建筑结构工程抗震设计的作用及其要点

康泽龙

摘 要：我国近年来由于地震房屋倒塌给人们带来巨大的损失，对于建筑抗震性能的关注也在不断的提高。只有提高建筑的抗震性能才能减少在地震中的损失，建筑的抗震性能在很大程度上要取决于建筑结构抗震性能的好坏。文章着重分析建筑结构工程设计对于抗震的作用以及设计抗震的建筑结构需要关注的要点，希望对于提高建筑的抗震性能有所帮助。

关键词：建筑结构；抗震设计；作用；要点

中图分类号：TU352 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）09-0130-02

Abstract： In recent years， due to the collapse of buildings in China， great losses have been caused to people， and attention to the seismic performance of buildings is also increasing. Only by improving the seismic performance of the building can we reduce the loss in the earthquake. The seismic performance of the building depends to a great extent on the seismic performance of the building structure. This paper focuses on the analysis of the effect of structural engineering design on earthquake resistance and the key points to be paid attention to in the design of aseismic building structures， in the hope that it will be helpful to improve the seismic performance of buildings.

Keywords： building structure； aseismic design； function； key points

1 建筑結构工程抗震设计的基本理念

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中对于抗震设计提出了明确的要求，即“三水准、两阶段”，“三水准”要求建筑物在地震中能够达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求，“两阶段”是针对建筑结构来说的，当建筑多次遭受比所在地区抗震设防烈度低的地震，也就是建筑遭遇第一设防烈度地震，其结构的变形处于自身弹性变形范围内，这样的地震对于建筑几乎没有影响，地震后不影响建筑的继续使用。在设计建筑结构的过程中，对于其结构的承载力极限的验算需要满足经历多次地震而不变形或者是形变依旧处于弹性形变的范围内。当建筑受到第二设防强度的地震，也就是地震的烈度与建筑所在地区的设防抗震烈度相当的时候，由于建筑结构的形变超出了它的弹性形变范围，建筑虽有不同程度的损伤但经过修复还是不影响它的正常使用。对于文物古迹建筑来说，在设计其结构的时候几乎没有考虑它的抗震性能，为了降低地震对它们的损害，有必要对于它们的结构重新进行抗震设计。对于建筑的抗震性能我国有明确的规定，建筑不管是新建还是扩建都需要按照 《中国地震动参数区划图》的相关规定来实施。

2 建筑结构工程抗震设计的作用

在地震中，建筑物的坍塌会导致大量的人员伤亡，为了降低地震给人们带来的伤害，在修建建筑的时候就要提高它的抗震性能，其中建筑结构工程的抗震性能是整个抗震性能的关键，建筑结构在建筑抗震性能中的作用表现在以下几个方面：（1）减少地震对建筑的破坏作用。为了降低地震对建筑物的损害，如今常用的方法就是在建筑的基础与主体之间加设一个隔震层，在实际的建筑结构设计中，有的设计人员通过在建筑顶端加设“反摆”来降低地震对建筑的损害，加设“反摆”是通过降低地震冲击力向建筑运动的加速度，使建筑物的位移相反，降低地震对建筑的损害。通过研究发现，合理加设“反摆”可以将地震对建筑物的冲击力降低六十五个百分点，最大限度的保护了室内人员的安全。目前我国对于通过在建筑物顶端加设“反摆”的方式来降低地震对建筑物影响的研究有很多，并取得了显著的成绩。在实际的建筑工程建设中它的应用也不少，事实证明，它对于降低地震对建筑物的损害也确实很有成效。（2）确保建筑的刚度。对于建筑刚度的重要性在设计建筑结构的过程中就要对其进行充分考虑，在修建建筑的时候会用到大量的钢筋混凝土，而且还会进一步在钢筋混凝土的基础上使用“钢结构”再一次进行加固，在这个过程中会因为建筑功能使用不同的加固措施，一种是根据建筑需要在钢结构上进一步加层，这种情况下的建筑一般上层是钢结构而下层是钢筋混凝土，一个建筑中有两种不同的体系结构这不符合国家的抗震规范。另一种是整个建筑的抗震结构是钢筋混凝土所修建的主体部分而建筑的房盖部分利用钢结构，对于这种情况的抗震设计需要根据国家的相关规定来进行。（3）加强整个建筑结构的抗震性能。为了增强建筑结构的抗震性能，在设计建筑结构的时候首先要考虑地基稳定性对建筑结构抗震性能的影响。在选取建筑地基的时候尽可能的选取有利于抗震，地基在地震中变形小的地方修建建筑。其次要充分利用地基的抗震能力，在设计建筑结构时，将地基的潜能最大限度的融入到其中，同一性质的地基上只能修建相同建筑结构单元的建筑。为了避免因地震作用力集中而导致建筑物扭曲的情况，在设计与实际的修建过程中，要尽可能的将建筑结构做到规则和对称，这也可以有效的减少建筑因地震而发生形变。除此之外，为了提高建筑结构的抗震性能，在设计建筑结构的时候最好多加几道抵抗线，避免出现建筑结构受力不均的情况，在设计建筑结构的时候要明确各部分的受力情况。最后，为了更有效的缓解建筑在地震冲击作用下的影响，可以通过减轻建筑结构自身重量的方式来降低地基所承受的压力来实现。（4）建筑抗震的防设标准。目前我国的建筑根据自身的功能分为四类，其中甲、乙两类建筑的抗震性能最好，对于抗震设防烈度达到了6～8度，结合地区的实际情况可以将建筑的抗震设防烈度再适当的提高一个度也是可以的。丙类建筑和乙类建筑的抗震设防都是结合当地的政府要求设定的，它们的抗震措施有所差异，丙类建筑的抗震措施至少要达到当地的需求，而乙类建筑的抗震措施可以比当地的需求低一点，在设计建筑结构的时候，要参考这些建筑的抗震设防标准来设计。

