建筑工程结构抗震相关问题研究及设计施工方法

赵树泉

【摘要】在现代化建筑结构不断发展完善过程当中，抗震结构的设计是重要的构成部分，它也会对建筑在后期使用当中的稳定性和安全性产生重要的影响。当前我国对结构抗震方面的设计方案研究还处于初级的阶段，在抗震结构的总体布局、结构选型、地基处理、基础形式等多个方面都存在不完善之处。在发展的过程中，设计师们一方面需要借助于计算机和信息技术来解决这些问题，另一方面还需要对工程实践当中总结出来的各项抗震理念和建筑经验进行应用，这样才能总结出更为经济、安全和使用的结构抗震方案。其次，很多地震工程专家指出，当前结构抗震理论还并不完善，仅仅通过理论计算的方式无法使建筑物拥有较好的抗震性能，尤其是对于高层建筑来说，如果结构抗震不合理的话会导致使用人员面临着巨大的危险。而工程师们在对建筑结构进行设计的时候，无法准确地判断在未来的时间可能会出现和发生的地震，同时也无法对地震发生时候的烈度和地壳运动特征进行分析，这导致设计人员无法对建筑结构进行精确的计算，在抗震设计的时候就要遵循一定的原则和策略，最大限度地提高建筑的抗震性能。在抗震结构设计的过程中，工作人员需要使用发展的眼光看待其中的不完善之处，并通过科学选定建筑位置、有效改进设计方案、合理控制扭转效应等多种方式来对这些问题进行完善。

【关键词】建筑工程;结构抗震;设计原则;设计要求;应用策略

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

20.024

绪论

随着建筑行业的快速发展，人们对建筑稳定性和安全性的要求也越来越高。为了对建筑结构进行抗震设计，工作人员需要从区域环境、经济、技术等多个方面进行综合化的考虑，最大限度地提高结构抗震设计方案的可行性，增强建筑结构的实际抗震性能。为对人们生命财产安全提供可靠保障，促使建筑结构抗震性以及安全性得以全面提高，工程建设阶段，务必基于结构整体为主，进行科学合理的抗震设计，对抗震技术加以科学应用，从而有效避免地震产生的严重影响，使建筑工程能够保证更加稳定、安全。

一、建筑结构抗震技术要求

1.确保建筑结构的规则

研究发现，建筑物自身的抗震性能与其结构特点具有直接的关系。尤其是对于高层建筑来说，结构的均匀性和规则性在很大程度上会对该建筑的抗震性能产生影响。高层建筑本身的特点主要就是体型庞大、水平高度较高，因此它与普通低层建筑相比对结构稳定性的要求也更高。在结构抗震设计的过程中，需要合理控制好建筑物的平面性状，确保建筑物的均匀性和对称性能够符合要求。与此同时，设计人员还需要确保建筑的纵横比合理，并在其中做好对建筑扭转问题的合理控制。在这个基础上，还需要通过提高建筑物刚度和质量来使建筑能够实现对材料的均匀承载，使整个建筑物的结构呈现出对称分布的特征。最后，在确认结构抗震设计之前，工作人员还需要充分考虑建筑场地对建筑物抗震性能所产生的影响，确保建筑场地、建筑设计的各个方面都能够满足建筑物的基础形式。对于那些设置地下室的建筑物来说，如果施工区域的土质比较特殊，比如为软土地基，那么在结构抗震设计的时候需要通过桩基、筏板基础等方式来提高地质的承载力，同时也使地基变得更加稳定。

2.借助刚度设计来增强高层建筑的抗震性能

在建筑结构抗震设计的过程中，刚度是一个重要的元素。因此对于高层建筑來说，多个方面的冲击力和破坏力都会对建筑本身的主轴产生重要的影响。因此，在结构抗震设计的过程中，需要采取合理的措施来增强建筑的刚度，使其更好地应对地震所带来的破坏力。尤其是要对建筑结构的抗扭转刚度问题进行严格考量，这样可以有效避免地震作用力对建筑物产生的强烈冲击、建筑结构发生变形而倒塌或者对人员造成伤害的问题。与此同时，在建筑结构抗震设计的过程中，刚度设计是最重要的环节，设计人员需要从建筑构建的刚度、建筑结构的整体性等方面进行考虑，确保各个部件和结构都能够遵从整体性的原则，满足建筑实际刚度需求，从而有效提升其抗震性能。

