抗震概念設計在建筑結構設計中的應用

王旭東

摘 要：對于高層建筑結構設計，要遵守抗震設計規范，從抗震概念設計應用入手，結合工程實際情況，提出定量控制要求。值得注意的是，開展高層建筑結構抗震設計，要在概念清晰且技術可靠的基礎上，合理的設計建筑結構，以確保建筑的抗震性能。通常情況下，高層建筑結構抗震設計，需要從概念設計、抗震計算、抗震措施等方面加以把控，以確保設計的合理性。本文分析了抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用。

關鍵詞：建筑結構設計；抗震概念設計；實踐；分析

中圖分類號：TU973 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0111-02

地震是突發性的地質災害，在嚴重的地震災害影響下，眾多建筑工程會出現坍塌現象，區域交通和通信會陷入癱瘓，人們正常生活及社會經濟發展均會遭受巨大沖擊。我國屬于地震高發區，為了降低地震災害所帶來的損失或影響，需落實地震災害的預防工作，將抗震概念設計與建筑結構設計相結合應用，是提升建筑抗震性能的重要措施，可為建筑用戶提供相對安全的空間，進而保障廣大人民群眾的生命財產安全。

1 建筑抗震概念設計的概述

建筑結構設計一般會從兩個方面進行設計，一是計算設計，二是概念設計。建筑結構計算設計需要建立在準確數據、完善信息的基礎上，但由于地震具有一定的不可預測性，故在實際工作中想要通過計算設計來進行建筑的抗震設計是不現實的，這時就需要進行相關的建筑抗震概念設計。在建筑抗震設計過程中，通常會采用概念設計來引入地震的情況，再模擬出相應的地震情況，并根據模擬的相關參數進行建筑結構的計算，以得到相應的建筑抗震結構，進而保障了建筑結構的抗震性能。另外，建筑結構抗震設計的總體目標為：應按照建筑工程所在地的小震效應對主要結構構件的承載力進行科學計算，以此來掌握建筑在該條件下的彈性變形情況；同時對建筑在大震情況下的結構彈塑性變形驗算，保證設計能夠達到三水準的抗震目的。在建筑結構的抗震設計中，設計目標是設計工作開展的大方向，所有設計工作均應圍繞該目標展開，以此使建筑結構具有良好的抗震性能，從而達到小震不壞、大震不到的效果。

2 抗震概念設計的應用原則

地震是一種突然間的地殼運動，很容易對建筑物產生影響，有時會發生位移甚至會破壞建筑結構致使建筑物坍塌，復雜性、不可預見性、不確定性及其危害性是其最大的特點，據統計全球每年7級以上地震發生次數超過20次，6級以上地震超過100次，上海作為我國重要的發達城市集聚了眾多人口，據歷史記載在過去的300多年時間里最大的一次地震只有4.8級，但當地建筑行業在進行建筑工程結構設計時仍積極進行防震處理，以期為民眾提供一個安全舒適的生活環境。在進行地震概念設計時需要根據建筑地的實際情況建筑物的結構特點選擇最佳的方位，選擇適宜的建材，當前建筑結構越發復雜，在實際施工時涉及多種原材料，根據結構與材料性能設置抗震防線，保證建筑結構的連貫性，提高其抗震性能及延展性，在進行抗震設計前一定要組織專業設計人員和施工人員根據實地考察的情況設計切實可行的方案，對于工程中可能出現的難點進行優化處理，事先可以就設計方案進行模擬，以便及時發現問題及早對其進行解決，便于日后順利施工。

3 抗震概念設計在建筑結構設計中的應用

3.1 做好建筑場地的選擇

建筑場地的選擇對抗震結構設計來說十分重要，且場地選擇是抗震設計的首要工作，設計人員應當從以下幾方面進行建筑場地的選擇，以提高抗震設計效果：（1）建筑結構設計人員應當盡可能選擇一些較為平坦、開闊的地點作為建筑建筑場所，且要保證建筑地點的土地硬度及密度在合理的范圍內，能夠承受地上負載。（2）避免在空山區、土質軟、河岸等地進行建筑施工，由于上述地點土地的密度、堅硬度等不能夠達到相關設計標準，進而不能夠很好地抵抗地震帶來的危害，因此，不能將上述地點考慮在建筑抗震結構設計中。（3）不能將建筑地點選在易發生泥石流、滑坡等現象的地點，降低自然災害對建筑整體的影響，進而降低地震對建筑的負面影響。

