建筑結構設計中抗震設計研究

姚婷婷

摘 要：伴隨著國民經濟的快速發展，建筑行業也在不斷發展。人們對建筑安全提出了更高的要求，這就對建筑結構抗震設計的要求越來越高。在細節的結構設計中，施工的工作人員也要對抗震的結構設計有相應的了解，仔細對建筑物周圍發生地震災害的情況進行研究。尤其是在我國一些地震多發地帶或區域，建筑結構抗震設計關系到人們的生產生活安全。文章主要分析了建筑結構設計中的抗震設計特點，旨在為建筑結構設計人員以及相關研究人員提供一定的參考。

關鍵詞：建筑結構；設計；抗震設計

1抗震理念設計的理論概述

1.1抗震理念設計的概念

地震概念設計是指地震災害和工程經驗的基本設計原則和設計理念，建筑結構的總體布局和確定混凝土結構的過程。概念設計是一個不以計算為基礎的工程師。根據設計理論和施工經驗，對現有設計方案和設計理念進行評估，并評估滿足抗震要求的設計方案。它包括分析、綜合和評價三個步驟。

1.2建筑結構抗震的重要性

我們對建筑賦予了不同的職能，有提供居住的建筑，有辦公的建筑，還有休閑娛樂的建筑。這些建筑的質量關系到人們的生命安全。只有建筑物本身是安全可靠，才能夠給人們帶來不同的功能。所以，現在越來越多的設計師開始注重起建筑物的質量，一定要把質量安全放在第一位。地震是非常嚴重的自然災害，現在我們的技術還不能夠精確預測出地震的發生時間、地點。這種未知的情況下，當地震發生時會給建筑物帶來致命的打擊。現在的建筑以高層為主，一旦建筑物倒塌以后，那么人們的生命財產會受到嚴重的后果。所以，對建筑物進行抗震設計就是從根本上保障人們的生命財產安全。

1.3抗震理念設計的基本原則

1.3.1結構的整體性

在高層建筑結構中，地板的完整性對高層建筑結構的完整性非常重要，這相當于水平分區，具有收集和傳遞慣性到垂直倒立結構的功能。因此，這些子結構必須具有強烈的抗震性能。

1.3.2結構的簡單性

簡單結構是指在地震作用下，傳遞力的清晰和直接的路徑。在高層建筑抗震設計標準中，明確了“結構體系應具有清晰的計算和簡單的數據，合理的地震傳遞方式”。只有一個簡單的結構可以準確地分析結構位移、內力和模型，掌握高層建筑抗震性能的薄弱環節，并采取相應措施防止其發生。

1.3.3結構的剛度

在地震作用下，結構的剛度和抗震能力是雙向的。確定結構的剛度，并安排結構以抵抗任何方向的地震。一般來說，基本結構應具有足夠的剛度和抗震能力，不僅要控制結構變形，而且要減少地震對高層建筑的影響。避免了大結構變形引起的兩級重力效應，破壞了結構不平衡，大大降低了高層建筑的抗震性能。

1.3.4結構構件聯結件施工質量對于建筑安全的影響

在建筑物之中，結構構件聯結件的承載力必須要大于構件承載力，才能夠保證聯結件不會失效。例如在結構抗震的設計中，框架節點承載力必須要超過梁柱構件承載力，預埋件承載力也需要大于聯結構件承載力。從某種層面而言，構件聯結件施工質量也直接影響著建筑物的安全性能。

2建筑結構設計中的抗震設計探討

2.1抗震結構優化設計

2.1.1構件的設置

一方面在底部加強區以下，也就是在高層建筑的負一負二層中可以設置構造邊緣構件。在負一層為保證嵌固端邊緣構件縱筋延續，邊緣構件的縱筋和第一層相同，箍筋按照構造邊緣構件設置；而負二層以及以下部分則可以全部設置構造邊緣構件。另一方面關于核心筒角部位，也就是底部加強區以上也可以設置約束邊緣構件，根據軸壓比來調整箍筋配置和非陰影區域的長度。此外，對構件之間的連接、構件延性和剛度進行控制，比如適當處理構件強弱關系，保證構件延性和抗倒塌能力。對構件中相對薄弱的部分應該采取措施加以保護，提高抗震能力。比如通過合理承載力、彈性受力等計算，使樓層比值保持均勻變化，防止因局部強化而忽視整體結構的剛度、承載力協調。

