建筑结构的抗震设计理念浅谈

建筑结构的抗震设计理念浅谈

地震灾害的发生具有突发性，而且地震灾害发生后的破坏力极大。当今世界没有任何一个国家能够提前准确的预报地震。地震尤其是震级比较高、烈度比较大的地震爆发会给人类造成灾难性的损失和大量的人员伤亡，而很多人员的伤亡都是由于建筑物在地震中倒塌造成的。因此提高建筑结构的抗震能力非常重要。建筑结构的设计建造人员，必须要熟练的掌握和运用正确的建筑抗震设计，才可以设计建造出适用于抗震要求的建筑。在现代的抗震设计中，要加强完善建筑的抗震设计，要把建筑物在不可预见的地震中展现出强势的抗震基础，这也是在地震工程学需要深入探讨的问题。

标签：建筑结构；抗震设计；抗震能力

引言

随着科学技术的发展，当今世界建筑结构的抗震理论层出不穷，但是殊途同归，都是为了提高建筑物的抗震能力。而建筑物的抗震理论中，建筑结构的抗震设计理念非常重要。设计思路由弹性转变为非线性，这是新的抗震理论对建筑结构抗震设计的基本要求，这一要求也对建筑结构设计人员提出了更高的要求。建筑结构设计人员要更新知识结构，从抗震的概念设计出发，从而明确设计思路，灵活的把抗震的概念设计运用到建筑结构的抗震设计当中。因此，在建筑结构的抗震设计中应该多方考虑，做出更好的建筑抗震设计。

1 抗震设计

在汲取地震灾害造成建筑物倒塌经验教训基础上，结合长期以来的建筑结构设计经验，结合世界各国的抗震理念和设计，在建筑结构的抗震概念里逐渐形成了许多设计原则，建筑的设计思路也应从总体布局着眼，然后再确定细节的构造。抗震建筑的设计概念主要体现在以下几个重要的层次。首先，在地震灾害发生后，没有充分掌握地面运动的复杂性以及地面运动的复杂性对建筑结构造成的影响。其次，体现在地震的计算理论中。目前，抗震设计的计算理论还不能准确的反映出地震发生时，地震带来的冲击力是如何破坏建筑结构的。建筑设计的概念中强调在工程一开始设计时就应全面考虑、准确把握房屋的外形、主体结构、构件的延性等建筑的特点。

2 合理选址以提高建筑物的抗震能力

地震发生时，如果建筑物本身抗震能力弱，结构不坚固或者建筑刚性强而韧性不足，很容易遭到严重的破坏神之倒塌。如果建筑物选址不合理，地基建在地质不稳固的地方，地震会引起地表的地裂和错动以及地面沉降，这种破坏在地基不稳固的地方更加明显，因此合理选址以提高建筑物的抗震能力非常重要。在建筑物选址时，易选择地层稳固地带，应尽量避开地质不稳固的地方，如断层带、地下采空区、地下水空洞区、易液化土等地方。如果没有条件避开上述不适合建

造建筑物的地区时，应采取相应的抗震应对措施。依据国家对建筑物抗震的类别等级，采取人工加固地基、注意建筑结构的整体性、建筑物的外形匀称、建筑物的结构简单减轻建筑物自重等，都可以消除地基液化沉陷。

还有一种特殊的地质构造，那就是在地基的主要受力层内还存在土质较软的粘性土层或者不均匀的土层面时，这种地质构造若发生地震，地基会发生不均匀沉降。在此种地质构造地带施工时，应采用桩基和加强基础的措施来加固地基。

3 选择合理的平面和立面布置

建筑物的立体结构与平面设计非常重要，需要关注以下几个方面的问题：

（1）在地震水平作用力下，建筑的结构刚度和其抗震能力是双向的。建筑物在结构布置上应该能够承受住任何方向的地震。一般而言，应该使结构从平面的主轴方向上具有足够的刚度以提高其抗震能力。建筑构造的抗震能力体现在结构的刚度和韧性。结构的刚度越高，就越能削减地震的破坏力。而结构的韧性，就是要使建筑有一定的变形度。但是如果变形度过大，其自身重力效应也会破坏其自身结构。总而言之，建筑结构应该刚柔并重。

