淺談建筑結構設計中抗震概念設計的重要性

王偉謙

摘 要：地震是非常嚴重的自然災害，從唐山大地震，汶川地震，玉樹地震等慘痛的經歷里面，我們可以看出，地震給社會帶來了非常大的損失。當地震發生以后，建筑物不能夠有效抵抗，發生了倒塌，會雪上加霜，奪走人民群眾的生命。所以，對建筑物進行抗震設計是非常必要的。本文分析了建筑結構設計中抗震概念設計的重要性及優化策略，以供參考。

關鍵詞：建筑；結構設計；抗震設計；重要性

1 引言

地震是一種突發性并且破壞程度特別嚴重的自然災害。地震嚴重威脅人類的生命和財產安全，給社會帶來嚴重的傷亡事故的同時也造成了極大的經濟損失，例如我國歷史上著名的1976年發生的唐山大地震造成了20多萬人死亡，幾乎把整個城市變成一片廢墟，給當地人民帶來了不可估量的損失；2008年的汶川地震給人民和社會造成了巨大傷亡和經濟損失。尤其進入20世紀后，世界各國頻繁發生地震，嚴重影響了人類社會的前進，給人民和社會帶來了嚴重的災害。為防止地震給人類造成更加嚴重的災害，對建筑結構抗震性能的研究便成為一個重要的研究課題。

2 建筑結構設計中抗震概念設計的重要性

根據國內外震害數據研究表明，絕大部分的建筑物破壞都是由地震作用占主導，地震造成的人員傷亡和經濟損失也是不可估量的，給人們心里留下了巨大的創傷和疤痕。隨著我國人口大范圍增長，信息化、智能化城市不斷逐漸地遍及全世界，相關地震研究人員在一步步地探索采取適當的抗震加固措施防止房屋倒塌和降低人員傷亡，但是地震災害給社會帶來的經濟損失仍不斷地增長。

地震作用強弱一般可按震級來分類，震級越高，所產生的能量越大，帶來的后果也將不堪設想。地震災害具有以下主要特點：（1）突發性強。它持續時間一般在幾秒至幾十秒，在短時間內就可以足夠摧毀整座城市，以致該城市里的通信、交通、供電、供水等工程完全癱瘓，且目前國內外相關專家依然不能對其進行準確的震前預測，往往造成巨大的嚴重后果；（2）破壞性大且次生災害嚴重。地震災害不僅會使得許多建筑物發生嚴重倒塌，且還可能會誘導一連串無法預計的次生災害，如流行瘟疫、泥石流、放射性有毒污染等。如1906年舊金山發生8.3級地震致使城市內消防設施遭到嚴重破壞，引發了嚴重的火災以致建筑物幾乎被燒光，火災帶來的損失高于地震災害三倍；（3）持續時間長。表現為兩方面，一個是余震可能往往延續很長一段時間，盡管震級程度沒有主震強，但影響時間往往會很久；另一個則是災區的重建與修復的時間較長，在重建建筑物之前，可能要對建筑進行各方面性能評估，整個周期較長；（4）產生較大的社會影響。以上幾個特點導致其他自然災害遠遠不能與其相比，破壞力大且面積廣，且對整個國家經濟造成巨大的影響。

地震作用的破壞影響極大，我們政府及相關的研究人員應該對地震這類似突發性災害尤為關注，縱觀唐山大地震、汶川大地震等具有破壞力的地震教訓表明，要想降低地震作用下引起的人員傷亡和經濟損失，必須要貫徹預防為主的指導思想方針，謹慎地做好地震的預防相關工作，可是地震災害的到來仍然避免不了的，所以我們應該做好防震減災的工作，將震前防御工作與實施災后救助兩項工作同時齊步進行落實，將災后的損失降到最低。

