建筑結構設計的抗震設計策略分析

馬倩　高艷梅

【摘 要】 地震的發生，是一種隨機性的災害振動，具有人類難于把握的較復雜性及不確定性，若要做到準確的預測建筑物遭遇地震的特性以及參數，我們在目前的情況下，還難以做到。在建筑結構的設計方面，由于無法充分的考慮建筑結構的空間作用，以及結構材料本身具有的非彈性的性質等等多種變化的因素，所以也存在著不準確性。本文探討了建筑結構設計的抗震設計。

【關鍵詞】 建筑；結構設計；抗震；設計；策略

【Abstract】 The occurrence of an earthquake is a kind of random disaster vibration. It is difficult for humans to grasp the complexity and uncertainty. If we want to accurately predict the characteristics and parameters of earthquakes in a building， we will， under the present circumstances， Difficult to do. In terms of the design of the building structure， inaccuracies also exist due to the inability to fully consider the spatial effects of the building structure， as well as the inelastic nature of the structural material itself， among many other changing factors. This article explores the seismic design of architectural design.

【Key words】 Architecture；Structural Design；Seismic Design；Strategy

近幾年來，全球性的地震災害的頻發，給我們的人類，帶來了更加深重的災難。從汶川地震、舟曲地震，在到雅安地震，這些災難，帶給了我們無盡的傷痛，房毀人亡，建筑損壞等的發生，使得人們更加注重起了災后依然屹立不倒的建筑，這些建筑，在災難來臨時，無疑可以為人們提供一個避風港，在一定程度上減少了人員的傷亡。為了提高建筑的抗震性能，本文對建筑結構設計中的抗震問題，進行了分析。

1. 建筑抗震結構設計的基本原則

（1）一是在最大限度上安排多道抗震防線。由于多個延性相對較好的分體系會構成一個抗震結構體系，通過有一定延性的結構構件共同協作。比合如延性框架以及剪力墻構成了框架-剪力墻結構。在經過了級數較大的地震之后，往往隨之而來是多次的余震。如果只設計了一道防線，則余震帶來的破壞在很大程度上會給已經受過損傷的建筑物帶來致命的一擊，而造成倒塌。為了防止大地震時發生倒塌，需要在抗震結構體系中設計較大的內部、外部冗余度。所運用的耗能構件需要滿足較好的延性和適當的剛度，這樣才能在很大程度上提高結構的抗震性能。

（2）二是采取相應的措施在可能出現的薄弱部位加強其抗震能力。

判斷薄弱部位的基本因素是構件的實際承載能力，發生強烈地震的過程中，構件沒有所謂的強度安全儲備。在設計過程中，需要實現樓層（部位）的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值處于相對均勻的變化趨勢。且不能過分重視局部的剛度和承載力而忽視了整體的協調程度。對于從總體上加強抗震性能的手段，效果較為顯著的手段是重視薄弱層的設計，能夠具備充足的變形能力而不會發生薄弱層轉移的情況。

2. 建筑結構設計的抗震設計策略

2.1 建筑抗震場地的選擇。

（1）房屋平面布置應當規則，在結構上應當力求對稱。如果房屋在建筑過程中，其外形不規則，或者是不對稱，帶有凹凸變化尺度，或者是形心質心偏大，在同一個結構的單元內部，結構的平面形狀以及剛度不均勻或是不對稱的情況下，平面的長度過長等現象，對于抗震性能均不利。

（2）強度以及剛度都要勻稱。在多層的建筑結構當中，應該使各個層面之間的強度和具備的剛度都要勻稱，無論哪一層，如果存在薄弱的一個樓層，那么這一處，就會在地震力的強大作用下導致變形或成為變形集中區，從而使得建筑物最初開始從此部位發生嚴重的變形導致破壞，最后甚至波及到整個建筑的整體遭到嚴重破壞。

（3）結構的超靜定次數多。靜定結構的桿件，其受力系統和傳力路線單一，其中一根桿件遭到破壞，就會波及整個結構體系由此而導致失效。在超靜定的結構中，超過其荷載能力的時候，會先使一些多余的桿件發生一些塑性的變形，并且容易消耗吸收一部分的能量，而保證整個的結構所具備的穩定性，并且還可以減少地震的破壞。超靜定結構次數多，那么消耗地震能量，也就越多，同時建筑的抗震能量也就越強。

2.2 建筑結構抗震體系的合理選擇。

建筑結構中的抗震體系的合理選擇，是在建筑結構抗震結構的設計當中，應當慎重考慮的一個重要性的問題，其中建筑結構的抗震方案的選取是否合理，這是決定建筑結構的安全性以及經濟性的一個重要的組成部分。

