建筑結構抗震設計若干問題的探究

師冬梅 王光

摘要：本文首先闡述了建筑工程結構抗震設計研究的關鍵意義，接著分析了建筑結構分析方法和基本假定，最后對建筑的抗震設計進行了探討。希望能夠為相關人員提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：建筑結構;抗震設計;若干問題

引言：

基于地震屬于不可抗力的自然災害，同時具備了很強的不可預估性，一旦有地震災害產生，將會對建筑以及民眾的個人安全、財產安全產生極大的影響。因此，為了可以有效降低地震的影響程度，結構工程師在建筑抗震設計時，要注意多學習多思考多總結，從結構概念到結構構件布置都有清晰的理解，如此才可以將建筑的抗震設計落實到實際工程項目中，并以此來確保設計質量得到提升，增強建設物的抗震能力，防止因為地震而造成的嚴重后果。

1 建筑工程結構抗震設計研究的關鍵意義

從目前情況來看，地震是人們平時生活中最常發生的自然災害之一，同時地震災害產生以后的危害性、破壞性非常大，并且也具備了很強的不可預估性。因此，一經發生地震，影響程度將特別大，倘若人們居住的建筑沒有抗震能力，就會危及民眾的個人安全以及財產安全。可見，建設物本身的抗震能力具有了特別關鍵的作用。在很早以前，我國在對建筑結構抗震標準方面就提出了“小震不壞、中震可修、大震不倒”的準則，所以大部分結構設計人員都意識到了建筑結構抗震能力的重要性，并且按相關規范、標準要求進行建筑結構抗震設計，以保證建筑抗震能力得到顯著的提升，繼而保障建設物的整體安全穩固性，這樣就能最大程度上降低地震對民眾生命財產安全的影響程度。因此結構設計人員的責任重大，如何使建筑在地震來臨時發揮出應有的抗震能力，保證人民生命安全與財產安全是結構抗震設計人員需要重點研究的內容。

2建筑結構分析方法和基本假定

2.1計算模型和整體分析方法

建筑內力和變形計算應當采用能夠合理反映結構受力特性的計算模型。一般情況下應建立空間三維的整體計算模型，對于復雜高層和超建筑結構還應采用多種力學模型進行分析比較，確保分析結果的可靠性。建筑結構的計算模型應根據實際計算精度的需要，充分考慮不同工況對各種荷載效應的影響，如施工過程對重力荷載效應影響、不同風向及風向角對風荷載效應的影響、雙向水平地震的耦合等。對于需要考慮結構動力響應、材料非線性的情況，應相應采取時程分析、彈塑性分析予以補充計算分析。在進行結構設計之前，還應認真分析判斷力學模型的合理性和計算結果的準確性。

2.2荷載假定

作用于建筑的主要荷載大致可分為豎向荷載、風荷載和地震作用三類。其中豎向荷載包括建筑物自重、樓屋面可變荷載和雪荷載等，通常等效為沿豎向作用的均布荷載進行計算。風荷載與所在地區平均風壓、房屋高度、建筑體型以及結構對風荷載的動力響應等因素有關，涉及較為復雜的流體動力學問題，目前難以進行精確求解，相關數值和影響系數大多通過觀測統計和風洞試驗數據獲得，這方面理論研究有待進一步深入。實際地震力對建筑物作用機理非常復雜，與震源機制、震級大小、震中遠近等地震因素和特征周期、阻尼比等建筑物自身的動力響應特征都密切相關，目前主要基于地震反應譜理論，根據地震影響系數曲線分別計算水平和豎向地震作用。

2.3變形假定

進行重力荷載和多遇地震作用計算分析時，在幾何非線性的影響可忽略不計的前提下，通常采用小變形假定簡化計算。對于剛重比較小的建筑結構，可以采用內力和變形增大系數修正小變形假定下的線性計算結果的方法，近似反映二階附加效應。在進行罕遇地震作用的計算分析時，對結構薄弱部位應補充相應的彈塑性變形驗算，確保實現“大震不倒”的設計指標。

3建筑的抗震設計

3.1傳統抗震設計

傳統抗震設計注重提高建筑的抗震承載力。目前我國抗震設計一般通過“二階段”設計方法實現“三水準”設防目標。“三水準”即“小震不壞、中震可修、大震不倒”，“二階段”即小震作用下彈性計算和大震作用下彈塑性驗算。通過地震作用計算可是實現第小震和大震水準下的設防要求，中震設防要求通過抗震機構控制和抗震構造措施實現。在進行建筑抗震設計時，除根據建筑結構特點，應用底部剪力法、振型分解反應譜法及必要的補充時程分析地震作用計算外，還應注意強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件等內力調整措施和抗震構造措施的實現，確保建筑在較大地震力作用下能夠按照設計意圖實現抗震耗能和關鍵構件的安全。

3.2抗震性能化設計

除提高抗震承載力外，通過隔震、消能減震等方法減少地震作用對建筑影響的思路也逐漸被應用到建筑設計實踐中。抗震性能化設計在綜合考慮抗震設防、震后損失、工程造價等因素的情況下，分級設定抗震性能目標，區別關鍵構件和耗能構件的抗震性能水準，允許結構在承載力和延性之間取得平衡，為抗震設計提供了新的思路和發展方向。

3.3抗震等級的確定

建筑結構的抗震等級，是保證抗震措施的重要參數，因此，正確地確定抗震等級，才能保證建筑抗震能力。框架結構、抗震墻結構的抗震等級按規范表格直接確定，而框剪結構，應根據規定的水平力作用下結構底層框架部分承受的地震傾覆力矩與結構總地震傾覆力矩的比值確定相應的抗震等級，當比值小于等于10%時，剪力墻部分抗震等級按剪力墻結構，框架部分抗震等級按框剪結構;當比值大于10%但小于等于50%時，按框剪結構確定抗震等級;當比值大于50%時，框架部分抗震等級按框架結構，剪力墻部分抗震等級按框架結構。

3.4防震縫的寬度

建筑設置伸縮縫、沉降縫時，變形縫的寬度均應滿足防震縫的寬度要求。防震縫的寬度計算方法，規范中有明確的計算方法，需要注意的是，當兩側的建筑結構形式不同、層數不同時，應按高度較小的建筑確定防震縫寬度。但根據以往的震害發現，雖然防震縫寬度滿足規范要求，但在強烈的地震作用下仍然有發生碰撞的可能，兩側的建筑飾面實際上又減小了防震縫的有效寬度，因此，建議適當加大縫寬，在有條件時，加大建筑結構的側向剛度，以減小地震作用時建筑的水平位移。

結束語：

在建筑結構設計時，應對建筑結構的抗震設計進行深入研究，以保障建筑項目的安全性、適用性和合理性。為此，主要以建筑結構抗震設計為研究對象，從抗震設計的關鍵意義出發，對于建筑工程結構設計中的抗震問題及時進行總結很有必要。

參考文獻：

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