建筑結構設計中的抗震結構設計理念

程麗紅 趙建武

山東省魯商冰輪建筑設計有限公司 山東濟南 250101

在建筑工程中，結構抗震設計尤為重要，需要設計人員結合工程具體建設要求，進一步優化抗震結構設計理念。積極借鑒國內外先進的建筑工程抗震設計案例，選擇適宜的抗震結構形式，從根本上提高抗震等級，確保建筑工程能夠在保障建筑用戶人身及財產安全中發揮出重要作用。

1 建筑工程抗震結構設計工作重要意義

相較于其他自然災害而言，地震給社會發展帶來的沖擊作用極大，對建筑結構會造成直接破壞。因此為最大限度預防及減輕地震災害帶來的毀滅性，還需要做好建筑抗震結構設計與安裝工作。

合理的抗震結構設計方案能夠從根本上保障建筑工程的完整性，確保建筑工程能夠充分發揮出應有使用功能[1]。在地震災害發生的情況下，高抗震等級建筑物結構不會產生整體倒塌或嚴重損害，可切實保障人民人身安全。

在建筑結構抗震設計工作開展期間，應當充分了解工程所在地區的地震烈度等級，選擇適宜的抗震結構體系。現階段建筑結構抗震設計目標完成任務主要分為以下三種：

（1）在發生小強度地震災害的情況下，建筑物不會受到破壞，其正常使用功能不會受到影響。

（2）在發生中度地震災害的情況下，建筑物會遭受不同程度的損傷，但在基本修復后仍可以繼續使用。

（3）在發生較大強度地震災害的情況下，應當最大限度保障建筑物的整體性，避免建筑物出現倒塌情況。

2 建筑工程抗震結構設計要求

現階段建筑工程抗震設計工作需滿足小震不壞、大震不倒的要求。在抗震結構設計時，應當結合地區地震發生烈度，選擇適宜的抗震設計方案。建筑抗震結構需要保持較大的彈性范圍，使結構在強度較小地震的情況下不會發生損害問題，也不必進行修補[2]。著重關注建筑結構受地震荷載率影響的結構破壞模擬分析工作，制定出易破壞構件的修補方案，從根本上提升結構整體的承載力、延展性。

在抗震結構設計時，也需要注重考察建筑工程整體使用年限及建筑工程使用功能，最容易發生倒塌事故的建筑物，進行重點抗震設計。要求在地震頻發區域有抗震結構設計期間配合使用彈性發應方式，做好中度及重度地震發生后的設計預防演算工作，切實保障建筑物抗震性能。

3 建筑工程抗震結構設計原則

現階段國家及有關部門對建筑工程抗震結構設計水平的關注度日漸提升，針對抗震結構設計工作頒布了細致的明文規定。為從根本上保障建筑結構中抗震結構設計效果，應當在設計工作開展時嚴格遵守以下原則：

（1）整體性原則。建筑結構設計工作開展期間，需要著重關注抗震結構整體性的維護工作。從工程整體角度出發，分析各類因素對建筑結構整體抗震性能造成的不利影響，切實提升建筑工程結構構件協調性，使建筑結構的抗震性能得到根本上保障。要求設計工作開展時，還需要注重分析建筑工程不同部件的力學特征，結合工程施工現場地質條件以及周邊建筑物分布情況，選擇適宜的建筑工程抗震結構形式，切實提升建筑結構整體穩定性。

（2）簡化性原則。為使建筑工程設計與施工環節的經濟效益能夠得到根本上保障，抗震結構設計工作開展期間還需要遵循簡化性原則。在豐富實踐經驗積累下，設計人員應當認識到建筑結構形式越簡單、其自身抗震性能就越強的特征。因此對于復雜的建筑結構而言，需通過簡化其結構形式，切實提升結構力學性能計算精準度，從根本上保障結構整體的平衡性。利用簡單的建筑結構還可以有效控制地震災害對結構造成的破壞力，確保建筑工程能夠抵御較大等級地震災害，增強自身抗震設計水平。

