建筑工程結構設計中抗震問題分析

蘭海霞

1 前言

地震是一種難以避免的自然現象，一旦發(fā)生就會造成人類社會的重大災難。多年來國內經歷了大大小小無數次地震，承受著十分嚴重的后果。如何將抗震設計理念與結構設計相聯系成了建筑結構設計人員最為重要的工作內容之一。將抗震特殊構件設置于建筑物中防止建筑物因地震倒塌，抗震設計有很多種類，應根據不同的建筑物結構特點進行選擇。

普遍都是采取概念設計來模擬地震的情況，從而得出地震的實際情況，而且要依據相關模擬的有關參數來對建筑結構上的計算，因此得到相關的建筑抗震結構，更好地保障現在建筑物結構的總體抗震性能。同時也對建筑在一些大地震的情況下結構的彈性變形進行精確的計算，保障設計能夠達到相關抗震的要求。

在建筑結構的抗震設計當中，設計目標是設計工作的重要方向，所有的設計都要圍繞這項目展開。由于地震有較大的不確定性，要根據性能的抗震設計要求來預計各種等級的地震影響。我國的抗震有關規(guī)定，對于在地震斷裂帶兩邊10km當中的結構要計入近場影響。在抗震設計當中對于主體結構來講，結構的性能劃分成3個水平，即使用良好、人身安全以及防止倒塌。

2 建筑結構設計的作用及遵循的基本原則

2.1 建筑結構設計的重要性

設計人員在進行建筑結構設計之前，需對現場的水文情況和地質情況進行詳細的科學分析，在建筑結構設計的工作過程中，需要充分發(fā)揮自身的專業(yè)性，重視設計的質量，根據建筑的功能需求對建筑基礎進行科學合理的設計，保障建筑工程的安全性和穩(wěn)定性。目前，許多大型的建筑物其內部的建筑結構設計比較復雜，所以設計難度相對較高，對此為保障建筑結構設計的質量，相關設計人員必須以單位的技術水平和實際現場的地質勘測信息為依據，進行科學的建筑結構設計。確保建筑結構的設計方案科學、可行。

2.2 建筑結構設計遵循的基本原則

結構功能要求主要體現在適用性、耐久性以及安全性三方面。適用性在正常使用階段，科學判斷其綜合性，無較大的裂縫和變形產生，在不出現震動與變形的情況下可以正常地進行使用；耐久性指在正常情況下對建筑物進行科學有效的維修養(yǎng)護，避免其發(fā)生風化和銹蝕，一定程度上延長其使用壽命。

安全性是建筑自身所能承受的正常作用，同時對于建筑突然受到一些外力影響時，確保其只發(fā)生一些細微部位的損壞，而不會出現整體性的破壞。充分發(fā)揮建筑結構的功能是建筑結構設計的基本原則，在此基礎之上還要實現安全、經濟、方便、美觀的高標準要求。

3 建筑結構抗震設計中存在的問題

3.1 設計人員的抗震設計概念不明確

抗震減災設計是為了更好地抵御大地震中的災害，提高抗震減災能力，避免造成生命財產的嚴重損失。但是現在仍然有很多設計人員的建筑理念是用大量的優(yōu)質鋼筋混凝土來抵抗地震。實踐證明，建筑材料結構中主要鋼筋的固定不盡人意。而且，鋼筋數量的增加不僅會直接降低建筑材料的延性，還會降低建筑結構的整體抗震適應性。因此，越來越多的研究發(fā)現，單純通過計算鋼筋數量來設計和分析結構的抗震能力是不全面的。

在建筑結構設計中，不僅要突出需要加強的薄弱部位，還要突出不能被地震破壞的薄弱部位，以保證整個建筑主體結構的安全。由于基礎構件的嚴重破壞往往直接消耗抗震建筑的大量能量，建立正確的建筑結構設計指導理念才是我國抗震建筑設計真正的基本指導思想。

3.2 抗震設計在結構設計中不夠重視

目前，許多建筑的主體結構在多次地震中遭到嚴重破壞，這也是由于目前的抗震設計在建筑結構設計中的重要作用不夠明顯，設計人員不夠重視。這些安全問題和隱患，在遇到大地震時可能會逐漸放大，它已成為嚴重威脅人民生命和公共財產安全的重大社會問題。因此，在充分考慮抗震建筑實際工作環(huán)境的基礎上，應做出合理的設計選擇，以提高抗震設計水平。

4 建筑結構抗震設計方法

一直以來，傳統抗震設計就是單純增加結構的強度和剛度來抵抗地震的侵襲，就是人們常說的“硬抗”。這種設計的原理是將地震能量直接傳遞給結構構件，結構構件的設計是抗震設計，以此來承受地震能量。這樣方法雖能保證地震下結構的整體性，而且結構也不大容易倒塌，但是，結構損失是在所難免的。

近年來，我國抗震技術也在不斷向前邁進，技術人員提出的抗震設計也在實踐中被不斷地證明。當下，主流的抗震方式有以下幾種。

4.1 建筑結構減震設計

在我國建筑結構設計過程中，建筑結構工程師越來越重視建筑結構的抗震設計方法和相關的技術。其中，建筑結構阻尼技術主要是通過相關的阻尼裝置，有效降低建筑結構主體結構的振動應力，大大增強了建筑結構的抗震性能和穩(wěn)定性。

