抗震结构设计
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抗震结构设计范文第1篇
【关键词】抗震墙；构件设计；计算；高层建筑
一、抗震墙结构的特点
抗震墙结构是由一系列的纵向横向钢筋混凝土墙和楼板组合在一起的空间盒子式的结构体系。墙体用以承担重力荷载及水平荷载（风荷载和地震作用）。同时兼做建筑物的围护（外墙）和内部各房间的分隔构件（内墙）。在《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2002和《混凝土结构设计规范》GB50010—2002中，对地震区及非地震区的这类墙统称抗震墙；在《建筑抗震设汁规范》GB50011—2010中对地震区的抗震墙则称之为抗震墙。国外有的文献中将这类墙称为结构墙。抗震墙结构——般为现浇，其整体性好。但是，由于受楼板跨度的限制，抗震墙间距不能太大，故具有平面布置不灵活，不能很好地满足大开间建筑的使用要求，所以，比较适合于作宅、公寓、旅馆、医院病房楼等平面墙体布置较多的建筑。
二、抗震墙结构设计
（1）在平面上，抗震墙宜沿主轴力向或其他方向双向布置，均匀对称、拉通对直，纵横墙宜在相交成L形、T形或工形，应避免仅有单片墙的布置形式，以便其具有较好的空间工作性能，并宜使各个方向的抗侧刚度相接近。（2）为避免抗震墙发生少脆性剪切破坏，应限制抗震墙长度，为此，对较长的抗震墙，可用由弱连梁分隔的洞口将其划分成较均匀的墙段，每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2，墙肢截面高度不应大于8m。（3）对矩形截面独立墙肢，截面高度与墙厚之比不宜小于5，一般抗震墙，墙肢截面高度与厚度之比大于8；墙肢截向高度与厚度之比为5～8的抗震墙叫做短肢抗震墙。（4）抗震墙上的洞口宜上下对齐，成列布置，以形成明确的墙肢与连梁，宜避免使墙肢相差悬殊的洞口设置，抗震设计时，一、二、三级抗震等级抗震墙的底部加强部位不宜采用错洞墙；一、二、二级抗震等级抗震墙，均不宜采用叠合错洞墙。（5）抗震墙间距取决于房间开间尺寸以及楼板跨度。一般为3～8m。抗震墙间距过小，将导致结构重量、刚度过大，从而使结构所受地震作用增大。为适当减小结构刚度与重量，在可能的条件下，抗震墙间距可尽量取较大值。（6）为避免结构竖向刚度突变，抗震墙宜上下连续，贯通到顶并逐渐减小厚度抗震墙截面尺寸和混凝土强度等级不宜在同一高度处同时改变，一般宜相隔2～4层。混凝土强度等级沿结构竖向改变时，每次降低幅度且控制在5～10MPa内。（7）应控制抗震墙平面外的弯矩，以保证抗震墙平面外的稳定性。当抗震墙与墙平面外的楼面梁相连时，为抵抗梁端弯矩对墙的不利影响，应沿梁轴方向设置与梁相连的抗震墙，抵抗该墙肢平面外的弯矩。扶壁柱与暗柱宜按计算确定其配筋。必要时，抗震墙内可设置型钢。
三、抗震墙截面结构设计
抗震墙正截面承载力计算方法与偏心受力柱类似。所不同的是在墙肢内，除了端部集中配筋外还有竖向分布钢筋。此外，纵横向抗震墙常常连成整体共同工作，纵向抗震墙的一部分可以作为横向抗震墙的翼缘，同样，横向抗震墙的一部分也可以作为纵向抗震墙的翼缘。因此、抗震墙肢常按T形截面或I形截面设计。试验表明，抗震墙在水复荷载作用下，其正截面承载力并不下降。因此，无论有无地震作用，抗震墙正截面承载力的计算公式是相同的。大小偏压的判别条件与偏心受压柱相同，抗震墙一般不可能出现小偏心受拉，规范也不允许发生小偏心受拉破坏。
四、抗震墙结构承载力计算
