建筑工程結構設計中抗震問題分析

陳加超

【摘要】地震是破壞性非常強的自然災害之一，一旦發(fā)生，會給人們的生命和財產安全帶來巨大的威脅，因此，在建筑結構設計的過程中，必須考慮到地震作用的影響，要使建筑體具有較強的抗震性能。當前階段有關抗震規(guī)范中對建筑結構的抗震性能做了明確的要求，就是要能夠做到小震不壞、中震可修、大震不倒，為了實現(xiàn)這樣的抗震目標，有關部門加大了對建筑抗震方面的研究力度，主要的抗震設計原則如下：對建筑結構的剛度進行適當?shù)陌芽?，部分建筑構件在地震發(fā)生時允許進入非彈性的工作狀態(tài)，這樣就能夠使整個建筑結構具有較強的延性，能夠達到裂而不倒的目的。但是這種傳統(tǒng)的抗震設計方法存在非常多的缺陷，如果發(fā)生超出抗震設防烈度的地震時，整個結構的安全性是無法得到保障的，因此，為了適應新建筑形式的抗震需求，隔震減震控制技術應運而生。

【關鍵詞】建筑結構;抗震設計;抗震措施

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

16.031

1、建筑工程結構抗震設計研究的關鍵意義

從目前情況來看，地震是人們平時生活中最常發(fā)生的自然災害之一，同時地震災害產生以后的危害性、破壞性非常大，并且也具備了很強的不可預估性。因此，一經發(fā)生地震，影響程度將特別大，倘若人們居住的建筑沒有抗震能力，就會危及民眾的個人安全以及財產安全。可見，建設物本身的抗震能力具有了特別關鍵的作用。在很早以前，我國在對建筑結構抗震標準方面就提出了“小震不壞、中震可修、大震不倒”的準則，所以大部分結構設計人員都意識到了建筑結構抗震能力的重要性，并且按相關規(guī)范、標準要求進行建筑結構抗震設計，以保證建筑抗震能力得到顯著的提升，繼而保障建設物的整體安全穩(wěn)固性，這樣就能最大程度上降低地震對民眾生命財產安全的影響程度。因此結構設計人員的責任重大，如何使建筑在地震來臨時發(fā)揮出應有的抗震能力，保證人民生命安全與財產安全是結構抗震設計人員需要重點研究的內容。

2、房屋結構抗震性設計原則

2.1簡化原則

結合以往的設計經驗得知，在抗震設計過程中，所設計的結構形式越簡單，傳力越清晰明了，其抗震性能也越高，而且簡單的抗震結構在進行力學性能計算時，其計算結果的可靠性和準確性也越高。對此，在應用設計中，可以結合實際情況適當簡化房屋抗震結構計算模型，優(yōu)化結構構件的傳力途徑，這樣能夠有效提升房屋建筑對建筑地震作用力的承受能力，全面提高房屋建筑在結構設計中的抗震性能。

2.2整體性原則

展開建筑抗震設計時，設計內容不只是針對某一個建筑內的某一個部位，而是將抗震設計貫穿到整個設計過程中，從而提高建筑整體的抗震性能。在具體設計過程中，需要從整體性設計出發(fā)，使其滿足各大指標要求。對各種可能影響結構抗震性的影響因素進行分析，借助數(shù)字模型對于結構參數(shù)進行優(yōu)化處理，以此來提升結構本身的抗震性。而且對于構件需滿足其抗震構造措施的要求，避免應力集中等問題的出現(xiàn)，從而提高結構本身的穩(wěn)定性和可靠性。

