芻議建筑結構設計中的抗震設計分析

李 斌 華

(忻州市建筑設計院,山西 忻州 034000)

0 引言

在我國的歷史上，發生過很多次大型地震，地震會造成房屋結構的破壞，危害人身安全，所以在建筑結構中重點考慮抗震設計是非常有必要的。當前我國建筑結構的抗震理念是三道防線，即小震不壞、中震可修，大震不倒，對結構中承擔地震荷載的構件進行重點設防，有效提高結構的抗震能力，加強其安全性與穩定性，有效地保障人身安全與財產安全。設計人員在工作中針對不同結構形式的建筑應當制定不同的設計方案，使得抗震設計方案有實用性，能夠在地震作用下保證居民的安全。

1 建筑結構設計中的抗震設計

何為抗震設計呢，抗震設計就是根據以往的地震作用，收集房屋破壞的數據進行經驗分析，然后再結合當前現行的設計規范，結合先進的理念與標準，對在建的房屋進行抗震計算，并增加抗震構造措施，以保證建筑物在地震來臨時的安全性與穩定性，設計人員在設計的時應當根據建設單位的具體要求，在規范要求下進行設計，保證建筑結構在使用過程中能夠抵御地震帶來的強烈作用，保證建筑結構的安全與穩定。在設計中，首先設計人員應當考慮地震中地面運動對地基基礎帶來的強烈影響，計算不同等級的地震給予建筑結構的作用力，并且根據地震力制定相應的設計參數，如果規范中沒有相應的參數，則應當通過實驗對參數進行確定。以此來對結構的構件進行外形設計、配筋設計、連接設計等等，保證在地震災害下建筑物還有一定的正常使用功能，或者保證建筑內部空間結構的安全。

為了做好建筑物的抗震設計，科學合理地進行計算與研究，吸取之前地震中積累的經驗進行試驗與設計是必要的，科學的設計方法可以直接影響到建筑的抗震能力，還能夠在節約設計材料的同時提高建筑物的抗震能力。保證建筑抗震能力的關鍵環節還來自建筑結構的施工環節，所以為了保證建筑物的抗震能力，選擇有資質和素質的施工隊伍很重要，還要做好施工人員的崗前培訓工作。施工人員責任心的提高對于提高建筑的施工質量是非常重要的，因為很小的問題施工不當都有可能造成很嚴重的問題。設計人員有義務和責任考慮到施工中可能出現的問題，所以也應當盡可能在保證建筑質量的情況下降低現場的施工難度。

2 建筑結構抗震設計中存在的問題

目前在我國的建筑結構抗震設計中存在很多問題，最主要的有以下幾點。

2.1 設計人員的抗震設計概念不明確

抗震設計的理念是為了能夠更好地抵御地震災害，提高抗震能力，防止出現人身與財產的損失，但是在過去的幾年中，甚至在當下，還有很多設計人員的理念停留在使用大量的鋼筋來抵御地震這樣的理念上。實踐證明，建筑結構的鋼筋用量并不是越多越好，鋼筋多了反而會使材料的延性降低，反而降低結構的抗震能力，所以，越來越多的設計人員發現，單純通過計算來進行抗震設計是不全面的。在設計中不僅僅要設計出需要加強的位置，也就是地震不損壞的位置，同樣還要設計出薄弱的位置，就是必須損壞的位置來保證建筑結構的安全。因為薄弱構件的損壞會消耗大量的地震能量，最大限度拖延地震破壞的進度，因此，樹立正確的設計理念是抗震設計的真正指導思想。

2.2 抗震設計在結構設計中不夠重視

當前之所以建筑結構在地震中被大量破壞，究其原因，也是因為抗震設計在結構設計中的作用不夠明顯，設計人員不夠重視所致，這些問題尤其是在建筑物的加層或者在改建中經常出現，這些小問題，小隱患在遇到地震之后就會被放大，成為威脅生命與財產安全的重大問題，所以設計人員應當結合施工的實際環境，對抗震等級與建筑物的構造進行合理的選擇。

3 做好建筑結構抗震設計

3.1 選擇適宜的場地

選擇合適的場地是設計人員進行抗震設計的第一步，也是最重要的一步，因為良好的場地便于抵抗地震力，相對平坦開闊的空間能夠提升建筑物的抗震能力。均勻的土質能夠傳遞相同波速的地震波，防止在同樣的部位產生不同的力，密度和承載能力較好的土質能夠很好地分擔建筑結構傳遞下來的重力荷載，還能提高建筑物與地基的整體性。在選擇建筑場地的時候應當盡量避開液化土、濕陷性黃土、采空區以及河岸邊緣等地段，避免土體中密度不平均、硬度和凝結度不同對建筑結構設計造成影響，對于一些容易發生地質災害例如滑坡、泥石流等地段也應當合理規避，還要避開地震斷裂帶，以免降低建筑結構對于地震的抵抗性。