抗震墙结构随着墙肢弯矩分布特点的改变和开洞大小的不同，结构内力与位移的计算方法与计算简图的选取也不同。试验表明抗震墙在反复水平荷载作用下，其斜截面承载力比单调加载降低15％～20％。规范将静力受剪承载力计算公式除以0.8作为抗震设计时的受剪承载力计算公式。对于抗震等级为一、二、三级的抗震墙，为保证墙肢塑性铰不过早发生剪切破坏，应使墙肢截面的受剪承载力大于其受弯承载力。在墙肢底部H/8范围内，剪力设计值按下列规定取值：一级抗震等级——VW=1.6V；二级抗震等级——VW=1.4V；三级抗震等级——VW=1.2V。上式中，V为考虑地震作用组合抗震墙计算部位的剪力值。其他部位的剪力设计值均取VW=1.0V，同时，为了避免抗震墙斜压破坏，墙肢结构设计中应满足下列要求：无地震作用时，剪跨比>2时；有地震作用，剪跨比
参 考 文 献
[1]唐兴荣．高层建筑转换层结构设计与施工[J]．北京：中国建筑工业出版社，2002
[2]林树枝．高层建筑结构工程实践[J]．北京：中国建筑工业出版社，2006
抗震结构设计范文第2篇
关键词：人防结构设计；抗震结构设计；分析
中图分类号：S611文献标识码： A
引言
建筑工程中抗震结构的设计指的是利用结构设计的安排能够对一定级别地震对建筑的破坏进行预防，人防结构的设计其主要目的在于保护核武器或者常规武器进攻带来震动的情况下对群众人身安全进行保护。从本质上来讲,以上两种建筑施工均是以震动危害的降低为主要目的所以不可免的具备一定部分的相似点而两者承受着不同性质的震动,因此在实际施工设计方法方面也存在一定程度的差异。
一、建筑工程结构人防设计和抗震设计内容阐述,
1、人防结构设计内容
建筑人防结构需在建筑工程施工之前进行系统科学的设计,且设计过程必须通过具体数据的分析以及湿地的勘探考察施工质量与设计质量两者之间具有明显的联系。合理的建筑结构设计可以产生相对应的人防成效，无论是在和平时期还是战争时期都能够有效地保护人民群众的人身安全与财产安全。就当前，工程施工的建设经验进行分析，人防结构的设计手段主要包括开掘式与暗挖式两种。其中，暗挖式的人防工程包括地道式与坑道式两种,而开掘式的人防工程包括附建式与单建式两种。
2、抗震结构设计内容
相对于地震频发的国家来说，我国的地震出现概率较小，且由地震带来的破坏与危害也相对较小。但是,为了更大程度上确保建筑的使用质量保护人民群众的生命财产安全，尽可能减少由地震发生所产生的重大事故及人身伤亡，必要的建筑工程结构抗震设计也是不可或缺的。特别是，对于我国地震出现概率相对较高的一些省份及地区来讲，抗震结构成为工程中应当考虑的重点和关键部分。当前现有的工程施工安全条文对安全性相关指标的规定，指的是在正常的设计与使用以及使用的条件之下，建筑结构能够承受各类荷载、荷载效应（荷载及荷载效应包括施工、使用基础上产生的各种变形或荷载，在和地震突发生时产生的地震波作用效应等荷载效应，以及在战争爆发时常规武器、核武器产生的作用在建筑物上的爆炸冲击波作用。），在设计规定的情况下，结构稳定性不出现变化。
二、建筑工程结构人防设计和抗震设计的分析对比
1、设计原则对比分析
从理论上来讲，无论是抗震结构还是人防结构，均是以提升抵抗震动所引起的危害作为基础，其施工特点都体现在对建筑工程抗震动相关性能的提高上，确保在遭遇重大震动的情况下，能够最大程度上保持建筑物的完好。从这方面来讲二者均遵循着“强剪弱弯’、`强柱弱梁”的相关建筑设计原则。另外抗震结构与人防结构的设计理念均遵循建筑工程整体的合作性和协调性。从以往建筑工程具体施工实践来看，即便建筑结构设计从整体上符合基本设计标准要求，然而只要某个环节或者某个小部分结构存在薄弱环节（缺陷点）的情况,那么在地震、爆炸等重大灾害出现时，这些细微的薄弱部分，将成为巨大灾害出现的诱发点。这也和工程力学中所阐述的应力集中的现象相类似。
