抗震建筑的結構整體性分析和構造措施

王郁

（海南柏森建筑設計有限公司 海南海口 571000）

抗震建筑的結構整體性分析和構造措施

王郁

（海南柏森建筑設計有限公司 海南海口 571000）

作為自然災害的一種類型，地震災害的發生概率和地點都是無法被準確預料的，因此，為了保障人們的生命財產安全，必須做好房屋建筑結構抗震設計。對此，本文首先介紹了抗震建筑結構震害，然后對抗震建筑的結構整體性設計構造方法進行了詳細探究，以期通過做好相關的結構抗震設計，減少地震災害提升建筑結構穩定性。

測繪；建筑；抗震；結構

1 引言

地震災害的破壞性會給人們的日常生產生活帶來嚴重影響，并且造成重大損失。近年來，地震災害頻繁發生，國家、人們的安全都受到了極大的威脅，因此，抗震設計在建筑結構設計中的重要性越來越突出。因此，對建筑抗震結構整體性進行分析具有十分重要的現實意義。

2 抗震建筑結構震害分析

2.1 框架結構震害

①在建筑設計過程中，如果改變建筑物橫向結構抗震形式，則建筑物本身的結構層也會發生變化，這就會造成建筑物在垂直方向的結構發生變化，導致建筑物垂直方向的結構成為整個建筑結構抗震設計的薄弱層。②在進行建筑物結構的抗震設計過程中，如果設計師無法結合房屋結構的特點選擇合適的地震抗震設計模型，就會導致無法完成建筑物主要結構抗震設計。③建筑結構在進行抗震設計過程中最嚴重的問題就是建筑結構填充墻的抗震設計不合理性。這一問題不僅會在一定程度上影響房屋建筑主體結構的抗震設計，而且還會為整個建筑結構抗震設計工作的進行埋下安全隱患。④填充墻作為整個建筑物結構設計中不可或缺的內容，如果在建筑抗震設計過程中填充墻結構出現開裂的情況，那么房屋主體的抗震建筑結構都會受到極大的影響。因此，在對建筑結構進行抗震設計的過程中，設計師一定要采用填充墻裂縫的具體處理措施，提升建筑主體結構的抗震能力。

2.2 砌體結構震害

①建筑物實際的建設樓層越高，建筑結構本身的抗震能力就會越弱，所以，高層或者超高層建筑物結構在設計的過程中都會存在的一定的安全隱患。②由于建筑物墻體的厚度和其大空間結構設計之間會存在著一定的矛盾性，即人們在追求大空間的房屋設計的過程中，并沒有增加墻體的厚度，這樣就會導致建筑物本身的抗震能力無法得到有效的保障。因此，為了提升建筑結構本身的抗震能力，必須做好抗震設計，協調好大空間和墻體厚度間的矛盾。③隨著現代人審美觀的提升，部分設計師在對建筑結構設計的過程中往往會因為過度追求其建筑上的美感而忽視了建筑結構抗震設計，而這就會為建筑結構的設計和建筑物的使用埋下安全隱患。

3 建筑結構抗震設計理論

（1）擬靜力理論。這是20世紀40年代發展起來的抗震設計理論，在進行抗震作用計算時，假定結構為剛性的，地震力的方向是水平的，作用點在結構的質量中心上，作用力大小假定為結構的重力乘上一個比例常數。

（2）反應譜理論。隨著對地震運動特征越來越深入的了解以及對地震情況越來越豐富的反應記錄，在20世紀60年代發展起來一種叫做反應譜的抗震理論。科學家研究發現，地震作用主要是一種隨著時間過程的非線性變化，輸入變量為地震加速度，選擇建筑物為多自由度系統，然后模擬計算任意時刻建筑結構對地震產生的應力－應變反應，從而分析地震狀況。

（3）高層建筑結構抗震設計理念。進入21世紀以后，我國對建筑結構的抗震設計提出了“三水準、兩階段”要求，“三水準”即為“小震不壞，中震可修，大震不倒”，“兩階段”是指，當發生低于本地區抗震級別的地震，即第一設防烈度地震時，建筑結構仍處于彈性變形階段，可以正常使用，通常情況下建筑結構沒有發生破壞，不需要進行修補即可繼續使用。因此，在計算參數中選取的是承載力極限狀態驗算，并要求建筑結構的變形不超過彈性變形限值。當發生相當于本地區抗震級別的地震，即第二設防烈度地震時，建筑結構已經進入非彈性變形階段，可能已經發生外表或內力的破壞，可以選擇不修理或者一般修理。然而，建筑結構需保持一定的延展能力，即不發生不可恢復的脆性破壞。當發生高于本地區抗震級別的地震，即第三設防烈度地震時，建筑結構已經進入塑性變形階段，已經發生較為嚴重的破壞，但是還不至于導致建筑物的倒塌，從而可保證內在人身安全和物品等資源的完整性。

