建筑結構抗震設計的若干對策及改進建議

摘要：建筑結構的抗震設計是結構總體設計的重要部分，要保證其安全性與經濟性就必須采用先進的結構分析與設計方法。本文結合工作實踐，闡述了建筑結構抗震設計思想及其相應的方法。

關鍵詞：建筑結構；抗震；設計；對策；建議

引言：

隨著我國高層建筑迅速發展，其結構體系及建筑平面布置與豎向體形也越來越復雜，再加上去年四川汶川地震的發生，給高層建筑結構的抗震分析和設計提出了更高的要求。作為工程抗震設計的依據，高層建筑的抗震分析與研究處于非常重要的地位。

一、建筑結構抗震設計分析

目前，建筑物抗震設計的研究已經取得了很多研究成果，對于建筑結構的抗震設計，在我國采用的是“三水準設防、兩階段設計”的抗震設防標準。剛性、柔性、延性、結構控制這四個階段的設計，是此抗震設計的主要思想。然而，由于地震是復雜隨機且偶然的地殼運動，并且建筑結構極其復雜，因此，抗震計算假定往往與地震的實際情況差距很大。所以，在建筑物設計時，良好的概念設計是提高建筑結構抗震性能的保障。

在建筑物抗震設計中，結構的協同工作能力與建筑材料的利用率是成正比的，因此在抗震設計時，應充分提高建筑材料利用率的協同工作。如建筑中使用的梁，在實際使用中，矩形截面受壓構件利用率的高低受到材料在梁的中和軸附近利用率高低的影響，同時，梁彎矩的變化也是由梁長度的變化引起的。對以上情況，在進行結構分析時，采用建筑概念設計的理念，依靠梁截面應變梯度的調整來提高結構的抗震性。

在對建筑物進行抗震設計時，還應使建筑物的每一個構件都處于相互協作的工作狀態，從而確保建筑結構體系的共同工作。當建筑結構受到載荷時，建筑結構的所有構件應組成一個整體來共同承擔。

二、建筑結構抗震設計方法及存在的問題

1 框架結構抗震設計

由柱和梁之間以鉸接、鋼接的方式相連接而構成的承重體系結構，稱為框架結構。柱端剪切破壞、柱端節點破壞和柱端出鉸是框架結構建筑在地震中受到的主要破壞，從而導致了建筑物局部倒塌或整體倒塌。因此，對于框架結構的抗震設計，應當嚴格遵從“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件”的設計理念，來緩解框架結構的損壞在地震中受到的破壞[3]。

2 砌體結構抗震設計

由于取材易、成本低，砌體結構成為我國農村建筑的主要結構類型之一。與此同時，砌體結構的抗彎、抗剪、抗拉性能造成砌體結構的整體性較差，從而導致了結構的抗震性能較差，因此在地震中很容易受到破壞。較差的施工質量、不合理的建筑結構、被忽略的抗震措施都是導致砌體結構抗震性能較差的原因，對砌體結構的抗震設計而言，地震會對這些結構造成粉碎性的傾覆和整體坍塌。

3 非結構構件的設計

非結構構件是指在建筑結構抗震設計中，像圍護墻、樓梯和框架填充墻等不考慮風、承重、地震等側向力載的構件。將非結構構件和主體結構可靠的錨固和連接，是在地震中能有效避免這些構件產生倒塌的主要措施。在非結構構件的設計中，加入一些概念、構造、增強結構可靠度等必要的設計，就能通過加強非結構構件和主體之間的連接來提高建筑結構的抗震性能。

