建筑工程结构设计中抗震问题分析

兰海霞

1 前言

地震是一种难以避免的自然现象，一旦发生就会造成人类社会的重大灾难。多年来国内经历了大大小小无数次地震，承受着十分严重的后果。如何将抗震设计理念与结构设计相联系成了建筑结构设计人员最为重要的工作内容之一。将抗震特殊构件设置于建筑物中防止建筑物因地震倒塌，抗震设计有很多种类，应根据不同的建筑物结构特点进行选择。

普遍都是采取概念设计来模拟地震的情况，从而得出地震的实际情况，而且要依据相关模拟的有关参数来对建筑结构上的计算，因此得到相关的建筑抗震结构，更好地保障现在建筑物结构的总体抗震性能。同时也对建筑在一些大地震的情况下结构的弹性变形进行精确的计算，保障设计能够达到相关抗震的要求。

在建筑结构的抗震设计当中，设计目标是设计工作的重要方向，所有的设计都要围绕这项目展开。由于地震有较大的不确定性，要根据性能的抗震设计要求来预计各种等级的地震影响。我国的抗震有关规定，对于在地震断裂带两边10km当中的结构要计入近场影响。在抗震设计当中对于主体结构来讲，结构的性能划分成3个水平，即使用良好、人身安全以及防止倒塌。

2 建筑结构设计的作用及遵循的基本原则

2.1 建筑结构设计的重要性

设计人员在进行建筑结构设计之前，需对现场的水文情况和地质情况进行详细的科学分析，在建筑结构设计的工作过程中，需要充分发挥自身的专业性，重视设计的质量，根据建筑的功能需求对建筑基础进行科学合理的设计，保障建筑工程的安全性和稳定性。目前，许多大型的建筑物其内部的建筑结构设计比较复杂，所以设计难度相对较高，对此为保障建筑结构设计的质量，相关设计人员必须以单位的技术水平和实际现场的地质勘测信息为依据，进行科学的建筑结构设计。确保建筑结构的设计方案科学、可行。

2.2 建筑结构设计遵循的基本原则

结构功能要求主要体现在适用性、耐久性以及安全性三方面。适用性在正常使用阶段，科学判断其综合性，无较大的裂缝和变形产生，在不出现震动与变形的情况下可以正常地进行使用；耐久性指在正常情况下对建筑物进行科学有效的维修养护，避免其发生风化和锈蚀，一定程度上延长其使用寿命。

安全性是建筑自身所能承受的正常作用，同时对于建筑突然受到一些外力影响时，确保其只发生一些细微部位的损坏，而不会出现整体性的破坏。充分发挥建筑结构的功能是建筑结构设计的基本原则，在此基础之上还要实现安全、经济、方便、美观的高标准要求。

3 建筑结构抗震设计中存在的问题

3.1 设计人员的抗震设计概念不明确

抗震减灾设计是为了更好地抵御大地震中的灾害，提高抗震减灾能力，避免造成生命财产的严重损失。但是现在仍然有很多设计人员的建筑理念是用大量的优质钢筋混凝土来抵抗地震。实践证明，建筑材料结构中主要钢筋的固定不尽人意。而且，钢筋数量的增加不仅会直接降低建筑材料的延性，还会降低建筑结构的整体抗震适应性。因此，越来越多的研究发现，单纯通过计算钢筋数量来设计和分析结构的抗震能力是不全面的。

在建筑结构设计中，不仅要突出需要加强的薄弱部位，还要突出不能被地震破坏的薄弱部位，以保证整个建筑主体结构的安全。由于基础构件的严重破坏往往直接消耗抗震建筑的大量能量，建立正确的建筑结构设计指导理念才是我国抗震建筑设计真正的基本指导思想。

3.2 抗震设计在结构设计中不够重视

目前，许多建筑的主体结构在多次地震中遭到严重破坏，这也是由于目前的抗震设计在建筑结构设计中的重要作用不够明显，设计人员不够重视。这些安全问题和隐患，在遇到大地震时可能会逐渐放大，它已成为严重威胁人民生命和公共财产安全的重大社会问题。因此，在充分考虑抗震建筑实际工作环境的基础上，应做出合理的设计选择，以提高抗震设计水平。

4 建筑结构抗震设计方法

一直以来，传统抗震设计就是单纯增加结构的强度和刚度来抵抗地震的侵袭，就是人们常说的“硬抗”。这种设计的原理是将地震能量直接传递给结构构件，结构构件的设计是抗震设计，以此来承受地震能量。这样方法虽能保证地震下结构的整体性，而且结构也不大容易倒塌，但是，结构损失是在所难免的。

近年来，我国抗震技术也在不断向前迈进，技术人员提出的抗震设计也在实践中被不断地证明。当下，主流的抗震方式有以下几种。

4.1 建筑结构减震设计

在我国建筑结构设计过程中，建筑结构工程师越来越重视建筑结构的抗震设计方法和相关的技术。其中，建筑结构阻尼技术主要是通过相关的阻尼装置，有效降低建筑结构主体结构的振动应力，大大增强了建筑结构的抗震性能和稳定性。

