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

唐巍

（  咸宁市通山县人才发展中心 湖北省咸宁市 437600）

摘要：地震是自然界的一种巨大灾害， 对建筑物和人类生命财产造成严重威胁，许多地区存在大量老旧建筑物，这些建筑物通常缺乏抗震设计和施工技术的要求，抗震性能较差。 面对地震风险时，这些建筑物更容易受损，给人们的生命财产安全带来威胁。 因此，研究建筑加固改造施工技术，提升建筑物的抗震能力，对于减少地震灾害的损失具有重要意义。

关键词：抗震设计；房屋建筑；结构设计

中图分类号：U452文献标识码：A

引言

地震灾害导致的死亡人数十分惊人，几乎占到了全球死亡人数的二分之一，地震灾难不仅造成了经济上的巨大损失，更给人民群众造成了无法挽回的精神上的创伤。在过去的很长一段时间里，建筑设计和施工的侧重点都集中在了高层建筑结构的抗震设计上。要使工程的建设能够切实地减少或者避免地震造成的破坏，关键是要把好的抗震设计以及隔振技术把握好。因此，相关工作人员必须深入了解建筑结构抗震设计以及隔振技术的关键问题，并有相应的应对策略。

1 建筑工程抗震设计基本原则

随着抗震设计理论的不断发展，结合以往的地震破坏经验，我国建筑抗震设计规范采用了基于概率可靠性的设计方法，主要目标是确保地震灾害下的生命安全，同时也考虑到地震灾害造成的建筑功能损失和经济损失，实现更高层次的优化设计。高层建筑的抗震设计应遵循专业的基本理论和常识，遵循一定的基本原则，包括科学性、经验主义、包容性、可再生性和区域主义。科学性是指高层建筑的抗震设计必须符合相关设计规范和专业理论知识，需要大量的计算和推导才能全面评价抗震设计的有效性。经验性指的是在抗震设计理论持续发展的过程中，许多经验教训很难通过科学实验或定量方法证实，就需要通过工程实践经验和客观事实规律进行优化设计。包容性指的是抗震设计大多是根据设计限值进行的，在符合规范要求的基础上，具有一定的创造空间。可更新性指随着理论知识体系的不断成熟和专业经验的长期积累，会衍生出新的抗震概念和规律，许多规范条款都得到了持续性的更新。

2 我国建筑工程结构抗震设计

2.1 场地选择

建筑结构抗震设计要点中，最基础的就是对建筑场地进行选择。《建筑抗震设计规范》作为强条明确指出：在选择施工场地时，应根据工程需要、地震活动、工程地质和地震地质的相关数据，对地震有利区、一般区、不利区和危险区进行综合评价。应针对不利区域提出规避要求；在不可避免的情况下应采取有效措施。对于危险区域，严禁建造A类和B类建筑，不得建造C类建筑。房屋建筑是人们工作、学习和生活的场所，而在城市化进程中，房屋建筑中的人和物越来越多，这也导致在强震中损失更大。我国的地震种类繁多，如何提高房屋结构的抗震性能，是一个迫切需要解决的问题。当地震来临时，建筑的主要结构将受到很大的破坏。在地震发生时，产生的地壳移动会对建筑物造成直接的破坏。因此，要想采取有效的防震对策，就必须对建筑物的位置进行慎重地选取。对建筑物所处位置的选取，宜选用抗震能力比较强的地质环境。在较硬的土质地区，被盖层较薄，建筑物所受到的地震影响较小，反之则较大。要避免在地质疏松或液化现象明显的河岸、山坡地带的边缘地区建造房屋。因为一旦发生地震，在地质现象的作用下，房屋会迅速下沉，很可能导致房屋倒塌。如果不能避开，就必须对建筑物自身强化抗震设计。

