浅析建筑抗震结构设计

浅析建筑抗震结构设计

谢菲

谢菲

石家庄市万成民用建筑设计有限公司河北050011

摘要：建筑结构设计中是否充分考虑抗震问题、是否合理的运用了相关的抗震措施是事关人民生命财产安全的重要问题，关于建筑物抗震问题的研究也有相当长的一段历史，从世界建筑设计领域和我国建筑设计领域来看，均取得了一定的成效，本文详细说明了建筑抗震结构设计中存在的问题及应采取的措施。

关键词：建筑结构；抗震设计；结构设计

前言：在抗震设计中，不能一味地提高结构的抗力，一般是根据初定的尺寸和混凝土等级算出结构的刚度，再由结构刚度算出地震力，然后计算配筋。如果结构刚度太大，地震作用效应就很大，这样为抵御地震而需配更多的钢筋，因此，增加了结构的刚度，反而使地震作用效应增强。

一、建筑抗震结构设计的基本要素

1、在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层（部位），使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。

2、一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架——剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。

3、构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。

4、强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。

5、要使楼层（部位）的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层（部位）的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。

6、要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。

二、建筑抗震设计中遇到的问题

1、岩土勘察资料不全。有些工程已经开始动工设计，但是还缺少岩土勘察资料或者没有进行岩土勘察，有的工程设计会经过会审直接进入建筑图纸设计，有些则直接进行建筑施工规划设计方案，则忽略了岩土工程勘察资料，施工设计缺少岩土资料依据。

2、建筑结构平面设计不科学。高层建筑设计多是一单元多户，多兼顾通风和采光，因此建筑结构外形不规则、不对称凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等。

3、同单元内结构受力体系不统一。同一个单元内，呈现多个受力体系结构。有时单元的一半采用砌体承重，而同时另外结构还有全框架承重或者排架承重。一般情况下，底层为商店的高层建筑，考虑平面纵轴与街道轴线相交，则底框砖房一半为底框，另一半为砖墙落地自承，这种结构造成平面刚度和竖向刚度二者发生突变，不利于抗震。

4、底框砖房层数太多。底框砖房不应超过限制层数，但开发商为了提高体用，扩充商业利用，设计多层底框砖房，有些小区的底框砖房超高超层，有的建筑单元甚至超过了三层。

5、抗震设防标准掌握不当。有些建筑项目没有根据《建筑抗震设防分类标准（GB50223-95）》标准严格控制抗震设防，有时候超过表过要求，有时候降低了抗震标准，对经济或者抗震都不利。

6、建筑结构竖向布置不合理。在高层建筑中，竖向结构有过大的外挑或者内收，立面收进部分的尺寸超过标准要求。

7、抗震结构柱布局不当。在高层建筑抗震设计中，外墙转角处、大厅四角关键位置未设计抗震构造柱，或者设计不对称；山墙与纵墙交接处没有抗震构造柱；或者过多的设置了构造柱。

8、框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。砌体外围护墙缺少抗震构造柱，框架间砌体填充墙高度不符合规范要求，并没有采取合理的构造措施。

9、防震缝设置。在下列三种情况下，对于高层建筑易设防震缝。一是各项平面尺寸设计超过《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》的要求，并没有采取加强措施；二是房屋错层较大；三是部门结构之前的刚度和荷载相差悬殊大，并且没有采取补救措施。有些建筑既没采取防震措施也不设防震缝。

10、结构抗震等级掌握不准。建筑设计多所在区域的场地土类型构类型、建筑高度、设防烈度等因素综合勘测不准确，因此对抗震等级把握不准，要么高要么低。

三、建筑结构设计的抗震措施

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，有关部门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。

3、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。

4、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。

结束语：从现代抗震设计思路提出至今，世界各国的抗震学术界和工程界又取得了许多新的成果，比如进行了大量钢筋混凝土构件的抗震性能试验；通过迅速发展的计算机技术编制了准确性更好的非线性动力反应程序；在设计方法上也不再拘泥于以前单一的基于力的传统抗震设计方法，开始尝试基于性能和位移的新的抗震设计理念。

参考文献：

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[2]吴健，于峰.试论建筑结构设计的抗震措施[J].黑龙江科技信息，2011，（06）.

[3]毛俊玲.浅谈建筑结构设计抗震措施[J].山西建筑，2010，（32）.

[4]杭银龙，冯宏团.结构设计中的抗震措施与抗震构造措施[J].陕西建筑，2008，（12）.