浅析建筑结构抗震设计

马宁

【摘 要】加强对建筑抗震技术的研究和管理，确保建筑工程设计质量和安全，促进建筑行业健康发展，避免因设计问题导致建筑生产事故的发生，探索建筑结构的创新设计，是目前建筑结构设计工作的首要任务。回顾近代地震史，有唐山大地震、汶川大地震……，这些地震都给我国经济、建设等方面带来了不可估量的损失，许多昔日繁华的城镇在地震的破坏下变得残壁断垣，至今国人无不思痛。因而建筑结构设计人员应不断总结以往的设计经验，积极探索确保建筑结构设计安全方法，为提供高质量的建筑打下坚实的基础。

【关键词】结构抗震设计；提高； 安全性

一、建筑结构抗震设计要点

1.1选择有利场地

由于施工场地的地质环境不同，建筑结构在地震中的反应也是不尽相同的。因此，在有选择的情况下，选择一块有利于抗震的场地开展施工，很大程度上可以减轻地震所造成的损害。在选择建筑场地之前，首先根据建筑场地的地质状况及建筑结构的需求，分析出哪些是有利地段，哪些是不利地段，同一结构单元不宜设在截然不同的地基土上，无论何时都不要在危险地段上进行建设，以免造成不必要的人员伤亡与财物损失。

1.2 采用适当的结构布置

如何对一个工程项目实施建筑布局与结构布置？这通常与建筑物的平立面直接相关。有数据表明，简单、规则的建筑其抗震能力普遍较强。这是因为复杂式建筑在地震发生时内部构件的强度与刚度形不成一致规律，导致结构扭转非常明显，同时要避免强度、刚度突变，产生过大的应力集中或者过大的塑性变形集中。因此，在对建筑结构的设计中务必加强措施，尽可能遵循建筑物的均匀对称原则，避免采用不规则的建筑方案，从总体上降低建筑物的刚度偏心率，并准确无误地计算出相关的地震反应数据，保障在地震作用下，结构受力有明确、直接的传递途径。

1.3 增强建筑物的整体性

建筑物作为许多细节构件连接而成的整体，是一个具备空间刚度的结构体系，其能否承受地震作用的破坏力量，全看各构件间能不能实现协调工作、有机地形成一个整体。所以说，建筑物的整体性能不但是建筑抗震的首要条件，还是建筑结构抗震设计中的重点内容。一般来说，钢筋混凝土现浇楼板和屋盖的整体性能好，在适当位置布设构造柱，并配置相应的构造钢筋，不但能够消除滑移、散落等问题，加强楼板的刚度，还能适当放宽对建筑的平面要求，对于建筑的层间变形，也非常容易控制。

1.4 保证结构的延性

所谓结构的延性，就是在承载力没有明显减小的情况下，结构所能产生非弹性变形的能力，其很大程度上体现了结构的变形能力。有必要说明的是：在地震作用下，建筑物除必须具备一定的强度外，还要具备良好的变形能力，即延性，这样才能保证在灾难中屹立不倒，二者都是建筑抗震设计中所要考虑的重要指标。那么在地震作用下怎样使建筑物展现出较好的延性呢？砌体结构设圈梁、构造柱等；钢筋混凝土结构配筋要合理，避免剪切破坏先于弯曲破坏；结构构件的节点强度不应低于连接构件的强度等。

二、建筑结构设计现状分析

抗震度不够。近几年发生的几起大地震造成的损失足以说明我国一些地方的建筑抗震性很差，未达到我国规定的标准。因此保证建筑物的抗震性能是减少地震发生时人员伤亡及财产损失的重要问题。在建筑结构设计中提高抗震设计水平是提高建筑结构设计水平的一个重要方面。

三、提高建筑结构设计中安全性的措施

3.1抗震建筑材料

在建筑结构设计过程中，选择质量好的抗震建筑材料是相当重要的，本文将简要介绍以下几种：

3.1.1加气混凝土

加气混凝土是一种轻质多孔、保温隔热、防火性能良好、可钉、可锯、可刨和具有一定抗震能力的新型建筑材料。早在三十年代初期，我国就开始生产这种产品，并广泛使用于上海国际饭店、上海大厦、福州大楼、中国人民银行大楼等高低层建筑中。是一种优良的新型建筑材料。并且具有环保等优点。