2.2 结构材料与构件选择优化

在高层建筑的抗震设计中，结构材料和构件的选择至关重要。合理选择材料和构件可以有效地提高结构的抗震性能。以下是优化结构材料和构件选择的一些常用方法。首先，在选择结构材料时，需要考虑强度、刚度和耐久性等性能指标。常见的结构材料包括钢、混凝土和钢筋混凝土。根据具体的设计要求和工程条件，选择合适的结构材料以满足抗震性能要求。其次，在选择构件时，应考虑构件的应力特性和抗震性能。例如，在剪力墙的设计中，可以采用加劲筋和剪力墙厚度的优化来提高其抗震能力。在柱子的设计中，可以通过增加钢筋配筋率和使用高强度混凝土来提高其承载能力。此外，还可以利用优化设计方法来选择合适的结构材料和构件。优化设计可以通过数学模型和计算方法，找到最佳的结构方案。例如，通过遗传算法、粒子群优化算法等，可以对结构材料和构件进行参数优化，以获得最佳的抗震性能。

2.3 结构连接与节点设计

钢结构的连接和节点设计是确保整个建筑在地震力作用下安全运行的关键。重点应放在以下几个方面：1）强度和延性。连接件和节点必须具有足够的强度来承受计算的地震力，以及良好的延展性，以便在地震作用下发生塑性变形，吸收和耗散地震能量，避免脆性破坏。2）连接器的选择。应选择合适的连接件，如高强度螺栓和焊接接头，这些连接件能够承受反复的荷载逆转。对于焊接，需要确保焊缝足够韧性，并通过适当的检测确保焊接质量。高强度螺栓连接应考虑预紧力的控制和长期使用中的疲劳问题。3）节点的配置。节点配置应优化以确保力的均匀传递，避免应力集中。这可能包括使用加劲肋或板，以及确保节点区域有足够的刚度和强度。4）预应力设计要素。在某些结构中，可能会应用预应力技术来减少因地震造成的永久变形。预应力能够提供额外的压缩力，有助于抵抗地震造成的拉伸力，提高结构的整体性能。5）细部设计。连接和节点的细部设计需要符合当前的抗震规范和标准。如可能需要考虑节点的过盈配合、钢板厚度、螺栓间距和排列等因素。

2.4 抗震墙设计

在抗震设计中，我们首先需要消除建筑物的类别，选择结构类型。例如，对于高层办公室或酒店，可以使用大空间，并且可以使用管或框架抗震墙结构。对于高层住宅，根据功能用途使用剪力墙或筒结构。良好的结构体系是抗震设防的第一步；接下来是基于建筑平面布置结构的抗震墙，布置原则可根据《建筑抗震设计规范》中设计要求，例如，应在楼梯井和电梯间安装抗震墙，并应在结构的四个角度安装抗震墙。抗震墙应贯穿房屋的整个高度，抗震墙开口应上下对齐。当房间过长时，不应在房屋的端部开间安装刚度高的纵向抗震墙等。在建筑结构中，为了降低建筑物的地震破坏程度，有必要确保建筑物的水平抗震墙均匀分布在建筑物的整个平面上。具体来说，有必要合理布置建筑物的水平抗震墙。为了在地震期间更好地承受建筑结构中的地震力并且还为了避免建筑物由于过度的横向抗震墙刚度而倒塌，在设计过程中还必须要对建筑物的纵向抗震墙进行合理的布置。这样才能有效地降低房屋在地震中的破坏程度。在对建筑结构进行设计规划的同时，还要做到水平墙面和纵向墙面的均匀分布，共同承担整个建筑的重量。要想做到这一点，就必须加强对建筑结构的抗震计算，计算时需要结合建筑结构的实际情况，科学、合理地进行墙体的布置，这样才能有效地降低地震对建筑结构造成的破坏。

结束语

建筑结构的抗震设计是一项系统工程，需要在遵循国家标准和规范的基础上，综合考虑结构的安全性、功能性和经济性。通过对工程概况的深入理解，结合地震带特性、建筑类型和功能需求，可以实现更精细化的抗震设计。通过全面而深入地分析和设计，可以有效提高建筑在面对地震挑战时的安全性，为保护人们的生命财产安全提供了坚实的基础。

参考文献

[1] 康颖.建筑结构设计中的抗震设计要点分析[J].建材与装饰,2019（12）：128-129.

[2] 周静.浅谈建筑结构抗震设计要点分析[J].居舍,2020（22）：105-106.

[3] 赵善帮.现代建筑结构抗震设计的技术要点分析[J].陶瓷,2021（12）：81-82.