建筑结构设计的抗震措施

试论建筑结构设计的抗震措施

摘要：近年来，我国地震频发，地震是一种自然现象，它具有无法预报、破坏严重的特点，因而在工程中尽可能的减小震害就显得十分重要。随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展，结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。本文对建筑结构设计抗震措施进行了探讨，分别介绍了建筑物不同部位的隔震或减震措施，并对结构设计中常见的减震技术作了阐述，指出建筑物结构设计过程中应着重考虑抗震问题，并采取适当的措施。

关键词：建筑物, 结构设计, 隔震措施

中图分类号： s611文献标识码：a 文章编号：

引言

一直以来, 我们在建筑设计中有关抗震的要求，都是坚持了“小震不坏、大震不倒”的原则。虽然设计方面在抗震方面也采取了很多措施，但是由于各种原因，还是不可避免的出现了在地震中因为建筑结构方面的问题而给人们带来巨大损失的例子。分析原因，有建筑结构设计方面的因素，也有施工方偷工减料，私自修改设计方案，没有真正将抗震措施落到实处的因素。在这里,我们对建筑设计中抗震的基本类型、主要措施结合具体实践经验进行研究，以期和同仁交流学习。

一、建筑结构抗震措施的衡量标准

对于性能的要求，现行抗震设计规范有两种基本的表达方式：一种是以损坏的程度来描述，另一种是以用途的重要性即抗震设防分

类来描述。建筑结构中的损坏程度划分为不损坏和属正常维修下的损坏、可修复的破坏和倒塌；抗震设防分类则分为甲、乙、丙、丁四类。对某些钢筋混凝土结构，现行规范给出了正常维修和倒塌的层间变位角作为定量指标。对于不同的设防类别，现行规范规定了不同的抗震措施，如乙类建筑的抗震措施要比丙类建筑的抗震措施按有关规定提高一度。按规范提高抗震措施后，在遭遇到相当于本地区设防烈度的地震影响时，由于地震作用不提高，乙类建筑毁坏程度比丙类建筑要轻些。在遭遇到本地区罕遇地震影响时，乙类建筑的抗倒塌能力比丙类建筑要明显提高。显然，结构的抗震能力缺乏明确的数量的变化。

借助于现行《抗震鉴定标准》所引进的”综合抗震能力由数量上的区别”有可能使不同性能要求的结构所具有的抗震能力由数量上的区别。例如，结构抗力的高低，可用结构楼层的受剪承载力与设计地震剪力的比值，即楼层的受剪承载力与设计地震剪力的比值即楼层屈服强度系数来表征；结构变形能力的高低，可用结构所具有的变形能力与基本变形能力的比值来表征。从而使不同性能要求所对应的坑震措施得以数量化。

如果把按现行抗震设计规范进行设计的丙类结构作为符合基本性能要求的结构，即其抗力和变形能力的组合结果，可定义为综合坑震能力的基本值；对于性能（包括变形）要求较高的建筑结构，如乙类建筑，其综合抗震能力应低于基本值。高低的具体取值，可根据性能要求确定

在确定综合抗震能力的两个因素中楼层屈服强度系数的定量在

现行的抗震设计规范中已经是现成的，可以根据结构构件的实际截面尺寸和配筋，取材料强度标准值按承载力计算的有关公式得到，这里不在重复。以下重点研究的是变形能力比值的定量变化。

二、建筑结构的主要隔震措施

建筑物的抗震设计中，我们通常是对地基进行特殊处理、设置抗震装置、对建筑的上部结构进行防震设计，这几种措施通常是混合使用的，但是我们结合地震构造特点及建筑物本身结构,会有侧重的在关键部位设置隔震层，依据隔震层的位置不同我们把建筑物的隔震设计分为以下几种。

1.建筑物地基采用特殊材料隔震

建筑物基础隔震，主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理，削弱地震时的地震波，从而减少地震对建筑物的损害。传统上是在建筑物的基础部分交替铺上粘土和砂子，或者直接设置粘土或砂子垫层。

在中国建筑史上，曾经有人以糯米为原材料，在建筑物的基础部分设置垫层，减少地震对建筑物的损害。近年来，在这方面的研究已经取得了突破性进展，以沥青为原料研究出一种特殊材料，以此设置隔震层效果更好。

2.建筑物层间隔震措施

层间隔震这种方法主要适用于旧房改建，在施工方面具有简单、易操作的特点。与建筑物基础部分设置隔震装置的办法相比，层

间隔震的效果不是非常明显，减震的效果可以达到1 /10~3/10的范围。

这种方法主要是依靠设置在建筑结构各层间隔的减震装置吸收或者削弱地震能量，从而减小地震对建筑物的危害，设置的装置基本与基础隔震的相同。

3.建筑物基础设置隔震装置减震

这一种隔震措施主要是在建筑物的基础与上部建筑之间设置特殊装置，减少地震向上传递，最高可减少地震对建筑物传递能量的2 /3，但是, 这种措施的缺陷是不适用于高层建筑，因为在高层建筑设置这种装置会延长建筑结构自身的自振周期，起不到减小地震对建筑物损害的目的。通常采用的办法有：摩擦滑移隔震、粘弹性隔震等几种，设置的装置有橡胶垫、混合隔震装置等。

4.建筑物结构悬挂隔震

悬挂隔震是将建筑物的大部分或者整个结构悬挂起来，也就是我们通常所说的悬挂结构，这样，当地震来临时，地震的能量不会传递给悬挂起来的结构，从而达到减小地震损害的目的。这种隔震方式最常见于大型钢结构，大型钢结构总是采用钢结构悬挂体系，以此隔震。大型钢结构一般分为主框架和子框架，在悬挂体系中，子框架通过索链或者吊杆悬挂于主框架上，当地震来临时，主框架会随着地壳运动发生摇摆，但是，子框架和主框架之间是能够活动的索链和吊杆，地震的能量到达这个部位的时候就会削弱，不至于传递到子结构产生惯性力。

三、建筑结构设计中常用的减震技术

我们这里所说的建筑物结构设计中常用的消能减震技术是借助

建筑物以外的部件来增加建筑物的阻尼，消耗地震传递给建筑物结构的能量，避免建筑物因地震而受到损害。

用于减小地震对建筑物损坏、保护建筑物安全的装置和元件很多，通常都是各式各样的消能器和阻尼器，我们习惯上把这些装置分为滞回型和粘滞型两种。这种技术的使用非常广泛，主要有以下几种情况。

1.对建成建筑物的抗震加固

在对建筑物的地基或基础进行隔震设计时，我们一定要在建筑物没有动工以前按照隔震设计的措施，完成相应的工作。最迟也是在建筑物的施工过程当中，在建筑物的关键部位设置特殊的隔震装置。然而，建筑物建成以后，如果想对其进行抗震加固，就要采用增加阻尼的办法，在建筑物的结构上重新添加消能减震装置。这些消能减震装置更适用于高层建筑、钢结构，从适用的部位来说，也是很广泛的，它不仅可以应用于建筑物的上部结构，也可用于建筑物的隔震夹层。

2.新建建筑物的结构设计

随着人们安全意识的不断增强，建筑结构设计理念的不断更新，人们对建筑结构的减震、隔震设计越来越重视。我们在设计的时候，除了对建筑物的基础部分采用特殊处理之外，还可以借助消能减震装置或者元件削弱地震对建筑物的作用力，保护人们的生命财产