4 建筑結構抗震設計

4.1 選擇合適的場地

場地的選擇是建筑能否順利進行的最基本是最重要的問題，一塊好的場地不僅可以降低造價，更對整個工程的穩固程度有著重要的影響。選擇場地時一定要避免高危地段，比如容易產生滑坡、地陷、泥石流等現象的地段應當堅決避免。盡量選擇防震效果比較理想的地段，比如，空曠、地表和地下都比較密實均勻的地段。在選擇建筑地段時可以借助一些較為先進的儀器，這樣選擇的結果安全性更高。

4.2 選擇合理的建筑結構體系

結構體系的選擇是建筑物結構設計的重要內容，其直接關聯著整個建筑物結構的安全性。在進行建筑物結構體系的選擇時，需確保其合理性，具體措施如下：①繪制具有明確計算的簡單圖紙，且在設計建筑物結構體系時，還需要將主梁作為建筑物房間主要受力點，使得垂直的重力能夠以最快的時間、最短的長度路徑傳輸到主要受力部位。同時，還需要對建筑物房屋內部結構進行合理的布置，此時可采用豎向構件內部機構布置的方案，但需要確保豎向構件壓應力的均勻性。②確保結構體系強度具有較高的合理性。建筑物結構體系的優劣主要由其強度決定，因此，設計人員在進行建筑物結構抗震設計時，需要確保其薄弱部位抗震設計強度的合理性，以全面提升抗震能力。另外，在設計建筑物結構框架時，還需要確保節點構造的完整性，并且還要盡量分散房梁與房柱頂端的塑性，并且還要適當提升其薄弱部位的抗震性。

4.3 合理結構選型和結構布置

合理的結構體系需要滿足抗震要求同時又經濟實用，要同時考慮到建筑物的地基基礎，經濟指標，功能價值，施工的技術難度等一系列的問題。在結構選型過程中，要特別注意場地的實際情況，建筑物本身的剛性等帶來的影響。結構布置要滿足對稱性和勻稱性，結構平面布置和豎向布置都應該進行嚴格的控制。

4.4 設置多道抗震防線

在構建抗震結構體系時，應該設置多道防線，將一些延性較好的分體系進行組合，并將這些構件相互連接，充分發揮其協同作用。抗震墻體系一般是由抗震墻與延性框架構成，通過兩者共同作用，可以有效提升抗震結構的性能。抗震結構體系當中還需要設定充足的贅余度，包括內、外兩個部分，同時還需要按照相關規則構建規律分布的屈服區，使得建筑結構可充分吸收或消耗地震能量。另外，體系當中還需要增加冗余設計，以此增加抗震結構的可靠性。當建筑基本周期與地震卓越周期接近時，冗余設計便可充分發揮作用，即使第一道抗側力防線受到破壞，第二道、第三道防線可接替第一道防線，發揮保護作用，以緩解共振，并降低地震的破壞作用。

4.5 控制扭轉效應

除去水平力和豎向力，地震發生時還伴隨著強烈的扭轉效應，因此，在建筑結構的抗震設計中，掌握扭轉效應隱藏的能量，控制其帶來的破壞十分必要。具體而言，首先要測量建筑結構受力的最大位移剛度和最小位移剛度在一定誤差之內，確保整體結構位移的同步性。另外，設計時必須要保證與其相關的各個部位設計均達到設計規范要求，暴露出的任何一個問題都要及時修復和調整，最大限度的降低扭轉效應帶來的不良破壞。

4.6 加強延性設計

建筑結構具有足夠的延性是抗震重要的前提條件。如果建筑物的樓層加高，其剛度逐漸減小，柔度逐漸增加，因此穩定性逐漸降低。根據此原理，對于高層的建筑結構來說，必須保證其具有一定的延性，即變形能力。其次，當地震突然來臨時，鋼筋混凝土結構受到巨大沖擊力的破壞，在各樓層的水平面受到剪切力，可能發生相對位移，當認為建筑結構進入彈塑性變形階段，此時結構物應具有相應的承載能力，并應采取方式有效地擴散地震帶來的能量。因此，建筑結構具有恰當的變形能力，即具有一定的延性是十分必要的。經各種實驗數據與結果分析得知，對于“強柱弱梁”的強節點結構，內力重分布現象較為明顯，地震能量消散得更快，也就是說抗震性能較為良好。

5 結語

總而言之，地震具有極強的破壞性與隨機性，并且容易發生余震，危害性較強。而現階段，為了保障人們的生命財產安全，對建筑結構做好抗震設計，盡可能降低地震對建筑混凝土結構的危害至關重要。在進行抗震結構設計時，應全面分析建筑物所處的地質條件，并運用科學的方法有效提升建筑結構的抗震性能。

[1]李 飛.淺談抗震建筑設計[J].建筑工程技術與設計，2014（34）：174～175.

[2]陳 軍.關于房屋建筑結構抗震設計探討[J].江西建材，2014（18）：11.

[3]段媛.結構抗震概念設計在房屋建筑中的應用分析[J].山西建筑，2014（05）：42～43.

TU352.1+1

A

1004-7344（2016）18-0325-02

2016-6-1

王郁（1979-），男，一級注冊結構工程師，本科，主要從事結構設計工作。