建筑结构设计中的抗震设计分析

文/韩恩考 潍坊市建筑设计研究院有限责任公司 山东潍坊 216000

根据统计，全球每年平均出现500万次左有的地震，其中5级以上约1000次左右的强烈地震。假如强烈地震出现在人类聚居区，就会导致地震灾害。为了抗御和减轻地震灾害，有必要实施建筑结构的抗震分析和抗震设计。所以怎样正确、合理的应用不一样的抗震设计方法，是特别重要的，对于不一样的建筑、不一样的情况要区别对待，从而找寻最合理的抗震设计。

1、建筑结构设计抗震设计的概述

为了使地震灾害带给我们的经济损失和人身危害降低，在建筑房屋的整体结构的设计时，要以增强结构的抗震能力或削弱地震影响为关键内容。通过分析被毁建筑物所展现出的显著特征，把建筑物抗震能力的薄弱之处补足。通常来说，在抗震概念设计程序，设计师要充分思考建筑的整体构造与布局要求，在保证结构安全的同时，其对称、平衡关系还要保持。假如房屋构造凹凸改变太大、不对称或不规则，都会影响抗震构造的刚度和强度。如果存在薄弱楼层，一旦出现地震等灾害，将会在短时间内导致楼层坍塌、变形，损坏建筑构造的抗震中枢，从而使房屋的安全功能降低。另外，由于静定结构的传力路线和杠杆受力渠道相对单一，也许一根杠杆就会把整个静定结构损坏，然而超静定结构在超过结构的承受力时，将会造成其他的杠杆变形，消耗掉一些能量，从而使超静定结构的次数增加，这样一来，也会

大幅度增长被消耗的能量，显示出更为显著的抗震效果。除此以外，为了防止框架倒塌这一情况，建议应用“梁弱柱强”这一结构方式，如此一来，一旦出现地震等灾害，便能借助梁的变形把压力消耗掉，令框架退到第二道防线的部位上。另外，在详细的耗能构建的时候，尽可能使用先进专业的形式实施构建，大幅度消耗地震形成的压力，防止建筑物由于受力太大而坍塌。保证每一个构件之间连接牢固，把其所具备的承受力凝聚在一起，提高构造的刚度和强度，更好消耗地震灾害所形成的作用力。当建筑物形体显现突变位置时，要及时上报，拟定科学的解决方法，能通过借助填充墙的形式，来使地震对建筑各耗能构建、围护墙和整个框架的破坏力减缓。此外，我们还要认识的问题是，要尽可能挑选部分材质相对轻的耗材，由于这些耗材具备消耗地震力的作用。地震所带来的作用力是连续、不间断的，在短时间内对建筑物发起连续冲击，所以，要从多层次、多角度考虑问题，通过设置多层防线和合理的防护方法，保证建筑房屋整体的刚度和强度。

2、建筑结构设计中的抗震设计的策略

2.1 选择场地

在实施选择建筑施工场地的过程中，设计人员首先要实施勘察施工场地的地质环境，尽量避开抗震危险的位置，这样不但让建筑物的稳定性与安全性获得有效的保证，还让整个建筑项目施工的经济效益与社会效益获得进一步的保证。为此我们在实施选择其施工场地的过程中，通常都会选用非发震断层，来对其实施相关的施工处理，进而有效的提升了项目的施工质量。

2.2 设计合理的建筑结构参数

计算分析参数设计，就是实施建筑各构件的地震响应与地震作用计算，各墙柱梁板变形和承载力计算包括于其中。把准确的计算模型建设在建筑构造的实际工作情况基础上，并依据概念设计做合理的简化处理、计算。多遇地震作用下的复杂结构实施变形、内力分析时，要使用的力学模型不少于2个，而且不一样，其计算理论关键有两种，就是主拉应力和剪摩理论。当中，主拉应力理论在砖砌体适用，而剪摩理论在砌块结构适用。计算机的计算结果要认真分析判断，确认其科学、有效后，才可以用于工程设计。结构的位移、剪重比、自振周期等是结构计算控制的关键计算结果。

2.3 抗震设计中的多重防线

通常状况下，地震所持续的时间相对短，在面临持续性的地震袭击时，多重抗震防线能够使地震所带来的破坏有利地降低，为人们逃生争取了一定的时间。因此在高层建筑中设计多重的抗震防线是特别重要的。