4 抗震設計中常見的問題

（1）建筑物基礎埋深太淺；

（2）相同的建筑結構單元，建筑的基礎形式卻不相同；

（3）沒有充分考慮工程結構服役的經濟指標；

（4）沒有按照規范采用時程分析法，對平面和豎向等特別不規則的建筑，進行多遇地震下的補充計算；

（5）相同的結構單元，結構受力體系卻不同；

（6）建筑的抗震設計未能體現地區的差別；

（7）建筑物的平面剛度布置不均勻；

（8）相關地質勘察的資料不全或者缺少；

（9）防震縫設置不當或漏設防震縫；

（10）建筑采用了的抗震設防標準偏低；

（11）抗震構造柱布置缺少或者使用不當。

三、建筑結構抗震設計改進與建議

在建筑結構設計中，應重視構件的延性性能，按照均勻對稱、規整整齊的等原則考慮立面和平面的布置，合理控制鋼筋的直線段錨固長度，全方位的考慮抗震的多道防線，加強薄弱部位，正常使用極限狀態的驗算等都是建筑結構抗震設計中應側重和改進的方面。

1 相應放寬結構層間位移角限值

結構的層間位移角作為衡量結構變形能力和結構剛度的指標，其結構層間位移角的規范是：剪力墻結構1/1000、框-剪結構1/800、框架結構為1/550，與美國日本的1/200相比，我國規范對結構層間位移角限制偏嚴格[5]。在工程實踐中，建筑結構的計算剛度比實際值小，因此，在計算時對計算周期乘以小于 1 的系數來加以修正，剪力墻結構、框-剪結構、框架結構的周期折減系數分別為：0.9～1.0、0.7～0.8、0.6～0.7。由單自由度體系的周期計算公式 可知，周期與結構剛度的平方是成反比的，可見建筑結構分析得到的位移沒有得到相應的修正。剪力墻結構、框-剪結構、框架結構的位移計算值分別偏大1.00～1.23 倍、1.56～2.04倍、2.04～2.77倍。因此，應相應放寬結構層間位移角限值，減少因此造成的剛度需求偏大，最后導致地震反應增大，造成投資的浪費。

2 采用設防烈度地震參數進行結構構件承載力設計

“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設計理念已經經受住了歷史的考驗，我國以小震作為設計依據，而歐美等先進國家則以中震的參數進行構件承載力的設計。地震作用的取值小且調整系數多，對于小于 量級的失效概率并不利于設計人員對結構總體安全度的直觀把握。因此，我國也應以中震作為設防目標，用小震進行建筑結構構件承載力的設計。由于地理位置的不同，各個國家地震作用的取值存在較大差別，不利于彼此間的交流和進行橫向的比較，因此，我們應該通過借鑒和學習其它國家的抗震設計方法和經驗來提高自身的抗震水平。

3 不應靠調整結構剛度來滿足規定的最小基底剪力要求

若在建筑結構構件設計時，使用比實際地震小的地震作用作為依據，則最低限度的地震作用需要結構來承擔。但若依靠加大建筑結構的剛度來增加作用在結構構建上的地震作用，是不可取的。

因此，靠加大剛度來縮短周期以滿足基底最小地震作用的要求并不容易。要想增加結構剛度，就需加大剪力墻、柱或梁斷面尺寸，從而不可避免的增加了建筑結構的質量，最終導致建筑承擔更大的地震作用剪力。

結束語

我國的建筑結構抗震工作已取得了較大成就，抗震設計作為建筑結構設計中的重點環節，得到了人們廣泛關住。通過對建筑結構的抗震設計，可有效地、合理地使建筑結構達到最佳的安全狀態。本文對建筑結構的抗震設計進行了詳細分析并提出了幾點抗震設計的改進建議，為今后建筑結構抗震設計提供借鑒。

參考文獻：

[1]王勉，杜文.談房屋建筑結構中的抗震設計要求[J].山西建筑，2012，（01）：30-31.

[2]余勇.建筑結構基于性能的抗震設計理論與對策[J].產業與科技論壇，2012，（11）：28-34.

[3]倪廣林.對建筑結構抗震設計的若干思考[J].山西建筑，2010，（09）.

[4]陳育新.當前形勢下的建筑結構抗震設計探討[J].四川建材，2010，（04）.