关于建筑结构抗震设计综述

关于建筑结构抗震设计综述摘要：随着我国社会经济的快速发展，现代高层建筑层数特别多，如果建筑结构的抗震设计不能达到要求，会造成巨大的人员伤亡。本文研究了建筑结构抗震设计中存在的主要问题，如建筑材料的选用问题、建筑结构形式的合理性、建筑场地的选择与加强问题、以中震的地震动参数进行结构设计等，并探讨了相应的优化方案，提高建筑的安全性，提升建筑的抗震性能。

关键词：建筑工程；建筑结构；抗震性能；问题

1、我国建筑结构抗震设计中存在的问题

1.1建筑场地的选用与抗震加强问题

建筑在地震时抵御破坏的能力，与建筑物的地基地质条件有很大关系，如果选用不良地质的抗震场地，如土质松散的河岸、陡峭山丘、非岩质陡坡等，会降低地基的刚度，进而影响建筑物的稳定，降低建筑物的抗震性能，使得建筑物在地震中容易破坏。因此在建筑设计中，设计者要充分考察场地物地质条件，考虑该地质条件对建筑物的影响，尤其是对抗震能力的影响，尽量选用有利的场地，如密实坚固的岩石土、砂土等土层。当建筑只能选择不利场地时，要保证地基的刚度，可以采用夯实、桩基等手段加固地基，减少因地质问题对建筑物造成的破坏，同时在设计建筑结构体系时也要将地基情况综合考虑，地基较弱、地质较差的抗震场地要着重上部整体建筑物结构的强度和稳定性，加固基础，减少建筑物的不均匀沉降所造成的建筑物损坏。

1.2建筑结构形式的合理性问题

建筑设计中所采用的结构体系对建筑抗震性能起决定性作用。当建筑遭遇地震等外部破坏时，建筑结构会发生突变，结构薄弱位置会遭到严重损伤，进而造成建筑整体结构的不稳定。在建筑设计，尤其是高层建筑设计时，要采用合理的建筑结构体系，提升房屋结构机制的强度和刚度。我国建筑常采用的结构形式有砖混、框架、剪力墙、框剪及筒体等，在结构体系的选用中，要注意建筑受力特点，根据实际情况进行调整。例如当一些建筑出于对功能、形式等的要求，追求空间的变化丰富和体型的造型独特，就可能造成建筑的结构不规则。为了满足建筑功能形式的需要，同时确保结构的抗震性能，确保建筑的安全性，要求工程师在建筑结构设计中采取有效的应对措施，如充分利用计算机模型进行模拟，对建筑结构进行更精准的分析，确定合适的地震做用传力途径，在设计中对建筑的抗震性着重考虑，综合多方面因素，使结构体系具有合理的刚度。还要采用多重抗震措施，如框架-剪力墙结构中，要保证剪力墙的数量，合理的设置位置。设置抗震的多道防线，提高建筑物的安全性能。

1.3建筑材料的优选问题

在建筑设计中，要注意建筑材料的优选。随着建筑材料加工能力的提高，我国的建筑材料，如建筑钢材，品种类型增多，性能也有了很大增强。采用钢结构、钢筋混凝土结构等抗震性能较强的结构材料，能够有效减少建筑物在地震中的破坏，使建筑结构保持稳定。在超高建筑中，出于各方面的综合考虑，在条件允许的情况下，建筑结构设计尽量采用钢骨混凝土结构，既能增加结构的安全稳定，还能避免因钢结构自重轻造成的承受风荷载能力弱的问题，同时满足抗风和抗震的要求。还可以结合建筑物本身特点和该地区地震情况，选用抗震新材料，引进新技术。

