建立建筑結構抗震概念設計基本原則及要求

聶鳳玲 甘桂其

甘肅建筑職業技術學院

建立建筑結構抗震概念設計基本原則及要求

聶鳳玲 甘桂其

甘肅建筑職業技術學院

針對于自然災害，我國在建筑方面也開始了相關的防御設計，其中就包括建筑結構抗震設計控制。這篇文章主要是結合地震的一些常見現象，針對平立面的樣式，結構的常用設置，選擇建筑物場地以及結構的延展性等方面進行詳細闡述，標準設計基本原則以及相關要求。

抗震設計；結構設計

一、抗震設計在建筑結構中的內涵

追溯我國結構計算理論的發展起源，從經驗估算、容許應力法、破損階段計算、極限狀態計算一直到現代社會廣泛使用的概率極限狀態理論，都表現出人類的發明創造潛能是無窮的。現行的《建筑結構可靠度設計統一標準》(GB50068-2001)的中心理論基礎是概率理論，總結出更加完善的結構極限狀態設計準則，要求建筑結構的設計必須符合技術先進、經濟合理、安全適用的原則。總體來說，雖然新標準相對比較合理科學，但是概率極限狀態設計法還不夠完善，只能進行近似算法，不能對建筑物的實際承載力做準確的估算。總體來說，建筑物不是一個獨立體，屬于空間結構，它是各種部件的結合體，而且這些部件協同工作，維持其正常功能。

地震不是人們所能控制和把握的，其本身帶有的隨機性、不確定性和復雜性給準確預測地震破環建筑物的相關參數造成了很大的挑戰，很難得到準確的實際信息。 建筑物的部件之間相互聯系，在受到破壞后將會復雜化也是很難準確針對修復的。從結構的角度來進行分析，建筑結構的空間作用、非彈性性質、材料時效、阻尼變化等方面也很難準確把握，有很高的不確定性，所以，“計算設計”本身也存在缺陷，不能解決目前所遇到的發展難題。依據人類長期發展過程中總結的理論和實際抗震建設工作中得到的經驗規律，可以基本上得出工程抗震基本概念設計的內容，由目前所得到的知識來更加深入透徹的研究總結建筑結構的總體地震所呈現出的反應，查看破壞情況，嘗試總結破壞規律情況，按照得出的抗震設計準則，科學完善地設計出對應的解決方案，一方面保證了總體布置所遵循的大原則，也保障了重要部位的細節性構造，從根本上改善了結構的抗震能力。

二、抗震概念設計的基本原則與要求

1.選擇有利場地。

導致建筑物受到地震損壞包括很大方面的原因，其中就有場地條件。場地對建筑物有直接影響，而且地震的損壞結果一般都相對比較嚴重，工程的補求措施并不能完全彌補。所以，進行場地選擇工作時，必須要嚴格考察地形地況，得到詳細信息，結合實際情況參考選擇有利的場地施工，減少地震對建筑的損壞，明確場地要求，絕對不能在危險場地進行建筑構造，以免出現人員傷亡事故以及造成經濟財產損失。

開闊平坦地帶的堅硬場地土或是密實均勻中硬場地土具有顯著的選擇優勢，其地形穩定，可靠性較高，屬于有利的場地。位于這些場地上的建筑一般在地震的時候不會發生地基損壞失效現象，從基礎上降低了地震對建筑物的損毀程度。相對而言較為不利的地段地形有條狀突出的山嘴、孤立的山包以及山梁的頂部、高差較大的臺地邊緣、非巖質的陡坡、河岸和邊坡的邊緣，位置比較陡峭，穩定性低；不利的場地土質通常包括軟弱土、易液化土、故河道、斷層破碎帶、暗埋塘浜溝谷以及半挖半填地基等，一些水平分布不均勻等場地也不合格。