3.运用计算机设计建筑力学模型

随着信息技术的不断发展，已经有越来越多的智能化设计被用于建筑结构当中来。在抗震设计的过程中，也可以应用这些信息化的技术来辅助施工。比如可以利用大数据技术的精准计算功能来对建筑结构的各项抗震数据进行计算，以此来确保建筑结构抗震能力的提升，使建筑物的稳定性保持在较高的水平，从而使结构设计的效果能够满足建筑项目的实际需求。与此同时，利用计算机技术还可以对建筑结构在不同荷载作用下所出现的性能变化进行分析，以各项精确的数据作为依据来进行研究，以此来绘制出建筑结构图纸，并建立起建筑施工的具体模型，通过结构模拟的方式来了解成型之后建筑物的具体抗震能力。当前，很多建筑企业已经充分意识到了计算机技术应用的必要性，无论是在数据分析还是在建模工作当中都充分运用了多种信息技术。在这个过程中，设计人员也可以利用这些技术来提高结构抗震设计的准确性。比如在其中可以利用BIM技术来模拟建筑模型，使各个部门当前搜集的信息都输入到系统当中完成BIM模型的建立，通过对模型的分析来实现结构抗震设计前期和后期施工环节的有效对接。与此同时，BIM技术还具有较强的可视化特点，它可以对后期的整个结构抗震施工过程进行模拟，在其中通过施工人员、技术人员以及管理人员的有效沟通来对实际施工过程中可能遇到的各种问题进行分析，进而有效提高设计和施工方案的可行性。

4.选择延展性好和强度高的材料

在建筑结构抗震设计的过程中，材料是最重要的元素，它会对最终的设计和施工质量产生明显的影响。因此，设计人员需要结合抗震设计的实际要求来合理选择材料，确保建筑材料的延展性和强度都能够满足实际的抗震需求。具体来说，首先要确保各种材料都是符合国家标准的。对于建筑结构抗震能力提升来说，一方面还加强对刚度的设计，另一方面就是要合理选择建筑材料。因此，在结构抗震设计的过程中，一方面，要做好建筑物设防水平、建筑基础以及建筑高度等问题的协调，另一方面还需要选择高质量的建筑材料，尤其是要从材料的强度和延展性这两个方面进行考虑和选择。对于不同部位的建筑结构部件，材料的性能和要求都有所差异，在选择的时候需要结合具体的要求，同时确保构建的连续性。在完成材料的选择之后，相关人员还要对整个建筑物的抗震性能进行反向检验，同时从企业成本节约的角度进行考虑，尽量选择那些物美价廉的施工材料。

5.确保建筑设计的规律性和一致性

在对建筑结构进行抗震设计的时候，需要重视每一个设计阶段的成果，从细节出发有效杜绝各种不合理的设计，这样避免不合理设计对建筑抗震性能所产生的不良影响。在这个过程中，设计人员需要严格遵守抗震设计的原则，积极融入多种先进的抗震设计理念，以此来提高建筑结构的规律性和一致性，使设计的结果具有较强的可靠性。与此同时，在对建筑结构进行设计的时候，还需要重视建筑物的对称性和均匀性，做好对建筑物扭转效应的有效控制。

二、结构抗震技术实际应用策略

1.科学选定建筑的位置

在建筑结构抗震设计之前，工作人员需要对地震灾害发生的特点进行分析，做到对建筑位置的合理选定。尤其是对于高层的混凝土建筑来说，建设的位置对整个建筑物的抗震性能具有直接的影响。因此，在高层混凝土建筑结构抗震设计和建筑之前，首先要选定好位置。具体来说，在位置选择的过程中，工作人员需要对周围的地质条件、地形地貌做好充分勘查，然后结合实际情况来进行建筑结构抗震设计。在这个过程中要坚持以下两个原则。第一是要确保建筑的建设位置远离石油储存场所、变电站、火电厂等，这样可以有效避免在设计和施工过程当中出现的一些不安全的因素。第二是建筑的建设位置要避免在山坡、丘陵等地质条件下，否则可能会因为地质本身的原因而导致建筑物的抗震性能下降。

