建筑结构抗震设计方法浅析

建筑结构抗震设计方法浅析

裴虎林

新疆瑞昶设计院有限公司 , 新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：在建筑结构设计过程中，抗震设计属于重要的设计内容之一，借助可靠的抗震设计，能够有效提升建筑结构的稳固性，降低地震发生时出现坍塌的概率。需要注意的是，所有的抗震设计内容需要严格遵守相应的建设规范，同时做好结构细节的设计工作，以此来提高建筑工程的综合性能，延长使用寿命。

关键词：建筑结构；抗震设计；主要原则；设计要点

引言

随着科学技术的进步，结构工程设计也不断向前推进，但结构抗震设计从古至今一直都是结构工程设计的核心内容之一。每个建筑房屋追求的都是在安全的环境下充分发挥其使用功能，所以，保证房屋在不可抗力下维持一定的结构性能是做房建工程设计的基本要求。虽然对目前的工程设计而言，市场上可选择的计算模拟软件多种多样，但对于建筑结构抗震概念设计和抗震措施等方面的理解是软件提供不了的。

1抗震设计的意义

地震活动是一种很难准确预测的自然灾难，以现在的技术手段不可能准确地对地震活动做出预测。但是依据现实条件，提前采取防护手段也是一种非常好的预防手段。对于非选择性、危险性大的地震活动，如何用科学的理念和技术来预防地震的损害、来减少地震造成的各种损失。现在，世界上绝大部分的国家都有各自的建筑抗震设计规范。小型地震不会对建筑结构造成损害，中型地震可以做到对建筑物进行加固建筑物仍然可以使用，在大型地震建筑物不会倒塌保证人员的安全。这一抗震设计原则得到了广泛的认可和推广，极大地提高了建筑结构的抗震性能。受到地震灾害影响过程中，如果建筑物的使用功能和所采用的结构布置不协调，那么结构体系的抗震性能难以得到有效利用。当出现破坏时，新建的建筑费用要比维修旧建筑的费用高。从经济成本来讲，是非常不合算的，所造成的经济损失是无法估计的，这是建筑结构抗震设计的首要任务。

2抗震设计中的注意要点

2.1科学合理地选择结构体系

在建筑结构抗震设计中，科学合理地选择结构体系很重要，它不仅能够保证设计的效果，还能直接影响建筑物整体的安全性。在当前阶段，建筑结构体系的选择往往需要从两方面进行考虑，一方面要考虑整个建筑物的受力特性和受力点薄弱位置，另一方面要考虑整体结构强度能否达到相应的标准与要求。其中整个建筑物的受力点要在建筑施工开始之前就考虑清楚，可以先做好各种数据的计算工作，再加以确定，找出最合适的位置。在大多数工程中，都会将建筑的主梁作为受力点，这是具有一定科学性的，因为这种设计可以让垂直方向的重力在最短时间内传导到受力点。

2.2合理选择抗震场地

由于抗震场地的选择是建筑结构抗震设计的主要内容之一，因此在抗震设计过程中需要先对抗震场地进行评选。首先，考虑到地震灾害通常会在极短时间内对建筑产生破坏，因此要对土质较差和容易液化的土地进行避让。其次，如果出现只能在土质较差土地上施工的情况，则应该采取一些必要的处理措施来增强地基强度，以此降低风险。最后，如果施工场地内出现滑坡或地裂的情况，应及时找出最有效的应对措施，将可能发生的危害风险降到最低。除此之外，对于一些必须进行填土的场地，应及时对施工场地、底层地基进行强化处理，从而确保场地内的填土位置能够具备抗震设计所需的强度。

3建筑结构设计中的抗震设计

3.1建筑地基基础设计要点

在建筑结构的组成中，地基基础属于非常重要的内容之一，其抗震能力也会影响到建筑整体的稳定性。因此，在该环节的抗震设计中，需要在前期做好基础资料的采集工作，如区域地质构造、地质活跃度等，根据评估结果来确定该工程地基所需要具备的承载力，根据区域地质构造来明确基础加固措施，如基坑深度、支护措施等，从而起到提升结构稳定性的作用。结构设计人员应依据 GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》、JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》、GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》、GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》等规范对设计工作进行如下优化调整：（1）结合该工程的相关资料，对于建筑基础参数内容进行明确，内容包括地基基础挖深、基础总面积、桩基直径/深度、接缝宽度等。（2）利用有限元模型对建筑极限荷载进行计算，以此为基础来优化荷载组合，并对相关参数进行明确。（3）进行地基基础的形变量监测和计算，计算时参考正常状态来完成，对于该状态下的结构组合进行确定。（4）根据承载能力极限状态下的荷载效应标准组合，对基础或承台高度、基础内力、确定配筋和验算材料强度进行计算。

