試述建筑結構工程抗震設計的作用及其要點

王瑩

摘要：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。建筑結構工程抗震設計過程中，要綜合運用各種知識，需要考慮建筑工程的使用功能、場地類別、地基基礎類型、建筑高度、結構材料和施工工藝等，同時還要考慮結構的設計、技術以及經濟保障等，選擇最優化的建筑體系，從而提高建筑工程的抗震能力。本文闡述了建筑結構工程抗震設計的要求，對建筑結構工程抗震設計的作用及其設計要點進行分析，以供參考。

關鍵詞：建筑結構工程；抗震設計；要求；作用；設計要點

一、建筑結構工程抗震設計的要求

《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）對建筑的抗震設防提出“三水準、兩階段”的要求，“三水準”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當遭遇第一設防烈度地震即低于本地區抗震設防烈度的多遇地震時，結構處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用。因此，要求建筑結構滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態驗算，要求建筑的彈性變形不超過規定的彈性變形限值。當遭遇第二設防烈度地震即相當于本地區抗震設防烈度的基本烈度地震時，結構屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現一定程度的破壞，但經一般修理或不需修理仍可繼續使用。

二、建筑結構工程抗震設計的作用

1.抗震設計可以保證建筑的剛度。合理地設計和確定建筑物的剛度非常重要，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。加固分為兩種情況：（1）如果所需要進行加層的建筑工程的體系是鋼結構，而國家規定：上部是鋼結構、下部是鋼筋混凝土兩種不同的體系結構是不符合抗震規范的。（2）假設屋蓋的部分是采用鋼結構，而鋼筋混凝土仍然是作為整個建筑工程的抗側力的主要體系，則必須根據相關的規定進行抗震設計。

2.抗震設計應用可以降低地震對建筑的影響。被工程界認可的一個辦法是在建筑基礎與建筑的主體部分之間加設一個隔震層，有的設計師在建筑物的頂端部分加設一個“反擺”。此反擺的作用是能夠在地震時使建筑物的位移方向相反，降低了加速度，降低地震的作用。根據相關研究分析，如果對“反擺”設置合理，那么對降低地震影響的概率可達65%。

3.抗震設計可以提高建筑工程的抗震能力。出于對建筑工程抗震功能的保證，筆者認為要做好以下幾點：（1）在建筑工程中要考慮地基的穩定性因素，挑選對抗震有益的地基，防止地基變形影響抗震功能；（2）同一建筑工程單元要設計在性質一樣的地基上，要把地基最大潛力融入建筑的結構設計，有利于發揮地基的抗震功能；（3）建筑工程盡量做到規則、對稱，以降低地震作用導致的建筑變形度以及避免地震作用力集中導致建筑扭曲的狀況發生；（4）建筑的整體結構設計中要多加幾道抵抗防線，以提高建筑工程的抗震力，同時建筑工程受力設計要明確，防止存在建筑工程局部薄弱；（5）最大程度的減少建筑工程自身重量，從而減小建筑對地基的壓力，達到緩解地震沖擊作用對建筑體的影響力。

三、建筑結構工程的抗震設計要點分析

1.建筑工程材料的質量控制。建筑工程抗震性能除了會受到建筑工程體系、抗震防線及建筑施工方案等因素的影響之外，在多數情況下還對建筑的施工材料產生極大地影響。通常，建筑材料強度、建筑材料剛度對建筑工程的抗震性能會產生很大的影響，而且還會受到來自建筑材料連續性及建筑材料均衡性的影響。所以在選取建筑工程材料過程中，一定要對建筑施工材料的延伸性和剛度進行仔細、認真考查，并且同時最大限度與建筑工程體系相符合建筑施工材料能得到確保。

2.選擇合適的建筑結構工程體系。保證建筑物的整體協調，最為重要的就是要選擇適合的建筑工程體系，因此在進行建筑工程抗震概念設計過程中，一定要讓所設計的建筑物的結構體系同時滿足這兩大條件：第一穩定；第二合適。對于一個科學合理的建筑工程體系而言啟不僅可以有效滿足變形的要求，同時還可以有效抵抗沖擊力的要求。建筑物要具備一定的剛度這樣才能對自身的荷載起到一定的承受作用從而有效避免變形的出現此外在發生地震時才有可能對巨大的地震力起到有效緩沖作用而達到有效避免局部受損的良好效果。因此在選擇建筑物結構體系時，既要注意建筑物傳力途徑的明確性，同時又要注意受力計算的明確性，盡可能在建筑工程體系中不使用轉換層。

3.提高抗震設計等級。研究表明，以地震災害分析50年為一個分析周期，而小震的重現世間為50年，小震災害已經超過抗震設計安全烈度的概率為62%；中型地震的重現世間為475年，中震災害已經超過抗震設計安全烈度的概率為10%；大型地震的重現世間為2000年，大震災害已經超過抗震設計安全烈度的概率為2%。因此，一些建筑工程設計專家指出，我國地震多發地帶應該及時提高建筑工程的抗震等級，嚴格控制建筑工程的抗震設計，確保建筑工程的抗震穩定性。

4.建筑形體及構件布置的規則性。主要類型有：扭轉不規則、凹凸不規則、樓板局部不連續，具體可以體現到對結構分析軟件的計算結果的分析判斷，如扭轉不規則，體現在：位移比不宜大于1.2且不應大于1.5，周期比對于A級高度建筑不應大于0.90豎向剛度不規則的主要類型有：側向剛度不規則、抗側力構件不連續、樓層承載力突變等，如側向剛度不規則就要求本層的側向剛度不小于相鄰上一層的70。及其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80。等。如設計結果不滿足，設計人員應對模型重新進行分析，調整梁柱布置及截而，盡量做到使結構規則。如確實滿足不了，則應對薄弱部位進行重點加強。如平而規則而豎向不規則的建筑，剛度小的樓層的地震剪力，規范要求乘以不小于1.15的增大系數。

5.軸壓比和短柱設計。在建筑工程抗震設計中，需要減小柱的軸壓比，增大柱的截面尺寸。減小柱軸壓比的主要目的是為了使柱子處于大偏心受壓狀態，避免縱向受力鋼筋未達到受拉屈服而混凝土卻被壓碎的情況發生。由于柱的剛性強度比較高，使得整體結構的延性就差，當發生地震災害時，結構吸收地震能量和耗散能量就少，使得結構很容易發生破壞。所以在高層結構設計時，通常采用強柱弱梁設計方法，且梁具有很好的延性，可以發生適量的變形，就會減少柱子進入屈服強度的可能性，且在設計時可以適當增大軸壓比。

6.重點部位重點設防。對于重要的環節可以人為的對其加強，如煤礦建筑井口房設計中，驅動設置在井口房樓板上的情況，該區域振動大、拉力大，并且與煤礦生產息息相關，設計中應重點加強。另外，破壞后容易引起大面積倒塌的構件，也應作加強處理。

四、結束語

隨著經濟的發展，人類對資源的過度利用，自然災害變得越來越多，在面對地震這樣的自然災害時，人類無法控制只能夠進行力所能及的防護，因此必須加強建筑工程設計的抗震設計。

參考文獻：

[1]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.

[2]宋海燕 談抗震設計在建筑結構設計中的應用[J].山西建筑，2013.

（作者單位：邯鄲市瑞達工程設計有限公司）