通常，在建筑结构抗震技术中，一般只采用建筑结构抗震技术的一个分支，通过阻尼技术在建筑结构设计中的有效应用，能够增强整个建筑结构的抗震性能。同时，也有效减少了建筑结构和工程设计中产生的大量经济投资。新型减震技术使建筑结构内部结构更加牢固、稳定，从而使建筑结构更安全。

4.2 延性减震设计

多震国家的建筑结构设计主要方向都开始朝延性抗震理论过渡。延性减震设计，顾名思义，就是用材料的延性来减少地震的破坏力。因此，设计时就要增加结构或者构件的延性，通常是通过塑性铰的设计来增加延性的。

延性抗震的目的就是结构构件可以产生塑性变形，也能造成损坏，但是不能够倒塌。结构设计时，往往会让其具有滞回的特性。通过这种特征来抵抗地震力的弹塑性变形，这样在大地震发生时，产生的是反复的弹塑性变形循环，以此来保护建筑。

4.3 新结构

型钢混凝土在抗剪力能力以及延性方面也高于传统钢筋混凝土结构，耗能能力强，因此具有良好的抗震性能，能保证建筑结构的变形在安全的范围内，也就避免了建筑结构因变形过大而产生的质量问题，能够显著延长建筑结构的寿命及提升安全性。对比传统的抗震设计，没有增加成本而且降低了材料的费用。

上述抗震设计中，在实际中应用最多的是前两种设计。这两种设计采用的方法、措施都是截然不同的，设计的机理、使用范围也不一样，因此这两种是相互独立的，在工程中可以通过协调使用起到更好的效果。

4.4 适当提升建筑物抗震设计等级

如果建筑结构抗震性能设计标准等级不合理，其结构抗震设计性能将大大降低。因此，为了进一步优化和提高建筑结构的抗震设计性能，结构设计人员通常需要制定合适的设计标准等级来提高建筑结构的抗震性能，以防止建筑结构出现严重的变形、扭曲、鼓包等抗震现象。比如在各类高层建筑工程中，结构设计人员需要用计算机分析软件进行综合统计分析，根据各个工程的物理刚度，准确计算出工程结构的扭转力和位移。

结构设计人员应不断遵循建筑形状的常规设计，符合国家相关技术规范，合理测量和判断高层建筑的物理刚度，确保高层建筑的扭转力和位移刚度在1.1～1.2之间。剪力墙和简化连梁的要求应符合下列要求：当连梁跨度高度比不大于2时，需要考虑配置一个十字暗柱支撑；当连梁跨度的高度比不大于1时，可以考虑交叉暗柱支撑。

地震运动的主要原因之一是该地区地壳的垂直运动，这与内部地质和地理结构的运动密切相关。为了有效保证建设项目内部地质构造的运动结构更加合理，设计人员必须认真收集和分析具体地质和地理调查统计资料，并根据具体地质和地理环境条件，准确判断和找出该地区地壳垂直运动的运动趋势和特征，分析该地区的地震运动趋势，确保区域建筑工程地质结构总体布局和该区域地震运动趋势大致处于相对垂直的运行状态，有效降低特大地震对区域建筑工程前期工程设计的不利影响。

4.5 科学计算主体承重柱分布

承重柱直接影响建筑结构安全系数，根据详细建筑结构的实际数据，科学地计算出主体承重柱的尺寸，结合建筑物的质量分布情况，制定承重柱的具体分布数量。如：某高层或超高层写字楼，对其进行技术分析，建议用平板式筏形的基础架构，建筑标准层建议设计为普通的框架梁结合现浇的空心板结构体系，结合框架与核心筒，其结构简单，一般采用的是立面和平面相结合的规则，基础结构多是立面和平面相结合的规则。

而基础多是天然的桩基。若发现建筑混凝土的折算厚度较大，会影响配筋量，且会加大自重，进而造成主楼板、筏板的基础承载力不足等后果。若梁截面较大或者是板较厚，则没有很好地落实经济效益，不利于墙柱弱梁功能的实现，结构自重也会受到影响，地震力受到加强，竖向构件安全性较低。

相对来说，核心筒剪力墙内隔墙的受力偏小，则在设计上相应的厚度也会偏大。在整体结构设计上，侧重“以柔克刚”方式，但是需要保障各项指标满足要求。自重增加的原因有很多，科学计算主体的承重分布显得尤为重要。

5 结束语

一个建筑工程质量的好与坏对人们的安全有着直接的影响。建筑设计是一种专业性极强、责任非常重大的工作，优秀的建筑设计能够有效提升建筑物的适用性、安全性、合理性与经济性，然而在实际的设计工作过程中，比较容易出现多种建筑结构设计方法与概念上的错误，主要包括以下几点。

第一，因为设计人员没有重视对于一般建筑的设计工作，没有结合实际情况，盲目的套用以往的设计。

第二，则是因为在设计方法与设计规范等职业素养上的不足。

第三，一些设计人员对于力学的知识不明晰，无法对结构的验算结构有着准确的判断，无法建立出准确地计算模式，减少或者避免这些错误的出现，对提升建筑结构设计的质量有重要的价值。