建筑结构设计中抗震结构设计问题及策略

陈雷飞 华东建筑设计研究院有限公司安徽分公司

在世界各国和地区，地震是常见的重大地质自然灾害，我国重大地震灾害发生活动概率很高，在目前世界上占据30%左右的比重。由于我国的重大地震灾害活动发生频率较高，各个地区经常受到地震影响，严重影响了我国国民经济发展。所以，在现代我国所有建筑行业中，建筑设计和建筑施工单位要特别注意提高建筑的结构抗震性能，要对结构防震和建筑减震设计和施工方法不断完善，避免结构抗震性能方面的安全隐患，避免隐蔽工程的质量缺陷，尽最大能力确保人民建筑财产的安全可靠。

一、地震对建筑工程造成的影响

（一）对建筑结构的整体性破坏

在进行高层建筑结构主体的实际抗震设计施工过程中，如果直接采用钢筋混凝土作为主体结构材料进行抗震设计，将会使高层框架结构受到较大的地震影响，尤其是水平结构体系不规则时，建筑的整个主体结构面受到较大的地震的直接影响，同时也可能会直接使高层建筑主体结构的整个平面框架发生较大的扭转位移，尤其结构端部的薄弱位置，会产生严重的位移变形。在地震高烈度区，没有合理的抗震设计，比如类似于“鸡腿建筑”会发生整体结构坍塌，产生严重的地震灾害。或者没有合理的安全防线，结构同样会发生比较突然的脆性破坏，进而发生整体性的结构破坏。

（二）对地基的破坏

在各种高层建筑中，地基破坏是建筑工程非常重要的一部分。在建筑地基的设计中，在软土层上的建筑物，将会受到地震自然灾害更为严重的破坏。地基层的破坏也是近年地震自然灾害中地基破坏较为主要的一部分。同时在一些高层建筑中，地基的基础施工技术采用的主要是以软土施工技术来进行基础施工，在软土中建筑地基一旦发生液化沉降现象会直接导致严重且明显的主体倾斜；这种大的倾斜随着地震波以及地基的液化沉降，将会越来越严重。这种现象对于整个建筑物的结构破坏严重程度不言而喻，甚至还有的可能会出现主体断层或者裂缝。所以为了更好保障安全，在建筑地基的结构设计中一定是需要采用更为合理化或者科学化的建筑地基结构设计。

二、建筑结构中的抗震设计

（一）防震缝处理

在现代建筑施工过程中，建筑的主体结构接缝若处理不合理，会对整个建筑物的质量造成严重影响。由于地震的方向随机性和巨大的破坏性，对于不规则的建筑结构，会导致结构抗力体系传力不明确，局部位置可能吸收更多的能量，从而产生结构破坏。所以在，在建筑设计过程中合理设置抗震缝，可以将建筑结构分成单独的一个独立抗震结构，并且在这个独立抗震结构中适当地预留出一定宽度，可以避免独立结构在地震作用下的相互干扰，降低抗震破坏可能性，提高结构抗震合理性。

（二）选择合适设计方案

在我们选择设计方案时，首先所需要综合考虑的因素就是设计施工时的地点以及实际施工条件。确定好施工地点以及实际各个方面因素后，考虑的是高层钢筋混凝土建筑的结构合理性，以安全、科学的建筑结构方案去设计，并考虑建造成本和施工安装难度。合理的结构设计方案应该有多道防线且刚柔结合。比如高层结构，不单纯采用框架，而是将框架和抗震墙结合起来，在地震发生时，组成多道防线，可以有效的抵抗地震灾害。再者，可以采用钢结构设计方案，提高结构延性，在地震作用时，通过钢结构的高延性，合理的出现结构铰，吸收地震能量，可以有效的降低结构破坏，保障人民在地震发生时的生命安全和财产安全。

三、建筑结构设计中抗震设计的重要策略

（一）提升专业能力，重视设计人员的结构概念

在现代建筑结构设计中，由于高周转，高强度的设计周期，前期方案设计中并未过多考虑建筑的抗震性能。由于部分方案人员缺乏相应的结构专业知识，或者专业知识水平不足，主要着眼于建筑的效果，而忽略结构的合理性，给后期的结构设计带来很大的难度。若后期结构设计人员同样没有较强的抗震概念，会给整个结构带来安全隐患。针对此种情况，应对整个设计流程线上的专业人员进行定期的专业培训，尤其是抗震概念方面的培训，让抗震概念深入每个设计人员。尤其是一些大跨度，大悬挑等复杂的建筑结构，更应该对相应的设计人员进行培训，在方案阶段就提出合理的，科学的，抗震性能高的建筑意向。

（二）针对性选用延展性高的材料

由于地震作用的巨大破坏性，如果仅仅提高结构刚度去抵御地震作用是不合理的，也是不经济的。采用延性高的材料，在地震发生时，延展性好的材料可以发生较大的结构变形，吸收地震能力，在地震反复作用下，也不至于发生突然性的脆性破坏。设计时应针对不同的建筑，采用对应合理的建筑材料，在兼顾结构材料强度的同时，又能有很好的延展性。所以，合理的建筑材料选用，能够在最基本的层面上保证结构的抗震性能。

（三）抗震措施的清晰表达

大型建筑结构工程，对工程工艺和抗震方面的指标要求较高，且整个结构涉及到的专业较多，建造周期较长。在设计过程中，不仅要结构方案概念合理，更要清晰的体现在施工蓝图中。蓝图表达不清晰，或者没有明确表达出来时，施工队伍可能按照自己的理解进行施工，这无疑会产生一些安全隐患。所以，对于重点部位或者复杂部位，应由专门的大样或者说明来表达，并不能一味的索引图集，应该给出具体的，详细的做法；在施工技术交底时，应对这些部位进行详细的解答，并要求按图施工。比如钢结构的梁柱节点，或者柱脚节点，有时需要到达良好的延性，需要进行特殊处理，或者某些地方要求采用铰接节点，以释放节点弯矩；这些有特殊要求的地方，若在图纸中没有明表达，很有可能与理想的结构抗震概念背道而驰。所以，清晰的图纸表达，明确的图纸技术交底，对于整个结构的抗震性能同样至关重要。

四、结语

在这些地震自然灾害中，由于人们对地震的认知有限以及地震的不确定性，而且会产生严重的破坏性。这些因素都要求在建筑结构设计时，一定要充分了解和意识到地震的破坏性，对大自然有敬畏之心，针对不同的结构，提出有针对性的结构方案。在方案阶段时，设计人员就应该介入，确保在方案阶段就有合理的结构方案，从而保证实施的建筑有较高的抗震性能。设计人员在图纸表达时，应有较强的使命和责任感，确保关键部位有对应的详细表达，避免施工队伍产生错误的理解而降低了结构的防震能力。