关于工业与民用建筑结构抗震设计的探讨

关于工业与民用建筑结构抗震设计的探讨

邓雍容

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摘要：建筑抗震设计的好坏关系到人民生命财产的安全，同时也关系到整个建筑工程的施工质量，因此，在工业与民用建筑设计中，相关工作人员需要根据建筑结构和使用功能，确定抗震设计的要点，同时需要根据建筑工程施工场地环境和特点，选择相应的抗震技术，以确保工业与民用建筑在地震来临时能够发挥其作用。本文主要对工业与民用建筑抗震设计的类型和策略进行分析，希望能够给相关工作人员提供帮助。

关键词：工业与民用建筑；抗震设计；减震装置

结构抗震设计是在建筑工程建设过程中，根据建筑结构所具有的特点、使用要求以及对周围环境的影响等因素，综合考虑建筑物自身的抗震性能、强度及稳定性等因素，对建筑物进行合理而有效的分析与研究，制定相应的抗震措施和设计方案。在民用与工业建筑结构抗震设计中，主要包括柔性抗震设计、刚性抗震设计和局部抗震设计等方面的内容。下文将对这几方面进行分析和讨论。

一、工业和民用建筑抗震设计概述

工业和民用建筑的抗震设计规范适用于设计烈度为6度至9度的工业与民用建筑物，包括房屋和构筑物。有特殊抗震要求的建筑物或设计烈度高于9度的建筑物，需要进行专门研究设计。在实际操作中，建筑物的设计烈度一般按基本烈度采用。对于特别重要的建筑物，如必须提高一度设防时，应按照国家规定的批准权限报请批准后，其设计烈度可比基本烈度提高一度采用。而对于次要的建筑物，如一般仓库、人员较少的辅助建筑物等，其设计烈度可以比基本烈度降低一度采用，但基本烈度为6度时不应降低[1]。

此外，我国的《工业与民用建筑抗震设计规范》曾明确规定，“建筑物遭遇到相当于设计烈度的地震影响时，建筑物允许有一定的损坏，不加修理或稍加修理仍能继续使用”。这一标准表明，当地震发生时，建筑物并不是要求完整无损，而是允许有一定程度的损坏。考虑到强烈地震并不是经常发生，因此遭受强烈地震后，只要不使建筑物受到严重破坏或倒塌，经一般修理可继续使用，基本上可以达到抗震的目的[2]。

二、工业与民用建筑抗震设计的类型

（一）柔性抗震设计

柔性抗震设计是工业与民用建筑抗震设计中的一种重要方法，它主要通过增加结构的柔性来提高其抗震性能。柔性抗震设计的基本原理是通过增加结构的延性、改变结构的刚度分布和采用消能减震装置等手段，使结构在地震作用下能够产生较大的变形，从而消耗地震能量，减少结构的地震反应[3]。

柔性抗震设计的核心是提高结构的延性，即在地震作用下，结构能够承受更大的变形而不发生破坏。为了实现这一目标，设计师通常会采用以下几种方法：（1）增加结构的延性。通过选择具有较高延性的材料和结构形式，可以提高结构的抗震性能。例如，钢筋混凝土结构中的钢筋可以有效地约束混凝土的裂缝宽度，从而提高结构的延性；预应力混凝土结构也可以有效地提高结构的延性。（2）改变结构的刚度分布。通过调整结构的刚度分布，可以使结构在地震作用下产生更合理的变形，从而消耗更多的地震能量。例如，在结构的顶部和底部设置较小的刚度，而在中部设置较大的刚度，这样可以使结构在地震作用下产生一个“鞭梢效应”，从而减少结构的地震反应。（3）采用消能减震装置。消能减震装置是一种能够在地震作用下产生位移或变形，从而消耗地震能量的装置。常见的消能减震装置有：粘滞阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器等，这些装置可以有效地减小结构的地震反应，提高结构的抗震性能。（4）隔震设计。隔震设计是一种将结构与地基分离的方法，通过在结构与地基之间设置隔震层，使结构在地震作用下产生的振动不会传递到地基上。（5）消能减震设计。消能减震设计是一种通过在结构中设置消能减震装置，使结构在地震作用下产生的振动能量得到消耗的方法[4]。

（二）刚性抗震设计

刚性抗震设计是指在建筑物的抗震设计中，通过加强结构的刚度和强度，使其在地震作用下不发生或尽量减少损坏的一种抗震设计方法。在工业与民用建筑抗震设计规范中，刚性抗震设计是一种常见的抗震设计方法之一。在工业与民用建筑抗震设计中，刚性抗震设计的主要内容有：（1）采用钢筋混凝土结构、钢结构等高强度材料来加强结构的刚度和强度；（2）采用预应力混凝土结构和型钢混凝土结构来增加结构的延性；（3）采用加筋混凝土结构和加筋砌体结构来增加结构的韧性；（4）增加结构的均衡性和对称性，避免出现质量偏心和刚度偏心等问题[5]。

此外，刚性抗震设计还需要考虑地震波的特性和建筑物的使用功能。在设计中，需要根据地震波的不同频率和振幅，选择合适的结构形式和材料，以确保结构的抗震性能。同时，还需要根据建筑物的使用功能，确定其抗震设防等级和设计参数，以保证其在地震发生时的安全性和经济性。在实际应用中，刚性抗震设计需要结合具体的工程情况进行分析和计算。设计师需要对建筑物的结构、地基、材料等进行全面评估，并进行合理的抗震设计和施工方案制定。此外，在施工过程中，还需要严格按照设计要求进行施工，确保结构的质量和可靠性