3 建筑结构工程抗震设计的要点

为了能够有效的降低在地震中房屋倒塌给人员带来的伤亡，在建筑过程中有必要提高建筑结构工程设计中的抗震性能，以此来提高整个建筑的抗震设防，对于建筑结构抗震性能的设计可以从以下几个方面来进行：（1）提升建筑抗震设计的等级。在对地震灾害进行分析时一般将50年作为一个周期进行分析，经过大量的研究表明，小地震一般50年左右就会出现一次，小震灾害超过抗震设计安全烈度的概率超过60%。平均475年就有一次中型地震的出现，中震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为10%。发生大型地震的周期比较长，大概两千年左右才会出现一次，大震灾害超过抗震设计安全烈度的概率为2%。我国建筑的抗震等级应该根据地区进行调整，一些建筑工程设计专家表明，应该适当的提高我国地震多发地带建筑的抗震等级，对于这些地带建筑的抗震设计要必须进行严格的检查，确保建筑抗震落到实际的工程建设中，提高整个建筑的抗震性能，确保人们有一个相对安全的生活环境。（2）保证建筑工程材料的质量。建筑工程体系、抗震防线以及建筑施工方案等因素都会对建筑工程抗震性能造成很大的影响，绝大多数的情况下除了这些因素之外，所选取的建筑材料对建筑抗震性能也有很大的影响。建筑的抗震性能受建筑材料强度以及刚度的影响比较大，此外，建筑的抗震性能还会受到建筑材料连续性以及均衡性的影响，所以在选取建筑材料的时候，不仅要根据建筑体系来确定所需的建筑材料，还要选取刚度、强度、延展性以及均衡性好的建筑材料，只有使用这样的建筑材料修建的建筑才能够有效地提高建筑的抗震性能。（3）对于建筑的重点部位进行重点设防。不同建筑的同一位置，同一建筑的不同位置由于其功能不同，在施工过程中需要区别对待，特别是建筑修建过中容易出现问题的环节，必要时可以人为的对其进行加强，比如在设计煤矿井口建筑的时候，如果将驱动装置安置在井口房的楼板上，由于该区域不仅关系煤矿的生产而且它的震动和拉力都比较大，所以在设计过程中应该对其重点加强。应该做加强处理的部分除此之外还有发生地震之后容易出现大面积建筑倒塌的构件。（4）建筑中轴压比和短柱的设计。为了在建筑设计过程中有效的提高建筑结构的抗震性能，应尽可能通过增大柱子的截面尺寸来减小柱子的轴压比，减小柱子的轴压力可以通过增大柱子的受力面积，来有效避免钢筋因纵向受力导致其弯曲，发生混凝土被压碎的情况。由于建筑中柱子的刚度与强度较高，所以整个建筑的延展性相对来说就差一些，这使得建筑对于地震的能量不管是吸收还是消耗上都很有限，在地震中建筑的结构及易遭到破坏。为了降低地震对建筑结构的损坏力度，在进行建筑结构的过程中通常利用弱梁来弥补强柱延展性的不足，由于梁在一定的范围内可以适当的变形，再加上适当的增大柱子的轴压比，所以在地震中柱子所承受的压力可以有效的得以缓解，对于高层建筑来说，底层柱子的长细比值不得超过4，短柱的剪跨比不得超过2。（5）对于建筑结构工程体系的选取要合适。选取合适的建筑工程体系对于整个建筑物的质量有很大作用。在设计建筑结构工程时，要保证其结构体系同时满足稳定和合适两个条件。一个科学的建筑工程体系不仅能够满足结构在适当范围内变形的要求，而且能够缓解地震产生的冲击力，降低地震对建筑物的破坏。建筑物只有具备合理的刚度才能够承受自身所带来的负荷，同时建筑不会轻易发生形变，这样才能够有效的缓冲地震产生的冲击力，避免建筑物因受力不均造成严重的局部影响。所以在设计建筑结构抗震时，对于建筑的结构要做一个适当的选择，不管是对于建筑的传力途径还是关于受力的计算都要进行明确，转换层尽可能不在建筑工程体系中使用。（6）建筑形体与结构布置的规则性。扭转不规则、凹凸不规则以及楼板局部不连续都是平而不规则的具体表现。扭转不规则主要表现在位移与周期上，位移的范围应该保持在1.2～1.5之间，周期不超过A级高度建筑的0.09，竖向刚度不规则就是本层的侧向刚度不得低于与它相邻上一层的侧向刚度的70%，不得低于与它上面相邻三个楼层的侧面刚度相的80%，它主要包含了三个方面，即测向刚度不规则、抗侧力构件不连续以及楼层承载力突变。如果建筑模型的结构与设计的建筑结构之间存在差异，必须得对模型进行重新设计，通过调节建筑梁的布置以及柱子的横截面积对建筑结构进行规范。如果通过调整这些部位还是满足不了建筑结构的规范性，也可以通过加强建筑结构的薄弱部位来规范建筑结构。

4 结束语

由于地震自身的不确定性，所以人们对于它不能够实施有效的预防措施，只能够通過加强建筑的抗震性能来降低地震对建筑物的损伤。提高建筑抗震性能可以通过对建筑结构工程抗震设计在建筑抗震性能中的作用来实现。

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