建筑抗震結構設計分析

徐智

【摘要】本文首先對建筑抗震結構設計中存在的問題進行研究，然后提出了建筑結構設計的思路與方法。在建筑結構設計過程中，抗震設計是非常重要的環節，本文以下就此進行詳細的探討。

【關鍵詞】建筑工程； 抗震結構； 設計； 問題

一、建筑抗震結構設計中存在的問題

1、 框架結構設計中存在的問題

（1）在平坦的表面上，在橫向剛性的結構，為改變其分布，從而改變地震內力的分布狀態，導致改變結構層的變化，使得在垂直方向上出現薄弱層，對房屋結構造成危害。

（2）對主體地震的分析變得困難，不容易選擇合適的地震分析模型，以準確估計地震響應并做出處理，按照我國通用的建筑規范，處理填充墻對結構側向剛度貢獻時，通常被認為是減少振動自然周期的行為，從而擴大作為一個整體考慮，而不考慮在地震作用下平面和垂直填充墻布局結構是否合理。

（3）填充墻設計的不合理，對建筑的主體造成了影響，還容易產生安全的隱患，對抗震、防震更是有百害而無一利，這都是設計中存在的比較突出的問題。

（4）框架結構的任意樓層不可避免存的在一定數量的填充墻，在正常情況下，框架柱的填充墻容易產生裂縫。因此，為了避免更大的損害，必須對檢查層的位移漂移角度進行限制，必須考慮填充墻的非結構構件裂縫的允許程度。不同的材料組成的目標間隙的填充墻框架梁，其變形也有一定的差異。

（5）鋼筋混凝土結構在罕遇地震作用下，一般不會產生變形，一旦遇到地震主要依靠自己的結構變形吸收地震能量消耗。綜合各種因素，出現地震的時候利用漂移周期減少層間位移比，如果不考慮填充墻的剛度，或者考慮的不夠詳細，往往就會出現計算的錯誤而導致彈性因素失去應有的作用。

2、砌體建筑設計中存在的問題

（1）城市住宅磚房建設中，房屋超高或超層時有發生，尤其是現代的建筑層數越來越高，底層還建有商場的大型的場所，這都對方陣設計造成了難題。

（2）在公用建筑砌體房屋中，為了滿足需要的大空間，底部和頂層結構很多都是使用“混合”建筑的方式。在底部或頂部的鋼筋混凝土框架結構就存在著構造柱和圈梁的框架結構局部增加從而導致防震抗震功能下降的危險。

（3）砌體住宅建筑往往都是追求大空間、大客廳，布置大開間和大門洞，有的大墻之間的厚度只有240 mm，嚴重的降低了抗震的性能，有的為了延伸住房的使用面積，在進行房屋建筑設計的時候還將陽臺進行了擴展，但是不采取磚墻構造柱數量增加的加強措施，這就導致抗震性能完全不能達到要求。

（4）多層砌體建筑的抗震設計，為了追求建筑的美感，往往設計的抗震功能都不是體現最好的抗震能力的方式。有的設計人員缺乏的工程經驗，對類似的多層磚混砌體抗震設計強度沒有設計經驗，對多層砌體抗震構造柱和圈梁之間的差異沒有采取必要的措施，很多設計都缺少抗震連接措施，多數設計不完整或未交代清楚抗震的方式，在設計中對建筑的樓梯設計不合理，有的設計的樓梯較窄，有的設計的樓梯位置靠近建筑物兩側，都不利于地震后的逃生。

二、建筑結構設計的思路與方法

1、合理選址以提高建筑物的抗震能力

在建筑物選址時，易選擇地層穩固地帶，應盡量避開地質不穩固的地方，如斷層帶、地下采空區、地下水空洞區、易液化土等地方。如果沒有條件避開上述不適合建造建筑物的地區時，應采取相應的抗震應對措施。依據國家對建筑物抗震的類別等級，采取人工加固地基、注意建筑結構的整體性、建筑物的外形勻稱、建筑物的結構簡單減輕建筑物自重等，都可以消除地基液化沉陷。還有一種特殊的地質構造，那就是在地基的主要受力層內還存在土質較軟的粘性土層或者不均勻的土層面時，這種地質構造若發生地震，地基會發生不均勻沉降。在此種地質構造地帶施工時，應采用樁基和加強基礎的措施來加固地基。

