建筑結構設計中抗震設計要點

劉萬民

中車長春軌道客車股份有限公司 吉林長春 130062

我國是一個地震頻繁的國家。在近代，罕遇地震給國家和廣大人民群眾造成了巨大的傷害。因此，在工程建設中從決策到技術層面“抗震安全”越來越受到關注。雖然目前的建造工藝突飛猛進，但對地震的研究水平還遠遠不夠，還不能預測地震。雖然目前我國的地震烈度區劃圖在我國已經做得非常精準并且非常的科學，但它是基于有限的歷史數據。在我國，大型地震或特大型地震有時也會出現在低烈度地區。同時，地震發生時，地震動的三要素存在較大不確定性，即使在同一地區，不同類型的地面運動在地震過程中對建筑物的破壞也不盡相同；地震還存在震級、傳播路徑、震中距離和震源機制等許多非確定因素，給地震研究帶來了很多困難[1]。

1 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，提前采取防護手段也是一種非常好的預防手段。對于非選擇性、危險性大的地震活動，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損失。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。小型地震不會對建筑結構造成損害，中型地震可以做到對建筑物進行加固建筑物仍然可以使用，在大型地震建筑物不會倒塌保證人員的安全。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。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，這是建筑結構抗震設計的首要任務。

當前的建筑結構的抗震設計中，對于建筑結構性質、空間作用、材料及外界因素等問題的分析還不夠全面。因此在進行抗震設計的過程中，不僅要對相關專業理論知識進行深入運用，同時也要不斷結合抗震經驗，提出更加科學的抗震設計思路，才能有效提升建筑的抗震能力。

2 建筑結構設計中的抗震設計要點

2.1 鋼結構抗震設計

鋼結構建筑的優點是重量輕，承載能力高，結構構件標準化程度高，鋼結構建筑的主要承重構件由鋼板和型鋼構成，材質均勻，各向同性好，結構可靠性高。鋼結構的材料屬理想彈性體，符合工程力學的基本假定，可在抗震設計中充分發揮鋼結構的材料塑性、彈性好的特點，允許有適度的變形，能很好地承受動力荷載，在罕遇地震作用下保持結構體系的穩定，避免倒塌。高精度的加工制作工藝可以做到等強連接，實現強連接弱桿件的抗震設計原則，大大提高建筑物的抗震和承載能力。鋼結構在我國得到越來越廣泛的應用，特別是在大型公共建筑和基礎設施中。其中最重要的是機場車站、體育場館、高層建筑等。鋼殼體結構近年也得到應用，具有很好的空間傳力性能，能以較小的構件厚度形成承載能力高、剛度大的承重結構，能覆蓋或圍護大尺度的空間而不需要中間支撐，兼顧到承重結構和圍護結構的雙重作用，同時也有較好的抗震性能[2]。

2.2 組合結構抗震設計

這里所提到的組合結構主要指的是由型鋼、鋼筋混凝土組合澆筑成整體的結構，也稱為鋼骨混凝土結構或勁性鋼筋混凝土結構，以組合構件作為主要承載結構體系。其中主要構件為由型鋼（或焊接鋼構件）- 鋼筋混凝土構成的梁、柱、墻等組合構件。型鋼 -鋼筋混凝土組合結構綜合了鋼結構和鋼筋混凝土結構的優點，并且各自克服了鋼材和混凝土在抗震體系中的缺點：混凝土結構自重大、鋼材在受到水平荷載時容易發生屈曲。型鋼 - 鋼筋混凝土組合結構具有高的承載能力以及有效地減輕結構的質量。當前在各種高聳的建筑物中，鋼混組合結構都得到了廣泛的應用，其中鋼管混凝土結構目前應用的最為廣泛，鋼管對混凝土的約束，使混凝土處于三向受壓的狀態，提高了混凝土的抗壓強度，因此，這種組合結構擁有非常高的強度，來抵抗地震作用。型鋼 - 鋼筋混凝土結構具有良好的抗震性能以及延性，能滿足在不同條件下的抗震設計。

2.3 荷載作用

建筑物受自重、樓屋面可變荷載、豎向地震力等豎向作用和風荷載、水平地震力等水平作用。由于建筑物嵌固部位位于地面或地面以下，在分析水平作用下的力學性能時，可以近似將建筑物整體看成嵌固于地面的懸臂結構，水平作用的彎矩和變形效應將隨建筑物高寬比的增大而顯著加大。對于高度較低的單層、多層建筑，水平荷載效應較小，主要考慮豎向作用影響。對于建筑，隨著房屋高度增大，風荷載、水平地震作用成為結構受力分析應考慮的主要因素。對于高層建筑中大跨度、長懸臂、連接體、懸挑等結構、帶轉換層的建筑以及高抗震設防烈度地區的建筑，還應充分考慮豎向地震作用影響[3]。

3 結語

地震災害的發生是不可預期的，地震等級和發生的時間都不可能進行預測，但是以現在的技術完全可以在地震發生時對非震中區域做出相應的預警，從發出預警到地震波傳播至設防地區前的這一過程中，建筑物的抗震性能就顯得格外的重要，它可以為廣大的人民群眾提供寶貴的逃生時間，因此，在民用建筑設計的過程中必須充分了解到抗震設計的意義所在，確保設計的結構能夠保證建筑結構整體的穩定性。為達到這一要求，必須對抗震設計進行深入的了解，并在設計過程中充分利用各種抗震措施，使建筑物滿足抗震設計的要求。