淺談建筑結構設計中的抗震設計

涂冬冬

摘 要：近年來，我國各類自然災害發生的較為頻繁，給人民群眾的生命和財產安全帶來了較大的危害，特別是地震災害的發生，所帶來的損失更為嚴重。在地震發生時，一旦建筑倒塌則會造成嚴重的人身傷亡。所以需要在建筑結構設計時將抗震設計放在非常重要的位置，有效地提高建筑的抗震能力，降低地震中建筑的損壞程度，保障人們生命和財產的安全。文章對抗震設防的目標進行了分析，并進一步對建筑結構設計中的抗震設計策略進行了具體的闡述。

關鍵詞：建筑結構；設計；抗震

引言

近年來，隨著建筑開始不斷向高層及超高層方向發展，其結構也開始呈現復雜化，為了確保建筑結構具有良好的抗震性能，則對高層建筑的結構設計成為設計師設計中的難點問題。建筑結構抗震設計是一項系統、復雜的工作，需要從選址到結構設計的整個過程中都要對抗震設計進行充分地考慮，需要在建筑結構設計過程中運用不同的抗震方法來確保設計的建筑結構能夠更好地符合貫徹結構設計的要求，而且建筑項目的不同，其抗震的設計也存在著較大的差別，所以需要在設計時針對建筑的特點選擇最合理的抗震設計方案。

1 抗震設防目標

目前在我國建筑結構的抗震設計時，需要做到“小震不壞，中震可修，大震不倒”。這是對于抗震設計的具體要求。即在發生的地震烈度低于建筑的抗震設防烈度時，建筑建筑處于彈性工作狀態，即其在地震中不會受到損壞，仍可以正常進行使用；而對發生的地震烈度與建筑的抗震烈度相當時，則此時建筑結構處于非彈性階段，建筑物可能受到損壞，但經一般性的修理即可繼續使用，即建筑物在地震破壞下經修理后仍可以繼續進行使用，即建筑結構處于可修復的范圍；而當發生較大震級的地震時，其烈度高于建筑物設防的烈度，在這種情況下，建筑物處于非彈性變開中，但要求建筑結構防震設計不致于倒塌或危及生命安全，在非彈性變形下人員可以從建筑物內進行逃離。

2 建筑結構設計中的抗震設計策略

2.1 建筑場地

在進行建筑場地選擇時，需要選擇對抗震有利的平坦開闊地段來進行建設，而且在確保建設場地的土具有較好的堅硬性及密實度，而且硬度和密實度較為均勻。避免選擇一些對抗震不利的地段上進行建筑物的建設。因為一些軟土、液化土、山岳、陡坡、采空區及河岸邊緣等地段，其場地土無論在其分布、巖性及狀態上都處于不均勻狀態，不利于達到抗震的要求，對于實在無法避開需要在這些地段上進行建筑物施工時，則需要做好防震措施。對于一些極易發生滑坡、地陷、地裂及泥石流等抗震危險地段，則不能進行甲、乙、丙類建筑的施工，同時對于地震斷裂帶上易發生錯位的地段也不能進行建筑物的建設。

2.2 選擇有利于抗震的建筑平面和立面布置

2.2.1 建筑的體型要簡單，平立面布置宜規則

當建筑物其體型較為簡單和規則時，在設計時能夠更好地明確其受力性能，而且對于其在地震發生時的實際反應及其內力也能夠進行準確地分析，而且結構內部具體的構造也易于處理，這樣的結構即使在地震作用下其受到的損害也較小。而相對于體型及平面不規則的建筑物，由于立面上高低錯落，這樣就會形成剛度和強度上的突變，極易使應力或是變形集中出現，導致薄弱環節產生，在地震作用下其薄弱處會首先發生變形損壞，產生較大的危害。

2.2.2 建筑的平、立面剛度和質量分布力求對稱

建筑的剛度和質量分布不對稱、即使在地面平動分量作用下也會發生扭轉振動，從而造成比較嚴重的危害。所以，建筑或其獨立單元應力應求剛度、質量的對稱，使其質心與剛心重合或偏心很小。