2.有效改进结构设计的方案

首先，建筑物结构抗震设计的方案要符合国家和地区建筑工程抗震力的要求和规范，确保建筑的主体结构能够在空间变形上得到调整，即使面对强大的结构延伸力也能够自动恢复到原来的形态。只有在这样的情况下，才能有效消除混凝土建筑结构在地震情况下由于主体变形而造成的不利影响，使整个混凝土结构都处于牢固、稳定和安全的状态下。其次，在对地震作用力对混凝土结构所造成的影响程度进行评估的时候，相关人员需要合理地进行建筑构建的布局，使建筑结构各个部分的受力能够得到最大程度的协调和控制，以此来提高整个建筑结构的抗震性能。再次，在对建筑结构设计的方案进行改进的时候，还要对建筑竖向结构受力的情况进行重点考虑，确保其受力均匀、平衡，这样才能达到混凝土建筑的刚度设计要求，同时确保建筑结构在面对地震的时候不发生交错、不出现紊乱，能够有层次、有條理地将地震的作用力消化和吸收。最后，在方案设计的过程中，还需要结合建筑施工的位置及其周边的地质状况来进行，尤其是在抗震结构设计的时候要加入相应的防震措施，尤其是要对高层混凝土建筑的关键位置和重点部位进行严格处理。并在这个过程中利用重力变化的规律，改变高层混凝土的不规则竖向和水平作用力，以此来提高整个混凝土建筑的抗震性能。

3.合理控制扭转效应

在地震的作用下，建筑物会产生一定程度的扭转作用、竖向作用以及水平作用。这些作用力会以一种综合影响的方式表现出来，会对建筑物产生巨大的破坏力，从而导致房屋建筑物出现倒塌或者地裂的问题，对使用者的安全造成威胁。与此同时，在地震发生的过程中还会面临多种不确定的因素，这些因素具有较强的随机性。因此，在对建筑结构抗震进行设计的时候，除了要考虑地震所带来的竖向和水平作用力之外，还需要对扭转作用力进行有效分析，对地震结构的位置标准进行有效设置。在这个过程中，工作人员需要对地震发生时建筑模型所发生的最大位移和最小位移结构的刚度进行测定，以此来确保房屋建筑的整体结构具有一致性的位移，使建筑物抗震结构的每个部分都能够达到相应的设计标准。最后，工作人员还需要对房屋建筑的整体性能进行可行性研究，在研究的过程中对施工时可能会出现的问题进行预测和分析，以此来及时发现问题，并对研究的方向进行有效调整，在这个基础上最大程度地增强建筑的抗震能力。

4.合理设置混凝土结构参数

在建筑结构抗震设计的时候，通过建筑模型的方式可以对混凝土建筑在地震发生时各处的受力情况进行分析，并以此作为依据来实现对结构参数的合理设置，并对各个结构部分的受力情况进行计算和分析，比如对建筑柱梁变形情况、墙体承载能力等进行计算。与此同时，在对建筑抗震结构进行设计和规划的时候，还需要做好对建筑的质量检测，了解建筑的施工工艺、施工材料，同时对建筑所在地的地形条件和建设位置等要素进行分析，把握建筑抗震结构设计的要点，实现对抗震设计框架的优化和改进。同时，还要在建筑结构抗震设计的关键位置对这些参数做出详细的说明，这样可以为顺利施工奠定良好的条件。除此之外，工作人员还需要对建筑抗震结构设计的数据库进行完善，这样可以为设计师查找资料和寻找案例提供便利，使他们可以更加深入地对混凝土建筑结构的综合受力情况进行研究，并在这个基础上建立起科学合理的力学模型，利用主拉盈利和剪摩理论来对混凝土建筑的抗震性能进行科学判断。最后，工作人员还需要对建筑结构的各项参数进行多次协商和反复研究，尤其是建筑整体结构的刚度比例、扭转比例、振动周期等重要的参数，这样可以为结构参数的设定提供理论依据。

结论：

本文主要对结构抗震的热点进行了研究，同时对其中常见的问题进行了分析，最终得出了以下三个结论。第一是在建筑结构抗震设计的时候，需要坚持整体性、结构清晰、结构规则、结构刚度与抗震能力相适应的四个原则。第二是在结构抗震设计的时候，需要确保建筑结构的规则性，要选择延展性和强度都比较好的材料，可以借助刚度设计的方式来增强高层建筑的抗震性能，还可以借助于计算机来对建筑力学模型进行设计。第三是在结构抗震理论实际应用的时候，需要做到科学选址、有效改进方案、合理控制扭效应并合理设置混凝土结构参数。

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