浅析工业与民用建筑结构抗震设计优化

肖 辉（湖南科创电力工程技术有限公司，湖南长沙410000）

浅析工业与民用建筑结构抗震设计优化

肖 辉（湖南科创电力工程技术有限公司，湖南长沙410000）

地震灾害会对工业与民用建筑结构的稳定性及安全性构成严重威胁，对建筑结构用户的生命财产安全造成严重影响，因此，对建筑结构抗震性能进行优化是极为重要的。基于此，本文主要对工民建筑结构抗震设计优化进行分析，仅供参考。

工业与民用建筑；建筑结构；抗震设计

1 引言

对于民用建筑来说，良好的建筑结构有利于保障用户的生命财产安全，对于工业建筑来说，其是提高企业经济效益与社会效益的重要部分。良好的建筑抗震结构可最大程度的减少自然灾害对人民生命健康和经济的破坏，因此，优化建筑抗震设计对提高建筑结构的稳定性具有重要意义。

2 工民建筑结构抗震设计的概述

在进行建筑结构抗震性设计时，为了确保建筑结构设计满足抗震性要求，应遵循以下几点原则：①为了确保建筑在震后能及时修复，投入到使用中，在设计过程中，应注重建筑结构的刚性和弹塑性设计，避免刚性过大或弹塑性过强；②为了确保建筑结构可安全度过后期多次的小型余震，不能过分追求建筑结构的刚性；③为了防止发生集体住宅连带性坍塌的现象，应对住宅建筑进行高延性的分体系设计。

建筑的抗震标准基本按照其抗震级别分为四类，具体内容为：建筑抗震等级主要分为甲等、乙等、丙等和丁等，建筑的使用功能和其抗震性能具有直接联系，比如一个甲等建筑物所在区域一般遭受5级地震，那么甲等建筑物所具备的抗震级别应在6级左右，以此类推。

3 优化建筑结构抗震设计的措施

3.1 合理选择建筑结构材料

合理科学的建筑结构材料是提高建筑结构抗震性能的关键，在选取结构材料的过程中，尽量选择高韧性的热轧钢筋作为建筑结构垂直方向的受力钢筋，且要求钢筋等级至少应达到HRB335与HRB400，箍筋应选择HPB235级热轧钢筋。

3.2 设置多道抗震防线

抗震防线的设计主要目的在于加强建筑某部分竖向抗侧力结构，以提高建筑结构整体的稳定性和可靠性，因此，针对工民建筑结构设计，可通过设置多道抗震防线的措施来提高地震抵抗力的效果。若第一道防线由于地震产生的共振而受到损坏，可随即设置第二道防线、第三道防线等。同时，针对钢筋混凝土框架房屋防震缝两侧的结构，当结构高度、刚度或层高相差较大的话，可在防震缝两侧房屋的尽端设置于防震缝的抗撞墙，如图1所示。

图1 防震缝的优化设计

3.3 增强建筑内部对于内力的分配作用

优化建筑结构抗震设计的目的主要是减小或消除地震的垂直应力或水平应力对建筑物所产生的影响，因此，建筑内部做好对于内力分配的设计，可从根本上达到抗震的要求。对于需要分配内力的建筑内部的墙和柱是处于同一平面的，若发生高强度地震，结构首先发生的是弯曲破坏而不是剪切破坏，进而起到良好的防震效果。

3.4 提高建筑结构的延性

结构延性主要是指结构所产生的非弹性变形能力，其直接反映出了结构的变形能力。一般情况下，在工民建筑结构中，为了增强建筑结构的延性的措施，可适当采取以下措施：增设箍筋，确保建筑结构纵向钢筋不会受到局部受压而导致稳定性遭到破坏；合理控制受力钢筋配筋率，将受压钢筋的数量控制在合理范围内等。

4 工程实例

4.1 工程概况

某民用建筑所在场地的地震基本烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度0.1g，属于抗震不利地段，建筑场地类别Ⅱ类，设计特征周期为0.45s。

4.2 结构选型

本建筑抗震设防类别为丙等。本建筑主体部分采用核心筒结构形式的钢筋混凝土框架，具体做法为在建筑中部的电梯井筒及楼梯间四周布置抗震墙框筒，增加外框筒的柱距，减小梁的高度，周边形成稀柱框架。参照规范抗震设防烈度为Ⅶ度，确定抗震等级框架为二级、核心筒为二级。

4.3 计算结果分析

（1）位移比。结合建筑所在的地理环境，来保证建筑结构具备较高的可靠性和抗震等作用。该工程基于刚性楼板假定，X方向与Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值分别为1.19（第26层1塔）、1.28（第26层1塔），属于平面不规则中的扭转不规则，位移比＞1.2，需对双向地震作用进行考虑。

（2）层间位移。计算过程中不将整体弯曲变形考虑在内，X方向与Y方向低战力作用下的楼层最大位移分别为：1/1055、1/829，且均小于1/800，满足相关规范要求。

（3）剪重比。底层水平剪力与结构总重力荷载代表值比值：X方向与Y方向均为1.70%，抗震规范中明确规定楼层最小剪重比为1.60%，可见该建筑是满足要求的。

（4）轴压比。抗震规范6.3.6条规定核心筒框架在抗震等级为二级柱子的轴压比限值为0.85，同时，若剪跨比≤2，且出现短柱时，轴压比限值为0.80。以第4层框架柱KZ1为例，层高4.2m，与框架柱相连的框架梁梁高为80cm，柱子的截面尺寸为（100×110）cm，（4200-800）/1100=3.09＜4，这种情况下，柱子的轴压比限值为0.80，满足要求。

（5）周期比。考虑扭转耦联时的计算结果如表1所示：结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1的比值为0.8322＜0.9；地震作用最大方向为88.346度；X方向与Y方向的有效质量系数分别为99.02%、99.50%。

表1 考虑扭转耦联时的计算结果

4.4 穿层柱结构抗震性能分析

本工程穿层柱长8.4m（H），根据混凝土结构设计规范第6.2.20条规定：

柱计算长度L=1.25×H=1.25×8.4=10.5m；

长细比L/b=10.5/1.1=9.55；

根据混凝土结构设计规范第6.2.15表内插得稳定系数φ=0.995，该框架抗震等级为二级。根据抗震规范表6.3.6柱轴压比限值为λ=0.85，则穿层柱底部最大轴力满足复核要求。

5 结语

综上所述，工民建筑结构的抗震设计是一项综合性较强的工程，其抗震设计的质量会对人们的生命财产安全及社会经济的发展产生直接影响，因此，应根据建筑结构的具体特点，选用科学的抗震设计方法，来提升工民建筑结构整体的抗震性能，以降低地震灾害对建筑结构所造成的影响，从而促进建筑行业的持续发展。

TU352.11

A

2095-2066（2016）34-0176-02

2016-11-13

肖 辉（1986－），男，工程师，研究生，主要从事结构设计工作。