建筑结构抗震问题探讨

高 红 斌

(山西省建筑材料工业设计研究院，山西 太原 030013)

建筑结构抗震问题探讨

高 红 斌

(山西省建筑材料工业设计研究院，山西 太原 030013)

随着我国经济的不断发展，城市化进程加快，建筑物抗震要求也不断提高，我国相继更新了抗震规范，对于抗震问题尤为重视，着重论述了抗震设计需要考虑的因素和计算要点，为结构设计提供一些参考。

结构设计，抗震设计，抗震措施

0 引言

建筑物的安全性主要是指在正常使用状态和遭受外力破坏时的安全状态。一个经过正规设计施工的建筑在正常使用状态下都可以满足安全需求，所以现阶段我们这里所说的安全性更多的是在建筑物遭受外力下的被动安全性。这种外力包含火灾、水灾、冲击荷载、地震等。火灾、水灾更多的是对建筑材料的耐火性和防水性的考验，抵抗冲击荷载和地震是建筑物自身刚度的体现，但是由于这类型荷载具有不确定性和随机性，很难进行定性和定量，所以只能在设计时全方位考虑，这也就是我们提出的“大震不倒，中震可修，小震不坏”。现阶段我国设计讲究的是“抗震”，更多的要求是增加自身抵抗能力，提高刚度，增加配筋率，增设构造措施。国外现在处于减震和隔震的阶段，我国也在积极推进，减震隔震从根本上不同于抗震，这种思路主要是在结构体系上增加隔震减震的设备，用于吸收地震力，减少结构自身所抵抗的地震力。对于复杂的结构或者超限的工程，在通过计算机模拟后，要求采用两种不同的结构软件进行计算，计算结果对比后，再采用实验方法，把建筑模型置于振动台上，通过输入不同类型的地震波，结合计算机模拟计算数据和实验模型的数据进行对比，来检验建筑物的抗震性能。

1 抗震设计的考虑因素

1.1 结构体系的选择

结构体系属于概念设计的范畴，也是属于初设阶段应该确定的事项。结构体系是决定一个建筑安全可靠的前提，它主要体现了结构受力的传递方式和材料的运用。在进行初步设计时，首当其冲的就是要根据建筑功能确定结构体系。

1)传力路径简单直接。

对于竖向力，一般是从楼板到梁，再到柱至基础；对于水平力，直接由柱、墙来承担。如何保证荷载传导路径直接明了，结构体系的合理是关键。常用的结构体系有砖混、框架、剪力墙、钢结构等，对于抗震设计都有自己体系相应的措施，措施是基于传力路径的最好体现。

2)结构体系的强度保证。

在结构设计中要求“强柱弱梁、强节点弱构件”就是要求结构体系要具备足够的刚度，尤其是传力系统的竖向构件，一定是抗震设防的重点部位。一个结构体系，在结构最薄弱的部位设置抗震措施，对于提高整个结构的抗震能力具有显著的效果。对于框架和剪力墙结构，一定要保证梁柱节点的完整性和刚度，最大限度的分散节点塑性内力，合理提高节点抗震性。

1.2 场地的选择

建筑场地的选址是关乎于项目能否实现的根本问题，对于存在泥石流、滑坡、地震断裂带等危险不良地质场地，我们在选址时要尽量回避，对于一般场地，地基不处理或者采取措施处理后可以满足建筑使用的，才是我们选址的依据。对于液化场地，通常是地震考虑较为重要的场地，对于重点设防类建筑必须进行处理，一般建筑可部分处理。对于湿陷性场地，要控制地基湿陷量，在场地类别为三类的场地，7度0.15g的地区，抗震构造措施要按照提高一级来设计。在建筑建模时，场地类别的输入对于整个建筑的设计结果尤为重要。场地类别是在地勘报告中分析地震波在土层传播速度得出，这就要求地勘单位对于此项数值进行缜密的分析计算，因为对于一个8度地区的建筑，二类场地和三类场地的抗震验算结果是截然不同的，配筋也相差很多。因此，建筑场地的选择、地基参数的选取都直接关系到建筑抗震设计的结果，在抗震构造措施中，一方面是加强上部建筑的，另一方面就是增加结构地基基础刚度，以此来一步步提升建筑物基础和上部结构的抗震性。

