我国建筑工程结构抗震设计探讨

我国建筑工程结构抗震设计探讨

陈浩

身份证号码：61020319890302****

摘要：一直以来，人们对在建筑中有关的耐震措施都是秉承着“小震不塌、大震能修”的准则，尽管建筑设计在耐震方面也采用了不少的措施，受诸多因素的影响仍然不可避免地出现了质量问题，与此同时也给社会造成了巨大的经济损失。

关键词：建筑工程结构；抗震设计；探讨

1、建筑抗震设计的必要性

据统计，全球一年出现的地震约达五百万次，其中大部分地震都产生于地球内部，而人类感受到的最大抗震，亦为有感抗震，仅占总量的百分之一以下，能引起灾害的强地震则为数更少，一般每年十几起。不过，即使是这种每年为数不多的大地震，也给人类造成了无可挽回的巨额经济损失和触目惊心的人身伤亡事故。据有关统计表明，我国95%以上的地震事故是由于建筑无抗震结构能力或抗震结构能力低下出现倒塌。

而作为一个地震频发国，日本一直很注重建筑材料的抗震设计工作，其抗震结构设备和技术手段也比较发达，日本建筑已普遍达到了抵御7~8级地震的能力。《中国防震减灾技术法》第35条明文规定：“新增、扩大、改造施工，必须符合抗震结构建筑设防标准。”

2、“结构抗震概念设计”的含义

从20世纪70年代开始，世界各国标准都明确了在建筑工程技术上应当注意“结构抗震概念设计”，即基于抗震灾情调查、科研和施工经验等场所形成的基本原则与建筑设计思想，进行建筑物构件的总体布局和确定细部结构。这些设计理念将有利于确定构造抗震思想，不仅可以改善建筑物构造的抗震特性，同时也为有关抗震计算提供了有利条件，从而使计算分析结论更能体现今后抗震时构造的实际抗震反应。

2、抗震概念设计的基本原则

2.1选择对抗震有利的场地和地基

建筑的抗震能力和现场要求有密切联系。对多次地震的研究已经证实，对于同类别的建筑，因为施工地点不同，损坏程度也会存在较大差异。因此建筑物的选址应该尽量避免在地貌上有活动断层通过或断裂交叉的地区，尤其是在有活动断层的区域进行施工。

2.2通过合理规划，防止地震时出现的次生灾害

地震所引起的次生灾难，有时也会造成大于地震直接带来的社会经济损失，防止地震时出现更强烈的次生灾害，是防震工作的一项非常重要方面。在震中区域的建设规模上应使住宅分散建立，而住宅的高度间距以不低于1~1.5倍的房屋标高为宜，以便为在抗震时人员撤离和救援以及为抗震修筑临时性工程留出余地。

2.3选择合理的抗震结构方案

建筑的基本结构制度，必须根据建筑物抗震设防类型、抗震设防力度、建筑标高、施工条件、地基材料、结构构造建筑材料与施工条件等各种因素，经科学技术、经济价值与实际使用条件的综合评估对比后而制定。

所选择的结构构造系统，应该具备明确的计算简图和合理的地震作用传导路径，并具有必要的抗震强度、正常的变化力量以及消耗抗震能量的能力，可以防止由于部分结构或构件损坏而造成整体构件缺乏抗震能力以及对重力荷载的承受能力。

2.4非结构构件的处理

非结构构件分为建筑物非结构构件和建筑物内部附带机械设施，包括与建筑物结构基础之间的机械连接等。但是，由于在强烈抗震影响下，建筑物中的这部分构件会或多或少地参与其中，因此可以改善整个构件或部分结构的强度、承载力和传力路径，从而形成意想不到的耐震效应。所以，有必须参照以往每一次震害经历，妥善处理这种非结构构件，以降低震灾，并增加建筑物的耐震可靠程度。

3、建筑结构的主要隔震措施

中国的建筑的耐震设计中，一般都是采取对地面结构进行特殊处理、设置耐震装置、对建筑物的上部构造进行抗震设计，以便于实现建筑抗震隔震的目的，相关措施一般也是混合应用的，不过人们根据震害构造特征和建筑自身构造特点，会有所侧重的在重要部位设置隔震层，而根据隔震层的情况不同我们可以将建筑的隔震设计分成如下几类。