根据物理学的力学原理,可以看出建筑结构内部的各组成部分都存在着相应收缩系数的标准,也就是说建筑工程相关施工人员能够提升建筑物内部动能运动与吸收能力对外部动能威胁进行一定程度的减少,以此使得危害系数能够被降低，减小由外部震动给建筑带来的严重破坏。比如应充分利用结构受弯构件或者大偏心的受压构件变形对动荷载能量进行吸收，经过缓冲作用减轻动荷载对各构件及支座的截面抗剪负担以及受力柱抗压负担，确保在建筑结构完全屈服之前不再产生剪切力的破坏屈服，之后仍具备丰富的延性以确保构件形成塑性破坏，进而达到建筑结构的承载力整体提升的最终目的。
2、设计方法对比分析
就物理学的角度进行分析，人防结构的设计最主要的目的，在于承受能力的提高，所以其设计方法从物理学的应用实际进行着手，现行的主要设计方法以等效静荷载办法来将开展设计分析的工作。因为建筑工程抗震结构的设计是以拟建的工程结构施工或者使用条件下，设计过程为基础建筑结构的构件在各方面动荷载综合作用之下，结构构件振型与相应静荷载作用下挠曲线非常相似,而且在动荷载的作用下建筑结构构件的破坏规律与相应的静荷载作用下的破坏规律也相似。因此在动力分析过程中，通过将建筑结构构件进一步简化为一种单自由度体系查表可得相应的动力系数,以动力系数与动荷载峰值相乘得到等效静荷载。这样一来建筑结构构件相当于在等效静荷载的作用下而其各项内力就是在各种动荷载作用下的内力最大值。此外提高人防结构的质量，不仅要选用科学的设计方案，还需要选用具有一定承受力和荷载力的高效建筑结构材料。现在施工单位为了提高原有建筑材料的使用效果，通常对建筑材料的材料强度予以调整，将其乘以综合调整系数，通过调整修正后，建筑结构构件通过控制在综合动荷载作用下的允许变形极限值和结构构件延性比，按照允许延性比进行弹塑性能的验算得到最终的设计结果。由于地震等灾害具备极大的破坏力,并且灾害存在着极大的不可预测性。所以对于预防地震灾害相关工作而言，在建筑工程的施工过程中难度系数相当高。当前抗震结构的设计理念通常可以被概括为:小震不破坏、中震不屈服，大震不倒塌。即在级别较低地震灾害当中抗震建筑能够保证安全不出现破坏现象;在级别相对较高的地震发生过程中,产生一些细微的破坏胆是能够通过一定的后期修补与维护继续使用;在级别较高的地震出现时能够保证建筑物不发生坍塌内部的居住居民能够进行安全的撤离,降低地震发生的破坏力，以保障在大震情况下的人员安全撤离。对于大震后的建筑物不考虑灾后的二次使用，需在地震稳定后进行重建。
3、荷载的作用方式对比分析
人防结构设计和抗震结构设计这二者于荷载的作用方式上的相同点，是动荷载在设计过程中考虑动荷载的一次作用。而主要的不同点，在于防震结构中的荷载作用的方式，这是由于地震中地面产生运动进而引起动态惯性作用力所造成的，所以建筑结构抗震设计时主要考虑地震波的纵波作用。人防结构的承受要考虑核爆炸（化学爆炸）荷载对建筑物的影响，一般是在较短的时间内快速爆发的,由于时间短,能量大，所以表现的破坏力也就相对较大,而且会随着时间的不断延长而逐渐消耗。人防结构设计中既要考虑核爆引起的地震动的纵波，又要考虑核爆引起的横波对建筑的影响，还要考虑常规武器的化学爆炸对结构构件的局部破坏作用。在人防动荷载的作用下材料的力学性能与在静荷载作用下相比材料的力学性质相比较，发生了比较明显的变化。主要的表现是，材料在动荷载作用过程中各种材料强度的提高和结构构件承载能力可靠性指标的变化。
三、提高延性的设计构造措施
人防结构设计时，构造上应采取“强剪弱弯” 对梁、柱剪跨比和梁、柱剪压比及柱轴压比都需限制在合理范围内，规范中也有一定的规定。在塑性铰区需配置足够的箍筋，可约束核心混凝土，显著提高塑性铰区域内混凝土的极限应变值，提高抗压强度，防止斜裂缝的开展，从而可充分发挥塑性铰的变形和耗能能力，提高梁、柱的延性；而且钢筋箍筋作为纵向钢筋的侧向支承，使箍筋内部混凝土为三向受力，使混凝土的抗压能力得到较大提升。为了避免地震作用下框架柱过早地进入屈服阶段，增大屈服时柱的变形能力，提高柱的延性和耗能能力，纵向钢筋的配筋率不应过小。
