關于建筑結構抗震的概念設計分析

周玥君

【摘要】建筑結構的抗震性是對建筑質量進行評判的主要標準。隨著近年來地質災害的增多，建筑行業對建筑結構的抗震性投入了更多的關注和研究。文本從建筑結構抗震性的概念及設計原則入手，分析了地震對建筑結構的影響，并結合以往建筑結構設計的經驗，建立了相對完善的建筑抗震機制，通過合理的結構、造型設計，科學合理的布局和嚴格的抗震措施來有效保證建筑結構的穩定性和安全性。

【關鍵詞】建筑結構；抗震設計；概念設計

1. 建筑結構抗震概念設計的基本概念

我國建筑結構抗震概念設計理論的發展經歷了從驗算估計、應力容量計算、破損程度計算、極限狀態計算等幾個過程。現階段，我國建筑結構抗震設計采用的通常是極限狀態計算的模式，同時結合了概率計算的相關技術對結構的合理性、經濟性等進行了進一步的提升。與傳統的建筑結構設計相比，融入了概率計算的設計方法在技術的合理性、科學性上都有了顯著的提升。但這種計算方式也存在著一定的缺陷和不足，例如對于一些近似值的計算就只能采用概率估算的方式，而無法得出精確的數值，對于建筑結構的準確度產生了一定的影響。從概念上來說，建筑物是一種空間組合形式，其中的各種部件在空間結構上進行搭配組合，從而相互影響和聯系。因而，建筑結構中的所有部件都是整體中的組成部分，不能脫離整體而單獨存在。

地震是一種復雜、多變且難以預料的地質現象。就當前的技術水平而言，要準確的預計地震發生的時間、地點、強度等是一項較為困難的任務。而建筑結構自身又是一個較為復雜的整體，在遭受地震時所受到的抗力、壓強都很難進行精確的計算，其破壞機理和形變過程也難以觀測和總結。在對建筑物的結構分析中必須從建筑材料、空間構成、阻力變化等各個方面進行綜合的考慮。對建筑結構抗震性的分析和計算并不是一個簡單的數學應算過程，而是需要結合環境、建筑特點、地震參數等多方面的因子來進行綜合的分析和考慮。在這個過程中還需要有效應用各項設計原則，并制定合理、科學的整體規劃方案，對每一個細節都進行有效的完善，從而提高建筑結構的抗震性能。

2. 建筑結構抗震的概念設計的必要性

2.1地震及其他地面運動的不穩定及其復雜過程

近年來，隨著氣候和環境因素的變化，地震已成為一種頻發的地質災害現象，尤其是在板塊邊緣地區及地殼活動頻繁的地區，地震給當地居民的日常生活及生命財產都造成了嚴重的威脅。然而，由于地震發生的隨機性及突發性，對地震的預測是一項難度較大的工程。盡管全世界在對地震預測的技術上已有了很大的進步，但要精確測量出地震發生的地區和時間仍是一項難以完成的任務。為降低地震對當地的不良影響，就必須做好全面的預防工作，其中對建筑結構的抗震設計是降低地震影響的有效措施。

對于建筑結構的抗震預防措施就是對建筑的基礎結構進行一定的加固，并在選擇建筑區域時盡量避開地殼活動頻繁的地區或地質因素不穩定的地區，同時還應避免建筑周圍有滑坡、泥石流等現象。通過一定的建筑結構抗震設計可以有效的增強建筑的抗壓強度，當地震發生時可以抵御更高震級的地震破壞，盡量減小房屋的破損程度，在日后的災后重建工作中減小房屋維護的投入。

2.2抗震計算如何反映建筑結構破壞的復雜過程

當前世界上對地震的研究機構尚未完全掌握地球內部運動及地震發生的規律，因此還無法建立完善的計算模型和計算機制對地震的發生地點、強度等進行精密的計算。當前，世界的抗震計算通常是基于一定統計數據基礎上的概率計算，不僅計算的難度大、復雜性高，而且存在較大的誤差。建筑結構在地震中的破壞過程本身就是一個十分復雜的過程。由于現代建筑結構的多變性，對于建筑的破壞規律無法得出一個統一實用的模型，因此在多數情況下，抗震計算與實際的建筑結構受損狀態存在著較大的誤差。在此情況下，只有對建筑結構采用全面完善的抗震設計才能有效預防地震對建筑的破壞。

