中国建筑结构抗震设计方法发展及若干问题分析

欧阳小燕　李文荣

摘要：我国是一个地震灾害比较频繁的国家，震源分布范围比较广，发生频率相对比较高同时强度也很大。近些年，我国处于地震的活跃期，截至目前，已经发生了多次震级较高的地震灾害，对人民群众的生命财产安全产生了很大的威胁。在建筑结构设计中针对可能发生的地震灾害进行设计能有效的避免或减小各类损失。因此在结构设计当中，一定要重视建筑结构的抗震设计。

关键词：建筑工程；结构；设计；抗震；问题；分析

引言

地震传播到地表层是一种水平方向和铅垂方向在时间空间上无序加速度能量波，能带来房屋倒塌，基础设施损毁，地表开裂等。地壳层的无规律运动碰撞是产生地震的主要原因。地震及地震产生的次生灾害将会对人类的生命财富等构成梦魇，对人类文明的进步构成不可忽视的威胁。地球上各种人类活动留下房屋、构筑物、公路、桥梁等基础设施，是人类文明发展的史书，每次发生强烈地震后都会对以上产生不可估量的损失。我國幅员辽阔处在地球上两个地震活动频繁的地震带上，是地球上地震灾害发生频率较高国家。

一、建筑结构抗震设计的问题

（一）场地的选择问题

抗震设计的第一步是对场地进行合理的选择。根据《建筑抗震设计规范》3.3.1章节规定，建筑物应尽量避开抗震不利地段，若无法避开，应采取有效措施，同时危险地段严禁建造甲乙类建筑，不应建丙类建筑。所以在进行地基的选择时，应避开一些对于建筑抗震不利和危险地方，选择一些有利于建筑抗震的地段。其次，应选择一些土质坚硬、地质元素分布均匀的地段，这主要是由于地震是一种地壳震动，如果地基土不够坚硬，地质元素分布不均匀，就会在地震时产生较大的变动，稳定性不高，给建筑物带来严重的破坏，反之则会有益建筑物的稳定性，最大程度上减少由于地震对建筑物带来的破坏。最后，尽量避免一些可能会发生泥石流、滑坡、地裂的地段进行选址施工，地表的稳定性高也是提高建筑物抗震能力的一个重要方式。

（二）建筑物平立面布置规则问题

在结构设计中，对建筑抗震有利的理想状态是平立面规则，刚度分布均匀，避免发生地震时在薄弱处应力集中产生破坏。如《建筑抗震设计规范》3.4章节，对建筑的平面形状、立面剖面变化情况等进行了要求，并对一些计算系数进行了规定。结构设计中，应尽量避免扭转不规则、凹凸不规则、侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续等。现代建筑中，建筑师经常为了追求形体的独创和立意，建筑的形体及不规则甚至不符合力学的概念。这就需要在结构设计中发挥才智，尽力使结构构件布置规则，传力体系顺畅清楚，布置多道抗震防线，保证建筑的适用性和安全性。

（三）抗震结构体系选择问题

抗震结构体系选择很大程度上建立在概念设计的基础上。结构工程专业的工程师和研究人员们在结构工程发展的历程中总结出，好的抗震结构设计很大程度上建立在于良好的抗震“概念设计”基础之上。设计一个良好的抗震结构体系概念，首先结构体系要能概括出简洁明了的计算简图和合理清晰的内力传递路线，同时为了增加安全度，避免因部分构件遇地震破坏而引发建筑结构体系失去抗震能力或承载能力，应设置多道抗震防线。

二、建筑结构抗震设计优化的具体方法

（一）合理布局地震外力能量吸收与传递的渠道

在对建筑结构中的抗震性能进行设计时，要科学设计建筑结构的布局，重视设计建筑结构中地震外力能量吸收与传递的渠道。在建筑布局时，使建筑工程的柱、墙和梁的轴线在同一个平面中，这样能够使建筑结构的抗震力形成双向抗侧力。地震中会对建筑物中的某些部分形成弯剪式的破坏，这就在一定情况下减少了地震对建筑物的破坏，进而提升了建筑结构的抗震性。

（二）提升建筑工程的布局设置合理性

建筑工程的布局设置工作主要包括建筑结构平面设计、建筑工程空间设置以及建筑工程立体设计，在建筑工程的布局设置工作贯彻抗震意识，提高整体结构设计的科学合理性能够有效提高整体建筑的抗震水平。在具体操作中，应该坚守结构设计平衡性的原则，同时也要注意保证建筑结构设计的简单合理性、整体性、稳定性，此外结构设计务必以科学的数据作为基础。

（三）做好建筑结构的参数计算工作

建筑结构的抗震设计是一项科学性与艺术性并重的工作，在建筑结构抗震设计中相关人员要进行充分的参数计算。首先，要根据相应的材料参数计算出建筑结构的实际承载能力。其次根据模拟地震灾害结构设计计算出地震冲击力可能带来的损失，并根据这一参数制定相应的应急系统设计。最后，要根据综合的参数分析努力做到既保证数据设计合理性又保持应有的抗震能力。

（四）建筑场地合理选择

建筑的抗震设计还要根据不同的建筑环境进行不同程度的设计，若建筑环境地震灾害频发，则在设计建筑结构时必须加强建筑的抗震功能。建筑抗震功能的好坏是根据一定规范来评价的，根据得出的评价结果，对建筑实施不同的抗震预防。在建筑建设中，要想提高建筑的抗震功能，必须选取优质的施工场地，能够确保建筑安全与稳固。若要在土质疏松、地震频发的地区进行建筑建设时，必须提高建筑防震的性能，避免建筑在地震来临时发生沉降、倾斜等情况，对住户的生命财产安全造成威胁。

（五）设置多道抗震防线

设置多道抗震防线能让一个结构的抗震体系有一定安全冗余度，如框架—抗震墙体系是由延性框架和抗震墙两个系统组成。从概念设计角度出发，应优先选择重力荷载较小的竖向支撑或填充墙，或者选用轴压比较小的抗震墙、筒体此类的大刚度、抗水平地震力强的构件作为第一道抗震防线的抗侧力构件。不宜采用轴压比大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件，以免框架柱受到地震力破坏后失去竖向承载力，产生倒塌。例如，在框架—抗震墙结构体系中，设计时不但要考虑小震和中震情况下结构基本完好，还要考虑在大震情况下，当连梁失去作用，按单片墙肢计算，结构仍有承载能力而不倒，还有要求计算时框架柱承担的剪力不小于总剪力的20%，这样即使抗震墙破坏后框架柱仍具有一定的承载能力，可以保证结构“大震不倒”。不同的地区有不同的地质特点，地震发生的等级与建筑类型各有不同，把握好抗震防线数量，合理利用结构构件抗震，有利于建筑结构抗震性达标。

结语

不断完善建筑工程的建筑结构抗震性能设计，不断总结归纳建筑结构抗震性能设计的经验，选择先进的建筑结构抗震设计方法，会推动建筑领域的质的飞跃。同时，严格按照建筑领域对建筑结构抗震设计的施工标准进行施工，能够保证建筑物的抗震性与稳定性。

参考文献

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[2]戴国莹，李德虎.建筑结构抗震鉴定及加固的若干问题[J].建筑结构，1999（4）：45-49+16.endprint