结束语
综上所述，根据多年的工程施工经验及相关理论知识笔者认为肮震结构与人防结构的设计在某些部分存在着许多共同点,与此同时差异性也同样存在因而相关设计人员需取长补短,以此提高我国建筑物使用质量推动建筑行业的快速、健康发展。
参考文献
[1]胡仁重.对人防结构设计与抗震结构设计的探讨[J]. 《建材与装饰》,2012,(9).
抗震结构设计范文第3篇
1建筑抗震结构设计原则
1．1关于结构的规则性
在建筑防震结构设计的初级阶段，要先了解建筑抗震结构设计的要求，并与之结合，优化建筑平面以及建筑物的使用功能，并对其进行合理的布局，对于那些高层建筑，一定要确保其刚度足够强，以此来降低结构扭转的影响，对建筑物的要求就是要保证其平面均匀对称，建筑物的柱网剪力墙一定要合理布置。由于这种建筑结构能够很容易的产生建筑物多地震的反应，在进行建筑防震结构设计时要对建筑合理布置，这样对于降低竖向构件间的差异变形以及结构内应力对建筑结构的不利影响有着很大的作用。在进行建筑防震结构设计的过程中要尽量使建筑物的垂直重力的荷载均匀受力，满足其结构刚度、保证其体型简单。通过近几年来的地震灾害可以表明，当有地震发生时，只有建筑物平立面的布局合理简洁，受力均匀，才可以满足建筑抗震结构设计的要求。
1．2关于层间的位移限制
当建筑结构工程师进行建筑防震结构设计的过程中要考虑到建筑结构材料、位移的限制、装修标准、结构体系、侧向荷载以及高比宽等问题。在建筑防震结构设计时要严格要求钢筋混凝土结构的位移限值，并对建筑的所处位置进行有效的设计，确保其稳定性及功能的正常使用等。建筑在地震或者是风力的作用下层间经常会出现较大位移，在建筑防震结构设计时既要满足其刚度问题，又要避免超过其承载力。
2建筑抗震结构设计注意事项
2．1注意确定基本设计信息
由建筑物所在地区建筑类别及其防烈度等对抗震等级进行确定。其中要加以注意的是，高层建筑大多都属于丙类建筑，它是不需要对设防烈度进行调整，可是甲类和乙类建筑，它们一定要依照《建筑抗震设防标准》来对设防烈度进行调整。在进行建筑防震结构设计时要明确地震加速度、地面粗糙度以及该场土地类别，这样一来建筑防震结构设计就更加科学合理了。一般来说建筑物越高，风荷载对其就有越大的影响，所以在进行设计时一定要重视基本风压，如果建筑物对风荷载较为敏感或者是本身高于60m时，一定要采用百年重现的风压区，还要按照建筑的高宽比、形状等这些来选择建筑物的体形系数。2．2正确选择设计参数以及概念设计在建筑结构方案设计的过程中，要注意概念设计，要明确建筑结构设计体系的地震作用的途径，设计多条抗震防线。注意要把建筑结构的最大高度控制在合理范围内，使建筑结构的延性足够。对于剪力墙而言，其布置一定要对称均匀，并在其纵横方向都要去布置，尽量让两个主轴方向刚度接近。另外要注意，尽量减少墙体开洞，若真的要开洞，要使洞口对齐，不要任意的开洞。对于砼结构而言，其构件要控制受力钢筋、截面尺寸以及钢筋设置，避免发生弯曲破坏慢于剪切破坏、钢筋破坏慢于钢筋锚固粘结构破坏、钢筋的屈服慢于砼的压溃。对于各个结构间的连接要注意构件节点的破坏。对于预埋件，其锚固破坏不要先于连接件。
3建筑抗震结构设计的优化策略
3．1对建筑结构的概念设计加以重视
