建筑结构设计中的抗震设计分析

孔凡领

济宁市建筑设计研究院，山东济宁 272000

如何加强建筑结构的抗震性能已成为人们广泛关注的焦点，如果地震灾害一旦发生，将造成不可估量的危害，不仅会减缓我国的经济和社会发展，还将会对人们的生命和财产安全造成极大的危害。建筑结构设计人员在进行建筑结构抗震设计时，必须要充分认识到抗震设计的重要性；另外，要严格控制建筑物的抗震设计，提高建筑结构的整体抗震性能，为人民群众生命财产安全提供可靠保障。

1 抗震设计在建筑结构设计中的重要性

随着我国人口日益增长，城市人口密度也越来越大，过多的人和财富集中在一个地区，一旦地震发生，财产的损失和伤亡是不可估量的。例如，唐山大地震和汶川地震的发生，就造成了严重的人员伤亡和巨大的经济损失，因此，如何提高建筑结构的抗震性能已经成为许多建筑师面临的问题。地震是最大的自然灾害之一，也是难以避免的自然灾害。目前，由于我国科技现阶段无法准确预测地震灾害，尚无相应的有效措施，所以应该如何利用现有的技术和思路减少建筑物地震造成的损失，是当前为止，世界各国地震工程界都值得深刻反思的问题。为了减少地震发生对建筑物造成的破坏，目前全球有90%以上的国家正在进行建筑抗震设计原则，该原则为：大震建筑不倒、中震建筑可加以牢固、小震不破坏建筑结构。然而，当中、小地震发生时，部分建筑物的结构可能会丧失功能，加上建筑设备的成本和装饰技术的成本高于建筑本身的成本，造成不可预知的经济损失，由此可见加强建筑结构抗震设计的重要性。

2 建筑结构平立面布置和体系

建筑结构的抗震设计应注重建筑结构的选择和详细的部署和控制，建筑结构的抗震设计要注重对建筑结构的全面、准确的控制和具体的形式，以编制符合国家地震规范要求的建设项目地震指标。抗震设计的概念也可以更好地反映在建筑结构上。具体的设计工作要遵循以下两点：①建筑结构和立面工程的设计要规范建筑物及其防护结构的外观、对称性和整体性，不应使用重度不规则的设计；建筑物的垂直部分应该是统一的，避免其突变和承载力的突变。建筑结构在平面设计时应尽量采用左右对称布置的柱墙梁等结构构件，而设计过程中，调整立面上的立柱不能出现中止或取消的情况，只有充分利用简单、规范的结构形式才能提供更高的稳定性和可靠性。但是，对于一些角度较大的建筑结构，一些问题和缺陷是不可避免的；②从选择建筑结构体系的角度来看，结构体系不仅需要清晰的地震计算和传递图，而且要避免某些结构或构件的承载能力受到破坏，以免给整个结构的抗震性能带来损失或影响重力载荷，还要具备基本的抗震、形变、地震能耗等类型的性能，因此，必须采取有效措施提升建筑整体抗震能力，其结构体系应该不仅仅是一个地震防护线，例如，抗震墙体系由一个框架和两个不同侧面结构的墙体结构组成；双层或多层抗震墙体系由多个肢体组成，宜在两个主轴方向的动力特性相近，宜刚度和承载力分布合理，避免出现局部弱化或变异情况。总之，建筑结构设计过程中，抗震体系要确保受力明确，传力途径合理且传力路线不间断，要根据当前的地震结构性能进行抗震结构分析，这样才能有利地提高结构的抗震性能。

3 优化建筑物结构整体稳定性

为提升建筑抗震效果，设计过程中必须对建筑整体刚度进行优化，其优化工作不仅关系到建筑结构的稳定性，还与建筑抗震能力存在直接关联。在PKPM 电算中，整个结构稳定性计算指标是X和Y的刚重比，在两个方向上的刚重比不仅要满足系统自身的稳定性需求，还要满足X，Y方向不能太重，最多差异也不要超过50%。就以高层剪力墙为例，比如，两个方向的刚重比必须要大于2.7，那如果刚重比小于2.7，则说明重力二阶效应经济性较差，会影响建筑结构的抗震性能，最好将其控制在3.5左右的范围指内，若超出该数据，就要考虑减少剪力墙和其他墙体的布置，来提升整体经济性，另外，在同等条件下，加强建筑四周剪力墙的布置，弱化中间核心筒 （电梯和楼梯） 的剪力墙布置，利于提升建筑整体稳定性。

