建筑結構抗震設計要求探析

黃亞楠

摘要：地震具有不可抗拒性和不可預知性，并且當其烈度超過了一定烈度后，其不但會對地震區域內的建筑物造成毀滅性的破壞，同時還會影響人們的日常工作和生活，對人們生命財產安全也會造成巨大的威脅，目前我國還不能準確預測建筑物遭受地震的特性與相關參數，然而建筑物本身是一個復雜的系統工程，若遭受地震破壞，其不僅會影響建筑物的安全性與穩定性，同時還會威脅用戶的生命與財產安全，所以對建筑結構進行抗震設計十分必要。

關鍵詞：建筑結構；抗震設計；要求；探析

中圖分類號：TU3文獻標識碼： A

引言

近十幾年，地震災害頻頻發生，給人們的生命、財產、安全造成極大的威脅，并減緩了我國經濟發展的速度。研究表明，我國處于地震多發地帶上，且一些特大地震災害給人們造成無可挽回的危害。因此，建筑結構抗震設計可以有效減少地震災害對于建筑的破壞，最大限度地保障人們的生命安全。

一、建筑結構抗震設計的內容

（一）選擇對抗震有利的場地

在對建筑結構進行設計的時候，應該依據工程的需要，掌握工程地質的相關資料和地震的活動情況，進行綜合性的評價。適宜選擇相對開闊平坦、均勻密實的中硬土或者是堅硬土等有利的地段；避開一些液化土、軟弱土、邊坡邊緣和河岸，平面分布上的狀態、成因、巖性等明顯存在不均勻情況的土層等等不利的地段；同一個結構單元不適合設在性質完全不同的地基土上，也不適合部分采用樁基，部分采用天然的地基，當地基有液化土、軟弱粘性土、嚴重不均勻的土層或者是新近的土層時，應該加強基礎的剛度和整體性。

（二）布置合理的平立面

建筑物的結構布置和建筑布局在很大程度上決定了建筑物的動力性能。建筑結構的布置基本符合了抗震的原則，建筑布局做到合理簡單，就能確保房屋具備優良的抗震性能。另外，建筑物的平立面應該布置的對稱、規則，在剛度和質量方面的變化要均勻，避免樓層錯層的現象。對于體形相對比較復雜的建筑物應該設置合理的變形縫，在對其進行結構設計時應該進行內力調整和水平地震作用的計算，并且應該對相對比較薄弱的環節利用有效的抗震構造的相關措施，對建筑物的高寬比和高度進行嚴格的控制。

（三）結構的選型和布置

對結構進行選型因該依據建筑的設防烈度、場基、房屋高度、材料、基礎、場地、建筑的重要性和施工等方面的因素，經過經濟和技術的條件來進行比較和綜合確定。如果僅從抗震的角度來考慮，一種相對較好的結構形式應該具備以下的性能：①較大的延性系數；②強度/重力的比值較大；③較好的勻質性；④正交各向同性；⑤連續性、整體性的構件連接，并且能夠發揮材料全部的強度。在進行結構布置時應該遵循以下幾個原則：①平面布置應該盡量做到對稱，這樣能夠是構件各個部位的力分配相對均勻；②豎向布置應該盡量做到均勻，使其強度與豎向的剛度變化相對均勻，避免薄弱層的出現，并且盡量降低房屋的重心。

（四）設置多道抗震的防線

設置多道抗震的防線就是人為地對某些豎向的抗側力結構進行加強，提高其可靠度；并有意識地設置一些相對薄弱的環節，促使其在強烈地震的作用下退出工作。將地震動作的周期和建筑物的自振周期區分開來，在一定程度上緩解建筑物的共振現象，也就相應地減輕了地震對建筑物的破壞作用。一般情況下，設置抗震防線要遵循以下的原則：①對少負擔或者是不負擔重力荷載的豎向的填充墻或者是支撐進行優先選擇，或者選擇軸壓相對較小的實墻筒體、抗震墻等構件來作為第一道防線的抗側力的構件。②建筑物利用雙重抗側力的體系，建筑物中使用贅余桿件。當建筑物遭受強烈地震時，一方面，采用結構中使用的贅余桿件的變形和屈服來對輸入的地震能量進行消耗；另一方面，利用贅余桿件的推出共醉來實現結構的周期變化，避免地震時間長、持續作用而引起的共振效應。

