建筑结构抗震性能设计方法分析

建筑结构抗震性能设计方法分析

摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，地震频发给人们的

生命和财产造成了巨大的损失，也对我国经济社会发展造成了重大影响。将建筑

设计与抗震设计有机结合是实现建筑物抗震设计要求的必然选择。文章指出了建

筑工程结构抗震设计中存在的问题，总结了提升建筑工程结构抗震性能的有效措施。

关键词：抗震性能设计；性能水准；性能目标

引言

近百年来建筑结构抗震设计方法的研究和进展，已从最早的静力侧力法逐步

发展到考虑地震地面运动特征和结构自身动力特性的反应谱法，进而发展到抗震

性能设计方法，使得建筑结构抗震设计既反映了地震作用的随机性，考虑了小震、中震、大震不同水准地震作用下结构的受力、变形和损伤状况，又可根据不同要

求和结构中不同构件对结构安全所起的作用区别对待，采取有针对性的分析和抗

震措施，做到建筑结构抗震设计既安全又经济合理，其意义是十分重大的。近百

年来，建筑结构抗震设计方法在总结震害、大量科学研究成果的基础上取得了长

足的进展，通过对现行规范规定的抗震性能设计方法进行讨论，提出了若干补充

建议。

1建筑结构抗震性能设计目标

地震灾害是地壳快速释放能力，在此过程中会出现较大振动，具有突发性、

破坏力强、可控性若等特征。为维护人民的生命财产安全，需注重建筑结构抗震

设计，以优化建筑性能。基于以往建筑抗震经验，参照地震作用下的建筑的破坏

规律与抗震理论，对建筑抗震性能设计进行管控。建筑结构设计中的抗震性能设

计目标有二：（1）确保抗震设计达标。抗震性能设计中需在满足国家及行业相

关标准的同时，委托设计单位与开发单位就建筑外观、使用性能等进行规划，确

保建筑结构的实用性、美观性与经济性；（2）提高建筑质量。建筑设计人员需

依据工程现场的周边环境与地质条件等分析静态地质情况下地震震动的变化情况，从而提升建筑的抗震性能，以保证建筑质量。

2抗震性能设计方法补充建议

2.1楼盖抗震性能目标

地震作用下，结构楼盖系统主要起着协调周围各连接竖向构件抗侧力的作用。一般建筑平面规则且楼板面无大的缺失、开孔或凹凸变化的情况，在地震作用下

楼板面内仅产生较小的应力，此时的楼板可定义为普通构件，其抗震性能目标可

相应定得较低，但有时楼板在地震作用下起着关键构件的作用，如常见的弱连接

楼盖，此时如果楼盖严重破坏将导致与其相连接的竖向构件丧失承载能力，因此

合理确定其抗震性能目标十分重要，表8为建议的楼盖抗震性能目标。

2.2对关键构件宜允许单独进行性能设计

对于某些致命的关键构件，不必与整个结构的性能目标一致，可单独进行性

能设计。例如某一高层建筑，建筑要求在角部仅用一根柱子支承上部几十层建筑，而该柱又有6层楼高，如果整个结构采用性能目标C进行设计时，关键构件在罕

遇地震时性能状况应为轻度损坏，但实际设计时在罕遇地震下该柱宜处于弹性状

态以确保安全，因此该柱可单独进行性能设计，而不受整个结构性能目标的限制。反之次要构件，也允许采用比整个结构性能目标略低的性能目标进行设计。总之，

采用性能设计时应更加灵活地应用，随不同构件设计的需要采用相应的性能水准。

2.3选择合理的结构布置，协调好建筑与结构的关系

应从平面体型和立面变化等方面考虑提高结构的总体刚度以减少结构的位移。在结构布置时，应加强结构的整体性及刚度，加强构件的连接，使结构各部分以

最有效的方式共同作用；加强基础的整体性，以减少由于基础平移或扭转对结构

的侧移影响，同时应注意加强结构的薄弱部位和应力复杂部位的强度。简单地说

就是使结构各部分刚度对称均匀，各结构单元的平面形状应力求简单规则，立面

体型应避免伸出和收进，避免结构垂直方向刚度突变等。平面的长宽比不宜过大，以避免两端相距太远，振动不同步，应使荷载合力作用线通过结构刚度中心，以

减少扭转的影响。尤其是布置楼电梯间时不宜设在平面凹角部位或端部角区，它

对结构刚度的对称性有显著的影响。

2.4大震弹塑性分析

对大底盘双塔的抗震性能与受力状况进行分析，本次计算采用STRAT对多塔

动力弹塑性进行分析。本次计算中构建的分析模型中梁柱墙为纤维单元，楼板为

分层壳纤维单元，依据基本的纤维的拉压非线性本构特性可知该项目中的构件与

建筑整体的非线性性能符合要求。计算中选取了2组天然波与1组人工波进行计算，由计算结果可知大震作用下的建筑主体抗震性能及使用功能符合设计要求，

即大震作用下建筑使用功能不会受影响，也不会出现倒塌问题。结构在X、Y方

向基底建立的最大值分别为182343kN、193914kN，与之对应的剪重比分别为

5.94%、

6.32%。塔1X、Y方向顶点的位移平均值为0.63m、0.72m，塔2X、Y方向方向顶点的位移平均值为0.47m、0.80m。

2.5研究高层混凝土建筑各层结构参数设置

通过在模拟地震中对设施的分析，我们能够根据得到的数据对各层的参数进

行设置。例如高层混凝土结构建筑中的墙体承载能力等方面。在预处理阶段，应

在充分了解项目的地形条件、质量检测等多个方面的基础上，建立设计的框架，

应对设计理念做出说明，完成高层混凝土结构建筑的设计工作。在高层混凝土结

构设计工作中，最好能够建立设计信息库，便于工程师用查找案例并总结的方法

来展开工作。在研究结构综合受力情况时，应选出相应的模型，并以此对建筑结

构的合理性进行判断。要对计算机运算结果展开研究，为以后的计算机运算提供

依据。高层混凝土建筑要处理包括震动周期、扭转角度等多种参数，因此，对于

高层结构的设计应经过反复推敲，确保其具有良好的抗震能力。

结语

综上所述，建筑结构抗震性能设计需基于工程现场的地质条件、环境特征、

设计目标等开展设计工作，通过计算分析地震作用下建筑结构的破坏机理，选择

适宜的设计方案保证建筑安全。

参考文献：

［1］TJ11—74工业与民用建筑抗震设计规范［S］．北京：中国建筑工业出

版社，1974．

［2］TJ11—78工业与民用建筑抗震设计规范［S］．北京：中国建筑工业出

版社，1978．

［3］魏琏，韦承基．试论建筑结构抗震设计的基本原则［J］．建筑结构学报，1984，5（6）：49-56．

［4］GBJ11—89建筑抗震设计规范［S］．北京：中国建筑工业出版社，1989．