建筑概念之所以形成就是人们对其的认知从感性上升到理性，这也反映出了人类对于事物有了更加客观的认识。在进行建筑结果设计的过程中，建筑师一定要对建筑设计的概念熟练地掌握，只有这样设计师才可能设计出一个安全经济，构建平衡，结构科学合理的优质建筑物。在进行建筑结构设计时设计师要注意把建筑概念的基本思想贯穿其中。建筑结构设计师要运用自身所积累的经验以及深厚的设计理论，形成一种属于自己的设计概念，并用其完成高水平建筑结构设计工作，建筑的概念设计对于设计师而言是其必须具备的能力之一。
3．2对建筑抗震设计理念进行加强
我们都知道，对于建筑物而言，不但要承担起其本身的垂直负荷，还要承受相当于地震冲击以及侧风向负载的力度。在建筑物中，对于不同高度的抗侧力，其冲击强度大都不同，这样就会有薄弱层面存在，在进行建筑结构设计时要尽量去减弱甚至避免。如今在我们国家的建筑抗震结构设计的规范中，一般分为两个阶段进行抗震，这样对于建筑抗震能力的提高很有帮助。首先是第一阶段，建筑结构设计师要对地震参数进行充分运用，对建筑结构在弹性的状况下所发生的地震以及所产生的效应进行计算。在进行第二阶段设计时，要用所对应的地震参数对建筑物的薄弱层面进行计算，待结果出来后再对薄弱楼层进行转角位移或者是侧向位移，可是这一定不能使设计超过规定限值，只有这样才可以是薄弱环节尽量不影响到建筑物本身。
3．3对建筑结构设计进行综合考虑
建筑结构设计师在进行设计时要考虑多种优化方案，并同时对内部因素以及外界各方面的因素进行综合性的考虑。其中内部因素主要是指建筑物各个构件本身所能够承受的受力负载，尤其是高层建筑更要对其承受能力进行综合考虑，考虑哪种建筑设计方案更加合理，但前提一定要遵循经济原则，但在水平受力的这一方面就要求对其抗倒塌能力进行研究，外界因素主要是对建筑物所受的平常风力、温度应力、抗震等进行考虑，对各方面的因素进行综合考虑，争取设计出最好的方案。在进行地基设计的过程中，要与设计师本身的实践经验相结合进行综合性的设计，与此同时设计师要提前预测其中可能会出现的各类问题，并对找出这些问题的解决措施。当计算建筑物本身的受力情况时要谨记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压若拉”的原则，一定不要仅凭经验去判断建筑所要增加的配筋量，一定要先对构件自身的性能进行考虑，重点关注建筑物的薄弱环节，尽量降低甚至避免危害发生的几率。与此同时，对于建筑物本身的组成材料要对其温度应力进行考虑，就比如说钢筋材料，温度对其有很大的影响。所以不管怎么说，在进行建筑抗震结构设计时，不管是建筑结构选型还是建筑的设计布置，又或者说是一些有关的计算过程，一定要先对所有可能会出现的问题进行综合性的考虑，必要时要对建筑物的受力极限进行验算，只有这样才能保证建筑防震结构的合理，才能确保建筑防震结构设计的安全性以及可行性。
4结束语
抗震结构设计范文第4篇
关键词：土木工程；结构设计；抗震设计
目前，人类还没有建立关于地震的科学化预报体系，无法及时有效的预测地震，人们只有提高建筑物的抗震性能，最大限度地降低地震发生后造成的危害。随着近年来地震的频发，设计人员必须要改变传统的观念，提高自身关于抗震设计的知识储备与专业技能，重视土木工程结构中抗震性能的设计，提高建筑物的质量，为了人们生命财产安全提供保障。
一、土木结构设计的现状
（一）土木结构设计的特点。在建筑用地一定的情况下，建筑物层数越多，可以容纳的居越多。土木结构承载着建筑物自身以及其附属物的全部重量，对于楼层较少的土木结构，其承载的只是上述的重量，但是对于楼层较多的土木结构，其除了会承载上述重量之外，还需承载由于风力等自然因素造成的水平力，这就需要土木结构具有较强的抗侧力。因此，在设计高层土木结构时，首先应考虑抗侧力，其后是水平荷载力。此外，对于高度一定的土木结构，其抗震性能会在风荷载以及地震的共同作用下，呈现出差异化。
