对抗震性能目标和舒适度在建筑结构设计的应用

对抗震性能目标和舒适度在建筑结构设计的应用

徐俊生

泛华建设集团有限公司北京100070

摘要：地震属于难以预测的自然灾害，破坏性极大，随机性强。为了减低地震对建筑造成的不可预估危害，进一步维护人们的生命和财产安全，建筑工程单位必须加强混凝土结构的抗震设计，不断巩固建筑结构的稳定性，提高建筑企业经济效益的同时，促进我国建筑行业的更高层次发展。

关键词：建筑结构设计；抗震性能和舒适度；应用

引言

在我国，有很多的城市位于地震多发区，因此抗震功能设计在建筑结构设计中具有十分重要的作用。现如今，人们对建筑的空间要求，以及平面结构要求日趋严格，在建筑工程施工中，我国现行的建筑结构设计理念对于施工质量和安全的影响还是需要验证。

1建筑结构与居住舒适度关系分析

建筑结构主要是由框架结构和装混结构两种形式为主，两种结构方式都有其各自不同的优势，在建筑的舒适性和安全度方面发挥着不同的功能。砖混结构主要是由统一尺寸材料的砖和钢筋、水泥、沙石等构成，在此结构中，砖是做为承重墙来承担荷载的，其余材料为配件。在框架结构中，主要是由钢筋混凝土浇灌成承重梁柱，然后再用其他建筑材料进行填充装配。在这两种建筑形式中，框架结构具有较强的空间感，由于承重力比较好，所以一般可以做到六米以上。而砖混结构主要是由墙体来承重，所以最多只能做到五米。但是由于在设计中，国家对于建筑的指标有所限制，所以在牢固度上二者的差别不大。

2建筑结构抗震设计的注意项

随着中国国民经济的不断繁荣发展，建筑行业的进步尤为突出，建筑形式日新月异。特别是多、高层建筑，除了高度的增高以外，平面布置、竖向体型越来越复杂，结构体系也日趋多样化，这就为建筑结构的抗震设计提出了更高的要求。抗震设计的目的是使建筑物在使用寿命期间内对不同频度和强度的地震具有相应的抵抗能力。为了提高建筑结构的抗震性能，就需要注意以下几点：（1）建筑场地的合理选择，当场地的特征周期与建筑物的自震周期接近时震害严重，因此设计时应使两者的周期避开；（2）合理控制建筑物的高宽比、长宽比，这是结构的刚度、整体稳定、承载能力和经济指标的宏观控制；（3）建筑平面布置力求简单、均匀、对称和规则，尽量避免错层；（4）由多个延性较好的结构体系结合在一起协同工作，形成多道抗震防线。

3建筑结构抗震设计应用

3.1防震材料的使用

相关人员应该提高防震材料的使用效率，因为在结构设计施工过程中，对材料的选取及使用是进行一切建筑工程的基础，应当受到相关人员足够的重视。建筑材料有多种类型，按照其本身性质可以分为石材、木材和钢材等，按照其功能性质可以分为隔热、防水和保温等，除此之外，还有众多的分类方法，需要相关人员在材料的选取上擦亮眼睛，这样才能够减少资源的浪费，降低一定的建设成本。在对防震材料进行选择之前，一定要仔细查阅施工方案和施工图纸，寻找出最合适的材料，这样才可以最大化地提升工程的防震性能。另外混凝土材料被广泛应用，由于需要较高的抗震性，因此需要提高混凝土的强度和耐用性。

3.2地基部分的设计

建筑结构设计中的抗震设计具有较高的技术要求，对于促进建筑行业的可持续发展和健康有序发展均具有重要的意义。建筑结构的地基部分的设计直接关系到建筑结构的刚性，完善的地基设计可以提高建筑结构的抗震性能，在建筑项目的建造施工期间，在不同的地基上不能同时建设相关单元的建筑，对于地基也不能采用处理地基和整合地基，而是要选择天然地基。在埋设建筑基础时要增加埋设的深度，否则会降低建筑物的嵌固作用，且地基部分埋设过浅，在发生地震时，建筑物的振幅加大，容易发生坍塌危险。在具体设计中将位移作为设计基点，对建筑结构进行定量分析，防止地震时地表能量的散发，也防止建筑物在余震中出现共振问题（如图1所示）。

