建筑結構工程抗震設計的作用及其要點

文/何曉云 中國建筑標準設計研究院有限公司 北京 100048

1、建筑結構工程抗震設計的作用

1.1 減少地震對建筑的破壞作用

為了減少地震對建筑物的破壞，現在常用的方法是在基礎和建筑物主體之間增加一層隔震層。在建筑物的實際結構設計中，有的設計人員通過在建筑頂端加設“反擺”來降低地震對建筑的損害，加設“反擺”通過減小地震沖擊力對建筑物的加速度，建筑物的位移被逆轉，并且減少了地震對建筑物造成的損壞。通過研究發現，合理加設“反擺”地震對建筑物的沖擊力可降低65個百分點，最大限度地保護了室內人員的安全。目前我國對于通過在建筑物頂端加設“反擺”的方式來降低地震對建筑物影響的研究有很多，并取得了顯著的成果。在實際建設項目中有許多應用。事實證明，它能有效地減少地震對建筑物的破壞。

1.2 確保建筑的剛度

在建筑結構設計中，應該充分考慮建筑剛度的重要性。大量的鋼筋混凝土將用于建筑，并將在鋼筋混凝土的基礎上進一步使用“鋼結構”再一次進行加固，在這個過程中，由于建筑功能不同，將采用不同的加固措施。一個是根據建筑的需要給鋼結構增加更多的層。在這種情況下，建筑物的上層通常是鋼結構，下層是鋼筋混凝土。一棟建筑有兩種不同的系統結構，這不符合國家抗震規范。另一方面，整個建筑的抗震結構是由鋼筋混凝土建造的主要部分，而建筑屋頂部分則采用鋼結構。這種情況下的抗震設計需要按照國家有關規定進行。

1.3 加強整個建筑結構的抗震性能

為了提高建筑結構的抗震性能，在設計建筑結構時應首先考慮地基穩定性對建筑結構抗震性能的影響。在選擇建筑物的基礎時，盡可能多的選擇對抗震有利。地基將在地震期間地基變形較小的地方建造一座建筑物。其次，必須充分利用地基的抗震能力。在設計建筑結構時，應該最大限度地將地基的潛力融入其中。只有具有相同建筑結構單元的建筑才能建在相同性質的基礎上。為了避免地震力集中引起的建筑物變形，在設計和實際施工過程中，建筑結構應該盡可能的規則和對稱，這也可以有效地減少地震引起的建筑物變形。此外，為了提高建筑結構的抗震性能，在設計建筑結構時最好增加幾條阻力線，以避免建筑結構的不均勻應力。在設計建筑結構時，每個部分的應力都應該明確定義。最后，為了更有效地減輕建筑在地震沖擊下的影響，可以通過減輕建筑結構本身的重量來減輕基礎上的壓力來實現。

1.4 建筑抗震的防設標準

目前，我國建筑按其自身功能分為四類，其中a類和b類建筑抗震性能最好，抗震設防烈度達到6-8度。考慮到該地區的實際情況，也有可能將建筑物的抗震設防強度適當提高一個程度。c類和b類建筑的抗震設防是根據當地政府的要求設置的。他們的抗震措施不同。c類建筑的抗震措施應至少滿足當地需求，而b類建筑的抗震措施可低于當地需求。在設計建筑結構時，應該參照這些建筑的抗震設防標準進行設計。

2、加強建筑結構工程抗震設計的措施

2.1 科學選擇結構體系

為了確保建筑物的整體協調，有必要科學地選擇結構體系。通常，建筑結構工程抗震概念設計要求建筑結構體系同時滿足這兩個主要條件:第一，穩定性；第二，適當。對于一個科學合理的建筑結構工程體系來說，開口不僅能有效地滿足變形的要求，還能有效地抵抗沖擊力的要求。建筑物必須具有一定的剛度，以承受自身的荷載，有效避免變形。此外，有可能有效緩沖巨大的地震力，并在地震發生時達到有效避免局部破壞的良好效果。因此，在選擇建筑結構體系時，我們不僅要注意建筑傳力路徑的清晰性，還要注意受力計算的清晰性。盡可能不要在建筑物的結構工程系統中使用轉換層，這可以有效避免地震時建筑物傾斜或局部損壞的發生。

2.2 加強軸壓比和短柱的合理設計

抗震設計需要降低柱的軸壓比，增加柱的截面尺寸。降低柱軸壓比的主要目的是使柱處于大偏心受壓狀態，避免縱向受力鋼筋未達到拉伸屈服但混凝土被壓碎的情況。由于柱的剛度相對較高，整個結構的延性較差。當地震災害發生時，結構吸收較少的地震能量，消耗較少的能量，這使得結構容易損壞。因此，在高層結構的設計中，通常采用強柱弱梁的設計方法，并且梁具有很好的延性，可以進行適當的變形，這將降低柱進入屈服強度的可能性，并且在設計中可以適當提高軸壓比。此外，許多高層建筑底層柱的長細比小于4，但不能根據小于4的長細比來判斷為短柱。因為短柱的決定因素是柱的剪跨比，所以只有小于或等于2的柱的剪跨比才是短柱。

2.3 規范建筑形體及構件的布置規則

主要類型有:不規則扭轉、不規則凹凸和樓板局部不連續，這可以體現在結構分析軟件對計算結果的分析和判斷中。例如，不規則扭轉體現在位移比不應大于1.2，不應大于1.5，周期比不應大于0.90。不規則豎向剛度的主要類型有:不規則橫向剛度、不連續橫向抗力構件、樓板承載力突變等。如果設計結果不滿意，設計者應該重新分析模型，調整梁柱布局和截面，并嘗試實現結構規則。

2.4 嚴格重點部位的重點設防

對于建筑結構工程的重要環節，可以人工加固。例如，在煤礦建筑井口殼體的設計中，驅動力設置在井口殼體的地板上。該地區的振動和拉力很大，與煤礦生產密切相關。設計應注重加強。此外，損壞后容易導致大規模倒塌的部件也應該加強。

2.5 保證建筑的剛度

在建筑結構的設計過程中，合理設計和確定建筑的剛度非常重要。因此，首先考慮的是使用大量的鋼筋混凝土。主要是在已有的鋼筋混凝土之上使用"鋼結構"對其進行進一步加層加固。鋼筋可以分為兩種情況:首先，如果需要層壓的建筑結構體系是鋼結構，而國家規定上部鋼結構和下部鋼筋混凝土兩種不同的體系結構不符合抗震規范。第二個假設是屋頂的一部分是鋼結構，鋼筋混凝土仍然是整個建筑結構的主要抗側力系統，因此抗震設計必須按照相關規定進行。

結語：

由于地震本身的不確定性，人們無法采取有效的預防措施，只能通過加強建筑物的抗震性能來減少地震對建筑物的破壞。通過建筑結構的抗震設計在建筑抗震性能中的作用，可以提高建筑的抗震性能。