3、建筑結構設計中的抗震設計

3.1建筑地基基礎設計要點

在建筑結構的組成中，地基基礎屬于非常重要的內容之一，其抗震能力也會影響到建筑整體的穩(wěn)定性。因此，在該環(huán)節(jié)的抗震設計中，需要在前期做好基礎資料的采集工作，如區(qū)域地質構造、地質活躍度等，根據(jù)評估結果來確定該工程地基所需要具備的承載力，根據(jù)區(qū)域地質構造來明確基礎加固措施，如基坑深度、支護措施等，從而起到提升結構穩(wěn)定性的作用。結構設計人員應依據(jù) GB50007-2011《建筑地基基礎設計規(guī)范》、JGJ3-2010《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》、GB50011-2010《建筑抗震設計規(guī)范》、GB50010-2010《混凝土結構設計規(guī)范》等規(guī)范對設計工作進行如下優(yōu)化調整：1）結合該工程的相關資料，對于建筑基礎參數(shù)內容進行明確，內容包括地基基礎挖深、基礎總面積、樁基直徑/深度、接縫寬度等。2）利用有限元模型對建筑極限荷載進行計算，以此為基礎來優(yōu)化荷載組合，并對相關參數(shù)進行明確。3）進行地基基礎的形變量監(jiān)測和計算，計算時參考正常狀態(tài)來完成，對于該狀態(tài)下的結構組合進行確定。4）根據(jù)承載能力極限狀態(tài)下的荷載效應標準組合，對基礎或承臺高度、基礎內力、確定配筋和驗算材料強度進行計算。

3.2 依據(jù)抗震標準，規(guī)范平面及豎向設計

平面規(guī)則與建筑物的穩(wěn)定性也存在一定的聯(lián)系，這是設計人員在設計過程中必須考慮的因素之一。通常情況下，抗震建筑的平面是有一定標準的，比如，凹凸口的深度與寬度，平面長度不宜過長，不宜采用角部重疊或細腰形的平面布置。因此，結構平面布置應力求簡單、規(guī)則、對稱，避免剛度、質量和承載力分布不均勻。對于有較多凹凸口的復雜形狀平面要進行特殊設計或采用一定的補救措施，以最大限度地保證建筑的穩(wěn)定性。對于抗震高層建筑的結構豎向布置，應避免過大的外挑和收進，宜規(guī)則、均勻，結構的側向剛度也應該做到上小下大均勻變化，豎向抗側力構件宜上下連續(xù)貫通。

3.3建筑結構構件的抗震設計

強柱弱梁、強剪弱彎和強節(jié)點弱構件是進行框架結構抗震設計時的重要概念。相較于梁構件破壞而造成的局部破壞，柱子的破壞會危及整體結構的安全性，造成結構的整體垮塌。因此，在結構中為了保護柱，增強結構抗地震能力，將塑性鉸先出現(xiàn)在梁部，通過發(fā)展一定的塑性來吸收地震能。還有強柱系數(shù)，梁柱線剛度比等都是相應指標。強柱弱梁使梁端的塑性鉸先出、多出，盡量減少或推遲柱端塑性鉸的出現(xiàn)。適當增加柱的配筋可以達到上述目的。需保證強剪弱彎是因為剪切破壞是一種脆性破壞，而彎曲破壞是延性破壞，有所預兆，所以能進行及時的人員疏散、財產轉移。在進行抗震設計中，梁柱的剪力設計值需按規(guī)范要求進行調整。不同抗震等級的梁、柱采用不同剪力增大系數(shù)，同樣需考慮材料實際強度和鋼筋實際面積2個因素的影響。強節(jié)點弱構件則需對節(jié)點核心區(qū)進行抗震驗算，并且在各抗震等級下的框架節(jié)點均應符合構造措施要求。

結語：

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑的抗震設計也取得了巨大的突破，其抗震能力也得到了大幅度的提升，其中隔震減震技術更是得到了大范圍的推廣應用，隨著建筑形式的多樣化，對抗震能力會有著更高的要求，因此，在未來的發(fā)展中，仍然需要加大對建筑抗震設計的研究力度，要能夠在現(xiàn)有技術的基礎上進行進一步的優(yōu)化，推動建筑抗震設計工作的快速發(fā)展。

參考文獻：

[1]趙雪飛，盧小玉.淺談建筑結構設計中“隔震減震控制技術”的應用和發(fā)展趨勢[J].建材與裝飾，2019，15（2）：133-134.