对建筑结构抗震设计中存在问题的深入思考

高晨星

摘要：中国是地震发生最频繁的国家，根据过去一百年的统计，约三分之一的地震发生在中国，因地震而造成的死亡人数更是占了全球的将近一半。所以在房屋建设的过程中，要加强对抗震技术的设计，对于地震所带来的危害要有预防措施，有效的减少地震给建筑带来的危害，保证人们的生命财产安全。本文主要对建筑结构抗震设计相关问题进行了简要分析。

关键词：建筑结构；抗震设计；措施

中图分类号：TU3文献标识码： A

引言

近年来，世界各地地震多发，防震设计这一涉及到建筑安全的话题再度呈现在世人面前，究竟怎样的抗震设计才能使得建筑安全得到最大的保证？建筑结构抗震设计中常见的问题应该怎样避免？这都是现阶段困扰抗震设计技术人员的问题。要想解决这些问题，就需要我们在日常工作中积累经验，不断完善抗震理论，加强抗震设计方法的研究，致力于解决常见问题，早日寻求出一套最为精确的抗震设计方案。

一、概念设计的必要

1、因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性。为了弥补计算理论的缺陷，或实现对世界存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要用概念设计来满足结构设计的目的。

2、由于在方案设计阶段，初步设计过程是不可能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念，选择效果最好、造价最低的结构方案。概念设计在设计人员中提得比较多，但往往被人们片面地理解，认为其主要是用于一些大的原则，如确定结构方案、结构布置等。其实，在设计中任何地方都离不开科学的概念作指导。

3、由于计算机计算结果的高精度，容易给结构设计人员带来对结构工作性能出现的可能误解，过分地依赖于计算机和设计软件，进行习惯性、传统的结构设计，对计算结果明显不合理、甚至错误的地方不能及时发现，使许多的建筑结构留下安全隐患。因此，概念设计在结构设计中具有重要的地位。

二、建筑结构设计中的抗震设计策略

1、建筑场地

在进行建筑场地选择时，需要选择对抗震有利的平坦开阔地段来进行建设，而且在确保建设场地的土具有较好的坚硬性及密实度，而且硬度和密实度较为均匀。避免选择一些对抗震不利的地段上进行建筑物的建设。因为一些软土、液化土、山岳、陡坡、采空区及河岸边缘等地段，其场地土无论在其分布、岩性及状态上都处于不均匀状态，不利于达到抗震的要求，对于实在无法避开需要在这些地段上进行建筑物施工时，则需要做好防震措施。对于一些极易发生滑坡、地陷、地裂及泥石流等抗震危险地段，则不能进行甲、乙、丙类建筑的施工，同时对于地震断裂带上易发生错位的地段也不能进行建筑物的建设。

2、选择有利于抗震的建筑平面和立面布置

（1）建筑的体型要简单，平立面布置宜规则

当建筑物其体型较为简单和规则时，在设计时能够更好地明确其受力性能，而且对于其在地震发生时的实际反应及其内力也能够进行准确地分析，而且结构内部具体的构造也易于处理，这样的结构即使在地震作用下其受到的损害也较小。而相对于体型及平面不规则的建筑物，由于立面上高低错落，这样就会形成刚度和强度上的突变，极易使应力或是变形集中出现，导致薄弱环节产生，在地震作用下其薄弱处会首先发生变形损坏，产生较大的危害。

（2）建筑的平、立面刚度和质量分布力求对称

建筑的刚度和质量分布不对称、即使在地面平动分量作用下也会发生扭转振动，从而造成比较严重的危害。所以，建筑或其独立单元应力应求刚度、质量的对称，使其质心与刚心重合或偏心很小。

（3）建筑的质量和刚度变化要均匀

建筑的质量和刚度沿竖向分布往往是不均匀的。例如，由于建筑的竖向收进，地震时收进处上、下部分振动特性不同，易于在收进处的横隔层（楼板）产生应力突变，使竖向收进的凹角处产生应力集中；又如，在建筑物底层设置上下不连续的抗震墙（如底层框支抗震墙）、使建筑物沿竖向的不均匀性；框架的填充墙在层高范围内未连续设置或存在楼层的错层，使框架形成短柱，也易于造成危害。设计时对上述质量和刚度沿竖向分布不连续的情况应加以限制、采取必要的构造措施。

（4）必要时设置防震缝

防震缝的设置，应根据建筑类型、结构体系和建筑体型等具体情况区别对待，不提倡一切都设，也不主张都不设，可按结构的实际需要考虑。

体型复杂的建筑不设防震缝时，应选择符合实际的结构计算模型，进行精细的抗震分析，估计其局部应力和变形集中及扭转影响、判别其易损部位、采取措施提高抗震能力。

3、建筑结构体系的合理选择

（1）建筑结构体系应当避免因部分结构或构件的破坏而导致整个建筑结构丧失抗震能力失去对重力荷载的承载能力。

建筑结构抗震设计的一个重要原则就是结构应当具有必要的赘余度、良好的变形能力和内力重分配的功能，地震中，即使一部分构件退出工作，其余部分构件仍能承担起竖向荷载，避免整体建筑结构失稳。

（2）建筑结构体系应当具有清晰明确的计算简图和恰当合理的地震作用传递路径。

在这过程中，竖向建筑构件的布置，应尽量使竖向建筑构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平接近均匀；楼屋盖梁体系的布置，应尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去；转换结构体系的布置，应尽量做到使上部结构竖向构件传递来的垂直重力荷载通过转换层一次至多二次转换。另外，建筑的整体抗侧力结构体系也必须明确，抗侧力结构一般由框架、简体、剪力墙、支撑等组成，它们宜尽量连续贯通。

（3）建筑结构体系应当具有合理适度的强度和刚度

宜具有合理恰当的强度和刚度分布，防止和避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的塑性变形集中或应力集中；建筑的框架结构设计应使节点基本不被破坏，底层柱底的塑性铰宜形成晚，应当使柱、梁端的塑性铰出现得尽可能地分散；对于可能出现的薄弱部位，应采取适当措施提高抗震能力。

三、建筑抗震结构体系设计需要注意的问题

1、建筑平面布置设计问题

建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等，都要在建筑的平面布置图上明确下来。有的建筑平面布置上，经常出现内隔墙不对齐或中断，使刚度发生突变和地震力传递受阻，对抗震也带来不利，客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大，从概念上要解决的一个核心问题是：建筑平面布置设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀，对称协调，避免突变，防止产生扭转效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件，使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体，充分发挥建筑设计在建筑抗震中的作用。

2、建筑竖向布置设计问题

建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑沿高度（楼层）结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层，还是高层建筑或超高建筑，这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是，由于建筑使用功能的不同要求，如底层或下面几层是商场、购物中心，建筑上要求是大柱距、大空间；而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼，低层设柱、墙很少，而上面则是以墙为主，柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅，在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等，建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。

结束语

为满足日益增长的人口需求，房屋建筑处在不断的设计与建设中。同时人们对房屋建筑质量要求不断提高，尤其更为注重抗震上的要求，因此，房屋建筑结构设计过程中应加强抗震设计，以提高房屋建筑抗震性能，使其在地震中的破坏降到最低。

参考文献

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