（二）木结构抗震要求更加苛刻。在土木结构设计之初对其抗震性作出要求时，要顾及到正常使用时的承载能力，还要使土木结构具有优良的抗震能力，这样才可以使土木结构遇小震不坏、大震不倒。对土木结构延性的计算是一项繁琐的工作，唯一简单的方式是通过土木结构的构造设计来计算。在高层土木结构的设计中，为了使其结构有良好的延性，对其结构构件的规格、材料及配筋率有着严格的要求。此外，土木工程结构的剪力墙的横截面积往往很大，所以在土木结构的设计中其变形是不可忽略的。
二、土木工程结构设计中的抗震设计
（一）建设过程中的场地选择。在进行土木工程设计之前，必须要经过的一个环节便是选择合适的场地。在进行调查时，首先应对整块地域的地形地貌情况进行了解，应适当避开曾经发生了凹陷、断裂的地层，保证建筑工程具有良好的抗震效果。若是不能有效避开，应采取相应的预防措施，对不良区域进行适当的加固防护。
（二）使用特殊的防震材料。使用防震材料对土木工程建筑进行防震处理，指的是主要对土木工程建筑的地基进行抗震处理，降低地震发生时强大的地震能量对建筑物造成的损害。在传统的方法中，主要是在建筑地基的底部铺设上砂子和黏土等等，在一定程度上降低了地震的负面影响。近年来，随着我国在建筑事业上不断加大投资，有关部门在土木工程建筑防震上已经取得了很大的进展，就比如在建筑地基处铺上一层沥青，减震的效果相比于砂子或黏土更好。在建筑物的围栏、墙体等材料的选用上，尽可能的选取材质比较轻的材料，降低地震来临时的危害。
（三）合理布置结构。土木工程结构设计中的布置是一个重要的环节，可以有效提高建筑物的抗震性能。在设计土木工程结构布置时，设计人员应充分考虑以下几种因素：建筑物平面外形尺寸、建筑物所在区域的地形、荷载分布情况、建筑物抗侧力分析等。这些布置虽然表面上看起来简单，但是在实际应用时却会因为各种各样的因素而导致预期的效果不能得到有效实现，尤其是土木工程的外在设计十分复杂，设计人员难以按照简单化的方案进行施工，只是将可能出现的问题控制在允许范围内。而且，我国相关政府部门还应颁布明确的土木工程结构设计规定，提高设计人员的实践经验，保证土木工程结构的抗震设计要求可以得到实现。同时，投资商不能不懂装懂，对设计人员的设计随意指责，让其按照自己的想法更改，应保证土木工程结构设计具有实际价值。
（四）建筑平面抗震设计。均匀对称是建筑平面布置设计的核心，同时均匀对称也可以更好地呈现建筑物各种空间功能需求。如果建筑墙体、钢构件不对称，在地震发生时，建筑结构受力不均匀，导致变形不均匀现象发生，建筑局部墙体乃至建筑物遭到损坏。平面组合设计、单个房间设计是建筑平面设计的核心组成元素。在设计单个房间平面的时候，必须准确确定各个房间的面积、门窗位置等。建筑平面组合形式具有多样化的特点，比如，集中式、单元式，要结合施工现场的实际情况，选择适宜的平面组合形式。以单元式为例，在优化利用垂直交通的基础上，使各个使用空间有机融合，这种形式大多用于商住楼、高层办公楼。要尽可能把竖向交通设置在平面内，提高建筑结构的整体刚度、抗扭转能力等。如果竖向中心在平面外，要尽可能少在转角的地方开门开窗，防止出现“转角效应”。以集中式为例，借助大厅，把各个房间相融合，大厅便是其重要的桥梁。这种形式比较适用于商场、展览馆，经常采用大跨度结构、空间网架结构等，提高建筑结构的抗震性能。
三、Y语
综上所述，随着我国在土木工程行业投入精力的增多，其地位也在不断上升。当前，建筑物的稳定性以及抗震性已经成为土木工程结构设计中的一个重要话题，因此，相关研究人员应加强对土木工程结构设计中抗震性能的设计，提高自身的知识储备与专业技能，进而促进土木工程行业的健康发展。
参考文献：
[1]张婧娴.土木工程结构设计中的抗震浅述[J].商品与质量，2016，
（44）：331.