（3）抵抗性原則。為使建筑結構在受地震作用力的影響下依然能夠保持完整度，還需要進一步增強建筑結構抵抗性設計質量。要求在設計時配合使用先進的設計軟件模擬出理想結構抗震效果，分析建筑工程不同結構抗震性的要求，確保建筑工程在遭受地震災害的影響下依然結構完整。通過選擇適宜的結構，提升建筑工程整體地震抵抗力，保障建筑結構受力平衡[3]。

4 建筑結構中抗震結構設計理念主要內容

建筑結構中抗震結構設計工作對切實保障結構延性、承載力、穩定性意義重大。為從根本上提升抗震結構設計水平，需要樹立起合理的抗震結構設計理念，明確建筑工程抗震設計目標及任務，確保抗震設計方案中的結構受力傳輸路徑清晰合理，使建筑結構抗震性能設計與設計剛度相協調。

4.1 整體設計理念

建筑工程結構的整體性可直接影響到其實際運營期間的抗震性能，因此在結構設計過程中需要選擇整體性較強的結構構件，確保此鞋結構能夠充分發揮出收集力、傳遞力的積極作用，使建筑工程垂直結構可在不同等級地震的作用下依然能夠保持完整。在整體性抗震設計工作開展時，需要通過選擇適宜的材料與結構構件，保障結構整體抗震性能。

4.2 結構清晰理念

在抗震結構設計期間，應當確保建筑結構受力傳力路徑的清晰性，地震發生后建筑結構內力、位移情況的建模分析工作，精準計算出建筑物結構中的薄弱環節，并以計算結果為依據對建筑抗震結構方案進行切實優化，從根本上提高建筑工程抗震結構設計水平。

4.3 協調設計理念

要求在建筑結構中的抗震結構設計工作開展過程中，還應當樹立起結構抗震性能與設計剛度相互協調的理念[4]。要求在抗震設計時充分考慮地震作用下結構剛度及變形力，計算出建筑結構的平衡度與變形量，最大限度減少建筑結構地震作用影響，增強建筑工程結構整體抗震水平。

4.4 均勻規則結構理念

均勻規則結構理念也是建筑工程抗震結構設計重要理念之一，對從根本上保障工程整體控制水平具有積極作用。設計人員在使用均勻規則結構設計方式時，需著重關注建筑結構布局的合理性，確保建筑工程結構抗側高度基本相同，增強結構整體的穩定性與抗震性能。

5 建筑結構中抗震結構設計要點

5.1 建筑結構體系選擇

如建筑工程以混凝土材質為主，工程結構不僅為受力體系，也為荷載傳遞體系，與建筑工程實際運營期間的安全性及可靠性關聯密切。在建筑結構設計工作開展時，還需要著重分析建筑物施工材料性能、建筑整體功能、建筑施工場地及環境要素。由于建筑工程抗震性能會受各類因素影響，因此需要在設計工作開展期間選擇適宜的建筑結構體系。

就目前來看，建筑工程結構體系種類較多，不同結構的優缺點顯著。如在建筑工程中使用剪力墻結構，能夠從根本上提升工程整體承載力及側向剛度，但由于其體積較大，無法適應大空間布置要求[5]。框架結構布置靈活性較強，但在應用在剪切變形的柔性建筑結構中，抗震效果無法達到理想目標。因此現階段建筑工程抗震結構設計工作多采用剪力墻與框架相結合的方式，通過充分發揮出此兩種結構優勢，穩定提升工程整體抗震水平。

框架-剪力墻建筑結構體系應用時，由于框架及剪力墻結構自身的高度差異性較大，導致建筑工程在地震作用影響下的結構會呈現出不同大小的位移，因此需要在設計期間著重關注兩結構的變形協調性。

在建筑工程混凝土結構設計與選擇期間，需要保障結構體系簡單、實用，能夠充分承受來自地震荷載的變形力與沖擊度，使各構件相互協調配合，保障整體結構共同支撐水平。

著重加固處理建筑工程薄弱之處，提升建筑工程布局合理性。舉例而言，在建筑工程為高層的情況下，可使用純剪力墻結構，最大限度增強建筑工程抗震水平。在建筑工程為綜合體的情況下，可使用簡體結構，滿足工程整體使用性能。

