關于建筑結構設計和抗震性能的分析

劉林

（湖南寶信建筑設計平臺股份有限公司　湖南　長沙　410000）

關于建筑結構設計和抗震性能的分析

劉林

（湖南寶信建筑設計平臺股份有限公司湖南長沙410000）

建筑結構設計作為建筑工程項目規劃設計工作的重要內容，其旨在有效提升建筑工程結構的經濟性、合理性，因此對建筑工程建設事業的發展具有非常重要的作用。本文將對建筑結構設計過程中的注意事項進行分析，并在此基礎上就建筑結構的抗震性設計，談一下筆者的觀點和認識，以供參考。

建筑結構設計；抗震性能；研究

引言

1　建筑結構設計要點

在建筑結構設計過程中，本文主要從地基結構設計與鋼結構設計兩個方面著手，具體分析如下：

1.1建筑地基結構設計要點

對于地接結構而言，從其類型層面分析，即在建筑結構基礎設計時，應當結合實際，充分考慮整個建筑工程項目所處地理環境條件、水文地質情況、建筑地基承重能力以及整體結構性能和對附近建筑結構施工狀況影響等問題，并在此基礎上選出合理的基礎類型。實踐中可以看到，對于那些建筑砌體結構建議選用剛性條形基礎，如圖1所示的灰土條形以及四合土條形混凝土基礎。

圖1　灰土條形、四合土條形混凝土基礎類型

實踐中，如果條形基礎的實際寬度大于2.5m，則建議適當選用鋼筋混凝土對結構基礎進行適當的拓展。如果選用的是多層框架結構形式，而且地基基礎比較差且沒有地下室，加之基礎承重相對比較大，此時則以十字交叉梁條形基礎為宜。從應用效果來看，該種基礎結構形式，能夠有效減少地基不均勻沉降，而且還可以有效增強整個建筑結構的穩定性、安全可靠性。如果在建筑結構設計過程中，無法采用十字交叉梁條形基礎結構形式，又無法采用人工樁基結構形式，則建議采用筏板基礎結構形式。

通過對后澆帶的優化設計，可以有效減少地基不均勻沉降，一般而言，普通建筑結構設計過程中，后澆帶寬度應控制在80～ 100cm之間。實踐中可以看到，后澆帶中所應用的混凝土，應在原來結構基礎上提高一個等級。在建筑結構設計時，后澆帶應當采用梁板在兩側對其加以支撐和固定，當混凝土結構的強度達到要求時，再拆除模板。建筑結構設計過程中，如果不允許留后澆帶，則建議對基礎后澆帶斷面的具體形式進行明確標注。比如，當地下水位相對比較高時，應在后澆帶下設防水層等等。

1.2建筑鋼結構設計要點

（1）選擇合理的鋼材。在建筑鋼結構建設過程中，應當選擇合適的鋼材，尤其要對剛才的抗拉強度以及屈服強度等進行嚴格檢測，確保其符合應用需求。在選擇焊接鋼結構時，還要確保其含碳量滿足設計要求。尤其在地震地帶的建筑結構設計過程中，所選用的鋼材不僅要滿足要求，而且還要嚴格按照本地區建筑抗震設計要求進行規劃設計，確保其剛才沖擊韌性。在鋼結構選用過程中，鋼材抗拉強度及其屈服強度要滿足合適的比例，尤其是伸長率最大限度和、可焊性能等，應當有效滿足物理力學指標參數，在結構設計時應將其作為一項重要內容，在結構設計文件中還要對其進行明確標出，從而為建筑結構提供安全保證，確保其塑性變形能力。

（2）樓面結構設計。實踐中可以看到，因在鋼結構、混凝土建筑結構設計過程中所選用的材料有所不同，所以建筑結構中存在著溫度性伸縮縫長度，也會有較大的差異性。在現代鋼結構建筑設計過程中，混凝土建筑結構溫度伸縮縫長度不能超過50mm。在鋼結構建筑樓板設計過程中，采用現澆混凝土方式時，為有效減少混凝土中開裂病害的發生，應根據混凝土整體要求預留出一定的伸縮縫。在壓型鋼板結構混凝土樓板應用設計國戰，不僅要在鋼梁中利用焊接栓釘來滿足基本建筑結構設計要求，而且還要采用有效的連接方法促進混凝土以及壓型鋼板共同受力。在連接過程中，建議采用橫向鋼筋連接方式，也可根據縱向波槽、壓型鋼板壓痕等，如圖2所示。

圖2　鋼結構組合樓面節點構造示意圖

在建筑階段設計過程中，因產品規格存在著較大的差異性，加之國內壓型鋼板類型相對較少，所以當其無法有效滿足設計要求時，建議采用橫向鋼筋施工方法連接混凝土、壓型鋼板，然后再用栓釘焊接。

