关于建筑结构抗震设计几点问题的思考

胡铁亮

（四平市建筑工程服务中心，吉林四平 136000）

地震作为一种相对随机的振动，发生时的时间比较短，时间从几秒到2—3min 时间不等，但却极具破坏性、不确定性、随机性和一定的复杂性。为了降低地震的危害，保障人民的人身财产安全，必须重视建筑结构抗震设计。按照目前的测定技术，对建筑物所遇到的地震参数和地震特性还没有精确有效的预测方法。因此，要对建筑结构抗震设计中建筑结构的空间作用以及技术、经济和使用条件等因素进行综合比较和准确的分析。

1 合理的选择建筑结构体系

建筑结构体系是整个建筑结构的核心内容，对建筑安全性至关重要，建筑结构体系作为整体建筑结构设计的关键部分，这就要求初期在进行选择时必须保证结构体系的科学性与合理性。例如由梁、柱构件等通过建筑节点连接构成的建筑物框架结构，框架梁和柱不仅承受建筑垂直荷载，还要承受建筑水平荷载，同时还要为建筑物提供可以进行灵活布置的内部空间。当建筑物的高度较低时，这时建筑物承受的水平荷载相对较小，那么在进行建筑设计时就可以选用相对简单的框架结构体系。但如果建筑物的高度较高，这时候建筑框架结构就要受到较大的水平力，建筑物的结构受力不平均，容易产生抗震性能比较弱的部分，同时框架结构由于构件截面的惯性矩相对较小，也会使建筑物的侧向刚度偏小，进而产生侧向较大变形，遭遇地震时，建筑物中的薄弱层会率先屈服，产生弹塑性变形现象，导致建筑物弹塑性变形集中。地震对房屋建筑的破坏最明显的体现在建筑的角柱和边柱，特别是建筑物的梁体结构比较轻，柱体结构比较重，以及柱体上部结构重下部结构轻时，如果发生地震，建筑物的破坏会更严重。因此在进行建筑结构抗震设计时，应充分考虑框架结构的具体属性，其柔性结构以剪切变形为主，使用高度受到极大限制，通常在非抗震设计、层数相对较少与高度相对较低的建筑中使用。建筑结构体系作为整体建筑结构设计的核心部分，必须保证其科学合理，并严格按照以下措施进行。

（1）绘制详细的建筑图纸并进行科学合理的计算，在建筑物结构设计时，就要科学的计算好主梁的位置，主梁要放在建筑物的主要受力点上，保证其重力能够短时间内垂直作用在建筑物的主要受力点。

（2）确保较高的建筑结构体系的强度与结构体系高强度设计的合理性，看一座建筑物的抗震结构是否科学合理，可以通过建筑物结构能够承受的作用力的强度来判断，在建筑物进行结构设计时，首先就要强化建筑结构薄弱部位的抗震能力，这就要求在进行建筑物结构设计时，对建筑物节点构造进行完整计算设计，从而能够最大程度的对房梁和房柱顶端的塑性进行分散，最终达到科学合理的加强建筑物结构框架中最薄弱部位抗震性能。

建筑物的抗震结构体系构建时要科学的计算整个建筑物的受力点，并在建筑物受到作用力的时候传力的路径要科学合理，只有这样才能确保建筑物的抗震分析更贴近在实际地震中建筑物的抗震表现，帮助建筑工程师在设计建设中提高建筑结构的抗震性能，是结构选型和布置建筑结构抗侧力体系中首先考虑的重要因素之一。

在建筑结构设计中，进行多道抗震防线设计，可以更好的保障建筑结构的抗震安全。建筑物多道抗震防线建设主要有以下几点：首先，建筑物的抗震体系是由许多个延性较好的分体系组成并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。其次，应设计最大可能数量的建筑内、外部赘余度的抗震结构体系，并有意识地建立起塑性屈服区的系统分布，从而能够使建筑在地震中尽可能的吸收和耗散地震作用力，降低对建筑物的破坏。

2 抗震场地的选择

建筑物所处位置的抗震性是建筑物抗震设计的首要依据。在建筑设计初期就要针对当地的地质结构及地震活动实际情况进行详细的调查分析，综合评价建筑物所在场地的抗震性和有助于进行抗震设计建设的场地，最大限度的避开能够对抗震设计造成影响的区域。因此在实际进行建筑结构抗震设计过程中应充分考虑建筑场地在选择时对建筑抗震地段的具体划分：

（1）有利地段：基岩稳定，土质坚硬，地表开阔、平坦、土层结构密实、均匀的中硬土等；

（2）一般地段：介于有利与不利之间的地段；

（3）不利地段：软弱土、液化土、条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、陡坡、陡坎、河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（含故河道、疏松的断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基），高含水量的可塑黄土，地表存在结构性裂缝等；

