關于建筑結構設計中的抗震設計

摘 要：近年來，隨著我國經濟社會的快速發展，越來越多的高層建筑出現在大城市中，而且也出現了一些結構較為復雜的大跨度結構，這就對抗震提出了更高的要求。本文通過對建筑結構抗震“概念設計”的研究，從場地選擇、地基基礎設計、平立面布置等方面進行論述，并提出一些抗震設計的方法和應注意的要點。

關鍵詞：概念設計；結構抗震；結構體系；方法

地震是一種危害性極大的自然災害，具有突發性和毀滅性。在人類歷史上，經過了大大小小無數次地震，人們通過總結提出了“概念設計”的設計理念。其目的就是要從整體出發，嚴格選擇建筑材料，對細部結構進行合理設計，從而達到抗震要求。高層建筑抗震設計主要包括以下幾方面內容。

1 建設場地的選擇和地基基礎設計

在進行建筑結構選址的時候，要對現場進行充分的勘測，詳細了解并記錄水文地質情況，并對一些特殊地段進行重點分析，在此基礎上選擇合適的建設場地，同時根據勘測資料進行地基基礎設計。

（1）選擇對抗震有利的地段。在選擇建設場地的時候，要根據建筑物的高度和荷載形式，盡量選擇寬闊平坦的堅硬地帶，避開那些斜坡和堅實不均勻的地段、軟弱土地段、液化土地段等，而且在選址的時候，要在幾個預選方案中進行比選，從中挑選對抗震最有利的地段。

（2）嚴格遵循相關規范。在選址的時候，要根據建筑物的抗震設防類別，選擇合理的建設場地，例如對于甲、乙類建筑，盡可能避開那些在地震作用下有可能發生滑坡、地裂、泥石流等次生災害的地段。

（3）地基均勻性。因為建筑物都有一定的尺寸，在選址的時候，要根據建筑物基礎的尺寸，選擇那些地基較均勻的地段作為建設場地，這樣可以避免一棟建筑物基礎落在性質相差很大的地基上面，造成基礎沉降不均勻，危及整個建筑物安全。當出現建筑物落在不均勻地基上時，要盡可能采取措施，進行專業的地基處理，確保建筑物安全。

2 建筑結構的規則性

經過對地震災害的統計可知，建筑物的幾何形態對于抗震來講至關重要，所以，在進行抗震設計時，要盡可能控制好建筑結構的形狀，增強抗震性能。

（1）研究表明，建筑結構形勢簡單規則，在地震作用下損壞較輕，因為簡單規則的建筑結構受力均勻，而且傳力路徑比較明確，可以有效的抵抗地震作用。

（2）盡可能保證建筑結構有較好的對稱性。如果建筑結構不對稱，其剛度和質量分布就不均勻，在地震作用下，各個部分受力不均勻，傳力路徑不明確，就會產生扭轉等破壞。

（3）保證建筑結構豎向均勻性。一般情況下，建筑物在地震作用下會發生水平方向的側移，這就要求高層建筑豎向剛度比較均勻，這就可以避免在地震作用時，結構物在豎直方向上引起應力集中或變形集中，以至于在小震作用下有嚴重損壞，在大震作用下倒塌。

3 合理的結構體系及構件的延性

對于整個建筑結構來講，設計合理的結構體系并保證構件的延性相當重要，在設計過程中要遵循以下幾項原則：（1）在進行結構計算時，要有明確的計算簡圖和說明，而且要保證建筑結構在地震作用時有合理的傳力路徑。（2）保證結構有足夠的強度和變形能力。在地震作用時，有大量的能量瞬間傳遞到建筑結構構件中，如果結構構件有較好的變形能力，就可以吸收大量的地震能量，避免結構損壞。因此，在抗震設計時，要盡可能采用延性較好的構件。（3）保證結構強度和剛度合理分布。在設計時，盡可能使結構強度分布均勻，剛度在豎直方向上分布均勻，這樣可以避免在地震作用時，結構物局部出現應力集中，從而造成結構物整體損壞。

4建筑結構抗震設計方法

（1）構減輕結構自重。研究表明，地震效應與建筑物的質量成正比，高層建筑高度較大，其重心也較高，在地震作用下，傾覆力矩也隨質量的增加而增大，這就會對結構物帶來極大危險。因此，在進行設計和建造時，要盡可能采用強度大、質量輕的建筑材料，減輕建筑物的質量。

（2）提高短柱延性。在建筑結構中，要盡量提高短柱的承載力，并采取有效措施提高短柱的延性，這樣就可以大幅度增強其抗震性能，確保建筑結構的安全。

（3）選擇合理的建筑材料。在設計階段，要進行抗震分析和計算，在選擇建筑材料時，要對其參數進行可靠度分析，也要充分考慮材料參數的變異性，而且盡可能選擇自振頻率不同的材料，避免在地震作用時結構物局部或者整體發生共振，造成嚴重破壞。

（4）設置多道抗震防線，這樣可以避免在地震作用下，由于局部損壞而造成整個建筑結構的損壞，例如框架一抗震墻結構系統，抗震墻可以抵抗較大的側壓力，是第一道防線，當在地震作用下抗震墻發生破壞時，框架結構就起到抗震的第二道防線。 多道抗震防線可以極大的消耗地震能量，延緩或者減輕地震作用對高層建筑的損壞。

（5）加強建筑物內部的薄弱部分。在高層建筑中，由于層數較多，建筑面積較大，難免存在一些受力比較大而比較薄弱部分，在建設過程中，要及時對薄弱部分進行加強，采取有效措施增強其強度和剛度，這樣就可以極大提高其承載力，避免在地震作用下過早的屈服產生較大變形，導致建筑結構局部損壞或者整個結構的損壞。

5結語

隨著施工技術的不斷進步，再加上各種新材料的出現，使得建筑結構有更多復雜的形式，然而，在建筑設計中，抗震設計始終占據著重要的地位，尤其超高層建筑的出現，更是對抗震提出了更高的要求。我國是一個地震多發國家，目前人類還沒有掌握地震的有效規律，這也增加了抗震設計的難度，結構抗震設計是擺在設計師和工程師面前的一項迫切任務，更是保證建筑結構安全性能的重要問題。總之，對建筑結構抗震設計而言，只有進行合理的概念設計，從場地選擇、地基基礎設計、平立面布置、結構體系、構件連接等各方面去研究，使它們符合一定的要求和原則，給抗震計算創造有利條件，才能有效控制結構在地震作用下的薄弱環節，達到建筑抗震“小震不壞、中震可修、大震不倒”的目的。

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