建筑结构设计中抗震结构设计问题及策略

贾海洋

（中铁二十二局集团房地产开发有限公司，北京 100043）

在建筑工程项目中，结构抗震性能是评价其结构安全性的重要指标，在实际设计中应坚持以“大震不倒，中震可修，小震不裂”为设计目标，加强建筑结构中的薄弱环节，降低地震灾害对建筑结构造成的损伤，从而达到降低地震灾害引起损失的目的。

1 建筑结构抗震设计的方法及要点

为有效提升建筑结构的抗震性能，在抗震设计的过程中，应注意有效把握设计中的关键要点，从要点入手展开设计。

（1）考虑构件的性能要求。在抗震设计中，设计人员应考虑到各构件的承载能力、稳定、刚度等性能，保证各构件达到对应的防震等级要求。如在框架剪力墙结构中，剪力墙构件为建筑物主要的抗侧力构件，在对之进行设计时应综合各方面性能要求来展开设计，确保剪力墙构件稳定可靠，具有较强的承载能力和抗侧拉能力。

（2）重点部位抗震设计。针对重点部位进行抗震设计，是提升建筑结构抗震性能的有效方式。在实际设计过程中，设计人员可坚持“整体性，分层优化设计”的方式，针对各个楼层受力状况做仔细分析，考虑各个重点结构构件之间的强弱关系，针对各重点结构构件做优化处理，从而使整体抗震性能得到提升。但在局部优化的过程中，应注意考虑对建筑结构整体的影响[1]。

（3）科学应用抗震装置。随着人们对建筑结构抗震研究的逐渐深入，出现了较多的抗震装置，将这些抗震装置科学应用到建筑结构之中，对建筑结构整体抗震性能有较为明显的增强效果。例如，调谐质量阻尼器应用到建筑结构之中，能够有效削减地震力对建筑结构的破坏性作用，从而达到勘正的效果。

2 建筑结构设计中抗震结构设计问题

从现阶段建筑结构设计的实际现状来看，在抗震结构设计上仍表现出较多的问题，如建筑结构抗震设计概念模糊、抗震设计未进行全面的验证、结构合理性有待优化等，下面对之进行具体分析。

2.1 建筑结构抗震设计概念模糊

钢筋混凝土属于现阶段主要的建筑结构材料，但是该建筑材料由于自身重量较大、强度高等特点，使得其在面对地震灾害时较容易出现结构不稳的现象，尤其是钢筋混凝土的连接部位，在地震作用力下较容易出现结构错位从而引起开裂的现象。因此在进行设计的过程中应对钢筋混凝土框架剪力墙结构进行优化，以达到提升建筑结构抗震性能的目的[2]。但是，当前许多设计人员在抗震设计概念上却显得较为模糊，不能有效把握建筑中的关键结构，以致对建筑的抗震性能无法有效把控，降低了建筑物的实际抗震能力。

2.2 抗震设计未进行全面的验证

为有效保证建筑结构的抗震设计达到对应的抗震性能要求，当前应充分利用现代信息技术对之进行全面的验证，优化建筑结构的抗震性能。由于建筑结构自身构成复杂，且结构较为庞大，要想通过实际测试验证显得不切实际，因此在对之进行抗震设计验证时，主要可通过构建抗震模型对其进行动态化的模拟试验，通过这种试验方式发现建筑结构设计中存在的问题，从而达到提升建筑结构抗震性能的目的[3]。但是，在当前此类模型试验并没有得到全面的应用，且在实际应用中对地震发生情况的模拟存在片面性，以致建筑抗震设计优化显得不足。

2.3 结构合理性有待优化

在对建筑结构设计的过程中，每个细小的环节都可能影响建筑结构的稳定性，使得建筑结构的抗震性能降低。虽然在实际设计中，许多设计人员对建筑结构设计予以较高的重视度，但是在具体的把控上却显得较为不足，以致结构设计存在缺陷。例如，在框架剪力墙建筑结构中，楼层不同所设计的沉降缝宽度也存在着差异，按照抗震设计标准，楼层为2～3层时，设计沉降缝宽度在50～80mm；楼层为4～5层时，设计沉降缝宽度在80～120mm；楼层5层以上时，设计沉降缝宽度应在120mm以上[4]。但是在实际施工中却常常未严格按照标准进行施工，以致建筑结构的实际抗震性能受到影响。

3 案例概况

某工程项目为小区住宅楼，项目总占地面积为81234m2，总建筑面积为248256m2。工程项目整体设计高度为59.35m，地下设计为2层，地上设计为22层，整体采用混凝土框架剪力墙结构。建筑工程抗震设防烈度为6度，对应的框架结构抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为三级。为有效保证建筑结构设计达到规定的抗震标准，在进行抗震结构设计时主要应采用一系列科学的策略对工程项目的抗震性能作出优化。

