建筑結構抗震優化設計研究

朱術華

華東建筑設計研究院有限公司安徽分公司 安徽 合肥 230000

前言

如何加強建筑結構的抗震性能已成為人們廣泛關注的焦點，如果地震災害一旦發生，將造成不可估量的危害，不僅會減緩我國的經濟和社會發展，還將會對人們的生命和財產安全造成極大的危害。建筑結構設計人員在進行建筑結構抗震設計時，必須要充分認識到抗震設計的重要性；另外，要嚴格控制建筑物的抗震設計，提高建筑結構的整體抗震性能，為人民群眾生命財產安全提供可靠保障。

1 抗震設計在建筑結構設計中的重要性

隨著我國人口日益增長，城市人口密度也越來越大，過多的人和財富集中在一個地區，一旦地震發生，財產的損失和傷亡是不可估量的。地震是最大的自然災害之一，也是難以避免的自然災害。目前，由于我國科技現階段無法準確預測地震災害，尚無相應的有效措施，所以應該如何利用現有的技術和思路減少建筑物地震造成的損失，是當前為止，世界各國地震工程界都值得深刻反思的問題。為了減少地震發生對建筑物造成的破壞，目前全球有90%以上的國家正在進行建筑抗震設計原則，該原則為：大震建筑不倒、中震建筑可加以牢固、小震不破壞建筑結構。然而，當中、小地震發生時，部分建筑物的結構可能會喪失功能，加上建筑設備的成本和裝飾技術的成本高于建筑本身的成本，造成不可預知的經濟損失，由此可見加強建筑結構抗震設計的重要性[1]。

2 影響建筑結構抗震能力的主要因素

①結構總體布置。高層建筑結構體形設計情況、結構是否對稱、強度剛度變化是否做到連續、均勻，結構的總體布置水平對建筑抗震能力有著較大影響。②結構選型。不同的地質特征要針對性的進行結構類型的選擇，超靜定次數要保證，以此對地震輸入能量進行盡可能的消耗來提升建筑抗震可靠性。③結構整體性。增強建筑物豎向剛度的同時要注意各個構件之間的連接情況，保證建筑物的整體性，以此為基礎建立其適應地震時可能發生的大變形的延性要求。④材料選擇。建筑材料質量對結構質量起到了決定性作用，保證建筑材料質量是保障后續施工質量和抗震的基礎。⑤剛度、延性強度比例。建筑結構抗震能力的體現需要相匹配的剛度、延性、強度進行合適的配比，這是建筑結構抗震的內在需求。⑥建筑場地。建筑施工前要對建筑場地進行細致的勘察勘探，選擇有利的施工場地，對存在不利因素的場地要盡量避讓。⑦施工質量。施工過程中對材料的使用不當、幾何特征的破壞等等都可能會建筑的實際抗震能力造成影響。在進行建筑結構抗震設計過程中，要注意以上建筑抗震能力影響因素，以科學合理地進行抗震設計，保證建筑物抗震能力[2]。

3 建筑結構抗震優化策略

3.1 造型抗震優化策略

建筑的外觀設計和建筑的平面布局、建筑體量有密切聯系，因此建筑造型設計也是建筑結構設計的重點部分，在開展設計時，不應該僅僅追求建筑外觀，忽略建筑性能，導致建筑出現不規則、不對稱的情況。當地震發生時，不規則的建筑布局會導致建筑結構出現受力不均的情況，因此，在進行建筑平面布置時應盡量選擇矩形、方形等較為規整的平面類型，防止外力拉伸擠壓對建筑結構造成影響，在保證建筑結構抗震設計質量的同時使建筑具有一定的藝術性和美觀性，實現建筑實用性、堅固性和美觀性的相互結合。

3.2 建筑結構平立面布置和體系

設計工作要遵循以下兩點：①建筑結構和立面工程的設計要規范建筑物及其防護結構的外觀、對稱性和整體性，不應使用重度不規則的設計；建筑物的垂直部分應該是統一的，避免其突變和承載力的突變。建筑結構在平面設計時應盡量采用左右對稱布置的柱墻梁等結構構件，而設計過程中，調整立面上的立柱不能出現中止或取消的情況，只有充分利用簡單、規范的結構形式才能提供更高的穩定性和可靠性。但是，對于一些角度較大的建筑結構，一些問題和缺陷是不可避免的；②從選擇建筑結構體系的角度來看，結構體系不僅需要清晰的地震計算和傳遞圖，而且要避免某些結構或構件的承載能力受到破壞，以免給整個結構的抗震性能帶來損失或影響重力載荷，還要具備基本的抗震、形變、地震能耗等類型的性能，因此，必須采取有效措施提升建筑整體抗震能力，其結構體系應該不僅僅是一個地震防護線，例如，抗震墻體系由一個框架和兩個不同側面結構的墻體結構組成；雙層或多層抗震墻體系由多個肢體組成，宜在兩個主軸方向的動力特性相近，宜剛度和承載力分布合理，避免出現局部弱化或變異情況。

3.3 增加抗震防線

通過增加抗震防線，在第一道防線遭到破壞后，還可以通過其他防線降低地震沖擊力對建筑結構造成的影響，可以有效提高建筑抗震性能，例如可以選擇用多個支節與壁式框架的“框架剪力墻”結構來提高結構抗震性能。在框架剪力墻結構中，以剪力墻作為第一道抗震防線，因此為有效提高抗震性能應設置足夠多的剪力墻。減小地震能量的輸入和設置消能減震構件。強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導致倒塌?？拐鸾Y構體系應有最大可能數量的內、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區，主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度，以使結構能吸收和耗散大量地震能量，提高結構抗震性能，避免大震時倒塌[3]。

4 結束語

總之，地震災難是建設安全生活和人民財產的重大威脅。在設計建筑物結構的過程中，要充分認識到抗震設計的重要性，嚴格控制抗震設計的要點，以便更好地提高建筑結構的整體抗震性能，保證建筑物的安全和人民的生命安全，為促進整個建筑業的健康和可持續發展做出應有的貢獻。