（1）首先建筑結構體系，在地震的災害中，應當避免因為部分結構或者是構件的破壞，從而導致的整個建筑結構喪失了抗震能力，或者是對重力荷載的承載能力。建筑結構抗震設計所具備的一個重要的設計原則就是，建筑結構本身應當具有十分必要的贅余度、以及良好的變形能力，和其具備的內力重分配的功能，在地震的過程當中，即使是有一部分的構件退出了工作，但是其余部分構件，應該仍然能夠承擔起豎向的荷載能力，且還要避免整體的建筑結構失穩。

（2）建筑結構體系當中，其應當具備清晰而且明確的計算的簡圖，包括恰當而且合理的地震作用下的傳遞的路徑。在抗震設計過程當中，豎向建筑構件的布置設計，就應當盡量使得豎向建筑構件，在垂直的重力荷載的作用下，壓應力水平應當接近均勻；且其中的樓屋蓋梁體系的布置，也應當盡量的使用垂直重力荷載，主要目的是以最短的路徑來傳遞到豎向構件墻和柱的上面去；

（3）建筑結構體系應當具有合理適度的強度和剛度。應當具有合理而且恰當的強度以及剛度分布，這是因為在抗震過程中，為了防止以及避免因為局部的削弱或者是突然的變形而形成薄弱的部位，并且對薄弱的部位產生過大的塑性變形集中或者是應力集中的現象；建筑的框架結構設計，應當使節點基本不遭到破壞，同時底層柱底的塑性鉸應當形成的晚些，應當使柱、梁端的塑性鉸出現得盡可能地分散；這對于震中可能出現的薄弱部位，應當及時采取適當的措施來提高抗震的能力。

2.3 重視建筑結構平面布置的規則性和對稱性。

建筑的平、立面布置應符合抗震理念設計原則，宜采用規則的建筑結構設計方案，不應采用十分不規則的設計方案。建筑結構抗震設計規范規定，對平面不規則或豎向不規則，或平面、豎向都不規則的建筑結構，應采用空間結構計算模型；對凹凸不規則或樓板局部不連貫時，應采用符合樓板平面內的實際剛度強度變化的計算模型；對薄弱部位應乘以內力增大系數，應按規范的有關規定分析彈塑性變形，并應對薄弱部位采取強有效的抗震構造措施。

2.4 提高建筑結構抗震能力的對策。

（1）要合理且恰當地布局地震外力的能量傳遞與吸收的途徑，在地震當中，要確保建筑的支柱、梁與墻的軸線，處于同一個平面上，從而可以形成構件的雙向抗側力結構體系。并且可以使其在地震的作用下，呈現彎剪性的破壞，并使塑性屈服情況，盡量的發生在墻的根底部，從而連梁適合在梁端產生塑性屈服，這樣還具有足夠的變形的能力。在震災中，在墻段部分充分發揮抗震功能之前，要按照“強墻弱梁”的原則，來大力加強墻肢的承載力，避免墻肢遭到剪切性的破壞現象，從而最大限度的提高建筑結構的整體的抗震能力。

（2）要根據抗震等級，在對墻、柱以及梁節點設計中，采取相對應的抗震構造措施，力求確保建筑物結構，在地震的作用下可以達到三個水準的設防標準。還可以根據“強柱弱梁”、和“強剪弱彎” 、以及“強節點弱構件”幾種構造的原則，在建筑設計中，合理的選擇柱截面的尺寸，以此控制柱的軸壓比，并還要注意構造配筋的要求，還要保證，鋼筋砼結構建筑在地震的作用下，能夠具有足夠的承載能力以及具備足夠的延性。

（3）在建筑設計過程中，要設置出多道抗震的防線，即，在設計一個抗震結構的體系當中，有一部分延性比較好的構件，在地震的作用下，首先可以擔負起第一道抗震防線的作用，然事，其他的構件，在第一道抗震防線屈服以后，在地震中，會依次的形成第二道、第三道或者是更多道的抗震的防線，這樣的抗震結構體系的設計，在建筑設計當中，對于確保建筑結構具有的抗震安全性，是非常的行之有效的設計方法和手段。

總之，建筑行業關系到我國的經濟發展和社會穩定，關系到國民的生命財產安全，加強對建筑結構的防震設計，提高抗震能力，是促進社會和諧穩定的客觀要求。因此實施科學合理的設計方法，選擇科學的抗震措施，重視抗震關鍵要點，具有重大的社會意義。

參考文獻

[1] 瞿岳前 楊將 湯衛華 建筑結構基于性能的抗震設計理論與方法[期刊論文]《山西建筑》 -2009年35期.

[2] 黃鶴 王佳蕾 建筑結構基于性能的抗震設計理論及方法[期刊論文]《中國高新技術企業》 -2012年2期.

[3] 郭華 江雄華 現代建筑結構抗震設計方法研究[期刊論文]《中國新技術新產品》 -2010年16期.

[文章編號] 1619-2737（2018）01-25-688