建筑结构抗震优化设计研究赵倩倩

建筑结构抗震优化设计研究赵倩倩

赵倩倩

同圆设计集团有限公司山东济南250101

摘要：我国处在多个地震带之上，是一个地震多发的国家，唐山地震、汶川地震造成巨大人员伤亡和巨额财产损失，铭记灾难、痛定思痛，必须重视建筑物的安全性能。房屋的抗震性能的好坏和建筑的结构设计方式是有着很大关系，人们应当重视建筑结构的设计问题，采取科学的设计方法，并根据实际的土地情况具体分析，找到一个最适合本地的建筑结构，从而满足保护人民生命和财产安全的要求。

关键词：建筑结构；抗震优化；设计

1建筑结构抗震设计概述

1.1抗震设计的主要内容

抗震设计在建筑结构设计中，占据着十分重要的地位。抗震设计能够降低地震对建筑物的破坏程度，最终对人民生命财产的安全进行保障。在建筑结构的抗震设计中，首先，要掌握建筑物的所有结构，并进行概念设计。概念设计能够对地震计算结果进行保障，对建筑物的抗震性能进行提高。其次，对地震进行计算。因为在建筑结构的抗震设计中，需要以精确的数据作为支持，所以设计中所需的数据必须通过严格的抗震计算来取得。第三，应注意采取适当措施，提高结构性能。

1.2抗震设计目标与原则

明确设计目标，能够对建筑结构抗震性能进行提高。建筑结构抗震设计主要对象是整个建筑，目的是对整个建筑的抗震性能进行提高，在设计过程中避免出现薄弱环节，对建筑结构的整体性能造成影响。在抗震设计过程中，应对建筑设计原则进行遵循。首先，抗震设计应对建筑物的整体结构性能进行掌握，在提高建筑结构的刚度时，应利用严格的计算和应力分析来进行。其次，要实现建筑结构的合理设计，均匀分散强度，防止建筑结构出现薄弱环节。第三，对结构的刚度进行保障，以便抵抗地震的冲击，提升建筑结构的抗震性能。

2结构抗震的计算与验算

在抗震设计中，进行计算与验算的目的是为了更好地结合已经确定的设计方案，为结构的抗震设计提供更加准确的数据。根据计算可以确定地震对建筑结构造成的效应，再将这一效应与其他荷载效应以组合的方式进一步验算，就可以通过精确的数据计算避免结构变形。

常见的计算方法有三种。第一，底部剪力计算法。该算法具有一定的理想性，以简易的倒三角形进行计算，数据结果精度有待提高。第二，振型分解反应谱计算法。该方法可以提高计算结果的准确性，主要采用的是振型分解的原理和反应谱理论对程度最高的地震反应进行分析与计算。第三，时程分析计算法。该方法可以进一步提高计算结果的准确程度，利用地震波对建筑结构的影响，采用运动微分方程进行计算。

计算完毕后，还要结合有关规定进行验算。验算时要采用弹性变形验算的方法，减少地震对非结构构件的伤害。在验算时，还要对多遇地震下的结构强度进行验算，这样才能减少结构构件被破坏的可能性。如果建筑遭遇到罕见的地震（级别很高，破坏力极强），就需要进行结构弹塑性变形的验算，避免建筑因地震级别过高而坍塌。

3当前建筑结构抗震设计涉及的问题分析

第一，地下部分：在满足规范的前提下，建筑物上部的荷载应均匀分布与地下部分，这样可使其受力构件布置连续、规则、受力均匀；将平面布置复杂的平面以防震缝的形式划分为若干规则的平面；如果上部结构构件与地下结构构件对齐布置，可利用防震缝将与上部塔楼连接的地下部分与其它地下部分脱开；如果上下构件不是同一种结构形式则会形成转化构件，并应满足相关规范的要求；同时还应注重转换层层高的控制，避免形成薄弱层。

第二，延性设计：抗震设计的基本原则是“小震不坏、中震可修、大震不倒”，结构体系应设计成为强震下呈非线性反应并进入屈服状态，利用结构的延性性能耗散地震的能量，从而使建筑物不至于倒塌，同时也使得工程造价更加合理；其中，墙、柱的轴压比是影响结构延性的重要因素，因此在抗震设计中因严格控制轴压比使其不超过规范允许的范围。

