建筑結構設計中抗震設計要點

劉萬民

中車長春軌道客車股份有限公司 吉林長春 130062

我國是一個地震頻繁的國家。在近代，罕遇地震給國家和廣大人民群眾造成了巨大的傷害。因此，在工程建設中從決策到技術層面“抗震安全”越來越受到關注。雖然目前的建造工藝突飛猛進，但對地震的研究水平還遠遠不夠，還不能預測地震。雖然目前我國的地震烈度區(qū)劃圖在我國已經做得非常精準并且非常的科學，但它是基于有限的歷史數據。在我國，大型地震或特大型地震有時也會出現在低烈度地區(qū)。同時，地震發(fā)生時，地震動的三要素存在較大不確定性，即使在同一地區(qū)，不同類型的地面運動在地震過程中對建筑物的破壞也不盡相同；地震還存在震級、傳播路徑、震中距離和震源機制等許多非確定因素，給地震研究帶來了很多困難[1]。

1 抗震設計的意義

地震活動是一種很難準確預測的自然災難，以現在的技術手段不可能準確地對地震活動做出預測。但是依據現實條件，提前采取防護手段也是一種非常好的預防手段。對于非選擇性、危險性大的地震活動，如何用科學的理念和技術來預防地震的損害、來減少地震造成的各種損失。現在，世界上絕大部分的國家都有各自的建筑抗震設計規(guī)范。小型地震不會對建筑結構造成損害，中型地震可以做到對建筑物進行加固建筑物仍然可以使用，在大型地震建筑物不會倒塌保證人員的安全。這一抗震設計原則得到了廣泛的認可和推廣，極大地提高了建筑結構的抗震性能。受到地震災害影響過程中，如果建筑物的使用功能和所采用的結構布置不協(xié)調，那么結構體系的抗震性能難以得到有效利用。當出現破壞時，新建的建筑費用要比維修舊建筑的費用高。從經濟成本來講，是非常不合算的，所造成的經濟損失是無法估計的，這是建筑結構抗震設計的首要任務。

當前的建筑結構的抗震設計中，對于建筑結構性質、空間作用、材料及外界因素等問題的分析還不夠全面。因此在進行抗震設計的過程中，不僅要對相關專業(yè)理論知識進行深入運用，同時也要不斷結合抗震經驗，提出更加科學的抗震設計思路，才能有效提升建筑的抗震能力。

2 建筑結構設計中的抗震設計要點

2.1 鋼結構抗震設計

鋼結構建筑的優(yōu)點是重量輕，承載能力高，結構構件標準化程度高，鋼結構建筑的主要承重構件由鋼板和型鋼構成，材質均勻，各向同性好，結構可靠性高。鋼結構的材料屬理想彈性體，符合工程力學的基本假定，可在抗震設計中充分發(fā)揮鋼結構的材料塑性、彈性好的特點，允許有適度的變形，能很好地承受動力荷載，在罕遇地震作用下保持結構體系的穩(wěn)定，避免倒塌。高精度的加工制作工藝可以做到等強連接，實現強連接弱桿件的抗震設計原則，大大提高建筑物的抗震和承載能力。鋼結構在我國得到越來越廣泛的應用，特別是在大型公共建筑和基礎設施中。其中最重要的是機場車站、體育場館、高層建筑等。鋼殼體結構近年也得到應用，具有很好的空間傳力性能，能以較小的構件厚度形成承載能力高、剛度大的承重結構，能覆蓋或圍護大尺度的空間而不需要中間支撐，兼顧到承重結構和圍護結構的雙重作用，同時也有較好的抗震性能[2]。

2.2 組合結構抗震設計

這里所提到的組合結構主要指的是由型鋼、鋼筋混凝土組合澆筑成整體的結構，也稱為鋼骨混凝土結構或勁性鋼筋混凝土結構，以組合構件作為主要承載結構體系。其中主要構件為由型鋼（或焊接鋼構件）- 鋼筋混凝土構成的梁、柱、墻等組合構件。型鋼 -鋼筋混凝土組合結構綜合了鋼結構和鋼筋混凝土結構的優(yōu)點，并且各自克服了鋼材和混凝土在抗震體系中的缺點：混凝土結構自重大、鋼材在受到水平荷載時容易發(fā)生屈曲。型鋼 - 鋼筋混凝土組合結構具有高的承載能力以及有效地減輕結構的質量。當前在各種高聳的建筑物中，鋼混組合結構都得到了廣泛的應用，其中鋼管混凝土結構目前應用的最為廣泛，鋼管對混凝土的約束，使混凝土處于三向受壓的狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強度，因此，這種組合結構擁有非常高的強度，來抵抗地震作用。型鋼 - 鋼筋混凝土結構具有良好的抗震性能以及延性，能滿足在不同條件下的抗震設計。

2.3 荷載作用

建筑物受自重、樓屋面可變荷載、豎向地震力等豎向作用和風荷載、水平地震力等水平作用。由于建筑物嵌固部位位于地面或地面以下，在分析水平作用下的力學性能時，可以近似將建筑物整體看成嵌固于地面的懸臂結構，水平作用的彎矩和變形效應將隨建筑物高寬比的增大而顯著加大。對于高度較低的單層、多層建筑，水平荷載效應較小，主要考慮豎向作用影響。對于建筑，隨著房屋高度增大，風荷載、水平地震作用成為結構受力分析應考慮的主要因素。對于高層建筑中大跨度、長懸臂、連接體、懸挑等結構、帶轉換層的建筑以及高抗震設防烈度地區(qū)的建筑，還應充分考慮豎向地震作用影響[3]。

3 結語

地震災害的發(fā)生是不可預期的，地震等級和發(fā)生的時間都不可能進行預測，但是以現在的技術完全可以在地震發(fā)生時對非震中區(qū)域做出相應的預警，從發(fā)出預警到地震波傳播至設防地區(qū)前的這一過程中，建筑物的抗震性能就顯得格外的重要，它可以為廣大的人民群眾提供寶貴的逃生時間，因此，在民用建筑設計的過程中必須充分了解到抗震設計的意義所在，確保設計的結構能夠保證建筑結構整體的穩(wěn)定性。為達到這一要求，必須對抗震設計進行深入的了解，并在設計過程中充分利用各種抗震措施，使建筑物滿足抗震設計的要求。