加气混凝土砌块一般重量为500-700kg/m？，只相当于粘土砖和灰砂砖的1/4-1/3，普通混凝土的1/5，是混凝土中较轻的一种，适用于高层建筑的填充墙和低层建筑的承重墙。使用這种材料，可以使整个建筑的自重比普通砖混结构建筑的自重降低40%以上。由于建筑自重减轻，地震破坏力小，所以大大提高建筑物的抗震能力。

3.1.2抗震防水建筑材料

这种合成材料是沥青乳液和波特兰水泥的混合物，外加一种吸水性是其体积的300倍的聚合物。在室温条件下，这些材料成份呈液体，可被泵送。一旦混合在一起，即刻成胶体。这种合成材料的压缩强度较低，但其韧性即吸震能力较高。制作地基回填料，可以减低建在其上的建筑物所受到的冲击波作用，用做回填料还可以免掉造价昂贵的深桩基费用。这种材料刚混合时呈胶体，因此它可被喷注在隧道墙板与石块之间，而不会分散到间隙积留的水中。而且由于这种材料在凝固时，出现稍许膨胀，因此在墙板和石块之间形成紧贴密封。

3.1.3碳纤维复合材料

碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。

碳纤维复合材料对于地震易发地区房屋的优势表现为：（1）高强度（是钢铁的5倍）；（2）出色的耐热性（可以耐受2000℃以上的高温） ；（3）出色的抗热冲击性；（4）低热膨胀系数（变形量小）；（5）热容量小（节能）；（6）比重小（钢的1/5）；（7）优秀的抗腐蚀与辐射性能。

3.2提高建筑抗震技术

要切实做好建筑隔震减震技术的推广应用和工程质量监管工作，充分发挥隔震减震技术在提高建筑抗震能力方面的积极作用，提高应用隔震减震技术建筑工程的质量安全水平。

3.2.1 强柱弱梁

强柱弱梁指的是使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求。用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。“强柱弱梁”不仅是手段，也是目的，其手段表现在人们对柱的设计弯矩人为放大，对梁不放大。其目的表现在调整后，柱的抗弯能力比之前强了，而梁不变。即柱的能力提高程度比梁大。这样梁柱一起受力时，梁端可以先于柱屈服。强柱弱梁是一个从结构抗震设计角度提出的一个结构概念。就是柱子不先于梁破坏，因为梁破坏属于构件破坏，是局部性的，柱子破坏将危及整个结构的安全--可能会整体倒塌，后果严重。要保证柱子更“相对”安全，故要“强柱弱梁”。

3.2.2韧性接头

建筑物的梁柱接头处是应力最大的地方，梁柱接头处破坏即整栋建筑物有立即倒塌的危险。要确保建筑物受力后，接头处不得先行破坏的作法就是在接头处紧密配置围束箍筋。

3.2.3围束箍筋及系筋

围束箍筋弯勾应为135°，系筋弯钩各为135°及90°并交错配置，可加强主筋对抗垂直震力，避免造成柱子挫屈破坏而倒塌。主筋断筋点附近（或围束箍筋间距变大处）的补强设计原理：当塑铰区的塑铰还未完全形成时，若主筋断筋点附近或围束箍筋间距变大处的弯矩就已经大于该区域的弯矩容量，则可能使非塑铰区较原先所期望产生塑铰的柱底区更早产生塑铰而破坏。

结束语：

通过对以上建筑结构抗震设计要点、所选取的抗震材料和运用的抗震技术进行简要分析，使得进一步完善抗震设防工程性措施，经济、高效、合理地提高建筑工程抗震能力，保障经济社会可持续发展和广大人民群众生命财产安全。

参考文献：

[1] 高 鹏：乔可义 重视概念设计，提高建筑结构设计的质量

[2] 刘卫东：对建筑结构设计相关问题的探讨