关于建筑结构抗震设计的论述

摘要：在建筑结构设计中，抗震设计是设计的一个重要环节。为了抗御和减轻地震灾害,在建筑结构抗震设计时合理的设计要求进行设计是其首要前提。本文就抗震设计中的相关要点进行了阐述。

关键词：抗震 ；结构设计；加固

Abstract: In the design of the building structure, seismic design is an important part of the design. In order to prevent and mitigate earthquake disasters, the design requirements in seismic design of building structure is reasonable design is the primary premise. The relevant points of seismic design are discussed.

Keywords: seismic; structural design; reinforcement

中图分类号：TU318

一、抗震设计的常见问题

1、建筑体形

由于建筑地形的限制,或为了形成街景,业主常要求设计单位在建筑体形上赋予变化,以求美化。主要表现在:（1）、建筑平面因地势需要设计转折;（2）、结构平面凹凸不规则,有的凸出或凹进的尺寸大于相应尺寸的30%;（3）、上部砌体总层数不一致,有的层面差达到两层甚至以上;（4）、楼板局部不连续或刚度突变,出现楼板错层,或楼板开洞率太大,有效楼板面积不足结构典型平面的50%;（5）、为了满足下部大空间的利用,下部框架投影面积大大超过上部砖房面积,质量出现较大偏心,使结构出现较大的不规则扭转;（6）、楼层之间大刚度和承载力变化明显,变化率超过20%～30%以上。

2、框架结构

框架的设计问题出现的形式多样:（1）框架柱网不规则,开间不均匀;底部框架梁跨度太大,曾出现9m的跨度,必然导致“强梁弱柱”;(2)框架梁柱截面偏小,表现为“剪压比”和“轴压比”超标;（3）梁、柱的纵向配筋率和体积配筋率小于抗震要求;（4）起转换作用的楼面的次梁设置不合理,有的偏少,有的不便于施工。

3、抗震墙

底框结构没有按要求设置抗震墙，追求经济效益,减少抗震墙数量；强调空间功能分布,抗震墙分布不对称、不均匀；有的工程抗震墙布置过多,使薄弱层上移,由于多层砌体房屋结构变形、耗能能力差,地震时破坏往往更加严重；剪力墙没有注明抗震等级。

二、建筑结构抗震设计方法要点

我国所颁布的《抗震规范》提出了两阶段设计方法，以实现上述3个烈度水准的抗震设防要求。第一阶段的设计方案，必须要符合抗震设计原则，同时根据与基本烈度相对应的众值烈度（相当于小震）的地震动参数，通过采用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用标准值和相应的地震作用效应，接着与其他荷载效应按一定的组合系数进行组合，同时对结构构件截面，进行具有针对性的承载力验算，如果建筑物较高，还必须要进行变形验算，以保证其侧向变形不要过大。这样，一方面满足了第一水准下必要的承载力可靠度，同时也满足第二水准的设防要求（损坏可修）。当然，最后还必须通过概念设计和构造措施来满足第三水准的设防要求。对于非地震高发区的大多数建筑结构而言，只进行第一阶段的设计已经足够了，但根据建筑的特点和地区的特征，少部分结构诸如有特殊要求的建筑和地震时易倒塌的结构，还必须要进行第二阶段的设计，也就是按与基本烈度相对应的罕遇烈度（相当于大震）验算结构的弹塑性层间变形是否满足规范要求（不发生倒塌）。如果发现有变形过大的薄弱层，那应该积极修改设计，或者可以采取相应的构造措施，以满足第三水准的设防要求，也就是大震不倒。

三、结构选型与结构布置

1、结构材料的选择

选择哪一种材料对建筑的结构抗震有着直接的影响，所以材料的选择应该与建筑的方案设计同步，在研究建筑形式的同时着手进行研究。同时还应该要确定采用什么样的结构体系。这样做的目的，主要是为了能够根据工程的各方面条件，选择既符合抗震要求又经济实用的结构类型。结构选型是较为复杂的一项工作，在选择时必须要考虑建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素，再加上经技术、经济条件比较后再确定。