2、使用科學的結構形式

目前，我國常用的建筑結構有：鋼筋混凝土結構、砌體結構、鋼混結構以及鋼結構。防裂度和地區不同都是造成結構不同的主要因素， 通常鋼筋混凝土結構的抗震能力相對較強，由于自身柔韌性較好， 所以鋼筋混凝土在建筑物變形能力控制中，具有良好的承載能力。因此，在建筑結構設計中，必須根據抗震要求以及功能特征選用合理的結構方案，在審核結構體系中，也必須考慮結構側移度，特別是高層建筑物結構設計。隨著高層建筑結構高度增加，不僅會讓建筑結構在地震作用以及其他負荷作用影響下增大水平位移，也會讓建筑結構抗側移的剛度增加。而對于不同的鋼筋混凝土結構體系、組成方式、構建以及受力特征，在抵抗側移剛度等方面都具有很大的差異性，所以在使用中，必須根據具體情況，選用合理的高度。

3、合理的平立面布置

建筑物的動力性能基本上取決于它的建筑布局和結構布置。建筑布局簡單合理，結構布置符合抗震原則，從而確保房屋具有良好的抗震性能。建筑物的平、立面布置宜規則、對稱，質量和剛度變化均勻，避免樓層錯層。對體形復雜的建筑物合理設置變形縫，在結構設計時要進行水平地震作用計算和內力調整，并應對薄弱部位采取有效的抗震構造措施，嚴格控制建筑物的高度和高寬比。

4、多道抗震防線的設置

這樣可以避免在地震作用下，由于局部損壞而造成整個建筑結構的損壞，例如框架----抗震墻結構系統，抗震墻可以抵抗較大的側壓力，是第一道防線，當在地震作用下抗震墻發生破壞時，框架結構就起到抗震的第二道防線。 多道抗震防線可以極大的消耗地震能量，延緩或者減輕地震作用對高層建筑的損壞。

5、保障結構的延性

（1）對于建筑結構當中柱、梁等構件，應該按照強柱弱梁的原則，增加柱子的抗彎能力。鋼筋混凝土的框架在強震發生時，當地震威力致使建筑結構達到最大的非線性位移時，梁端的塑性鉸的塑性轉動會比較大。當柱端的塑性鉸出現比較晚，那么建筑結構達到最大的非線性位移時它的塑性轉動會比較小。這樣就保證了框架有了比較穩定的塑性耗能構件。

（2）要提高結構的延性，還要采取強剪弱彎的措施。因為剪切對于破壞根本沒有延性，如果某個部位一旦發生剪切破壞時，這個部位在整個抗震結構中的作用就會喪失，柱端發生剪切破壞，建筑結構的局部就會發生坍塌，局部坍塌有可能導致整個建筑物的坍塌。因此，要采取措施來增大梁柱和柱端的組合剪力值，保證任何構件在強震發生時都不會損壞其剪力。

6、強化設計質量

由于地震具有超強的危害性，所以在地震設計時，必須注重各項影響因素。由于我國建筑設計水平相對落后，很多建筑結構使用的方案不夠合理，在不能科學布置建筑結構方案的過程中，不僅增加了建筑成本和自身重量，也加大了地震危害。因此，在建筑抗震設計中，必須正確運用抗震理論，根據相關設計原則，不斷保障或者提高建筑結構可靠性與安全性。具體原則包括：努力降低地震作用時結構位移與扭轉，并且建筑結構必須擁有足夠的剛度；結構構件承載能力相對較高，同時具有足夠的耗能能力與延性。在這過程中，延性大說明變形能力相對較高，承載力與強度減小速度緩慢，不能有足夠的空間吸收，還能耗散地震能量，從自身結構避免坍塌。

三、結語

總之，抗震設計作為建筑結構設計的重要內容， 直接影響居民生命及財產安全。因此，在建筑結構設計中，必須根據實際情況，將抗震設計放在重要位置，依據“抗”和“放”相結合的原則，嚴格遵守規范要求，采取科學有效的抗震措施，將地震對建筑物的破壞降至最小化。

參考文獻：

[1] 李淑彥. 建筑結構抗震設計的要點及方法[J]. 門窗， 2012

[2] 章明. 高層建筑結構抗震設計的方法研究[J]. 江西建材，2012

[3]崔燁，孫曉紅. 高層建筑結構抗震設計與分析[J]. 科技資訊，2011