第三，施工方法：施工方法也会影响到建筑结构体系的抗震性能，尤其是结构的整体性。对于钢筋混凝土结构来说，采用现浇的形式可以保证结构具有良好的连续性，使得构件间的节点更加可靠的连接从而确保有效的整体性。而构件预制、节点现浇的装配整体式结构在节点处混凝土不易浇捣密实，节点强度不易保证，因而整体性差。装配式结构的整体性则更差，所以具有抗震要求的建筑应经量采用现浇的施工方法。

第四，在结构体系选择的时候，一定要对地震作用经行全面的进行分析，防止地震来袭时对建筑物的破坏。

4优化建筑结构抗震设计的主要措施

4.1优化建筑空间和平面设计

在建筑平面设计中，应该加强建筑抗测力构建布设的规则性要求，尽量选择钢筋混凝土框架作为结构抗震的首要条件，采取轴压较低的钢筋混凝土框架柱，以此达到建筑结构设计要求。需要重视在高层建筑结构的抗震设计中，结合建筑结构的刚度与承载力等多方面的因素进行考虑。这样可以保证结构的受力比较均匀，在根据实际的情况，使设计更加的合理化，提高建筑工程结构的抗震性能。另外对于建筑结构的传力途径进行分析，通过合理的方法减小地震对建筑造成的伤害。

4.2建筑结构的体系选择

在建筑工程在施工的过程中，一般不会使用板柱剪力墙结构与框架结构，因为这些结构在发生地震的时候，会给我们的生命与安全产生重要的影响与破坏作用。地震在发生的时候还会有多次的余震，这些余震对建筑物的破坏也是非常大的。一但使用的是单一的建筑结构，在发生地震的时候建筑就会更容易倒塌，威胁到人们的生命与财产安全。如果使用的是框架与剪力墙结构、简体结构与剪力墙结构结合的结构，这样在地震到来的时候就会增加躲到的防线。在灾害发生时，如果第一道防线被破坏还会有后面两道防线的保护，从而延长建筑工程的倒塌事件，给人们留下充足的时间逃生。所以，多道防线体系的建筑结构设计在建筑工程的抗震中起到非常重要的意义。

4.3选择合理的建筑场地

建筑工程的选址，需要符合建筑使用与建筑功能等多方面的要求。在我国的建筑结构中抗震优化设计中，需要尽量选择地势较平坦的区域作为建筑场地，还要保证现场土层的结构具有很强的密实度与强度，可以支撑起建筑结构的荷载力。若该地区属于软土路基，需要及时的进行灌浆处理，保证地基的承载能力。通常情况下，建筑工程的施工场地周围需要避免陡坡、河岸边缘等等，这些地区的土层密实度较差、硬度也不合格，一但在这些区域中建设工程，就会对建筑工程结构的稳定性能与抗震性能产生影响。如果发生了地震灾害，这些建筑抵抗地震的作用将会大大的减小，特别是容易发生滑坡或者泥石流的山体地区，对于建筑工程结构的抗震性能影响更大。这些对人员的生命与财产安全产生重要的影响，所以在选址的时候需要尽量避免这些地质条件的使用。提高建筑结构的稳定性与抗震性。

4.4刚度设定

在建筑工程的主体抗震结构的刚度设定中，需要重视刚度的设计符合位移与延伸性的要求，确保发生地震的时候建筑结构可以安全应对。并且主体的抗震性刚度不能过大，主要有以下几方面的原因：符合要求的建筑结构中的刚度需要比规范中的范围值略大，而建筑结构的延伸性设计需要结合结构的设计要求与构造情况而定。一但刚度过大，就会造成地震发生时，结构的振动频率减小，受到地震的影响就会增加。最终造化曾建筑结构的承受地震能力增加，对于地基产生的副作用也会更大。

结语

综上所述，建筑结构抗震设计是建筑物结构稳定性及安全性的重要体现，在建筑结构设计中，必须要充分认识到抗震设计的重要，选择合理的结构体系，做好建筑物场地的选择，加强过程中对当前区域地震情况的了解，提高抗震设计的合理性、科学性。我国是地域大国，各个地区的特点及地质环境都有所不同，目前还没有一套统一的抗震设计标准及规范，这对于设计人员来说也提出了更高的要求，只有做好建筑结构抗震设计，才能促进建筑业的健康发展。

参考文献

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[3]李刚,程耿东.基于可靠度和功能的框架-剪力墙结构抗震优化设计[J].计算力学学报,2001(03):290-294+370.