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2　建筑結構抗震設計

實踐中，為了能夠有效確保建筑物的抗震性能，在建筑工程項目施工建設過程中，應當結合實際需要，加強建筑結構抗震設計。在建筑結構設計過程中，尤其是地震多發地帶，應當加強建筑結構抗震設計，只有這樣才能在地震災害發生時確保人民的生命和財產安全。在建筑結構抗震設計過程中，應當從以下幾個方面著手：

2.1合理選擇建筑結構的配筋參數，以確保其抗震性能

在建筑結構設計過程中，尤其是剪力墻結構設計時，若配筋過多，雖然可以提高結構的強度和抗震性能，但是必然會增加建筑成本，為了綜合權衡經濟效益和實效性，需優化選擇配筋數量。對于建筑結構底部位置來說，尤其是加強區需結合上述原則增加剪力墻配筋數量，一般以φ10@200為宜；對于2層、3層建筑結構而言，作為非加強區，其取值為φ8@200雙層雙向，采用該種方式可有效滿足現代建筑結構尤其是高層建筑結構的抗震要求，并且可在一定程度上有效節約成本。對于建筑結構的而言，上層、下層預制剪力墻連接處理過程中，需嚴格按照如下設計原則進行。預制剪力墻底、現澆圈梁間，需座漿；在建筑結構設計方案中，采用高強灌漿料，而且座漿厚度應保持在20mm范圍之內，立方體的抗壓強度應超過剪力墻混凝土立方體抗壓強度，最大強度不超過60MPa；以預制剪力墻為例，豎向鋼筋可選用漿錨套筒以及漿錨搭接連接形式，如圖3所示。

圖3　預制剪力墻水平接縫示意圖

2.2建筑結構強度、剛度均勻受力

在建筑結構設計過程中，以高層建筑結構為例，可能會增大建筑在地震災害發生時的受損程度。在高層建筑結構設計過程在，應確保建筑結構的強度、剛度設計均勻性，只有保持各層間的平衡，才能有效提高整個建筑結構的抗震性能。在建筑結構設計過程中，建筑薄弱的區域是最先受到地震災害影響的位置，若薄弱樓層遭到嚴重破壞，則可能會因此而發生連鎖反應，進而對整個建筑樓層產生不利影響，因此應當確保建筑結構強度、剛度均勻受力。

2.3強柱弱梁設計框架的改進

建筑結構抗震設計過程中，強梁弱柱方案不利于建筑結構的整體穩定性，抗震能力非常的差，抗震性能不穩定。無論海城地震，還是汶川等地震多發地帶，“強柱弱梁”的設計方案都未能見到實效，地震災害發生時，建筑強柱弱梁病害依然非常的普遍。實踐中可以看到，無論梁柱節點柱加箍與否，或者加箍多少，結構柱子依然會出現燈籠型的病害，即便設計時采用的是φ12@75規格箍筋配箍，依然難以避免上述現象的發生。因此，需對強柱弱梁設計框架方案進行改進，在強柱弱梁結構設計時，需全面考慮樓板影響問題，設計過程中應當從兩個方面考慮：①梁截面抗彎承載能力計算過程中，無需對樓板翼緣進行考慮，而是適當地將柱梁強度比提高，間接考慮樓板貢獻；②維持當前的柱梁強度比值，在計算梁截面抗彎承載力時，將樓板提供的抗彎能力折算成有效的翼緣寬度參與框架梁受彎。從上述兩種設計方法應用效果來看，第二種方法比較可靠，應用效果更好。

2.4建筑抗震結構設計過程中需增設多重抗震防線，優選建材

隨著科學技術的快速發展，地震規律依然難以準確把握，地震災害具有不確定性、危害大等特點，這對建筑結構抗震性能帶來了非常大的壓力。在建筑結構抗震設計過程中，筆者建議適當增加多重抗震防線，以期利用抗震防線降低地震災害造成的危害。通過這種多重地震防線的設計在一定程度上也可以將地震所造成的損失降到最低。在建筑結構抗震設計過程中，需采用優質建材，在地震中遭到嚴重破壞的建筑物中多因建筑結構自身質量不合格而引起的。所謂的豆腐渣工程，在遭遇地震時更是不堪一擊。因此在建筑抗震設計過程中，需對建材選擇嚴格把關，不僅要優質，更要合適。在整個建筑結構建設所需材料選擇過程中，應當充分發揮每個構件的能力，從而使其在抗震中發揮作用。

3　結語

總而言之，建筑結構設計以及建筑結構抗震性能，在很大程度上關系著整個建筑結構的施工質量及其安全可靠性。因此，應當立足實際，建立健全結構設計以及抗震性能監督管理體系。在建筑結構設計過程中，應當不斷調整建筑結構的抗震設計方法，將建筑結構設計及抗震性能保證工作切實落實到實處。

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TU201

A

1673-0038（2015）04-0011-02

2015-1-8

劉林（1982-），男，工程師，本科，主要從事結構設計方面的工作。