抗震结构设计范文第5篇
关键词：建筑结构；结构设计；抗震设计
地震是一种破坏力巨大的自然灾害，往往因为其具有的随机性和复杂性，对建筑结构产生极大的破坏作用。当前依然不能够准确的预测地震位置和烈度，因此为了保证建筑结构安全性，需要提高建筑结构的整体抗震能力。通过合理的抗震结构设计是提高建筑抗震能力的有效技术措施。
1、建筑结构抗震设计的重要作用
在地壳运动过程中，若发生急剧变化会形成地震，其属于一种强烈的自然现象。从相关统计数据来看，全球每年发生地震次数超过百万次，其中大部分地震都发生在地层深处，其对表层人类活动造成的影响不大。但是，其一旦发生在浅层，尤其是遇到特大、特级地震时，会对地表人员活动产生十分严重的危害。例如，我国2008年发生的“汶川地震”产生了灾难性的毁坏。而在地震过程中对人员造成破坏的主要原因是建筑物的倒塌，因此在建筑结构设计过程中通过合理的技术措施提高建筑的抗震能力，能够显著降低人员生命财产的损失。
2、建筑结构抗震设计过程中需要关注的几个重要问题
2.1建筑结构体系的合理选择
建筑结构体系选择是建筑结构设计的首要内容，同时也是建筑结构设计最为主要的内容之一，其直接影响到建筑的整体安全性。在选择建筑结构体系的过程中，需要关注的问题主要包括这样几个方面：① 建筑结构体系必须具有精确的力学简图，并形成合理的地震振动力传播途径。在建筑房屋内部结构的设计过程中要在建筑主梁上增加适当多的载荷，并设计尽量短的传播路径使得竖向荷载能够向主受力部位迅速传递、耗散。在布置竖向构件的过程中，竖向构件应该确保足够的均向压应力；② 应该保证建筑结构体系的合理强度。合理的强度是建筑整体支撑性能的一个有效保证，这样才能够避免在建筑局部位置出现致命的薄弱位置。在建筑框架结构设计的过程中，需要保证建筑的节点状态不被破坏，并尽可能的分散柱端部和梁的塑性变形。
2.2 抗震场地的合理选择
建筑物抗震审计工作的另一项重要内容是合理选择抗震场地，这是由场地抗震能力所决定的。在抗震设计过程中，要合理避开不利于提升建筑抗震能力的地段。因为地震能够对地表产生极大的破坏，因此要避开那些均匀度不足、软土地基甚至是液化地基进行建筑施工。若场地无法避免上述问题，则应该采取相应的抗震措施，使其整体抗震能力得到增强。对于可能存在滑坡、地裂的场地，应该采取对应的稳定措施；若需要在软土地基或者不均匀地层中进行工程建设，则应该对地基进行加固处理。
2.3 确保建筑平面的规则性
在建筑结构设计过程中要将地震概念设计应用到建筑平面布置过程中，避免在设计过程中使用明显不规则的设计方案。设计过程中，可以使用楼板计算模型对不规范的楼板布局进行设计。对于立面不规则和平面不规则结构的结构模型，则可以使用空间结构计算模型进行设计。在实际的设计工作中，可以对结构规则性进行划分：① 保证建筑主体的抗压能力，确保建筑抗侧力结构不发生变形，同时使得建筑的整体受力分布均匀；② 建筑主体结构的平面抗侧力结构的合理布局，同侧建筑的强度应该在建筑主体抗侧力结构的布置过程中保持足够的均匀度；③ 对于围护结构，在建筑主体抗侧力结构的布置过程中要确保刚度的统一性，确保抗扭刚度得到保证。
