建筑结构设计中的抗震结构设计分析

卫中海

山西华鼎建筑设计有限公司 山西 运城 044000

我国幅员辽阔，很多地区都处于地震带上，地震带来的损伤与影响非常严重，因此建筑工程在建设设计的过程中都融入了抗震结构理念。经汶川、玉树等地震考验后，我国建筑工程抗震结构设计要求逐步高。建筑工程抗震设计变得更加专业与复杂，因此必须对设计特点进行详细分析考量，才能够达到较高的设计质量。然而从当下实际情况上来说，我国建筑抗震结构设计还有很多需要完善的内容与方面，这严重影响了建筑工程的抗震能力及水平。此状况必须要得到改进才能更好的提升建筑工程抗震能力。

1 建筑抗震结构设计的特点

首先，建筑抗震结构设计必须要针对结构受力情况进行监测分析。由于建筑结构无论从整体柔韧性上还是整体承载力方面，都需要综合考量受力的稳定与均衡，而这对建筑在较大震动情况下是否可以保持稳定造成了一些影响。因此，在实际结构设计期间，必须要对建筑受力状态进行综合考量分析，对结构与连接点的连接情况进行有效监督检测，这样才能够保证一旦发生地震，也不会对建筑造成较大的能量冲击。这样一来，就可以保证建筑在地震当中始终维持受力平衡，避免主体结构因此而受损[1]。

其次，建筑抗震结构设计必须要考虑到轴向变形问题，高层建筑工程承担的竖向荷载量比较大，不仅存在一些轴向变形问题，还可能会对连续梁的弯矩造成一些影响，进而导致在负弯矩值变小的同时增大正弯矩值。因此，在抗震结构设计的过程中，必须要对轴向变形情况进行准确计算，从而准确调整下料长度，避免剪力与位移造成较大影响。

最后，建筑抗震结构设计还需要考虑到结构的延展性，结构延展属于建筑设计期间的一项重要指标，一些中低层建筑延展性比较小，而高层建筑延展性比较大，这导致在地震发生之后，高层建筑出现变形的几率也更大。为了降低在地震当中高层建筑出现较大变形导致构件损坏，就需要在结构设计上使用一定措施来改善建筑结构延展性，提升建筑结构使用效果[2]。

2 建筑抗震结构设计的基本原则

2.1 建筑场地选择的基本原则

场地条件属于造成建筑物发生地震损害的一项主要原因，因此，在选择建筑物场地的过程中，工程师必须要注意对场地的工程地质、地震活动、地震地质等可能会对工程造成影响的相关因素进行把控。在这一过程中，必须要结合具体工程的实际需求，将对抗震具有良好作用、不利影响、危险因素的相关地段来进行综合性的评价分析。对地段的选择必须要倾向于选择对建筑抗震具有良好作用的地段，例如该地段平坦、开阔，同时场地坚硬，选择期间需要避开一些对抗震效果不好的地段，如果无法及时避开，那么就可以使用有效的抗震策略来对地段进行优化[3]。

首先，需要结合地质条件选择合适的区域，对于大多数建筑物，选择一个稳定的地基非常重要。设计师应该优先选择地壳稳定和不存在潜在地质灾害的区域建造建筑物，并且需要根据当地的地形、地貌和地质条件等因素设计相关抗震技术方案。

其次，则是需要考虑气候和自然灾害的影响，某些自然灾害，如洪水、飓风、地震等，会对建筑物产生巨大的破坏，对人身安全存在威胁。因此，在进行建筑抗震设计时应该综合考虑地理位置、自然灾害频率和气候条件等因素，并在设计过程中考虑增加建筑物的防护能力。

再次，则是需要确定地基性质。岩石层、土壤以及含水情况等因素会对建筑的抗震性产生重大影响。设计者需要了解当地研究确保该建筑物所处地区地质特性，并根据不同类型建筑物的需求，开展适当的地基工程，如加固操作和底部加倍筋等。

2.2 建筑物体型的确定原则

现如今建筑物类型越发复杂化，在这一过程中，必须要追求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀的建筑物类型，这能够更好的减少地震而产生的变形、应力集中、建筑物扭转等情况。

首先，需要适应地震区域，建筑物的体型必须根据所处地区的地震状况进行确定。比如，在地震频发的区域，宜选择抗震更为有利的规则体系建筑。

其次，则是需要结合建筑性质选择建筑物体型，不同类型的建筑物对于建筑体型的要求是不同的。例如，住宅和办公楼的建筑体型需要更加注重实用性与美观性；而医院和学校则需要更大空间的休息和储存设施等。

再次，则是需要针对建筑形式进行建筑物体型确定，建筑形式是指建筑物在立体空间中的特定配置模式及其具象化表现。对于不同的建筑形式，建筑物的体型必须符合相关标准和某些规范。如在平房、夯土等底盘类建筑中，墙体应该尽可能加厚加强才能保证抗震性能；而自由曲线造型的建筑体型在保持建筑物美观的前提下，也需要满足抗震的基本要求。

