关于建筑结构设计和抗震性能的分析

刘林

（湖南宝信建筑设计平台股份有限公司　湖南　长沙　410000）

关于建筑结构设计和抗震性能的分析

刘林

（湖南宝信建筑设计平台股份有限公司湖南长沙410000）

建筑结构设计作为建筑工程项目规划设计工作的重要内容，其旨在有效提升建筑工程结构的经济性、合理性，因此对建筑工程建设事业的发展具有非常重要的作用。本文将对建筑结构设计过程中的注意事项进行分析，并在此基础上就建筑结构的抗震性设计，谈一下笔者的观点和认识，以供参考。

建筑结构设计；抗震性能；研究

引言

1　建筑结构设计要点

在建筑结构设计过程中，本文主要从地基结构设计与钢结构设计两个方面着手，具体分析如下：

1.1建筑地基结构设计要点

对于地接结构而言，从其类型层面分析，即在建筑结构基础设计时，应当结合实际，充分考虑整个建筑工程项目所处地理环境条件、水文地质情况、建筑地基承重能力以及整体结构性能和对附近建筑结构施工状况影响等问题，并在此基础上选出合理的基础类型。实践中可以看到，对于那些建筑砌体结构建议选用刚性条形基础，如图1所示的灰土条形以及四合土条形混凝土基础。

图1　灰土条形、四合土条形混凝土基础类型

实践中，如果条形基础的实际宽度大于2.5m，则建议适当选用钢筋混凝土对结构基础进行适当的拓展。如果选用的是多层框架结构形式，而且地基基础比较差且没有地下室，加之基础承重相对比较大，此时则以十字交叉梁条形基础为宜。从应用效果来看，该种基础结构形式，能够有效减少地基不均匀沉降，而且还可以有效增强整个建筑结构的稳定性、安全可靠性。如果在建筑结构设计过程中，无法采用十字交叉梁条形基础结构形式，又无法采用人工桩基结构形式，则建议采用筏板基础结构形式。

通过对后浇带的优化设计，可以有效减少地基不均匀沉降，一般而言，普通建筑结构设计过程中，后浇带宽度应控制在80～ 100cm之间。实践中可以看到，后浇带中所应用的混凝土，应在原来结构基础上提高一个等级。在建筑结构设计时，后浇带应当采用梁板在两侧对其加以支撑和固定，当混凝土结构的强度达到要求时，再拆除模板。建筑结构设计过程中，如果不允许留后浇带，则建议对基础后浇带断面的具体形式进行明确标注。比如，当地下水位相对比较高时，应在后浇带下设防水层等等。

1.2建筑钢结构设计要点

（1）选择合理的钢材。在建筑钢结构建设过程中，应当选择合适的钢材，尤其要对刚才的抗拉强度以及屈服强度等进行严格检测，确保其符合应用需求。在选择焊接钢结构时，还要确保其含碳量满足设计要求。尤其在地震地带的建筑结构设计过程中，所选用的钢材不仅要满足要求，而且还要严格按照本地区建筑抗震设计要求进行规划设计，确保其刚才冲击韧性。在钢结构选用过程中，钢材抗拉强度及其屈服强度要满足合适的比例，尤其是伸长率最大限度和、可焊性能等，应当有效满足物理力学指标参数，在结构设计时应将其作为一项重要内容，在结构设计文件中还要对其进行明确标出，从而为建筑结构提供安全保证，确保其塑性变形能力。

（2）楼面结构设计。实践中可以看到，因在钢结构、混凝土建筑结构设计过程中所选用的材料有所不同，所以建筑结构中存在着温度性伸缩缝长度，也会有较大的差异性。在现代钢结构建筑设计过程中，混凝土建筑结构温度伸缩缝长度不能超过50mm。在钢结构建筑楼板设计过程中，采用现浇混凝土方式时，为有效减少混凝土中开裂病害的发生，应根据混凝土整体要求预留出一定的伸缩缝。在压型钢板结构混凝土楼板应用设计国战，不仅要在钢梁中利用焊接栓钉来满足基本建筑结构设计要求，而且还要采用有效的连接方法促进混凝土以及压型钢板共同受力。在连接过程中，建议采用横向钢筋连接方式，也可根据纵向波槽、压型钢板压痕等，如图2所示。

图2　钢结构组合楼面节点构造示意图

在建筑阶段设计过程中，因产品规格存在着较大的差异性，加之国内压型钢板类型相对较少，所以当其无法有效满足设计要求时，建议采用横向钢筋施工方法连接混凝土、压型钢板，然后再用栓钉焊接。

