建筑結構工程抗震設計的作用及其要點

康澤龍

摘 要：我國近年來由于地震房屋倒塌給人們帶來巨大的損失，對于建筑抗震性能的關注也在不斷的提高。只有提高建筑的抗震性能才能減少在地震中的損失，建筑的抗震性能在很大程度上要取決于建筑結構抗震性能的好壞。文章著重分析建筑結構工程設計對于抗震的作用以及設計抗震的建筑結構需要關注的要點，希望對于提高建筑的抗震性能有所幫助。

關鍵詞：建筑結構；抗震設計；作用；要點

中圖分類號：TU352 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）09-0130-02

Abstract： In recent years， due to the collapse of buildings in China， great losses have been caused to people， and attention to the seismic performance of buildings is also increasing. Only by improving the seismic performance of the building can we reduce the loss in the earthquake. The seismic performance of the building depends to a great extent on the seismic performance of the building structure. This paper focuses on the analysis of the effect of structural engineering design on earthquake resistance and the key points to be paid attention to in the design of aseismic building structures， in the hope that it will be helpful to improve the seismic performance of buildings.

Keywords： building structure； aseismic design； function； key points

1 建筑結構工程抗震設計的基本理念

《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）中對于抗震設計提出了明確的要求，即“三水準、兩階段”，“三水準”要求建筑物在地震中能夠達到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的要求，“兩階段”是針對建筑結構來說的，當建筑多次遭受比所在地區抗震設防烈度低的地震，也就是建筑遭遇第一設防烈度地震，其結構的變形處于自身彈性變形范圍內，這樣的地震對于建筑幾乎沒有影響，地震后不影響建筑的繼續使用。在設計建筑結構的過程中，對于其結構的承載力極限的驗算需要滿足經歷多次地震而不變形或者是形變依舊處于彈性形變的范圍內。當建筑受到第二設防強度的地震，也就是地震的烈度與建筑所在地區的設防抗震烈度相當的時候，由于建筑結構的形變超出了它的彈性形變范圍，建筑雖有不同程度的損傷但經過修復還是不影響它的正常使用。對于文物古跡建筑來說，在設計其結構的時候幾乎沒有考慮它的抗震性能，為了降低地震對它們的損害，有必要對于它們的結構重新進行抗震設計。對于建筑的抗震性能我國有明確的規定，建筑不管是新建還是擴建都需要按照 《中國地震動參數區劃圖》的相關規定來實施。

