建筑結構抗震設計要求探析

摘要：建筑結構抗震設計可以有效地減少地震災害對于建筑的破壞，最大限度地保障人們的生命安全。因此，隨著建筑高度的不斷增高，建筑結構的抗震穩(wěn)定性成為結構設計的主要控制點之一。文章主要針對建筑結構的抗震設計中需要注意的事項進行闡述，為結構設計人員合理進行建筑結構抗震設計提供參考。

關鍵詞：房屋建筑；建筑結構；結構設計；抗震設計；穩(wěn)定性

中圖分類號：TU323 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）31-0077-02

近十幾年，地震災害頻頻發(fā)生，給人們的生命、財產(chǎn)、安全造成極大的威脅，并減緩了我國經(jīng)濟發(fā)展的速度。研究表明，我國處于地震多發(fā)地帶上，且一些特大地震災害給人們造成無可挽回的危害。因此，建筑結構抗震設計可以有效減少地震災害對于建筑的破壞，最大限度地保障人們的生命安全。

1 建筑結構的抗震設計

建筑結構的抗震設計屬于結構設計中的概念設計，由于地震災害的爆發(fā)具有不確定性、隨機性，房屋建筑結構的抗震設計合適與否，在概念設計中可以清晰地表達。而在抗震設計中，需要在工程結構設計的開始階段正確掌握地震災害的能量輸入、建筑結構的類型、結構體系、剛度分布等主要方面，這樣可以從根本上消除房屋建筑結構中抗震較薄弱的環(huán)節(jié)。

2 建筑結構抗震設計要點分析

2.1 選取合適的建筑場地

由于地震的影響范圍較大，其影響區(qū)域內(nèi)的建筑物均會受到不同程度的損壞。因此，在建筑結構抗震設計時，選取合適的建筑場地對于抗震設計至關重要。首先，在建筑場地選擇時，要選取地質(zhì)結構堅硬、周圍地勢開闊等對抗震有利的區(qū)域，這樣可以最大限度地減緩地震災害發(fā)生時地基土體產(chǎn)生的較大程度的沉陷，以達到很好的抗震效果；其次，建筑場地盡量避開有較大坡度的山腳以及地質(zhì)不均勻及地基軟弱的區(qū)域；最后，盡量避免地震多發(fā)地帶。

2.2 建筑結構的高度設計

依據(jù)我國現(xiàn)行《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程（JGJ3-2010）》規(guī)定，在進行建筑結構設計時，應綜合考慮適用性、經(jīng)濟性的原則，并給出不同結構體系的最大適用高度。

因為在地震災害發(fā)生時，超高層建筑的結構變形將發(fā)生顯著的變化，同時隨著高度的增加，結構變形的影響因素會發(fā)生很大的變化，如延性要求、安全指標、材料性能、荷載組合系數(shù)等。

2.3 材料和結構體系選擇的問題

在地震多發(fā)地區(qū)，選用何種建筑材料和何種結構體系的抗震性能更好這個問題應該引起人們的關注。在我國，超過150m的高層建筑，通常采用框架筒體系、筒中筒體系、組合筒三種，同時這三種結構體系也是其他國家的高層建筑普遍采用體系類型。但在國外地震多發(fā)地區(qū)，主要以鋼結構為主要建筑材料，而我國90%的高層建筑結構采用鋼筋混凝土材料和混合類型結構體系。研究表明，采用鋼筋混凝土混合結構的內(nèi)筒在地震作用下，要承擔80%的地震作用力。由于此結構體系的核心是鋼筋混凝土筒，因此其變形限度要以鋼筋混凝土結構的變形限度為基礎，不得超越。但由彎曲變形所引起的側(cè)向位移較大，靠鋼框架共同作用減小側(cè)向位移，由于鋼框架剛度小，使得結構的負荷受限制，因而減小側(cè)移的效果不明顯。通常采用加大鋼筋混凝土筒的剛度或設置伸臂結構，提高結構的剛度和強度。

