現代建筑結構設計抗震措施探討

摘 要：文章以現代建筑結構設計抗震的措施和方法為研究對象，對現代建筑抗震設計的理念和方法進行了總結，指出了未來建筑結構抗震設計的發展趨勢。

關鍵詞：建筑；結構設計；抗震設計

引言

地震是大自然中最具破壞力的自然災害之一，地震的發生給人類的生命和財產帶來巨大的破壞，會造成難以估計的經濟損失及人員傷亡。自古以來，人類在與地震災害斗爭的過程中，不斷地總結經驗和教訓。建筑物是人類生產和生活的主要場所，因此建筑物的抗震設計一直以來是抗震研究的中最重要的部分。現代建筑物的抗震結構設計研究已經成為建筑設計領域必須進行的過程，通過建筑的抗震設計來保障建筑物在地震發生時有較好的可靠性和安全性，從而把人類的生命和財產損失降到最低。因此，建筑物的結構抗震設計是建筑物抗震的重要措施，我們對建筑物的抗震設計方法進行研究具有非常實用的價值。

近年來，隨著現代建筑設計理念的發展和對建筑結構抗震設計的不斷總結，學者們在建筑結構設計方面，對現代建筑物的抗震設計理念有了較深的理解。建筑的抗震設計應該在結構上要求有一定的延性，這樣在地震發生時能夠保證建筑物在結構上有充足合理的彈性余量，從而防止建筑物倒塌。究其原因，就是建筑物的結構延展性能夠讓建筑物在地震發生時出現一些的非線性的結構變形，這樣能夠確保建筑物的承載能力不會出現明顯的下降而出現倒塌，并且具有一定延展性的建筑結構可以吸收地震發生時，地面對建筑物施加的能量，從而最大限度的減小地震對建筑物的破壞。

近年來，建筑結構的抗震設計一般會綜合考慮建筑結構自身的類型、建筑所在地區地震的特性及地震破壞模式以及其他必要因素等進行設計和研究。現代建筑抗震理論依據結構抗震設計變量的不同，一般將建筑結構抗震設計方法分為以下幾類：基于承載力的抗震設計法、基于位移的抗震設計方法、基于能量的抗震設計方法和基于損傷的抗震設計方法。

1 現代混凝土結構抗震設計理念

現代建筑抗震設計中建筑延展性被認為是保證建筑物具有較好抗震性能的判定指標，特別是現代建筑的結構設計中更加體現了上述理念。例如，國內外對建筑物的結構設計中，對鋼筋混凝土結構的設計的要求較高，且從建筑結構抗震性能來講最基本的要求就是建筑結構要有高延展性，這種高延展性指的是建筑物結構在承受較大的地震力的情況下，并且出現屈服變形后仍能保持建筑物垂直方向的載荷和抗震性水平。這種理念如今被總結為“能力設計法”，該方法的基本要求和目標是設計的建筑結構能夠保證地震力的作用下，即便是建筑物結構設計當中取值為最小時，建筑物本身的結構仍然可以保持一定的延展性能力。因此，通過這樣的設計方法設計的建筑物，能夠基本保證建筑物在地震力的作用即使發生倒塌，也會按照合理的形式倒塌，這種有序的倒塌能夠在保護人類生命等方面發揮非常必要的作用。采用現代抗震設計理念設計的建筑物，能夠同時保證建筑結構塑性和延性，在很大程度上避免建筑物在地震過程當中出現倒塌現象，從而實現建筑物結構在中震、大震的作用下抗震設防達到預期的目標。

2 現代建筑結構設計抗震設計方法

2.1 基于承載力的結構抗震設計

基于承載力的抗震設計是基于靜力學理論發展起來的抗震設計方法，該方法將地震的作用抽象成為一個慣性作用力，并理想化的將彈性力學的方法引入到建筑結構的計算中，對建筑結構和地震相互作用力的大小和彈性位移驗算，并發展出了合理的判定準則，對建筑結構的強度等特性是否達到和滿足規定的條件作為結構失效的準則。

2.2 基于能量的結構抗震設計

基于能量的結構抗震設計方法考慮的影響因素較為復雜，這種方法在設計過程中考慮了建筑結構滯回變形對結構破壞的影響。學者們認為這是對傳統建筑結構抗震設計的突破和發展，能夠實現基于“基于性能”的抗震設計，因此基于能量的結構抗震設計方法是現代抗震設計理論重要的發展方向和研究重點。

2.3 基于損傷的結構抗震設計

基于損傷的結構抗震設計方法的主要特點是進行建筑結構的損傷指數計算。計算過程的基礎是計算建筑的結構累積滯回耗能，該方法的重點是通過計算分析建筑的結構能量。因此，該方法是將基于能量的結構抗震設計理念與基于性能的建筑抗震設計思想進行綜合。因此，基于損傷的抗震設計方法以結構損傷指數作為設計指標，選取適當的地震損傷模型計算出結構的損傷指數，驗算其是否滿足預定的損傷性能目標。

2.4 基于位移的結構抗震設計

基于位移的建筑結構抗震設計有多種不同的設計方法：（1）按延性系數設計方法；（2）能力譜法；（3）直接基于位移的設計方法。三種方法各有優點，都在現代建筑結構的抗震設計中有一定范圍的應用。其中直接位移法和控制延性方法是依據位移目標進行結構設計的方法，而能力譜法則更多的是一種位移驗算方法。

2.5 基于性能的結構抗震設計

基于結構性能的抗震設計理論是最后發展起來的建筑抗震設計方法，該方法應用時間較短尚不成熟，基于結構性能的抗震設計要廣泛應用于設計，需要進一步的在以下方面進行研究探索才能得到更加廣泛的認同。第一是如何對地震危險性區域的過渡進行定義，如何進行量化。第二是加快建立判定結構功能失效的標準和結構破壞的標準。

目前，前文所述的現代抗震設計方法已經得到了一定發展，隨著這些理論的逐漸發展和應用，建筑設計的新理論新方法將會被應用到實際建筑物的設計當中，為保障建筑抗震性能提供新的有力的工具。

3 結束語

從現代抗震設計思路提出至今，世界各國的抗震學術界和工程界又取得了許多新的成果。在設計方法上也不再拘泥于以前單一的基于力的傳統抗震設計方法，開始嘗試基于性能和位移的新的抗震設計理念。在這樣的環境中，抗震設計思路也應該在完善自身不足的同時，不斷向前發展。

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