4 建筑结构设计中抗震结构设计策略

在该次建筑结构抗震设计中，主要基于上述问题，对之采取针对性的完善措施，如科学选择建筑物建设地址、构建多道抗震防线、优化抗震结构性能，从而在整体上提升建筑结构的稳固性，使之抗震能力得到提升。

4.1 科学选址

在该工程实际施工设计之前，设计人员结合地质勘查资料到现场对施工区域周边的地质情况、地形条件等进行调查分析，选择最佳的施工区域以及建筑物结构朝向。例如，在地震发生的过程中，会使得地层发生一定的错动，如果建筑物所处区域土层相对较为松软或者地下水含量较高，建筑结构不仅会受到来自地震灾害的直接性影响，而且还会在地震灾害后产生较多不同程度的地质灾害，对建筑结构的安全性造成较大的影响[5]。因此，在该工程项目中着重加强初期的建筑物选址工作，选择一些本身土质较硬的区域开展施工，并对之进行一定的加固处理，使得土层性能达到建筑结构施工要求。密度和硬度较高的土层，在面对地震灾害时，将会对产生的地震波起到削弱作用，从而在一定程度上形成对建筑结构的保护，同时也能够有效降低地震灾害后的一些地质灾害事故发生概率。

4.2 构建多道抗震防线

在该工程项目设计中，为确保其最终整体抗震能力达到规定标准，在设计时对之建立了多道抗震防线。

（1）对建筑结构的平面与立面布置作出优化。平立面设计对建筑结构的抗震性能有着较大的影响，在设计中从结构承载力、结构对称度等方面展开分析，尽可能降低建筑各层受到的地震扭转效能，使得建筑结构的刚心与质心重合。

（2）对建筑结构的抗侧力构件布置展开分析。抗侧力构件在建筑结构抗震性能发挥中起着十分关键的作用，在进行抗震设计时，结合各个结构区域的抗震需求，对其进行有效连续布置，以达到提升建筑结构整体抗侧力性能的目的。例如，该工程项目采用的是框架剪力墙结构，其中剪力墙构件属于最为重要的抗侧力构件，因此在设计时重点从此构件位置开始布设，合理规划各个剪力墙构件的间隔距离，同时兼顾楼梯间、主体结构、电梯间等结构。此外，在设计剪力墙构件时，优先将其设计为L型或T型，在结构条件不允许的情况下再考虑其它结构类型，L型或T型相对而言能够让结构的稳定性得到提升。

（3）科学设计楼盖结构。楼盖结构对建筑物水平作用力的传递有着较大的影响，保证楼盖结构与竖向构件之间的协调性，能够使之在面对地震作用时产生侧向应力形成更好的传递效果，从而达到提升建筑结构抗震性能的目的。

（4）加强建筑结构基础处理。该工程项目设计中，考虑建筑结构的高度和抗震等级较高，在设计时对建筑结构基础做出专门的加固处理，提升建筑结构所在区域土层的密实度，使之能够对地震灾害作用力产生削弱作用。

4.3 优化抗震结构性能

在优化建筑结构的抗震性能时，该建筑结构设计主要从两个方面入手：分析地震灾害具体表现和建筑结构抗震模拟。

（1）在对建筑结构进行抗震设计的过程中，加强对地震灾害的具体表现展开分析，加大对地震发生时的能量输入状况研究，然后在建筑结构设计中做出优化调整，能够更好地降低地震能量的输入，从而有效降低地震灾害对建筑结构产生的破坏。从具体设计来看，设计人员可采用基于位移的结构抗震设计法，对建筑结构设计方案做定量分析，研究建筑结构中的各个结构构件在地震力作用下可能产生的变形，然后对可能产生的变形做定量计算，通过此种方式能够清楚知道建筑结构能够承受的地震能量，以此形成反向推导优化设计，降低建筑结构各层之间的位移量。

（2）应用BIM技术构建建筑结构模型，对建筑结构受地震影响做动态模拟。应用BIM技术基于建筑结构所处的环境，依照已经完成的设计方案，构建出对应的建筑结构模型，然后通过软件模拟地震能量输入，观察对建筑结构模型造成的影响，分析各关键构件在地震能量作用下受到的侧向拉力，当超出其承受范围时，对相应的结构做出优化处理，同时考虑到整体结构的稳定性，通过此种方式来不断优化建筑结构的性能，使之达到对应的抗震等级能力。此外，在建筑结构抗震设计中，对于一些细节上的处理，在设计中应做出明确标注，以确保后期实际施工能够按照相应的标准来进行，使得建筑结构整体抗震性能与设计之间的差异降低，使施工完成的建筑结构能够切实达到对应的抗震等级要求。

5 结语

综上所述，建筑结构抗震设计是一个综合性较强的过程，需要设计人员考虑的因素较多，既需要综合分析地质勘查信息，又需要考虑后期实际施工因素等，然后在设计过程中对整体建筑结构作出优化，以此才能有效提升建筑结构的抗震性能。