2 建筑結構工程抗震設計的作用

在地震中，建筑物的坍塌會導致大量的人員傷亡，為了降低地震給人們帶來的傷害，在修建建筑的時候就要提高它的抗震性能，其中建筑結構工程的抗震性能是整個抗震性能的關鍵，建筑結構在建筑抗震性能中的作用表現在以下幾個方面：（1）減少地震對建筑的破壞作用。為了降低地震對建筑物的損害，如今常用的方法就是在建筑的基礎與主體之間加設一個隔震層，在實際的建筑結構設計中，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”是通過降低地震沖擊力向建筑運動的加速度，使建筑物的位移相反，降低地震對建筑的損害。通過研究發現，合理加設“反擺”可以將地震對建筑物的沖擊力降低六十五個百分點，最大限度的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，并取得了顯著的成績。在實際的建筑工程建設中它的應用也不少，事實證明，它對于降低地震對建筑物的損害也確實很有成效。（2）確保建筑的剛度。對于建筑剛度的重要性在設計建筑結構的過程中就要對其進行充分考慮，在修建建筑的時候會用到大量的鋼筋混凝土，而且還會進一步在鋼筋混凝土的基礎上使用“鋼結構”再一次進行加固，在這個過程中會因為建筑功能使用不同的加固措施，一種是根據建筑需要在鋼結構上進一步加層，這種情況下的建筑一般上層是鋼結構而下層是鋼筋混凝土，一個建筑中有兩種不同的體系結構這不符合國家的抗震規范。另一種是整個建筑的抗震結構是鋼筋混凝土所修建的主體部分而建筑的房蓋部分利用鋼結構，對于這種情況的抗震設計需要根據國家的相關規定來進行。（3）加強整個建筑結構的抗震性能。為了增強建筑結構的抗震性能，在設計建筑結構的時候首先要考慮地基穩定性對建筑結構抗震性能的影響。在選取建筑地基的時候盡可能的選取有利于抗震，地基在地震中變形小的地方修建建筑。其次要充分利用地基的抗震能力，在設計建筑結構時，將地基的潛能最大限度的融入到其中，同一性質的地基上只能修建相同建筑結構單元的建筑。為了避免因地震作用力集中而導致建筑物扭曲的情況，在設計與實際的修建過程中，要盡可能的將建筑結構做到規則和對稱，這也可以有效的減少建筑因地震而發生形變。除此之外，為了提高建筑結構的抗震性能，在設計建筑結構的時候最好多加幾道抵抗線，避免出現建筑結構受力不均的情況，在設計建筑結構的時候要明確各部分的受力情況。最后，為了更有效的緩解建筑在地震沖擊作用下的影響，可以通過減輕建筑結構自身重量的方式來降低地基所承受的壓力來實現。（4）建筑抗震的防設標準。目前我國的建筑根據自身的功能分為四類，其中甲、乙兩類建筑的抗震性能最好，對于抗震設防烈度達到了6～8度，結合地區的實際情況可以將建筑的抗震設防烈度再適當的提高一個度也是可以的。丙類建筑和乙類建筑的抗震設防都是結合當地的政府要求設定的，它們的抗震措施有所差異，丙類建筑的抗震措施至少要達到當地的需求，而乙類建筑的抗震措施可以比當地的需求低一點，在設計建筑結構的時候，要參考這些建筑的抗震設防標準來設計。

