建筑抗震结构设计分析

徐智

【摘要】本文首先对建筑抗震结构设计中存在的问题进行研究，然后提出了建筑结构设计的思路与方法。在建筑结构设计过程中，抗震设计是非常重要的环节，本文以下就此进行详细的探讨。

【关键词】建筑工程； 抗震结构； 设计； 问题

一、建筑抗震结构设计中存在的问题

1、 框架结构设计中存在的问题

（1）在平坦的表面上，在横向刚性的结构，为改变其分布，从而改变地震内力的分布状态，导致改变结构层的变化，使得在垂直方向上出现薄弱层，对房屋结构造成危害。

（2）对主体地震的分析变得困难，不容易选择合适的地震分析模型，以准确估计地震响应并做出处理，按照我国通用的建筑规范，处理填充墙对结构侧向刚度贡献时，通常被认为是减少振动自然周期的行为，从而扩大作为一个整体考虑，而不考虑在地震作用下平面和垂直填充墙布局结构是否合理。

（3）填充墙设计的不合理，对建筑的主体造成了影响，还容易产生安全的隐患，对抗震、防震更是有百害而无一利，这都是设计中存在的比较突出的问题。

（4）框架结构的任意楼层不可避免存的在一定数量的填充墙，在正常情况下，框架柱的填充墙容易产生裂缝。因此，为了避免更大的损害，必须对检查层的位移漂移角度进行限制，必须考虑填充墙的非结构构件裂缝的允许程度。不同的材料组成的目标间隙的填充墙框架梁，其变形也有一定的差异。

（5）钢筋混凝土结构在罕遇地震作用下，一般不会产生变形，一旦遇到地震主要依靠自己的结构变形吸收地震能量消耗。综合各种因素，出现地震的时候利用漂移周期减少层间位移比，如果不考虑填充墙的刚度，或者考虑的不够详细，往往就会出现计算的错误而导致弹性因素失去应有的作用。

2、砌體建筑设计中存在的问题

（1）城市住宅砖房建设中，房屋超高或超层时有发生，尤其是现代的建筑层数越来越高，底层还建有商场的大型的场所，这都对方阵设计造成了难题。

（2）在公用建筑砌体房屋中，为了满足需要的大空间，底部和顶层结构很多都是使用“混合”建筑的方式。在底部或顶部的钢筋混凝土框架结构就存在着构造柱和圈梁的框架结构局部增加从而导致防震抗震功能下降的危险。

（3）砌体住宅建筑往往都是追求大空间、大客厅，布置大开间和大门洞，有的大墙之间的厚度只有240 mm，严重的降低了抗震的性能，有的为了延伸住房的使用面积，在进行房屋建筑设计的时候还将阳台进行了扩展，但是不采取砖墙构造柱数量增加的加强措施，这就导致抗震性能完全不能达到要求。

（4）多层砌体建筑的抗震设计，为了追求建筑的美感，往往设计的抗震功能都不是体现最好的抗震能力的方式。有的设计人员缺乏的工程经验，对类似的多层砖混砌体抗震设计强度没有设计经验，对多层砌体抗震构造柱和圈梁之间的差异没有采取必要的措施，很多设计都缺少抗震连接措施，多数设计不完整或未交代清楚抗震的方式，在设计中对建筑的楼梯设计不合理，有的设计的楼梯较窄，有的设计的楼梯位置靠近建筑物两侧，都不利于地震后的逃生。

二、建筑结构设计的思路与方法

1、合理选址以提高建筑物的抗震能力

在建筑物选址时，易选择地层稳固地带，应尽量避开地质不稳固的地方，如断层带、地下采空区、地下水空洞区、易液化土等地方。如果没有条件避开上述不适合建造建筑物的地区时，应采取相应的抗震应对措施。依据国家对建筑物抗震的类别等级，采取人工加固地基、注意建筑结构的整体性、建筑物的外形匀称、建筑物的结构简单减轻建筑物自重等，都可以消除地基液化沉陷。还有一种特殊的地质构造，那就是在地基的主要受力层内还存在土质较软的粘性土层或者不均匀的土层面时，这种地质构造若发生地震，地基会发生不均匀沉降。在此种地质构造地带施工时，应采用桩基和加强基础的措施来加固地基。

