浅谈建筑结构的抗震设计

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摘要：我国是一个多地震的国家，地震分布广、频率高、强度大、震源浅，是世界上地震灾害最严重的国家之一。因此对于建筑物的防震设计尤为重要，从现代抗震设计思路提出至今，世界各国的抗震学术界和工程界又取得了许多新的成果，在设计方法上不再拘泥于以前单一的基于力的传统抗震设计方法，开始尝试基于性能和位移的新的抗震设计理念。本文主要对民用建筑及高层建筑的抗震设计展开详细论述。

关键词：建筑 结构 抗震 设计

通过多年对于建筑抗震设计的研究，我国逐渐形成了自己的一套较为先进的抗震设计方法而且日益成熟，但是也有许多考虑欠妥的地方，需要我们今后加以完善。

一 、民用建筑的抗震设计

在我国，民用建筑是应用最广泛、涉及面最宽的建筑形式之一．在民用建筑结构设计中，搞好抗震设计，提高其抗震能力，是预防和减轻地震灾害的有效途径，同时也是防灾减灾工作的重要内容。

1.1 目前几种抗震性能较差的民用建筑的结构形式

（1）砌体结构

多层砌体房屋是我国最主要的民用建筑，它占我国农村与城镇的大部分房屋，是量大面广的典型建筑物，多层砌体房屋一般为3 层~7 层，还有部分砌体房屋带有一定数量的钢筋混凝土梁、柱和墙，形成所谓的内部框架房屋，底层框架砖房。由于多层砌体房屋多数为小开间房屋，内墙很多，故具有较大的抗侧力刚度。但砌体是脆性材料，变形能力很小，很容易开裂，可能对内装修造成破坏。在跨度开间较大的墙体，楼梯间等结构抗震能力较弱的部位和构件，地震作用下墙就会易出现剪切型交叉裂缝，还常常出现局部塌落。

（2）砖木结构

砖木结构指建筑物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或砌块砌筑，楼板、屋架等用木结构。主要在偏僻的广大农村中存在，由于这种结构建造简单，材料容易准备，费用较低。但砖木结构的砌筑砂浆强度低且纵横墙连接不牢，整体性差，抗震性能不好，在遭遇较低烈度地震时就极易破坏。

1.2 以上几种民用建筑的抗震设计

（1） 选择经济合理的结构形式

一个结构单元应采用同种结构体系，刚度布置需均匀。为了充分发挥各构件的抗震能力，确保结构的整体性，在设计的过程中应遵循以下原则：结构应具有连续性，结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一；保证构件间的可靠连接，提高建筑物的抗震性能，保证各个构件充分发挥承载力，关键的是加强构件间的连接，使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求；增强房屋的竖向刚度，在设计时，应使结构沿纵、横两个方向具有足够的整体竖向刚度，并使房屋基础具有较强的整体性，以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。

（2）抗震防线的设置

地震有一定的持续时间，且可能多次往复作用，通过对地震后倒塌建筑物的分析，地震的往复作用使建筑物遭到严重破坏，但最后倒塌则是由于结构因被破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理单元承载能力的强弱关系和结构构件承载能力的强弱关系．使其形成两道或更多道防线，这是增加结构抗震能力的重要措施．

（3）增强砌体房屋的刚度及整体性

砌体房屋是纵、横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系，其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。刚性楼盖是各抗侧力构件按各自侧移刚度分配地震作用的保证。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点，是较理想的抗震构件，不但可消除滑移、散落问题，增加房屋的整体性，增大楼板的刚度，而且对平面上墙体对齐的要求也可予以适当放宽，因作为以剪切变形为主的砌体结构，层间变形是可控制的。较强的楼板及屋盖水平刚度使荷载传递具有良好的条件，平面上，当墙体不对齐时，现浇楼板及屋盖能起到一定的传递水平力的作用，同时楼、屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。因此，采现浇楼、屋盖是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法，在适当的部位增设构造柱，并配置一些构造钢筋，也能达到增强结构整体性的作用；另外，设置配筋圈梁可限制散落问题，增强空间刚度，提高结构整体稳定性，从而提高房屋的抗震性能。

二 、高层建筑的抗震设计

随着经济的迅速发展，高层建筑越来越多，并且向着普遍化、超高化、功能综合化、管理智能化、环境生态化的方向发展．高层建筑的设计问题变得日益突出。

2.1 积极采用基于位移的结构抗震设计，要求进行定量分析，使结构的变形能力满足在预期的作用下的变形要求。除了验算构件的承载力外，要控制结构在大震作用下的层间位移角限值;根据构件变形与结构位移关系，确定构件的变形值;并根据截面达到的应变大小及应变分布，确定构件的构造要求。对于高层建筑，选择坚硬的场地土建造高层建筑，可以明显减少能量输入减轻破坏程度。

2.2 推广使用隔震和消能减震设计，目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”，即适当控制结构物的刚度，但容许结构构件在时进入非弹性状态，并具有较大的延性，以消耗能量，减轻反应，使结构物“裂而不倒”。采取软垫隔震、滑移隔震、摆动隔震、悬吊隔震等措施，改变结构的动力特性，减少能量输入，减轻结构反应，是一种很有前途的防震措施。提高结构阻尼，采用高延性构件，能够提高结构的耗能能力，减轻作用，减小楼层剪力。随着社会的不断发展，对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高，控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。

2.3 尽可能从设计和构造上实现多道抗震防线。例如框架结构首先是框架梁屈服，最后是柱屈服。在框剪结构中第一道防线是剪力墙的约束梁，其次是剪力墙和框架。在剪力墙结构中利用连梁的屈服耗能防止或推迟剪力墙肢的屈服。要实现这一要求必须根据结构反应控制各部件的强弱关系。

2.4 控制结构的屈服部位尽可能实现理想的机制，也就是横向构件屈服而竖向构件除根部外均处于弹性。例如框架结构要求强柱弱梁，剪力墙结构要求强墙肢弱连梁等。要完全实现理想的机制，需要有较大的强弱差别，在设计中可以按照不同抗震标准适当掌握。

2.5 平面和外型比较复杂的建筑，为了减轻破坏防止倒塌各结构单元之间可以设缝彻底分离也可以不设缝而加强连接。对于高层建筑而言应尽可能创造条件不设防震缝，这样对于建筑处理、防止碰撞以及提高抗倒塌能力都是有利的。当然不设缝要考虑刚度突变、沉降不均等不利作用。必须设缝时，缝宽除考虑结构的侧移外还应考虑由于基础转动带来的位移增大影响。

三 、结束语

据统计，全球每年平均发生500万次左右的地震，中国的地震占全球的l/3．地震死亡人数占全球的l/2，地震给人类带来灾难。给社会造成不同程度的伤亡事故和经济损失，所以土建工程技术人员为防止、减少地震给建筑造成的危害，就需要分析研究建筑抗震问题不断总结工程经验．妥善处理这一工程问题。

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