建筑结构工程抗震设计的作用及其要点

文/何晓云 中国建筑标准设计研究院有限公司 北京 100048

1、建筑结构工程抗震设计的作用

1.1 减少地震对建筑的破坏作用

为了减少地震对建筑物的破坏，现在常用的方法是在基础和建筑物主体之间增加一层隔震层。在建筑物的实际结构设计中，有的设计人员通过在建筑顶端加设“反摆”来降低地震对建筑的损害，加设“反摆”通过减小地震冲击力对建筑物的加速度，建筑物的位移被逆转，并且减少了地震对建筑物造成的损坏。通过研究发现，合理加设“反摆”地震对建筑物的冲击力可降低65个百分点，最大限度地保护了室内人员的安全。目前我国对于通过在建筑物顶端加设“反摆”的方式来降低地震对建筑物影响的研究有很多，并取得了显著的成果。在实际建设项目中有许多应用。事实证明，它能有效地减少地震对建筑物的破坏。

1.2 确保建筑的刚度

在建筑结构设计中，应该充分考虑建筑刚度的重要性。大量的钢筋混凝土将用于建筑，并将在钢筋混凝土的基础上进一步使用“钢结构”再一次进行加固，在这个过程中，由于建筑功能不同，将采用不同的加固措施。一个是根据建筑的需要给钢结构增加更多的层。在这种情况下，建筑物的上层通常是钢结构，下层是钢筋混凝土。一栋建筑有两种不同的系统结构，这不符合国家抗震规范。另一方面，整个建筑的抗震结构是由钢筋混凝土建造的主要部分，而建筑屋顶部分则采用钢结构。这种情况下的抗震设计需要按照国家有关规定进行。

1.3 加强整个建筑结构的抗震性能

为了提高建筑结构的抗震性能，在设计建筑结构时应首先考虑地基稳定性对建筑结构抗震性能的影响。在选择建筑物的基础时，尽可能多的选择对抗震有利。地基将在地震期间地基变形较小的地方建造一座建筑物。其次，必须充分利用地基的抗震能力。在设计建筑结构时，应该最大限度地将地基的潜力融入其中。只有具有相同建筑结构单元的建筑才能建在相同性质的基础上。为了避免地震力集中引起的建筑物变形，在设计和实际施工过程中，建筑结构应该尽可能的规则和对称，这也可以有效地减少地震引起的建筑物变形。此外，为了提高建筑结构的抗震性能，在设计建筑结构时最好增加几条阻力线，以避免建筑结构的不均匀应力。在设计建筑结构时，每个部分的应力都应该明确定义。最后，为了更有效地减轻建筑在地震冲击下的影响，可以通过减轻建筑结构本身的重量来减轻基础上的压力来实现。

1.4 建筑抗震的防设标准

目前，我国建筑按其自身功能分为四类，其中a类和b类建筑抗震性能最好，抗震设防烈度达到6-8度。考虑到该地区的实际情况，也有可能将建筑物的抗震设防强度适当提高一个程度。c类和b类建筑的抗震设防是根据当地政府的要求设置的。他们的抗震措施不同。c类建筑的抗震措施应至少满足当地需求，而b类建筑的抗震措施可低于当地需求。在设计建筑结构时，应该参照这些建筑的抗震设防标准进行设计。

2、加强建筑结构工程抗震设计的措施

2.1 科学选择结构体系

为了确保建筑物的整体协调，有必要科学地选择结构体系。通常，建筑结构工程抗震概念设计要求建筑结构体系同时满足这两个主要条件:第一，稳定性；第二，适当。对于一个科学合理的建筑结构工程体系来说，开口不仅能有效地满足变形的要求，还能有效地抵抗冲击力的要求。建筑物必须具有一定的刚度，以承受自身的荷载，有效避免变形。此外，有可能有效缓冲巨大的地震力，并在地震发生时达到有效避免局部破坏的良好效果。因此，在选择建筑结构体系时，我们不仅要注意建筑传力路径的清晰性，还要注意受力计算的清晰性。尽可能不要在建筑物的结构工程系统中使用转换层，这可以有效避免地震时建筑物倾斜或局部损坏的发生。

2.2 加强轴压比和短柱的合理设计

抗震设计需要降低柱的轴压比，增加柱的截面尺寸。降低柱轴压比的主要目的是使柱处于大偏心受压状态，避免纵向受力钢筋未达到拉伸屈服但混凝土被压碎的情况。由于柱的刚度相对较高，整个结构的延性较差。当地震灾害发生时，结构吸收较少的地震能量，消耗较少的能量，这使得结构容易损坏。因此，在高层结构的设计中，通常采用强柱弱梁的设计方法，并且梁具有很好的延性，可以进行适当的变形，这将降低柱进入屈服强度的可能性，并且在设计中可以适当提高轴压比。此外，许多高层建筑底层柱的长细比小于4，但不能根据小于4的长细比来判断为短柱。因为短柱的决定因素是柱的剪跨比，所以只有小于或等于2的柱的剪跨比才是短柱。

2.3 规范建筑形体及构件的布置规则

主要类型有:不规则扭转、不规则凹凸和楼板局部不连续，这可以体现在结构分析软件对计算结果的分析和判断中。例如，不规则扭转体现在位移比不应大于1.2，不应大于1.5，周期比不应大于0.90。不规则竖向刚度的主要类型有:不规则横向刚度、不连续横向抗力构件、楼板承载力突变等。如果设计结果不满意，设计者应该重新分析模型，调整梁柱布局和截面，并尝试实现结构规则。

2.4 严格重点部位的重点设防

对于建筑结构工程的重要环节，可以人工加固。例如，在煤矿建筑井口壳体的设计中，驱动力设置在井口壳体的地板上。该地区的振动和拉力很大，与煤矿生产密切相关。设计应注重加强。此外，损坏后容易导致大规模倒塌的部件也应该加强。

2.5 保证建筑的刚度

在建筑结构的设计过程中，合理设计和确定建筑的刚度非常重要。因此，首先考虑的是使用大量的钢筋混凝土。主要是在已有的钢筋混凝土之上使用"钢结构"对其进行进一步加层加固。钢筋可以分为两种情况:首先，如果需要层压的建筑结构体系是钢结构，而国家规定上部钢结构和下部钢筋混凝土两种不同的体系结构不符合抗震规范。第二个假设是屋顶的一部分是钢结构，钢筋混凝土仍然是整个建筑结构的主要抗侧力系统，因此抗震设计必须按照相关规定进行。

结语：

由于地震本身的不确定性，人们无法采取有效的预防措施，只能通过加强建筑物的抗震性能来减少地震对建筑物的破坏。通过建筑结构的抗震设计在建筑抗震性能中的作用，可以提高建筑的抗震性能。