建筑結構設計中的抗震概念設計

朱凌驊

摘 要：隨著新型結構、高性能材料的出現(xiàn)，建筑結構的建設也會隨之越來越完美，能夠使新型結構建筑要求同時能滿足建筑物的使用功能和外觀要求。要不斷提高結構與設備的關系，從當前抗震設計現(xiàn)狀出發(fā)，根據(jù)工程抗震概念總結各方面的知識和經(jīng)驗，綜合考慮找出結構安全與經(jīng)濟合理的最佳結合點，探求出一種實用可行的抗震設計方法，以更好地適應社會經(jīng)濟和科學技術的發(fā)展。

關鍵詞：建筑結構設計；抗震概念設計；應用

1 抗震概念設計的相關原則

在設計建筑結構方面，是利用一些建筑理論知識及相關常識來進行建筑結構設計工作，這些設計工作包括：設計總方案、建筑原材料的選擇、相關建筑結構設計等。而抗震概念設計也就是運用這種科學的設計方案來確保建筑的抗震性，及時有效地排除建筑隱患。為了提高建筑的抗震性，在抗震概念設計過程中應該遵循以下原則：①在選擇建筑場地時，應該選取比較抗震的地方。在建筑施工過程中，也可以搭建一些防震建筑設施，這些都能夠確保建筑的抗震性，提升建筑的安全性；②在選擇建筑材料方面，對于比較特殊的建筑結構要使用一些抗震性能比較好的材料，此外還要確保建筑物的均質(zhì)性及延展性，確保建筑物的安全性；③在進行建筑搭建時，對于不同的建筑結構有不一樣的材質(zhì)性能要求，抗震防線的應用，不僅增加了建筑結構的安穩(wěn)性，還增加了建筑在地震過程中抗震的延緩性，在建筑設計方面，具有較高的現(xiàn)實意義；④建筑結構的安全體現(xiàn)在抗側移剛度及較好的建筑延展性，只有確保建筑結構的延展性及承載力，才可以確保建筑的抗震性；⑤為了使建筑結構能夠更加統(tǒng)一，需要使抗震節(jié)點和建筑節(jié)點進行正確的連接，讓它滿足建筑規(guī)范的相關要。

2 建筑結構設計中抗震設計存在的問題

2.1 建筑抗震場地選擇不合理

建筑結構在設計有幾點需要特別關注的問題，首先就是對建筑抗震場地的選擇，由于其對于建筑抗震的整體設計具有直接影響，如果選擇不到位就會直接造成建筑整體抗震性能的下降，在地震災害發(fā)生的時候，地表會發(fā)生不同程度的振動活移動，對所在區(qū)域不同結構、不同性質(zhì)的建筑物造成的損害程度也是不一樣的。在劇烈的振動影響下，建筑結構的整體結構被破壞，嚴重的情況下甚至有可能會發(fā)生坍塌現(xiàn)象。在建筑設計中場地選擇的時候應該避免在不適合地地質(zhì)條件上建立，比如：軟土層或易被液化的砂土層。當不能避免在這種環(huán)境中進行施工時，必須要采取有效的改良措施，根據(jù)地震級別的要求，加強地基基礎的加固和防護。

2.2 建筑結構體系選擇不合理

建筑結構抗震設計在進行中首先要進行方案的確定，選擇合適的建筑結構體系對于建筑抗震性具有直接影響。在抗震設計過程中容易出現(xiàn)以下問題：第一，以偏概全，在建筑設計中由于對某個建筑結構設計不理想造成整個結構的抗震性能降低，在設計中應該進行建筑結構的整體性規(guī)劃，避免在出現(xiàn)個別部位損壞的情況下，影響建筑物整體的抗震性和穩(wěn)定性。第二，沒有做好準確的計算，對于地震所造成的影響沒有合理分析，不清楚地震發(fā)生時所造成的傳遞路徑，對于豎向結構設計垂直度及荷載條件等都存在一定缺失，上部結構對豎向構件產(chǎn)生的垂直重力荷載不完整，嚴重影響抗震效果。第三，設計人原設計能力存在問題，對建筑結構設計的強度及剛度設計都不能做到很好的把我，在設計過程中結構構件所承受的剛度和強度分配不均勻，造成結構整體效果的不理想。