2.4 軸壓比和短柱設計

在建筑結構抗震設計中，為了提高結構的抗震性，需要減小柱的軸壓比，增大柱的截面尺寸。減小柱軸壓比的主要目的是為了使柱子處于大偏心受壓狀態(tài)，避免縱向受力鋼筋未達到受拉屈服而混凝土卻被壓碎的情況發(fā)生。由于柱的剛性強度比較高，使得整體結構的延性就差，當發(fā)生地震災害時，結構吸收地震能量和耗散能量就少，使得結構很容易發(fā)生破壞。所以在高層結構設計時，通常采用強柱弱梁設計方法，且梁具有很好的延性，可以發(fā)生適量的變形，就會減少柱子進入屈服強度的可能性，且在設計時可以適當增大軸壓比。此外，許多高層建筑底層的柱子長細比小于4，但不能依據(jù)長細比小于4則判斷是短柱。因為短柱的確定因素是柱的剪跨比，只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。

2.5 提高抗震設計等級

由于近幾年，一些特大地震災害頻頻出現(xiàn)，給我國造成了巨大的經(jīng)濟損失。研究表明，以地震災害分析50年為一個分析周期，而小震的重現(xiàn)世間為50年，小震災害已經(jīng)超過抗震設計安全烈度的概率為62%；中型地震的重現(xiàn)世間為475年，中震災害已經(jīng)超過抗震設計安全烈度的概率為10%；大型地震的重現(xiàn)世間為2000年，大震災害已經(jīng)超過抗震設計安全烈度的概率為2%。因此，一些建筑結構設計專家指出，我國地震多發(fā)地帶應該及時提高建筑結構的抗震等級，嚴格控制建筑結構的抗震設計，確保建筑結構的抗震穩(wěn)定性。

2.6 選取合適的基礎形式

在建筑基礎施工以前，需要選擇合理的基礎類型以提高建筑結構的抗震穩(wěn)定性：建筑物的結構體系類型及荷載的大小情況決定基礎的形式，上部結構傳遞的荷載越大，則要求選擇基礎時具有足夠大的承載能力和剛度。不同的結構對于地基的變形和沉降的要求不同。

2.7 抗震設計的其他方面

在地震多發(fā)地區(qū)，要確定高層建筑的結構類型時，除了前面的結構材料用量、建筑內(nèi)部空間大小、建筑樓房的適用高度等限制條件外，還要考慮以下關于抗震設計準則：（1）在抗震設防設計時，要進行多道抗震設防，避免因結構一部分失效，而使結構整體出現(xiàn)失穩(wěn)或承載能力不足的現(xiàn)象發(fā)生；（2）在結構體系選型設計時，盡量選用承載能力高、延展性好以及充足耗能性能的結構體系，防止地震發(fā)生時，結構有充足的抗倒塌能力；（3）結構的剛度和強度在水平和豎向方向上均勻分配，防止結構應力出現(xiàn)局部突變或削弱，使結構出現(xiàn)薄弱部位，避免了在地震發(fā)生時，結構出現(xiàn)過大的應力集中或塑性變形集中的現(xiàn)象。

3 結語

綜上所述，在確定建筑結構抗震設計時，需要全面地考慮建筑結構的使用功能、場地類別、設防烈度、建筑高度、地基基礎類型、結構材料和施工工藝等，同時還要考慮結構的設計、技術以及經(jīng)濟保障等，選擇最優(yōu)化的結構體系。

參考文獻

[1] 趙建榮.建筑結構抗震設計若干問題的探究[J].科技創(chuàng)新導報，2012，（6）.

[2] 方小丹，魏璉.關于建筑結構抗震設計若干問題的討論[J].建筑結構學報，2011，（12）.

[3] 孫三霞，姜效光，李紅培.淺談磚砌體房屋建筑的抗震設計[J].價值工程，2010，（13）.

[4] 高層建筑混凝土結構技術規(guī)程（JGJ3-2010）[S].

[5] 建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2010）[S].