3、建筑结构设计中抗震设计的相关技术
3.1 基于能量的建筑结构抗震设计
基于能量的建筑结构抗震设计是从地震能量的角度分析地震产生的地面运动对建筑结构产生的作用来进行设计的一种方法。其具有设计目标明确的特点，而且能够将地震的强度、频谱和持续时间对建筑结构产生的破坏引入到建筑结构的设计中来。同时，从能量输入、能量耗散两个角度分析建筑结构在地震过程中的变形特征，为结构设计提供可靠的依据。
由于地震能量分析具有对应的复杂性，因此该方法当前还存在一些不成熟的地方，需要在实际的工程设计中根据实际的工程项目情况进行对应的修正。例如，建筑抗震设计过程中能量的概念以及破坏模型，其对于地震能量的耗散以及性能等提出了对应的要求。该种方法能够对建筑结构在地震作用下产生的滞形进行分析，同时对基于能量的抗震结构设计产生积极影响。因此，基于能量的建筑结构抗震设计是未来建筑抗震设计的发展方向之一。
3.2 基于损伤的建筑结构抗震设计
近年来的抗震结构设计研究表明，由于地震的往复性、持续时间短等特点，导致建筑结构在地震作用下的损伤程度不但与结构的变形相关，而且还与建筑结构的低周疲劳效应导致的累积损伤相关。因此，在建筑结构设计过程中，结构变形和累积损伤效应等参数能够更好的对建筑结构的非弹性性能进行精确描述。其中，计算损伤指数是将建筑结构的累积滞回能耗作为基础，而建筑结构能量分析是计算累积滞回能耗的重点，所以在建筑结构设计过程中可以采取基于损伤的结构设计方法。在设计过程中，通过合理选择地震损伤模型中的损伤指数，计算结构损伤指数，并对损伤结果进行验算。
3.3 基于性能的建筑结构抗震设计
基于性能的建筑结构抗震设计就是通过设计标准的合理选择，保证结构形式的合理性、规划方式的科学性，从而能够使得建筑物的结构以及非结构细部构造形式得到基本保证。通过对建造质量进行控制，并采取长期稳定的维护方式，使得建筑结构能够在对应水平的地震作用下，其对应的结构破坏处于对应的范围中。在具体的实现过程中，可以对混凝土结构使用基于性能的设计原理，使得在地震能量作用下能够通过牺牲部分非关键构件而保证建筑结构的整体性能。
4、国际先进抗震设计理念
日本是地震多发国家，其在建筑的结构抗震设计过程中积累了大量的先进技术。例如，日本东京通过建造弹性建筑，并通过了6.6级地震的考验，具有良好的抗震减灾效果。该种建筑是在对应的弹性隔离体上进行建造，所采用的隔离体主要包括分层橡胶、硬钢板组和阻尼器，建筑整体结构没有与地面直接相接触，达到抗震、减震的目的。其中，阻尼器使用螺旋钢板构成，能够有效的减缓地震产生的能量作用在建筑结构上的载荷。
在日本鹿岛，技术人员发明了一种防震营造方法，通过使用弹簧将地基的基础部分与建筑物相分离，使得建筑的主体建造于能够吸收地震能、减缓地震冲击的中介结构上。不论地基发生怎样的振动，传递至建筑物的振动能量都衰减至总能量的1/10。
参考文献：
[1] 赵丽. 谈建筑结构中的抗震设计[J]. 城市建设理论研究（电子版）， 2014（22）.