最后，则是需要结合社会经济条件确定建筑物体型，建筑物体型的确定还应考虑社会经济条件，包括工程费用、土地使用费用等。在需要控制成本的情况下，应该根据可负担的预算确定建筑物所处的大致规模。

2.3 选择合理的抗震结构体系

对建筑物结构的布置，需要选择多道抗震防线，这一步骤的主要作用在于可以有效避免由于连续性地震而造成的冲击和影响，这对提升建筑物防震能力具有重要的作用和意义。建筑物结构必须要保证具有充足完善的抗震承载能力，同时也需要具有良好的变形能力以及耗能能力，从而有效避免地震作用对抗震结构体系造成的破坏和影响。除此之外，对建筑物结构的刚度和强度也需要进行合理分配，避免建筑物上出现一些薄弱环节。对于这些薄弱环节，必须要使用合理的措施进行优化与改进，适当进行加强，这具有重要作用和意义。

首先是框架结构，框架结构是一种常用的抗震结构体系，它具有强度高、刚度较好、方便施工等优点。框架结构主要由柱、梁和板组成，并通过节点连接成一个整体。这种结构适用于大型商业建筑物和公共建筑。

其次，则是剪力墙结构，剪力墙结构是抗震性能较好的结构体系之一。它具有侧向刚度大，水平作用下位移较小，整体性好等优点。剪力墙体通常设置在建筑物两端和中心，这样可增加结构体系的水平刚度和扭转刚度，从而提高建筑抗震能力。这种结构适用于住宅建筑。

再次，则是框架-剪力墙混合结构，框架-剪力墙混合结构是将框架结构和剪力墙结构相结合，形成互补的体系。此种结构集两类结构优点于一身，既能保证建筑物强度和刚度，又可以最大程度上利用混凝土墙体的抗震性能。

最后则是钢筋混凝土核心筒结构，钢筋混凝土核心筒结构是一种近年来新兴的抗震结构体系，通常采用中空矩形或邻板式造型，通过钢筋混凝土核心筒使楼房变得非常稳固，这种结构适用于超高层数建筑物和商业综合体等项目。

2.4 非结构构件的处理

考虑到一些结构在地震当中可能会出现变形的情况，建筑幕墙必须要保证使用完善可靠的连接方式，从而更好的加强非结构构件的预埋件锚固位置，承受来自建筑非结构构件带给建筑主体的震动影响。墙体材料方面必须要优先选择一些轻质材料，降低建筑物的整体重量。而刚性护墙则是需要沿着纵向方向来进行均匀布置，与主体之间紧密连接，这样才能够适应地震作用造成的不同方向上的位移和影响。

首先，需要去除一些无关构件，对于与建筑主要框架和支撑系统没有关系的装饰构件，例如挂画、玻璃幕墙、落地门窗等，应尽可能去除。这些构件一般会对建筑的质量、稳定性和抗震能力都会产生不良影响。

其次，则是需要设计较为具有柔韧性的构件，为了减少非结构构件对建筑物本身的损害程度，可以使用结实且柔性的替代材料。比如，采用可脱落的防火隔断和半刚性边框结构可以减少出现瓦斯管道遭遇地震时容易摔落破裂的情况。

再次，则是需要强化连接方式，非结构构件往往通过各种边角结构或其他辅助部件与建筑主体连接。因此，在抗震设计期间应该强化这些连接方式，确保非结构构件能够在地震时与主体结构一同参与耐震。例如，可以采用金属悬挂系统、阻尼器或弹性隔震器进行连通。

最后，需要加强特定区域，有些非结构构件如墙面细节和突出部位容易成为破坏的焦点，因此需要加强设计处理。例如，在风险特别高的地方使用增强型外壳或过渡材质等技术，以避免出现非承重构件在地震冲击中倒塌的情况。

3 建筑结构抗震的设计方案

3.1 关注地质偏移带来的影响

在现如今社会发展的过程中，建筑工程建设的高度越来越高，并且建筑物的层数以及质量也越来越大。在众多影响因素的影响下，建筑物在原有建造基础上发生一些偏移属于非常常见的情况。虽然这属于常见情况，但是这一问题对建筑抗震效果的影响比较大。因此，设计人员必须要考虑到后续使用过程中地质偏移可能会带来的影响。在实际设计的过程中，建筑设计人员可以使用深基坑等建筑施工模式，增强地基的稳固性，搭配选配桩、静压桩等施工方式，避免房屋建筑发生较为严重的偏移影响。

3.2 使用合理的建筑结构抗震机制

首先，科学合理的建筑结构抗震机制必须要保证明确的强度、刚度要求。如果发生地震，建筑物上下的任何一个部位都可能承受较大的应力，导致建筑结构稳定性因此而下降，进而导致建筑结构抗震能力和抗震水平被限制。所以，必须要避免某一部位集中受力的情况，对一些薄弱位置进行针对性加强处理。

