建筑結構設計中的抗震設計探討

文/石東輝 中工武大設計研究有限公司 湖北武漢 430070

在房屋建筑結構的設計過程中國應該充分重視抗震性能的設計，有效避免地震發生之后而造成重大的經濟損失。因此，在房屋建筑結構的設計過程中，需要根據不同等級的地震對房屋建筑結構設計的要求來增強房屋建筑的抗震性能，最大限度減少地震發生而給人們造成的經濟損失。

1、房屋結構設計的特點

1.1 抗震設計

房屋建筑結構設計應該始終堅持在滿足實際需求的基礎上具備良好的抗震性能，注重從房屋建筑的結構、外形、材料等方面來增強建筑的抗震能力。但是，在挑選抗震材料的時候不能夠僅僅局限于一些剛性的材料，還可以適當的選擇一些柔性的材料。例如，防水材料中的剛性材料主要指的是水泥、砂石等與外加劑混合而成的材料，具有較強的抗滲透能力;柔性材料則主要指的是油氈、玻璃布等，而這些材料具有較強的伸展性。因此，在房屋建筑結構的抗震設計過程中，我們應該盡量在滿足建筑需求的基礎上挑選建筑材料。

1.2 延性結構

一般建筑工程在建設的過程中都很容易發生形變，而出現這種情況一方面是因為受到外部荷載的壓力，而另外一個方面則主要是因為房屋建筑在使用的周期內也很容易發生性能變化。但是，房屋建筑這種形變的過程較為緩慢，所以為了更好的避免形變影響建筑物的安全性能，應通過全面分析建筑物結構設計中常用的材料，可在混凝土材料的使用過程中考慮使用一些外加劑，且還需要考慮鋼筋使用的抗拉強度和伸長率。通過滿足上述條件來增強房屋建筑結構的抗震能力。

1.3 抗水平荷載設計

在高層房屋建筑結構的設計過程中，水平荷載是非常重要的內容。其中，高層建筑一般會面臨大風帶來的荷載。因此，作為房屋建筑結構的設計者，便需要適當考慮加大房屋建筑結構的整體剛度，以此來保障建筑物在水平荷載的條件下保持較強的穩定性。通常采用優化房屋建筑物外形的方案來增強房屋建筑的抗震能力。

1.4 側移剛度

房屋建筑結構側移剛度主要指的是建筑物抵抗側向變形的能力。由于荷載對高層建筑的影響較大，且受到剛度的影響，從而導致整個房屋建筑很容易發生側移形變的現象。因此，為了最大限度減少房屋建筑側移產生的危害性，確保房屋建筑的安全性，便需要在房屋建筑的設計過程中注重房屋建筑的側移剛度設計，并采取相應的解決措施，以此來保證房屋建筑的穩定性。

2、建筑物結構抗震設計有效措施

2.1 對建筑場地與環境進行科學分析與選擇

建筑物在建設前，必須要科學選擇建設場地與環境，因為其所處的地理位置、地形、水文等因素，都會對建筑物的抗震性能產生重大的影響。設計人員要對建筑場地、環境等各項條件進行充分調研，選擇適合建造建筑物的場地，要詳細勘察其地形、地質、水文等情況，并做好詳細的勘查記錄，從而為建筑物的結構設計提供準確的參考。

2.2 結合實際優選適宜的建筑結構形式

從整體上來看，建筑結構形式比較多樣，常見的有磚混結構、框架剪力墻結構、鋼結構等，每種結構形式都各有優點和缺點，其抗震性也存在很大的差異。因此，在對建筑物結構進行設計時，要選擇匹配的結構形式，這樣才能有效提升其抗震效果。如果處于相同的條件下，磚混結構形式的建筑物，其抗震性能要弱于混凝土結構，這主要是因磚混結構是以磚砌體作為主體承重材料的，而磚砌體易破碎，而且其自身重量大，一旦發生地震，就容易受到破壞。而混凝土結構是以混凝土作為主體承重材料的，其墻體采用的是輕質填充材料，整體自身重量小，因而在地震中具有較好的穩定性。

2.3 科學設計建筑形體及構件

在建筑結構設計中，除了場地的影響，建筑形體也會對建筑物抗震性能產生重要的影響。在設計過程中，建筑設計師要依據建筑抗震的相關規范與要求，科學確定建筑形體，并對其構件進行合理設置。建筑設計師要分析建筑的平面、立面和豎向剖面，按照相關的規則性來評價其抗震性、經濟性等各項性能。在具體設計實踐中，最好是優先選擇規則的建筑形體。因為規則的建筑形體，其抗側力構件在平面布置上是具有對稱性的，同時，側向剛度會沿著豎向方向進行均勻地變化，這樣就能減少側向剛度突變及承載力不均勻等情況。如果是形體復雜發熱建筑，因其平立面具有不規則性，在此種情況下，需要根據其具體特點，來進行分析，以便明確有無必要設置防震縫。

2.4 設置合理的抗震等級

建筑物抗震設計中，需要重點考量抗震等級，結合當地的實際情況，來確定地震設防類別、烈度等，同時，還要考慮建筑物的結構類型、建筑高度等因素。根據建筑破壞造成的人員傷亡、經濟損失及社會影響，可將建筑物的抗震能力分為四種，即特殊、重點、標準、適度四種。一般住宅與寫字樓為標準設防類建筑。

2.5 科學制定抗震結構方案

建筑物的抗震結構方案科學與否，對于建筑物的安全性、經濟性影響也不可忽視，建筑結構設計師要結合實際情況進行綜合考慮與科學確定。建筑物的抗震結構方案需要根據計算簡圖及地震作用特點給出，應設置多道抗震防線，這樣可以有效防止因建筑物部分結構或構件遭到地震破壞，而影響到整體建筑物的安全，導致建筑物整個結構喪失抗震能力。同時，還要考慮抗震承載力，保證建筑能將地震能量進行良好的消釋或緩解。另外，還要對建筑物的剛度和場地狀況進行綜合考慮，如果建筑物自振周期分析結果，與地基土的自震周期相同，就會因共振作用而加強破壞力度，使得建筑物的遭受的破壞更大。因此，設計建筑結構時，必須要充分考慮這一點。建筑基礎的深度要滿足相關的要求，如果建筑層數比較多，必須要設置地下室，并對軟弱地基進行處理。

結語：

綜上所述，我們發現在高層建筑的各項性能當中，抗震性能是最為重要的一項性能。建筑設計的相關工作人員在進行高層建筑設計時，一定要全方位多層次的考慮分析，從高層建筑所用的材料、建筑的結構體系等多個方面著手，優化提升我國高層建筑的抗震性能。只有這樣做才能使我國現階段的高層建筑符合國家的抗震規范的規定，保證人民群眾基礎的生命財產安全，最大化的提升我國社會的經濟效益。