建筑物抗震性能的理解

趙國梁

摘 要：高層建筑的抗震設計是高層建筑在我國的重要內容，如何進行抗震設計是一個復雜的過程，地震設計必須進行多方面的設計，以避免在高層建筑抗震設計中的一些問題，高層建筑的抗震標準，更經濟、安全、可靠。為了提高建筑的抗震性能，本文對建筑結構設計中的抗震問題，進行了分析。

關鍵詞：建筑結構；抗震設計；措施

1 建筑抗震結構設計的基本要素

1.1在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層（部位），使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發生轉移，這是提高結構總體抗震性能的有效手段。

1.2一個抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接協同工作。例如框架剪力墻結構由延性框架和剪力墻兩個分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。

1.3構件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。

1.4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。抗震結構體系應有最大可能數量的內部、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的地震能量，提高結構抗震性能，避免大震時倒塌。

1.5要使樓層（部位）的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層（部位）的比值有突變時，會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。

1.6要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協調。

2 建筑結構設計的現狀

建筑結構的設計要充分考慮建筑的抗震能力，這關乎人民的生命財產安全。我國位于環太平洋地震帶以及地中海―喜馬拉雅地震帶上，因此我國是一個地震多發的國家之一。但是，從目前我國建筑的抗震能力來看，還存在著許多的問題。一直以來我國在進行建筑設計時都遵循著小震不壞，中震可修，大震不倒的原則，雖然這樣的設計理念在建筑物的抗震方面取得了一定的成效，可是，在面臨大的地震時還是存在不足。尤其是一些設計人員的僥幸心理，在設計時缺少靈活的應變，一味的照抄照搬，使數據最終產生錯誤。不僅如此，在進行建筑施工時，一些建筑承包公司為了節省建筑開支，從而偷工減料，降低了建筑物的抗震能力，有的甚至是私自改變施工的設計方案，最后在導致建筑物抗震結構的改變。而施工人員不夠專業也會影響整個建筑結構的抗震性能，施工人員在進行施工時，為了方便或者自身的不注意，對鋼筋混凝土建筑結構的施工沒有做到設計的相關要求，最終影響了整個工程的施工質量。

3 影響建筑結構抗震性能的因素

3.1建筑選址不當

當建筑物的建造場地在軟土、液化土等土壤分布不均等場地時，在地震發生時可能會導致建筑物的崩塌和下陷，這是由于地基內土壤存在軟弱粘性的土壤和不均勻的土層造成的，尤其在填土的區域，一旦建筑物建設時如果無法避開土地和地形地勢的影響，并且沒有對地基進行加固處理和建筑結構的合理設計，建筑周圍土質往往會發生地陷和塌方滑移情況，從而對建筑物造成破壞。

3.2平面選擇不合理

人為原因對建筑結構的抗震性能造成影響主要是建筑外形設計不合理，其主要表現形式是建筑結構上出現凸角等。一般而言在某些建筑物的設計上，為了追求建筑結構美觀和特殊的需要，建筑結構上會設計一些凸角，但是在建筑結構上的凸角往往由于設計不盡合理，在地震發生時，受力的不平衡導致建筑結構的剛度下降，從而對建筑造成極大的破壞。

3.3結構設計不科學

我們應該注意建筑結構的延伸性，增強建筑設計的防震能力。當發生較大的地震災害時，建筑結構的延性能力的性能十分重要，某種程度上來說，建筑結構構件的延性能力能夠產生更大的抗震能力。建筑結構的延性能力主要是通過破壞部分次要的建筑構件來減輕地震對整個建筑結構所造成的破壞，達到對建筑物整體的保護作用。如果在延性框架上的設計缺乏合理，沒有正確的選擇一個可以受到強力作用的形變構件，建筑結構延性構件還沒有發揮其延性就遭到破壞，從而對建筑結構造成破壞。

4 建筑結構設計的抗震措施

4.1建筑場地的選址和地基與基礎設計

4.1.1建筑物的抗震能力與場地的選擇有緊密的聯系，實踐證明，由于建筑的場地的不同雖然是同種建筑物，但是破壞的程度大有不同，建筑場地選址時應盡量選擇平原地帶，沒有斷層通過或是斷層交匯的地帶。

4.1.2地基與基礎設計在防震結構設計中起著重要的作用，由于是基礎工程，它設計的質量直接影響著整個設計的流程進行，要想是建筑順利進行，就要處理好地基沉降及承載力的問題，要調節好不均勻的沉降基礎，盡量減少影響地基沉降的因素，使其在承載力或是整體結構上達到規范性的要求

4.2建筑結構抗震體系的合理選擇

4.2.1建筑結構體系應當避免因部分結構或構件的破壞而導致整個建筑結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力。建筑結構抗震設計的一個重要原則就是結構應當具有必要的贅余度、良好的變形能力和內力重分配的功能，地震中，即使一部分構件退出工作，其余部分構件仍能承擔起豎向荷載，避免整體建筑結構失穩。

4.2.2建筑結構體系應當具有清晰明確的計算簡圖和恰當合理的地震作用傳遞路徑。在這過程中，豎向建筑構件的布置，應盡量使豎向建筑構件在垂直重力荷載作用下的壓應力水平接近均勻；樓屋蓋梁體系的布置，應盡量使垂直重力荷載以最短的路徑傳遞到豎向構件墻、柱上去；轉換結構體系的布置，應盡量做到使上部結構豎向構件傳遞來的垂直重力荷載通過轉換層一次至多二次轉換。

4.3剛度、承載力和延性的匹配

當結構具有較高的抗力時，其總體延性的要求可有所降低；反之，較低的抗力需要較高的延性要求相配合。地震時建筑物所受地震作用的大小與其動力特性密切相關，具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性。提高結構的抗側剛度，往往是以提高工程造價及降低結構延性指標為代價的。要使建筑物具有很強的抗倒塌能力，最理想的是使結構中的所有構件都具有較高的延性，然而實際工程中很難做到。

4.4多道抗震防線的設置

抗震建筑結構體系應根據建筑物的重要性、設防烈度、房屋高度、場地、地基、基礎、材料和施工等因素，經過技術、經濟條件比較綜合確定。首先宜有多道抗震防線，應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構體系喪失抗震能力或對重力荷載的承裁能力。這樣的結構體系對保證結構的抗震安全性是非常有效的。同時底框建筑底層高度不宜太高，應控制在4.5m以下。高度加大，底層剛度減小，重心提高，使框架柱的長細比增大，更容易產生失穩現象。而且由于高度較大，很多建筑房間被業主一層改成了兩層，造成了較大的安全隱患。宜具有合理的剛度和強度分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位。產生過大的應力集中或塑性變形集中；可能出現的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。

5 結語

總之，為了提高高層建筑結構的抗震性能，不僅要依靠準確的地震作用計算和分析，更要注重高層建筑結構的概念設計。因此，在設計時，要采用比較常規的結構體系，綜合評價施工現場的地質條件，做好抗震設防工作，加強抗震設防措施，以確保高層建筑的抗震性能。

參考文獻

[1] 黃鶴.建筑結構基于性能的抗震設計理論及方法[J].中國高新技術企業，2012.

[2] 李鳴.淺談建筑結構抗震設計[J].科技致富向導，2013.

[3] 張墅褒.淺議建筑結構設計中的抗震概念設計[J].城市建設理論研究，2012.

（作者單位：大連建筑設計研究所有限公司；

身份證號碼：371323198212304674）