浅谈建筑抗震与结构设计

冷文进

摘要：我国很大一部分地区位于地震带，近些年地震灾害造成我国的经济损失与人员伤亡，因此关于建筑的抗震结构的设计成为了建筑行业中备受关注的话题，在建筑的抗震设计过程中，需要结合当地的实际情况进行结构设计。作为建筑设计的关键环节，抗震的结构设计也受到许多要素的影响。因此本文从建筑抗震结构设计的基本要素出发，讨论了我国目前建筑抗震结构设计中存在的问题并进行了建筑抗震设计的理念分析。

关键词：建筑结构 抗震设计 抗震理念

中图分类号：TU2文献标识码： A

一、建筑抗震结构设计的基本要素

建筑抗震的基本要素，首先就是在抗震设计中，有目的性地来进行薄弱位置的控制，保证足够的变形能力承受一定等级的地震，而薄弱层又不会发生偏离，这是强化建筑结构整体抗震性能的最关键的要素。其次要构建建筑抗震结构的体系，通过数个延展性较好的个体组成并协调各个部分的工作。例如框架的剪力墙基本机构，要包括延性框架和剪力墙两部分，或者是双肢、多肢剪力墙组成。再次，要警惕余震，在等级比较高的地震之后，通常会伴随多次余震，因此在建筑建构设计时一道防线是不够的。建筑的抗震结构体系要最大程度提升内外的冗余度，并构建一定数量的屈服区域，建筑的主体耗能构件要具备良好的延性与刚度，以便于吸收大量的地震能量，实现提高抗震性的基本目标。

二、建筑抗震结构设计中存在的问题

1.高层建筑较多

目前我国城市的高层建筑数量上涨，从高层建筑的混凝土机构以及相关的技术来看，一些高层建筑超过了国家的有关标准要求。通过工程师的调查论证以及模型震动模拟实验显示，在地震的环境下，一些超过国家规定的标准限制的高层建筑，其自身的破坏力程度会极大提升。建筑高度的提升也会导致一些参数发生改变，例如建筑的延性要求、安全指标等，所以更容易受到外力的破坏。

2.材料与结构存在缺陷

我国建筑的主要材料以钢筋混凝土为主，在抗震设计中，需要充分考虑变形的把控以及位移的限制问题，如果建筑的结构内部变形较大，仅仅依赖刚度较差的钢框架，是很难解决侧移的难题，不但增大了钢结构的负荷，而且也大大降低了抗震效果。对于建筑整体而言，内部结构转换层的设计非常关键，转换层的刚度直接影响到建筑的抗震效能。因此，在建筑结构设计中，如果存在加强层或者是转换层，则要更加谨慎进行结构模式设计，严格控制建筑刚度，降低地震带来的危害。

3.建筑轴压比和短柱设置不完备

在一些高层建筑中，通常情况下为了控制柱的轴压比例，导致柱子的断面较大，但是柱的其他方向的钢筋却是高强混凝土结构的钢筋，这样一来，柱的断面尺寸很难缩小。将柱的轴压比控制在一定范围内，目的是保证柱子处在一个大偏压的状态，避免因为地震导致钢筋拉伸至屈服状态。建筑的混凝土一旦发生破碎，则柱的变形能力降低，吸收地震能量的能力也降低，建筑的抗震能力就大大缩减。

三、建筑抗震设计理念分析

1.合理确定建筑结构类型

建筑抗震的设计理念，首先要合理选择建筑的机构类型。在高层建筑中，建筑垂直方向的负荷主要是使建筑产生轴向力，而水平方向的负荷抓哟是保证建筑结构产生弯矩。建筑的高度增加，垂直方向负荷保持不便，而水平方向的负荷的承载作用力就会大大提升，这时地震引起的建筑侧移就比较小，然后再水平方向的侧移参数就相对较大，与建筑的整体高度呈几何变化。所以，高层建筑的结构选择，要重点对于水平方向负荷进行把控，并在设计中，不降低建筑的主要功能。由此可见，切实可行的建筑结构，不仅呈现最优的结构性能，还能保证自身的抗震效果。

2.弱化建筑结构的自重

地基条件相同的环境下，如果对建筑结构进行抗震方面的设计，如果可以最大程度降低结构自身的重量，那么就意味着可以提高建筑的高度，这样一来就实现了对于地基工程成本的控制。如果建筑地区的土地土质比较松软，通过弱化建筑自重的优势更加突出，同时还要注意，地震的影响力与建筑的整体质量是成正比的，如果在较强的地震的影响下，建筑的重心偏上，整体的倾覆力矩就会极大提升。综上所述，为了降低带来的负面影响，在建筑的设计中，可以通过在墙体工程时使用质量较轻的材料，以此来减轻自身的重量。

3.增加抗震防线的数量

在等级较高的地震之后，通常还会发生数次余震，所以对于建筑的抗震设计而言，一道防线是远远不够的。如果建筑的防线在第一次地震后遭到破坏，那么建筑在余震中，就会受到更加严重的损害，发生倒塌事故。在建筑的机构设计中，要将余震的因素考虑在内，通过构建多个延性较好的分支体系，在发生较强的地震时，通过良好的延性来相互协调作用，抵抗地震的带来的损害。如果发生第二次地震，即在本区域的抗震设防的强度之下时，建筑结构就会由屈服状态发展到非弹性变形状态，这时对于建筑可能会造成轻微的破坏。如果建筑受到第三次地震，即比本区域的抗震设防程度更高的情况下，虽然会对于建筑结构造成相对严重的损害，但是建筑不至于发生倒塌，也不会造成生命财产损害。

4.提升建筑的抗震能力

在等级较高的地震的作用下，建筑的构件的安全储备程度就会下降。建筑内的构建的实际的承载能力，通过参数的计算分析，可以判断出整个建筑的薄弱位置，这对于强化建筑的抗震能力及其关键。与此同时，要保证建筑楼层的基本承载力与弹性受力的比值呈规律性变化，这个比值一旦发生急剧的改变，建筑内部机构的塑性内里就会变形，而避免地震能量集中在建筑的某个部位，就要调整机构内部的承载能力，协调建筑对于地震的能量吸收效果。

5.综合考虑建筑位移问题

我国的建筑的抗震设计，通常以承载力作为重要参数，通过分析建筑内部结构的变形，对于内力进行组合，以提高建筑结构的稳定性。除此之外，为了根据基础位移的状况来进行建筑的抗震设计，要深入了解结构变形的情况以及与配筋的关系，并采取行之有效的设计方式，以便建筑的结构进入到抗震阶段，开始对于自身的变形进行控制。除了等级较低的地震，对于强烈的地震，建筑的位移也关系到结构的整体设计。

结束语：

目前，在建筑抗震的结构设计方面，我国学者通过不断努力已经取得了显著成果，但是由于地震的不确定性以及地震原因的不可预测性，在建筑抗震设计方面还有许多需要改进的方面。其中不仅要综合考虑影响到建筑抗震的多种因素，而且要树立先进的抗震设计理念，合理确定建筑结构类型，.弱化建筑结构的自重，增加建筑抗震防线的数量，并不断提升建筑的抗震能力，综合考虑建筑位移，在设计过程中严格遵守相关的质量标准，保证建筑设计的科学性，建筑抗震技术必然会得到进一步的飞跃式发展。

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