3.1对建筑物地面使用的特殊建筑材料隔展

建筑物基本隔震，主要是对建筑物的基底部分加以特别处理，减少地震时的地震波，进而降低震害对建筑物结构的破坏。传统上是在建筑物的基本部分交替铺设黏土和砂子，甚至直接设置黏土或沙子垫板，在我国建筑史上，就已经有人以糯米为主要原料，在建筑物的基本部分设置了垫板，以减轻震害对建筑物结构的破坏。

3.2在建筑基础上设有隔振装置减震

这一类隔震措施，主要是在建筑的基座和上层建筑物中间设有特殊安装，从而减少震害的方向传播，不过，这些措施的主要缺点是不宜使用于大型高层建筑，由于在大型高层建筑设有这种安装会拉长建筑物构造本身的自震期，起不到减少震害对建筑破坏的目的。一般使用的措施有：摩擦滑动隔震、粘弹性隔震等多种，一般设定的装备有橡胶垫、混凝土隔震设备等。

建筑楼层间隔地震预防措施

建筑楼层间隔地震这种方式主要应用于旧房改造，在建筑施工中有着简便、易于运行的优点。与在建筑物结构基础部分设置隔震设备的方法比较，层间隔震的效应并不是特别显著，这些方法大多是通过设置在建筑物结构中各层间隔的减震设备吸引和减弱地面震害力量，从而降低地震对建筑结构的损害，所设置的装置也基本与建筑基础隔震的原理一致。

3.3对建筑构件悬挂隔震

所谓悬挂隔震，就是把建筑的部分甚至整体构件都悬挂起来，也就是人们平时所谓的悬空构件，在地震来临时，地震的力量就不会传导给悬空起来的建筑构件，从而起到了减轻地震带来的危害的目的。这个隔震方法最常用于特大型钢构，因为特大型的钢结构建筑都是通过钢构件悬挂系统用以隔震。

而大型钢结构建筑一般划分为副构架和子框架，在悬架系统中，子框架通过索链和吊杆挂在主构架上，在地震发生来临之时，主构架就会因为地壳运动而产生摇晃，不过，由于子构架与主架构之间是可以活动的索链和吊杆，当震害的力量在达到这个部位的时候就会减弱，不至于传导到次结构上产生惯性力。

3.4其他减震措施

3.4.1根据建筑的方向设置防震问题

众所周知，建筑防震问题主要受到地壳的移动影响，和地质构造学有着十分重要的联系。人们在建筑材料选择的时候，必须充分考虑现场地质条件，并分析当地地震的震向，使建筑材料的方向与地震震向垂直，而尽量避免二者方向相互平行。从四川汶川地震和玉树地震的实际状况分析，与地震震向水平的建筑的坍塌概率更高，而与此相反，与地震震向垂直的建筑不太易坍塌。

3.4.2无粘接支持系统的减震问题

无粘接支持系统是建筑结构减震系统中较为有效的一类，这个系统主要是经过科学设计，使建筑内部钢板与外部的包钢间无粘接并可形成能随意滑动的一个层面，当抗震问题产生时，可以利用内部钢板间的协同效应从而消耗抗震能力。不过，这样设计的缺点是在结构设计和有关部件的计算方面规定得特别严格。主要是因为这种系统中建筑物的重量大部分由内钢来承受，外钢则主要起配合和辅助的功能，还能够避免内钢弯曲变形。

4、结束语

综上所述，地震在我国是一种常见的自然灾害，主要是由于地壳运动而引起的自然现象。由于部分突发性地震灾难所带来的社会损害很大，所以加强建筑抗震显得尤为重要。

参考文献

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[2]滕达,孙路,李晓乐.土木工程结构设计中的抗震设计分析[J].住宅与房地产,2021(31):130-132.

[3]刘嘉杰.刍议建筑结构设计中的抗震理念设计[J].低碳世界,2021,11(05):122-123.DOI:10.16844/j.cnki.cn10-1007/tk.2021.05.060.