2.采用合理的建筑平立面。

采用合理的建筑平立面能顯著改善建筑的使用性能。合理科學的建筑平立面，如果符合抗震原則，就能夠增加建筑的抗震能力，盡可能的降低地震的損害程度。

結合以往的建筑經驗，較為簡單、規則、對稱的建筑則具有一般都能保證其較強的抗震能力，能夠減輕地震帶來的能量破壞；相反的，針對一些形狀不符合規格的建筑設計，在設計時，采取平面上凸出凹進以及立面上高低錯落的設計形式，則具有很大的不穩定性，從而容易在地震發生時出現倒塌現象。所以，在進行建筑的平立面設計時盡量采用簡單、規則、對稱的建筑結構，在操作上也比較科學合理，可以保證地震的作用順利傳遞，而且，在地震發生時還容易采取相應的解決措施來應對問題。

3.選擇合理的結構形式。

選擇合理的結構形式對建筑結構抗震概念標準設計來說非常重要。從結構材料來看，現代社會使用廣泛的結構體系可以分為砌體結構、鋼結構、鋼筋混凝土結構、鋼-混凝土結構等；根據結構的形式來區分，可以概括為框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構、筒體結構等不同的形式。在選擇合理的結構形式的過程中，需要考慮到抗震設防烈度、建筑高度、場地條件以及建筑材料、施工條件、經濟條件等多方面條件，對于這樣一個綜合性的技術經濟問題定，必須要嚴謹思考，結合實際需求來選擇。

從抗震規范的角度來講對于建筑結構體系有五個方面的要求：①結構體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑；②結構體系需要設置多方面的防震策略，盡量降低部分結構破環從而造成整個建筑失去抗震性能以及對重力的負荷能力的概率；③結構體系需要具有一定程度的變形能力和耗能能力，保證其抗震性能；④結構體系的剛度和承載力應該進行合理的分配，以防在地震時形成薄弱部位，發生變形的情況；⑤結構體系應該按照平面對稱、立面布置均勻來進行設計，保證建筑整體的穩定性，避免因震動而出現結構不均勻現象，造成部分抗震能力比較差。

一般說到結構的延性主要是指結構在不影響其承受力的前提下進行非彈性變化的性能。結構的延性設計主要是為了建筑在發生地震時出現倒塌，增加結構的變形能力，可以降低地震的破環程度，分擔一部分地震引出的破壞力量，支持建筑的結構。在設計建筑結構時必須考慮其延性和耗能情況，降低建筑組成的損壞和形態變形，彎曲構件的延性相比于剪切構件彎曲程度更好，發生地震時以彎曲形態來減輕地震輸入能量。所以，結構設計要多考慮彎曲構建的設計，堅持“強柱弱梁，強剪弱彎、強節點、弱錨固”的設計標準。

4.確保結構的整體性。

建筑是空間結構，其組成包括很多部件，各個部件相互協同工作保證建筑的整體穩定性，同時降低了地震的破環能力。建筑在設計過程中，每個部件都賦予了抗震性能，遇到地震時同時協同發揮作用，如果因為地震破壞了結構的整體合作抗震能力，建筑因為不能抵抗地震的毀壞能力而倒塌。所以，保證結構的整體性有利于增加建筑的抗震能力。

想要增強建筑的整體性，充分利用各部分構件的抗震能力，設計時可以考慮下面幾個方面：①建筑結構要有一定的連續性。結構的連續性發揮其整體在地震時的抗震性能。②做好構建之間的連接設計。保證建筑物的穩定性需要各個部件充分發揮其抗震承受力，進行連接協同合作，表現出其最大延性。③完善建筑在豎向剛度方面的設計。在設計時，應使結構沿縱、橫2個方向具有足夠的整體豎向剛度，并使房屋基礎具有較強的整體性，避免建筑出現地基不均勻或是出現裂縫現象。

為了能更好地完成建筑結構抗震概念標準設計，相關技術人員必須深入了解概念標準設計的基本原則和相關要求，在進行設計工作時，全方位參考相關數據和實際情況，分析后得到可靠的結果，認真對待建筑設計工作，在完成舒適美觀的要求同時，也要保證其安全居住性能，維護人們的生命安全，畢竟房屋建筑是人類賴以生存的空間結構。總而言之，在我國以后的發展中，也需要逐步完善關于建筑抗震方面的建設標準和相關要求，使其更好地服務于建筑行業，提高建筑行業的安全性能，從而讓人類的生活更加的便利，更加美好。

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