基于抗震理念的民用建筑結構設計

姜帥云

（古風今韻建筑集團有限公司太原分公司，山西太原 030012）

民用建筑結構的抗震設計需要從抗震值和抗震措施等多方面展開分析，在保證民用建筑功能性的基礎上，調整建筑結構，以優化建筑抗震性能，抵抗地震災害帶來的威脅，延長民用建筑的使用壽命。

1 民用建筑結構抗震設計的目標

民用建筑結構的抗震設計目標可概括為兩方面：①結合建筑所在區域的小震效應進行建筑結構承載力的準確計算，明確結構間的力學關系，做好彈性變形規劃，使建筑結構在外力作用下不會存在明顯變形現象；②在大震效應下精準計算建筑結構彈性變形，合理規劃建筑結構的抗震等級，使其滿足第三水準抗震要求。民用建筑結構抗震設計應堅持小震不壞，大震不倒的基本原則，合理設計建筑結構強度、承載力、應力及變形系數，優化民用建筑的使用性能。

2 抗震設計的重要性

民用建筑的主要功能是為人們提供舒適、健康、安全的居住環境，以免人們的生產生活、休閑娛樂和文化交流等受到外界環境的影響。地震是一種波及范圍廣、破壞力強的自然災害。當地震達到一定等級，還會引發山體滑坡、泥石流、海嘯等次生災害。一旦發生較大等級的地震，則會造成無法挽回的經濟損失和人員傷亡。對于普通民眾來說，建筑是至關重要的避難場所。由此，加強民用建筑的抗震設計也顯得尤為重要。

此外，隨著市場經濟的繁榮發展，以及現代化城市建設進程的加快，高層建筑與超高層建筑越來越常見。一旦發生地震災害，高層住戶的生命財產安全就會受到極大的威脅。為此，人們對民用建筑的抗震設計的標準要求也不斷提高。總而言之，基于抗震理念對民用建筑結構展開合理設計，能夠增強建筑的抗震能力，延長建筑的使用壽命，進而保障公眾的生命財產安全，確保社會關系的穩定。

3 民用建筑結構抗震設計的原則和應用

3.1 遵循原則

3.1.1 簡單性

建筑結構設計的簡單性。在民用建筑結構抗震設計中，簡單結構的應用便于準確了解力的傳導路徑，便于計算力學的參數，從而優化結構抗震性能，避免因傳力不均勻產生的變形、位移等問題，影響民用建筑質量。同時簡單結構也便于工作人員構建結構模型，分析地震發生時，地震波作用力的傳導情況，及時做好預防和控制，規避危險事故的發生。

3.1.2 整體性

民用建筑結構設計中，抗震性的凸顯還應從整體性角度展開綜合分析和把控。建筑結構抗震性能的控制不是通過單一或局部結構實現的，需要整個結構體系的共同作用。所以在設計過程中，應從全面性角度展開分析，對建筑結構實行科學規劃布局，注重設計的合理性、可靠性。尤其是對于可能影響到建筑工程項目穩定性的各個因素，更需加以嚴格規避，加強各結構部分之間的協調性，對于各個部分直接的力學作用特點，也應進行精確分析，如此才能保障相應的抗震性能得到最理想的體現。

3.1.3 抵抗性

民用建筑結構抗震設計中，抵抗性的提升是為保障建筑結構穩定性，使其在地震波作用下不會存在偏移、變形等問題。抵抗性能越強，相應的建筑穩定性也就越高。所以在設計中，要對建筑結構抵抗性加以綜合分析，并做出準確計算，以提高建筑質量及安全系數。在建筑工程結構設計時，先構建較為理想的抵抗力，這樣也就能夠促使其在發生地震時，發揮相應的抵抗能力，體現較為理想的預防性效果。值得重點關注的是，抵抗性的設置應有上限，以免超出材料承受能力，使結構失去原有平衡。

3.2 抗震理念在民用建筑結構設計中的應用

3.2.1 地質選擇

為加強民用建筑結構抗震設計合理性，首要工作是考慮建筑地基結構的抗震性，地基抵抗能力較強、穩定性高，在地震發生后，能夠做好力傳導的科學處理，降低地震對上層建筑的影響，避免危險的發生。地基結構質量的保障需考慮到所在區域土體土質特征、環境因素及周邊人為因素等內容，科學選址，提高民用建筑質量。

