防抗震設計在結構設計中的應用創新

摘要：隨著我們經濟越來越好，近年來，建筑行業得到了飛躍性的發展，在建筑結構方面也開始日趨復雜化，為了確保房屋結構體系具有良好的抗震性能，則對高層建筑的結構設計成為設計師設計中的難點問題。本文主要對建筑結構設計中的抗震設計進行了簡要的分析。

關鍵詞：建筑結構；設計；抗震設計

一、抗震結構設計理論的基本概念及注意事項

（一）建筑結構工程中抗震設計的基本概念

建筑結構工程中的抗震設計理論是在長期的工程實踐中積累總結而來的，是一種防御地震災害，將地震災害所產生的破壞降到最低點的一種設計思路和概念。也就是說建筑結構工程中的抗震設計的目的是提高建筑結構整體抗震能力，確保建筑物在地震災害來臨時能夠有效地抵御災害。當然地震發生時的劇烈程度我們是無法預知的，我們能做的是運用抗震設計理論知識，結合建筑空間結構工程的實際情況，從分析抗震材料選擇等方面入手，提高建筑結構整體抗震能力。

（二）建筑結構工程抗震設計注意事項

1、建筑物建筑場地的選擇。在建筑結構工程抗震設計階段，建筑場地的選擇是抗震設計過程中必須要注意的關鍵技術性問題，抗震設計人員在設計時應深入到建筑場地，對建筑場地的地質情況和水文情況進行勘察，收集記錄數據，認真研討在該建筑場地建筑房屋對抗震設計的影響因素，比如建筑場地處于地震頻發地段或者建筑場地的地基為軟弱地基等，所以在建筑場地選擇時應盡量避開這些地段，如果無法避開，就需要充分地運用建筑抗震設計理論知識，對建筑地基和結構進行強化和優化設計，保證建筑整體結構的穩固性，進而提升建筑的抗震能力。同時，根據建筑物地域性分布及結構特征選擇不同的建筑材料和抗震設計方案，如果建筑場地處在地震高發區，建筑房屋的抗震防烈度要求高，這就需要對建筑結構的柔性和延展性進行考慮。

2、建筑結構體系的選擇。在建筑結構體系選擇時要對建筑結構的特征進行綜合考慮分析，在設計過程中要對建筑結構中的任何一個構件都要進行抗震能力的分析及試驗，避免因某個微小的房屋構件未達到抗震設計要求，一旦地震發生，會因一個微小的建筑構件影響整個建筑的抗震能力。因此在建筑結構體系選擇時，首要工作是對建筑結構中的各個構件承重能力、構件均勻沉重分布情況及構件的抗震能量傳輸進行分析和計算。

3、建筑結構中的抗震設計另外一個需要注意的問題是建筑平面布置問題，在建筑結構抗震設計時，除了抗震設計達到有關要求外，還需要注意建筑平面布置的規則性，做到既能滿足抗震要求又能滿足城鎮建設規劃要求。

二、建筑結構設計中的抗震設計策略

（一）根據建筑結構性能進行抗震設計

根據建筑結構性能進行抗震設計同傳統的建筑結構抗震設計有著本質上的區別。針對建筑結構性能的抗震設計主要是通過對建筑場地地質情況，建筑結構情況和抗震材料采集數據，并分析計算后所產生的更具科學性的抗震設計新思路，新方案。這樣綜合性考慮建筑結構抗震設計的方式，使得設計作品更加地貼合抗震功能性的要求，對確保建筑抗震能力，降低地震災害對建筑物體的破壞程度有著積極的影響。具體而言，根據建筑結構性能進行抗震設計時都會有一個終極目標，設計者在設計過程中會對以往建筑物體在地震災害破壞之后的破壞程度大小進行定性定量分類，然后建立完善的地震災害數據庫，根據數據庫的信息數據對建筑結構進行抗震設計。

