探析建筑結構中的抗震設計

李麗麗 錦州華地建設集團有限公司

探析建筑結構中的抗震設計

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我國是一個地震多發的國家，地震的發生，給我國的經濟帶來了巨大的損失，也讓民眾遭受了巨大的傷痛。但是，地震是無法預測和避免的，我們所能做的，就是通過提高建筑結構的抗震性，最大限度的減少人民的財產損失，保證人民的生命安全。

建筑結構設計 抗震重要性

一、建筑結構的抗震性分析

1.高層建筑物的鋼結構分析研究

在大型的高層建筑中，鋼結構是使用最多的一種結構。鋼結構具有非常顯著的特點，即具有較高的強度，但是同時質量又非常輕，同時，鋼結構具有較高的柔韌性，因此，即使需要承受的載荷很大時，也能通過大變形來釋放能量。雖然鋼結構具有較高的抗震性，但是也有不足之處，就是成本相對較高，因此，在一些小型工程中，鋼結構的使用不是很廣泛。

2.大型建筑結構的剪力墻結構分析研究

由于鋼結構的成本相對較高，因此，在一些中層建筑工程中，通常選用剪力墻結構作為建筑結構的主要承重結構。剪力墻最大的優點表現在良好的承受力上，豎向和橫向的載荷都能很好的承受，并且水平方向的位移能得到很好的控制。和鋼結構相比，由于成本相對較低，也具有良好的抗震性能，因此，剪力墻結構在一些中高層建筑中也有廣泛的應用。

3.框架結構的抗震性能分析

框架結構是很多建筑結構普遍使用的一種結構，空間分隔靈活，自重輕，有利于抗震，節省材料；具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優點，利于安排需要較大空間的建筑結構；在原材料的用量上也很節省，在較大空間結構的建筑物的施工中應用很廣泛。框架結構設計具有良好的抗震效果，而且可以根據不同的需要，把梁或柱澆筑成成各種需要的截面形狀。

4.磚混結構的抗震性能分析研究

磚混結構多常見于農村的房屋建造，在現代城市中，除樓梯、陽臺等一些附屬設施的建造中，其它的建筑結構已經很少使用磚混結構。和框架結構有所不同，磚混結構的承重結構不是梁、板、柱，而是樓板和墻體。磚混結構是以小部分鋼筋混凝土及大部分磚墻承重的結構，承重墻體不能有改動，房屋格局的布置沒有靈活性，因此，磚混結構在現代建筑中的應用遠不如前述三種結構廣泛。并且，磚混結構的基本材料是粘土磚，所以，磚混結構的抗震性能也是最差的。

二、增強建筑結構抗震性的方法

在探析增強建筑結構抗震性的問題時，既要總結我國的方法，也要借鑒諸如日本、美國等在抗震研究上比較成熟的國家的經驗。具體說來，主要由以下幾種方法：

1.振型分解反應譜法。該方法源于美國，因其具有合理性和有效性的優點，被多數國家，包括我國所采用。該方法是用來計算多自由 度 體 系地震作用的一種方法，對于增強高層建筑的抗震性效果明顯。在我國，常用的反應譜振型分解組合有兩種：SRSS和CQC，而且我國抗震規范明確要求在高層建筑中必須用此法計算等效地震力。對于低于40m的建筑結構設計，一般用反應譜底部剪力法；設計的建筑結構高于40m時，可以用反應譜振型疊加法，用SUSS對簡化的平面結構進行分析，用CQC進行空間協同分析，充分考慮各振型之間的影響。

2.彈塑性分析法。該方法又包括靜力彈塑性法和動力彈塑力分析法。與其他方法不同的是，彈塑性計量方法主要的應用對象是現有的建筑結構和設計方案，其實踐意義更為重要。

評估步驟為：根據要評估的建筑結構的實際情況，在其結構上面施加某種分布的水平力，逐步加大水平力直到建筑結構各構件分別進入塑性狀態。通過調整水平力的大小和分布，找到所測建筑結構的位移極限，進而知曉其抗震性能。

該方法實用性非常強，已被列入我國《建筑設計抗震規范》。對于處于地震多發區的早已建成的建筑結構，運用彈塑性分析法對其抗震性能進行評估，找到安全隱患并及時進行抗震加固防護，可以極大地減輕地震在發生時造成的損失。

3.框架剪力墻結構。實踐證明，在我國目前的建筑結構種類中，框架剪力墻結構的抗震性能最好。框架剪力墻結構就是將一定數量的剪力墻至于框架結構之中，既能滿足不同功能的要求，又可以增大局部構件和整體的剛度。

框架剪力墻最大的特點是，其框架中沒有一般意義上的梁柱，取而代之的是鋼筋混凝土墻板[4]。這種墻板既可以承受住各類負載引起的內力，又可以有效地控制作用在結構上的水平力，還具有剛度大、節約室內空間、方便利用等特點，在我國高層住宅中應用極為廣泛。

4.具體設計細節。在選擇了抗震結構后，還需要做好一些細節工作，確保該建筑結構達到《建筑抗震設計規范》規定的大震不倒、中震可修以及小震不壞[5]。應著重注意：（1）堅持“強墻弱梁”原則。所謂強墻弱梁，與強柱弱梁是一個原理，基本思路就是人為加大墻柱對于大梁的抗彎能力，保證在地震時梁端塑性鉸比柱端塑性鉸出現的早，從而使整個框架擁有一個穩定的塑性耗能機構，最大限度的消耗所受壓力。（2）強剪弱彎。地震對于剪切的破壞屬于脆性破壞，即剪切被破壞后將完全喪失結構抗震能力。與彎曲破壞的可觀察性、可預測性不同，剪切破壞會瞬間發生，無法防范。

5.外圍保護 。建筑結構的抗震性再好，如果將其建在地震多發地帶，其使用壽命也會大大縮短，因此應將建造地址選盡量選在各種類地震都比較少發的區域，最大限度的延長其使用壽命，讓高抗震性建筑“長壽”。

結束語：總之，地震是給我國造成巨大損失的主要地質災害之一，通過增強建筑結構的抗震性可以最大限度的減少人員傷亡和財產損失。要想提高我國建筑結構設計的抗震性，既要總結自身經驗，也要借鑒國外先進技術。用先進的評估方法檢測建筑結構的抗震性能，選擇抗震性最好的建筑結構體系，做好“強柱弱梁”、“強剪弱彎”等細節工作，為我國的防震抗震事業做出貢獻。

[1]方小丹，魏璉.關于建筑結構抗震設計若干問題的討論[J].建筑結構學報.2011（12）

[2]倪廣林.對建筑結構抗震設計的若干思考[J].山西建筑.2010（27）