刍议当前建筑结构设计的抗震方法

纪平凡

【摘要】我国是一个地震多发的国家，唐山大地震 汶川地震的发生再一次提醒我们应不断地提高建筑的抗震能力，实现高的安全防护水平，最大限度减少人民的生命财损失，而建筑结构的抗震设计方法与之息息相关。笔者结合自己的实际工作，在本文中简要阐述了建筑结构设计抗震的理论，提出了几种常用的建筑结构设计抗震方法，并对强化建筑工程抗震措施的对策进行了探讨。

【关键词】建筑结构； 抗震方法 ；对策

一、建筑结构抗震的理论分析

（一）建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结，是指导建筑抗震设计（包括结构动力计算，结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容）的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平，又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导，向技术经济合理性的方向发展，但它更要有坚定的工程实践基础，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识，现代规范中的条文有的被列为强制性条文，有的条文中用了“严禁，不得，不许，不宜”等体现不同程度限制性和“必须，应该，宜于，可以”等体现不同程度灵活性的用词。

（二）抗震设计的理论

1、拟静力理论。拟静力理论是20世纪发展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。

2、反应谱理论。反应谱理论是以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

3、动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。

二、常用建筑结构设计抗震方法

（一）根据建筑结构基本构造来设计抗震

一般情况下，建筑采取的混凝土结构，是通过建筑钢筋砼构件的截面高宽比来限制取值，那么，建筑要求的最小配筋率，是由承重柱的轴压比来控制的。建筑的砖混结构，一般比较常见的构造方法有限制建筑房屋的整体高度与建筑的层数与层高；在建筑的横纵墙中来设置一些钢筋混凝，并且还要设置一些防震缝等等。在经过修订以后的建筑结构抗震设计的规范标准中要求增加一些具有强制性的条例，要突出建筑屋顶的楼、电梯，要求建筑构造柱应该延伸到建筑的顶部，并且要与建筑顶部圈的粱连接在一起，以此来拉结建筑的填充墙来加入总体建筑结构的承受力，并且对建筑结构自身的刚度有着比较大的作用，这个应该在抗震设计中加以充分的思考。

（二）根据建筑结构性能目标来设计抗震

建筑物在发生地震的时候有高度的安全性，是在抗震设计中应该具有的很大特点，所以建筑结构的抗震设计要求以将要建设建筑物的地区可能会大地震的烈度为基本的标准。而且还要以建筑自身以及建筑物得室内物品没有造成破坏为最终目标来确定建筑结构的一些抗震性能指标。建筑结构的一些非抗震的下部结构以及建筑结构的一些基础部位也需要有一定程度上的抗震能力，在发生大地震的时候建筑结构要基本保持在所能承受的弹性范围之内。另外，建筑结构的抗风性能是因为抗震的建筑水平所具有的刚度比较小而容易发生一些比较小的波动，这个应该思考那些因为发生的季节风等所带来的作用发生的影响。所以由于风压所产生的建筑水平振动很有可能会导致建筑的安全使用性能以及建筑抗震部分的耐久性能受到破坏。

（三）根据建筑场地和建筑规划来设计抗震

建筑结构要有好的抗震性，需要选择比较有稳定性的场地，这样会有比较好的基础。另外，具有抗震性的建筑需要有抗震层的设置，而且建筑结构的外部空间应该做包括邻栋间距、建筑外观等等的一些舒适感以及安全性能的角度来考虑。而且在进行建筑结构的场地规划的时候，也应该从适应建筑上部结构的位移等特点与性能方面的角度来考虑。建筑物在经过长时间的使用后，建筑结构的整体可能发生移动的范围之内不应该堆放一些障碍杂物。在建筑结构可能发生移动的范围之内一般来说会设置一些建筑的出口与入口，并且还要注意不能因此而使得人受到一些伤害，最好为了避免人或者车辆比较容易通过出入口，應该设置一些门墙或者指示标记等等。

三、强化建筑工程抗震措施的对策

（一）采用合理的结构形式

目前我国建筑常用结构形式有砖混结构、钢筋混凝土结构、钢筋混凝土组合结构、钢结构。可根据不同的地区，不同设防烈度选择不同的结构形式。钢筋混凝土本身具有柔性，因而这种结构的建筑物变形能力好，承载能力高，一般来说抗震能力也强。在确定结构方案时，应根据建筑使用功能要求和抗震要求进行合理选择。从抗震角度来说，结构的侧移度是选择结构体系时要考虑的重要因素，特别是对于高层建筑的设计，这一点起控制作用，随着多层和高层房屋高度的增加，结构在地震作用以及其他荷载作用下产生的水平位移迅速增大，要求结构的抗侧移刚度必须随之增大。而不同类型的钢筋混凝土结构体系，由于构件及其组成方式的不同和受力特点的不同，在抗侧移刚度方面有很大差别，他们具有各自不同的合理使用高度。因此，为了满足结构的抗侧移刚度要求，避免不合理的设计，应对不同类型的钢筋混凝土结构体系的房屋总高度分别给予不同的限制，这是确定结构的一个重要因素。

（二）切实提高设计质量

地震尤其是震级和烈度高地震，危害性非常大，建筑物的抗震性能就显得尤为重要。目前我国抗震设计的目标是“小震不坏，大震不倒”。目前我国建筑结构设计水平还很低，大量的建筑所采用的建筑方案不是很合理，导致结构方案无法合理布置，增加材料用量，带来两个恶果：—是造价升高；二是自重增加，导致地震作用加大，从而布置更多材料。其实，从建筑设计的角度出发，在正确的抗震理论指导下，依据合理的设计原则，同样可提高甚至保证建筑结构的安全可靠性。 其原则包括：结构构件应具备足够大的承载能力；结构应具有足够大的刚度以减小地震作用下的扭转和位移；结构应具有足够大的延性和耗能能力，这一点对结构在强震作用下的安全性尤为重要。延性是指构件和结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低且有足够塑性变形能力的一种性能。延性大，说明塑性变形能力大，强度或承载力的降低缓慢，从而有足够大的能力吸收和耗散地震能量，避免结构倒塌。

四、结束语

目前，我国的建筑结构抗震工作已经取得很大的成就，要在已有的基础上得到进一步的改进和发展，则不但关乎工程技术，也关乎公共政策。我们期望，随着社会经济的发展、国力的增强，适当提高建筑结构的安全度和耐久性，从而使结构有更多的“保有耐力”来抵御发生概率小、破坏性大的强震；在地震高烈度区的乡村，普及简易的房屋抗震基本构造，对贫困农民自建房有必要的资金扶持。