其次，在建筑结构机制当中，必须要设计地震能量传送通道以及准确的核算图，简单来说，在对房屋建筑进行设计的过程中，在垂直重力负荷的影响下，建筑内部各个构件都将会受力，而此时必须要保证受力处于平均状态，这样才能够将重力负荷以最小的距离传输到附近的柱子或者承重墙上。

3.3 科学安排建筑平面布置

建筑在实际使用的过程中是否可以保证平面具有较高的规则性，这对建筑是否稳定将会产生极大的影响与限制。因此，在为建筑进行平面布置的过程中，必须要严格遵循高抗震性的基本设计原则，具体来说主要有以下三方面：首先，需要保证建筑主体具有较强的抗压能力，尤其是需要保证侧面的受力结构不会在剪力影响下而发生变形，始终保持在均匀受力的状态来承担主体结构稳定性。其次，则是对建筑物主体作抗侧力结构布置的过程中，应尽量保证建筑物主体在抗侧力结构一侧分布强度处于相同状态，进而实现抗侧力结构所受的力在任何方向上都基本保持一致。最后，建筑物主体在布置抗侧力结构的过程中，需要保证该抗侧力结构在高度上与周边结构体系处于相等状态，同时对抗扭强度也有一定的要求。

3.4 优化建筑物结构整体稳定性

为了更好的保证抗震设计效果，还需要针对建筑物整体刚度进行有效设计与优化改进。这种整体刚度将会直接影响建筑结构稳定性，进而关系到建筑结构抗震水平。例如，剪力墙布置问题就需要得到优化，布置太多的剪力墙会导致建筑物的经济性因此而下降，必须要及时控制剪力墙布置量。在相同结构刚重比的情况下，可以适当考虑加强四周剪力墙布置数量，减少中间核心剪力墙布置数量，这样对建筑物的抗震性与稳定性具有更大的意义和作用。

3.5 合理选择建筑材料

对建筑材料的选择是否合理，将会直接影响建筑结构抗震能力与抗震水平。在开展抗震结构设计的过程中，对建筑材料的选择必须要积极结合工程的实际情况，从而针对当地地质地貌、天气状况等进行全面考量分析，选择可以满足建筑抗震基本要求的建筑材料来进行施工。在这一过程中，除了需要选择一些刚度较高的材料来提升建筑结构稳定性之外，还需要选择一些轻量级建筑材料，从而降低建筑整体重量，这对降低地震造成的威胁也具有重要作用和关键意义。

3.6 更新建筑抗震结构设计理念

影响建筑结构设计与建筑抗震结构设计的主要因素在于设计人员，作为专业的设计人员，在实际设计的过程中必须要了解我国现如今建筑行业的发展情况，从而及时更新设计理念，提升自己的设计水平与职业素养，这对保证抗震结构在建筑结构当中的积极作用具有重要意义。建筑工程作为一项庞大的工程类型，工期较长，同时设计要求精度较高，而抗震结构设计仅在其中占据了一个部分，但是可以发挥出重要的作用。建筑设计人员必须要积极将抗震能力作为设计的主要标准与要求，积极转变设计理念，同时，设计人员也需要充分利用网络资源来搜集一些关于建筑工程设计方面的内容，例如查询建筑施工点是否处于地震带，以及当地其他抗震建筑的设计理念。

不同抗震结构将会产生不同的抗震作用与抗震效果，这已经成为现如今建筑结构设计人员的主要共识与关键理念。在全新建筑结构设计理念指导下，相关工作人员必须要积极分析现如今使用的建筑结构设计理念是否满足实际使用的基本要求，只有兼顾了多项要求，并且对设计方式进行及时优化与改进，才能够更好的发挥出抗震结构的基本作用。设计人员在对抗震结构进行设计的过程中，需要在数据的支持下完成全面设计，包括建筑结构的精细化、结构化以及建筑结构的稳定性，优化各个部件之间的互相关联作用，从而起到抗震的效果。

3.7 构建抗震结构设计体系

建筑物在发生地震之后，遭受的破坏与影响主要包括地基破坏、结构破坏、刚度破坏、混凝土构件破坏等部分内容。地震等级和地震强度的不同，对建筑物造成的损坏与影响也有着一些区别。使用抗震结构设计的关键在于优化抗震结构体系，这具有重要意义和关键作用。在建筑物进行抗震结构设计的过程中，设计人员必须要意识到，结构差异化将会导致整个工程抗震性能因此受到影响，任何小环节的增添或者删除，都将会引发较为严重的联锁反应。因此，设计人员必须要针对当地的实际情况进行分析考量，结合建筑物的抗震性能、结构特点来进行综合分析与区分设计，优化建筑物抗震水平，提升抗震效果，这对建筑物抗震能力的提升具有重要意义。

4 结束语

总而言之，随着科学技术的快速发展与进步，现如今我国已经进入网络时代，建筑物结构设计工作也更加复杂。而地震作为一种自然灾害，带给建筑物的威胁往往是毁灭性的影响。因此，建筑物设计人员必须要将抗震结构设计放在首要的重要地位，积极使用更好的抗震技术来进行优化改进，避免地震带来的影响。