關于建筑結構抗震設計若干問題的討論

李惠

【摘要】從我國的地震環境和社會發展的實際情況出發，不斷提高建筑結構抗震設計的水準，確保建筑的安全和舒適，是當前建筑設計工作者們的首要任務。本文以建筑結構的抗震設計為中心，深入剖析了抗震設計中存在的若干問題，同時結合建筑工程抗震結構的基礎理論與實踐經驗，采取科學、高效的改善措施，以滿足現代建筑對抗震性能的需求。

【關鍵詞】建筑設計；抗震結構；問題探討；優化措施

近年來，地震災害的頻發造成大量建筑物的破壞，給人民的生命和財產帶來了巨大的損失。人們愈加重視建筑結構的抗震性能，致力于將建筑設計與抗震設計有機地結合起來，形成規范化、合理化的抗震建筑設計體系，以期減少地震對建筑物的損害。筆者從自身建筑設計工作實踐出發，與眾人分享一些經驗與想法：

一、建筑結構抗震設計中存在的問題

1、建筑用地的選擇與規劃

在抗震建筑設計中，要避開對建筑物抗震不利的場地，減少地質因素對抗震的影響。現代建筑設計，尤其是高層建筑的抗震設計，場地的選擇尤為重要。在設計前，要掌握實際場地的地震活動情況、工程地質和地震地質的具體情況，作出綜合性評價與建造評估。在實際場地的基礎上進行抗震設計，才能確保建筑的抗震性能達到最佳。

一般來說，在建筑設計中宜選用開闊平坦的堅硬土或中硬土等有利地段，避開軟弱土、液化土、陡坡、河岸等狀態不均勻場地。建筑設計者們要進行地質實地采樣調研，計算出實際的地震影響系數曲線，并由此合理地調配建筑結構、建筑材料以及建筑平面的設計與應用。

2、建筑結構與材料的篩選

在建筑抗震設計中，建筑結構的合理設計是核心之一。一個合格的抗震建筑，必須巧妙地對結構進行科學的排布和設置，使結構體系具備充分的承載能力、變形能力和對抗地震的能力，避免出現因某一部分結構或部件損壞而導致建筑整體喪失抗震能力和對重力負荷的承載能力。注重抗震結構設計，能夠大幅降低資源的消耗，提高建筑物的安全性。

建筑結構的功能除了體現在其形狀、調配外，更多的表現在建筑材料本身的性能上。加氣混凝土具有重量輕、強度高等優點，同時具備良好的抗震能力，可以大幅應用到抗震建筑中。而鋼筋混凝土更是由于自身的高延展性而成為建筑的主體材料之一。綜合結構的規劃與材料的選取，才能設計出更合理、實用的抗震建筑。

3、建筑平面的設計與布置

建筑結構的應用和建筑材料的選取，直接制約著建筑抗震性能的高低，同時，規則的建筑平面布置也是確保相應結構發揮其作用的重要措施。有關資料顯示，建筑平面規則化能夠顯著提升抗震效果，而對一些平面不規則、立體不規則的建筑結構，必須采用合理的空間結構計算模型。

建筑結構的規則性體現在三個方面：一，建筑主體要具備良好的抗壓能力，有效地將壓力均勻分散到主體抗側力結構上，防止變形；二，注意同一主軸方向的各層級抗側力結構的剛度與強度均勻；三，確保建筑結構整體的抗扭剛度，同時對薄弱部分進行有效的抗震構造措施。

二、優化建筑結構抗震設計的措施

1、注重抗震結構的設計

現代建筑逐漸呈現高層化，設計者們也將抗震結構作為建筑整體設計的重點。在進行抗震設計之前，首先要對建筑物的抗震等級進行合理評估，然后再按照抗震等級對墻體、梁、柱以及其他結構采取相應的抗震構造措施。一般而言，我國的高層建筑主要采用框―筒、筒中筒和框架―支撐體系等三種主要結構體系。

除了傳統建筑的抗震結構外，現今的抗震建筑逐漸由硬性抗震轉變為軟性抗震，即適當控制建筑結構本身的剛度，允許建筑物的結構構件在地震時達到最大的延性狀態，從而減少地震給高層建筑帶來的破壞。此外，諸如阻尼器等抗震構件的應用，也能夠起到減震的效果，從而巧妙地保護高層建筑的安全。

2、重視抗震材料的選取

隨著社會人群抗震意識的加強，抗震材料也逐漸被建筑設計者們應用到建筑中。在選定材料之前，設計者們要對抗震材料的性能有個全面的了解，然后才能在建筑設計中對建筑的不同結構合理選用相應的抗震材料，相互協調共同提升建筑整體的抗震性能。當前，作為建筑設計者，我們必須在符合抗震需求的情況下盡可能地選用經濟實用的建筑材料。

除了上文提到的加氣混凝土和鋼筋混凝土等常用抗震材料外，輕鋼結構也逐漸成為我國抗震建筑的優選材料之一。此外，在建筑的維護環節上，利用碳纖維復合材料來加固修補混凝土結構，發揮其震動阻尼特性，從而使建筑物的防震能力得到大幅提升。

3、強化抗震防線的設置

建筑結構的抗震設計，絕不僅僅表現在抗震結構的設計與抗震材料的選用上，為了提升建筑的安全性能，設置多層抗震防線是很有必要的。一個抗震結構體系，應有若干個延性較好的分體系和延性較好的結構構件協同工作，如框架一抗震墻體系就是由延性框架和抗震墻兩個系統組成的。同時，有意識地建立一系列抗震結構分布的屈服區，以使其能夠盡可能多地吸收或消耗地震能量，避免建筑物的損壞。

為了減少建筑不均勻沉降對抗震結構和防線的破壞，一般要在合理的部位設置變形縫，包括伸縮縫、沉降縫和防震縫三種。合理地設置抗震防線，促進建筑防震設計間的協同作用，才能盡可能地確保居住人群的安全。

4、作出震后的合理預估

一個合格的防震建筑設計，不僅要在設計和建造過程中確保其防震性能，還要對地震發生后的建筑破壞情況進行科學的模擬和預估。建筑設計師們在完成建筑抗震設計后，要根據地質、環境和建筑的整體狀況，利用模擬軟件模擬震后可能出現的狀況，尋找建筑設計抗震結構存在的薄弱點，并加以修正和完善。

設計者們對自己的設計最為了解，建筑物的加固和修補等一系列后續工作，也需要他們作出合理的規劃，從而使建筑物整體包括設計、建造和維護等過程能夠協調共通，確保建筑物抗震性能的同時，也要延長建筑物抗震能力的有效期。

總 結

隨著建筑結構抗震性能的必要性越來越突出，設計師們也在設計過程中不斷探索和探究，形成了一系列科學、高效的抗震設計方法，并取得了突出成效。然而，現代建筑結構抗震設計還存在著一系列不足，我們要綜合國內外的建筑經驗，合理地進行抗震設計，以提高建筑物整體的安全性。

參考文獻

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[2]試論建筑結構抗震設計的問題及改良方案，伍蘭，中國高新技術企業，2015/03

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