（二）選擇對抗震有利的場地

在對建筑結構進行設計的時候，應該依據工程的需要，掌握工程地質的相關資料和地震的活動情況，進行綜合性的評價。適宜選擇相對開闊平坦、均勻密實的中硬土或者是堅硬土等有利的地段；避開一些液化土、軟弱土、邊坡邊緣和河岸，平面分布上的狀態、成因、巖性等明顯存在不均勻情況的土層等等不利的地段；同一個結構單元不適合設在性質完全不同的地基土上，也不適合部分采用樁基，部分采用天然的地基，當地基有液化土、軟弱粘性土、嚴重不均勻的土層或者是新近的土層時，應該加強基礎的剛度和整體性。

（三）布置合理的平立面

建筑物的結構布置和建筑布局在很大程度上決定了建筑物的動力性能。如果建筑結構的布置基本符合了抗震的原則，建筑布局做到合理簡單，就能確保房屋具備優良的抗震性能。另外，建筑物的平立面應該布置的對稱、規則，在剛度和質量方面的變化要均勻，避免樓層錯層的現象。對于體形相對比較復雜的建筑物應該設置合理的變形縫，在對其進行結構設計時應該進行內力調整和水平地震力作用的計算，并且應該對相對比較薄弱的環節加強有效的抗震構造的相關措施，同時對建筑物的高寬比和高度進行嚴格的控制。

（四）結構的選型和布置

對結構進行選型因該依據建筑的設防烈度、場基、房屋高度、材料、基礎、場地、建筑的重要性和施工等方面的因素，經過經濟和技術的條件來進行比較和綜合確定。如果僅從抗震的角度來考慮，一種相對較好的結構形式應該具備以下的性能：①較大的延性系數；②強度/重力的比值較大；③較好的勻質性；④正交各向同性；⑤連續性、整體性的構件連接，并且能夠發揮材料全部的強度。在進行結構布置時應該遵循以下幾個原則：①平面布置應該盡量做到對稱，這樣能夠是構件各個部位的力分配相對均勻；②豎向布置應該盡量做到均勻，使其強度與豎向的剛度變化相對均勻，避免薄弱層的出現，并且盡量降低房屋的重心。

（五）設置多道抗震的防線

設置多道抗震的防線就是人為地對某些豎向的抗側力結構進行加強，提高其可靠度；并有意識地設置一些相對薄弱的環節，促使其在強烈地震的作用下退出工作。將地震動作的周期和建筑物的自振周期區分開來，在一定程度上緩解建筑物的共振現象，也就相應地減輕了地震對建筑物的破壞作用。一般情況下，設置抗震防線要遵循以下的原則：①對少負擔或者是不負擔重力荷載的豎向的填充墻或者是支撐進行優先選擇，或者選擇軸壓相對較小的實墻筒體、抗震墻等構件來作為第一道防線的抗側力的構件。②建筑物利用雙重抗側力的體系，建筑物中使用贅余桿件。當建筑物遭受強烈地震時，一方面，采用結構中使用的贅余桿件的變形和屈服來對輸入的地震能量進行消耗；另一方面，利用贅余桿件的推出共醉來實現結構的周期變化，避免地震時間長、持續作用而引起的共振效應。

（六）剛度、延性和承載力的匹配

一般情況下，想要提高建筑結構的抗側剛度，都需要提高工程的造價并且降低建筑結構的延性。要想使得建筑物具備很強的抗倒塌的能力，最好的辦法是使得建筑結構中的所有構件都具備相當高的延性，但是在實際的工程建設中卻很難做到這一點。有選擇地對結構中的關鍵桿件和重要構件的延性進行提高是切實可行的辦法，相對來說還是比較經濟。所以，在對房屋建筑的結構體系進行確定時，應該找到一種使得結構的剛度、延性和承載力相匹配的辦法。

三、結束語

基于我國地震災害頻發不斷，為了能夠盡可能地降低地震災害對人民生命財產安全的危害程度，我們必須高度重視建筑結構工程設計中的抗震設計，結合工程實踐，積極地探索總結經驗和技術，全面提高建筑結構工程設計中的抗震設計質量，這是當今建筑領域需要面對和有待解決的重要課題，需要大家的不斷努力來實現。

參考文獻：

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