关于建筑抗震结构的设计优化研究

摘 要：近年来，随着经济的不断发展，我国的建筑行业得到了空前进步，并且已经成为了我国国民经济的支柱型产业。但是，随着人们生活水平的提高，其对建筑的安全性要求越来越高，对其抗震功能以及结构设计也有了更高的要求。鉴于此，本文简单介绍了建筑抗震结构设计原则，以及建筑抗震结构设计注意事项，在此基础上，对建筑结构抗震的设计优化进行了重点研究，以期进一步提高我国建筑物抗震结构设计的水平以及合理性、有效性，为建筑物的使用安全以及人们的生命财产安全提供保障。

关键词：抗震结构 设计优化 设计原则

前言

随着建筑工程的不断发展，目前建筑抗震结构设计的优化已经成为了社会的焦点问题。在我国部分地区，地震发生的频率以及强度都比较高，对人们的生命财产安全有着极大的威胁，这种情况下，我国建筑物抗震结构的设计工作面临着更高的挑战。为了进一步提高建筑的抗震性能，为广大人民群众的日常生活提供安全保障，必须对建筑抗震结构的设计进行优化。

一、建筑抗震结构设计原则

（一）关于结构的规则性

设计建筑的抗震结构时，首先要对其该建筑的抗震需求进行了解与掌握，在此基础上，对建筑的平面及其使用功能进行优化，同时对建筑的布局进行调整，使其更加合理。而对于高层建筑而言，刚度是首要因素，只有确保高层建筑拥有較强的刚度，才能最大程度的减小结构扭转所带来的影响[1]。同时，保证平面的均匀性与对称性是对建筑最基本的要求。因此，建筑柱网剪力墙的布局必须合理。除此之外，在设计建筑抗震结构时，要最大程度的确保建筑物垂直重力荷载受力的均匀性，进而满足其刚度要求，保证其具有比较简单的体型。

（二）关于层间的位移限制

在设计建筑抗震结构时，要综合分析建筑物的结构材料、装修规范、侧向荷载、结构体系、位移的限制以及高比宽等一些问题。其中，最重要的便是对钢筋混凝土结构的位移限制。同时，还要对建筑物的地理位置进行合理规划，保证其功能的正常发挥以及自身的稳定性。需要注意的是，由于风力或者地震等自然因素的影响，建筑物会发生不同程度的层间位移。因此，在设计建筑物的抗震结构时，既要满足其在刚度方面的要求，同时还要避免超过其额定的承载力。

二、建筑抗震结构设计注意事项

（一）注意确定基本设计信息

在设计建筑的抗震结构时，首先要对基本的设计信息进行确认，并通过建筑物的类别以及防烈度等对其抗震等级进行明确[2]。需要注意的是，一般情况下高层建筑物都是丙类建筑，这类建筑不需要对其防烈度进行调整，而对于甲类以及乙类建筑便需要严格按照相关标准对其防烈度进行调整。

（二）正确选择设计参数以及设计概念

概念设计是建筑物设计的重要内容，在建筑抗震结构设计过程中，理应设计多条抗震防线。同时，对建筑物的最大高度进行合理控制，确保建筑物的结构具有较高的延性。而在布置剪力墙时，必须保证其对称性与均匀性。除此之外，还要尽可能的减小墙体开洞，若必须要开洞，则一定要保证洞口对其，切记不可随意在墙体上开洞。

三、建筑结构抗震设计的优化研究

（一）加强建筑结构的概念设计

建筑结构的设计概念从感性认知发展到了理性认识，人们在这一阶段过程当中对建筑物的结构构造形成了更为客观的认知。在建筑结构构造的设计过程当中，设计师需要深谙建筑构造相关的理论以及概念，只有在完善的理论系统的支撑下，才能保证建筑构造的安全规范[3]。并且建筑构造抵抗地震的结构设计需要进行精密的推算，需要设计人员对全局实行统筹规划，并利用自身深厚的建筑理念与结构抗震意识来升华整体的建筑抗震性能，才能有效的保证建筑构造的安全以及稳定。

