建筑工程结构设计中抗震问题分析

郑林朋

河南省诚建检验检测技术股份有限公司 河南郑州 450000

工程建设的过程中，不仅仅需要注意抗震理念的运用，同时也需要注意抗震设计与房屋建筑自身设计之间的关系，从而提升整体效果。合理且科学地运用不仅仅能够提升工程质量，同时也能够保证人身安全，运用的过程中主要包括高度、承重量、整体布局、功能设计等等。想要强化抗震性能，就需要在诸多施工变量当中进行分析与计算，一方面优化居住环境，一方面提升抗震性能。

1 建筑结构工程抗震设计的作用

1.1 提升建筑物的抗震能力

为了确保建筑结构工程的抗震能力，应做好以下几点：①在建筑结构工程中，必须考虑到地基稳定性因素，选择适合于抗震性的地基，避免地基变形影响建筑物抗震功能；②同一个建筑结构工程单元要选择性质一样的地基，必须将地基的最大潜力包括在建筑物的结构设计中，发挥地基的抗震能力；③建筑结构工程需要规则且对称，目的是减少由于地震活动引起的建筑物变形，并防止由于地震作用力集中而导致的建筑扭曲；④为了提高建筑结构工程抗震性能，我们需要增加几道抗震防线。同时，有必要明确建筑结构工程的受力设计，防止建筑结构工程的局部薄弱。

1.2 降低地震对建筑的影响

降低地震对建筑的影响中，一种常见的方法是在建筑基础和建筑主体之间添加隔震层，这样可以有效减少对建筑物的潜在破坏。例如，在建筑物顶部添加一个“反摆”，“反摆”使建筑物和摆在地震中产生方向相反的位移，从而减小加速度，减小地震对建筑的作用。相关研究分析认为，如果合理设置“反摆”，减少地震影响的概率可以达到65%，可以最大限度减少建筑物的受损程度。该方法已在国内外得到广泛研究，在实际施工中也得到了应用，并取得了优异的效果。

1.3 保证建筑刚度

增强结构整体刚度措施：合理的建筑结构方案选型，避免采用细长的建筑物的形状，控制结构高宽比，加大柱、梁、剪力墙截面尺寸，提高混凝土强度，设置加强层。

2 建筑工程结构设计中抗震问题分析

2.1 建筑物的结构选择不正确

高层混凝土建筑的结构选择需要结合当地的抗震设防烈度决定，不能一味参照国家的抗震设计规范，要因地制宜。抗震结构类型的选择不仅仅是根据混凝土建筑的最大高度值决定的。例如，规范规定框架结构在抗震设防烈度7度时的最大高度不可以大于50m，但是在真正的高层混凝土建筑设计中，当框架结构大于18m时，楼层间的最大弹性层间位移角已经不容易满足规范中规定的限值，并且此时梁柱的尺寸以及配筋也过大，建筑布局受限且经济上造价也过大。因此，高层混凝土建筑的结构选择上需要结合多个方面因素考虑[1]。

2.2 结构规则性

大量的地质灾害现象表明，平立面结构比较简单且有着一定对称结构的建筑在地震来临的时候是有着非常好的抗震性能的，其根本原因就在于采用此种结构的建筑在实际地震中比较容易估计出地震的反应，也比较容易采取相应的抗震结构措施并及时处理。而建筑在结构上的规则性主要是指建筑物在平面和立面上的外形尺寸在抗侧力方面的构件布置、承载力的实际分布情况等多个要素的实际需求。这种结构上的规则性要求建筑在平面上对称且体型比较均匀和简单，在结构刚度上要沿着建筑物的竖向变化且均匀，与此同时要保证建筑物有足够的扭转刚度，并最大程度上减小建筑物在竖向上的扭转影响，且要尽量满足建筑物在竖向上的受力程度和实际承载均匀，以最大程度地减少结构内应力及竖向构件之间的变化对建筑物在结构上产生的负面影响。

3 建筑工程结构设计中抗震措施

3.1 科学设置建筑平立面

建筑抗震性能在很大程度上受到建筑结构的平立面布置情况的影响，因此设计人员要想确保建筑具有良好的稳定性，提高其抗震性能，则应当要科学设置建筑结构的布局。在实际设计过程中，设计人员通过科学设置建筑结构平立面，同时采取与标准相符的建筑抗震设计规范，则必定会有效提高建筑的抗震能力。科学设置建筑结构的平立面主要指的是在设计建筑结构过程中，在确保建筑使用功能的基础上，应当要尽可能选用对称与平面规则的建筑结构，如此一来方可确保建筑物相同楼层的刚度相同。除此之外，还应当要尽可能避免出现建筑物竖向凹凸的情况，这样才可有效确保建筑竖向刚度基本相同，且维持稳定。通过该种方式来设置建筑平立面能够在很大程度上提升建筑的抗震性能。不仅如此，在开展建筑结构的抗震设计过程中要求设计人员能够对复杂性较强的建筑实施抗震缝的设计，不可让抗震缝两侧结构相连，留出中间位置的目的在于防止发生地震的时候，两侧结构出现碰撞。通常都是设置抗震缝在结构变形较为敏感的部位，如若没能科学设置抗震缝，那么就会成为地震时最为薄弱之处，大大削弱了整体建筑的抗震能力[2]。

