建筑結構設計中的抗震設計探討

劉嘉祺

【摘 要】當代建筑設計水平不斷提升，建筑工程規模日益擴大，越來越多的高層建筑櫛次鱗比地林立在城鄉。對于建筑物來說，建筑結構起到了非常重要的支撐作用，其設計水平對于建筑物安全與壽命具有直接的影響。為了更好地提升建筑物性能，在建筑設計環節，必須要強化建筑結構抗震設計，從而提高建筑結構的安全性。因此在本文中，筆者就將對建筑工程設計過程中，抗震結構設計工作進行論述。

【關鍵詞】土木工程；結構設計；抗震設計

前言

在人們的日常生活當中，建筑工程為人們的日常生活以及學習和工作提供了最基礎的場所，對于人們的生活秩序具有非常重要的意義。而在建筑使用過程中，對于建筑性能產生至關重要的，除了在建筑過程中所留下的安全隱患之外，自然界中的地質災害，例如地震等筑物的安全性能也會產生非常嚴重的破壞。所以為了能夠更好的保證人們的日常生活安全以及財產安全，在建筑結構設計過程中抗震結構設計非常重要。

1建筑結構抗震設計的原則

當前，我國已經出臺了關于建筑結構設計的相關規范，在建筑結構設計實踐中，要依據相關規范、規程來進行設計。建筑結構的抗震設計應遵循如下原則：首先，如果是復雜建筑物，就要在設計中，先采用科學方法分析出建筑物的薄弱層，并計算出其塑彈性變形，一般采用底部剪力法和振型分解反應譜法來進行計算。其次，在設計建筑物結構過程中，還要利用彈塑性時程分析法，來對前面的計算進行補充。再次，建筑物整體內力位移也是至關重要的計算內容，在計算過程中，必須要確保結果高度準確。計算方法的選擇也比較多，一般要同時采用多種方法，這樣才能使計算結果更加精準。后，設計多塔樓結構時，需要注意一點，那就是多塔樓結構需要將各塔樓的振型數合并計算，不能單獨進行計算，但塔樓的振型數好要≥9才可以。伴隨著建筑科技的發展進步，目前，我國建筑連體結構的數量一直處于持續增加的狀態，在連體結構設計時，各獨立部分宜有相同或相近的體型、平面布置和剛度；宜采用對軸對稱的平面形式。如果連體結構的各部分層數和剛度都存在差異，那么就會直接影響到建筑的整體抗震效果，因此，必須要分析其靜力，并對其時程分析進行補充計算，這樣才能使結果更加準確，提高連體結構的抗震能力。

2建筑物結構抗震設計有效措施

2.1對建筑場地與環境進行科學分析與選擇

建筑物在建設前，必須要科學選擇建設場地與環境，因為其所處的地理位置、地形、水文等因素，都會對建筑物的抗震性能產生重大的影響。設計人員要對建筑場地、環境等各項條件進行充分調研，如果發現場地存在斷層錯動、陷落等問題，就說明場地屬于危險地段，不能在其上建造各種建筑物，需要另外進行選址。適合建造建筑物的場地，要詳細勘察其地形、地質、水文等情況，并做好詳細的勘查記錄，從而為建筑物的結構設計提供準確的參考。

2.2結合實際優選適宜的建筑結構形式

從整體上來看，建筑結構形式比較多樣，常見的有磚混結構、框架剪墻結構、鋼結構等，每種結構形式都各有優點和缺點，其抗震性也存在很大的差異。因此，在對建筑物結構進行設計時，要選擇匹配的結構形式，這樣才能有效提升其抗震效果。如果處于相同的條件下，磚混結構形式的建筑物，其抗震性能要弱于混凝土結構，這主要是因磚混結構是以磚砌體作為主體承重材料的，而磚砌體易破碎，而且其自身重量大，一旦發生地震，就容易受到破壞。而混凝土結構是以混凝土作為主體承重材料的，其墻體采用的是輕質填充材料，整體自身重量小，因而在地震中具有較好的穩定性。國外大多采用鋼結構的形式，因為鋼結構生產、施工都比較方便，而且鋼材質具有優良的抗剪、抗拉、抗壓性能，強度與延展性也極佳，采用鋼結構的建筑物，其使用壽命可超過百年。鋼結構的建筑物還具有良好的環保型、可循環利用性及抗震防火性等。