1.4地震设防烈度较低问题

我国的抗震设计原则中采用多遇烈度地震作为设计依据，相比较其他国家以设防烈度地震作为建筑结构承载力设计依据，安全度不高，标准也较低。以此标准进行结构设计，虽然能保证建筑抵御小地震的能力，能保证建筑物在遭遇中震时不会受到完全的、不可修复的破坏，但存在的安全问题较多，以此为标准，也不利于对其他国家经验技术的借鉴，不利于与其他国家进行比较交流，弥补不足。标准较低会造成建筑设计时结构总体安全度较低，建筑薄弱连接处的关键构建安全性较低，造成结构失效。进行结构设计时，如果设计人员采用较低的标准参考，对建筑整体结构稳定性、建筑重点构件、关键节点的把握不强，标准过低，不利于建筑的安全稳固，而如果采用中震的地震动参数作为设计参考依据，提升结构整体安全度，采用严格的抗震计算方法，能提升建筑结构的承载力，能确保建筑的安全稳固。

1.5对节点构件采取严格抗震构造措施

地震时薄弱位置的应力聚集，会造成该处重要建筑节点、建筑构件的破坏，影响建筑物的抗震性能。尤其对于重要的建筑节点，如梁、柱等，应按照抗震等级，采用严格的抗震构造措施，梁柱截面尺寸等相关计算做法、柱的轴压比等都要满足结构整体的抗震需要。一些重要构件的损坏甚至会让整体建筑物失去承载能力和变形能力。在建筑结构抗震设计中，应注意构件之间荷载传递，确保在单个或多个构件在地震作用下出现问题时，一部分性能较好的构件能够继续满足抗震需要，使得建筑物的整体结构能够保持稳定，提升建筑的总体抗震性能。还要提高构件的延性，强化柱的性能，限制钢筋混凝土构件的剪压比，能够起到限制构件最小截面的作用，满足对构件的强度要求，避免出现脆性破坏。对于钢筋混凝土结构的梁、柱等构件，要注意它们的抗剪切能力。

2、建筑结构抗震设计工作优化的具体方法

要提高建筑结构的抗震性能，就要对建筑结构的抗震性能设计方案进行优化与改良。从建筑结构抗震设计的关键点出发，明确设计的方法，才能让建筑结构设计与建设工作达到社会发展的要求，具体方法如下：

2.1合理布局地震外力能量吸收与传递的渠道

在建筑结构的抗震设计中，关注地震外力能量的吸引与传递设计，对建筑结构进行合理布局，促进建筑物的支墙、梁与柱的轴线在一个平面内，有利于建筑结构形成双向抗侧力抗震结构。地震发生时，建筑物内的各个构件会出现弯剪式的破坏，这样的破坏形式在很大程度下保障建筑结构的安全性，有利于建筑物整体抗震水平的提高。

2.2根据抗震等级采取地震构造优化措施

在对建筑结构进行抗震设计时，要针对地震的等级对建筑物本身的梁、柱与墙体实施抗震构造做法，从而让建筑物在地震的作用下可以达到地震设防的三个标准。根据抗震等级采取对应的地震构造优化手段，要坚持强节点弱构件、强剪弱弯、强柱弱梁的基本原则。在设计过程中计算出柱截面的合理尺寸，结构建筑施工的配筋要求，控制好柱的轴压比，才能让建筑结构在地震中有足够的承载能力。

2.3设计多元化的抗震防线

突破传统建筑设计的限制，设置多道抗震防线，才能让一个建筑结构的抗震体系变得强大起来。在地震过程中，建筑结构中延性好的构件要充当抗震第一防线，当第一防线被攻破时，其它延性水平的构件要充当建筑结构的二道抗震防线与三道抗震防线，以此来保证建筑结构的安全性。不同的地区有不同的地质特点，地震发生的等级与规律不同，自由把握抗震防线数量，有利于建筑结构抗震性达标。