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2　建筑结构抗震设计

实践中，为了能够有效确保建筑物的抗震性能，在建筑工程项目施工建设过程中，应当结合实际需要，加强建筑结构抗震设计。在建筑结构设计过程中，尤其是地震多发地带，应当加强建筑结构抗震设计，只有这样才能在地震灾害发生时确保人民的生命和财产安全。在建筑结构抗震设计过程中，应当从以下几个方面着手：

2.1合理选择建筑结构的配筋参数，以确保其抗震性能

在建筑结构设计过程中，尤其是剪力墙结构设计时，若配筋过多，虽然可以提高结构的强度和抗震性能，但是必然会增加建筑成本，为了综合权衡经济效益和实效性，需优化选择配筋数量。对于建筑结构底部位置来说，尤其是加强区需结合上述原则增加剪力墙配筋数量，一般以φ10@200为宜；对于2层、3层建筑结构而言，作为非加强区，其取值为φ8@200双层双向，采用该种方式可有效满足现代建筑结构尤其是高层建筑结构的抗震要求，并且可在一定程度上有效节约成本。对于建筑结构的而言，上层、下层预制剪力墙连接处理过程中，需严格按照如下设计原则进行。预制剪力墙底、现浇圈梁间，需座浆；在建筑结构设计方案中，采用高强灌浆料，而且座浆厚度应保持在20mm范围之内，立方体的抗压强度应超过剪力墙混凝土立方体抗压强度，最大强度不超过60MPa；以预制剪力墙为例，竖向钢筋可选用浆锚套筒以及浆锚搭接连接形式，如图3所示。

图3　预制剪力墙水平接缝示意图

2.2建筑结构强度、刚度均匀受力

在建筑结构设计过程中，以高层建筑结构为例，可能会增大建筑在地震灾害发生时的受损程度。在高层建筑结构设计过程在，应确保建筑结构的强度、刚度设计均匀性，只有保持各层间的平衡，才能有效提高整个建筑结构的抗震性能。在建筑结构设计过程中，建筑薄弱的区域是最先受到地震灾害影响的位置，若薄弱楼层遭到严重破坏，则可能会因此而发生连锁反应，进而对整个建筑楼层产生不利影响，因此应当确保建筑结构强度、刚度均匀受力。

2.3强柱弱梁设计框架的改进

建筑结构抗震设计过程中，强梁弱柱方案不利于建筑结构的整体稳定性，抗震能力非常的差，抗震性能不稳定。无论海城地震，还是汶川等地震多发地带，“强柱弱梁”的设计方案都未能见到实效，地震灾害发生时，建筑强柱弱梁病害依然非常的普遍。实践中可以看到，无论梁柱节点柱加箍与否，或者加箍多少，结构柱子依然会出现灯笼型的病害，即便设计时采用的是φ12@75规格箍筋配箍，依然难以避免上述现象的发生。因此，需对强柱弱梁设计框架方案进行改进，在强柱弱梁结构设计时，需全面考虑楼板影响问题，设计过程中应当从两个方面考虑：①梁截面抗弯承载能力计算过程中，无需对楼板翼缘进行考虑，而是适当地将柱梁强度比提高，间接考虑楼板贡献；②维持当前的柱梁强度比值，在计算梁截面抗弯承载力时，将楼板提供的抗弯能力折算成有效的翼缘宽度参与框架梁受弯。从上述两种设计方法应用效果来看，第二种方法比较可靠，应用效果更好。

2.4建筑抗震结构设计过程中需增设多重抗震防线，优选建材

随着科学技术的快速发展，地震规律依然难以准确把握，地震灾害具有不确定性、危害大等特点，这对建筑结构抗震性能带来了非常大的压力。在建筑结构抗震设计过程中，笔者建议适当增加多重抗震防线，以期利用抗震防线降低地震灾害造成的危害。通过这种多重地震防线的设计在一定程度上也可以将地震所造成的损失降到最低。在建筑结构抗震设计过程中，需采用优质建材，在地震中遭到严重破坏的建筑物中多因建筑结构自身质量不合格而引起的。所谓的豆腐渣工程，在遭遇地震时更是不堪一击。因此在建筑抗震设计过程中，需对建材选择严格把关，不仅要优质，更要合适。在整个建筑结构建设所需材料选择过程中，应当充分发挥每个构件的能力，从而使其在抗震中发挥作用。

3　结语

总而言之，建筑结构设计以及建筑结构抗震性能，在很大程度上关系着整个建筑结构的施工质量及其安全可靠性。因此，应当立足实际，建立健全结构设计以及抗震性能监督管理体系。在建筑结构设计过程中，应当不断调整建筑结构的抗震设计方法，将建筑结构设计及抗震性能保证工作切实落实到实处。

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TU201

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1673-0038（2015）04-0011-02

2015-1-8

刘林（1982-），男，工程师，本科，主要从事结构设计方面的工作。