2.1.2次梁的設計優化

次梁在布置上首先要沿著結構內部向周圍發射布置，這種布置方式不僅傳力途徑清晰效率較高，而且能夠對主梁高度進行控制，從而確保框筒結構凈高。對結構平面外的梁體設計，也應該按照次梁方式進行布置設計。也就是一端和結構平面外相連接，一端和外圍主梁相連接的梁，應該按照次梁設計。在設計中需要手動調整抗震等級，現在也可以通過參數設置自動實現。

2.2底層柱設計優化

高層建筑的底層柱，其性能關系著整個建筑結構的抗震能力。所以在其抗震設計時，必須要滿足強度、剛度和延性要求。在底層柱的設置上，首先可以在保證結構剛度和穩定性的基礎上對框架柱的截面進行控制，適當地減小柱截面，同時混凝土強度等級可以適當提升。這是因為框筒結構中的大多數框架柱是構造配筋，所以適當地控制框架柱截面，可以減少框架柱配筋的使用。此外，在框筒結構中，框架柱下部分截面較大，然而剪跨比卻經常小于2，屬于短柱，所以框架柱體積的配箍率往往在1.2%以上。但是在樓層升高以后，框架柱截面減小，剪跨比可能在某一層上突然達到2以上，這時就需要根據軸壓比進行計算然后確定框架柱的體積配箍率，對框架柱箍筋配置進行精細化。短柱延性較差，在受到強地震時容易造成剪切破壞而使結構破壞。影響混凝土短柱延性的因素一個是軸壓比，另一個是配箍率和箍筋形式。為提高混凝土短柱抗震性能，需要進行短柱延性強化設計。以下從提高短柱受壓承載力、采用鋼管混凝土柱箍筋形式、采用分體柱等三個方面談談如何進行底層柱的優化設計。

2.2.1提高短柱的受壓承載力

提高短柱受壓承載力，主要是減小柱截面，同時提高剪跨比。一般方法是加強混凝土強度等級，采用高強度混凝土來增加短柱的受壓承載力，降低軸壓比。但是因為高強度的混凝土材料本身自重較大，且延性較差，所以在實際設計施工中需要和其他措施結合起來。另外，采用鋼骨或者鋼筋混凝土柱也可以有效提高短柱受壓承載力，從而改善建筑結構抗震性能。

2.2.2采用鋼管混凝土柱

上文談到，采用鋼管混凝土柱可以提高短柱受壓承載力，同時柱截面要比一般的鋼筋混凝土柱小一半，可有效避免短柱形成，具有較好抗震性能。具體來說，鋼管混凝土柱是箍筋的一種特殊形式，是將混凝土填入到鋼管內而形成的組合結構材料，其中混凝土受到側向力約束，處于三向受壓狀態中，所以混凝土抗壓能力和極限壓有很大提高，其延性同時得到改善。另外，鋼管既是縱向箍筋，又是橫向箍筋，在選擇高強度混凝土進行箍筋后，底層柱承載能力大幅度提高，從而有效改善底層柱抗震能力。

3對高層建筑結構抗震設計的展望

隨著我國城市化進程的不斷加快，城市的人口密度越來越大，為了解決人們的住房問題，高層建筑成為了發展趨勢。為了確保高層建筑的抗震性能，現階段世界各國普遍采取控制結構剛度的辦法，通過消耗地震能量來降低地震的強度，確保建筑物保持不傾倒狀態。此外，原來的抗震結構理論和體系沒有隔震消能以及減震的效果，已經達不到目前人們對抗震性能的要求，因此，高層建筑結構抗震設計未來的發展方向需要向著這方面努力。

4結束語

綜上所述，在建筑行業發展的當前階段，地震災害沒有辦法得到有效預測。因此，只有做好建筑結構設計中的抗震設計工作，預防一切地震災害，才能保證建筑工程的安全。也只有這樣，才能讓建筑結構在地震災害過程中起到保護他人的作用。設計師要意識到個人在建筑設計方面的責任，做好相關設計工作，提升當代建筑結構的安全性。

參考文獻

[1] 探究建筑結構設計中的抗震設計[J].于軍強.居業.2015（01）

[2] 建筑結構設計中的抗震設計分析[J].孔凡領.智能城市.2016（06）

[3] 提高我國建筑結構設計中抗震設計的方法研究[J].周征征.建筑知識.2015（02）

[4] 建筑結構設計中抗震設計探究[J].楊慧.建材與裝飾.2012（30）

（作者單位：博興縣建筑工程設計院）