建筑抗震结构设计分析
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摘要：近些年，地震灾害严重，人员伤亡很大，其中95%以上的伤亡是建筑物、构筑物破坏和倒塌造成的。因此，对各种建筑物依法进行抗震设防，使其在严重的地震中不受破坏、不倒塌，是保障人员安全的关键所在。
关键词：建筑；抗震结构；设计；特点；结构布置
中图分类号： TU352.1+1文献标识码：A 文章编号：
引言
地震灾害对不仅破坏地表，而且还造成建筑物、构筑物的破坏和倒塌，严重危及人类的生命安全和造成极大的财产损失。依法对各种建筑物、构筑物进行相应的抗震设防，是目前建筑工程设计的重中之重。
1建筑抗震设计特点及原则
1．1高结构延性
建筑抗震设计具有高结构延性是指，建筑结构在结构的承载力未发生明显变化时不会发生弹性形变的能力。它是建筑结构变形能力的反映，也是抗震过程中
最关键的因素之一。高结构延性有助于建筑的抗震作用，它能够起到吸收和分散地震能量效果，从而防止建筑产生结构性破坏造成倒塌后果。
提高建筑结构延性，应通过将建筑构建进行弯曲破坏，防止建筑构建的剪切破坏程度。
1．2结构整体性
建筑结构是由非常多的不同构建连接构成，通过不同形式的组合，进行构建间有效协调行成完整整体，因此，建筑结构具有高度整体性。在建筑设计过程中应遵循以下三个原则：
1．2．1连续性原则
在相邻构建组合设计中，应加强其连续性组合，使得相邻构建能够完美协调。在建筑结构抗震完整性设计中，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。
1．2．2 可靠连接原则
在将各个组件进行连接时，应加强构建连接的可靠性，保证各个构件充分发挥承载力，使得地震能量传递能够有效传递，减少局部构建的重大破坏出现。
1．2．3增强竖向刚度原则
在建筑抗争结构设计时，应保持结构纵、横方向同时具有足够的整体竖向刚度，通过增加其竖向刚度，可以有效提高建筑基础结构的整体性，在发生地震时，可以减少由于地基不均匀产生的沉降和地面裂隙危害。
2建筑的抗震设计理念
高层建筑抗震设计要点包括结构规则性，层间位移限制，控制地震扭转效应，减小地震能量输入。在对结构的抗震设计中，不仅要应进行概念设计，同时应进
行结构抗震验算。通过对历次地震对建筑的危害，总结以往经验教训，提高建筑结构延性、限制结构类型和使用材料等方面，坚持建筑抗震设计理念。
2．1结构规则性
建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求，对建筑进行合理的布置，大量地震灾害表明：在众多建筑抗震设计中，在地震时具有较好抗震性能
的设计结构多为平立面简单且对称的建筑物。由于这种建筑结构容易对地震反正进行估算，因此，能够更为及时快速的采取相应的措施并就细部进行处理。
2．2 层间位移限制
在大部分高层建筑中，其建筑特色均具有较大高宽比，这种比例在风力和地震的作用下层间位移较大，严重时还会出现超过结构最大唯一限值。因此，在设计过程中，结构在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性以及正常使用功能。
2．3控制地震扭转效应
由于建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同，其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最各层的刚度中心未能在同一轴线上，甚至会产生较大差距，以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变，因此，在设计过程中应分别对各层的扭转修正
系数进行计算。
2．4减小地震能量输入
高层建筑通常要求高度抗震性能，对于地震作用的变形能力有良好控制。在高层建筑的设计过程中，应结合控制构件的承载力与地震作用下的层间位移极限
值或位移延性比，确定构件变形与结构位移的变形值，同时根据截面达到的应变大小及分布来确定构件的构造要求，选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法来
