制定合理的设计方案，要根据相应的设计数据以及结合建筑本身的实际情况来进行设计。除此之外还应该加强对建筑设计人员的培训，增强他们的责任意识，提高他们自身的专业素质，为我国建筑行业的发展做出积极地贡献。

（5）地基施工要用特殊隔震材料 建筑的地基是整个建筑的关键部位，它的质量会影响到整个建筑物的抗震水平和抗震能力，所以我们在进行建筑设计施工时，最好使用特殊的隔震材料。在地基的建设中，通常要对它进行特殊处理，进而来降低地震对建筑物的冲击和损害。在中国古代的建筑中就有对地基抗震的特殊处理。近些年来，随着我国的抗震技术的不断提高，相应的抗震的特殊材料也越来越多。在地基的施工中铺设相应的建筑材料，能够有效的降低地震波的冲击，从基础上来保护整个建筑物，起到较好的抗震效果。但是，在市场中，一些材料也存在着一定的缺陷，所以企业在选择防震材料时，要特别注意材料的生产质量，必要时可以对材料进行相应的检测，以确保施工建筑的整体质量。

6、结束语 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。作为结构工程师来说，必须使这一理念贯穿于结构设计的整个过程当中，既要严格把握好设计的大原则，又要全面考虑诸多因素，最终才能保证设计的科学性和严谨性，为社会创造更多精品工程。

参考文献

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[3] 翁启锋.建筑结构的抗震设计分析[J].科技资讯.2010(21)