建筑结构抗震设计关键问题分析薛蓉

建筑结构抗震设计关键问题分析薛蓉

薛蓉

甘肃省城乡工业设计院有限公司730030

摘要：我国地域广阔，在一些地域内，地震频发，作为地震发生频繁的国家，我国在建筑结构的抗震性能上不断的研究。建筑实际震害表明，在地震区域内的建筑物，其自身如果抗震性能设计不够科学，或者是整体的布置不合理，仅仅依靠建筑结构来提高其抗震性，是远远不能达到抗震效果的，这对地震时灾害造成的损失并没有起到减少的作用。因此，要想降低地震灾害对人们生命财产的损失，就必须将建筑结构抗震性的提升和建筑设计之间进行有效的结合，实现其建筑物抗震性的提升，保证建筑结构的安全性。

关键词：建筑结构；抗震设计；问题

1建筑结构抗震设计的内涵及其原则

1.1建筑结构抗震设计内涵

由于地震是一种难以预测的自然灾害，一旦发生带来的直接后果十分严重，所以，应该加强其抗震设计。具体来说，在建筑工程建设期间，相关企业和工程师需要结合实际情况来综合考虑建筑结构的抗震设计，不同结构单元之间应该采取有效分离或连接方式。一般情况下，建筑应该采用加强连接的方式，设置多道抗震防线来避免或减小强烈地震及余震对建筑本身的破坏。结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性、以及耗能等方面的性能，以此来提高整个建筑的抗震性能。

1.2建筑结构抗震设计应遵循的原则

1）建筑结构构件应该遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱（墙）”的原则。2）不宜将承受竖向荷载的主要构件作为主要耗能构件。3）尽可能地设置多道防线。4）合理布置抗侧力构件，减少地震作用下的扭转效应。结构刚度、承载力沿房屋高度宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱部位。以此来提高整个建筑结构的抗震性能，等等。

2建筑结构抗震设计中涉及的若干问题

2.1建筑结构体系的选择

建筑结构体系应根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素，经技术、经济和使用条件综合比较确定。结构体系应符合下列各项要求：1）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。2）应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。3）应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。

2.2建筑场地的选择

在选择建筑物地时，宜选择对抗震有利地段，避开不利地段，当无法避开时应采取适当的抗震措施，不应在抗震有危险的地段建造甲、乙、丙类建筑。有利场地有稳定基岩、坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等。不利地段如软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸和边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层。危险地段如地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表位错的部位。有利地段的地震反应往往较不利地段或危险地段小而预测的把握较大。抗震不利地段的地震反应与抗震有利地段相比，则往往更为强烈与更为复杂，也不易预测。因此，对抗震不利地段以避开为首选。抗震危险地段主要是在地震时可能对建筑物产生灾难性震害的地段，从而导致建筑物与人员的毁灭。

2.3科学严谨地确定建筑物防震缝宽度

随着科技的进步以及经济的增长，建筑工程从规模到外形都发生了较大变化，尤其是结构形体日趋复杂，这难免会涉及到防震缝设置问题。当建筑平面过长、结构单元的结构体系不同，高度或刚度相差过大以及各结构单元的地基条件有较大差异时应考虑设防震缝。其最小宽度应符合下列规范要求：1）框架结构（包括设置少量框架墙的框架结构）房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时不应小于100㎜；高度超过15m时，6度、7度、8度和9度分别每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm；2）框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于1）项规定数值的70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度应小于1）项规定数值的50%；且均不宜小于100㎜；3）防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。8、9度框架结构房屋防震缝两侧结构层高相差较大时，防震缝两侧框架柱的箍筋应全高加密，并可根据需要在缝两侧沿房屋全高各设置不少于两道垂直于防震缝的抗撞墙。抗撞墙的布置宜避免加大扭转效应。在实际设计中，应科学合理地确定防震缝宽度，为整个抗震设计提供有力依据。

3建筑结构抗震设计思维

3.1根据建筑承载力和建筑延性合理选择设计方法进行建筑结构抗震设计

必须采取有效措施对建筑结构的刚度进行控制，保证建筑的柱子、墙体等结构在发生地震时能够处在非弹性状态，此状态下能够消耗大量地震能量，为建筑结构发挥正常的抗震性能提供保证，防止发生建筑坍塌事件。此外，在建筑结构设计时应将地震的重现期考虑在内，将承载力建筑构造延性作为媒介，将延性抗震设计作为主要目标，进而准确预测建筑结构在地震下的非弹性反应。

3.2强化建筑结构的薄弱环节进行建筑结构设计

必须对建筑的薄弱层采取措施进行控制，提高建筑结构的整体抗震能力。只有保证建筑结构构件的承载力、刚度验算的准确性，才能防止重大地震破坏的发生，增强建筑结构构件的实际承受力，将结构性能作为工作基点、提高抗震设计的质量。在设计时，应该按照甲方的要求和业主的需求开展相关工作，设计工作应以工程建设相关要求作为工作媒介，完成设计工作后，建筑结构设计人员应及时对建筑结构的性能进行评价，并保证评价内容的客观性，保证建筑结构设计内容能够满足实际工程的需求。

4建筑结构抗震优化策略

4.1建筑造型抗震优化策略

建筑设计应重视建筑平面、立面和竖向剖面设计的规则形对抗震性能及经济合理性影响，宜选用规则的体型，侧向刚度沿竖向宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变，避免有过大的外挑和收进。

4.2建筑平面抗震优化策略

建筑结构平面形状宜简单、规则，质量、刚度和承载力分布宜均匀，不应采用严重不规则的平面布置。高层建筑宜选用风作用效应较小的平面形状。平面长度不宜过长，平面过于狭长的建筑物在地震时由于两端地震波输入有相位差而容易产生不规则震动，产生较大的震害。平面突出部分的长度不宜过大，平面有较长的外伸时，外伸段容易产生局部振动而引发凹角处应力集中和破坏。建筑平面不宜采用角部重叠或细腰形平面布置，角部重叠或细腰形平面图形，在中央部位形成狭窄部分，在地震中容易产生震害，尤其在凹角部位，因为应力集中容易使楼板开裂、破坏，不宜采用。如采用，这些部位应采取加大楼板厚度、增加板内配筋、设置集中配筋的边梁、配置45度斜向钢筋等方法予以加强。限制平面布置的不规则性，避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。国、内外历次大地震震害表明，平面不规则、质量与刚度偏心和扭转刚度太弱的结构，在地震中遭受到严重的破坏。

4.3建筑重要组成部分的抗震优化设计楼、电梯间及大型设备不宜偏置于建筑的一端。砌体填充墙的平面、竖向布置宜均匀。

结束语

综上所述，建筑结构的抗震设计是一项十分严谨、系统、完整、科学的设计过程，它贯穿于整个建筑工程的全过程。同时，科学严谨的抗震设计还从某种程度上检验着整个建筑结构设计的合理性。所以，应该遵循建筑结构抗震设计的原则对其中的场地选择、结构体系选择、防震缝宽度设置以及建筑平、立面布置等方面认真研究，在保证建筑结构抗震性能的同时，为建筑业的良性发展奠定基础。

参考文献：

[1]曾建宁.高层建筑结构抗震设计优化措施探讨[J].科技创新导报，2015

[2]温高擎.建筑结构设计中的抗震设计分析[J].门窗，2015