建筑結構抗震設計問題探討

賈新華

摘要：建筑結構設計中的抗震設計就顯得越發的重要，只有建筑設計與建筑抗震設計有機地結合起來，建筑抗震設計水平才能達到一個比較完善的高度。目前抗震結構的建筑在自然災害中展現出越來越重要的作用，建筑物的抗震設計已經成為當前建設設計的主流。本文對建筑結構抗震設計進行探討分析。

關鍵詞：建筑結構;抗震設計

引言：隨著近幾年自然災害的頻繁發生，在建筑結構設計中對抗震鋼筋的使用量在逐漸的增加，建筑結構的抗震設計已經成為當前建筑發展的方向和風向標。建筑結構的設計要充分考慮建筑的抗震能力，這關乎人民的生命財產安全。我國位于地中海—喜馬拉雅地震帶上，因此我國是一個地震多發的國家之一。但是，從目前我國建筑的抗震能力來看，還存在著許多的問題。本文對建筑結構設計中概念設計方法進行了探討。

一、選擇合理的結構形式

抗震結構體系是抗震設計應考慮的關鍵問題。按結構材料分類，目前主要應用的結構體系有砌體結構、鋼結構、鋼筋混凝土結構、鋼-混凝土結構等;按結構形式分類，目前常見的有框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構、簡體結構等。結構體系的確定受到抗震設防烈度、建筑高度、場地條件以及建筑材料、施工條件、經濟條件等諸多因素影響，是一個綜合的技術經濟問題，需進行周密考慮確定。在影響建筑物抗震效果的因素中，建筑物自身的結構設計是其中一個非常重要的影響因素。建筑要滿足設計時的抗震預想，無論是點式住宅或者、板式住宅，都必須開展科學合理的結構設計，確保抗震策略科學化，可以做到不受小地震損壞，遭遇大地震不倒塌，以此很好提升高層建筑的抗震性。如果建筑物對平面的設計過于繁瑣，質心與剛心不統一，就會增加地震的影響力，造成更為嚴重的后果。因此，建筑物的結構平面設計應當最大程度上確保質心與剛心可以重合，來確保建筑物的抗震能力不受影響。

抗震規范對建筑結構體系主要有以下規定：結構體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑;結構體系宜具有多道抗震防線，應避免因部分結構或構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力;結構體系應具有必要的抗震承載力，良好的變形能力和耗能能力;結構體系宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產生過大的應力集中或塑性變形集中，對可能出現的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力;結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近，在結構布置時，應遵循平面布置對稱、立面布置均勻的原則，以避免質心和剛心不重合而造成扭轉振動和產生薄弱層。

二、提高結構的延性

結構的延性可定義為結構在承載力無明顯降低的前提下發生非彈性變形的能力。結構的延性反映了結構的變形能力，是防止在地震作用下倒塌的關鍵因素之一。

結構良好的延性有助于減小地震作用，吸收與耗散地震能量，避免結構倒塌。而結構延性和耗能的大小，取決于構件的破壞形態及其塑化過程，彎曲構件的延性遠遠大于剪切構件，構件彎曲屈服直至破壞所消耗的地震輸入能量，也遠遠高于構件剪切破壞所消耗的能量。因此，結構設計應力求避免構件的剪切破壞，爭取更多的構件實現彎曲破壞。始終遵循“強柱弱梁，強煎弱彎、強節點、弱錨固”原則。構件的破壞和退出工作，使整個結構從一種穩定體系過渡到另外一種穩定體系，致使結構的周期發生變化，以避免地震卓越周期長時間持續作用引起的共振效應。

三、確保結構的整體性

結構是由許多構件連接組合而成的一個整體，并通過各個構件的協調工作來有效地抵抗地震作用。若結構在地震作用下喪失了整體性，則結構各構件的抗震能力不能充分發揮，這樣容易使結構成為機動體而倒塌。因此，結構的整體性是保證結構各個部分在地震作用下協調工作的重要條件，確保結構的整體性是抗震概念設計的重要內容。