現階段我國已經提高對地質因素導致的地震災害問題的重視程度，并結合現有資料數據，完成災害等級劃分，為后續評估工作提供依據。目前將災害等級劃分為甲乙丙丁這四類，甲類建筑可預防大型地震災害，安全性最高；乙類是存在發生地震的可能性，但是能夠及時恢復的建筑地質類型；丙類適用于普通類型的建筑；丁類的安全級別最低，主要用于普通地區或安全級別高的地區的臨時性建筑。在建筑結構設計時，需要參考地質的安全級別。

3.2.2 結構延性設計

在達到第三水準抗震設計要求時，建筑結構已經進入彈塑性狀態下，這時為保證建筑結構安全性，提高抗震能力，需要對建筑結構的延性加以細致分析和考量。如鋼筋混凝土結構，為增強延性拓展能力，需對構件結構狀態加以把控，確保其不會在地震能量作用下出現破壞形態，加快地震能量消耗速率。對于豎向構件來說，鋼筋混凝土結構的柱軸壓比與延性之間成反比關系，柱軸壓比越大，相應的延性越低，這時就需要采取增加箍筋的方式，對結構延性加以擴展，滿足結構彈塑性要求（如圖1 所示）。對于應力分布不均的構件來說，延性無法達到規定要求，這時可通過型鋼混凝土作用處理，增強平衡效果，保障延性的平衡性。

圖1 結構延性設計

3.2.3 非結構構件設計

非結構構件是依附在主體結構上，用以完善主體結構抗震性能的重要組成部分，在對這類構件設計時，應考慮以下幾點內容：女兒墻、雨蓬等結構中的附屬構件，做好構件與主體結構之間的連接錨固處理，以此增強結構穩定性，降低地震災害帶來的不良影響；圍護、內隔以及填充等結構墻體上的非結構構件，一方面要盡可能縮短自震周期，減少對主體結構的影響，緩解地震作用力。另一方面要改變主體結構的剛度分布，從而改變地震作用下構件之間的內力分布；改變主體結構的受力狀態，如局部高度的填充墻，主體結構短柱存在脆性破壞；裝飾、貼面、頂棚等結構需要實施柔性連接處理，避免地震中粘貼或懸吊物體掉落。

3.2.4 實效驗證

民用建筑結構抗震性合理性與否，可借助計算機系統完成實效驗證，以確保設計合理性、可靠性。利用計算機輔助系統，輸入性能設計要求和相關參數，可對結構構件、結構體系性能加以優化調整，并在此基礎上，結合建筑功能要求及區域出現的不同類型地震危害，開展建筑結構的抗震性能檢測，分別記錄在不同地震等級下，根據結構及其構件發生的變化特征，判斷抗震效果。

在驗證過程中，一般會分為小震、中震和大震這三個等級。小震作用下，結構構件的彈性和承載力應滿足規定要求，且在最不利荷載組合引導下，調整和優化結構構件；中震下，驗證構件的彈性和不屈服性，并按照下表所示，對構件的抗震性能加以判斷；大震下，需要做好關鍵結構部位構件不屈服性的分析，做出科學調整和優化。

3.2.5 平立面體型設計

民用建筑結構抗震設計中，平立面體型的確定是增強民用建筑結構穩定性的關鍵環節，只有合理規劃建筑結構平立面體型，才能在保證建筑結構穩定性的同時，優化建筑整體抗震性能，規避建筑在地震災害中產生的破損及變形問題，延長建筑使用壽命，提升民用建筑的價值。

在民用建筑結構抗震設計中，建筑結構平立面體型設計一方面要結合建筑具體要求、現場實際情況及功能需求這幾方面，展開分析和思考，盡可能以平面規則體型設計增大建筑結構強度和承載力，控制每層結構的剛度。另一方面則是盡可能減少凹凸結構的出現，將建筑結構的平立面設定在同一直線內，保持結構整體性和穩定性。設計過程中，如果遇到復雜性強、施工難度大的建筑，結構抗震設計中，需做好抗震縫的合理規劃和處理，借助抗震縫實現建筑結構的劃分和隔離，這樣在地震災害發生時，兩側結構不會存在明顯碰撞，防止產生變形、位移或倒塌情況。抗震縫位置多在結構變形敏感區域內，設計時要做好對比分析及科學考量。

4 結語

民用建筑結構設計中，抗震理念的融入是非常必要的，不僅可以增強建筑結構穩定性、安全性，減少地震帶來的威脅，還能延長建筑的使用壽命，提高實用價值，且保障居民的生命財產安全，提高生活質量。為此，相關從業人員必須加大該方面設計的重視力度，提高建筑抗震設計水平及結構的安全系數。