2.2.3 建筑的質量和剛度變化要均勻

建筑的質量和剛度沿豎向分布往往是不均勻的。例如，由于建筑的豎向收進，地震時收進處上、下部分振動特性不同，易于在收進處的橫隔層（樓板）產生應力突變，使豎向收進的凹角處產生應力集中；又如，在建筑物底層設置上下不連續的抗震墻（如底層框支抗震墻）、使建筑物沿豎向的不均勻性；框架的填充墻在層高范圍內未連續設置或存在樓層的錯層，使框架形成短柱，也易于造成危害。設計時對上述質量和剛度沿豎向分布不連續的情況應加以限制、采取必要的構造措施。

2.2.4 必要時設置防震縫

防震縫的設置，應根據建筑類型、結構體系和建筑體型等具體情況區別對待，不提倡一切都設，也不主張都不設，可按結構的實際需要考慮。

體型復雜的建筑不設防震縫時，應選擇符合實際的結構計算模型，進行精細的抗震分析，估計其局部應力和變形集中及扭轉影響、判別其易損部位、采取措施提高抗震能力。

當設置防震縫時，應將建筑分成規則的結構單元，防震縫應根據烈度、場地類別、房屋類型等留有足夠的寬度，其兩側的上部結構應完全分開。

2.3 建筑結構體系的合理選擇

2.3.1 建筑結構體系應當避免因部分結構或構件的破壞而導致整個建筑結構喪失抗震能力失去對重力荷載的承載能力

建筑結構抗震設計的一個重要原則就是結構應當具有必要的贅余度、良好的變形能力和內力重分配的功能，地震中，即使一部分構件退出工作，其余部分構件仍能承擔起豎向荷載，避免整體建筑結構失穩。

2.3.2 建筑結構體系應當具有清晰明確的計算簡圖和恰當合理的地震作用傳遞路徑

在這過程中，豎向建筑構件的布置，應盡量使豎向建筑構件在垂直重力荷載作用下的壓應力水平接近均勻；樓屋蓋梁體系的布置，應盡量使垂直重力荷載以最短的路徑傳遞到豎向構件墻、柱上去；轉換結構體系的布置，應盡量做到使上部結構豎向構件傳遞來的垂直重力荷載通過轉換層一次至多二次轉換。另外，建筑的整體抗側力結構體系也必須明確，抗側力結構一般由框架、簡體、剪力墻、支撐等組成，它們宜盡量連續貫通。

2.3.3 建筑結構體系應當具有合理適度的強度和剛度

宜具有合理恰當的強度和剛度分布，防止和避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產生過大的塑性變形集中或應力集中；建筑的框架結構設計應使節點基本不被破壞，底層柱底的塑性鉸宜形成晚，應當使柱、梁端的塑性鉸出現得盡可能地分散；對于可能出現的薄弱部位，應采取適當措施提高抗震能力。

2.4 重視建筑平面布置的規則性

在我國的抗震設計規范中對于各種不規則的建筑都對其所需要選擇的計算模型進行了規定。對于建筑的平面和立面布置在設計時盡可以的按照抗震設計的原則進行設計，采用規則的設計方案，特別是在我國建筑的建設時，由于其和種結構特點，要想實現抗側力主體結構的對稱性較為容易。而且建筑平面布置的規則性不僅對抗震性能有較大的影響，而且在建筑結構設計中也具有非常重要的作用，所以需要在實際建筑結構設計時對這點進行特別關注。

3 結束語

建筑物結構的抗震性能對于建筑物整體的性能具有十分重要的影響，所以需要在進行結構設計時將抗震性能貫穿于從選址到結構設計的整個過程中，確保建筑結構設計通達達到符合的要求。所以要求設計師在進行不同建筑物結構設計時，需要選擇最適合的抗震設計方法，實現對結構的合理布置，提高建筑物的抗震性能，確保在地震中建筑物盡可能發生較小的損傷，保護人們生命和財產的安全。

參考文獻

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