2.3科學設計建筑形體及構件

在建筑結構設計中，除了場地的影響，建筑形體也會對建筑物抗震性能產生重要的影響。在設計過程中，建筑設計師要依據建筑抗震的相關規范與要求，科學確定建筑形體，并對其構件進行合理設置。建筑設計師要分析建筑的平面、立面和豎向剖面，按照相關的規則性來評價其抗震性、經濟性等各項性能。在具體設計實踐中，好是優先選擇規則的建筑形體。因為規則的建筑形體，其抗側力構件在平面布置上是具有對稱性的，同時，側向剛度會沿著豎向方向進行均勻地變化，這樣就能減少側向剛度突變及承載力不均勻等情況。如果是形體復雜發熱建筑，因其平立面具有不規則性，在此種情況下，需要根據其具體特點，來進行分析，以便明確有無必要設置防震縫。防震縫的設計事關重要，設置不當會適得其反，合理的防震縫的設置可以使不規則的建筑形成多個規則的抗側力結構單元，從而簡化建筑物結構抗震分析模型，提高建筑物的抗震能力。

2.4設置合理的抗震等級

建筑物抗震設計中，需要重點考量抗震等級，結合當地的實際情況，來確定地震設防類別、烈度等，同時，還要考慮建筑物的結構類型、建筑高度等因素。根據建筑破壞造成的人員傷亡、經濟損失及社會影響，可將建筑物的抗震能力分為四種，即特殊、重點、標準、適度四種。一般住宅與寫字樓為標準設防類建筑。

2.5科學制定抗震結構方案

建筑物的抗震結構方案科學與否，對于建筑物的安全性、經濟性影響也不可忽視，建筑結構設計師要結合實際情況進行綜合考慮與科學確定。建筑物的抗震結構方案需要根據計算簡圖及地震作用特點給出，應設置多道抗震防線，這樣可以有效防止因建筑物部分結構或構件遭到地震破壞，而影響到整體建筑物的安全，導致建筑物整個結構喪失抗震能力。同時，還要考慮抗震承載力，保證建筑能將地震能量進行良好的消釋或緩解。另外，還要對建筑物的剛度和場地狀況進行綜合考慮，如果建筑物自振周期分析結果，與地基土的自震周期相同，就會因共振作用而加強破壞力度，使得建筑物的遭受的破壞更大。因此，設計建筑結構時，必須要充分考慮這一點。建筑基礎的深度要滿足相關的要求，如果建筑層數比較多，必須要設置地下室，并對軟弱地基進行處理。

2.6建筑原材料選擇科學合理

對于建筑整體質量產生至關重要的影響因素中，材料是其中最主要的一種。在土木工程施工過程中使用最普遍的材料是鋼筋材料，因此鋼筋材料的質量對于建筑物整體的抗震性能產生至關重要的影響。在進行實際的施工時，需要根據具體的，施工情況來進行相應的施工材料的選擇，在進行鋼筋材料的選擇過程當中，需要對鋼筋材料的韌性進行充分的考慮，同時鋼筋的受力方向也需要進行充分的考量。再進行其它的施工材料選擇，以及采購時需要保證材料的抗震性能良好，而且對于整體工程來講不會增加施工成本，從根本上保障土木工程的發展，能夠擁有持續動力。

2.7培養抗震結構設計專業人才

相應的抗震結構設計工作需要由專業的人才來進行，因此在建筑行業的實際發展過程當中，抗震結構設計的專業性人才培養工作不能夠停止，需要在各高校內部進行合作性教學培養。就是在進行教學過程中，不僅僅需要使學生們的理論知識能力掌握的非常好，而且還需要使學生的實際動手能力得到增強，可以通過組織多種形式的比賽，來使學生的實際動手能力以及主觀能動性大大增強。

3結語

綜上所述，地震能對建筑物產生強大的破壞作用，影響社會經濟的發展，為降低地震對建筑結構的破壞作用，在建筑設計環節，必須要重視和強化抗震設計，結合建筑物的實際情況，根據影響建筑物抗震能力的因素，有針對性地采取有效措施，來提高建筑物結構設計的科學性和抗震能力，為其安全性能提供可靠保障。

參考文獻：

[1]建筑抗震設計規范：GB50011-2010[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2]趙真，謝禮立.淺析傳統結構抗震概念設計思想形成的一般規律[J].地震工程與工程振動，2013（2）：67～68.