建筑结构的抗震与优化

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摘要：建筑结构方案的设计，必须遵守“安全、经济、实用、合理”的原则，认清优化设计在造价控制中的重要性，同时保证建筑工程的安全，达到抗震标准，才能实现工程的整体优化。

关键字：结构方案；建筑抗震；优化设计

中图分类号：TU352.1 文献标识码：A文章编号：

在建筑结构设计中，存在两大体系，一是灾害预防体系，即抗震、消防、人防；二是就建筑结构的优化设计，控制造价，保证质量，实现建筑结构安全、实用、合理、美观等综合指数的提升。

”是三种灾害预防设计内容，其中地震是一种最残酷的自然灾害，对建筑物损害巨大。其中造成建筑物损害的两大原因是：原有建筑结构设计完全设置度低和抗震设防烈度低，故提高建筑结构设计抗震鉴定标准，是建筑结构抗震设计中的重要任务。

一、抗震设计与结构优化的现实意义

近年来的汶川地震和玉树地震给当地人民的生命财产带来了严重的损失，并敲响了建筑抗震设计的警钟。理论上地震是可以预测、预报的，但是在实际操作中由于各种因素的限制，很难做到准确地预防。因此制定合理的抗震减灾规划，尽量减少在地震发生时的生命和财产损失显得尤为重要。在建筑设计时应当采取科学的抗震规划，应当侧重于建筑场地的选址、震后疏散、震后救灾等工作。

同时，由于高层建筑物逐渐增多，高层建筑与普通多层建筑相比，主要区别在于它的占据空间大以至于单位建筑面积占用的土地小，这样就减少了用地成本，但随着高度的增高，层数的增多就会产生楼与楼之间的间距不协调，所以不能一味的去追求高层的高度，更要协调单位占地面积与总造价两者之间的比例。高层建筑物的层数增加会导致整体框架的梁和柱的承载能力增加，进而墙体面积和梁柱的体积就会加大，结构所呈现的自重也会有所增加，整体房屋配置，例如水管、电线、暖气管道就会加长。而普通多层建筑物就相对比较节约建筑材料，不仅能提高抗震强度更能使得建筑物之间的日照距离等符合国家规定，这就使得其间接性的节省了建筑用地。而且高度不同，墙面的范围也就不同，这样当选择圆形或是越接近方形时，外墙周长系数是越小的，所以，不仅基础部分连外墙砌体、内外装修表面都会随之减少，这样其受力性能也将得到有效提高，从而就增强了建筑的整体经济性能。

综上所述，对建筑工程的设计进行抗震和优化，是非常有必要的。

二、对建筑结构抗震设计的思考

为了避免地震带来的严重灾害，在建筑结构抗震设计中应做到以下几方面：

1、修订和完善建筑结构抗震设计规范。修订现行建筑结构设计规范，制定有利于结构抗震的设计规范标准，同事在结构设计规范中加大安全设置标准，制定更加严格的抗震设计标准，提高地震烈度的设防标准，提高和完善建筑抗震鉴定及检测标准，提高建筑结构设计的构件安全富裕度，是保证结构安全的基础，可以很大程度的消除安全隐患。

2、加强对现有建筑物的抗震鉴定及加固。现在建筑结构限于当时的设计条件，抗震性能较差，一些建成多年的房屋现在已经开始出现基础沉降、墙体裂缝。倾斜、面层剥落等，需对部分部位及构件进行修缮、加固，以满足抗震设防目标。巨大的地震灾害警示我们必须对房屋、桥梁道路及公共场所的所有建筑物进行一次全面的抗震鉴定，对达不到抗震要求的建筑物进行加固或拆除。对现有建筑的总体布置和关键构造进行检测，从各个侧面的综合情况来衡量现有建筑的整体抗震能力。

（1）现有房屋综合抗震能力判断。不仅要从抗震构造和抗震承载力两个侧面进行综合分析，还要区分结构构件失效后的影响是整体性的还是局部性的，当现有承载力较高时，除了保证结构整体性的构造外，其它延性方面的构造要求可稍低。承载力较低时，可用较高的延性构造要求来补充、弥补。

