浅论建筑抗震结构设计

冉颖

摘 要：随着建筑市场的蓬勃发展，建筑项目逐渐增加，建筑在地震作用产生结构破坏的形式引起广大结构设计工程师的关注，这也是建筑抗震结构设计主要的参考依据，一个优良的建筑抗震设计，必须是在建筑设计与结构设计相互配合协作共同考虑抗震的设计基础上完成。要充分重视结构设计在建筑抗震设计中的重要性。本文介绍了建筑抗震的基本要求，提出了建筑抗震结构设计的有效方法。

关键词：建筑；抗震结构；设计

一、抗震设防的目标

我们所说的抗震设防，指的是对建筑物进行抗震设计，同时有针对性的采取一定的抗震构造的措施，最终实现结构抗震的效果和目的。一般来说，抗震设防主要依据的是抗震设防烈度。而抗震设防烈度的依据，是以国家规定权限审批或颁发的文件执行的，其是一个地区作为抗震设防标准。通常情况下，是采用国家地震局颁发的地震烈度区划图中规定的基本烈度的。从当前内外抗震设防目标的发展总趋势来看，其基本要求建筑物在使用期间，可以应对对不同频率和强度的地震，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。这是我国抗震设计规范所采用的抗震设防目标。

建筑工程在施工中的设防的目标如下：

1、如果所遭受的是低于本地区设防烈度多遇的常规地震，建筑物不受损坏，不需修理仍可继续使用；

2、如果遭受到本地区规定的设防烈度的地震，建筑物，包括结构和非结构部分，可能损坏，但不会对人民生命和生产设备的安全造成威胁，经修理仍可使用；

3、如果遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震，尽量保证建筑物不倒塌。

也就是说，在建筑结构的防震设计上，设计方可以按照多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度这三个层次进行考虑。从概率上看，多遇地震烈度是发生机会较大的地震级别。按照现行规范设计的建筑，在设计上要达到这样的防震效果：当遭遇多遇烈度作用时，建筑物处于弹性阶段，通常不会损坏；当遭遇相应基本烈度的地震时，建筑物将进入弹塑性状态，但一般不会发生严重破坏；当遭遇罕遇烈度作用时，建筑物可能会有严重破坏，但不至于倒塌。

二、建筑抗震设计应注意的问题

1、结构设计应密切配合场地情况

设计人员应掌握施工场地的地质情况，仔细斟酌建筑场地岩土工程的勘察资料，平衡利弊，选择合理设计方案。

2、依据震害资料，调整设计观念

由于地震作用无法真实模拟，震害资料就是设计人员了解地震作用最有效，最直接的路径。根据以往震害，调整我们现有的设计理念，才是真实而又有效的抗震设计。例如；多次震害表明，楼梯间是框架结构和砌体结构的一个比较集中地震破坏区，然而，在大多数设计中，一般不考虑楼梯参与整体结构共同工作，

楼梯对框架结构产生类似斜撑的作用就没有考虑，设计就缺乏了真实性。同时，楼梯间位置的布置，对框架结构的扭转效应和内力分布都有很大的影响，因而楼梯间的合理布置及设计方法的改进，将会明显的提高我们的设计效果，因而，研究震害会让我们的设计更真实，更合理。

3、依据建筑的功能要求，合理调整结构设计方案

结构设计最终是在为建筑功能而服务，结构设计应根据建筑功能，合理的展开。设计人员在布置结构构件时，除了要考虑抗侧力构件的平面布置的规则性、侧向刚度的连续性，及构件截面尺寸和材料强度的变化的渐变性，还要结合建筑的使用性，综合考虑，这样对建筑的抗震性能及经济的合理性都是非常有益的。

