建筑结构抗震设计中的抗震结构抗震设计理念研究

武昌首义学院 湖北 武汉 430070

引言

我国相关规范中明确要求如果地区抗震设防烈度在Ⅵ及Ⅵ以上，就需要对建筑结构进行抗震设计。近年来，我国各地区地震事故频发，不仅造成巨大的社会经济损失，而且危害了公众的财产与生命安全。因此，如何提升建筑结构抗震性能、提高建筑物防御地震的能力成为建筑结构设计领域关注的焦点。与此同时，随着社会的发展，公众物质生活水平显著提升，对建筑结构稳定性、安全性及功能性也提出了更高的要求，建筑抗震能力也成为衡量建筑结构质量的重要标准之一。在此背景下，研究建筑结构抗震设计中的行阵结构抗震设计理念，进一步夯实该理念的理论基础，并积累丰富的实践应用经验已经成为一项重要的课题。

一、建筑结构抗震设计基本原则

我国幅员辽阔，部分地区处于地震多发地带，并且所遭受的地震强度有所差异，因此各地区建筑结构抗震设计的基本原则也有所不同。综合来看，建筑结构抗震设计基本原则为“小震不坏，中震可修，大震不倒”[1]。具体而言包括以下三大方面：

其一，在轻度地震区域，地震所造成的荷载作用较轻微，对建筑结构的影响也在建筑结构弹性范围之内。在此区域内建筑结构抗震设计的基本原则为精准核算建筑结构荷载力及弹性限值。

其二，在中度地震区域，地震所造成的荷载作用会对建筑主体结构造成一定的破坏，因此建筑结构抗震设计的原则为对被破坏部位进行修补、加固建筑结构。

其三，在重度地震区域，在地震的作用下建筑结构主体不仅发生了较为严重的变形与损坏，且其结构构件也会出现不同程度的损坏，建筑结构设计的基本原则在于避免建筑物倒塌。

二、建筑结构抗震设计中抗震结构抗震设计理念概述

建筑结构抗震设计中抗震结构抗震设计理念的理论基础为逆静力理论，该理论在对不同等级地震所产生的荷载作用、建筑结构刚度等进行合理假设的基础上明确了建筑抗震作用力的计算过程，并将地震荷载力的作用点确定在建筑结构中心。在该理论的引领下，建筑结构抗震设计理念获得了长足的进步，并逐渐成为建筑结构抗震设计实践的统领[2]。在建筑结构抗震设计中需要重点关注的抗震设计理念主要包括两种类型：

其一为体型设计。从实践经验来看，具有不规则体型的建筑结构在地震中往往更易因荷载力的作用发生结构变形，主要原因在于不规则体型建筑结构较为复杂，地震荷载力会导致建筑平面及空间结构错位，影响建筑结构的稳定性。因此，在建筑结构抗震设计中需尽量选择规则的建筑体型，如扇形、圆形、三角对称形等，以此在水平分布上达到建筑所受地震荷载力的平衡。

其二为平面布置设计。其是指对建筑结构内大梁、柱桩等关键部位的合理、科学规划与布置，当建筑物遭遇地震时，合理的平面布置能够降低其荷载力产生的波动影响，以此提升建筑结构整体的抗震性能。

三、建筑结构抗震设计中抗震结构抗震设计理念应用要点

基于上述建筑结构抗震设计基本原则及抗震设计理念主要内容，下文将简要分析抗震设计理念在建筑抗震结构设计中的应用要点。

(一)增加短柱的受压承载力。建筑结构抗震设计中，除了要满足建筑结构强度、刚度要求以外，还需要满足延性要求。随着建筑物高度的增加，其底层柱所承载的轴力也会明显提升，加之钢筋混凝土自重较大，为了满足建筑结构延性要求就需要控制底层柱的轴压比，此种方式必然会导致底层柱横截面积增大继而形成短柱，甚至会成为剪跨比小于1.5的超短柱。当遭遇地震时，短柱因塑性能力较小会呈现脆性破坏[3]。

提升短柱的抗震性能，主要为提升短柱的延性，可以从以下两个方面着手：其一为增加短柱的受压承载力以减小短柱横截面积、提升短柱剪跨比，继而改善建筑结构整体的抗震性能。常用的设计方法为采用高强度混凝土，但此类混凝土材料自身延性较差，因此还需要采用其他措施保证其抗震能力；其二为采用钢管混凝土柱，在钢管的约束下，混凝土短柱会受到三向压力，可大幅度提升混凝土短柱的抗压强度、极限压应，加之钢管混凝土柱截面约为普通混凝土柱的一半，可以显著提升底层柱剪跨比，继而改善建筑结构抗震性能。

(二)完善建筑立面、结构竖向布置抗震设计。建筑结构体系的合理选择是建筑结构抗震设计中的重要内容，建筑结构体系、结构刚度的变化等都会对建筑结构抗震性能造成不同程度的影响。首先，需要从建筑结构整体入手，充分考虑某一建筑结构强度、刚度等对整体结构抗震能力的影响。同时要保证建筑结构之间留有一定的赘余度，当建筑物遭遇地震时，即使某一建筑结构遭到破坏也不会影响整体结构的稳定性；其次，在建筑主体结构竖向布置时，要充分重视对竖向刚度的控制。以框架结构为例，在建筑结构抗震设计中要保证某一楼层与其相连上层楼层之间侧向刚度纸笔不低于0.7；该楼层及与其相邻楼层之间侧向刚度比不低于0.8等。以此降低竖向刚度薄弱层对建筑结构的影响。

(三)分体柱设计的合理应用。当建筑结构受到地震荷载力的作用时，建筑结构内的短柱会出现受力不均匀的现象。因此当地震发生时，建筑结构内的短柱极有可能会因抗剪能力不足出现裂痕、严重错位，甚至会出现短柱倒塌的现象，导致建筑结构抗弯、抗剪效力无法正常发挥。因此，在建筑结构抗震设计中，需要在抗震性能规划的基础上合理选择分体柱设计，借助人力作用消减建筑结构内短柱的延性破坏，保证短柱所承受荷载力与其抗弯、抗剪效力达到平衡，继而提升建筑结构整体的抗震能力。

结束语

现代城市的发展对建筑结构抗震设计提出了更高的要求，为避免地震威胁公众财产与生命安全，需要充分中抗震结构抗震设计理念在建筑结构抗震设计中的应用，并选择能够满足建筑结构抗震设计、建筑结构施工等要求的抗震措施，在提升建筑结构抗震性能的同时保证建筑结构功能设计的合理性与科学性。