关于建筑结构抗震设计的思考

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摘要：在我国的建筑结构设计中，消防、人防及抗震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。

关键词：建筑结构；结构设计；抗震设计

前言

如何能够让建筑在地震中保持安全，不受严重的损害，特别是近年来地震频繁，人们的生命财产受到严重威胁，建筑安全则成了社会安全的一个重要影响因素，为保证建筑的抗震能力，设计人员必须要根据相关标准，设计出具有相当抗震能力的房屋。

一、抗震设防的目标

一般来说，抗震设防主要依据的是抗震设防烈度。而抗震设防烈度的依据，是以国家规定权限审批或颁发的文件执行的，其是一个地区作为抗震设防标准。通常情况下，是采用国家地震局颁发的地震烈度区划图中规定的基本烈度的。从当前内外抗震设防目标的发展总趋势来看，其基本要求建筑物在使用期间，可以应对不同频率和强度的地震，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。建筑工程在施工中的设防的目标如下：

1、如果所遭受的是低于本地区设防烈度多遇的常规地震，建筑物不受损坏，不需修理仍可继续使用；

2、如果遭受到本地区规定的设防烈度的地震，建筑物，包括结构和非结构部分，可能损坏，但不会对人民生命和生产设备的安全造成威胁，经修理仍可使用；

3、如果遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震，尽量保证建筑物不倒塌。

也就是说，在建筑结构的防震设计上，设计方可以按照多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度这三个层次进行考虑。从概率上看，多遇地震烈度是发生机会较大的地震级别。按照现行规范设计的建筑，在设计上要达到这样的防震效果：当遭遇多遇烈度作用时，建筑物处于弹性阶段，通常不会损坏；当遭遇相应基本烈度的地震时，建筑物将进入弹塑性状态，但一般不会发生严重破坏；当遭遇罕遇烈度作用时，建筑物可能会有严重破坏，但不至于倒塌。

二、提高建筑结构抗震性能的重要性

1、直接关系到人民群众的生命和财产安全

房屋建筑是人们工作学习和日常生活的场所，随着城市化进程的加快，建筑内的人口和财产密度越来越大，这就使得强烈地震造成的损失越来越大。我国的地震种类众多，发生频率也比较高，为保障人民群众的生命财产安全，加强建筑结构的抗震性已迫在眉睫。

2、建筑企业发展的需要

加强建筑的抗震性对建筑企业的发展有着重要的意义：一方面，近几年地震灾害的频发使人们对于建筑的抗震性能有了较高的要求，抗震性高的建筑会成为今后建筑市场的发展趋势。也就是说，提高建筑抗震性是建筑企业在今后市场立足的必备条件之一。另一方面，加强建筑的抗震性是建筑企业社会责任感的体现。防震工作需要中华儿女共同努力，建筑行业更应该身先士卒。

三、影响建筑结构抗震性能的因素

建筑结构的抗震设计不应仅仅局限于建筑自身的结构设计上，而应该是一个系统的工程。以下几方面都会影响大建筑结构的抗震性：

1、场地的选择

建筑场地的选择至关重要，应该选择对建筑抗震有利的场地。如果所在地区都处在地震活跃板块上就只能选择相对稳定的场地建造，在结构设计上努力弥补；如果建筑地区并不处于构造地震多发地带，那么建筑的选址要避开地质不稳定的区域，减少陷落地震、诱发地震带来的损失。

2、结构布置是否规则

为增强抗震性，应该制作规则的建筑设计方案，以符合抗震设计规范。在我国，符合结构规则性的表现有：对建筑主体抗侧力结构进行平面布置时，保证位于同一主轴的各片刚度均匀，其中心要与周边结构的刚度相协调，以便增强主体结构的抗扭刚度。另外在整体上，应该减少主体抗侧力结构两主轴方向间的刚度差异。

3、建筑结构体系选择是否合理

在进行建筑结构设计时，选择结构体系是极其重要的环节。要做出合理的结构体系选择，需要注意以下问题：（1）减少部分对整体的影响，即抗震结构体系由多个分部结构构成，它们组合起来可以很好的抗震，而当其中一部分结构的损坏时不会影响其他构件的抗震性能，或者影响很少。（2）所选体系在竖向构件的布置、楼层盖梁系的布置以及转换结构上的布置上都应具有合理的抗震传递途径。（3）采用钢及混凝土结构，承载力强，消耗地震力量效果好。（4）有足够的刚度和强度，并且分布合理。

四、增强建筑结构抗震性能的方法

在探析增强建筑结构抗震性的问题时，既要总结我国的方法，也要借鉴诸如日本、美国等在抗震研究上比较成熟的国家的经验。具体说来，主要由以下几种方法：

1、振型分解反应谱法

在我国，常用的反应谱振型分解组合有两种：SRSS和CQC，而且我国抗震规范明确要求在高层建筑中必须用此法计算等效地震力。对于低于40m的建筑结构设计，一般用反应谱底部剪力法；设计的建筑结构高于40m时，可以用反应谱振型叠加法，用SRSS对简化的平面结构进行分析，用CQC进行空间协同分析，充分考虑各振型之间的影响。

2、弹塑性分析法

该方法又包括静力弹塑性法和动力弹塑力分析法。与其他方法不同的是，弹塑性计量方法主要的应用对象是现有的建筑结构和设计方案，其实践意义更为重要。

评估步骤为：根据要评估的建筑结构的实际情况，在其结构上面施加某种分布的水平力，逐步加大水平力直到建筑结构各构件分别进入塑性状态。通过调整水平力的大小和分布，找到所测建筑结构的位移极限，进而知晓其抗震性能。

3、具体设计细节

在选择了抗震结构后，还需要做好一些细节工作，确保该建筑结构达到《建筑抗震设计规范》规定的大震不倒、中震可修以及小震不坏。应着重注意：（1）坚持“强墙弱梁”原则。所谓强墙弱梁，与强柱弱梁是一个原理，基本思路就是人为加大墙柱对于大梁的抗弯能力，保证在地震时梁端塑性铰比柱端塑性铰出现的早，从而使整个框架拥有一个稳定的塑性耗能机构，最大限度的消耗所受压力。（2）强剪弱弯。地震对于剪切的破坏属于脆性破坏，即剪切被破坏后将完全丧失结构抗震能力。与弯曲破坏的可观察性、可预测性不同，剪切破坏会瞬间发生，无法防范。因此，在施工时要增大柱端与梁端以及节点之间的剪力值，确保发生地震时剪切是最后一个受到破坏的构件。（3）抗震构造措施。对于建筑结构中的墙体、支柱和梁，要保证其轴线处于同一平面上，形成双向抗侧力体系，以便更好地吸收和传递其所受到的地震力量。

4、保护

建筑结构的抗震性再好，如果将其建在地震多发地带，其使用寿命也会大大缩短，因此应将建造地址选尽量选在各种类地震都比较少发的区域，最大限度的延长其使用寿命，让高抗震性建筑“长寿”。

五、结束语

在建筑结构的防震设计中，设计人员必须根据建筑的实际情况，结合地质环境，在经济与安全的综合考量下，设计出科学合理的防震方案，保证建筑物在相应的防震标准下进行施工，保证建筑的安全。

参考文献：

[1] 寇秀梅，结构设计中的抗震设计问题[J]，中国西部科技，2008（06）

[2] 李智建，石延明，浅谈建筑结构设计中的抗震设计[J]，科技资讯，2009（12）

[3] 王翠坤，杨沈，汶川地震对建筑结构设计的启示[J]，震灾防御技术，2008