图1

3.3建筑平面抗震优化

在建筑平面设计中，想要体现建筑功能空间的利用需求，应坚持均匀对称的原则。倘若墙和钢构件不对称，则结构在地震发生时会受到不均匀的力，这会破坏局部墙体或整个建筑物。该设计的中心内容是建筑平面的组合和单间的设计，在设计单人房时，有必要对每个房间的建筑面积，以及门窗的位置进行确定，并在选择与单间建筑面积和门窗相适应的平面组合方式时，应根据实际的建筑工程施工情况来进行。例如，利用单元平面组合，实现空间的一体化使用，通常单元式平面组合在商业建筑中，高层办公建筑中的应用比较多，对建筑结构的整体刚度和抗扭性能提高有着非常重要的作用。当垂直交通设计中心在平面外时，应采取措施减少角落门窗的开度，避免出现“转角效应”的现象。

3.4建筑立面抗震优化

（1）结构的侧向刚度宜自下到上均匀的由大变小；（2）为避免软弱层的出现，上下层的刚度不宜突变，对于框架结构，楼层与相邻上层的侧向刚度比不宜小于0.7，与相邻上部三层的平均刚度比不宜小于0.8；对于框剪结构、板柱剪力墙、剪力墙、框架核心筒、筒中筒结构，楼层与相邻上层的比值不宜小于0.9；对于结构底部嵌固层来说该比值不宜小于1.5；（3）结构不宜出现薄弱层，层间受剪承载力不应小于相邻上一层的80%；（4）结构上部楼层收进部位到室外地面的高度与房屋高度之比大于0.2时上部楼层收进后的尺寸不宜小于下部楼层水平尺寸的0.75；上部楼层相对于下部楼层外挑时水平尺寸不宜大于下部楼层水平尺寸的1.1倍，外挑尺寸不宜大于4m；（5）楼层质量宜沿高度均匀分布，上部楼层质量不宜大于下部楼层质量的1.5倍。

3.5采取层间隔震措施

在进行建筑物施工的时候，层间隔震可以算作是操作最为简便、工序最少的一种方式。但是相对于其他不同种类的隔震装置，其实际隔震效果往往并没有特别明显，仅仅只能达到地震产生能力的1/10到3/10之间。所谓层间隔震，通常主要是在建筑物内部各个楼层之间安装减震装置，以此对地震时产生的巨大能力予以减弱，从而将其带来的危害降至最低。从某种角度而言，层间装置的安装与基础隔震的方式大同小异。

3.6采取悬挂隔震措施

所谓悬挂隔震，通常主要是指在针对建筑物本身的结构进行设计的时候，对其整体结构予以悬挂，从而形成全新的悬挂结构。依靠这种形式，可以将地震带来的负面影响予以一定程度降低。当有地震灾害出现的时候，其产生的能量无法直接传递到处于悬挂状态的建筑物，从而对其带来的损害有所缓解。

在采用悬挂设计的时候，通常主要应用于一些规模偏大，且内部以钢结构为主的建筑。依靠采取这种设计形式，能够有效满足其隔震需求。通常而言，主要可以将其分成主框架和自框架。在悬挂体系之内，子框架可以依靠锁链的方式与主框架完成连接，每当有地震灾害出现的时候，尽管主框架挥发摇晃的情况，但其子框架之间主要通过锁链进行连接，因此当能量传递到锁链时，其能量便在横向摆动的过程中得到削弱。由此可以了解，悬挂隔震的方式具有非常好的应用效果，可以有效降低地震造成的破坏，以此将抗震的效果充分发挥出来。

结语

综上所述，作为我国现阶段建筑行业中应用最为广泛的结构，建筑结构只有不断加强抗震设计，才能进一步提高建筑质量和使用安全。所以设计人员要运用科学创新的设计理念，不断提高建筑结构的抗震性水平，为人们提供更优质的生活服务。

参考文献:

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