提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思路与方法

提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思路与方法

郎一红谢尚悯

郎一红谢尚悯

宁波市建筑设计研究院有限公司

摘要：建筑行业在我国经济高速发展的带动下变得日益活跃，要想维持这一良好发展势头，必须不断强化建筑质量，建筑抗地震倒塌能力是建筑质量的重要指标之一，加之近年来地震事故频发，使得建筑的抗地震倒塌能力逐渐成为社会各界重点关注的问题。本文从建筑结构方面入手，对建筑的抗地震倒塌能力的设计思路展开分析。

关键词：建筑结构；抗地震倒塌能力；设计思路与方法

近些年来，我国地震灾害频发，我国社会各界对建筑的抗地震倒塌能力的关注程度逐渐提高，很多建筑的设计机构都将建筑结构的抗地震倒塌能力作为技术改良的重点，目前，我国建筑结构抗地震倒塌能力的研究已经取得了一定的成果。

一、科学的进行建筑结构的选型

（一）建筑的框架-剪力墙结构体系

设计人员必须将建筑的高度作为建筑结构选型的重要参考条件，建筑结构抗震设计的工作人员还要将建筑的具体用途作为抗地震倒塌设计的参考重点，要设计多种建筑结构抗地震倒塌的模型并从中选择符合建筑实际功用的最理想的建筑模型【1】。建筑结构设计当中有许多种建筑结构体系具备良好的抗地震倒塌性能，例如钢结构体系就是其中较为理想的建筑结构体系，其抗地震倒塌能力很强，此外，剪力墙结构与框架-剪力墙结构也均是具备良好抗地震倒塌性能的建筑建构体系。在地震灾害发生时，建筑的框架-剪力墙结构体系当中的框架结构主要负责承受建筑物自上而下和自下而上的振动力，剪力墙结构体系中的剪力墙结构主要负责承受横向的振动力，因此，框架-剪力墙结构体系的的刚度很强，具备理想的抗地震倒塌性能【2】。设计人员在设计工作中要尤其注意不同楼层之间楼板的变形量，对楼板的变形量进行有效控制。地震发生时，只有建筑的剪力墙结构与框架机构良好的配合，建筑的安全才能真正得到保障。建筑的框架结构受力主要表现为剪切变形，而建筑的剪力墙受力主要表现为弯曲变形，因此，在地震灾害发生时，建筑的框架机构能够在得到剪力墙机构的支持下进行良好的抗震。

（二）建筑的钢结构体系

建筑人员在设计过程中，要尽可能将钢结构作为主要的抗地震倒塌结构，钢架构的延展性非常理想，这一优势是其它结构体系所不具备的【3】。钢结构体系可以在地震灾害发生时，充分的利用自身的延展性优势，对地震波进行弱化，切实防止建筑被地震波损坏。另外，钢结构体系的施工流程较为简单，施工工期短，且对自然环境不会构成较大的危害；但是，钢结构的施工工艺要求相对较高，因此，钢结构体系是建筑抗地震倒塌设计人员的主要研究对象，必将在不久的将来成为我国建筑抗震结构设计的首选结构体系。

（三）建筑的剪力墙结构体系

建筑的剪力墙结构体系也是较为重要的抗地震倒塌体系，地震灾害发生时，建筑的横向作用力和纵向作用力都需要由建筑的剪力墙结构体系承担，建筑的剪力墙结构体系的刚度很高，能够很好的承受地震对建筑带来的巨大振动力【4】。在对剪力墙结构体系进行设计的过程中，设计人员要加强对剪力墙体系的重视。设计人员，要参考建筑的具体功用选择不同的建筑结构体系，保证建筑在具备足够的抗地震倒塌性能的前提下，正常的投入使用。