3.2依据抗震标准，规范平面及竖向设计

平面规则与建筑物的稳定性也存在一定的联系，这是设计人员在设计过程中必须考虑的因素之一。通常情况下，抗震建筑的平面是有一定标准的，比如，凹凸口的深度与宽度，平面长度不宜过长，不宜采用角部重叠或细腰形的平面布置。因此，结构平面布置应力求简单、规则、对称，避免刚度、质量和承载力分布不均匀。对于有较多凹凸口的复杂形状平面要进行特殊设计或采用一定的补救措施，以最大限度地保证建筑的稳定性。对于抗震高层建筑的结构竖向布置，应避免过大的外挑和收进，宜规则、均匀，结构的侧向刚度也应该做到上小下大均匀变化，竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。

3.3建筑结构构件的抗震设计

强柱弱梁、强剪弱弯和强节点弱构件是进行框架结构抗震设计时的重要概念。相较于梁构件破坏而造成的局部破坏，柱子的破坏会危及整体结构的安全性，造成结构的整体垮塌。因此，在结构中为了保护柱，增强结构抗地震能力，将塑性铰先出现在梁部，通过发展一定的塑性来吸收地震能。还有强柱系数，梁柱线刚度比等都是相应指标。强柱弱梁使梁端的塑性铰先出、多出，尽量减少或推迟柱端塑性铰的出现。适当增加柱的配筋可以达到上述目的。需保证强剪弱弯是因为剪切破坏是一种脆性破坏，而弯曲破坏是延性破坏，有所预兆，所以能进行及时的人员疏散、财产转移。在进行抗震设计中，梁柱的剪力设计值需按规范要求进行调整。不同抗震等级的梁、柱采用不同剪力增大系数，同样需考虑材料实际强度和钢筋实际面积 2 个因素的影响。强节点弱构件则需对节点核心区进行抗震验算，并且在各抗震等级下的框架节点均应符合构造措施要求。除此之外，进行抗震结构设计时，还可以参考其他减震设计来提升结构延性。例如，可以将多段墙框架融入抗震设计中，在遇到地震时，可以进行地震能量的转接和吸收，从而起到良好的减隔震作用，提升建筑结构本身的稳固性。

3.4合理选择抗震材料

建筑结构对建筑的稳定性具有重要影响，巧妙的结构能够大大提高建筑整体的稳定性。现如今，已有很多用于抗震的建筑构型，其在历次灾害中优势显著。通常情况下，在建筑结构的主体部位主要以强度和韧性较强的材料为主，这大大提升了建筑结构的稳定性，进而提升了建筑的安全性能。此外，在材料选择过程中，还需要考虑节能环保材料的使用，如钢结构、聚塑板等，以此来提高建筑结构设计的综合性能。

结束语

地震灾害的发生是不可预期的，地震等级和发生的时间都不可能进行预测，但是以现在的技术完全可以在地震发生时对非震中区域做出相应的预警，从发出预警到地震波传播至设防地区前的这一过程中，建筑物的抗震性能就显得格外的重要，它可以为广大的人民群众提供宝贵的逃生时间，因此，在民用建筑设计的过程中必须充分了解到抗震设计的意义所在，确保设计的结构能够保证建筑结构整体的稳定性。为达到这一要求，必须对抗震设计进行深入的了解，并在设计过程中充分利用各种抗震措施，使建筑物满足抗震设计的要求。

参考文献

[1]辛桂芹.建筑工程结构设计中对抗震问题的分析[J].绿色环保建材，2018（04）：102.

[2]苏涣珉，马倩.建筑结构设计中如何提高建筑的安全性[J].住宅与房地产，2019（03）：27.

[3]王利民.关于对如何在建筑结构设计中提高建筑的安全性的思考[J].居舍，2019（12）：110.