論建筑結構設計中抗震性能研究

魏云龍

摘 要：地震是影響較大的自然災害，具有不可避免性，尤其對高層建筑有較大的摧毀力。因此，在高層建筑結構抗震設計的過程中，一定要采取科學的措施。本文就以此為中心，結合工作實際，對當前高層建筑結構抗震設計的因素和具體措施進行分析，以便對今后的設計有所幫助。

關鍵詞：高層建筑；結構設計；抗震性能

1 前言

近年來，隨著建筑用地日益緊張，加之技術的推動，高層建筑成為建筑行業的發展趨勢。但我國屬于地震多發區，為確保高層建筑的穩定性，在設計的過程中，一定要做好抗震設計。本文以此為核心展開論述。

我國位于世界兩大地震帶：環太平洋地震帶和歐亞地震 帶的交界處，受太平洋板塊、印度洋板塊的和菲律賓海板塊 的擠壓，地震斷裂段很多。1976年7月28日凌晨3時，發生在距離北京只有100多公里的河北唐山的特大地震，使昔日繁華的城市瞬間夷為平地，并造成24.2萬人死亡，16.4萬人重傷。這是新中國成立以來發生的規模最大傷亡人數最多的 一次特大地震。自20世紀以來中國發生六級以上的地震就有百余次，2008年的汶川大地震，造成6.9萬人遇難，37萬人受傷，1.7萬人失蹤。這一筆筆慘痛的教訓，讓我們清楚的意識到在天災人禍面前人們的生命顯得多么的脆弱，人類顯得多么的渺小。雖然氣象學中對于地震的預測還是擺在人們面前一個難以克服的問題，但是從另一個角度上來說我們如果把房屋建的牢固一些是不是相對而言可以盡可能的減少這些不必要的傷亡，也在一定程度上減少了群眾的財產損失。由此來說，對建筑設計中的抗震設計進行研究是一項十分重要的舉措。

2 主要影響因素分析

2.1 場地因素

對于建筑抗震來說，它就是反應譜特征相類似的一些房屋群所在地，和廠區以及居民點與自然村等的范圍是相當的，對于平坦地區來說，場地面積要在1千米×1千米以上。由場地條件引起的不利因素主要有地震引起的地表錯動與地裂，地基土的不均勻沉陷，滑坡和土的液化等。如果建筑因為場地的因素遭遇震害，一般都會比較嚴重，如果單單只靠工程措施進行彌補是行不通的，所以，為了減輕地震災害，需要做好場地選擇，這是首要的工序。

2.2 建筑布局以及結構布置因素

一般來說，建筑布局以及結構布置決定了其動力性能。為了確保抗震性，需要簡單布局，保證布局合理性，結構布置需要與抗震的原則相符。通過經驗看，那些具有簡單以及規則和對稱特點的建筑結構，其抗震性比較好，在發生地震的時候不容易被破壞，而如果建筑具有體型不規則以及平面凸出凹進和立面高低不平等特點，那么在發生地震的時候就會導致震害的發生，若是結構布局具有簡單以及對稱和規則的特點，那么在對地震反應進行計算時就會有一定的準確性，確保地震作用的傳遞途徑比較直接和明確。

2.3 構造措施因素

這一點就是不用進行計算對建筑結構以及非結構部分所作出的細部要求。在對建筑進行抗震設計的時候，需要堅持圍繞“小震不壞，中震可修，大震不倒”的原則展開，構造措施就是對這個原則除計算外的一種保障措施，尤其是在發生地震，建筑結構進入塑性之后，保證構造措施的合理性，可以確保結構破壞機制具有合理性，使結構延性得以提升，為逃生爭取寶貴的時間。

3 抗震設計方法

3.1 選擇合理的場地，并做好基礎設計工作

在對場地進行選擇的時候，需要結合工程具體需求以及地震狀況還有工程地質等，綜合評價抗震地段。一般情況下，在平坦地帶中的比較堅硬的場地土或者是具有密實均勻性的中硬場地土對于建筑的抗震性比較好，在這種場地上建造，基本上不會因為地基失效而造成震害，減少地震對于建筑造成的影響。而條狀突出山嘴以及孤立山包還有河岸邊緣和非巖質陡坡等，對于建筑抗震性不利，從場地土質來看，主要有軟弱土以及易液化土和斷層破碎帶。對不利地段，首先應提出避開要求；當無法避開時，那么要在詳細查明地質條件基礎上，提供巖土穩定性評價報告和相應的抗震措施。對于山區建筑場地，必須提供邊坡穩定性評價和防治方案。從實際震害經驗看，在遭受破壞的建筑中，因地基失效導致的破壞教上部結構慣性力的破壞較少，大量的一般的天然基礎都具有較好的抗震性能，國家規范對不需要驗算地震效應的天然地基有明確規定。但由于地震的復雜性，對于復雜地基的基礎設計，應引起足夠的重視。

3.2 上部結構的設計

上部結構的設計首先應結合建筑高度以及地基和抗震設防烈度等因素選擇結構體系。結構體系從材料上分，主要有鋼結構、鋼筋混凝土結構和砌體結構，從形式上分，有框架結構以及剪力墻結構和框架—剪力墻結構等。目前，我國已經對建筑結構體系進行了明確規定，設計人員需要結合這些要求選擇結構類型。一般來說，規則的結構體系受力明確、傳力途徑合理，對其進行抗震分析，與地震發生時的具體情況是相符的，能夠有效提升建筑抗震性，在對建筑進行結構選型并對抗側力體系進行布置的時候，需要首先考慮規則結構。結構規則就是要在平面外形尺寸以及立面尺寸還有抗側力構件具體布置和承載力分布等方面有一定的要求。我國相關規范已經對規則和不規則之間的區別設置了定量的參考界限，但實際上還有不少因素導致建筑不規則，尤其是對于比較復雜的建筑體型來說，僅僅依靠一些簡化定量指標進行劃分是比較困難的，這就要求結構設計人員在建筑方案設計階段與建筑師互相溝通配合，建筑平立面的設計應盡量簡單對稱，在不影響使用功能和美觀的前提下，能比較容易地采取抗震構造措施和細部處理。當不可避免地處理體型復雜，平立面不規則的結構時，設計人員應對計算結果認真分析，多方案比較，調整抗側力構件的分布，避免剛度突變和扭轉效應顯著，必要時應設置抗震縫。

3.3 抗震構造措施的設計

由于地震作用的復雜性和諸多建筑材料的不同特性，一個結構在地震中的反應僅依據一些量化的數據是難以把握的，因此，抗震構造措施的設計是相當重要的一個環節。在構造措施方面，需要堅持一定的設計原則，比如，強柱弱梁以及強剪弱彎等，只有這樣才能確保破壞機制的合理性。保證抗震構造措施具有科學性和合理性，能夠有效提升結構延性，它能夠反映結構的變形能力，能夠降低地震對建筑結構造成的影響，吸收地震能量，并進行耗散，保證結構的穩定性。構件破壞形態和塑化過程決定了結構延性以及耗能，對于彎曲構件來說，其延性要比剪切構件大，其消耗的地震能量也比剪切破壞的大。材料的性能指標是構造措施中很重要的一部分，除了強度等級和鋼筋延性等這些指標外，汶川大地震引發了對建筑材料抗震性的思考，對外力作用表現出軟墊性的材料，可以顯著提高改善建筑物的抗震性。在工程中，應比較不同彈性模量的材料對抗震的影響后選擇最合適的一種，從而使其對地震荷載進行有效吸收以及分散。

參考文獻：

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