基于抗震理念的民用建筑結構設計

陳晨

摘? ? 要：地震災害具有突發性、高危害性等特征，會導致房屋建筑出現坍塌現象，對人們的生命安全以及財產安全造成嚴重的損害。因此針對地震災害的預防至關重要，需將抗震理念和建筑結構設計有機的結合起來，促進民用建筑結構抗震性能的提升。因此探究抗震理念在民用建筑結構設計中的應用具有較強實踐意義。

關鍵詞：抗震理念;民用建筑;結構設計

1? 抗震理念的內容分析

1.1? 合理的地基基礎

地基是建筑物的基礎結構，其穩定性直接影響著建筑整體的穩定性。在進行建筑地基基礎設計的過程中，應該對建筑工程所在地的地質條件、水文條件、氣候條件以及建筑物的結構類型等因素進行綜合分析，遵循因地制宜的設計原則。

1.2? 對建筑平立面結構進行優化

建筑抗震理念涉及到了建筑物平立面結構的考量，在具體設計中應該遵循以下原則：首先，建筑結構必須具備規則性，保障剛度變化的均勻;其次，建筑物的結構應該盡量追求簡單，根據不同的地理環境設計出最適宜的建筑結構。

2? 民用建筑結構形式與抗震設計目標

2.1? 民用建筑中較為普遍的結構形式

（1）砌體結構。砌體結構是我國建筑工程項目應用最普遍的結構形式，尤其是在民用建筑中。其在民用建筑的中的應用通常為小開間的形式，同時在建筑內部設置大量的隔墻。砌體結構具有良好的抗側移性能，但是由于其一般采用脆性材料進行施工，因此抗變形能力有所不足，很容易在地震作用力的影響發生結構開裂現象。為了保障建筑結構的抗震性，要做好墻體跨度的控制。整體上來講，采用砌體結構的民用建筑在抗震性能上依舊存在一定的不足，必須采用其它強化措施進行輔助，如此才能最大程度的降低地震作用力對建筑的破壞。（2）框架結構。框架結構是由梁、柱通過剛接或是鉸接等方法構建而成的建筑結構形式。在這種結構模式下，梁和柱共同承擔荷載應力。這種結構形式的應用優勢在于靈活性較高、重量較低，相應的成本相較于其他結構形式也有所降低，同時其抗震性能也十分優異。框架結構通常和剪力墻共同使用，形成框架剪力墻結構，綜合了二者的優點，大幅度的提升了水平荷載承載性能以及抗震性能。（3）鋼結構。和其它建筑結構形式相比，鋼結構具有顯著的適應性，因此廣泛應用于地基承載性能較差和地震頻發的地區。鋼筋混凝土結構在傳統民用建筑工程項目建設中的應用十分普遍。這種建筑結構模式雖然在性能方面具有較強的優勢，但是其施工周期較長，且尺寸較大，會占用一部分建筑內部使用空間。同時其造價較高，這也是其很難在民用建筑結構設計中廣泛推廣的原因之一。

2.2? 民用建筑結構抗震設計的目標

民用建筑結構抗震設計的總體目標如下：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，以此實現對該條件下建筑彈性形變情況的了解掌握;其次，對大震情況下建筑結構的彈性形變進行計算，保障結構設計能夠達到第三水準的抗震要求。需要注意的是，在民用建筑結構抗震設計中，設計目標為相關設計的工作開展指明了方向，因此所有設計工作都應該圍繞目標展開，如此才能保障建筑結構抗震性能達到標準要求，具備小震不壞、大震不倒的特性。

3? 提高民用建筑結構抗震能力的措施

3.1? 整體設計

民用建筑結構設計思路、設計質量直接決定后續建設項目的安全性。為有效的抵抗地震災害，保證建筑在地震中的安全性，建筑結構設計過程應該將抗震理念融入到設計之中。設計人員應從建筑整體進行考慮與分析，從而制定出抗震能力好、承載力強、結構形式簡單的設計方案。