2.4严格规定建筑结构抗震标准

各个地区的抗震需求不同，对于地震频发的区域，特别是有可能发生强震的区域，在建筑结构设计工作中要严格要求。无论是建筑结构的建设、地震研究还是施工技术研究工作，都要坚持高要求。在抗震设计工作中，要考虑到建筑施工保障性问题、施工材料的选择问题、建筑物的选址问题等。将建筑结构的监督工作与技术指导工作有机结构在一起，让多地震灾害地区的建筑结构达到抗震要求。在科学技术不断发展的今天，新型建筑材料不断产生。积极引进抗震型的新材料与新的施工工艺，也是提高建筑结构抗震性能的好方法。

3、优化建筑物结构整体稳定性

对于建筑结构抗震设计工作来说，为了更好地提升其抗震设计效果，同样需要重点针对整体刚度进行优化设计，这种整体刚度直接关系到建筑结构的整体稳定性，进而也就必然会关系到建筑结构的抗震能力。在PKPM电算中，其具体指标是结构整体稳定验算结果中的X和Y向刚重比，两个方向的刚重比除了满足本身整体的稳定性外，X、Y方向刚重比也不宜相差太多.最好相差在50%以内。以高层剪力墙结构为例，两个方向的刚重比必须大于2.7，小于2.7需要考虑重力二阶效应不经济，对结构的抗震性能也不利，通过本人设计经验总结最好控制在3.5左右，超过了就表示该结构剪力墙布置太多，经济性不好，需要减少墙体布置。在相同的结构刚重比情况下，加强建筑四周剪力墙的布置，弱化中间核心筒（电梯和楼梯）的剪力墙布置，这样的结构优化对建筑物结构整体稳定性更加有利。

4、提升建筑物结构延性

具体到建筑结构抗震设计工作中，还应该重点从结构的延性角度进行合理的设计，因为建筑物结构对于地震作用力的抵抗主要就是通过延性下的非弹性变形来实现的，由此可见，建筑物结构的延性与强度同等重要。在建筑结构的延性设计过程中，最为关键的就是应该做好以下几点：首先，必须要恰当的选择合理的塑性变形机构，在当前的实际应用过程中，比较常用的机构就是“强柱弱梁”，其能够有效地实现建筑结构的延性效果，这种“强柱弱梁”机构的设计需要针对建筑结构的柱截面以及梁端配筋等进行合理的设置，进而才能够最大程度上提升其弯矩值，提升其承载力效果；其次，还需要重点针对建筑结构中的各个构件进行恰当的设置，确保其抗剪能力能够满足于建筑物结构抗震性能的基本需求，这一方面的设计工作主要就是为了较好的避免出现剪切破坏现象，其具体的做法涉及到了建筑结构中各个构件，对于这些构件及其节点处，必须要进行全面的处理，确保其验算以及设计都具备着理想的准确性效果；最后，还需要重点针对建筑物结构的塑性耗能能力以及塑性转动能力进行有效地设计，采用箍筋加密的方式进行构造处理，提升其整体稳定性效果。

5、准确计算结构参数

建筑结构抗震设计工作同样离不开对于各项结构参数的计算，这些结构参数的准确计算同样关系到最终建筑结构的抗震性能，比如对于墙柱梁板承载力以及相关变形的计算来说，就直接关系到建筑物的整体稳定性效果，需要得到较好的关注；从建筑结构参数的计算中来看，主要就是充分运用各类建筑结构设计软件进行规范化的全面分析，进而才能够提升其可靠性水平，保障建筑结构的抗震性能。

6、结束语

综上所述，虽然我国在建筑结构抗震研究中已经取得了很大进步，但是仍存在许多需要解决的问题，要想优化建筑结构抗震设计，取得进一步发展，不仅需要建筑结构工程技术的不断发展，严格按照建筑规范设计，满足抗震要求，保证设计的科学性、合理性，提升建筑的抗震性能，设计安全性高、稳定性强，能够满足抗震要求的建筑物，还需要相关准则的不断优化，适应新形势新标准的要求，提升我国建筑结构抗震设计的高水平。

参考文献：

[1]张志文.房屋