3.2 建筑結構參數計算

建筑結構參數的設計對建筑的抗震能力有著非常重要的影響，精確的結構參數能夠加強建筑各個部件的剛度和強度，使其在地震中能夠更好地抵御外力。因此，設計人員應當在對建筑抗震能力進行設計的過程中，對結構所要承受的作用力進行仔細分析，并清晰計算出來，同時對不同結構類型建筑的結構參數進行設計，并在此基礎上模擬地震發生時建筑的抗震效果，同時通過計算機技術對其進行適當修改，保證建筑結構受力參數能夠在允許的范圍內，繼而提高建筑結構的抗震能力。

3.3 做好建筑結構布局設計

對于建筑結構布局設計工作的落實，其同樣也需要重點加強對于平衡性的控制，盡量選擇一些規則圖形進行平面布置，促使其能夠在協調性方面表現較為理想，如此也就能夠有效規避各個區域受力不平衡而產生的不穩定缺陷。因此，在具體建筑結構平面設計處理中，必須要針對相關結構的整體穩定性進行判斷分析，保障整個建筑結構能夠較為穩定，對于一些不是特別理想的平面結構也需要進行及時修正。

3.4 提高建筑結構整體抗震性的設計

（1）地基的選擇要保證科學合理，地基選擇的好壞對建筑的抗震性起到決定性的作用，我們在進行房屋的設計時一定要進行全面、充分的實地考察和研究，保證所選擇的地基的科學性，一定要考慮到所選地基出現變形的情況。另外，對于同一個房屋內不同的結構單元也應該建設在相同性質的地基上，這樣能夠降低房屋在地震時其內部結構自身之間的應力，使房屋的抗震能力得到提高。（2）房屋抗震的連續性設計，在進行房屋抗震設計時如果想使其抗震性能得到提高，一定要使房屋整體結構的連續性得到保證，在房屋建的過程中要保證房屋的構件連接穩定可靠，保證房屋保持一個整體，在抗震的過程中依靠自身結構的整體性化解和分散地震產生的能量。（3）建筑結構的規則性設計在進行建筑結構設計過程中，規則性設計對于房屋的抗震性具有十分重要的影響，所以在實際房屋的建設時要盡量采用規則設計，這樣能夠依靠房屋自身的對稱性來增加抗震的能力。但是有些建筑可能因為美觀、地形等因素不能采用規則設計方案時，要根據實際情況合理的設置一些抗震縫，使不規則的結構自身作為一個整體，提高房屋的抗震性。

3.5 設置多條抗震防線

高層建筑結構抗震設計時，需要設置多條抗震防線。考慮到地震時間存在差異，伴隨多次余震，受到地震反復沖擊，會給建筑結構的穩定性造成損壞，若高層建筑物設置一道防線，當建筑受到一次破壞后，難以抗衡后續破壞，因此需要設置多道保護，確保高層建筑結構的穩定性。

3.6 做好倒塌分析

開展高層建筑結構設計時，采取倒塌分析法，做好建筑倒塌分析，以優化建筑結構抗震性設計，達到抗震標準。可以借鑒超高層建筑經驗，譬如：某超高層建筑為Ⅷ度抗震設防烈度建筑，在建筑結構設計時，利用倒塌分析法，進行結構設計方案分析，發現采取內嵌鋼支撐剪力墻方案，能夠有效的增強建筑結構強度。基于倒塌分析，明確此工程采取全支撐方案建設總材料用量可節約11.2%，建筑結構抗倒塌儲備能力可以增加14.8%，建筑的抗震性能較好。采取對比各種最小地震剪力系數調整方案，能夠明確采取調整地震剪力，開展剛度驗算，設計建筑構件承載力，能夠獲得較好的效果，此方案和提高剛度縮短建筑結構自振周期的方案相比，具有較強的經濟性。對于建筑結構倒塌關鍵位置，能夠提高建筑結構整體的抗倒塌能力，此方案的實施，增加鋼用量約0.1%。總而言之，在建筑結構設計時，做好倒塌分析，能夠準確衡量各類結構設計方案的效果，明確各類抗震措施對建筑結構抗震性能的影響，發揮著積極的作用。

4 結語

總而言之，抗震概念設計是建筑結構設計中的重要內容，分析當前我國建筑工程中存在的問題，加大研究力度，準確把握抗震概念設計的要點，總結以往的工作經驗，對建筑結構進行優化，切實提高建筑物的抗震性，引進國外先進的施工技術，結合我國實際地質情況和施工技術對其進行改進，盡可能將地震危害降到最低，保證民眾的生命財產安全，推動人類社會不斷向前邁進。

參考文獻

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