目前，防震減災的指導性措施從大的層面可分類為工程性措施和非工程性措施，兩者休戚相關，合則兩利，分則兩害。工程性措施主要是通過一些合理合適的加固措施來增強結構本身的抗震能力去抵抗地震作用帶來的巨大損失；非工程性措施主要是通過各種平臺去將防震減災思想和意識落實在每位公民心中，提高每個人在面對真正地震時隨機應變意識，減少人員和財產損失。因此，最根本、最有效減少損失就是做好工程性措施工作，換句話來說，即運用最全面、最有效抗震設計理念與方法對建筑結構進行全面、有效的抗震性能分析，那么就需要廣大的研究人員去探索抗震設計思想，并將理論落實在實踐。

3 提高建筑結構設計中抗震設計水平的有效措施

3.1 注重建筑的概念設計，保證結構的整體性

國內外歷次大地震的重要經驗表明，概念設計及結構整體性能是決定建筑結構抗震性能的重要因素。國家現行新版系列結構設計規范也十分強調客觀抗震概念設計。因此，在對建筑物進行設計的時候，把建筑物看成一個整體，這是十分必要的，也是非常重要的。在結構抗震設計中，應保證結構的整體抗震性能，使結構具有必要的承載能力、剛度和延性。結構設計中應避免因部分結構或構件的破壞導致整個結構喪失承受重力荷載、風荷載和地震作用的能力。建筑結構設計中對可能出現的薄弱部位，應采取有效的加強措施，確保結構的整體安全。為保證結構的整體性，結構設計時結構單元抗側力結構的布置應規則、對稱，受力明確、傳力合理、途徑不間斷。

3.2 結構體系明確、平面立面力求簡單

在對建筑進行結構抗震設計時，結構體系應受力明確、傳力途徑合理、簡潔且傳力路線不間斷，結構在兩個主軸方向的動力特性宜接近。這就要求結構的平面、豎向布置要規則、均勻、減少扭轉，避免沿豎向剛度、質量突變。建筑設計規范中對整個建筑的結構體系進行了明確的規定。在設計的時候，我們追求的是簡單高效，結構簡單的設計能夠充分分析出建筑物的特性，還能夠準確得到建筑物抗震的薄弱的環節，針對這些地方采取措施進行處理。

3.3 結構的規則性

建筑的規則性建筑結構概念設計的重要原則。建筑設計應重視建筑平面、立面和豎向剖面的規則性對抗震性能及經濟合理性的影響，優先選用規則的形體，抗側力構件平面布置規則對稱、側向剛度沿豎向均勻變化、豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度自下而上逐漸減少。國家現行抗震規范明確規定，特別不規則的建筑應進行專門研究和論證，采取特別的加強措施；嚴重不規則的建筑不應采用。

3.4 注重多道防線

多道防線對于結構在強震下的安全性是非常重要的。一次強烈地震之后往往伴隨多次余震，如果結構只有一道抗震防線，則即使結構在強烈地震中沒有破壞、倒塌，也可能在余震中發生破壞、倒塌。一個抗震較好的結構體系，應由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接起來協同工作，每個分體系應具有其所應獨立承擔的承載能力和變形能力。抗震結構體系應有最大可能數量的內部、外部贅余度，保證部分構件發生受損、破壞后整體結構不至于發生倒塌。

3.5 提高結構抗震薄弱部位的抗震能力

抗震薄弱層（部位）的概念，也是抗震概念設計中的重要概念。地震作用下，由于結構的不規則性可能導致薄弱層或部位，該層或部位的承載能力和變形能力均較差，對層或部位應采取切實可行的措施，提供其抗震能力。在結構抗震設計中，有意識有目的地控制抗震薄弱部位，使之有足夠的變形能力又不使薄弱部位發生轉移，這是提高結構總體抗震性能的有效手段。

4 結語

在不可抗力的地震災害面前，建筑無法規避地震的發生，但是可以提高建筑的抗震性能來保證建筑在地震作用下的安全性。設計人員應當在做好建筑選址的前提下，對抗震參數進行精確設計，并在設置多種抗震防線的基礎上，做好建筑空間布局設計，以提高建筑整體的安全穩定性能。

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