抗震概念設計在建筑結構設計中的應用

黎小華

（中山市華城建筑設計有限公司）

抗震概念設計在建筑結構設計中的應用

黎小華

（中山市華城建筑設計有限公司）

抗震概念設計是建筑結構設計中的重要內容，本文主要是從多個角度對抗震概念設計在建筑結構設計中的應用等內容做了重點分析。

建筑；抗震概念設計

1　建筑結構概念設計的內容

1.1場地的選擇

選擇一塊好的場地，能降低造價，同時穩固整個工程。在進行場地選擇時，必須遠離危險地段。其中，一個重要原因是由于在這些地區容易產生滑坡、地陷、崩塌、地裂、泥石流等狀況，嚴重的情況下，可能會導致地表錯位。有利的抗震地段必須符合一定的原則，具體表現為：較為空曠的地方，并且密實均勻中硬。另外，值得注意的是在對建筑場地進行選擇時，盡量以基巖或薄土層為主。當然，建在具有較大“平均剪切波速”的堅硬場地上也是一種有效的途徑，它能夠大大地降低地震對建筑物造成的影響，實效性更強。

1.2建筑的平立面布置

理論上而言，房屋的結構布置和建筑布局將會直接決定其性能的優劣。依據抗震原則，合理設計它的結構，增強建筑布局的合理性，能夠將房屋的耐震性能最大化。從另一個角度上而言，一旦建筑布局不滿足抗震設計的需要，地震反應分析進行的多么精細，也較難達到減輕震害的預期目的。也較難達到減輕震害的預期目的。通過調查絕大多數的工程案例，可以發現建筑物平面、立面的布局必須保持對稱、均勻、規則。它的質量以及剛度變化必須滿足符合一定的規律。建筑物的高寬比應該符合結構體系和地震烈度區的要求，選擇合適的高寬比例，處理好地震時巨大的傾覆力矩在柱（墻）和基礎中所引起的壓力和拉力，有利于結構的抗震。建筑物的高度越高，一般對建筑物的抗震越不利，但是就技術經濟方面而言，每種結構體系都有適合自己的高度，為了使建筑物滿足自身的抗震要求，而且能收到更加良好的經濟效果。在建筑物的平立面上，防震縫應該設置合理，若設置不當，地震時容易引起相鄰建筑物的碰撞，加重地震破壞的程度。所以，針對設防Ⅵ度以上的房屋，在對沉降縫和伸縮縫進行設計時，必須嚴格按照抗震設計的原則進行。

1.3結構選型與結構布置

選擇一種合適的結構體系，既符合抗震要求又經濟實用是很重要的，需要考慮的因素也很多，建筑物的重要性、設防烈度、地基基礎、經濟指標、技術難度等因素都是結構布置中必須考慮到的。單從抗震的角度考慮，選擇一個延性高、勻質性好、正交各向同性、構件的連接具有整體性、強度與重力的比值大的結構更有利于抗震。比較不同的結構體系，可以發現他們產生的抗震效果是迥異的，就建筑中常見的結構形式而言，框架結構、剪力墻結構、筒體結構等都是設計中比較常見的。進行結構選型工作的過程中，不能忽視場地條件以及建筑物剛度等造成的影響。結構布置必須滿足一定的要求，即：結構平面布置的對稱、豎向布置的均勻，這些必須嚴格控制好。結構布置應該力求平面布置對稱，使構件在地震時側移量相等，水平地震力按構件剛度分配；豎向布置均勻，避免出現薄弱層，盡可能降低房屋的重心。

1.4多道抗震防線

為保證抗震結構體系的可靠性，必須選用若干個延性較好的分體系，此過程中需要選用優質的結構構件參與工作。在框架-抗震墻、框架-支撐、筒體-框架、筒中筒等雙重抗側力體系中，框架、筒體、抗震墻、豎向支撐以及砌體填充墻等承載力構件，都可以充當第一道防線主力構件，率先抵御水平地震作用的沖擊。但是由于他們各自在結構中的受力條件不同，后果也不同，因此優先選擇少負擔重力荷載的豎向支撐或填充墻，使其充當第一道抗震防線的抗側力構件，起到保護穩定結構的作用。通常，在進行抗震設計時，最好不要采用軸壓比很大的框架，其取得的效果不是很理想。

1.5剛度、承載力和延性的匹配

對一棟建筑物來說，重力荷載、風荷載等靜力荷載，其值相對穩定，變法幅度不大，但是地震時建筑物所承受的作用力，卻與其動力特性密切相關。建筑物的抗側移剛度大，自振周期短，地震作用就大，提高結構的抗側移剛度，可以減小結構側移，但結構剛度大，要求結構具有與較大地震反應對應的較高水平抗力，但是提高抗側移剛度，常是以降低結構延性指標及提高工程造價為代價的，因此，在確定建筑結構體系時，需要在結構剛度、延性及承載力之間尋求一種較好的匹配關系。

1.6非結構部件處理

所謂非結構部件，一般是指在結構分析中不考慮承受重力荷載以及風、地震等側向荷載的部件，如內隔墻、樓梯踏步板、框架填充墻、建筑外圍墻板等。然而，在地震作用下，建筑中的這些部件會或多或少地參與工作，從而可能改變整個結構或某些構件的剛度、承載力和傳力路線，產生出乎預料的抗震效果，或者造成未曾估計到的局部震害，因此，有必要根據以往歷次地震中的宏觀震害經驗，妥善處理這些非結構部件，以減輕震害，提高建筑的抗震可靠度。如鋼筋混凝土框架結構，隔墻和圍護墻采用實心磚，硅酸鹽砌體塊或者加氣混凝土砌塊砌筑時，這些剛性填充墻將在很大程度上改變結構的動力特性，給整個結構的抗震性能帶來一些有利的或不利的影響，應在工程設計中考慮利用其有利的一面，防止其不利的一面。

2　結語

本文主要介紹了工程結構抗震中“概念設計”的一些基本內容和要求，總結了以往工程結構的震害和設計經驗。選擇合適的場地，確立建筑的平立面設計簡單合理，選擇符合抗震要求的結構體系，設置多道抗震防線，需找結構剛度、承載力及延性之間的匹配，處理好非結構部件的抗震要求，確保了整個建筑結構設計的安全。

[1]楊鼎久.建筑結構[M].機械工業出版社，2005.

[2]呂西林.建筑結構[M].武漢理工大學出版社，2001.

TU318

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1673-0038（2015）22-0029-02

2015-5-18