抗震设计的实际应用分析

赵海杰

(南京城镇建筑设计咨询有限公司，江苏 南京210000)

高层建筑的抗震设计既要根据工程实际进行定量控制进行概念设计，又要在可靠的技术下进行相关的抗震计算。

1 概念设计

概念设计，也就是要求工程师把地震的不确定性和规律性结合起来，根据结构破坏机制，对结构设计的本质问题进行分析，确保结构的总体反应以及一些薄弱环节能够得到保证。

(1)建筑场地的选择，其地质条件和地形地貌对建筑物震害有着重要的影响。

(2)建筑总体布置，为了确保建筑物的抗震效果，建筑总体布局和结构布置应遵循“合理简单”的规则。

(3)结构体系。高层建筑结构体系的设定要综合考虑抗震设防类别、建筑高度、地基以及施工等方面因素。

(4)多道抗震防线。多道抗震防线指的是一个抗震体系由多个延性较好的分体系构成。对高层建筑采用的框架——抗震墙、框架——支撑、芯筒——框架、内墙筒——外框筒等双重抗侧力体系，可以在位于同一轴线上的两片单肢抗震墙(图1a)、抗震墙与框架(图1b)、两列竖向支撑(图1c)或在芯筒与外框架之间(图1d)。在每层楼盖处设置一根延性好、两端刚接的抗弯梁，当结构遭遇地震时，抗弯梁可以撑到地震的冲击，以保护主体机构。

图1 带赘余杆件的耗能结构

(5)延性要求。检测结构抗震能力的标准是结构对地震能量的吸收和耗散能力，在结构抗震设计中，延性具有四层含义:材料的延性、杆件的延性、构件的延性、结构的延性。

(6)结构的整体性。结构的整体性的作用是在地震的情况下，结构各部分能够协调工作，避免结构转变倒塌。

(7)非结构构件的处理。非结构构件主要有非结构的墙体、附属结构构件以及装饰物三类。虽然非结构构件对结构没有直接的影响，但是会对安全和使用功能造成损坏，所以一定要进行抗震设计。

2 抗震计算

抗震计算时抗震设计的前提条件。抗震计算主要是将地震作用和结构的抗震效应以及荷载效应进行匹配，使建筑物做到“小震不坏，中震可修，大震不倒”。

(1)地震作用计算。地震作用有水平和竖向两种，其作用点在结构的质量中心，并且地震作用是动态的，其大小与地震强弱、建筑物与震源的距离有关。水平地震作用在结构中起到主要作用，所以在验算结构的抗震承载力时，只考虑水平地震作用。

(2)抗震验算。结构在设防烈度下的抗震验算是弹塑性变形验算，在验算过程中，可以对大部分结构的变形验算转变为构件承载力验算的形式。目前在抗震验算中，主要是进行截面看诊验算，为了方便计算，一般都会采用将地震作用效应值乘以看诊调整系数的方法。

3 抗震措施

抗震措施指的是不包含抗力计算和地震作用计算的抗震设计，主要有地震内力计算和调整、抗震构造措施两个方面。下面主要是介绍了抗震措施中的地震内力计算和调整。

3.1 水平地震力(剪力)整体调整

在选用振型分解反应谱法计算结构效应的情况下，因为地震影响系数在长周期段下降的较快，所以如果结构的基本周期超过了3.5 确s，其值可能太小。当不满足时，要改变结构布局或调整结构总水平地震剪力和各层水平地震剪力，使条件满足最小值要求。

3.2 竖向地震力整体调整

竖向地震力整体调整可以根据竖向地震作用效应计算进行设置，即:各构件承受的重力荷载代表值比例分配，并乘以增大系数1.5。

3.3 局部调整和构件调整

地震内力局部调整包括平面及竖向不规则、水平转换构件、框架—剪力墙结构中的框架、框支柱等部位。

(1)平面及竖向不规则建筑。其主要类型见表1 和表2。

表1 平面不规则的主要类型

表2 竖向不规则的主要类型

表2 中所表述的平面规则而竖向不规则的建筑，可使用空间结构计算模型，刚度小的楼层的地震剪力乘以大于或等于1.15 的增大系数，而其薄弱层要根据相关规定进行弹塑性变形分析。

(2)水平转换构件。平面规则而竖向抗侧力构件不连续时，该构件水平转换构件的地震内力要根据烈度高低和水平转换构件的类型、受力情况以及几何尺寸等，乘以1.25 ～2.0 的增大系数。

(3)框架—剪力墙结构中的框架。在水平地震作用下，框架—剪力墙结构中的框架部分的剪力较小，为了确保第二道防线的框架能够具有足够的抗侧能力，所以要对框架的剪力进行调整。

(4)框支柱。在实际工程中，由于各种原因导致框支柱剪力增加，所以根据转换层的位置和框支柱的数量，要对框支柱剪力进行相应的调整，其次还要调整框支柱调的弯矩及柱端框架梁的剪力和弯矩。

(5)构件调整。构件调整时要遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”的原则。

4 总 结

高层建筑结构的抗震设计要在概念设计的基础上，根据工程的实际情况进行抗震计算和验算，以确保工程项目能够达到预期的抗震效果。

［1］刘建鑫.高层建筑结构抗震设计分析的主要内容［J］.呼伦贝尔学院学报，2014，(4).

［2］(JGJ3－2010)，高层建筑混凝土结构技术规程［S］.

［3］中国建筑科学研究院. 混凝土结构设计规范宣贯教材［M］.北京:中国建筑工业出版社，2010.

［4］朱丙寅. 高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析［M］.北京:中国建筑工业出版社，2013.