2、使用科学的结构形式

目前，我国常用的建筑结构有：钢筋混凝土结构、砌体结构、钢混结构以及钢结构。防裂度和地区不同都是造成结构不同的主要因素， 通常钢筋混凝土结构的抗震能力相对较强，由于自身柔韧性较好， 所以钢筋混凝土在建筑物变形能力控制中，具有良好的承载能力。因此，在建筑结构设计中，必须根据抗震要求以及功能特征选用合理的结构方案，在审核结构体系中，也必须考虑结构侧移度，特别是高层建筑物结构设计。随着高层建筑结构高度增加，不仅会让建筑结构在地震作用以及其他负荷作用影响下增大水平位移，也会让建筑结构抗侧移的刚度增加。而对于不同的钢筋混凝土结构体系、组成方式、构建以及受力特征，在抵抗侧移刚度等方面都具有很大的差异性，所以在使用中，必须根据具体情况，选用合理的高度。

3、合理的平立面布置

建筑物的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，从而确保房屋具有良好的抗震性能。建筑物的平、立面布置宜规则、对称，质量和刚度变化均匀，避免楼层错层。对体形复杂的建筑物合理设置变形缝，在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整，并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施，严格控制建筑物的高度和高宽比。

4、多道抗震防线的设置

这样可以避免在地震作用下，由于局部损坏而造成整个建筑结构的损坏，例如框架----抗震墙结构系统，抗震墙可以抵抗较大的侧压力，是第一道防线，当在地震作用下抗震墙发生破坏时，框架结构就起到抗震的第二道防线。 多道抗震防线可以极大的消耗地震能量，延缓或者减轻地震作用对高层建筑的损坏。

5、保障结构的延性

（1）对于建筑结构当中柱、梁等构件，应该按照强柱弱梁的原则，增加柱子的抗弯能力。钢筋混凝土的框架在强震发生时，当地震威力致使建筑结构达到最大的非线性位移时，梁端的塑性铰的塑性转动会比较大。当柱端的塑性铰出现比较晚，那么建筑结构达到最大的非线性位移时它的塑性转动会比较小。这样就保证了框架有了比较稳定的塑性耗能构件。

（2）要提高结构的延性，还要采取强剪弱弯的措施。因为剪切对于破坏根本没有延性，如果某个部位一旦发生剪切破坏时，这个部位在整个抗震结构中的作用就会丧失，柱端发生剪切破坏，建筑结构的局部就会发生坍塌，局部坍塌有可能导致整个建筑物的坍塌。因此，要采取措施来增大梁柱和柱端的组合剪力值，保证任何构件在强震发生时都不会损坏其剪力。

6、强化设计质量

由于地震具有超强的危害性，所以在地震设计时，必须注重各项影响因素。由于我国建筑设计水平相对落后，很多建筑结构使用的方案不够合理，在不能科学布置建筑结构方案的过程中，不仅增加了建筑成本和自身重量，也加大了地震危害。因此，在建筑抗震设计中，必须正确运用抗震理论，根据相关设计原则，不断保障或者提高建筑结构可靠性与安全性。具体原则包括：努力降低地震作用时结构位移与扭转，并且建筑结构必须拥有足够的刚度；结构构件承载能力相对较高，同时具有足够的耗能能力与延性。在这过程中，延性大说明变形能力相对较高，承载力与强度减小速度缓慢，不能有足够的空间吸收，还能耗散地震能量，从自身结构避免坍塌。

三、结语

总之，抗震设计作为建筑结构设计的重要内容， 直接影响居民生命及财产安全。因此，在建筑结构设计中，必须根据实际情况，将抗震设计放在重要位置，依据“抗”和“放”相结合的原则，严格遵守规范要求，采取科学有效的抗震措施，将地震对建筑物的破坏降至最小化。

参考文献：

[1] 李淑彦. 建筑结构抗震设计的要点及方法[J]. 门窗， 2012

[2] 章明. 高层建筑结构抗震设计的方法研究[J]. 江西建材，2012

[3]崔烨，孙晓红. 高层建筑结构抗震设计与分析[J]. 科技资讯，2011