[6]。

（三）局部抗震设计

在工业与民用建筑抗震设计中，局部抗震设计是指在整体抗震设计的基础上，针对某些特殊部位或结构进行加强处理，以提高这些部位的抗震能力。这些特殊部位或结构通常具有较高的地震易损性，如框架梁柱节点、楼板大开洞、长悬臂等。局部抗震设计的目的是确保在地震作用下，这些特殊部位或结构能够承受更大的荷载，从而保证整个建筑物的安全。

局部抗震设计主要包括以下几个方面：（1）根据地震作用的特点，对建筑物的结构布局进行调整，以减小地震作用对建筑物的影响。（2）对于具有较高地震易损性的构件，可以采用较大的截面尺寸和高强度的材料，同时还可以采用延性较好的材料，以减小地震作用下的变形和损伤。（3）对于框架梁柱节点、楼板大开洞等特殊部位，可以增加连接板或设置加劲肋。（4）对于长悬臂、大跨度楼盖等结构，可以采用约束措施，如设置支撑、增加楼盖刚度。（5）对于墙体和门窗等非结构构件也需要进行抗震设计，以确保其在地震作用下不会发生破坏或脱落。

三、工业与民用建筑抗震设计的策略分析

（一）选择恰当的建筑场地

在建筑工程抗震设计中，选择恰当的场地是最基础的一步，需要根据建筑工程所在地区的地质结构和环境特点进行综合考虑，避免因地质因素而导致建筑物出现倒塌等情况。相关工作人员在选择场地时，需要根据地质条件和地质特点等选择合适的建筑场地。此外，在选择场地时还需要考虑到施工期间的地形地貌因素，避免在施工期间由于地形地貌变化而导致建筑出现倒塌等情况。表1为隔震结构的设防性能目标。

表1 隔震结构的设防性能目标

（二）重视建筑结构设计

建筑结构设计是工业与民用建筑抗震设计的核心内容，在对建筑结构进行设计时，相关工作人员需要注意以下几个方面：（1）保证建筑结构的稳定，避免出现意外坍塌等现象；（2）根据建筑结构特点选择合适的抗震技术，避免出现破坏性地震；（3）对建筑结构进行抗震加固，保证抗震性能；（4）在设计过程中需要考虑到地震灾害对建筑结构的影响，最大程度地降低地震灾害对建筑物带来的破坏。相关工作人员需要在实际工作中对以上几个方面加以重视，尽可能地确保工业与民用建筑设计质量能够达到预期目标，从而为人们提供一个良好的生活环境。

（三）完善建筑结构体系

在工业与民用建筑抗震设计中，需要将建筑结构体系作为设计的重点，根据工业与民用建筑的使用功能，选择相应的抗震设计方法。在建筑物结构设计中，需要按照抗震等级要求对结构进行划分，在建筑工程施工前，相关工作人员需要根据不同结构的特点和使用功能进行抗震计算，以此确定建筑物的抗震等级。在进行结构设计时，需要根据工业与民用建筑结构特点进行合理划分，从而明确每个结构体系所处的位置和作用，将各个体系连接在一起。通过抗震设计可以使各个体系之间能够实现有效连接，这样可以保证建筑结构具有较强的稳定性和安全性。

（四）设置抗震多道防线

建筑工程在设计过程中，需要根据工业与民用建筑的施工环境和使用功能，采用不同的抗震技术，其中设置多道防线是最常见的一种，多道防线是指在不同部位设置不同类型的抗震防线，以保证整个工业与民用建筑的抗震能力。设置多道防线能够降低工业与民用建筑中各个构件之间的连接难度，同时也能避免地震发生时各个构件之间的碰撞，保证各个构件之间的连接质量。设置多道防线时需要考虑多个方面问题，如地震强度、震源深度、建筑结构类型等，在实际设计过程中，相关工作人员需要根据工业与民用建筑特点进行设计和分析，选择合适的抗震技术，从而提高工业与民用建筑抗震能力。图1为房屋加固设计现场图。

图1 房屋加固设计现场图

结语：随着我国经济的快速发展，国民对于工业与民用建筑需求越来越大。因此，相关部门对于工业与民用建筑在抗震设计方面也提出了更高的要求。基于此，本文以工业与民用建筑结构抗震设计为主要研究对象，深入探讨了工业与民用建筑结构抗震设计的相关问题，希望能对相关设计人员有所启发。

参考文献：

[1]许小朋.工业与民用建筑结构抗震设计研究[J].建筑技术开发,2020,47(10):5-6.

[2]井辉.刍议工业与民用建筑结构抗震设计[J].城市建设理论研究(电子版),2017,(21):111.

[3]薛彪.分析工业与民用建筑结构抗震设计[J].四川水泥,2017,(07):108.

[4]张宇.工业与民用建筑结构抗震设计分析[J].建材与装饰,2017,(24):55-56.

[5]肖辉.浅析工业与民用建筑结构抗震设计优化[J].低碳世界,2016,(34):176-177.

[6]莫建中.浅析工业与民用建筑结构抗震设计优化探讨[J].现代国企研究,2016,(12):188+190.