关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论
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摘要：本文将从建筑抗震性能的基本要求以及现阶段抗震设计中存在的问题进行分析，并探讨了建筑结构抗震设计方法，研究了基于性能的建筑结构抗震设计方式，最后提出了建筑结构抗震设计的发展方向。
关键词：建筑结构 抗震设计问题分析
中图分类号：S611文献标识码： A
一前言
抗震关系到社会的稳定，关系到居民的切身利益，虽然近些年来，我国的建筑结构抗震设计水平有所提高，但从总体而言，依然存在着很多的问题和不足，在新的时期，加强对建筑结构设计的抗震设计进行分析，对确保建筑的抗震性能有着重要意义。
二建筑物对于抗震结构设计的基本要求
1一个抗震结构体系由若干个分支系统组成，而且必须协同工作才能发挥优势，常见性的如框架--剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，缺少一个则不能都成上层体系。
2强烈的地震通常会伴随多次余震，而且余震的威力往往超过普通地震的威力，这就要求我们不能依靠一道防线，防线一旦遭到破坏，则无法面临即将而来的余震，最终烦人结果只能是倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，设计者应该有意识地建立一系列分布的屈服区，这样在地震来临之时，可以分散压力，有意识地转移来自震源的力量。
3构件的选择最主要的因素是构件的坚韧程度。
4楼层的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值应该保持一个相对的平衡状态，一旦其中的一项产生突变，必定导致其他部分的力量转移。
5要杜绝重局部，轻整体的情况。
6加强薄弱环节的防震保护，不在地震来临时使其首当其冲。
三建筑结构设计中存在的问题分析
1建筑结构防震设计中缺乏科学规范的理论指导，缺乏实际经验的积累；我国对地质地震的认识尚不够完善，对地震的成因，预测，防治研究不够深入，地震防治规范不够科学。因此，在进行建筑结构抗震设计时候，缺乏一定的科学依据，或依据的是不完善的理论。
2建筑结构设计中，设计立足于固定参数，而忽视了实际情况，设计完全依据“计算设计”完成。而且将一定的地震或力学参数做出固定的规范，如在我国地震设计研究中，把地震的降级系数统一规定为2.81，将小震赋予固定统计意义。而小震多用于结构设计中，结构截面承载能力设计和变形的检验计算，需要依据一定的实际情况而行的。
3设计中，没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序，难以做到重视主体的设计而兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。
四建筑结构抗震设计的要点分析
1建筑结构体系的合理选择
建筑结构体系的合理选择是结构设计应考虑的一个重要问题,结构方案的选取是否合理,对安全性和经济性起决定的作用。具体应注重以下几方面的设计:
第一,结构体系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。抗震设计的一个重要原则是结构应具有必要的赘余度和内力重分配的功能,即使地震中部分构件退出工作,其余构件仍能将竖向荷载承担下来,避免整体结构失效或失稳。
第二,结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。在这过程中,竖向构件的布置,应尽量使竖向构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平按近均匀;楼屋盖梁系的布置,应尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去;转换结构的布置,应尽量做到使上部结构竖向构件传来的垂直重力荷载通过转换层一次至多二次转换。与此同时,整体抗侧力结构体系也必须明确,抗侧力结构一般由框架、剪力墙、简体、支撑等组成,它们宜尽量贯通连续,若它们沿竖向要有变化,则变化要缓慢均匀。
第三,结构体系应具备必要的承载能力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。钢筋混凝土结构具有良好的塑性内力重分布能力,能较充分地发挥吸收和耗散地震能量的作用。
第四,结构体系应具有合理的刚度和强度。宜具有合理的刚度和强度分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中;框架结构设计应使节点基本不破坏,底层柱底的塑性铰宜晚形成,应当使梁、柱端的塑性铰出现得尽可能分散;对于可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。
2多道抗震防线的设置
多道设防就是人为加强某些竖向抗侧力结构,提高部分的可靠度;并且有意识地设置一些薄弱环节,使其在强震作用下退出工作。将建筑物自振周期与地震动卓越周期错开,使建筑物的共振现象得以缓解,减轻地震的破坏作用。抗震防线的设置原则如下:
① 优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙,或者选用轴压比较小的抗震墙、实墙筒体之类构件,作为第一道抗震防线的抗侧力构件。
② 建筑物采用双重抗侧力体系,在建筑物中设置赘余杆件。当建筑物受到强烈地震动作用时,一方面利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形,来消耗输入的地震能量;另一方面利用赘余杆件的破坏和退出工作,实现结构周期的变化,避开地震卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应。
3刚度、承载力和延性的匹配
当结构具有较高的抗力时,其总体延性的要求可有所降低;反之,较低的抗力需要较高的延性要求相配合。文献[5][6]提出了/综合抗震能力0的概念,即综合考虑整个结构的承载力和构造等因素来衡量结构具有的抵抗地震作用的能力。
地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关,具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧刚度,往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物具有很强的抗倒塌能力,最理想的是使结构中的所有构件都具有较高的延性,然而实际工程中很难做到。有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性是比较经济有效的办法。因此,在确定建筑结构体系时,需要在结构刚度、承载力及延性之间寻找一种较好的匹配关系。
五建筑结构基于性能抗震设计方法
1直接位移设计法
侧重于结构性能设计，概念简单，根据地震等级来预期位移计算，使结构达到预定位移。此方法也存在着只能从建筑结构材料的极
2能力谱法
1975年被提出，随后不断改进。能力谱设计是将能力谱曲线与地震反应谱转化而来的需求谱，进行比较来评估其抗震性能。此方法侧重结构的实际性能进行验算、评估。另外，能力谱设计法比较适用于平面结构可简化且分布较均匀的结构，否将会产生不小的误差。
3位移影响系数法
基于结构性能设计方法，通过分析得出的最大期望位移值，利用等效方法、模态进行确定。以达到此系数的修正作用。此方法还存在着由于它是整体抗震评估方法，无法具体体现主结构、楼层的损坏情况与抗震水准等问题。
六建筑结构抗震的前景展望
由于地震对结构输入的性质是复杂的,传统的抗震理论仍存在较大的局限性,结构抗震设计中仍然还有大量不确定因素有待解决。展望二十一世纪建筑结构抗震将得到更深入地发展,具体表现如下:
1结构抗震体系由传统的以 “硬抗”为主的抗震体系向以“柔抗”为主的结构减震控制体系发展。结构减震体系采用的是以/柔0克刚的新概念,它通过调整结构动力特性、隔震、减能或控制来达到抗震的目的。¾
2结构抗震研究对象由单个构件向整个结构发展。这样得到的研究结构更符合真实情况。
3建筑材料对结构抗震的影响越来越得到重视。
4计算机模拟抗震试验得到广泛应用。
结束语
抗震设计关系到抗震水平的提高，因此，要不断提高设计人员的综合素质，从多方因素考虑，不断优化设计方案，从而不断提高整个建筑物的抗震性能，维护居民的生命财产安全。
参考文献
① 瞿岳前 杨将 汤卫华 建筑结构基于性能的抗震设计理论与方法 [期刊论文] 《山西建筑》 -2009年35期
② 黄鹤 王佳蕾 建筑结构基于性能的抗震设计理论及方法 [期刊论文] 《中国高新技术企业》 -2012年2期
③ 郭华 江雄华 现代建筑结构抗震设计方法研究 [期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2010年16期