3.2? 局部設計

設計人員對建筑整體設計完成后，應將建筑抗震的重點部位進行局部細化設計。第一，場地的選擇。設計人員應該對建設項目進行實地的勘察，詳細了解項目周圍情況、地形、場地地質等。保證所設計的建筑方案能夠在項目現場施工完成，擬建項目所在場地發生地震災害時，建筑不會由于地震而遭受破壞。所選擇的項目建設地點應該避開不利于避震的場地。設計人員在建筑結構設計過程中，不僅應該加強對建筑基礎常規的抗震設計，還應適當增加鋼筋混凝土在基礎中的應用，從而提高建筑地基的剛性。同時，設計人員還可以考慮在建筑底部布置彈性性能較好的橡膠墊，當地震災害發生時，能夠有效的起到緩沖作用，從而提高建筑的抗震性能。第二，建筑局部設計。通常情況下，建筑物受地震災害的影響主要是由于受到地震波的作用，使得建筑物整體荷載超過設計考慮的范圍，使得建筑整體發生震動，形成破壞。由于地震波之間的慣性力與建筑本身的慣性力之間相互影響，導致作用于建筑上的荷載增加。地震波分為縱波與橫波，地震災害中主要是由于橫波直接作用于建筑上，使得建筑發生搖晃，導致建筑倒塌。根據有關調查數據顯示，建筑物中后砌墻以及樓板在地震過程中破壞較為嚴重，而通常主體結構一般受損較小。因此，在進行建筑結構抗震設計時，主體結構應該保證其滿足相應的規范要求，橫截面形式設計合理即可，但對于與主體機構相連接的部位應該保證其連接的質量，確保連接牢靠。為了確保建筑在強地震作用下不發生倒塌，設計過程中必須對地震中容易發生破壞的局部位置進行重點考慮，增加后砌墻以及樓板的安全系數，從而提高建筑的抗震能力。

4? 案例分析

以某綜合服務大樓建設項目為例，如圖1為該項目大樓平面圖。該項目為框架結構，結構總高度為38.4m，首層層高5.1m，2～7層層高 3.6m，頂層層高 5.1m，上部還有2個附加層，附加層層高分別為4.0m、6.5m。附加層是項目建成后增加，因此，在施工前，對項目整體抗震性能進行分析，并對局部進行抗震加固處理。本次計算中，樓面活荷載取值為2.0kN/m2，屋面活荷載取值為0.7kN/m2，基本風壓取為0.35kN/m2，結構抗震設防烈度是8度，Ⅱ類場地。本次選取的地震波是 El-contro 波，El-contro波的卓越周期是0.55s，峰值加速度是3.417m/s2，持續時間是20s。本次計算參考GB50011—2010《建筑結構抗震規范》中8度罕遇地震時的地震加速度時程曲線的要求，把地震波的峰值加速度調整為 400cm/s2，計算過程中，取結構的阻尼比為0.05。根據強度設計理論及延性原則，對附加層抗震性能利用ETABS 軟件進行動力和靜力分析，分析加層前后結構自振周期和荷載內力情況變化。依據建筑結構抗震設計規范的相關規定，框架結構彈塑性層間位移的限值必須滿足規范要求。加層前最大層間位移角是 1/365，加層后最大層間位移角是是1/335，均滿足限值要求。同時可以看出，結構的層間位移最大處并沒有在層間位移轉角最大的地方，結構沒有明顯的薄弱層，層間位移轉角較為均勻。

5? 結束語

盡管各種結構形式都具有一定的抗震能力，但隨著人口密度的增大，建筑安全性能要求不斷提高，對建筑的抗震要求也進一步提升。尤其是民用建筑在設計過程中抗震理念的融入并不完善，很多建筑在設計過程中沒有對抗震性能進行全面的考慮，使得地震災害發生時建筑發生倒塌情況造成大量人員傷亡、財產損失。民用建筑直接關系到人們的生命安全，建筑抗震安全性無法得到有效保障時，將給人們生產、生活造成嚴重影響。因此，在民用建筑設計過程中，必須有針對性的進行抗震設計，提高建筑抗震能力。

參考文獻：

[1] 王娟.建筑結構設計中常見問題及解決策略[J].工程技術研究，2018（2）.

[2] 車申.建筑結構設計中的抗震設計探討[J].工程技術研究，2018（2）.