提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与方法

黄琬平 张明德

(1.云南泛亚工程设计院有限公司，云南 昆明 650224;2.云南奕辉建筑设计有限公司，云南 昆明 650000)

地震是人类在生存中常见的重大自然灾害之一，其突发性强，损害严重，对社会生产生活有着巨大影响。在地震灾害发生时，建筑物被破坏后引起的倒塌是造成地震危害的主要原因，是威胁人们生命财产安全的根本问题。而在地震灾害中大量的建筑物倒塌，扩大灾害程度的大多不是地震引起的，往往的是不合理地建筑结构设计造成的。因此，增强建筑结构设计中的抗地震倒塌能力，是保证地震多发区域人民人身财产安全的重要措施。

1 、提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想分析

在整个建筑结构中，为了提高建筑进度和便于工程建设，往往会把整个建筑结构进行拆分成多个独立的建筑构件。建筑构件依托于整体结构，对整体建筑结构系统有着深刻影响，建筑结构系统功能的实现，需要所有建筑构件有效协同发挥功能作用，一旦缺少任何一个建筑构件，建筑构件自身的功能不但不能发挥，还会影响整个建筑系统整体的功能。因此，还要注意建筑构件之间的协调关系，如果建筑构件之间的相互依存关系处理不当，也会影响整个建筑结构系统的功能发挥，就可能影响到建筑系统的整体抗震能力。

地震的发生存在一定的复杂性质和不确定性，即便在进行建筑结构抗震设计过程中，根据当地地质状况和历史资料记载经过充分科学的演算，但超过建筑结构抗震设计强度的地震仍然时有发生。因此，在进行建筑结构设计时，要考虑到整体建筑结构各方面因素，合理把握设计方向，因地制宜地进行科学合理的建筑结构体系设计。目前，在进行建筑结构的设计上提出了采用“强柱弱梁、强节点弱构间”的方式，以便提高建筑结构的整体抗震功能，减少墙体受到的破坏程度;提高伸缩性，有效弱化地震灾害所造成的冲击力，使建筑结构有一定的延性。但是，这种建筑结构的设计方式，对施工操作规程具有相对较高的施工技术要求，对于施工人员的职业素养的要求也相对较高。但这种建筑结构设计思路，可以很好的保证建筑物的整体抗地震倒塌功能。房屋建筑结构的设计，一定要结合实际情况，综合考虑各方面的因素，进行科学建筑结构设计。

2 、提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计方法

2.1选择科学的建筑结构设计方式

在进行高层建筑结构设计过程中，造型设计工作是必不可少的，在进行造型设计之前要充分考虑建筑结构各方面的因素，进行实际考察科学分析，找出最适合的建筑结构体。在进行高层建筑设计时，我们一般采用框架－剪力墙结构、剪力墙结构和钢结构。

框架剪力墙结构当中的框架以及剪力墙，分别承受来自水平方向以及垂直方向两方面的重量承载，具有较强的坚韧性与良好的抗震缓冲能力。在进行的建筑结构设计施工过程中，要合理控制各层楼板之间的变化，保证框架与剪力墙在地震的作用下实现有效协同。当地震发生时，框架基本上都可以通过建筑底部剪力墙自身的作用缓冲抗震，有效降低地震带来的损害。遵循“强柱弱梁”建筑结构设计理念，能够有效提高建筑结构的抗震能力，有效降低墙体因受到剪力而造成的破坏性。

钢结构建筑体系具有较强的伸缩性，在地震发生时，钢结构的伸缩性可以有效的减弱地震引起的冲击力，减小在地震灾害中房屋建筑受到的破坏力。钢结构建筑体系的施工周期相对较短，而且节能环保，是未来几年高层房屋建筑结构设计发展的主流方向。

最后，剪力墙承担着整个建筑结构水平方向与垂直方向负荷，需要非常高的强度以及刚度。因此，这部分结构具有着较强的抗地震倒塌能力，基本上被广泛应用抗震强度要求很高的高层建筑结构中。

2.2建筑结构合理的布置设计

在进行建筑结构的设计过程中，建筑结构的设计工作人员不仅要保证建筑结构的科学性，还要对建筑结构的布置设计引起足够的重视，保证设计的合理性。在进行房屋建筑结构布置的时候，需要从以下几方面入手:

首先，在竖向的建筑承重结构中，一定要保证均匀的建筑结构布置，要有规律性，尽可能减少出现内收或外挑的现象，保证其侧向刚度变化的均匀。

其次，在进行建筑结构布置的过程中，要尽可能保证结构自身的安全性，保证建筑结构的刚度与承载能力不会因为外在因素的变化而出现问题，导致建筑结构的承载能力下降，产生安全隐患。

最后，当前常见的建筑结构布置方式就是，竖向建筑结构和水平方向的建筑结构，这两种建筑结构的负荷力度和承载能力相对较好，可以从根本上减少连续倒塌，减低灾害损失。

3 、高层建筑抗地震倒塌的设计方案

第一，科学合理的进行抗震防线设置，增强抗震能力。一般来说，建筑结构被地震破坏的主要原因，是因为建筑物地基出现沉降，进而破坏整体结构。所以，在进行地基设计的过程中，应该将地基与基础抗震防线设计纳入整体的设计环节中。因此，在设计过程中，要实事求是，做好前期准备工作，选择合适的地段进行设计施工，减少地震发生时造成的破坏。同时，合理的设置地基基础的预埋深度，确保建筑结构在受到水平作用力时，可以有效保证整体建筑结构的稳定性。当前，在进行建筑结构的设计时大多采用多道抗震防线设置，有效减小建筑物局部结构出现破坏时对整体建筑结构承载力的影响，减少建筑物倒塌的可能性。

第二，提高结构的延性，保证设计的规则性、科学性。当地震发生时，建筑结构在受到地震波冲击时就会发生扭曲变形，这就是建筑结构的延性。结构延性就是通过扭曲变形进而将地震波进行逐步分散，提高了建筑整体的承载力，避免了建筑墙体变脆的问题，这对于抗地震倒塌有着非常重要的作用。因此，在建筑结构进行延性设计时，要加强可塑性设计，提高建筑结构的塑性变形能力。同时，要有效结合整体建筑结构的特点，保证建筑结构设计的科学性。

第三，优化建筑结构的构件设计，提高建筑结构整体的抗地震倒塌功能。地震对于建筑物造成的破坏主要元凶就是地震的横波和混合波，横波和混合波先是对建筑结构进行强烈的冲击，进而引起建筑结构整体的晃动，当建筑结构某一方面的抗地震倒塌能力存在缺陷时，就会出现建筑结构的局部倒塌或整体坍塌。因此，在建筑结构设计上，要确保建筑整体结构中每个建筑构件设计的科学性，加强建筑构件之间的协调性，以及建筑构件设计合理布局，提高建筑构件的承载力，恪守高层建筑结构的设计原则，提升建筑整体结构的抗地震倒塌功能。

4 、结束语

要想有效提高建筑结构的整体抗地震倒塌能力，需要在进行建筑结构设计时，充分了解地震对建筑结构破坏的原理，采用科学的结构体系，合理布置建筑构件，加强建筑结构整体的抗震防线设置、建筑构件设计、延性设计和科学性合理化设计，优化建筑整体结构设计，保证建筑结构能承受地震的考验。

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［3］赵敏，高伟国.论提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计方法［J］.新材料新装饰，2014(14).