建筑结构抗震设计理念及抗震措施探究

摘 要：我国作为多地震国家，地震活动分布范围广、频度高、强度大、震源浅。近年来地震给国家和人民的生命财产造成了巨大损失。建筑工程要按照抗震设防要求进行设计、施工，确保小震可修、中震不坏、大震不倒的安全效果。本文对建筑结构抗震设计理念及抗震措施进行了探讨分析。

关键词：建筑结构；抗震设计；抗震措施

一、提高建筑结构抗震性能的设计理念

第一，建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。平面布置力求简单、规则、对称，避免出现应力、变形集中的凹角和收缩区。尽量避免在结构单元两端布置楼梯间、电梯间，减少扭转的影响。尽量避免建筑物竖向体型复杂、外挑内收变化过多，力求刚度均匀变化不突变。

第二，抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架，应尽可能设置多道抗震防线，结构应有必要的赘余度和内力重分配的功能，避免因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抗震能力或丧失对重力的承载能力。一般情况下，第一道抗震防线的抗侧力构件应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或者选用轴压比值较小的抗震墙、实墙筒体之类的构件，不宜采用轴压比很大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。适当处理构件的强弱关系，使其形成多道防线，并考虑某一防线被突破后，引起内力重分布的影响，是提高结构抗震性能，避免大震倒塌的有效措施。

第三，结构的抗震能力和安全性，在很大程度上取决于其变形能力。设计中应满足强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固弱构件的延性结构设计原则。如常用的钢筋混凝土框架结构，其抗震能力在很大程度上就是由梁、柱以及节点的延性决定的。承受地震作用的框架梁，除了保证必要的受弯和受剪承载力外，更重要的是要具有较好的延性，使梁端塑性铰得到充分展开，以增加变形能力，耗散地震能量。影响梁截面延性的主要因素有梁的截面尺寸、纵向钢筋配筋率、剪压比、配箍率、钢筋和混凝土的强度等级等。同时，房屋是否能够破坏而不倒，在很大程度上与柱的延性有关。影响柱延性的主要因素有剪跨比、轴压比和箍筋配筋率。除了保证梁、柱构件具有足够的承载力和延性，还要保证各构件的连接部分——节点区不出现脆性剪切破坏，支座连接和锚固不发生破坏。因此，设计与施工中应保证节点区混凝土的强度和密实性，在节点核心区配置足够的箍筋。

第四，楼梯间的设计。历次震害表明，楼梯间一直是框架和砌体结构的震害集中区。砌体结构由于楼梯间整体性不足，地震中墙体破坏或倒塌造成梯段支座失效，进而导致整个梯间的破坏。钢筋混凝土框架结构中，梯板等构件具有斜撑的受力状态，对结构的刚度及扭转作用有较为明显的影响。由于支撑效应使梯板承受较大的轴向力，地震时梯段处于交替的拉弯和压弯受力状态，当梯段的拉应力达到或超过混凝土材料的极限抗拉强度时，就会发生受拉破坏。而楼梯间的平台梁，则由于上下梯段的剪刀作用，产生剪切、扭转破坏。因此，设计中楼梯应参与结构整体计算，以考虑地震作用。应将梯段板作为拉弯或压弯构件进行计算，其配筋宜采用双层双向布置。楼梯的平台梁则应按弯剪扭构件设计，因其受扭作用明显，应加强其上、下部纵向钢筋和箍筋。在砌体结构中，除了楼梯间的四角要设置构造柱外，楼梯间平台梁下也应设置构造柱，所有的构造柱之间宜用圈梁连城一个整体。

第五，抗震缝的合理设置。在建筑中层数、质量、刚度差异过大，可能在地震时引起应力或变形集中造成破坏的部位，应合理设置抗震缝。体型复杂的建筑设置抗震缝时需考虑扭转地震效应，并按规范规定确定缝宽，使抗震缝两侧在预期的地震下不发生碰撞或减轻碰撞引起的局部损坏。当不设抗震缝时，连接处局部应力集中需要加强，同时需仔细估计地震扭转效应等可能导致的不利影响。

二、建筑结构的主要抗震措施

建筑物基础设置隔震装置减震。这一种隔震措施主要是在建筑物的基础与上部建筑之间设置特殊装置，减少地震向上传递，最高可减少地震对建筑物传递能量的2/3，但是，这种措施的缺陷是不适用于高层建筑，因为在高层建筑设置这种装置会延长建筑结构自身的自振周期，起不到减小地震对建筑物损害的目的。通常采用的办法有：摩擦滑移隔震、粘弹性隔震等几种，设置的装置有橡胶垫、混合隔震装置等。

一是选择合理的结构布置方案.在抗震结构的概念设计中，十分重视结构布置方案。从减震的角度看，结构的平而布置应力求简明但适当的减震措施亦可使复杂的结构得以实现。此外，抗震概念设计排斥抗震缝。利用抗震缝将结构划分成若干子结构，通过给每个子结构施加侧向约束，利用抗震缝中的吸能器消耗子结构的能量，从而形成了结构联合振动控制体系，吸能器为结构提供水平控制作用，往往可以大幅度地降低结构振幅.

二是对建成建筑物的抗震加固.在对建筑物的地基或基础进行隔震设计时，我们一定要在建筑物没有动工以前按照隔震设计的措施，完成相应的工作。最迟也是在建筑物的施工过程当中，在建筑物的关键部位设置特殊的隔震装置。然而，建筑物建成以后，如果想对其进行抗震加固，就要采用增加阻尼的办法，在建筑物的结构上重新添加消能减震装置。

三是在抗震缝中作隔振，减少碰撞.当建筑物长度过长或不规则时，都要按规范设置温度伸缩缝，在抗震设防区均按防震缝设置。抗震缝一般设置在建筑层数、质量、刚度差异过大处、可能在地震时引起应力或变形集中造成破坏的部位。防震缝应在地面以上设置。防震缝的宽度应根据设防烈度和房屋高度确定，对多层房屋可采用50～100 mm，对高层房屋可采用100～150 mm。钢结构防震缝的宽度不应小于相应混凝土房屋缝宽的1.5倍。若能够在防震缝中作隔振处理，分析其宽度的科学性，主动减振，这样可以为防止设缝后相邻建筑发生碰撞而导致房屋破坏的问题。如果将抗震缝盖板设计成一种耗能装置，一举多得，可以达到耗能减震的目的。

综上所述，建筑物震害大部分是由于地震时的晃动使结构构件遭到破坏，从而使建筑物不能支持自身的重量而倒塌，以致造成人员伤亡、生命线工程和公共设施的破坏。加强建筑抗震减震设计以及采取一定的抗震构造措施，以达到结构抗震的效果和目的。

参考文献

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[2]中國建筑科学研究院，中国建筑标准设计研究所.建筑结构隔震构造详图[M].北京：中国建筑标准设计研究院.2015.

[3]孙晓霞.概念设计与措施[J].山西建筑，2015，34（33）.

作者简介：

王园园（1983-），女，身份证号码220602198308310623。