3.2 在設計中做好建筑空間的結構布置

合理布置建筑物的空間結構指的是做好建筑物的體型設計以及空間結構的設計，同時要兼顧建筑結構的立體設計，其中包括地基基礎的埋深。因為整個建筑結構可以看做是一根錨固在地基當中的長棍，地震作用下主要考慮重心的偏心是否會導致整個建筑物傾倒，這就是地震的水平力所產生的力矩與錨固作用產生的反力矩之間大小的比較，如果重心產生的力矩較大，則建筑物就會傾倒，如果較小則相對穩定。做好建筑空間的設計與布置對于提高建筑結構的抗震能力有著不言而喻的作用，在布置空間結構的時候也需要注意一些問題。

首先，在地震災害發生的時候，建筑結構承擔的力并不僅僅是一個水平的推力作用，建筑結構在空間中還會受到其他的力作用，比如空氣沖擊過程中各個方向針對建筑結構的作用力。所以在進行建筑結構設計的時候應當考慮到結構能夠抵抗不同方向的力，保證建筑結構有足夠的剛度、硬度與穩定性，能夠抵抗地震產生的力。所以，建筑結構在空間的剛度和強度越高，就越有利于抵抗地震力。

其次，設計結構的時候應當注意使體型盡可能簡單，避免設計異形結構的房屋。因為對稱的房屋結構是最有利于抵抗地震作用的，這也通過很多案例進行了證實。在地震設計規范中詳細說明了何為異形結構，在地震中異形結構扭轉的可能性遠遠大于簡單的方形建筑，而且在設計中也要注意盡量避免在房屋的四個轉角部分設置窗戶，這樣會降低房屋四角對地震的抵抗力，使房屋結構的扭轉可能性大大提高。設計人員應當在保證建筑結構的體型盡量簡單的條件下，對重要構件進行計算，保證構件的承載能力、抗震能力能夠滿足相關設計的要求。

最后，是要保證房屋結構的整體性，這就是說設計人員要在設計中保證房屋承重構件、次要承重構件以及圍護結構彼此連接成一個整體。目前我國抗震能力較強的結構如框架結構、剪力墻結構都是采用梁板柱一體現澆，用鋼筋連接，這樣房屋的整體性大大提高，傳統的結構采用預制板等搭接，在地震作用下容易開裂破壞。當然地震設計還需要增加二次結構來保證構件的安全。地震作用下，承擔作用的首先是混凝土結構柱，柱承受荷載首先開裂，這樣會喪失承載能力，上部支撐的結構就會坍塌，所以在結構設計中還有混凝土輕型砌塊等墻體進一步承擔荷載，保證承重構件損壞后還能夠保證結構的安全，從而能夠有效地避免建筑結構由于單一的抵抗能力不足而造成的整個結構坍塌的現象出現。

3.3 做好結構參數的選擇與計算

要做好建筑結構的設計工作，尤其是抗震設計工作，需要對建筑結構的參數進行選擇，如果參數的選擇錯誤，會對建筑結構的抗震性能造成很大的影響，因此在設計之前，設計人員就應當對建筑結構的設計參數進行科學選擇，不能夠確定的參數通過實驗進行確定。在模擬地震災害所建立的模型當中進行計算與分析，甚至可以按照比例建造建筑物的模型，并在振動臺上模擬地震作用進行試驗，找到建筑結構抗震的薄弱點，進行計算與加強，從而保證建筑結構在地震中的受力合理與科學性。

4 結語

在歷史中，出現過很多次地震，每一次的地震都對人身和財產造成了不可忽略的影響，做好建筑的抗震設計工作刻不容緩。發生地震造成生命財產損失的原因多是由于抗震設計不合理所致，第一是因為很多從業者對于抗震設計的理念理解不足，第二是設計人員對于抗震設計的忽視。想要做好抗震設計，需要從場地開始，考慮建筑的結構，體型，加強與薄弱點的留置等等，并考慮做好二次結構，只有將這些工作全部做好，才能夠真正提高建筑物的抗震能力，保證城鎮居民的人身與財產安全。