建筑结构设计中的抗震设计探析

文/孔伟 山东雄狮建筑装饰股份有限公司 山东滕州 277500

建筑结构设计中的抗震设计探析

文/孔伟 山东雄狮建筑装饰股份有限公司 山东滕州 277500

近年来，虽然我国经济发展程度正在不断加大，但是由于各种自然灾害问题的频出，尤其是地震问题，造成我国人民的生命财产安全受到一定的威胁。地震灾害的出现往往会带来巨大的毁灭，但是这种灾害问题是很难人为控制或者是预测的，所以很难从根本上防护这一问题。由此，有效的将抗震设计方法融入到建筑结构设计过程中，提升建筑的抗震性能，保证建筑的稳固程度，具有一定的现实意义，这也是当前具有一定的防护措施。

建筑；结构设计；抗震设计

1、引言

在目前人类面临的自然灾害当中,地震灾害的破坏性是不容忽视的。地震的突发性强,可预报性却相对较低,强烈地震对人身和财产造成的伤害和损失是巨大的。为了尽量减少建筑结构受到地震的影响,建筑设计师应该对建筑的抗震设计进行专门的研究和熟练的掌握,尽量使设计的建筑物符合抗震的要求,有效地降低地震给人们带来的痛苦。

2、抗震设计在建筑结构设计中的重要性分析

在人类史上，发生的地震灾害都造成了严重的人员伤亡和经济损失，如唐山大地震、汶川地震等。随着全球化、城市化发展进程的加快，许多国家、城市高层建筑的数量不断的增加，城市人口密度也在不断的增加，过多的人和财富都集中在一个区域，一旦该区域发生地震灾害，其造成的人员伤亡和财产损失是不可估量的。地震是一种自然灾害，现阶段的科学技术手段并不能够完全准确的预测地震灾害的方法，并且也没有相应有效的防止对策。针对地震这种不确定、危害性的大自然灾害，世界各国的地震工程界都进行了深刻的反思——如何利用现有的抗震思想和技术降低地震给建筑带来的损失。目前，全球90%以上的国家进行建筑抗震设计坚持的原则为“小震不破坏建筑结构、中震建筑可加固、大震建筑不倒”，该抗震原则的广泛推广和应用，在很大程度上提高了建筑结构的抗震性能。但是，在小、中地震灾害发生时，会导致出现建筑部分结构功能丧失的现象，由于建筑内的技术装备、装饰等费用超过建筑结构本身的费用，其造成的经济损失是不可估量的，由此可见加强建筑结构抗震设计的重要性。

3、建筑结构设计中的抗震设计

3.1工程概况

某塔楼总建筑面积为56000m2。标准层尺寸为40.9m×32.5m。塔楼地上42层，第1～5层为商业配套使用，20层及35层为避难设备层，其余楼层主要功能为住宅公寓；地下4层，主要功能为商业、停车库及设备用房，建筑高度为192.700m。

根据规范，本工程的设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，结构重要性系数γo=1.0。抗震设防类别为标准设防类，抗震设防烈度为7度。设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。设计基本地震加速度值为0.10g，多遇地震水平地震影响系数最大值为0.08，反应谱特征周期Tg=0.35秒，阻尼比为0.05。根据地震安全性评价报告，小震规范反应谱小于安评报告提供的反应谱。因此，小震设计采用安评报告提供反应谱进行计算分析，中震、大震参数仍按照规范取用。

3.2结构选型与布置

3.2.1基础类型。根据本工程岩土工程勘察报告，主要为竖向承压控制，本工程采用人工挖孔桩基础，桩端持力层为中风化花岗岩层，入岩深度2.0m，桩端持力层天然湿度单轴抗压强度为18MPa。桩长约为9.5m～18.5m。

3.2.2地下室结构。地下室核心筒底板厚3000mm，非核心筒区域底板厚1000mm，侧壁厚度为600～800mm，顶板采用普通钢筋混凝土梁板楼盖。

3.2.3上部结构体系。由于本工程所处地区风荷载较大并起主导作用，因此满足提高结构的抗侧刚度是关键，所以综合考虑，本工程采用框架-核心筒结构体系。

外框架体系将作为有效承重体系，大部分竖向荷载通过轴力的方式向下传送，而混凝土核心筒除了承受竖向荷载外，其主要功能是提供了强大的抗侧力刚度。外框柱采用型钢混凝土柱，提高了外框架的延性，同时提高承载力，有效的减小了截面尺寸，提高了建筑使用效率。

3.3性能化设计

综合考虑本工程地处7度区，且为超B级超限高层建筑，设定其结构总体按性能目标为C级。

中震阶段的内力计算采用弹性方法，用SATWE 分别进行中震弹性设计、中震不屈服设计。经过对外框柱进行承载力分析，分析表明底部加强区的外框柱满足中震弹性的要求，非底部加强区的外框柱满足中震不屈服的承载力要求。外框柱在中震作用下不存在拉力。剪力墙构件底部加强区满足中震抗拉不屈服、抗剪弹性要求，剪力墙无需配置型钢。

大震阶段的内力计算采用等效弹性方法，用SATWE 进行大震不屈服设计。大震不屈服设计结果表明：在大震作用下，外框柱未开裂，满足性能化要求，墙体通过墙内钢骨的调整，基本满足大震墙体抗拉、抗剪性能设计要求。

综合上述分析结果，本工程结构构件的抗震性能水准可达到预期的目标。

3.4加强措施

结构除了高度超限，其它不规则性整体不超限，因此核心筒可采用一级抗震等级，外框柱采用一级抗震等级。同时对底部加强区的关键竖向构件进行抗弯中震不屈服和抗剪中震弹性设计。最后对底部剪力墙进行大震的受拉受剪复核，以保证大震不倒的目标。

核心筒在底层厚度为900mm，底部加强区使用型钢混凝土剪力墙，增加延性及满足轴压比要求。对底部加强区的关键剪力墙构件进行中震不屈服验算，提高在中震作用下的抗拉及抗剪性能。

针对外框柱，除了满足一级抗震等级的构造，同时保证大、中震达到较高的性能要求。在小震组合设计时还应满足0.2V0的框架剪力调整，经调整后，外框柱的承载力进一步提高。

针对连梁，连梁构件是重要的耗能构件，设置钢骨会使连梁的耗能性能减弱，因此设置连梁钢骨的准则：保证风荷载作用下连梁构件不超筋，同时由于地震作用的引起超筋，连梁可以不专门设置钢骨。

结语：

在建筑结构设计中，建筑物的结构抗震设计是整个建筑结构设计中最关键的设计位置之一。所以，在设计建筑结构时，设计人员一定要把建筑物的抗震能力放在关键的部位实施考虑。另外，在详细施工的过程中，施工企业也要使用合理的方法，尽量提升建筑物的抗震能力，从而为保证人们的生命财产安全做出实质性的贡献。

[1]徐培福,戴国莹.超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].土木工程学报,2005,(1):1-10.

[2]杨晓波,胡珊珊.建筑结构工程在抗震设计中的探索[J].蚌埠学院学报,2013,(2):5-8.