四、做好結構材料的選擇

建筑結構的使用材料對抗震效果有著非常大的影響，但這一方面在過去通常被人們忽略了，工作人員必須清楚認識到：在絕大多數情況下，建筑物在遭受地震情況下的損毀程度與建筑的質量好壞是成正比的。如果在同樣的時間、同樣的地點遭受同樣等級地震，建筑物使用的建筑材料質量越好，該建筑物遭受地震的作用力也隨之較小;相反的，如果建筑物使用的材料質量一般，甚至不合格，建筑物遭受地震的作用力必然是很大的。在建筑物的實際施工建造中，往往建議多采用隔斷、維護墻等構件，將質輕的如空心磚、加氣混凝土板等建筑材料普及應用，這對做好高層建筑的抗震能力起著極其重要的幫助作用建筑結構施工程序與施工所使用的原材料質量優劣都對建筑工程的質量起著決定性的作用，在施工階段中，每一道工序都可能對抗震效果造成影響。因此，在建筑的施工環節，要嚴于監督和管理，規范操作，在建筑結構的質量方面來確保建筑物良好的抗震能力。

單從抗震角度考慮，作為一種結構材料應輕質、高強、材質均勻;構件間的連接應有良好的整體性、連續性及延性，且能發揮材料的全強度。按照這一原則，不同材料結構的抗震性能優劣排序是：鋼結構;型鋼混凝土結構;混凝土——鋼混合結構;現澆鋼筋混凝土結構;預應力混凝土結構;裝配式鋼筋混凝土結構;配筋砌體結構。工程中常用結構抗震表現分述如下：

（1）鋼結構最符合抗震材料的要求，從已有的地震震害實例來看，鋼結構的表現均很好;但它當前的造價及維護費用較高。

（2）現澆鋼筋混凝土結構該結構整體性好，造價低廉，有較大的抗側移剛度，并且經良好的設計可保證結構具有良好的延性。但該材料也存在難以克服的弱點：當地震持時較長時，在周期性往復水平荷載作用下，構件剛度因裂縫的開展而遞減，且塑性鉸區會產生反向斜裂縫，將混凝土擠碎，產生永久性的“剪切滑移”。

（3）預應力混凝土結構預應力混凝土結構在非開裂狀態下能承受較大的變形，因而在烈度不高時結構破壞較輕，相應地其所貯藏的彈性變形能要比鋼筋混凝土高，但預應力混凝土結構的滯回曲線比鋼筋混凝土狹窄，所能耗散的滯后能量要少一些，且由于預應力構件受壓區配筋一般相對較少，一旦混凝土開始壓碎，承載能力就會急劇下降，因此在高烈度地區，必須采取措施提高延性，方能使用預應力混凝土結構。實踐證明，通過合理控制預應力筋的含量（Q≤0.5%）可以實現這個目的。

（4）裝配式鋼筋混凝土結構此類結構致命的抗震弱點在于整個結構缺乏連續性和整體性;框架節點等預制構件的連接和接頭強度及變形能力均低于構件本身而形成薄弱環節;同時預制構件裝配時會產生次應力，故這類結構不宜在高烈度地區采用;但若采用整體裝配式結構則可以改善這種情況。

五、結束語

隨著建筑質量的不斷提高，根據地質需求，抗震設計已經成為當前建筑的主要思路，建筑結構的抗震設計能在一定程度上避免自然災害對建筑的影響，降低了自然災害對人們群眾生命和財產的損失。

參考文獻

[1]毛國棟.論高層建筑結構設計中的抗震概念設計[J].城市建設理論研究，2017.

[2]毛啟陽.淺談建筑抗震設計中概念設計的應用[J].建筑結構學報，2018.

[3]王習機.對建筑抗震設計中概念設計探討[J].建筑與設計，2018.

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