2.3.1 延性结构

延性通常是指建筑中的构件或者是结构体的具有承载能力的状况下，不降低塑性变形能力的一种特点。当实施建筑结构设计的过程中，设计人员能够思考使用延性结构的构件，充分地运用延性结构的变形能力，从而让建筑结构体在受到地震能量时实施相关的分散消耗。

2.3.2 超静定结构

建筑中的静定结构通常是指，一个有自由度的建筑构造，在地震来临时，只要这种构造中的随便一个节点受到破坏，或者是发生一个塑性铰，这样就会造成建筑结构的整体倒塌。针对这种情况的产生，建筑中的抗震结构设计就要设计为超静定构造，而且对其设置出相关的多道设防结构。所谓的超静定结构也就是设计出几个破坏点或者是屈服点，以确保在地震来临时，如果第一道抗震的设防结构中某个破坏点或者是屈服点受到损坏，这只会使结构中的部分超静定次数减少，然而不至于对建筑的结构整体带来毁灭性的破坏。

2.4 提高结构的延性

结构的延性反映了构造的变形才能，是避免在地震效果下坍毁的重要原因之一。结构良好的延性对减小地震效果有帮助，吸收和耗散地震能量，避免结构坍毁。构件的损坏与退出作业，让所有结构从一种安稳体系过渡到别的一种安稳体系，造成结构的周期出现变化，以避免地震长期持续效果产生的共振效应。

2.5 确保结构的全体性

结构是由非常多构件衔接组合而成的一个全体，并通过各个构件的协调作业来有效地反抗地震效果。如果结构在地震效果下损失了全体性，则结构各构件的抗震可不可以充分发挥，这样简单让构造变成机动体而坍毁。所以，结构的全体性是确保结构每一个有些在地震效果下协调作业的关键条件，抗震概念规划的关键内容是确保结构的全体性。

2.6 建筑结构平面布置的规则与对称

依据抗震理念对建筑的平、立面布置实施相关的设计，确保建筑结构设计方案的规则性，特别不规则的方案通常不建议采纳，依据有关的政策规定，对于不规则的建筑设计，都要使用空间结构计算模型。而对于凹凸不规则，则要使用复合楼板平面内现实刚度强度改变的计算模型。对于比较薄弱的位置要乘以内力增大系数，依照有关规定实施分析弹塑性变形，并对薄弱位置实施有针对性的抗震结构措施。

建筑结构抗震功能特别关键的一个影响原因是对称性，包含了建筑物的平面对称、质量分布对称和结构刚度对称。最理想的方案进行建筑的平面形心、质量中心、刚度中心都在一个点上，称为“三心重合”。通常来说，结构的对称关键就是指抗侧力主体构造的对称，这种对称结构相对容易实现，也具备一定的抗震能力，规则性关键是在抗侧力主体结构与刚度强度等方面展现的，第一，要确保主体结构沿主轴方向的刚度与强度相对接近，变形特点差别不大，第二，要确保沿抗侧力主体构造主轴线的强度与刚度分布相对均匀，第三是要具备一定的协调能力，刚度与强度一定要具有相对好的抗扭性，以防止地震出现时，建筑物发生严重的扭曲变形，导致结构构件的破坏，对整体建筑结构出现不利的影响。

2.7 刚度、延性与承载力的匹配

当建筑结构的抗力比较高时，能够合理的降低总体的延性的要求；相反，当建筑结构的抗力比较低时，就要合理的提高总体的延性的要求。地震时建筑物受到的地震作用的大小与其动力的特点严密相关，要具有合理的刚度、承载力的分布和与之相匹配的延性。通常状况下，要想提升建筑结构的抗侧刚度，都需要提升项目的造价而且使建筑结构的延性降低。想要让建筑物具有很强的抗倒塌的能力，最好的方法是让建筑结构中的全部构件都具有比较高的延性，然而在现实的项目建设中却很难做到这一点。有选择地对结构中的重要杆件与关键构件的延性实施提升是切实可行的方法，相对而言还是相对经济。因此，在对房屋建筑的结构系统实施确定时，要找到一种使得结构的刚度、延性与承载力相匹配的方法。

结语：

建筑结构的抗震设计是一个完整、体系的概念，从选择场址到建筑物的结构设计，抗震设计贯穿了整个过程，并且建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是不是符合要求的关键指标。所以，为使建筑结构的抗震功能增加，不单单要依赖于精确定位抗震计算分析，更要关注建筑结构的设计方案。所以，在实施设计时，要多使用结构比较规则的系统，综合评定施工场地的地质条件，把地震设防工作做好，增强防震措施，确保建筑结构的抗震功能。

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