（2）抗震鉴定的重点部位和一般部位。进行抗震鉴定时，可区分重点部位与一般部位，对影响整体抗震性能的关键部位做认真检查，关键部位的确定则依据结构的震害特征，不同的结构类型有不同的部位。

（3）建筑场地条件和基础类型。一般只要不是地基存在缺陷或处于不利地段的场地，可不进行抗震鉴定，可以只对上部结构进行鉴定，对结构构造方面也可适当降低。对于不利地质或场地，上部结构的有关构造鉴定需要加强。

（4）合理性检验。抗震鉴定时,如旧房规则而且传力途径合理，与新建工程需采用相同的尺度衡量。如果不规则、不合理，则处理要求与设计应有所不同，对有关部位应提高鉴定要求，对传力途径不合理的结构，要注意抗震薄弱的程度，相应提高相关的鉴定要求。

（5）材料要求。抗震鉴定时应首先明确结构构件实际达到的材料强度等级,加以控制。这样做的目的一是为了判断结构实际具有的承载力，二是为了在一定程度上缩小鉴定时抗震验算及后期加固的范围。

（6）加固的整体布置和宏观控制。抗震加固不同于工程事故的修复。需加固的一般正常使用都是安全的,而抗震加固是要使结构达到规定的设防要求。

3、证建筑结构延性能力

合理选择建筑结构的屈服准则和延性要求，通过抗震措施来保证结构具有所需的延性，使得结构在地震中实现抗震设防目标。在抗震设计中为保证结构的延性，通常采用以下措施：控制受拉钢筋配筋率，保证一定数量受压钢筋；通过增加箍筋，保证纵向钢筋不局部受压屈曲失稳及约束混凝土；对柱子限制其轴压比等措施

二、建筑工程优化设计的建议

2.1 加大行政监督和加快设计监理工作。优化设计工作的推行，政府主管部门首先要重视，通过行政手段来保证优化工作的实施，加大对设计市场的管理力度，建立和完善相应法律法规，规范设计市场。其次建立设计监理制度已成为形势所迫，业主所需。目前还没有客观公正的“第三方”来监理结构设计的进行，所以通过设计监理的方式可以打破设计单位自己“控制”自己的单一局面。

2.2 建立必要的设计竞争机制。为保证设计市场的公平竞争，设计经营也应采用招标投标，并颁布相应的法规条例。各地可以成立合法的设计招标机构，符合条件的项目必须招标。招标时对投标单位的资质、信誉、技术等方面进行必要的资格审查，设立健全的评标机构，运用价值工程等手段对备选方案进行优化选择。设计单位为提高自身竞争能力，在内部管理上应把设计质量同个人效益挂钩，促使设计人员加强经济观念，把技术与经济统一起来，改变以前设计过程不算帐，设计完了概算见分晓的现象。

2.3 推广设计标准规范和标准设计。工程设计标准规范的形成，来源于大量成熟的、行之有效的实践经验和科技成果，是科技转化为生产力的必要途径。优秀的工程设计标准和规范，不仅优化了设计，减少设计的盲目性，还将大大提高设计速度，有效降低项目的全寿命费用。在标准规范中可以对一些重要的部位采取设计经济指标限额制度，对一些设计部位使用“宜”或“不宜”等引导性语言提示设计人员对方案进行优化，鼓励他们在设计中大胆使用新工艺和新材料。

综上所述，建筑结构方案优化设计是一个系统工程， 它真正体现了事前控制的思想，能起到事半功倍的效果，达到花小钱办大事的目的。只要我们严格遵守“经济、实用、合理”的原则，认清优化设计在造价控制中的重要性， 确定合理目标，积极创造适宜条件，主动采用科学的控制方法，就一定能搞好设计阶段的造价控制。

［1］冯远，肖克艰，刘宜丰.汶川地震灾害引发建筑结构设计者的思考［J］.建筑结构.2008(7):25~27.