1.3 建筑平面布置

当今社会已经不是循规蹈矩的年代，老式传统的盒子房，规则的建筑已经不能满足业主的视觉感受，所以现代的设计师常常天马行空的构想出很多造型奇特的建筑方案来赢得市场，从城市风格和社会水平而言，这点是好的，但是对于建筑抗震设计而言，就会提出很多新的挑战。建筑外形不规则、内部随意的划分空间，这些都导致结构受力不合理，传力体系不明确或者传递路径迷乱，导致结构出现多个薄弱点，复杂的造型也给建筑建模带来很大困难，导致模型和实际情况的偏差，这些因素导致计算结果的差异很大。在进行大型工程前期，都要进行初始申报，主要就是审查选址、方案等。当然换个角度考虑，新颖的方案对于结构抗震设计来说确实提出较高的要求，增加了设计人员的设计思路，但是对于抗震来说，还是应该讲究平面规则、竖向规则，传递路线清晰明了。

1.4 抗震措施及装置

抗震措施是计算之外的构造措施，主要依据工程实践经验给出的最低要求，比如配筋率、钢筋直径、钢筋间距、柱截面尺寸等，对于一个工程，考虑抗震与不考虑抗震得到的结果是差别巨大的。在设计时，要严格按照当地抗震烈度进行抗震构造措施查询，对于重点工程，还要提高一个抗震等级来设置构造措施。在砖混结构中，构造柱和圈梁都属于构造措施，不参与抗震计算，但是设置要求必须参照抗震规范；在混凝土框架结构中，抗震措施则要求了最低的配筋率和钢筋要求，在设计中是参与抗震计算的，这两点要区分清楚。随着抗震技术的进步，近几年逐渐把隔震减震技术推广开来，这也是学习国外先进的抗震计算，把地震从“抗”进步到“隔”和“减”，也是对于结构传力系统的优化。隔震一般设置在基础与竖向受力构件中间，在地震力到来的时候，隔震装置会通过自身材料特性过滤掉一大部分地震波，使传导到结构主体上的地震力减少很多，现在的大型桥梁、高架路常采用这种方式。减震主要是依靠阻尼器在框架构件之间设置，在地震力到来时，利用阻尼器控制构件变形，依靠自身变形吸收地震能量。两种思路都是在传递路线上做文章，依旧遵循着古老的抗震定律。对于老旧房屋，设置阻尼器是较方便的抗震加固方法，它只需要在确定的几个梁柱面内替代填充墙体即可。根据山西省住建厅的要求，新建、改造的中小学房屋必须使用隔震减震技术，这也表明我省对于隔震减震技术推广的重视程度，同时表明了抗震的未来在隔震和减震。

2 其他注意事项

当今社会，要设计建造出抗震性能优秀的房屋，设计人员的思路非常重要，要尽量考虑到以下几点：

1)在满足使用条件的前提下，尽量做到结构体系简单明了，传递路线清晰可靠，建筑平面布局合理对称，受力构件分散均匀，避免平面刚度和竖直刚度发生突变。

2)建立完善的抗震体系，设置多道防线，化繁为简，化重为轻。严格按照抗震规范的区划图，准确的对建筑物抗震措施定性和定量，确保在地震时，把建筑损伤带给人类的伤害降到最低。

3)对于楼板与梁、柱与梁、墙与梁、基础与柱的节点要设计牢靠，根据结构体系及规格确定抗震等级，当节点两端抗震等级不同，对于节点部位采取高抗震等级进行设计，在保证结构构件安全的前提下，更要保证节点的安全。

3 结语

抗震设计是结构设计的重中之重，抗震设计的研究与讨论也一直在进步，对于房屋建设来说是好的，对于国家安全发展也是好的。我国虽然基本完成了大兴土木的建造年代，但是建筑老化、破损等问题也相应出现，如何让旧建筑满足新抗震规范成了设计人的新问题。这需要设计人员在结构抗震设计中既要坚守旧有的传统理论，也要开拓进取的提出新的抗震思路，在规范和科学中找到最完美的结合点，确保建筑物的抗震性能。

[1] 杨甲奇.关于建筑结构抗震设计若干问题的探讨[J].门窗,2014(2)：12-15.

[2] 方小丹,魏 琏.关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J].建筑结构学报,2011(12)：32-34.

Inquiry on anti-seismic problems of building structure

Gao Hongbin

(ShanxiDesignandResearchInstituteofBuildingMaterialsIndustry,Taiyuan030013,China)

With the constant development of economy in our country, the urbanization process is accelerated, the building also constantly improve the aseismic requirements. In our country have been updated the seismic code for anti-seismic problem is particularly valued. This paper discusses the factors and calculation of the seismic design needs to consider main points, to provide some reference for structure design.

structural design, aseismic design, earthquake resistant measures

1009-6825(2017)22-0047-02

2017-05-23

高红斌(1970- )，男，工程师

TU352.1

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