三、加强结构抗震设计的措施

1、重视抗震构造措施

根据抗震概念设计原则，抗震构造措施为一般不需要计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。在结构设计中，设计人员依据建筑方案和建筑的设防类别、烈度、结构类型和房屋高度，来确定建筑的抗震等级，并通程序建模进行结构设计，所得的设计结果是在基于理想的假定条件下和模拟状态下的计算结果，它符合了程序的计算要求，这对于一个完整而合理的设计是远远不够的，这就需要通过构造措施来进行加强和完善。例如：在进行框架结构设计时，设计人员在完成理论计算后，应考虑框架结构的震害特点，如：柱的震害重于梁，柱顶的震害重于柱底、角柱的震害重于内柱、短柱的震害重于一般柱等等，采取有效的抗震构造措施予以加强。具体的做法有把框架设计成延性框架，遵守强柱、强节点、强锚固，避免短柱、加强角柱，框架沿高度不宜突变，控制最小配筋率，限制配筋最小直径，构造上采取受力筋锚固适当加长，节点处箍筋适当加密等措施，对计算结果进行合理的调整，真正做到有效，实用和安全。

2、优化设计结果

在实际结构设计过程中，设计人员应当采取基于位移抗震结构计算方法，对结构设计方案展开定量性分析探讨，保证主体结构自身变形能力能符合在一般地震作用下产生变形要求。设计人员在计算主体结构承载力的同时，并实时控制在高震级作用下结构产生的层间位移角与延性位移，结合建筑构件的位移与结構变形关系，来获取主要构件的变形数值，同时按照建筑截面的应变情况与应变大小，来判断构件的实际构造要求。

3、多道设防

建筑抗震结构体系包含多个具有理想延性分体系，并将具有延性的结构构件进行协同连接，避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。框架-剪力结构就是将剪力墙与框架分体组合形成多肢剪力墙结构体系。设计人员在构建抗震结构体系时应考虑结构冗余度，同时布置一系列屈服区域，使主要耗能构件自身具有理想的刚度与延性，确保主体结构构件能够消耗大部分地震能量，有效避免在地震过程中出现大面积倒塌。在同一平面内主要构件达到屈服后，剩余抗侧力部件处于非弹性过程阶段，提高主体结构的有效屈服持续时间，确保主体结构的变形能力和消耗地震能量的能力。

4、改良短柱的受力性能

短柱在结构设计中不可避免时，可以考虑采取措施，改良其受力特性。

（1）选用螺旋复合箍筋

螺旋复合箍筋是连续整体的钢筋组件，用螺箍绑扎成型的钢筋骨架呈众多三角形紧密结合，其稳定性突显优异，牢靠坚固，混凝土利用螺旋箍筋的整体连续性，显著提高构件的承载力及抗破坏能力，进而提高了构件的抗震承载能力。

（2）选用分体柱

短柱自身抗弯远比抗剪能力强，因此在地震过程中通常是没有充分发挥其抗弯能力时就已经发生剪坏破坏，对此，设计人员应当降低短柱的抗弯能力，使其与抗剪强度接近或者略低，这样在地震过程中，短柱先达到抗弯的屈服强度，表现其延性破坏形态。在设计过程中常用的降低抗弯强度方法，就是将柱子沿竖向设缝将其分为若干个分体柱，分体柱的配筋可在柱肢间布置一定数量的连接键，从而提高构件刚度与抗震耗能能力，常见的连接键主要包括分隔板、通缝、摩擦阻尼器等，笔者对于分体柱使用性能状态的理论与试验发现，分体柱的选用尽管无法提高柱子的抗剪能力，但是在降低抗弯能力的同时，有效提高柱子的延性与整体变形能力，短柱的破坏形态从剪切型向弯曲型发生转变，达到了设计人员由短柱向长柱转变，极大改善短柱的抗震能力，目前分体柱已经在高层建筑工程中得到广泛应用。

结束语：

建筑抗震结构设计对建筑抗震起着重要的基础作用。因此，选用适合的抗震结构，注重建筑结构材料的选择，减小地震的作用力，增强地震的抵抗力，使建筑更好地发挥抗震作用。

参考文献：

[1] 熊丹安.建筑抗震设计简明教程[M].华南理工大学出版社，2006.

[2] 翁启锋.建筑结构的抗震设计分析[J].科技资讯，2010，（21）.

[3] 刘宇.从国内地震谈建筑抗震设计[J].建筑与文化.2012，（05）.