芻議建筑結構設計中的抗震理念設計

【摘 要】 近年來，地震災害頻繁發生，給人們的生命和財產安全造成了嚴重的威脅。地震發生時引起的建筑物坍塌是造成重大傷亡的主要原因。但是，目前我國建筑物抗震設計在建筑結構設計中的發展并不理想。工程技術人員在建筑的結構設計過程中應該充分運用抗震概念設計，在確保工程質量的同時，使抗震能力最優。

【關鍵詞】抗震設計；建筑結構；抗震理念

1引言

由于地震得不可預知性，使得地震對人們生命和財產安全的威脅更高，我們不僅要有預防地震危害的危機意識，更重要的是真真實實的增強我們所建造建筑物的抗震能力。抗震概念設計是建筑提升其抗震能力的基礎，因此，是當前建筑設計的一大趨勢就是將抗震概念設計融入到建筑結構設計之中去。要求設計師在結構分析方面，從全面考慮地震的破壞力，整體做出發散地震能力的設計，避免出現環節短板，使整體的穩定性不夠。在建筑物的設計、建設過程中，通常需要全方位考慮影響建筑安全性的因素。

2抗震設計簡介

由于地震有難于把握的復雜性和不確定性，工程結構中的抗震問題不能完全依賴“計算設計”解決，必須充分重視概念設計。概念設計的理念一般是不需要進行精確計算的設計問題的，它是一種對設計思維方式的改進，主要用來解決一些在設計中很難給出確定答案的問題，尤其是在抗震設計中，需要按照分體結構和整體結構體系之間的力學關系，對地震對建筑物所造成的損害進行解釋，實際上，這種損害很難用精確的數據來描述，因為本身就沒有一個準確的數值來衡量地震會產生的破壞力，因此從抗震的宏觀角度進行抗震設計理念，思維更加符合建筑物結構抗震能力提高的需求。

建筑結構抗震概念設計的目標是使整體結構能發揮分散并減降低震能量的作用，避免結構出現薄弱部位。別致的立面設計和錯層設計雖然具有很好的藝術效果，但是在地震時產生的復雜的地震效應很難衡量，不容易實現抗震的最佳效果。

3抗震設計在建筑結構中的實際應用

3.1 選擇合理的建筑結構體系

一方面，所有的建筑都是由豎向構件和水平構件構成的，水平構件承擔豎向載荷并再次傳遞給豎向構件，最后由基礎水平荷載接受；抗側力體系由水平構件和豎向構件共同組成，共同承擔并傳遞給基礎，不同的抗側力體系由不同的豎向構件組成，抗側力體系決定著結構的安全、合理、經濟等問題。地震中對結構的危害特別大的就是扭轉力，抗側力構件剛度大、沿結構外圍分布有利于結構抵抗扭轉。另一方面，選擇合理的建筑結構體系，不僅要求所選擇的建筑結構體系具有合理的傳遞地震作用的途徑，要求能夠被精確地用數據表達出來，而且還要求建筑結構體系有明確的傳力路線，能夠合理的傳力，另外還要能夠受力明確，這些都離不開詳細的抗震分析。選擇建筑結構體系的合理性還應該解決地震對由于建筑物部分構件或者部分結構的破壞而造成的整個建筑結構體系的破壞，建筑結構失去對重力的承擔能力或者抗震能力降低。

3.1.1建筑設計應重視建筑結構的規則性

建筑結構的設計不能忽視其規則性。綜合目前地震中各建筑物的抗震表現來看，建筑結構規則性一直是影響抗震能力的機器重要的因素。例如：地震發生時，馬那瓜的中央銀行大廈與美洲銀行大廈間隔不遠，兩棟大廈中間正好是當時強度被評估為八度的馬那瓜地震。地震發生之后，出現了截然不同的兩種景觀：一幢在地震過程中遭到了嚴重的破壞，于是在地震后被拆除。而另一幢只有輕微的損壞，在地震過去以后，進行過稍微修理之后便繼續使用。經過專家仔細研究發現，在地震中破壞較輕的建筑的結構是比較對稱和規則的，無論平面、立面還是剖面，其材料強度和質量分布以及結構側向剛度都是連續并且均勻的；而另一幢高層建筑恰好相。因此，建筑設計應該而且必須要重視建筑結構的規則性。

