建筑結構抗震設計中的抗震結構抗震設計理念研究

武昌首義學院 湖北 武漢 430070

引言

我國相關規范中明確要求如果地區抗震設防烈度在Ⅵ及Ⅵ以上，就需要對建筑結構進行抗震設計。近年來，我國各地區地震事故頻發，不僅造成巨大的社會經濟損失，而且危害了公眾的財產與生命安全。因此，如何提升建筑結構抗震性能、提高建筑物防御地震的能力成為建筑結構設計領域關注的焦點。與此同時，隨著社會的發展，公眾物質生活水平顯著提升，對建筑結構穩定性、安全性及功能性也提出了更高的要求，建筑抗震能力也成為衡量建筑結構質量的重要標準之一。在此背景下，研究建筑結構抗震設計中的行陣結構抗震設計理念，進一步夯實該理念的理論基礎，并積累豐富的實踐應用經驗已經成為一項重要的課題。

一、建筑結構抗震設計基本原則

我國幅員遼闊，部分地區處于地震多發地帶，并且所遭受的地震強度有所差異，因此各地區建筑結構抗震設計的基本原則也有所不同。綜合來看，建筑結構抗震設計基本原則為“小震不壞，中震可修，大震不倒”[1]。具體而言包括以下三大方面：

其一，在輕度地震區域，地震所造成的荷載作用較輕微，對建筑結構的影響也在建筑結構彈性范圍之內。在此區域內建筑結構抗震設計的基本原則為精準核算建筑結構荷載力及彈性限值。

其二，在中度地震區域，地震所造成的荷載作用會對建筑主體結構造成一定的破壞，因此建筑結構抗震設計的原則為對被破壞部位進行修補、加固建筑結構。

其三，在重度地震區域，在地震的作用下建筑結構主體不僅發生了較為嚴重的變形與損壞，且其結構構件也會出現不同程度的損壞，建筑結構設計的基本原則在于避免建筑物倒塌。

二、建筑結構抗震設計中抗震結構抗震設計理念概述

建筑結構抗震設計中抗震結構抗震設計理念的理論基礎為逆靜力理論，該理論在對不同等級地震所產生的荷載作用、建筑結構剛度等進行合理假設的基礎上明確了建筑抗震作用力的計算過程，并將地震荷載力的作用點確定在建筑結構中心。在該理論的引領下，建筑結構抗震設計理念獲得了長足的進步，并逐漸成為建筑結構抗震設計實踐的統領[2]。在建筑結構抗震設計中需要重點關注的抗震設計理念主要包括兩種類型：

其一為體型設計。從實踐經驗來看，具有不規則體型的建筑結構在地震中往往更易因荷載力的作用發生結構變形，主要原因在于不規則體型建筑結構較為復雜，地震荷載力會導致建筑平面及空間結構錯位，影響建筑結構的穩定性。因此，在建筑結構抗震設計中需盡量選擇規則的建筑體型，如扇形、圓形、三角對稱形等，以此在水平分布上達到建筑所受地震荷載力的平衡。

其二為平面布置設計。其是指對建筑結構內大梁、柱樁等關鍵部位的合理、科學規劃與布置，當建筑物遭遇地震時，合理的平面布置能夠降低其荷載力產生的波動影響，以此提升建筑結構整體的抗震性能。

三、建筑結構抗震設計中抗震結構抗震設計理念應用要點

基于上述建筑結構抗震設計基本原則及抗震設計理念主要內容，下文將簡要分析抗震設計理念在建筑抗震結構設計中的應用要點。

(一)增加短柱的受壓承載力。建筑結構抗震設計中，除了要滿足建筑結構強度、剛度要求以外，還需要滿足延性要求。隨著建筑物高度的增加，其底層柱所承載的軸力也會明顯提升，加之鋼筋混凝土自重較大，為了滿足建筑結構延性要求就需要控制底層柱的軸壓比，此種方式必然會導致底層柱橫截面積增大繼而形成短柱，甚至會成為剪跨比小于1.5的超短柱。當遭遇地震時，短柱因塑性能力較小會呈現脆性破壞[3]。

提升短柱的抗震性能，主要為提升短柱的延性，可以從以下兩個方面著手：其一為增加短柱的受壓承載力以減小短柱橫截面積、提升短柱剪跨比，繼而改善建筑結構整體的抗震性能。常用的設計方法為采用高強度混凝土，但此類混凝土材料自身延性較差，因此還需要采用其他措施保證其抗震能力；其二為采用鋼管混凝土柱，在鋼管的約束下，混凝土短柱會受到三向壓力，可大幅度提升混凝土短柱的抗壓強度、極限壓應，加之鋼管混凝土柱截面約為普通混凝土柱的一半，可以顯著提升底層柱剪跨比，繼而改善建筑結構抗震性能。

(二)完善建筑立面、結構豎向布置抗震設計。建筑結構體系的合理選擇是建筑結構抗震設計中的重要內容，建筑結構體系、結構剛度的變化等都會對建筑結構抗震性能造成不同程度的影響。首先，需要從建筑結構整體入手，充分考慮某一建筑結構強度、剛度等對整體結構抗震能力的影響。同時要保證建筑結構之間留有一定的贅余度，當建筑物遭遇地震時，即使某一建筑結構遭到破壞也不會影響整體結構的穩定性；其次，在建筑主體結構豎向布置時，要充分重視對豎向剛度的控制。以框架結構為例，在建筑結構抗震設計中要保證某一樓層與其相連上層樓層之間側向剛度紙筆不低于0.7；該樓層及與其相鄰樓層之間側向剛度比不低于0.8等。以此降低豎向剛度薄弱層對建筑結構的影響。

(三)分體柱設計的合理應用。當建筑結構受到地震荷載力的作用時，建筑結構內的短柱會出現受力不均勻的現象。因此當地震發生時，建筑結構內的短柱極有可能會因抗剪能力不足出現裂痕、嚴重錯位，甚至會出現短柱倒塌的現象，導致建筑結構抗彎、抗剪效力無法正常發揮。因此，在建筑結構抗震設計中，需要在抗震性能規劃的基礎上合理選擇分體柱設計，借助人力作用消減建筑結構內短柱的延性破壞，保證短柱所承受荷載力與其抗彎、抗剪效力達到平衡，繼而提升建筑結構整體的抗震能力。

結束語

現代城市的發展對建筑結構抗震設計提出了更高的要求，為避免地震威脅公眾財產與生命安全，需要充分中抗震結構抗震設計理念在建筑結構抗震設計中的應用，并選擇能夠滿足建筑結構抗震設計、建筑結構施工等要求的抗震措施，在提升建筑結構抗震性能的同時保證建筑結構功能設計的合理性與科學性。