谈论建筑工程中的结构抗震设计改善措施

李海燕

摘要：建筑结构的抗震设计是一个完整、系统的过程，从场址的选择到建筑物的结构设计，抗震设计贯穿了整个过程。而且建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。因此如何准确、合理的运用不同的抗震设计方法，是非常重要的，对于不同的建筑、不同的情况应区别对待，从而寻求最合理的结构布置。

关键词：建筑；抗震设计；抗震性能；安全性能

一、抗震概念设计

（一）概念设计的含义

概念设计一般是指不经过数值计算，尤其是在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，根据整体结构体系和分体系之间的力学关系、震害、结构破坏机理、试验现象与工程经验所获得的基本设计原则及设计思想，从整体上确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。概念性近似估算方法有其自身的优势：可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较、选择，便于进行运算。根据上述方法得到的方案概念清晰、定性正确，具有较好的经济可靠性能，可以减少后期设计阶段一些不必要的繁琐运算。

（二）概念设计的重要性

概念设计比抗震计算更具有决定性，因为还没有掌握地震和地面运动的不确定性与复杂性及对结构的复杂影响。而且，当前结构地震计算理论还不能充分反映地震时结构反应与破坏的复杂过程。

所以仅依据抗震计算结果做出的抗震设计有时是片面的，甚至是不安全的。

（三）概念设计的应用与发展

概念设计思想的运用可以拓宽结构设计的思路。传统的抗震结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力，这会造成混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。往往结构工程师只注意到不超过最大配筋率，所以使得肥梁、胖柱、深基础到处可见。以抗震设计为例，计算结构的刚度一般是按照初定的尺寸、混凝土的等级，再根据结构刚度算出地震力，然后计算配筋量。可是众所周知，结构刚度越大，地震作用效应越大，配筋越多，刚度越大，地震力就会越强。所以为抵御地震而配的钢筋，增加了结构的刚度，但是却增强了地震作用的效应，因此要考虑降低作用效应。在当前的抗震设计中一个很好的例子是隔震消能。隔震消能是在基礎和主体之间设柔性隔震层；增设消能支撑；有的是在建筑物顶部装一个“反摆”，地震时反摆的位移方向和建筑物顶部的位移正好相反，加大了建筑物的振动阻尼，降低加速度，使建筑物的位移减少，从而降低地震作用效应。合理设计可以使地震作用效降低到60%，提高了屋内物品的安全性。国内外正全面地对这一研究进行深入的开展。日本已经将该研究成果广泛应用于实际工程中，并且取得了良好的适用和经济效果。

很多结构工程师已经接受了概念设计的思想，而且它在结构设计中发挥的作用将会越来越大。随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，建筑结构设计也相应提出了更高的设计要求。目前要做的是使建筑结构设计更加安全、适用、经济、可靠。

二、抗震计算

结构抗震计算可分为两部分，即地震作用计算和结构抗震变形验算。

（一）地震作用计算

通常情况下，要允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用而且要进行抗震验算， 该方向抗侧力构件承担各个方向的水平地震作用。如果结构有抵抗侧力构件，当其相交角度大于15°的时候， 要分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。如果结构的质量与刚度分布明显不对称，要将双向水平地震作用下的扭转影响计入。对于其他的情况，允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。对于8度、9度时的大跨度结构、长悬臂结构以及9度时的高层建筑要计算它们的竖向地震作用。结构抗震计算的基本方法是底部剪力法和振型分解反应谱法，时程分析法作为补充计算方法。对特别不规则、特别重要的以及较高的高层建筑才要求采用时程分析法。

抗震计算方法的采用要符合以下的要求：

1、可以采用底部剪力法等简化方法的结构有：高度不超过40m，以剪切变形为主而且质量与刚度沿高度分布比较均匀的结构以及近似于单质点体系的结构。2、要采用时程分析法进行补充计算的结构有：甲类建筑与裂度、不规则的建筑、场地内限定高度范围的高层建筑，可取多条时程曲线计算结果的平均值和振型分解反应谱法计算结果的较大值。