3.1.2優化建筑的平立面結構

在建筑的平面、立面結構優化的時候，必須要遵循建筑結構設計保證規則對稱的原則：結構簡單的建筑物在當地震發生時，地震波沖擊建筑物的時候，建筑物內部的結構體系受力狀況明確，保證建筑剛度均勻變化，避免錯綜復雜的設計使樓層出現錯層現象。但是在實際設計中，有時候可能會因某種特殊地理環境的影響，必須將建筑物設計成不規則形狀，在這種狀態下，設計者必須事先對特定地區的地震作用情況了解清楚，進行仔細的分析和計算，估算出建筑物在地震中的受力情況及反應等，以便做好防震、減震工作。

3.2 重視地基的基礎設計

地基對建筑物穩定性起著一定的保障作用，是建筑物的基礎結構。建筑物地基基礎的設計應該綜合實際情況，根據施工場地的實際情況綜合考慮。比如：施工現場的水文環境、地質條件，再加上建筑工程的地基實際荷載力與結構類型等，對這些因素進行綜合分析，使建筑物的抗震作用發揮到最大限度。

3.3 加強對構件的要求

3.3.1加強構件的可靠性

提高建筑結構的抗震性能，需要有建筑各個結構構件之間連接的牢固和穩定性作保障。因此，在抗震結構中各種構件都應當具備合理的強度和剛度，而且具有可靠性連接，建筑結構是一個多次超靜定結構，建筑物的抗震結構應該設置多道抗震防線。在地震作用下，在部分構件不可避免的被破壞的情況下，剩余的結構依舊能夠獨立支撐建筑物，承受一定程度的地震力和豎向荷載。建筑物結構抗震概念設計的一項重要內容就是合理預見結構將會被損壞的部位并能夠加以控制，在此基礎上適當的處理結構構件的強弱關系，從而使建筑結構具有多種抗震能力。通常情況下，建筑結構構件在安裝使用時需要做到以下幾點：首先，保證結構與構件自身的承載力等于二者進行連接時的構件的承載力；其次，保證預埋件的錨固承載力與跟它相互連接的構件的承載力相等。保證牢固且可靠地連接各個構件，并使結構具有一定的剛度和變形能力。

3.3.2加強構件的延性

抗震概念設計中，應避免因非結構構件設置的不合理而對整個結構的受力情況產生不良的影響，最終導致抗震效果的下降。在設計中有很多可以采用的方法，比如：做好細部構造的設計，禁止非結構構件直接進入到抗震體系，以防止在地震的作用下，非結構構件出現平面性的損毀、避免非結構性構件的連續損毀。組成結構的構件及其連接的延性水平決定了結構的變形能力。歸根結底，還是要對各種建筑結構采取的抗震措施進行規范，從根本上提高各類建筑結構的構件延性水平，這是抗震概念設計在建筑結構設計應用中存在的重要問題。在加強構件延性的抗震措施上，主要指采用豎向和水平向的混凝土構件，提高對砌體結構的約束性，從而保證配筋砌體在地震中即使建筑物產生裂縫也不會散落和倒塌。

4 抗震設計未來發展

在目前的抗震設計中，有很多創新的措施，比如：隔振和消能的設計，主要是利用一些科學的結構或者方法，起到減小地震對建筑物的影響的作用。利用一些柔性結構消除地震對建筑地震力就是隔振的基本法，比如采取一定措施有效地增加附加阻尼作用：增加鋼板橡膠隔振墊，以增加消能支撐、阻尼器等，這些方法都可以將地震的一部分能量消耗，并且降低了其加速度，以此減少建筑的擺動，最終起到減少地震波破壞力度的作用。

5 結束語

概念設計中最重要，能夠通過對結構的耗能和薄弱部位的的是分析、預見與控制，找到能支持結構不倒塌的核心部分。總而言之，一幢建筑的抗震性能如何，主要依賴于抗震概念設計對結構整體的宏觀把握，只要對結構的概念設計合理準確，并且使建筑結構符合一定的原則、要求，便能夠實現抗震的目的。

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