建筑结构设计中的抗震设计分析

来宝文

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1 建筑结构设计中抗震设计的意义

地震活动是一种很难准确预测的自然灾难，以现在的技术手段不可能准确地对地震活动做出预测。但是依据现实条件，提前采取防护措施也是一种非常好的预防手段。对于如何用科学的理念和技术来预防地震的损害、来减少地震造成的各种财产、人力损失，这就是建筑结构设计中抗震设计的意义。现在，世界上绝大部分的国家都有各自的建筑抗震设计规范，我国《建筑抗震设计规范》总则中，提出了小震不坏、中震可修、大震不倒的三水准的抗震设防目标。这一抗震设计原则得到了广泛的认可和推广，极大地提高了建筑结构的抗震性能[1]。受到地震灾害影响过程中，如果建筑物的使用功能和所采用的结构布置不协调，那么结构体系的抗震性能难以得到有效利用。当出现破坏时，新建的建筑费用要比维修旧建筑的费用高。从经济成本来讲，是非常不合算的，所造成的经济损失是无法估计的，因此，房屋结构设计时应注重建筑物的形体和布置，建筑体型宜简单，结构抗侧力体系的刚度和承载力上下变化连续、均匀，平面布置基本对称。这是提高建筑结构抗震设计性能最有效的办法。

2 建筑结构设计中的抗震设计

2.1 建筑地基基础设计要点

俗话说“万丈高楼平地起”，在建筑结构设计中，地基基础属于非常重要的内容之一，其基础的安全性决定了整个建筑物的整体的稳定性。因此，在该环节的抗震设计中，需要在前期做好基础资料的采集工作，如区域地质构造、地质活跃度等，根据评估结果来确定该工程是否能在此场地建设，分析建筑物地基基础形式及所需要的承载力特征值，根据区域地质构造明确基坑深度、支护措施等，为本工程的基础的合理选型及基础施工方案的合理性、经济型做出合理的选择。

①结合该工程的相关资料，对于建筑基础参数内容进行明确，内容包括地基基础挖深、基础总面积、桩基直径/深度、接缝宽度等。②利用有限元模型对建筑极限荷载进行计算，以此为基础来优化荷载组合，并对相关参数进行明确。③进行地基基础的形变量监测和计算，计算时参考正常状态来完成，对于该状态下的结构组合进行确定[2]。④根据承载能力极限状态下的荷载效应标准组合，对基础或承台高度、基础内力、确定配筋和验算材料强度进行计算。

2.2 依据抗震标准，规范平面及竖向设计

建筑结构的稳定性会受到平面规则的一定影响，所以设计人员在建筑结构抗震设计的时候还需要对其引起重视。我国对抗震建筑平面有着相关规范要求。例如，平面长度不可太长，凹凸口宽度和深度，最好不采用细腰型和角部重叠的平面布置模式。平面布置最好保证其规则性和对称性以及承载力和刚度的均匀分布，若存在很多凹凸口复杂的平面形状，需要时采取一些特殊的设计和补救措施，尽可能确保整个建筑结构的稳定性和使用过程的安全性[3]。针对建筑结构竖向布置，则应该避免收进和外挑过大，最好是足够均匀和规则，结构侧向刚度也尽量保证上小下大均匀变化，并保证抗测力构件上下连续贯通。

2.3 建筑结构构件的抗震设计

强柱弱梁、强剪弱弯和强节点弱构件是进行框架结构抗震设计时的重要概念。相较于梁构件破坏而造成的局部破坏，柱子的破坏会危及整体结构的安全性，造成结构的整体垮塌。因此，在结构中为了保护柱，增强结构抗地震能力，将塑性铰先出现在梁部，通过发展一定的塑性来吸收地震能。还有强柱系数，梁柱线刚度比等都是相应指标。设计的时候尽可能推迟或者减少柱端塑形铰出现，可以根据实际情况适当增加一些柱配筋。同时还应该遵照强剪弱弯原则进行设计，这主要是因为剪切破坏属于一种脆性破坏，而弯曲破坏属于一种延性破坏，会提前有所预兆。所以能进行及时的人员疏散、财产转移。在进行抗震设计中，梁柱的剪力设计值需按规范要求进行调整。不同抗震等级的梁柱对剪力增大系数有着不同的要求，同样需要对钢筋和材料实际强度两个影响进行考虑。如果是强节点弱构件则应该仔细验算节点核心区，并且在各抗震等级下的框架节点均应符合构造措施要求。除此之外，进行抗震结构设计时，还可以参考其他减震设计来提升结构延性。例如，可以将多段墙框架融入抗震审计中，在遇到地震时，可以进行地震能量的转接和吸收，从而起到良好的减隔震作用，提升建筑结构本身的稳固性。

2.4 合理选择抗震材料

建筑工程建设过程会用到大量的施工原材料，所以材料质量会对工程整体性能产生很大的影响，在建筑结构抗震设计的时候必须要对抗震材料引起重点关注，因为其会在很大程度上影响建筑结构的稳定性，实践证明设计科学合理的建筑结构可以有效提升建筑结构的整体稳固性。现如今建筑领域出现了诸多抗震建筑构型，而且在历次地震灾害中也体现出较为明显的优势。在选择建筑抗震材料的时候，最好选用韧性和强度都比较好的材料，在保证建筑结构安全性的同时，可以提高其稳定性，同时还要考虑一些节能环保材料，比如聚塑板和钢结构，以提升建筑结构的综合性能。

总而言之，近些年我国城乡一体化建设步伐不断加快，人们生活水平也不断提升，对建筑工程结构的抗震性能要求越来越高，以更好地保证建筑工程可以规避各类安全事故的发生，为人民群众提供一个安全的居住环境，同时也促使我国建筑行业的可持续发展。