建筑結構設計中的抗震設計分析

來寶文

中鐵二十一局集團有限公司勘察設計院 甘肅蘭州 730000

1 建筑結構設計中抗震設計的意義

地震活動是一種很難準確預測的自然災難，以現在的技術手段不可能準確地對地震活動做出預測。但是依據現實條件，提前采取防護措施也是一種非常好的預防手段。對于如何用科學的理念和技術來預防地震的損害、來減少地震造成的各種財產、人力損失，這就是建筑結構設計中抗震設計的意義。現在，世界上絕大部分的國家都有各自的建筑抗震設計規范，我國《建筑抗震設計規范》總則中，提出了小震不壞、中震可修、大震不倒的三水準的抗震設防目標。這一抗震設計原則得到了廣泛的認可和推廣，極大地提高了建筑結構的抗震性能[1]。受到地震災害影響過程中，如果建筑物的使用功能和所采用的結構布置不協調，那么結構體系的抗震性能難以得到有效利用。當出現破壞時，新建的建筑費用要比維修舊建筑的費用高。從經濟成本來講，是非常不合算的，所造成的經濟損失是無法估計的，因此，房屋結構設計時應注重建筑物的形體和布置，建筑體型宜簡單，結構抗側力體系的剛度和承載力上下變化連續、均勻，平面布置基本對稱。這是提高建筑結構抗震設計性能最有效的辦法。

2 建筑結構設計中的抗震設計

2.1 建筑地基基礎設計要點

俗話說“萬丈高樓平地起”，在建筑結構設計中，地基基礎屬于非常重要的內容之一，其基礎的安全性決定了整個建筑物的整體的穩定性。因此，在該環節的抗震設計中，需要在前期做好基礎資料的采集工作，如區域地質構造、地質活躍度等，根據評估結果來確定該工程是否能在此場地建設，分析建筑物地基基礎形式及所需要的承載力特征值，根據區域地質構造明確基坑深度、支護措施等，為本工程的基礎的合理選型及基礎施工方案的合理性、經濟型做出合理的選擇。

①結合該工程的相關資料，對于建筑基礎參數內容進行明確，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，以此為基礎來優化荷載組合，并對相關參數進行明確。③進行地基基礎的形變量監測和計算，計算時參考正常狀態來完成，對于該狀態下的結構組合進行確定[2]。④根據承載能力極限狀態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。

2.2 依據抗震標準，規范平面及豎向設計

建筑結構的穩定性會受到平面規則的一定影響，所以設計人員在建筑結構抗震設計的時候還需要對其引起重視。我國對抗震建筑平面有著相關規范要求。例如，平面長度不可太長，凹凸口寬度和深度，最好不采用細腰型和角部重疊的平面布置模式。平面布置最好保證其規則性和對稱性以及承載力和剛度的均勻分布，若存在很多凹凸口復雜的平面形狀，需要時采取一些特殊的設計和補救措施，盡可能確保整個建筑結構的穩定性和使用過程的安全性[3]。針對建筑結構豎向布置，則應該避免收進和外挑過大，最好是足夠均勻和規則，結構側向剛度也盡量保證上小下大均勻變化，并保證抗測力構件上下連續貫通。

2.3 建筑結構構件的抗震設計

強柱弱梁、強剪弱彎和強節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，將塑性鉸先出現在梁部，通過發展一定的塑性來吸收地震能。還有強柱系數，梁柱線剛度比等都是相應指標。設計的時候盡可能推遲或者減少柱端塑形鉸出現，可以根據實際情況適當增加一些柱配筋。同時還應該遵照強剪弱彎原則進行設計，這主要是因為剪切破壞屬于一種脆性破壞，而彎曲破壞屬于一種延性破壞，會提前有所預兆。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范要求進行調整。不同抗震等級的梁柱對剪力增大系數有著不同的要求，同樣需要對鋼筋和材料實際強度兩個影響進行考慮。如果是強節點弱構件則應該仔細驗算節點核心區，并且在各抗震等級下的框架節點均應符合構造措施要求。除此之外，進行抗震結構設計時，還可以參考其他減震設計來提升結構延性。例如，可以將多段墻框架融入抗震審計中，在遇到地震時，可以進行地震能量的轉接和吸收，從而起到良好的減隔震作用，提升建筑結構本身的穩固性。

2.4 合理選擇抗震材料

建筑工程建設過程會用到大量的施工原材料，所以材料質量會對工程整體性能產生很大的影響，在建筑結構抗震設計的時候必須要對抗震材料引起重點關注，因為其會在很大程度上影響建筑結構的穩定性，實踐證明設計科學合理的建筑結構可以有效提升建筑結構的整體穩固性。現如今建筑領域出現了諸多抗震建筑構型，而且在歷次地震災害中也體現出較為明顯的優勢。在選擇建筑抗震材料的時候，最好選用韌性和強度都比較好的材料，在保證建筑結構安全性的同時，可以提高其穩定性，同時還要考慮一些節能環保材料，比如聚塑板和鋼結構，以提升建筑結構的綜合性能。

總而言之，近些年我國城鄉一體化建設步伐不斷加快，人們生活水平也不斷提升，對建筑工程結構的抗震性能要求越來越高，以更好地保證建筑工程可以規避各類安全事故的發生，為人民群眾提供一個安全的居住環境，同時也促使我國建筑行業的可持續發展。