减小地震能量的输入。
3抗震效果优越的高层建筑结构
高层建筑抗震结构设计原则要遵从刚柔并济，多道设防。
选择高层建筑结构抗侧力体系，通常需要考虑的两个主要原因，是建筑物的高度和用途。由于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾，因此采用何种抗侧
力结构是结构设计的关键性问题。
3．1剪力墙结构
框架——剪力墙结构是以框架结构为基础沿其柱网的几个主轴方向，通常是沿建筑平面的纵向、横向或斜向，在框架结构中的适当部位增设一些剪力墙所形成的结构体系。框架一剪力墙结构是刚柔相结合的结构体系，能提供建筑大开间的使用空间，是由若干道单片剪力墙与框架组成。在这种结构体系中，框架和剪力墙共同承担水平力，但由于两者刚度相差很大，变形形状也不相同。必须通过各层楼板使其变形一致，达到框架和剪力墙的协同工作。从受力特点看，剪力墙是以弯曲变形为主，框架是以剪切变形为主，由于变位协调，在顶部框架协助剪力墙抗震，在底部剪力墙协助框架抗震，其抗震性能由于较好的发挥了各自的优点而大为提高。因此，可以适用于各种不同高度建筑物的要求而被广泛采用。 ．
3．2 钢结构
钢结构具有整体自重轻、强度高、抗震性能好、施工工期短等优点，并且钢结构构件截面相对较小，具有很好的延性，适合采用柔性方案的结构。其缺点是造价相对较高，当场地土特征周期较长时，易发生共振。历次地震表明，在同等场地、地震烈度条件下，钢结构房屋的震害要较钢筋混凝土结构房屋的震害小得多。以1985年9月墨西哥城大地震，里氏8．1级的震害为例，其中倒塌和严重破坏的钢结构房屋为12栋，而钢筋混凝土房屋却有127栋。
现在我国钢材产量已居世界前列，建筑钢材的类型及品种也在逐渐增多，钢结构的加工制造能力已有了很大提高。因此，在有条件的地方，建议尽可能采用
型钢混凝土结构SRC、钢管混凝土结构CFS或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。
3．3选择合理的结构布置
协调好建筑与结构的关系，要做到经济合理，便于施工。建筑物的开间、进深、层高、层数等平面关系和体型除满足使用要求外，还应尽量减少类型，尽可能统一柱网布置和层高，重复使用标准层。在结构布置时，应加强结构的整体性及刚度，加强构件的连接，使结构各部分以最有效的方式共同作用，加强基础的整体性，以减少由于基础平移或扭转对结构的侧移影响。在地震区为了减少地震作用对建筑结构的整体和局部的不利影响，应使结构各部分刚度对称均匀，各结构单元的平面形状应力求简单规则，立面体型应避免伸出和收进，避免结构垂直方向刚度突变等。
平面的长宽比不宜过大，以避免两端相距太远，振动不同步，应使荷载合力作用线通过结构刚度中心，以减少扭转的影响。尤其是布置楼电梯问时不宜设在平面凹角部位或端部角区，它对结构刚度的对称性有显著的影响。
3．4提高结构的抗震性能
由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑，因此在地震区进行高层建筑结构设计时，除应保证结构具有足够的强度和刚度外，还应具有良好的抗震性能。为
了达到这一要求，结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量，减弱地震破坏的影响。使其在地震作用下呈弯剪破坏，且塑性屈服尽量产生在墙
的底部。连梁宜在梁端塑性屈服，且有足够的变形能力，在墙段充分发挥抗震作用前不失效，按照“强墙弱梁”的原则加强墙肢的承载力，避免墙肢的剪切破坏提高其抗震能力。
4 结语
对于未建成的建设工程，在设计过程中，应充分考虑建筑抗震设计，按照设计要求和规范进行。对于已经建成的具有重要价值和纪念意义的地震重点防御区建筑或构筑物，若存在未采取抗争设施的，首先应对其进行相关抗震鉴定，并采取必要的抗震加固补强措施。通过建筑的受力特性、结构类型、结构体系、结构布置、抗震性能等多方面的概念设计，从而更加有效地构造出新的措施与计划，完善建筑结构设计。在建筑抗震结构设计时，应坚持经济与安全原则，从长远角度探求新型设计方式，我国的建筑行业将会得到更好的发展。