4 提升建筑物结构延性

具体到建筑结构的抗震设计，还应从合理设计的角度着眼于建筑结构的延性特征。由于结构对地震的阻力主要通过非弹性形变实现，建筑结构的延性也很重要。在结构延性设计过程中，首先，要正确选择塑性形变机制，在实际设计期间，经常使用“强柱弱梁”，它能将结构的延性效果有效的体现出来，并且还需要针对建筑结构柱部分和梁钢筋进行有效设置，才能有效提升弯矩值和承载力，同时还要设置结构构件，确保建筑结构抗剪能力满足抗震性需求，通过加强相应内容的设计避免剪切破坏现象，在实际设计过程中，要综合建筑结构中的所有构件，这些构件和层次都经过充分处理，以确保检验和设计达到理想的精确性；最后，还要有效地设计建筑结构的塑料能量分配能力和塑性转动能力，并用箍筋加密的方法来提高建筑物稳定性。

5 计算结构参数

建筑结构抗震设计与结构参数计算存在密切关系，这些计算结果必须确保精确，避免对建筑结构抗震性能产生不利影响，如：墙梁板柱承载力计算、变形计算，它与结构的整体稳定性效果有必然的联系，需要引起高度重视；从结构参数计算的角度来说，通过运用建筑结构设计软件进行综合分析，提供结构设计的可靠性，确保建筑结构体系的抗震性能满足要求。

6 科学、规范的选取抗震材料

材料作为建筑物的主要力量来源，选择合适的材料尤为重要。为了确保建筑质量，应了解场地的各个方面，分析现场地震数据，以确保所选材料的适宜性。从抗震设计的角度来看，材料要轻，强度要高，整体性和延展性要强。经过实践证明，最适合抗震材料要求的是钢结构，但存在成本高并且维护成本也高的问题。一般钢筋混凝土结构性能优良，且低成本，随着设计的不断升级使其具有延展性。但由于多次地震，现浇钢筋混凝土的刚度会降低，不能持续很长时间。因此，材料在建筑抗震性能方面的选择有着重大的影响，需要选择一种标准化的科学材料。

7 选择恰当的场地、地基和基础形式

基于抗震设计的设计方案，合理的设计和结构优化不仅要关注建设项目的设计，还要注意相关场地，基础和设施的相关要求，选择合理的场地、地基、基础形式来提升建筑结构的抗震性能。

（1） 对不同类型的建筑工地，建筑物都应该选择在地层稳定、抗震性能高的区域进行建设，尽量避开抗震性能较弱的区域，如：软弱土、非岩质的陡坡、液化土、河岸、边坡不均匀的土层区域，如果不可避免，就要采取有效的应对措施来降低损害；更不要将建筑物监理在危险的地段，比如容易发生滑坡、泥石流、地裂、崩塌等的危险地段。这些都是基本常识，不应该出现在结构抗震设计中。

（2） 有关建设工程的地基和基础形式，要根据岩土工程勘查报告，在基础设计过程中，要避免将同一个结构单元的基础放在不同的地基上，比如在同一栋楼，不能有的地基采用泥土地基，有的采用岩石地基，这样会大大降低建筑结构的抗震性能。这种情况不应出现在建筑结构设计当中。同样的结构单元要使用相同的地基形式，对于饱和砂土、粉土等类型的地基，除进行6度强化外，还要判断具体的液化情况；如若存在液化土层地基，应采取有效的措施，来降低液化绳子消除液化，防止地震时对建筑物造成的一系列破坏。由此可见，建筑物场地的选择直接关系到抗震性能，只有选择稳定的地基和合理的基础设计，才能确保上部结构的相对安全，在一定程度上提高抗震性能，从而让建筑上部结构抗震性能的设计更上一层楼。

8 结语

总之，地震灾难是建设安全生活和人民财产的重大威胁。在设计建筑物结构的过程中，要充分认识到抗震设计的重要性，严格控制抗震设计的要点，以便更好地提高建筑结构的整体抗震性能，保证建筑物的安全和人民的生命安全，为促进整个建筑业的健康和可持续发展作出应有的贡献。

[1] GB 50223-2008，建筑抗震设防分类标准[S].

[2] GB 50011-2010，建筑抗震设计规范（ 2016年版）[S].

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