3.2 科学选择建筑结构体系

进行建筑结构抗震设计的一个重要目的在于将整体建筑抗震能力提高，在具体设计环节能否正确选择建筑结构体系将会对结构的抗震设计有着较大影响。所以在选择建筑结构体系时需要对如下几点内容予以注意：第一，在具体设计环节，设计人员需要一直维持一种建筑物整体思考的方法，也就是某些结构体系不影响整体建筑的抗震性能。即便发生地震建筑物部分受损，但也不会过多地影响到整体建筑的稳定性。第二，在开展抗震设计过程中，需要正确掌握地震荷作用的传递路径。通常都属于水平荷载作用，所以在实际设计过程中需要确保建筑水平方向能够均匀传力。如若存在转换结构，那么在设计时需要确保对应的荷载能够于转换层内发生1至2次转换。第三，在实际设计时，设计人员需要确保各个建筑结构部件的刚度和强度均在规定数值之内。并且一个关键内容就是建筑构件能够均匀受力，尽量防止有应力分布不均或是过于集中的情况。

3.3 强化建筑底层的抗震能力

根据与地震有关的数据，不难验证大部分建筑物倒塌是由于抗震性差所致。通过对底层建筑结构的基本设计中存在问题分析和讨论，可以集中在两个方面：第一，底层框架可能无法满足国家的抗震设计要求，而是扩充空间以满足投资者的利益，通过中空设计增加销售空间和收益，减少了底层设计中柱的应用数量，降低了整个建筑物的抗震等级。第二，建筑物临街问题。一些建筑物经常建设在街道旁边。临街部分主要旨在提高商业街使用的整体效率，大多数只有承重柱，没有承重墙，因此建筑物承重能力大大下降。发生强烈地震，建筑物可能会因为支撑应力过大导致断裂，使建筑物向临街方向倾斜或倒塌，发生较大事故。为了解决上述问题，最佳解决方案是加固环建筑粱圈以及构造柱的方式，以提高建筑抗震性能。

3.4 提升结构的整体性

①选用钢结构作为支撑结构。钢结构是建筑行业中的一项新技术，但已在许多项目中使用。如贵州钢结构发展中心楼，占地26,000平方米，高24层，建筑楼承板将采用钢筋桁架工艺，可以改善建筑物的完整性。高层建筑主要采用钢结构支撑系统，对建筑框架结构的侧面刚度产生积极的影响，可以提高整个高层建筑的强度，提高水平荷载。与纯框架结构相比，钢结构支撑体系的稳定性极佳，适合结构支撑要求。使用环向密封同一平面，可以增加侧向刚度，尤其是在地震负荷较高的地方效果更好。②抗侧力结构。如果建筑结构为框架结构形式，则可以使用钢结构来支撑建筑物的竖向负载和部分横向负载。如果建筑物的结构是多种框架结构的形式，可以通过交错桁架结构调节上下楼层，从而提供单元设置灵活性。该结构在钢结构的平面中，梁柱的弯矩较小，侧向位移较小[3]。

3.5 设置多道抗震防线

①科学选择抵御地震的第一道防线。严格来说，优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑，或者选用轴压比值较小的抗震墙、实墙筒体之类构件，作为第一道抗震防线的抗侧力构件。一般情况下，不宜采用轴压比很大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。但是，根据施工的约束，只能使用单一的框架系统，该框架的支柱是结构系统抗侧力的主要因素，因此应选择“强柱弱梁”设计。②通过安装冗余组件可以形成多条抗震防线。建筑物通常使用双重抗侧力体系：框架-抗震墙、框架-核心筒、筒中筒、框架-支撑。根据水平地震侧力，可以依靠支撑或墙体等框架为主要抗震防线。

4 结语

总的来讲，建筑类型不同，其所具备的性能也有所不同。国家对于建筑业的发展极为重视，确保建筑安全是当前建筑业发展的重要保障。在开展建筑工程结构设计过程中强化抗震设计是确保建筑安全的重要基础。因地震灾害会严重威胁人们的生命和财产安全，对社会具有极强的破坏性，所以必须强化抗震设计以确保建筑物能更好地保障人民生命和财产安全。