（4）危险地段：地震时可能发生山体滑坡、崩塌、地箔、地裂、混石流以及在发震断裂带上其他可能发生地表位错的地表位置。

在选择抗震地段时，一定要选择土质软弱，土地液化和地质元素分布比较不均衡的地段，对于达不到上述要求的地段，在施工前期就要对地面进行科学合理的抗震设计，对建筑物的地基进行稳定，对地面的强度进行强化。另外，对于存在滑坡和地裂隐患的场地，要做好全面的保护措施，科学有效的对建筑物的建造地面进行稳定处理。如果建筑物的地基是打在在粘性土质区域和土层分布很不均匀的区域，在对建筑物进行地基建造时还应对地基进行加固或者采取桩基的施工手段，以此来进一步提升建筑物基础和建筑物上部结构的抗震性。场地设计还应符合国家的相关方针、政策，密切注意节约建筑用地，在建筑选址过程中应做到不占或少占农田，尽可能的依靠先进技术和科学措施，实现充分合理的土地利用。贯彻执行“在保证适用、经济的条件下，加强建筑物美观”的基本原则，正确处理建筑工程过程中各种人际关系，力求建筑工程投资的经济效益最大化。建筑工程场地的总体布局，应考虑建筑物出入口位置、内部交通线路、建筑物的形状、高度、朝向、采光、内部空间、绿化设施等，以及相关建筑间距、用地与环境指标，均应满足所在城市整体规划的要求，并同周围环境相互协调统一。

3 重视建筑形体及其构件布置的规则性

建筑形体即建筑的平面形态及在各剖面的具体变化。规则建筑就是指建筑物在平面与立面的形态比较简单，在防御侧力与承载力的表现中变化平均、连贯，且建筑物形态为对称结构。建筑物的“规则性”是建筑设计过程中，综合考虑各种影响因素的要求，建筑物程规则性有利于帮助建筑物增强抗震系数，而且经济的合理性也更突出。首先，建筑物程规则性，可以更好的抵御地震的破坏。根据统计，在地震灾害中结构简单、形态对称的建筑更能够抵御地震的破坏。对称结构的建筑物因其力量传导路径清晰直接，地震时更容易估计其具体反应，进而采取更为有效的抗震构造相关措施和进行仔细维护。其次相对规则的建筑物（特别是规则的高层建筑物）有很高的经济实用性。依据大量的工程经验，比较规则的建筑物的建设指标更容易符合建筑工程规范。并且在地震灾害中建筑物的各组成构建的应力分配平均，使建筑构建的配筋大小相对适中，能够将建筑成本控制在相对合理的范围内。而建筑物不规则结构就更易受力出现抗力薄弱的部位，应根据规范对结构进行内力调整并采取有效的抗震构造措施进行加强处理。从而使得内力变大、计算配筋变大，局部抗震构造更加烦琐，使工程造价有较大幅的增加。合理合规的建筑形体和科学的布置在抗震设计中处于头等重要的地位。应提倡平面、立面相互对称。在以往的地震灾害中表明，建筑物结构越简单，形态越对称，在发生地震时越能够承受地震作用力而不被破坏。这是因为在建筑设计是就会考虑到建筑受到地震破坏的情况，在进行建筑设计建造中就进行了结构优化。建筑的“规则性”体现在建筑物的外形尺寸，应力构件分布，建筑质量分布以及建筑物的承载力的分布等，并且还会因为建筑类型不同拥有不同的变化，这就需要工程师之间进行沟通配合，才能保证建筑拥有良好的抗震能力。

抗震方案设计是一项要求非常高的工作，不仅要严格按照抗震设计规范要求进行，对于不规则平面和出现竖向不规则情况进行空间模型计算还要对其他的各种因素进行综合考虑。按照设计方案进行建造的建筑物在发生地震等自然灾害中的安全系数是很高的。就当前建筑平面布置来讲都是符合抗震概念设计原理的，设计方案不符合设计要求就不能够被审核通过。建筑物的对称性能够很好的分散地震产生的冲击力，因此，在建筑物设计时一定要将建筑物的对称性合理落实到实践中。在实际情况中引起建筑产生不规则的原因还有很多，特别是体型相对复杂的建筑，通过具体的定量指标进行不规则程度的划分并规定其限制范围非常困难。但是，拥有丰富经验与良好抗震知识素养的优秀建筑设计人才，应该对自己设计的建筑具备的抗震性能合理估计，对建筑物的形态进行规则程度评定，严格筛除忽视建设地区地震情况的建筑设计方案。

4 结语

综上所述，通过分析建筑结构设计建设中的抗震理念，进一步完善和提高抗震设计建筑结构体系、抗震的场地的选择、科学合理的设计建筑物的外部形态及及其构件布置的规则性，在建设中严格遵守建筑规范的要求和设计基本原则开展科学合理的建筑设计，以确保建筑物在地震中的抗震功能的可靠性和安全性，将建筑结构实际抗震设计中依靠弹塑性变形进行消耗地震能量的特点充分发挥，进而提高建筑结构的变形、能量消耗与整体抗震能力，从而达到建筑结构设计应具有的抗震安全性的要求。