二、增强建筑结构抗地震倒塌性能的具体设计方法

（一）科学的对建筑的地基进行选择，尽可能多的进行抗震防线的设置

建筑在地震灾害中受到的破坏形式有很多，其中较为重要的一种破坏形式是建筑的地基在地震中下沉所造成的建筑结构损坏【5】。因此，建筑抗地震倒塌的设计人员要将选择建筑的地基作为设计工作的重点。首先，要指定专业人员对建筑的施工工地进行现场考察，如果考察人员发现建筑所在的地区容易出现山体塌陷或泥石流等重大自然灾害，则要通告建筑施工方停止施工，重新选择施工地址。如果考察过程中发现施工所在地点的地质条件不符合施工的要求，土质较为松软，不适合建筑地震抗倒塌结构体系的施工，则要对土质进行改良，增加土质的坚硬程度，切实保证建筑地基的安全。建筑地基的埋设深度也是设计人员需要重点关注的问题，建筑的桩基基础的埋设深度要控制在建筑高度的十五分之一，而建筑天然基础的埋设深度要控制在建筑高度的十八分之一。科学的设置建筑地基的埋设深度可以保证建筑在地震灾害发生时，良好的化解横向和纵向的振动力，保证建筑的稳定性。建筑结构的设计者还要注意在建筑中进行多道抗震系统的设置。地震灾害发生时，建筑抗震结构的某一部分可能会受到损害，如果建筑的抗震防线较少，建筑的安全将无法得到保障。在建筑的框架-剪力墙结构体系的设计过程当中，设计人员要注意在地震发生时，使剪力墙的变形在建筑其它的墙肢变形之前，这样就会使建筑的剪力墙结构成为另一道抗震防线，设计人员还要注意将剪力墙连梁的屈服设置为在梁端塑性屈服，确保剪力墙连梁的变形能力达到建筑设计的标准。建筑的墙肢要尽可能优化，联肢墙是最理想的墙肢设计方案。设计人员要尽可能少的对建筑结构进行纵筋的设置，也可以将连梁的强度适当减少，使连梁的地震灾害发生时首先屈服。

（二）加强对建筑结构的规则性设计与结构延性设计的重视程度

地震灾害发生之后，建筑结构会受到地震的影响而产生屈服，建筑的结构延性指的就是建筑的受到地震灾害影响时的塑性变形能力。建筑的结构延性的主要功能是对地震发生时地震波对建筑的危害进行化解，因此，设计人员要将对建筑结构延性的设计作为设计工作的重点。建筑的承载能力很大程度上受到建筑结构延性的影响，如果建筑的结构延性较为理想，建筑在地震灾害发生时，就可以避免脆性突出等问题的出现，建筑的抗地震倒塌能力将会很大程度上得到提升。设计人员在进行建筑结构延性的设计过程中，要从提高建筑墙体设计与合理设置圈梁及构造柱入手，使建筑形成科学的塑性铰区域，切实提高建筑墙体的最大弹性，避免建筑的地震灾害发生时出现塑性破坏的问题。建筑在地震灾害发生的过程当中，建筑的结构要确保能够切实发挥塑性变形的功效，降低地震带来的振动力对建筑造成的破坏。设计人员还要注意建筑的钢筋混凝土结构的结构延性，要根据建筑的实际情况对建筑的钢筋混凝土进行结构延性的设计，设计的具体方法可以参考对抗震结构的延性设计方案，要充分考察建筑的外形和受力形式，认真的设计建筑的配筋和梁柱结构，如果发现存在不合理的设计方案，要及时进行调换，切实保证建筑的抗地震倒塌性能。

结束语

建筑的抗地震倒塌能力是确保建筑安全的重要因素，很多建筑设计机构都将建筑的抗地震倒塌能力设计作为重要的设计任务，深入的分析建筑的抗地震倒塌的各种理想结构，并根据实际情况对建筑的结构进行设计，对提高建筑的抗地震倒塌性能，保证建筑使用者的生民财产安全，具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]王也．高层建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J]．中华民居（下旬刊），2013（3）：81-82．

[2]邹俊．建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J]．科技传播，2014（19）：139．

[3]胡天水．房屋结构设计中的建筑结构设计优化[J]．中华民居（下旬刊），2013（4）：45-46．

[4]周汉杰．建筑结构设计优化方法在高层建筑结构设计中的应用[J]．中华民居（上旬刊），2014（1）：117．

[5]何冬霞．建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J]．中华民居（下旬刊），2013（10）：18-19．