現代建筑結構抗震設計的相關方法研究

文/張洋,河北省廊坊市

現代建筑結構抗震設計的相關方法研究

文/張洋,河北省廊坊市

我國是一個地震災害頻發的國家，人們安全意識的提高，讓建筑工程行業不得不優化建筑結構的抗震設計工作。 科學技術的快速發展，讓建筑結構抗震設計的方法越來越多，結構試驗與結構分析活動的開展，積累了大量優化建筑結構抗震設計的方法。 如何從真實的社會發展情況與地震環境出發去提高建筑結構的抗震設計水平，仍然是建筑工程行業發展過程中的難題。

建筑結構；抗震設計；設計方法

1 建筑結構抗震設計工作中應當注意的問題

1.1 關注建筑抗震場地的選擇

不考慮施工條件問題，在不同的地質條件下，建筑結構在同樣等級的地震中會受到不同程度的破壞。要優化建筑結構抗震設計工作，選擇一個好的建設場地是最為基礎，也是最為重要的。在選擇建筑抗震場地時，考慮到降低地震災害影響的目標，應當盡力避開那些地質條件不穩定的場地。像河岸、非巖質的陡坡、液化土區域以及邊坡邊緣等。與這些地方相比，中等風化基巖或者微風化的基巖、較為密實的砂土層，都是有利的建筑場所。在建筑建設場地選擇上考慮建筑結構的抗震性，能夠減少地震安全隱患。在多種因素的影響下，建筑工程項目很有可能無法避開不利的建設區域。面對這種情況，建筑結構的設計者應當對建筑物施工場地采取加強性措施，結合抗震類型、施工地的地基液化程度等采取提高地基剛度的策略，以此來提高建筑物施工場地的穩定性。舉例來講，如果建筑地基的受力層恰好處于分布不均勻的土層或者新近填土層時，設計者需要對地震發生時地基的不均勻沉降數據進行估算，通過上層結構的加固以及地基、樁基的加固去處理棘手問題，保障建筑抗震性能。

1.2 關注建筑架構平面設置的對稱性與規則性

在設計房屋的平面與立體時，應當結合建筑工程行業的抗震理論進行設計，打造規則的建筑架構。根據建筑結構抗震設置的規則去制定設計標準，針對平面、豎向不規則或者二者都不規則的建筑結構，設計人員應當利用空間架構對其進行核算。在建筑結構抗震設計工作中，樓板有些地方連接不太順暢的現象經常存在，還有一些建筑的樓板的表面不盡平整，這時，建筑結構抗震設計人員應當設計一個與實際情況相對應的樓層強度剛度的變動模型，以此來支持抗震設計工作。在對建筑結構脆弱位置進行抗震設計時，要有意識地加大其內力系數利用彈塑性形狀改變情況的分析來確定建筑結構的抗震性能是否達標。除了規則性，對稱性也是建筑結構抗震設計中不可忽視的一點。建筑結構的對稱性主要體現在房屋平面的對稱、建筑分布的對稱以及建筑架構抗側剛度的對稱等。如果這些對稱中心的位置是相同的，那這個建筑結構的抗震性能已達到最優。

1.3 關注建筑結構抗震機制的選取

第一，一個科學合理的建筑結構抗震機制應當有明確的強度、剛度要求。在突然變化中，建筑結構自身的抗震機制能夠抵制某一個部位突然變成薄弱部位。如果某一部位的性能突然減弱，會引起很大的應力，這股應力聚集起來會影響建筑結構的穩定性。提高建筑結構的抗震水平，就要對這些潛在的薄弱位置進行針對性處理。第二，在建筑結構機制中設計地震功能傳送通道以及明晰準確的核算圖。設計者在對房屋進行設計時，在垂直重力負荷的作用之下，應當保證豎向結構中建筑物各個構件的受力接近平均。在設計樓層的蓋梁機制時，應當保證豎直方向的重力負荷以最小的距離傳遞到縱向柱子與墻體上。第三，在建筑結構機制中設計防止建筑架構整體承受力下降的機制。建筑結構的設計者應當重視建筑結構中部分影響整體的問題，杜絕因一個部件或者一個架構重力負載的失去而導致建筑結構整體抗震性能喪失問題的產生。一個合理的建筑結構抗震性能應當具有內力再分攤作用，在地震災害發生時，即使建筑結構中的部分部件與架構發生問題，無法承受負載，建筑結構整體的抗震性能不會下降。

2 建筑結構抗震設計方法

為了確保建筑結構的抗震能力最佳，所設計的結構在強度、剛度、延性及耗能能力等方面都達到最佳，質量分布均勻，平面對稱、規則抗側向力較好的體系及剛度與承載能力變化連續的結構體系是優先考慮的設計方案，從而經濟地實現“小震不壞，中震可修，大震不倒”的目的。

2.1 建筑持力層的選擇

根據我國的抗震設計規范，建筑持力層的選擇非常重要，它關系著整個建筑物的安全性能，同時規范還指出，建筑的形體要適當，要求建筑的形狀及抗側力構件的平面布置宜規則，并有整體性，不宜用軸壓比很大的鋼筋混凝土框架柱作為第一道防線。

2.2 抗震結構體系布置

抗震結構體系布置是建筑結構伉震設計的關鍵問題，如房屋建造中框架結構體系和砌體結構的選擇問題，地震后會有余震，抗震結構體系應具有多道抗震防線，如框架結構設計中為了避兔部分構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力，將不承受重力荷載的構件用作傳遞途徑。

2.3 盡可能多設置幾道抗震防線

一個較好的抗震建筑結構由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構溝件連接協同工作刁強烈地震之后往往伴隨多次余震，如果只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導致倒塌、如像教學樓這種相對大開間、單跨、大窗口、懸臂走廊的純框架結構，其縱、橫方向的剛度不均勻，很容易發生扭轉破壞，而整個結構只有框架一道防線，一旦柱子發生破壞，沒有其他約束措施，整個框架因喪失全部承載能力而倒塌防止脆性和失穩破壞，增加延展性設計不良的細部結構常常發生脆性和失穩破壞，應該防止剛度的選擇有助于控制變形，在不增加結構的重量的基礎上，改變結構剛度，提高結構的整體剛度和延展性是有效的抗震途徑。

3 結束語

科學技術的進步帶動建筑行業發展，建筑結構抗震能力也隨著經驗教訓，科學發展，技術進步而日新月異地震是自然災害，很難避兔，但是只要我們恰當、靈活的采用各項建筑抗震原則，就能使建筑結構更為合理，抗震能力大大提高，從而減少人民群眾的生命財產損失確保他們可以安居樂業。

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[3]胡鳳濤.某超限復雜結構基于性能的抗震設計分析[D].遼寧工程技術大學,2015.