如果我们单从抗震角度考虑，好的结构型式，应具备以下特点：1）延性系数高；2）“强度／重力”比值大；3）匀质性好；4）正交各向同性；5）构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性，并能发挥材料的全部强度。如果只从数据上看，按照上述标准来衡量，常见建筑结构类型，理论上的抗震性能优劣顺序是：（1）钢结构；（2）型钢混凝土结构；（3）混凝土一钢混合结构；（4）现浇钢筋混凝土结构；（5）预应力混凝土结构等。当然，在这里必须要强调的是，我们说的抗震最好的钢结构，其优越性是相对性的，从优点看，其延性，连接较好，具有可靠的节点，同时拥有在低周往复荷载下有饱满稳定的滞回曲线，从实际的经验看，钢结构建筑的表现都不错。2、抗震结构体系的确定不同的结构体系，在抗震性能、使用效果和经济指标等方面的效果是不同的。因此，确定适合的抗震结构体系至关重要。（1）必须具备明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；（2）形成多道抗震防线，避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力；（3）必须具备必要的强度以及良好的变形能力和耗能能力；（4）应该具有合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中；对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。

总之，在选择确定建筑的结构体系时，建筑物刚度与场地条件的关系是必须要考虑的。如果建筑物自振周期与地基土的卓越周期接近一致，那就说明建筑可能会产生共振，进而加重建筑物损害。当然，在选择结构体系时，还应该要注意选择合理的基础形式。基础应该有足够的埋深，如果是多层房屋，就应该设置地下室。根据实践调查，设置地下室的房屋，可以减轻整个结构的震害。至于那些地基软弱的，就应该考虑选用桩基、筏板基础或箱形基础。而针对岩层高低起伏不均匀的情况，则可以考虑选择桩基，桩基可以穿入非液化土层，使建筑结构更加稳固。如果建筑物层数不多、地基条件又较好时，也可以采用单独基础或十字交叉带形基础等。

3、结构布置的一般原则

（1）平面布置力求对称 通常情况下，对称结构在地面平动作用下只会发生平移振动，各构件的侧移量相等，这样就使得水平地震作用按构件刚度分配，所以各构件受力比较均匀，不会导致力的分布失衡。如果是非对称结构，刚心会偏在一边，质心与刚心不重合，即便只是发生地面平动也可能出现扭转振动。最终会导致远离刚心的构件，侧移量大，承担过度的水平地震剪力。这就很容易发生严重破坏，甚至可能会导致整个结构因一侧构件失效而倒塌。

（2）竖向布置力求均匀 结构竖向布置均匀，可以最大限度的使其竖向刚度、强度变化均匀，这样可以有效的避免出现薄弱层。从建筑结构的特点看，临街的建筑物，往往会因为商业的需要，底部几层有大空间的设置。非临街的建筑物，底部也可能门厅、餐厅或停车场，而出现大空间。在这种结构中，上部的钢筋混凝土抗震墙或竖向支撑或砌体墙体到此被中止，而下部须采取框架体系。地震经验指出，这种体系很不利于抗震。因此，在实际的抗震结构设计中，应该要保持结构竖向布置的均匀。也就是说，同一楼层的框架柱，必须要具有大致相同的刚度、强度和延性，以此避免地震时，因受力大小悬殊而被各个击破的危险。

四、结束语

地震是一种很难以预测的严重自然灾害，但是为了可以避免它给人们的生活造成巨大灾难，在建筑中，工程的设计人员就必须在建筑工程的设计方面，从宏观的整体观念出发。在抗震设计的建筑工程里，它是―个完整系统的工程，从建筑的结构设计里，它要贯穿于整个抗震设计，是一个过程。所以。我们在建筑设计中，要从可靠安全性和功能技术方面等内容考虑，要设计建造出具有更加完整，安全系数高以及更加优质美观的建筑，避免地震灾害给人类造成灾难和损失。

参考文献

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