通常，在建筑結構抗震技術中，一般只采用建筑結構抗震技術的一個分支，通過阻尼技術在建筑結構設計中的有效應用，能夠增強整個建筑結構的抗震性能。同時，也有效減少了建筑結構和工程設計中產生的大量經濟投資。新型減震技術使建筑結構內部結構更加牢固、穩(wěn)定，從而使建筑結構更安全。

4.2 延性減震設計

多震國家的建筑結構設計主要方向都開始朝延性抗震理論過渡。延性減震設計，顧名思義，就是用材料的延性來減少地震的破壞力。因此，設計時就要增加結構或者構件的延性，通常是通過塑性鉸的設計來增加延性的。

延性抗震的目的就是結構構件可以產生塑性變形，也能造成損壞，但是不能夠倒塌。結構設計時，往往會讓其具有滯回的特性。通過這種特征來抵抗地震力的彈塑性變形，這樣在大地震發(fā)生時，產生的是反復的彈塑性變形循環(huán)，以此來保護建筑。

4.3 新結構

型鋼混凝土在抗剪力能力以及延性方面也高于傳統鋼筋混凝土結構，耗能能力強，因此具有良好的抗震性能，能保證建筑結構的變形在安全的范圍內，也就避免了建筑結構因變形過大而產生的質量問題，能夠顯著延長建筑結構的壽命及提升安全性。對比傳統的抗震設計，沒有增加成本而且降低了材料的費用。

上述抗震設計中，在實際中應用最多的是前兩種設計。這兩種設計采用的方法、措施都是截然不同的，設計的機理、使用范圍也不一樣，因此這兩種是相互獨立的，在工程中可以通過協調使用起到更好的效果。

4.4 適當提升建筑物抗震設計等級

如果建筑結構抗震性能設計標準等級不合理，其結構抗震設計性能將大大降低。因此，為了進一步優(yōu)化和提高建筑結構的抗震設計性能，結構設計人員通常需要制定合適的設計標準等級來提高建筑結構的抗震性能，以防止建筑結構出現嚴重的變形、扭曲、鼓包等抗震現象。比如在各類高層建筑工程中，結構設計人員需要用計算機分析軟件進行綜合統計分析，根據各個工程的物理剛度，準確計算出工程結構的扭轉力和位移。

結構設計人員應不斷遵循建筑形狀的常規(guī)設計，符合國家相關技術規(guī)范，合理測量和判斷高層建筑的物理剛度，確保高層建筑的扭轉力和位移剛度在1.1～1.2之間。剪力墻和簡化連梁的要求應符合下列要求：當連梁跨度高度比不大于2時，需要考慮配置一個十字暗柱支撐；當連梁跨度的高度比不大于1時，可以考慮交叉暗柱支撐。

地震運動的主要原因之一是該地區(qū)地殼的垂直運動，這與內部地質和地理結構的運動密切相關。為了有效保證建設項目內部地質構造的運動結構更加合理，設計人員必須認真收集和分析具體地質和地理調查統計資料，并根據具體地質和地理環(huán)境條件，準確判斷和找出該地區(qū)地殼垂直運動的運動趨勢和特征，分析該地區(qū)的地震運動趨勢，確保區(qū)域建筑工程地質結構總體布局和該區(qū)域地震運動趨勢大致處于相對垂直的運行狀態(tài)，有效降低特大地震對區(qū)域建筑工程前期工程設計的不利影響。

4.5 科學計算主體承重柱分布

承重柱直接影響建筑結構安全系數，根據詳細建筑結構的實際數據，科學地計算出主體承重柱的尺寸，結合建筑物的質量分布情況，制定承重柱的具體分布數量。如：某高層或超高層寫字樓，對其進行技術分析，建議用平板式筏形的基礎架構，建筑標準層建議設計為普通的框架梁結合現澆的空心板結構體系，結合框架與核心筒，其結構簡單，一般采用的是立面和平面相結合的規(guī)則，基礎結構多是立面和平面相結合的規(guī)則。

而基礎多是天然的樁基。若發(fā)現建筑混凝土的折算厚度較大，會影響配筋量，且會加大自重，進而造成主樓板、筏板的基礎承載力不足等后果。若梁截面較大或者是板較厚，則沒有很好地落實經濟效益，不利于墻柱弱梁功能的實現，結構自重也會受到影響，地震力受到加強，豎向構件安全性較低。

相對來說，核心筒剪力墻內隔墻的受力偏小，則在設計上相應的厚度也會偏大。在整體結構設計上，側重“以柔克剛”方式，但是需要保障各項指標滿足要求。自重增加的原因有很多，科學計算主體的承重分布顯得尤為重要。

5 結束語

一個建筑工程質量的好與壞對人們的安全有著直接的影響。建筑設計是一種專業(yè)性極強、責任非常重大的工作，優(yōu)秀的建筑設計能夠有效提升建筑物的適用性、安全性、合理性與經濟性，然而在實際的設計工作過程中，比較容易出現多種建筑結構設計方法與概念上的錯誤，主要包括以下幾點。

第一，因為設計人員沒有重視對于一般建筑的設計工作，沒有結合實際情況，盲目的套用以往的設計。

第二，則是因為在設計方法與設計規(guī)范等職業(yè)素養(yǎng)上的不足。

第三，一些設計人員對于力學的知識不明晰，無法對結構的驗算結構有著準確的判斷，無法建立出準確地計算模式，減少或者避免這些錯誤的出現，對提升建筑結構設計的質量有重要的價值。