（二）加强建筑抗震设计理念

建筑物不但要承受自身的垂直重量荷载，在地震发生时还会经受地震的冲击与侧风向负载作用力。建筑物中不同高度具有不同的冲击强度，在设计建筑结构的过程当中，需要极力规避这种现象的发生。我国现有的建筑结构设计规范种需要将抗震分为两个阶段进行实施，第一个设计阶段中，需要对地震参数进行充分利用，对建筑在弹性情况下产生的反映进行分析计算；第二个设计过程中，需要利用地震参数对建筑物较为薄弱的结构部位进行计算，并根据计算结果对薄弱构造进行侧行位移与转角位移，并保证设计控制在一定的固定范围之内进行。

（三）合理选择建筑结构体系

建筑结构体系的优化设计首先要保证建筑物有适当的刚度，以此来抵抗地震对建筑造成的损伤，建筑结构刚度的主体侧抗力要满足整体稳定、水平位移与强度延伸的有关特征。钢筋砼结构在设计过程中要依据“强柱弱梁”的原则进行设计，对柱面尺寸进行合理选择，注意柱的轴压比与构造配筋的要求，确保具有足够的延伸与承载力。

在建筑结构设计中还需要添加冗余度设计，冗余度的设计可以有效的保证建筑结构在失去局部连接的状态下仍然具有强大的荷载力。同时还要为建筑结构设置抗震防线，保证发生地震的时候，多数构件逐渐形成屈服，形成多道抗战防线。同时，建筑荷载力的传力途径是十分必要的，通过水平荷载传力的设置与垂直荷载传力的设置来保证建筑构造的稳定安全。

（四）注重建筑场地的选择

建筑场地选择对于建筑结构具有至关重要的作用。因此，在建筑场地选择过程当中，设计师需要根据综合性、全方位、多层次的角度进行考量，来合理的规划建筑物的选址地点[4]。建筑物的选址位置的首选为开阔平坦、稳定的中硬度的岩石基地。也要最大化的规避半挖半填的地段。对于建筑物无法规避的地质条件中，需要做好地基的加固工作。例如，可以使用桩基、地基强化上部结构来应对具有软弱性质与半挖半填的地基。

（五）重视建筑平面与立面的布置

建筑物进行平面与立面的布置过程当中，需要根据对称原则进行操作，因为只有建筑结构保持对称的状态才能有效的抵抗地震作用力，并正常承载自身的垂直重力，提升建筑物的稳定性能[5]。建筑结构的主体侧抗力是体现建筑规则性的重要因素，在实际过程中，需要注意建筑构造主测抗力在竖向方位上的分布，要确保主轴方向上产生的变形与刚度相近；要避免平面主测抗力中的某个部位出现延伸大但是刚度差的特征；主体测抗力进行平面布置需要保证核心与周围构造的刚度相互协调。

结语

房屋建筑结构设计中融入抗震设计理念与措施对于维护我国人民的生命安危具有重要的作用。为了保证我国建筑结构的抗震设计得到质的发展，需要立足于我国的地震的特征，并加强房屋抗震结构设计的有关理论与概念，合理布置房屋建造位置，并提高对房屋平面以及立面布置的重视程度，同时结合国内外的建筑结构设计方案，总结与提升我国的建筑结构设计优化方案，提升我国的房屋质量与抗震性能。

参考文献

[1]姜桂荣.浅析高层建筑抗震结构设计现状与优化方法[J].科技经济市场，2015，06：208.

[2]万磊，赵冰.浅析建筑抗震结构设计的优化[J].江西建材，2015，22：41-42.

[3]向志军.关于高层混凝土建筑抗震结构设计探索和构架[A].《决策与信息》杂志社、北京大学经济管理学院.“决策论坛——管理决策模式应用与分析学术研讨会”论文集（下）[C].《决策与信息》杂志社、北京大学经济管理学院：，2016：1.

[4]于建勋.高层住宅建筑结构的抗震优化设计探讨[J].建筑知识，，：1.

[5]马倩.关于建筑抗震结构设计的优化策略探讨[J].四川水泥，2016，08：56.

作者简介

刘彦伟，1990-06，男，满族，助理工程师，学历：全日制专科，自考本科。研究方向：建筑抗震防灾方向，所在省市：河北省秦皇岛市，单位：秦皇岛市人民政府抗震防灾办公室。