2.3 缺少平面布置規(guī)則性

除了上面兩點需要注意的問題，在建筑結構的抗震設計中對于平面布置也會非常關鍵的一項，在平面布置中如果沒有按照相關的規(guī)則進行布置，很容易影響建筑結構抗震性能的整體效果。只有確保方案的規(guī)則性，才能提高整體的工作效率，由于設計人員在建筑結構整體設計中，缺乏對平面布置規(guī)則性的考慮，造成空間結構的不完整，在發(fā)生地震災害時，產(chǎn)生不利影響。

3 建筑抗震設計的方法

3.1 做好建筑選址減少地震能量輸入

對于建筑來講，做好建筑選址，做好建筑物地基基礎建設，可有效減少地震發(fā)生時能量的輸入，這樣可減弱地震對建筑的破壞程度。在具體的設計工作中，采用基于位移的結構抗震方法，對項目區(qū)域地形地質(zhì)詳細調(diào)查，做好建筑物基礎夯實，使結構的彈性變形滿足預期地震作用力下的變形需求。并調(diào)查計算建筑構件的變形和建筑結構的位移之間的聯(lián)系，以此確定構件的變形值，并根據(jù)應力分布以及大小，來優(yōu)化建筑構件的構造。

3.2 注重建筑物抗震結構的設計

建筑抗震結構設計應得到社會高度重視。我國鋼材生產(chǎn)數(shù)量較大，鋼結構的加工制造能力已有了很大提高，好多地方為了保證抗震性能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土（柱）結構或鋼結構，這樣減小柱斷面尺寸，并可改善結構的抗震性能。例如；在福建省150m以上的建筑，為了做好建筑物抗震，常采用三種主要結構體系，具體為：框-筒、筒中筒和框架-支撐體系。福建建筑在運用了鋼管混凝土（柱）結構后，在保證抗震性能的同時減小了費用成本。

3.3 做好建筑布置，設置多道抗震防線

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010（2016年版），設計時對于持力層的選擇顯得特別重要。設計時須仔細分析結構在地震時的實際反應和結構的內(nèi)力分布，并采取抗震構造措施和必要的結構的細部處理。選擇基礎方案時，以減少輸入主體結構的地震能量。這樣一來建筑結構受力性能比較明確，可以保證必要的剛度和強度，既考慮了經(jīng)濟合理，又達到減輕主體結構破壞的目的。

3.4 重視建筑材料的選擇

在建筑的抗震施工設計中，對建筑所用建筑材料的選擇非常重要。須做好對建筑材料的參數(shù)進行抗震性能的科學分析。在選擇時不能僅考慮建筑材料的承載力，而忽略其他影響因素，要從整體上對材料的參數(shù)變異性進行研究。在非結構建筑材料的選用中，優(yōu)先選用輕質(zhì)的材料，在保證強度情況下減輕結構自重，從而有效地減少地震作用。從地震設計的角度來講，須控制建筑結構的延性需求，從建筑建設施工的多個方面綜合考慮，來選擇符合抗震需求而且經(jīng)濟適用的建筑結構材料。

4 對高層建筑結構抗震設計的展望

現(xiàn)在，我國跟隨世界發(fā)達國家進行適當?shù)目刂平Y構剛度的方式，來保證高層建筑物抗震穩(wěn)定性，這種方式越來越受到社會青睞，被稱為“延性結構體系”。但這種允許高層建筑結構構件中各部結構如：梁、柱、墻、節(jié)點等，在地震進入非彈性狀態(tài)，而且會有很大的延性，減輕地震反應是以消耗地震能量的方法，使結構物“裂而不倒”。這在很多情況下是有效的，但也存在很多片面性。

隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對所居住房屋建筑的安全越來越重視，對所居住建筑物的抗震減震要求越來越高。傳統(tǒng)的抗震結構體系和理論越來越難以滿足人們的要求，傳統(tǒng)的抗震體系不具備隔震消能和各種減震控制體系，但是隔震消能和各種減震控制體系又越來越受到人們的重視，在未來的建筑結構中將起到非常重要的作用。

5 結語

在建筑結構中，抗震設計及其重要，同時建筑結構也非常重視抗震設計。工程設計面臨的迫切任務是結構抗震設防，抗震也是結構物安全考慮的重要問題。為了保證人們的生命財產(chǎn)安全，建筑結構在地震的作用下不受到嚴重破壞，保證通過對住宅建筑結構的抗震優(yōu)化設計，提高建筑的抗震性能和安全性是建筑設計的首要。

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