建筑結構設計中抗震結構設計問題及策略

陳雷飛 華東建筑設計研究院有限公司安徽分公司

在世界各國和地區，地震是常見的重大地質自然災害，我國重大地震災害發生活動概率很高，在目前世界上占據30%左右的比重。由于我國的重大地震災害活動發生頻率較高，各個地區經常受到地震影響，嚴重影響了我國國民經濟發展。所以，在現代我國所有建筑行業中，建筑設計和建筑施工單位要特別注意提高建筑的結構抗震性能，要對結構防震和建筑減震設計和施工方法不斷完善，避免結構抗震性能方面的安全隱患，避免隱蔽工程的質量缺陷，盡最大能力確保人民建筑財產的安全可靠。

一、地震對建筑工程造成的影響

（一）對建筑結構的整體性破壞

在進行高層建筑結構主體的實際抗震設計施工過程中，如果直接采用鋼筋混凝土作為主體結構材料進行抗震設計，將會使高層框架結構受到較大的地震影響，尤其是水平結構體系不規則時，建筑的整個主體結構面受到較大的地震的直接影響，同時也可能會直接使高層建筑主體結構的整個平面框架發生較大的扭轉位移，尤其結構端部的薄弱位置，會產生嚴重的位移變形。在地震高烈度區，沒有合理的抗震設計，比如類似于“雞腿建筑”會發生整體結構坍塌，產生嚴重的地震災害。或者沒有合理的安全防線，結構同樣會發生比較突然的脆性破壞，進而發生整體性的結構破壞。

（二）對地基的破壞

在各種高層建筑中，地基破壞是建筑工程非常重要的一部分。在建筑地基的設計中，在軟土層上的建筑物，將會受到地震自然災害更為嚴重的破壞。地基層的破壞也是近年地震自然災害中地基破壞較為主要的一部分。同時在一些高層建筑中，地基的基礎施工技術采用的主要是以軟土施工技術來進行基礎施工，在軟土中建筑地基一旦發生液化沉降現象會直接導致嚴重且明顯的主體傾斜；這種大的傾斜隨著地震波以及地基的液化沉降，將會越來越嚴重。這種現象對于整個建筑物的結構破壞嚴重程度不言而喻，甚至還有的可能會出現主體斷層或者裂縫。所以為了更好保障安全，在建筑地基的結構設計中一定是需要采用更為合理化或者科學化的建筑地基結構設計。

二、建筑結構中的抗震設計

（一）防震縫處理

在現代建筑施工過程中，建筑的主體結構接縫若處理不合理，會對整個建筑物的質量造成嚴重影響。由于地震的方向隨機性和巨大的破壞性，對于不規則的建筑結構，會導致結構抗力體系傳力不明確，局部位置可能吸收更多的能量，從而產生結構破壞。所以在，在建筑設計過程中合理設置抗震縫，可以將建筑結構分成單獨的一個獨立抗震結構，并且在這個獨立抗震結構中適當地預留出一定寬度，可以避免獨立結構在地震作用下的相互干擾，降低抗震破壞可能性，提高結構抗震合理性。

（二）選擇合適設計方案

在我們選擇設計方案時，首先所需要綜合考慮的因素就是設計施工時的地點以及實際施工條件。確定好施工地點以及實際各個方面因素后，考慮的是高層鋼筋混凝土建筑的結構合理性，以安全、科學的建筑結構方案去設計，并考慮建造成本和施工安裝難度。合理的結構設計方案應該有多道防線且剛柔結合。比如高層結構，不單純采用框架，而是將框架和抗震墻結合起來，在地震發生時，組成多道防線，可以有效的抵抗地震災害。再者，可以采用鋼結構設計方案，提高結構延性，在地震作用時，通過鋼結構的高延性，合理的出現結構鉸，吸收地震能量，可以有效的降低結構破壞，保障人民在地震發生時的生命安全和財產安全。

三、建筑結構設計中抗震設計的重要策略

（一）提升專業能力，重視設計人員的結構概念

在現代建筑結構設計中，由于高周轉，高強度的設計周期，前期方案設計中并未過多考慮建筑的抗震性能。由于部分方案人員缺乏相應的結構專業知識，或者專業知識水平不足，主要著眼于建筑的效果，而忽略結構的合理性，給后期的結構設計帶來很大的難度。若后期結構設計人員同樣沒有較強的抗震概念，會給整個結構帶來安全隱患。針對此種情況，應對整個設計流程線上的專業人員進行定期的專業培訓，尤其是抗震概念方面的培訓，讓抗震概念深入每個設計人員。尤其是一些大跨度，大懸挑等復雜的建筑結構，更應該對相應的設計人員進行培訓，在方案階段就提出合理的，科學的，抗震性能高的建筑意向。

（二）針對性選用延展性高的材料

由于地震作用的巨大破壞性，如果僅僅提高結構剛度去抵御地震作用是不合理的，也是不經濟的。采用延性高的材料，在地震發生時，延展性好的材料可以發生較大的結構變形，吸收地震能力，在地震反復作用下，也不至于發生突然性的脆性破壞。設計時應針對不同的建筑，采用對應合理的建筑材料，在兼顧結構材料強度的同時，又能有很好的延展性。所以，合理的建筑材料選用，能夠在最基本的層面上保證結構的抗震性能。

（三）抗震措施的清晰表達

大型建筑結構工程，對工程工藝和抗震方面的指標要求較高，且整個結構涉及到的專業較多，建造周期較長。在設計過程中，不僅要結構方案概念合理，更要清晰的體現在施工藍圖中。藍圖表達不清晰，或者沒有明確表達出來時，施工隊伍可能按照自己的理解進行施工，這無疑會產生一些安全隱患。所以，對于重點部位或者復雜部位，應由專門的大樣或者說明來表達，并不能一味的索引圖集，應該給出具體的，詳細的做法；在施工技術交底時，應對這些部位進行詳細的解答，并要求按圖施工。比如鋼結構的梁柱節點，或者柱腳節點，有時需要到達良好的延性，需要進行特殊處理，或者某些地方要求采用鉸接節點，以釋放節點彎矩；這些有特殊要求的地方，若在圖紙中沒有明表達，很有可能與理想的結構抗震概念背道而馳。所以，清晰的圖紙表達，明確的圖紙技術交底，對于整個結構的抗震性能同樣至關重要。

四、結語

在這些地震自然災害中，由于人們對地震的認知有限以及地震的不確定性，而且會產生嚴重的破壞性。這些因素都要求在建筑結構設計時，一定要充分了解和意識到地震的破壞性，對大自然有敬畏之心，針對不同的結構，提出有針對性的結構方案。在方案階段時，設計人員就應該介入，確保在方案階段就有合理的結構方案，從而保證實施的建筑有較高的抗震性能。設計人員在圖紙表達時，應有較強的使命和責任感，確保關鍵部位有對應的詳細表達，避免施工隊伍產生錯誤的理解而降低了結構的防震能力。