二、建筑結構抗震設計要點分析

（一）選取合適的建筑場地

由于地震的影響范圍較大，其影響區域內的建筑物均會受到不同程度的損壞。因此，在建筑結構抗震設計時，選取合適的建筑場地對于抗震設計至關重要。首先，在建筑場地選擇時，要選取地質結構堅硬、周圍地勢開闊等對抗震有利的區域，這樣可以最大限度地減緩地震災害發生時地基土體產生的較大程度的沉陷，以達到很好的抗震效果；其次，建筑場地盡量避開有較大坡度的山腳以及地質不均勻及地基軟弱的區域；最后，盡量避免地震多發地帶。

（二）建筑結構的高度設計

依據我國現行《高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ3-2010）》規定，在進行建筑結構設計時，應綜合考慮適用性、經濟性的原則，并給出不同結構體系的最大適用高度，因此，在面對這些超高建筑物問題時，應采取嚴謹科學的態度。因為在地震災害發生時，超高層建筑的結構變形將發生顯著的變化，同時隨著高度的增加，結構變形的影響因素會發生很大的變化，如延性要求、安全指標、材料性能、荷載組合系數等。

（三）材料和結構體系選擇的問題

在地震多發地區，選用何種建筑材料和何種結構體系的抗震性能更好這個問題應該引起人們的關注。在我國，超過150m的高層建筑，通常采用框架筒體系、筒中筒體系、組合筒三種，同時這三種結構體系也是其他國家的高層建筑普遍采用體系類型。但在國外地震多發地區，主要以鋼結構為主要建筑材料，而我國90%的高層建筑結構采用鋼筋混凝土材料和混合類型結構體系。在材料的選購上我們應該采購保質保量的建筑材料。

（四）軸壓比和短柱設計

在建筑結構抗震設計中，為了提高結構的抗震性，需要減小柱的軸壓比，增大柱的截面尺寸。減小柱軸壓比的主要目的是為了使柱子處于大偏心受壓狀態，避免縱向受力鋼筋未達到受拉屈服而混凝土卻被壓碎的情況發生。由于柱的剛性強度比較高，使得整體結構的延性就差，當發生地震災害時，結構吸收地震能量和耗散能量就少，使得結構很容易發生破壞。

（五）提高抗震設計等級

由于近幾年，一些特大地震災害頻頻出現，給我國造成了巨大的經濟損失。研究表明，以地震災害分析50年為一個分析周期，而小震的重現世間為50年，小震災害已經超過抗震設計安全烈度的概率為62%；中型地震的重現世間為475年，中震災害已經超過抗震設計安全烈度的概率為10%；大型地震的重現世間為2000年，大震災害已經超過抗震設計安全烈度的概率為2%。因此，在我國的建筑結構中應該重視抗震因素的影響。

（六）選取合適的基礎形式

在建筑基礎施工以前，需要選擇合理的基礎類型以提高建筑結構的抗震穩定性：建筑物的結構體系類型及荷載的大小情況決定基礎的形式，上部結構傳遞的荷載越大，則要求選擇基礎時具有足夠大的承載能力和剛度。不同的結構對于地基的變形和沉降的要求不同。

結束語

總之，地震是一種不可避免的、較難預知的自然現象，只有建筑結構工程師對抗震設計做好計算與分析，才能將地震帶給我們的危害降到最低，在抗震設計中融入概念設計會使整個抗震設計更具有說服力，可以為建筑抗震施工提供正確性引導，對建筑施工的順利進行具有重要意義，是提升建筑整體結構抗震性能的關鍵因素，因此，我們的土木工程師等工程技術人員則必須對建筑物的結構進行嚴格的抗震設計和施工，設計和施工方面缺一不可，只有把這兩個方面都做好了我們建筑物的抗震性能才會得到真正意義上的保證。

參考文獻

[1]戴金華，韓小雷，林生逸.基于性能的鋼筋混凝土建筑結構抗震設計方法[J].土木工程學報，2011，05:1-5.

[2]汪夢甫，周錫元.基于性能的建筑結構抗震設計[J].建筑結構，2003，03:59-61.

[3]鄧明科.高性能混凝土剪力墻基于性能的抗震設計理論與試驗研究[D].西安建筑科技大學，2006.

[4]楊仕升.鋼筋混凝土結構抗震能力評估研究[D].廣西大學，2006.