（2）结构简单。如果建筑物自身结构过于复杂，设计师很难预测和控制建筑物在遭受地震冲击力时的受力。而简单的结构，建筑设计师可以通过计算模型或者计算软性模拟出建筑物受地震影响时建筑结构自身的受力情况，对其位移内力进行分析，从而找出结构的薄弱部位并加固。因此相对于复杂结构，对简单结构的抗震性能预测是比较可靠的。

（3）建筑的整体性结构。楼盖的设计在高层建筑的整体结构中起着非常重要的作用。在高层建筑的整体结构中，楼盖相当于一个水平的隔板，其不仅是一个把惯性力传递到每个竖向的抗侧力子结构，而且再地震发生时它还可以协同这些子结构承受地震的冲击力。但是如果竖向的抗侧力子布置不均匀，则会发生变形，此时就需要楼盖协同抗侧力子结构发挥作用。

4 保障结构的延性

在完成建筑结构的设计后，还要采取措施使该结构具有适当的延性，以此保证此建筑结构可以达到预定的抗震目标。提高建筑结构的延性措施包括：（1）对于建筑结构当中柱、梁等构件，应该按照强柱弱梁的原则，增加柱子的抗弯能力。钢筋混凝土的框架在强震发生时，当地震威力致使建筑结构达到最大的非线性位移时，梁端的塑性铰的塑性转动会比较大。当柱端的塑性铰出现比较晚，那么建筑结构达到最大的非线性位移时它的塑性转动会比较小。这样就保证了框架有了比较稳定的塑性耗能构件。（2）要提高结构的延性，还要采取强剪弱弯的措施。因为剪切对于破坏根本没有延性，如果某个部位一旦发生剪切破坏时，这个部位在整个抗震结构中的作用就会丧失，柱端发生剪切破坏，建筑结构的局部就会发生坍塌，局部坍塌有可能导致整个建筑物的坍塌。因此，要采取措施来增大梁柱和柱端的组合剪力值，保证任何构件在强震发生时都不会损坏其剪力。

5 建筑结构参数计算分析

参数设计的目的是为了更好的计算地震作用力以及房屋的各构件对地震作用的响应力。这种计算主要是对每个墙柱梁板的承载力以及变形参数的计算。计算开始前，要建立与高层结构相适应的计算模型，然后依据模型和设计概念做出细致的计算。在应用计算机软件协助计算时，必须符合国家有关规定和行业规范标准。同时必须坚持具体问题具体分析，注意具体工程的特殊处理。对于比较复杂的建筑结构，要针对不同类型的地震做相应的变形分析，要采用两个及以上的力学模型，当前有剪磨理论和主拉应力理论两种，这两种不同的计算理论都有其适合的应用范围，砌块结构一般应用剪磨理论，而砖砌体一般用主拉应力理论。

根据计算机软件计算出的结果，然后才能确定建筑结构是否能运用到工程设计当中。计算结果分析的主要内容有结构的位移、扭转系数、层间的刚度、剪重比系数以及自振周期等参数。此外，对于地下室的水平位移嵌固来说，要将有层刚度作为判断依据。在高层建筑的复杂抗震计算时，要考虑平扭耦联的计算。振型数不得小于15，振型的参与质量不能小于总重量的90%。因此高层的建筑结构计算是不能一次完成的。要做不同的模型，采用不同的计算理论，对其进行多次计算分析，并根据计算结果进行多次调整，这样才能提高建筑物的抗震能力，保证建筑物在规定抗震等级的地震发生的安全。

6 结束语

总之，就现阶段而言，地震是一种在全世界范围内都无法预测的自然灾害，但是并不是要听天由命，为了减轻其危害，建筑设计人员必须在建筑工程设计方面下功夫，改变过去着眼局部的方法，从整体出发进行建筑结构的整体设计，注意建筑物的选址、选择合理的立面和平面布置、保障结构的延性以及对建筑结构进行参数分析等方法提高建筑结构的抗震能力，从而能够在地震发生时，保证人民的生命财产安全。

參考文献

[1]任峰，方鸿强.基于性能抗震设计方法的几点思考[D].第二届全国建筑结构技术交流会，2009.

[2]张字.基于性能的既有砌体结构加固改造与优化研究[D].防灾减灾与防护工程，2009.

[3]吴辉琴，刘齐茂，刘岩.在强烈地震作用下建筑结构的优化设计[J].建筑科学，2009.