关于建筑结构设计中抗震设计的探究

王延东

【摘要】抗震设计是建筑结构设计的重要内容，直接影响居民生命及财产安全。因此建筑结构设计中必须根据实际情况，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。建筑结构设计过程中要尽量分布均匀结构的质量和刚度，而且使建筑的立体和平面结构表现出一种比较规则的感觉。在发生地震时，建筑物就不会发生严重的扭转现象。本文简述了地震对建筑结构破坏的特点，对建筑结构设计中的抗震设计进行了研究分析。

【关键词】建筑结构设计；地震；结构；破坏特点；抗震设计；

确定建筑结构抗震设计时，需要全面地考虑建筑结构的使用功能、设防烈度、场地类别、地基基础类型、建筑高度、结构材料和施工工艺等，同时还要考虑结构的设计、技术以及经济保障等，选择最优化的结构体系。

一.地震对建筑结构破坏的特点

1、地基方面。在具有较厚软弱冲积土层场地，高层建筑的破坏率显著增高；地基土液化导致地基不均匀沉降，从而引起上部结构损坏或整体倾斜；建造在不利或危险地段的建筑工程，因地基破坏导致房屋损坏。当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时，因共振效应破坏程度将加重。

2、结构体系方面。采用填墙框架的结构，钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏，外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏；采用框架一抗震墙体系的房屋结构，破坏程度较轻；采用底框结构体系的，刚度柔弱的底层破坏程度十分严重；采用填墙框架体系的房屋，当底层为敞开式框架间未砌砖墙，底层同样遭到严重破坏；

3、刚度分布方面。矩形平面布置的建筑结构，电梯井等抗侧力构件的布置当存在偏心时，因发生扭转振动而使震害加重；采用三角形、L形等不对称平面的建筑结构，同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。

4、构件形式方面。在框架结构中，通常柱的破坏程度重于梁、板；钢筋混凝土多肢剪力墙的窗下墙通常会出现斜向或交叉裂缝；配置螺旋箍筋的混凝土柱，当层间位移角达到较大数值时，核心混凝土仍保持完好，柱仍具有较大的抵抗能力；

二、建筑结构设计中的抗震设计分析

1、提高抗震设计等级。近几年一些地震灾害频频出现，给我国造成了巨大的经济损失。研究表明，以地震灾害分析50年为一个分析周期，而小震的重现世间为50年，小震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为62%；中型地震的重现世间为475年，中震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为10%；大型地震的重现世间为2000年，大震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为2%。因此，一些建筑结构设计专家指出，我国地震多发地带应该及时提高建筑结构的抗震等级，严格控制建筑结构的抗震设计，确保建筑结构的抗震稳定性。

2、轴压比和短柱设计。在建筑结构抗震设计中，为了提高结构的抗震性，需要减小柱的轴压比，增大柱的截面尺寸。减小柱轴压比的主要目的是为了使柱子处于大偏心受压状态，避免纵向受力钢筋未达到受拉屈服而混凝土却被压碎的情况发生。由于柱的刚性强度比较高，使得整体结构的延性就差，当发生地震灾害时，结构吸收地震能量和耗散能量就少，使得结构很容易发生破坏。所以在高层结构设计时，通常采用强柱弱梁设计方法，且梁具有很好的延性，可以发生适量的变形，就会减少柱子进入屈服强度的可能性，且在设计时可以适当增大轴压比。此外，许多高层建筑底层的柱子长细比小于4，但不能依据长细比小于4则判断是短柱。因为短柱的确定因素是柱的剪跨比，只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。

3、建筑形体及构件布置的规则性。平而不规则的主要类型有：扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续，具体可以体现到对结构分析软件的计算结果的分析判断，如扭转不规则，体现在：位移比不宜大于1.2且不应大于1.5，周期比对于A级高度建筑不应大于0.90豎向刚度不规则的主要类型有：侧向刚度不规则、抗侧力构件不连续、楼层承载力突变等，如侧向刚度不规则就要求本层的侧向刚度不小于相邻上一层的70。及其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80。等。如设计结果不满足，设计人员应对模型重新进行分析，调整梁柱布置及截而，尽量做到使结构规则。如确实满足不了，则应对薄弱部位进行重点加强。如平而规则而竖向不规则的建筑，刚度小的楼层的地震剪力，规范要求乘以不小于1.15的增大系数。

4、选择合适的建筑结构体系。要确保建筑物各部分能维持整体性协调，最为重要的就是要选择适合的建筑结构体系，因此在进行建筑结构抗震概念设计过程中，一定要让所设计的建筑物的结构体系同时满足这两大条件：第一稳定；第二合适。对于一个科学合理的建筑结构体系而言启不仅可以有效满足变形的要求，同时还可以有效抵抗冲击力的要求。建筑物要具备一定的刚度这样才能对自身的荷载起到一定的承受作用从而有效避免变形的出现此外在发生地震时才有可能对巨大的地震力起到有效缓冲作用而达到有效避免局部受损的良好效果。因此在选择建筑工程物结构体系时，既要注意建筑物传力途径的明确性，同时又要注意受力计算的明确性尽可能在建筑结构体系中不使用转换层这样在发生地震时可以有效避免建筑工程物倾斜或局部受损等现象的出现。

5、选择高质量的建筑结构材料。实践表明建筑结构抗震性能，除了会受到建筑结构体系、抗震防线及建筑施工方案等因素的影响之外在多数情况下还对建筑工程的施工材料产生极大地影响。通常，建筑材料强度、建筑材料刚度对建筑结构的抗震性能会产生很大的影响，而且还会受到来自建筑材料连续性及建筑材料均衡性的影响。所以在选取建筑结构材料过程中，一定要对建筑工程施工材料的延伸性和刚度进行仔细、认真考查，并且同时最大限度与建筑结构体系相符合建筑施工材料能得到确保。此外对于建筑施工材料的经济性能池要予以足够的重视，以便能最充分的发挥建筑施工材料的经济性能从而达到建筑工程物的整体性能与单个性能的最佳配合。

6、混凝土建筑构造上必须保证延性。经历过一些地震灾害的影响之后，钢筋混凝土建筑想要有效保证其建筑抗震能力，在进行抗震设计的时候就必须保证建筑物在地震环境中有足够承载能力！由于地震的影响，建筑物结构就会进入塑形阶段，非常容易产生变形！针对上述钢筋混凝土的结构特点，为了能够更好地进行抗震，处于地震多发带的钢筋混凝土建筑结构，一定要按照延性框架结构进行设计！在建筑物设计过程中，必须要首先保证建筑物薄弱区域的承受能力以及强度方面的质量，只有这样才能够有效保证整个建筑物的强度！另外，增加建筑结构的延展性也能够有效提高建筑物的抗变形能力，将地震的破坏性降到最低，有效提高建筑物的抗震能力。

结束语：

建筑结构的抗震设计属于结构设计中的概念设计，由于地震灾害的爆发具有不确定性、随机性，建筑结构的抗震设计合适与否，在概念设计中可以清晰地表达。而在抗震设计中，需要在工程结构设计中正确掌握地震灾害的能量输入、建筑结构的类型、结构体系、刚度分布等主要方面，这样可以从根本上消除建筑结构中抗震较薄弱的环节。

参考文献：

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