3. 建筑概念設計在建筑結構抗震設計中的應用分析

3.1地基基礎與建筑場地的合理選擇

為提高建筑的抗震性，首先在建筑地址的選擇上就要做到優化、合理的考慮。在進行建筑選址時，應盡量避免不利地段的選擇。所謂的不利地段主要指地表活動頻繁或地質存在斷層的區段。同時，若所在地段周邊曾發生過地震、滑坡、泥石流等現象時也不應選為建筑地址。當無法避免在不利地段進行施工建筑時，應盡量控制建筑的高度，同時增強對建筑結構的抗震預防措施。

在地基的具體設計過程中應滿足同一性質的建筑結構應當建立在相同性質的地基上。所有的地基結構應采用同一的標準。當地基的成分為粘土、松土或新填土時，應適當增加土壤的剛性。

3.2建筑物結構、外形與尺寸的設計

合理的建筑結構、外形與尺寸的選擇也是提高建筑結構抗震性能的有效途徑。目前較常采用的建筑結構有鋼筋水泥結構、鋼筋混凝土結構、磚砌結構等。而常見的結構形式則有框架結構、簡化結構、剪力墻結構等。在進行建筑結構的選擇時應根據具體的施工材料、工程規模、資金投入等條件進行綜合的考慮，在保證建筑安全性、抗震性的前提下，盡量實現最大的經濟效益。

為滿足一定的抗震性能，建筑結構通常需要符合一定的設計規范。首先，在進行建筑施工前必須有完整的設計圖紙。圖中必須對相關的抗震設計細節進行詳細的標注。其次，建筑結構中應設置多級抗震預防措施，防止部分零件結構的破壞對建筑整體的抗震性造成影響。同時，建筑結構中還應有基本的抗震承載機制。當建筑受到強烈的撞擊或震動時，可以通過一定的形變來分散作用力的大小。建筑結構還應當具備一定的剛度，避免過度的形變是建筑結構發生倒塌。

3.3選擇適合建筑特征的抗震結構體系

建筑的整體抗震結構布局體系也是影響建筑抗震性能的主要因素之一。在建筑的平面布局中應盡量保持建筑的對稱、平行。通過中心區域的合理設置來達到建筑設計的準確性。在建筑的垂直布局上，應符合上下結構的關聯、統一，并實現受力的均衡分散。這樣的布局不僅能夠減少工程成本的投入，還能極大的提高工程建設的效率，在最大程度上實現建筑工程的安全性和經濟性。

3.4嚴格把關材料質量，確保抗震施工質量

建筑結構的抗震設計對于建筑材料的選擇具有嚴格的要求。在抗震設計中，建筑材料的選擇必須符合相關規定及要求。首先，對于粘土磚而言，其強度必須高于MU10，混凝土磚塊的強度也不應低于MU7.5。在鋼筋水泥結構中，由于難以找到符合規定型號的鋼筋結構，通常會采用其他型號的鋼筋進行代替。在這一過程中，必須選擇比原有鋼筋強度更高的鋼筋進行代替。在進行替換時，要計算好鋼筋的橫截面積，避免應鋼筋粗細的不同而導致建筑結構的位移。有數據表明，短柱及短柱夾層在橫截面積相同的情況下，能夠承載的強度更大，因此在建筑結構的設計中應盡量使用短柱材料。當使用材料的強度無法滿足要求時，可以通過增大材料橫截面積的方式來提高材料的強度。

4. 總結

掌握概念設計，將有助于明確抗震設計思想，靈活恰當地運用抗震設計原則，不致陷于盲目的計算工作，為抗震計算創造有利條件，使計算分析結果更能反映地震時結構的實際情況，從而做到比較合理地進行抗震設計。合理的結構選型、規則對稱的平立面布局、良好的構件連接和整體性、加強的抗震構造措施、嚴格的施工管理是提高建筑抗震能力的有效保障。

【參考文獻】

[1] 易建軍. 探討如何提高建筑結構抗震倒塌能力的設計與措施[J]. 商品與質量·建筑與發展，2014（14）：93-98.

[2] 宋延利. 淺談建筑結構抗震概念設計、發展及前景展望[J]. 廣東建材，2012（01）：75-79.

[3] 鞏哲銘，黃西慧. 試論建筑結構抗震設計方法及措施[J].2013（36）：89-93.