建筑结构设计中的抗震性能

谢宗佩

摘 要：随着建筑用地日益紧张，加之技术的推动，高层建筑成为建筑行业的发展趋势。但我国属于地震多发区，为确保高层建筑的稳定性，在设计的过程中，一定要做好抗震设计。

关键词：高层建筑；结构设计；抗震性能

1 主要影响因素分析

1.1 场地因素

对于建筑抗震来说，它就是反应谱特征相类似的一些房屋群所在地，和厂区以及居民点与自然村等的范围是相当的，对于平坦地区来说，场地面积要在1千米×1千米以上。由场地条件引起的不利因素主要有地震引起的地表错动与地裂，地基土的不均匀沉陷，滑坡和土的液化等。如果建筑因为场地的因素遭遇震害，一般都会比较严重，如果单单只靠工程措施进行弥补是行不通的，所以，为了减轻地震灾害，需要做好场地选择，这是首要的工序。

1.2 建筑布局以及结构布置因素

一般来说，建筑布局以及结构布置决定了其动力性能。为了确保抗震性，需要简单布局，保证布局合理性，结构布置需要与抗震的原则相符。通过经验看，那些具有简单以及规则和对称特点的建筑结构，其抗震性比较好，在发生地震的时候不容易被破坏，而如果建筑具有体型不规则以及平面凸出凹进和立面高低不平等特点，那么在发生地震的时候就会导致震害的发生，若是结构布局具有简单以及对称和规则的特点，那么在对地震反应进行计算时就会有一定的准确性，确保地震作用的传递途径比较直接和明确。

1.3 构造措施因素

这一点就是不用进行计算对建筑结构以及非结构部分所作出的细部要求。在对建筑进行抗震设计的时候，需要坚持围绕“小震不坏，中震可修，大震不倒”的原则展开，构造措施就是对这个原则除计算外的一种保障措施，尤其是在发生地震，建筑结构进入塑性之后，保证构造措施的合理性，可以确保结构破坏机制具有合理性，使结构延性得以提升，为逃生争取宝贵的时间。

2 抗震设计方法

2.1 选择合理的场地，并做好基础设计工作

在对场地进行选择的时候，需要结合工程具体需求以及地震状况还有工程地质等，综合评价抗震地段。一般情况下，在平坦地带中的比较坚硬的场地土或者是具有密实均匀性的中硬场地土对于建筑的抗震性比较好，在这种场地上建造，基本上不会因为地基失效而造成震害，减少地震对于建筑造成的影响。而条状突出山嘴以及孤立山包还有河岸边缘和非岩质陡坡等，对于建筑抗震性不利，从场地土质来看，主要有软弱土以及易液化土和断层破碎带。对不利地段，首先应提出避开要求；当无法避开时，那么要在详细查明地质条件基础上，提供岩土稳定性评价报告和相应的抗震措施。对于山区建筑场地，必须提供边坡稳定性评价和防治方案。从实际震害经验看，在遭受破坏的建筑中，因地基失效导致的破坏教上部结构惯性力的破坏较少，大量的一般的天然基础都具有较好的抗震性能，国家规范对不需要验算地震效应的天然地基有明确规定。但由于地震的复杂性，对于复杂地基的基础设计，应引起足够的重视。

2.2 上部结构的设计

上部结构的设计首先应结合建筑高度以及地基和抗震设防烈度等因素选择结构体系。结构体系从材料上分，主要有钢结构、钢筋混凝土结构和砌体结构，从形式上分，有框架结构以及剪力墙结构和框架—剪力墙结构等。目前，我国已经对建筑结构体系进行了明确规定，设计人员需要结合这些要求选择结构类型。一般来说，规则的结构体系受力明确、传力途径合理，对其进行抗震分析，与地震发生时的具体情况是相符的，能够有效提升建筑抗震性，在对建筑进行结构选型并对抗侧力体系进行布置的时候，需要首先考虑规则结构。结构规则就是要在平面外形尺寸以及立面尺寸还有抗侧力构件具体布置和承载力分布等方面有一定的要求。我国相关规范已经对规则和不规则之间的区别设置了定量的参考界限，但实际上还有不少因素导致建筑不规则，尤其是对于比较复杂的建筑体型来说，仅仅依靠一些简化定量指标进行划分是比较困难的，这就要求结构设计人员在建筑方案设计阶段与建筑师互相沟通配合，建筑平立面的设计应尽量简单对称，在不影响使用功能和美观的前提下，能比较容易地采取抗震构造措施和细部处理。当不可避免地处理体型复杂，平立面不规则的结构时，设计人员应对计算结果认真分析，多方案比较，调整抗侧力构件的分布，避免刚度突变和扭转效应显著，必要时应设置抗震缝。

2.3 抗震构造措施的设计

由于地震作用的复杂性和诸多建筑材料的不同特性，一个结构在地震中的反应仅依据一些量化的数据是难以把握的，因此，抗震构造措施的设计是相当重要的一个环节。在构造措施方面，需要坚持一定的设计原则，比如，强柱弱梁以及強剪弱弯等，只有这样才能确保破坏机制的合理性。保证抗震构造措施具有科学性和合理性，能够有效提升结构延性，它能够反映结构的变形能力，能够降低地震对建筑结构造成的影响，吸收地震能量，并进行耗散，保证结构的稳定性。构件破坏形态和塑化过程决定了结构延性以及耗能，对于弯曲构件来说，其延性要比剪切构件大，其消耗的地震能量也比剪切破坏的大。材料的性能指标是构造措施中很重要的一部分，除了强度等级和钢筋延性等这些指标外，汶川大地震引发了对建筑材料抗震性的思考，对外力作用表现出软垫性的材料，可以显著提高改善建筑物的抗震性。在工程中，应比较不同弹性模量的材料对抗震的影响后选择最合适的一种，从而使其对地震荷载进行有效吸收以及分散。

在进行抗震设计的时候，还需要针对非结构构件开展抗震构造措施的相关设计工作。非结构构件一般指附属构件（女儿墙，雨篷等）；装饰物（幕墙，贴面，顶棚等）；围护墙和隔墙这三类。处理好非结构构件与主体结构的关系，可以防止附加灾害，减少损失，尤其是围护墙和隔墙，在设计时应根据实际情况考虑它对主体结构刚度的影响。国家规范对于非结构构件的设计有明确规定，对这些规定的理解必须建立在对各种构件的安装工序的了解之上，这就要求设计人员平时多到施工现场，多积累施工经验，只有这样，才能做出合理的设计。

地震是影响较大的自然灾害，具有不可避免性，尤其对高层建筑有较大的摧毁力。因此，在高层建筑结构抗震设计的过程中，一定要采取科学的措施。本文就以此为中心，结合工作实际，对当前高层建筑结构抗震设计的因素和具体措施进行分析，以便对今后的设计有所帮助。

参考文献：

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[2] 郑和宁.房屋建筑结构抗震设计要求分析[J].四川水泥，2014.

[3] 聂群华.浅析高层建筑结构设计[J].中国建材科技，2014.