作者簡介：蒙雪俏（1980-），女，廣西百色人，供職于華電分布式能源工程技術有限公司，中級職稱，研究方向：土建結構設計。

摘要：建筑結構抗震設計可以有效地減少地震災害對于建筑的破壞，最大限度地保障人們的生命安全。因此，隨著建筑高度的不斷增高，建筑結構的抗震穩(wěn)定性成為結構設計的主要控制點之一。文章主要針對建筑結構的抗震設計中需要注意的事項進行闡述，為結構設計人員合理進行建筑結構抗震設計提供參考。

關鍵詞：房屋建筑；建筑結構；結構設計；抗震設計；穩(wěn)定性

中圖分類號：TU323 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）31-0077-02

近十幾年，地震災害頻頻發(fā)生，給人們的生命、財產(chǎn)、安全造成極大的威脅，并減緩了我國經(jīng)濟發(fā)展的速度。研究表明，我國處于地震多發(fā)地帶上，且一些特大地震災害給人們造成無可挽回的危害。因此，建筑結構抗震設計可以有效減少地震災害對于建筑的破壞，最大限度地保障人們的生命安全。

1 建筑結構的抗震設計

建筑結構的抗震設計屬于結構設計中的概念設計，由于地震災害的爆發(fā)具有不確定性、隨機性，房屋建筑結構的抗震設計合適與否，在概念設計中可以清晰地表達。而在抗震設計中，需要在工程結構設計的開始階段正確掌握地震災害的能量輸入、建筑結構的類型、結構體系、剛度分布等主要方面，這樣可以從根本上消除房屋建筑結構中抗震較薄弱的環(huán)節(jié)。

2 建筑結構抗震設計要點分析

2.1 選取合適的建筑場地

由于地震的影響范圍較大，其影響區(qū)域內(nèi)的建筑物均會受到不同程度的損壞。因此，在建筑結構抗震設計時，選取合適的建筑場地對于抗震設計至關重要。首先，在建筑場地選擇時，要選取地質(zhì)結構堅硬、周圍地勢開闊等對抗震有利的區(qū)域，這樣可以最大限度地減緩地震災害發(fā)生時地基土體產(chǎn)生的較大程度的沉陷，以達到很好的抗震效果；其次，建筑場地盡量避開有較大坡度的山腳以及地質(zhì)不均勻及地基軟弱的區(qū)域；最后，盡量避免地震多發(fā)地帶。

2.2 建筑結構的高度設計

依據(jù)我國現(xiàn)行《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程（JGJ3-2010）》規(guī)定，在進行建筑結構設計時，應綜合考慮適用性、經(jīng)濟性的原則，并給出不同結構體系的最大適用高度。

因為在地震災害發(fā)生時，超高層建筑的結構變形將發(fā)生顯著的變化，同時隨著高度的增加，結構變形的影響因素會發(fā)生很大的變化，如延性要求、安全指標、材料性能、荷載組合系數(shù)等。

2.3 材料和結構體系選擇的問題

在地震多發(fā)地區(qū)，選用何種建筑材料和何種結構體系的抗震性能更好這個問題應該引起人們的關注。在我國，超過150m的高層建筑，通常采用框架筒體系、筒中筒體系、組合筒三種，同時這三種結構體系也是其他國家的高層建筑普遍采用體系類型。但在國外地震多發(fā)地區(qū)，主要以鋼結構為主要建筑材料，而我國90%的高層建筑結構采用鋼筋混凝土材料和混合類型結構體系。研究表明，采用鋼筋混凝土混合結構的內(nèi)筒在地震作用下，要承擔80%的地震作用力。由于此結構體系的核心是鋼筋混凝土筒，因此其變形限度要以鋼筋混凝土結構的變形限度為基礎，不得超越。但由彎曲變形所引起的側(cè)向位移較大，靠鋼框架共同作用減小側(cè)向位移，由于鋼框架剛度小，使得結構的負荷受限制，因而減小側(cè)移的效果不明顯。通常采用加大鋼筋混凝土筒的剛度或設置伸臂結構，提高結構的剛度和強度。