5.2 建筑結構布局設計

在建筑工程結構設計期間，結構布局的科學性與合理性也可直接影響到建筑整體抗震性能，如建筑結構布局平面，豎直面規則度、剛性等設置水平會使建筑工程整體抗震性發生變化。為從根本上保障建筑工程抗震結構整體設計效果，需要著重關注以下要點：

（1）建筑結構布局中的各構件分布應當保障規則且對稱，要求建筑中心及剛度中心始終處于重合狀態。

（2）豎直建筑結構布局需采用合理方式降低建筑重點，避免建筑工程出現錯落問題，對工程后續抗震性能造成嚴重不利影響。

（3）建筑結構墻體、支撐柱等強度及剛度需要滿足實際設計標準，確保此些關鍵結構的抗震等級符合現行技術規范。

（4）做好抗震等級設定工作，確保建筑工程能夠在不同地震情況下就能夠保障完整安全。與地質勘查部門進行密切溝通，結合地區歷史地震發生資料，確定建筑結構抗震等級。

5.3 設置多道抗震防線

建筑工程體系為多種延性分體系，不同分體系需要使用有效的延性連接方式，以從根本上保障結構整體抗震效果。以建筑工程中的框架-剪力墻結構為例，該結構主要就是將框架與剪力墻結構結合在一起。在地震等級較大的情況下，如單一分體系受到破壞，其他分體系依然可以保障建筑結構整體完整性，形成多道抗震防線。

建筑結構可借助設置多道抗震防線來抵御地震破壞力，避免建筑在較強地震作用下出現倒塌問題。通過將多個分體系連接在一起，如使用剪力墻連梁結構，降低地震破壞作用下的建筑物整體塑性變形度，從根本上保障建筑主體結構的完整性。

5.4 結構性能參數計算

在建筑工程抗震結構設計工作實施過程中，還需要做好結構性能參數計算工作。具體而言，建筑結構參數與建筑工程抗震結構設計合理性密切相關，并可直接影響到建筑工程整體抗震性能。因此在抗震結構設計時，需要配合使用先進設計軟件，精準計算出建筑體所需承受的地震作用力、在地震災害發生時建筑物應當具備的荷載作用力。構建建筑結構三維模型，模擬不同地震等級下建筑結構反應，使設計出的抗震結構設計方案更加科學可行，能夠在保障建筑工程運營全壽命周期中發揮出重要作用。

在建筑結構性能參數計算過程中，還需要計算出結構變形率以及低循環疲勞效應，明確建筑工程損傷性能參數以及受力彈性范圍。依據建筑工程允許最大損傷值，對建筑抗震結構進行進一步優化，增強建筑工程整體抗震等級。

5.5 加固抗震構件

在建筑結構中，部分構件極易受到地震作用破壞，需要設計師重點關注此類構件的加固工作，從根本上提高構件抗震等級。具體而言，建筑工程中的突出屋面縱向天窗架、具有支撐主體結構節點的支撐壓屈、互撞墻，硬山墻與窗間墻等均容易受到地震作用影響，需要在設計過程中使用粘貼鋼板、纖維等技術方式，保障工程整體建設水平。

要求使用延性較強的建筑材料，確保建筑構件具備良好的抗震效果。抗震構件材料的選擇工作還需要結合建筑結構本身設計高度、地基情況等要素，根據材料質量情況檢驗建筑工程結構整體抗震性能，使建筑工程抗震效果與設計要求相符。

6 結語

總而言之，為從根本上保障建筑工程設計水平，需要著重關注結構抗震設計環節。要求設計人員認識到抗震設計的重要意義，選擇適宜的抗震結構形式。結合建筑工程具體建設要求，不斷完善建筑抗震結構設計方案，確保建筑工程抗震等級能夠滿足現行國家規定，為保障建筑工程高質高效建設奠定堅實基礎。