（二）结构抗震变形验算

多遇地震下的抗震变形验算：

要进行多遇地震下的抗震变形验算的各类结构的楼层内最大弹性层间位移要符合下式要求： △Ue≤[Qe]h

罕遇地震下的抗震变形验算：要进行弹塑性变形验算的结构有以下几种：7～9度时楼层屈服强度系数不大于0.5的钢筋混凝土框架结构；8度III、Ⅳ类场地与9度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架； 采用隔震与消能减震设计的结构；高度不小于150m的钢结构；甲类建筑与9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构及钢结构。

要进行弹塑性变形验算的结构有： 7度III、Ⅳ类场地与8度时乙类建筑中的钢结构和钢筋混凝土结构； 板柱、抗震墙结构与底部框架砖房；高度小于150m的高层钢结构；属于竖向不规则并且类型烈度、场地内限定高度范围的高层建筑结构。

三、建筑工程杭震结构设计及施工的具体控制措施

（一）建筑工程抗震结构设计环节的措施

对于设计阶段来说，设计阶段是抗震结构的建立阶段，是施工的铺垫，所以，做好建筑工程的抗震结构设计是十分关键的。在抗震结构的设计环节，应该采取的具体措施如下：1、合理选择建筑工程的修建地址，不能在地基基础差，危险的地质条件上修建建筑物。2、在房屋结构的设计过程汇总，要合理选择抗震防裂的轻度，并进行精确的计算，在这个基础上，进行合理的设计。计算是设计的关键环节，设计时要充分考虑到概念和计算的双重作用。3、建筑的外观造型、抗侧力结构以及平面布置都会影响到建筑的抗震性能，所以，对于平面不规则、体型相对复杂的建筑物来说，要设置合理的防震缝。例如，在抗震度在8度左右时，对于立面高、刚度各异的建筑物来说，应该利用防震缝将建筑结构进行分割，成为多个体型比较规则的独立部分，能够有力的减少地震时产生的扭转力。4、在设计中，应该合理的设置一定的结构圈梁和构造柱。对于不同的建筑物而言，其施工设计不同。对于横墙比较小的建筑来说，不宜马上设置构造柱，而应该在增加到适当的层数后设计。当建筑物的层数较高，对于横墙或者纵墙的承重的钢筋硅楼来说，应该合理设置圈梁。要有力的提高建筑物的刚度和抗剪力，一个重要的方法就是在隔开间或者建筑的每一个开间，分别设置构造柱，在没有构造柱的墙内，包括内、外纵墙一级屋盖都要设置一定数量的闭合圈梁。如此设计，使圈梁在平面内形成一个闭合的网络，与构造柱连接，大大提高了墙体的刚度，能够有效的防倒塌。5、要注重对于建筑不同部位强度的设计。对于建筑物的不同部位，对于材料的要求不同，承重墙的强度最大，楼梯间的强度也相对较大，底层的砂浆等级则保持在一般的强度。

（二）施工阶段的抗震施工措施

首先，对于施工来说，施工应该根据图纸来进行施工，对于每一个参数都要进行合理的把握，在施工中，根据不同的施工项目选择合理的施工技术，并规范施工，不能偷工减料。在施工前，要做好施工会用到的材料、经费和人员进行具体的统计，特别要把好混凝土等重要材料的质量关，保证钢圈以及构造柱的施工能够达到强度的要求。对于施工中已出现质量问题的环节要重点控制，并有专业的监理人员进行监理，对于不规范的施工行为及时的纠正，减少质量问题的发生，切实提高建筑结构的抗震强度。

四、结语：

总而言之，对于建筑工程的抗震结构设计和施工来说，要牢牢把握抗震结构设计的原则，选择合理的参数，并结合具体的建筑工程合理设计抗震缝等抗震结构，在施工中，将设计落实到实处，按照图纸施工，并注意每一个环节的质量关，建设真正的民心安全工程。

参考文献：

[1]肖男.对土建结构工程安全性的探讨[J].中国房地产业，2011（03）.