2.4 軸壓比和短柱設計

在建筑結構抗震設計中，為了提高結構的抗震性，需要減小柱的軸壓比，增大柱的截面尺寸。減小柱軸壓比的主要目的是為了使柱子處于大偏心受壓狀態(tài)，避免縱向受力鋼筋未達到受拉屈服而混凝土卻被壓碎的情況發(fā)生。由于柱的剛性強度比較高，使得整體結構的延性就差，當發(fā)生地震災害時，結構吸收地震能量和耗散能量就少，使得結構很容易發(fā)生破壞。所以在高層結構設計時，通常采用強柱弱梁設計方法，且梁具有很好的延性，可以發(fā)生適量的變形，就會減少柱子進入屈服強度的可能性，且在設計時可以適當增大軸壓比。此外，許多高層建筑底層的柱子長細比小于4，但不能依據(jù)長細比小于4則判斷是短柱。因為短柱的確定因素是柱的剪跨比，只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。

2.5 提高抗震設計等級

由于近幾年，一些特大地震災害頻頻出現(xiàn)，給我國造成了巨大的經(jīng)濟損失。研究表明，以地震災害分析50年為一個分析周期，而小震的重現(xiàn)世間為50年，小震災害已經(jīng)超過抗震設計安全烈度的概率為62%；中型地震的重現(xiàn)世間為475年，中震災害已經(jīng)超過抗震設計安全烈度的概率為10%；大型地震的重現(xiàn)世間為2000年，大震災害已經(jīng)超過抗震設計安全烈度的概率為2%。因此，一些建筑結構設計專家指出，我國地震多發(fā)地帶應該及時提高建筑結構的抗震等級，嚴格控制建筑結構的抗震設計，確保建筑結構的抗震穩(wěn)定性。

2.6 選取合適的基礎形式

在建筑基礎施工以前，需要選擇合理的基礎類型以提高建筑結構的抗震穩(wěn)定性：建筑物的結構體系類型及荷載的大小情況決定基礎的形式，上部結構傳遞的荷載越大，則要求選擇基礎時具有足夠大的承載能力和剛度。不同的結構對于地基的變形和沉降的要求不同。

2.7 抗震設計的其他方面

在地震多發(fā)地區(qū)，要確定高層建筑的結構類型時，除了前面的結構材料用量、建筑內(nèi)部空間大小、建筑樓房的適用高度等限制條件外，還要考慮以下關于抗震設計準則：（1）在抗震設防設計時，要進行多道抗震設防，避免因結構一部分失效，而使結構整體出現(xiàn)失穩(wěn)或承載能力不足的現(xiàn)象發(fā)生；（2）在結構體系選型設計時，盡量選用承載能力高、延展性好以及充足耗能性能的結構體系，防止地震發(fā)生時，結構有充足的抗倒塌能力；（3）結構的剛度和強度在水平和豎向方向上均勻分配，防止結構應力出現(xiàn)局部突變或削弱，使結構出現(xiàn)薄弱部位，避免了在地震發(fā)生時，結構出現(xiàn)過大的應力集中或塑性變形集中的現(xiàn)象。

3 結語

綜上所述，在確定建筑結構抗震設計時，需要全面地考慮建筑結構的使用功能、場地類別、設防烈度、建筑高度、地基基礎類型、結構材料和施工工藝等，同時還要考慮結構的設計、技術以及經(jīng)濟保障等，選擇最優(yōu)化的結構體系。

參考文獻

[1] 趙建榮.建筑結構抗震設計若干問題的探究[J].科技創(chuàng)新導報，2012，（6）.

[2] 方小丹，魏璉.關于建筑結構抗震設計若干問題的討論[J].建筑結構學報，2011，（12）.

[3] 孫三霞，姜效光，李紅培.淺談磚砌體房屋建筑的抗震設計[J].價值工程，2010，（13）.

[4] 高層建筑混凝土結構技術規(guī)程（JGJ3-2010）[S].

[5] 建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2010）[S].