3 建筑結構工程抗震設計的要點

為了能夠有效的降低在地震中房屋倒塌給人員帶來的傷亡，在建筑過程中有必要提高建筑結構工程設計中的抗震性能，以此來提高整個建筑的抗震設防，對于建筑結構抗震性能的設計可以從以下幾個方面來進行：（1）提升建筑抗震設計的等級。在對地震災害進行分析時一般將50年作為一個周期進行分析，經過大量的研究表明，小地震一般50年左右就會出現一次，小震災害超過抗震設計安全烈度的概率超過60%。平均475年就有一次中型地震的出現，中震災害已經超過抗震設計安全烈度的概率為10%。發生大型地震的周期比較長，大概兩千年左右才會出現一次，大震災害超過抗震設計安全烈度的概率為2%。我國建筑的抗震等級應該根據地區進行調整，一些建筑工程設計專家表明，應該適當的提高我國地震多發地帶建筑的抗震等級，對于這些地帶建筑的抗震設計要必須進行嚴格的檢查，確保建筑抗震落到實際的工程建設中，提高整個建筑的抗震性能，確保人們有一個相對安全的生活環境。（2）保證建筑工程材料的質量。建筑工程體系、抗震防線以及建筑施工方案等因素都會對建筑工程抗震性能造成很大的影響，絕大多數的情況下除了這些因素之外，所選取的建筑材料對建筑抗震性能也有很大的影響。建筑的抗震性能受建筑材料強度以及剛度的影響比較大，此外，建筑的抗震性能還會受到建筑材料連續性以及均衡性的影響，所以在選取建筑材料的時候，不僅要根據建筑體系來確定所需的建筑材料，還要選取剛度、強度、延展性以及均衡性好的建筑材料，只有使用這樣的建筑材料修建的建筑才能夠有效地提高建筑的抗震性能。（3）對于建筑的重點部位進行重點設防。不同建筑的同一位置，同一建筑的不同位置由于其功能不同，在施工過程中需要區別對待，特別是建筑修建過中容易出現問題的環節，必要時可以人為的對其進行加強，比如在設計煤礦井口建筑的時候，如果將驅動裝置安置在井口房的樓板上，由于該區域不僅關系煤礦的生產而且它的震動和拉力都比較大，所以在設計過程中應該對其重點加強。應該做加強處理的部分除此之外還有發生地震之后容易出現大面積建筑倒塌的構件。（4）建筑中軸壓比和短柱的設計。為了在建筑設計過程中有效的提高建筑結構的抗震性能，應盡可能通過增大柱子的截面尺寸來減小柱子的軸壓比，減小柱子的軸壓力可以通過增大柱子的受力面積，來有效避免鋼筋因縱向受力導致其彎曲，發生混凝土被壓碎的情況。由于建筑中柱子的剛度與強度較高，所以整個建筑的延展性相對來說就差一些，這使得建筑對于地震的能量不管是吸收還是消耗上都很有限，在地震中建筑的結構及易遭到破壞。為了降低地震對建筑結構的損壞力度，在進行建筑結構的過程中通常利用弱梁來彌補強柱延展性的不足，由于梁在一定的范圍內可以適當的變形，再加上適當的增大柱子的軸壓比，所以在地震中柱子所承受的壓力可以有效的得以緩解，對于高層建筑來說，底層柱子的長細比值不得超過4，短柱的剪跨比不得超過2。（5）對于建筑結構工程體系的選取要合適。選取合適的建筑工程體系對于整個建筑物的質量有很大作用。在設計建筑結構工程時，要保證其結構體系同時滿足穩定和合適兩個條件。一個科學的建筑工程體系不僅能夠滿足結構在適當范圍內變形的要求，而且能夠緩解地震產生的沖擊力，降低地震對建筑物的破壞。建筑物只有具備合理的剛度才能夠承受自身所帶來的負荷，同時建筑不會輕易發生形變，這樣才能夠有效的緩沖地震產生的沖擊力，避免建筑物因受力不均造成嚴重的局部影響。所以在設計建筑結構抗震時，對于建筑的結構要做一個適當的選擇，不管是對于建筑的傳力途徑還是關于受力的計算都要進行明確，轉換層盡可能不在建筑工程體系中使用。（6）建筑形體與結構布置的規則性。扭轉不規則、凹凸不規則以及樓板局部不連續都是平而不規則的具體表現。扭轉不規則主要表現在位移與周期上，位移的范圍應該保持在1.2～1.5之間，周期不超過A級高度建筑的0.09，豎向剛度不規則就是本層的側向剛度不得低于與它相鄰上一層的側向剛度的70%，不得低于與它上面相鄰三個樓層的側面剛度相的80%，它主要包含了三個方面，即測向剛度不規則、抗側力構件不連續以及樓層承載力突變。如果建筑模型的結構與設計的建筑結構之間存在差異，必須得對模型進行重新設計，通過調節建筑梁的布置以及柱子的橫截面積對建筑結構進行規范。如果通過調整這些部位還是滿足不了建筑結構的規范性，也可以通過加強建筑結構的薄弱部位來規范建筑結構。

4 結束語

由于地震自身的不確定性，所以人們對于它不能夠實施有效的預防措施，只能夠通過加強建筑的抗震性能來降低地震對建筑物的損傷。提高建筑抗震性能可以通過對建筑結構工程抗震設計在建筑抗震性能中的作用來實現。

參考文獻：

[1]陳軍.關于房屋建筑結構抗震設計探討[J].江西建材，2014（18）.

[2]張志文.房屋建筑結構抗震設計常見問題分析與解決措施[J].科技資訊，2013（14）.

[3]李兆強.房屋建筑結構設計中抗震設計的探析[J].低碳地產，2015（14）.

[4]解增銀，陶小林.淺析如何做好高層建筑結構抗震設計[J].科技創新與應用，2013（15）.

[5]宋立忠，何源.淺談各種建筑結構形式的抗震性能[J].知識經濟，2011（12）.