浅议抗震概念设计在结构设计中的作用

刘媛

摘 要：面对复杂多变的地质振动情况，设计师们应从多角度、多方面考虑抗震设计的创新性和突破性，以期为建筑结构提供更高的安全性能。

关键字：抗震；要求；原则

一、结构抗震概念设计的重要性

地震具有其复杂性和不确定性，很难准确的预测出建筑物可能遭受的地震参数和特征。而我国现阶段所采用的概率极限状态设计法是经历了容许应力法、极限状态计算法、破损阶段计算法、经验估算等多个阶段发展而形成的结构计算理论。这一方法仅仅能够将主结构的设计更加趋向于经济合理、技术先进和安全适用，而对于建筑物的真实承载力却不大能够准确估算。建筑物作为空间结构，它的各部分构件相当复杂且相互工作，并不是一种脱离整体的单独构件。

作为一个庞大复杂的系统，建筑物在遭受地震时的破坏机理和破坏过程相当复杂。而且由于不能充分在结构分析时考虑到非弹性性质、空间作用、材料时效等因素，因而存在着不确定性。所以，抗震问题不能过分依托于“计算设计”，应该建立在抗震基本理论和长期抗震的丰富经验总结出的基本概念之上，从概念设计方面看待结构的整体地震反应，以结构破坏过程为本，灵活运用相关的抗震设计准则，合理的、全面的解决结构中的基本问题，在考虑到关键部位的细节构造的同时也应注意总体布置的原则，可以有效的提升结构的抗震能力。

二、抗震概念设计要求及基本原则

2.1场地的选择

场地条件是导致建筑物在地震过程中受到损害的主要原因之一。因为场地原因造成的震害通常特别严重，且困难之处在于一些情况仅仅依靠工程措施来弥补。所以，在选择工程场地时，应该详细的勘察，弄清楚相关的地形、地质状况，尽可能的避开对建筑物抗震有影响的场址而挑选有利于建筑抗震的场址，有一项原则是坚决不可在抗震危险的地段上建造可能造成严重经济损失及人口伤亡的建筑物。

通常我们将位于平坦、开阔地带的均匀密实中硬场地土或者坚硬场地土称之为对建筑物抗震有利的地段。通常在这种场地上建立的建筑物因为地基失效而产生震害的可能性极小，基本可以将地震对建筑物的影响降到最低。从地形的角度上来说，一般将独立的山包或山梁顶部、呈条状的突起山嘴、非岩质的陡坡、高差很大的台地边缘、河岸或者边坡的边缘称之为对建筑物抗震所不利的地段；从场地的土质方面来说，容易被液化的土、软弱土、半填半挖的地基或者古河道称之为对建筑物抗震所不利的地段。

2.2建筑平立面使用合理

建筑的布局以及结构的布置决定了建筑物的动力性能。建筑的布局合理简单，结构的布置不违背抗震原则，就可以基本保证建筑物具有很好的抗震性。

多年抗震经验表明，建筑物的设计规则、简单、对称，在发生地震时的抗震性强，而相比之下，建筑物如果设计成不规则形态，复杂凹凸的平面，高低落差较大不对称则容易在地震时遭受破坏。另一方面，规则、简单、对称的结构可以很容易的计算出建筑物在发生地震时对地震的反应，确保地震的作用力可以直接传递，这样采取抗震的结构措施及局部处理就变得十分容易。

2.3合理的结构形式

抗震设计中应当着重考虑抗震的机构体系。以结构材料的方式进行分类，主要采用的结构体系有钢结构、砌体结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土结构等，以结构形式的方式进行分类，剪力墙结构、框架结构、简体结构、框架剪力墙结构等是目前主要的结构形式。由于受到建筑高度、抗震设防烈度、场地条件还有经济条件、施工条件、建筑材料等多种因素的影响，结构体系的确定是一个综合的技术经济问题，需要通过缜密的考虑方能确定。

建筑结构体系中的抗震规范主要包含如下几点要求：1.建筑结构体系中应该包括明确的计算简图及合理的地震作用传递途径；2.建筑结构体系中最好能有多道抗震防线，因部分结构或者构件遭到破坏而造成整个体系中的抗震能力或对重力荷载的承载能力失效的现象应当避免；3.建筑结构体系中要有必须的抗震承载力，较好的耗能和变形能力；4.建筑结构体系中最好有合理的承载力及刚度分布，以防因为局部抗震能力的消弱，导致较大的塑性变形或应力集中现象发生，在有可能出现的薄弱部分，应当提高抗震能力；5.建筑结构在两个主轴的方向上产生的动力特性最好可以相似，结构布置时，避免立面布置不均，平面设计不对称的现象发生，一级刚心及质心的不重合导致的扭转振动和产生薄弱层。

2.4结构延性的提高

建筑结构在承载力没有显著降低的前提下，产生非弹性变形的能力称之为结构的延性。防止地震时建筑物倒塌的关键要素之一就是建筑结构延性的好坏。

建筑结构拥有姣好的延性可以最大限度上降低地震作用，耗散和吸收地震时产生的能量，防止建筑物坍塌。构件的破坏形态、塑化的过程决定了建筑结构的耗能大小及结构延性好坏，剪切构件在延性上往往不如弯曲构件，构件剪切破坏所消耗的能量也远不如弯曲构件破坏时消耗的能量。所以，建筑结构的设计最好尽可能的避免构件发生剪切破坏，保证有更多的破坏是弯曲破坏。要遵循“强柱弱梁，强剪弱弯、强节点、弱锚固”的原则。构件被破坏直到无法工作，让结构从一种体系过度到另一种体系，导致结构的周期随之产生变化，从而避免地震周期的持续作用引起共振的效应。

2.5结构的整体性

一个整体是由很多構件链接而成的，通过每个构件协调工作从而达到抵抗地震作用的效果。一旦结构在地震作用时失去了整体性，那么结构各构件无法充分地发挥抗震能力，致使结构变成机动体然后坍塌。

综上所述，为确保各构件可以充分发挥各自的抗震能力使结构的整体性得到保证，在设计时应注意：首先，保证结构的连续性。地震时能够保证结构整体性的主要方式就是结构具有较好的连续性；其次，构件与构件之间能够有效连接，可以确保每个构件能够充分发挥各自的承载力作用，从而提升建筑的抗震性。最后，增加建筑在竖向上的强度，使其具有较强的整体性，避免地震时发生地基不均匀沉降和地标裂缝贯穿建筑时产生的危害现象发生。

三、结语

协同工作的原则也是整体工作的原则。在概念设计越来越重要的当今社会，结构工程师应当不断积累自己的基本理论知识，同时可以虚心接受他人意见，吸取他人超前的设计理念。而对待自己的设计、作品时，应经常进行深刻的反思、探究与总结，对自己严格要求的同时对待作品做到精益求精。

参考文献

[1]赖武.建筑结构设计中的概念设计与结构措施[J].中国建筑金属结构.2013.04.

[2]朱志荣.浅谈抗震设计概念[J].中国高新技术企业.2014.09.

[3]李芳.概念设计及结构措施在建筑结构设计中的应用[J].城市建筑.2013.20.