作者簡介：蒙雪俏（1980-），女，廣西百色人，供職于華電分布式能源工程技術有限公司，中級職稱，研究方向：土建結構設計。

摘要：建筑結構抗震設計可以有效地減少地震災害對于建筑的破壞，最大限度地保障人們的生命安全。因此，隨著建筑高度的不斷增高，建筑結構的抗震穩(wěn)定性成為結構設計的主要控制點之一。文章主要針對建筑結構的抗震設計中需要注意的事項進行闡述，為結構設計人員合理進行建筑結構抗震設計提供參考。

關鍵詞：房屋建筑；建筑結構；結構設計；抗震設計；穩(wěn)定性

中圖分類號：TU323 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）31-0077-02

近十幾年，地震災害頻頻發(fā)生，給人們的生命、財產(chǎn)、安全造成極大的威脅，并減緩了我國經(jīng)濟發(fā)展的速度。研究表明，我國處于地震多發(fā)地帶上，且一些特大地震災害給人們造成無可挽回的危害。因此，建筑結構抗震設計可以有效減少地震災害對于建筑的破壞，最大限度地保障人們的生命安全。

1 建筑結構的抗震設計

建筑結構的抗震設計屬于結構設計中的概念設計，由于地震災害的爆發(fā)具有不確定性、隨機性，房屋建筑結構的抗震設計合適與否，在概念設計中可以清晰地表達。而在抗震設計中，需要在工程結構設計的開始階段正確掌握地震災害的能量輸入、建筑結構的類型、結構體系、剛度分布等主要方面，這樣可以從根本上消除房屋建筑結構中抗震較薄弱的環(huán)節(jié)。

2 建筑結構抗震設計要點分析

2.1 選取合適的建筑場地

由于地震的影響范圍較大，其影響區(qū)域內(nèi)的建筑物均會受到不同程度的損壞。因此，在建筑結構抗震設計時，選取合適的建筑場地對于抗震設計至關重要。首先，在建筑場地選擇時，要選取地質(zhì)結構堅硬、周圍地勢開闊等對抗震有利的區(qū)域，這樣可以最大限度地減緩地震災害發(fā)生時地基土體產(chǎn)生的較大程度的沉陷，以達到很好的抗震效果；其次，建筑場地盡量避開有較大坡度的山腳以及地質(zhì)不均勻及地基軟弱的區(qū)域；最后，盡量避免地震多發(fā)地帶。

2.2 建筑結構的高度設計

依據(jù)我國現(xiàn)行《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程（JGJ3-2010）》規(guī)定，在進行建筑結構設計時，應綜合考慮適用性、經(jīng)濟性的原則，并給出不同結構體系的最大適用高度。

因為在地震災害發(fā)生時，超高層建筑的結構變形將發(fā)生顯著的變化，同時隨著高度的增加，結構變形的影響因素會發(fā)生很大的變化，如延性要求、安全指標、材料性能、荷載組合系數(shù)等。

2.3 材料和結構體系選擇的問題

在地震多發(fā)地區(qū)，選用何種建筑材料和何種結構體系的抗震性能更好這個問題應該引起人們的關注。在我國，超過150m的高層建筑，通常采用框架筒體系、筒中筒體系、組合筒三種，同時這三種結構體系也是其他國家的高層建筑普遍采用體系類型。但在國外地震多發(fā)地區(qū)，主要以鋼結構為主要建筑材料，而我國90%的高層建筑結構采用鋼筋混凝土材料和混合類型結構體系。研究表明，采用鋼筋混凝土混合結構的內(nèi)筒在地震作用下，要承擔80%的地震作用力。由于此結構體系的核心是鋼筋混凝土筒，因此其變形限度要以鋼筋混凝土結構的變形限度為基礎，不得超越。但由彎曲變形所引起的側(cè)向位移較大，靠鋼框架共同作用減小側(cè)向位移，由于鋼框架剛度小，使得結構的負荷受限制，因而減小側(cè)移的效果不明顯。通常采用加大鋼筋混凝土筒的剛度或設置伸臂結構，提高結構的剛度和強度。

2.4 軸壓比和短柱設計

在建筑結構抗震設計中，為了提高結構的抗震性，需要減小柱的軸壓比，增大柱的截面尺寸。減小柱軸壓比的主要目的是為了使柱子處于大偏心受壓狀態(tài)，避免縱向受力鋼筋未達到受拉屈服而混凝土卻被壓碎的情況發(fā)生。由于柱的剛性強度比較高，使得整體結構的延性就差，當發(fā)生地震災害時，結構吸收地震能量和耗散能量就少，使得結構很容易發(fā)生破壞。所以在高層結構設計時，通常采用強柱弱梁設計方法，且梁具有很好的延性，可以發(fā)生適量的變形，就會減少柱子進入屈服強度的可能性，且在設計時可以適當增大軸壓比。此外，許多高層建筑底層的柱子長細比小于4，但不能依據(jù)長細比小于4則判斷是短柱。因為短柱的確定因素是柱的剪跨比，只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。

2.5 提高抗震設計等級

由于近幾年，一些特大地震災害頻頻出現(xiàn)，給我國造成了巨大的經(jīng)濟損失。研究表明，以地震災害分析50年為一個分析周期，而小震的重現(xiàn)世間為50年，小震災害已經(jīng)超過抗震設計安全烈度的概率為62%；中型地震的重現(xiàn)世間為475年，中震災害已經(jīng)超過抗震設計安全烈度的概率為10%；大型地震的重現(xiàn)世間為2000年，大震災害已經(jīng)超過抗震設計安全烈度的概率為2%。因此，一些建筑結構設計專家指出，我國地震多發(fā)地帶應該及時提高建筑結構的抗震等級，嚴格控制建筑結構的抗震設計，確保建筑結構的抗震穩(wěn)定性。

2.6 選取合適的基礎形式

在建筑基礎施工以前，需要選擇合理的基礎類型以提高建筑結構的抗震穩(wěn)定性：建筑物的結構體系類型及荷載的大小情況決定基礎的形式，上部結構傳遞的荷載越大，則要求選擇基礎時具有足夠大的承載能力和剛度。不同的結構對于地基的變形和沉降的要求不同。

2.7 抗震設計的其他方面

在地震多發(fā)地區(qū)，要確定高層建筑的結構類型時，除了前面的結構材料用量、建筑內(nèi)部空間大小、建筑樓房的適用高度等限制條件外，還要考慮以下關于抗震設計準則：（1）在抗震設防設計時，要進行多道抗震設防，避免因結構一部分失效，而使結構整體出現(xiàn)失穩(wěn)或承載能力不足的現(xiàn)象發(fā)生；（2）在結構體系選型設計時，盡量選用承載能力高、延展性好以及充足耗能性能的結構體系，防止地震發(fā)生時，結構有充足的抗倒塌能力；（3）結構的剛度和強度在水平和豎向方向上均勻分配，防止結構應力出現(xiàn)局部突變或削弱，使結構出現(xiàn)薄弱部位，避免了在地震發(fā)生時，結構出現(xiàn)過大的應力集中或塑性變形集中的現(xiàn)象。

3 結語

綜上所述，在確定建筑結構抗震設計時，需要全面地考慮建筑結構的使用功能、場地類別、設防烈度、建筑高度、地基基礎類型、結構材料和施工工藝等，同時還要考慮結構的設計、技術以及經(jīng)濟保障等，選擇最優(yōu)化的結構體系。

參考文獻

[1] 趙建榮.建筑結構抗震設計若干問題的探究[J].科技創(chuàng)新導報，2012，（6）.

[2] 方小丹，魏璉.關于建筑結構抗震設計若干問題的討論[J].建筑結構學報，2011，（12）.

[3] 孫三霞，姜效光，李紅培.淺談磚砌體房屋建筑的抗震設計[J].價值工程，2010，（13）.

[4] 高層建筑混凝土結構技術規(guī)程（JGJ3-2010）[S].

[5] 建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2010）[S].

作者簡介：蒙雪俏（1980-），女，廣西百色人，供職于華電分布式能源工程技術有限公司，中級職稱，研究方向：土建結構設計。