浅析建筑结构抗震设计唐素阁

摘要：本文主要阐述了在建筑结构设计中抗震设计的一些相关问题，并提出了抗震设计方法。

关键词：抗震设计；高层建筑；结构安全

中图分类号：TU2 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）10-

1.结构抗震设计内容

地震是一种随机振动，有着难以把握的复杂性和不确定性，要准确地预测建筑物遭遇地震的特性和参数，尚难以做到。在建筑抗震理论未达到科学严密的今天，单靠计算很难使建筑具备良好的抗震能力。因此，结构工程师必须重视建筑总体抗震能力的概念设计。

1.1避免抗震危险地段

选择对抗震有利的场地、地基和基础。在进行设计时，应根据工程需要，掌握地震活动情况和工程地质的有关资料，作出综合评价，宜选择坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等有利地段；避开软弱土、液化土、河岸和边坡边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层等不利地段；同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上，也不宜部分采用天然地基，部分用桩基，当地基有软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时，宜加强基础的整体性和刚度。

1.2合理的平立面布置

建筑物的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，从而确保房屋具有良好的抗震性能。建筑物的平、立面布置宜规则、对称，质量和刚度变化均匀，避免楼层错层。对体形复杂的建筑物合理设置变形缝，在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整，并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施，严格控制建筑物的高度和高宽比。

1.3多道抗震防线的设置

多道设防就是人为加强某些竖向抗侧力结构，提高部分的可靠度；并且有意识地设置一些薄弱环节，使其在强震作用下退出工作。将建筑物自振周期与地震动卓越周期错开，使建筑物的共振现象得以缓解，减轻地震的破坏作用。

抗震防线的设置原则如下：（1）优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或者选用轴压比较小的抗震墙、实墙筒体之类构件，作为第一道抗震防线的抗侧力构件。（2）建筑物采用双重抗侧力体系，在建筑物中设置赘余杆件。当建筑物受到强烈地震动作用时，一方面利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形，来消耗输入的地震能量；另一方面利用赘余杆件的破坏和退出工作，实现结构周期的变化，避开地震卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应。

1.4刚度、承载力和延性的匹配

当结构具有较高的抗力时，其总体延性的要求可有所降低；反之，较低的抗力需要较高的延性要求相配合。提出综合抗震能力的概念，即综合考虑整个结构的承载力和构造等因素来衡量结构具有的抵抗地震作用的能力。地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关，具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧刚度，往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物具有很强的抗倒塌能力，最理想的是使结构中的所有构件都具有较高的延性，然而实际工程中很难做到。有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性是比较经济有效的办法。因此，在确定建筑结构体系时，需要在结构刚度、承载力及延性之间寻找一种较好的匹配关系。

2.基于性能的结构抗震设计理论的框架

与传统的结构抗震设计相比，基于性能的结构抗震设计在内容和形式上有了实质性变化，几乎每个从事性能设计研究的国家都构造了这种最新抗震设计的理论框架，尽管细节存在差异，但基本内容相同，以下给出的性能设计总框图。

从设计流程图来看，基于性能的结构抗震设计涉及工程地震、岩土工程、结构工程、建筑学及社会经济等诸多科学，每一个过程均涉及了一个广泛的研究领域，基于性能设计的挑战在于要明确每一个过程的关键技术，并展开研究，在不断的探索与进步中使基于性能的设计更加接近现实。

3.高层建筑结构抗震的具体设计

3.1高层建筑结构抗震设计应重视建筑结构的规则性

（1）高层建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度要比较接近、变形特性要比较相近。（2）高层建筑主体抗侧力结构沿竖向断面、构成变化比较均匀，不要突变。（3）高层建筑主体抗侧力结构的平面布置，应注意同一主轴方向各片抗侧力结构刚度尽量均匀，应避免在主体结构的布置中设置一、二片刚度特别大而延性较差的结构，如长窄的实体剪力墙。

3.2合理的建筑结构体系选择

（1）结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。（2）结构体系宜有多道抗震防线。（3）结构体系宜具有合理的刚度。

3.3抗侧力结构和构件的延性设计

（1）钢筋混凝土框架结构应设置为“强柱弱梁”。（2）剪压比限制。（3）钢筋混凝土框架的梁、柱应避免剪切破坏，即形成“强剪弱弯”。（4）轴压比限制。轴压比是控制偏心受拉边钢筋先到抗拉强度，还是受压区混凝土边缘失达到其极限压应变的主要指标。

基于性能抗震设计还处于初级研究阶段，为了实现多级抗震进而使得结构在整个生命周期内费用达到最小，还有很多工作要做，如合理的目标性能水平的划分与确定、不确定因素的合理考虑、更加细致的结构非线性分析、结构自身抗震性能的确定、合理的设计方法、结构与地基之间的相互作用等一系列问题还要具体深入地研究。只有这些基本问题解决了，才能很好做到基于性能的抗震设计。

4.结语

随着新的建筑抗震设计规范（GB50011-2001）的颁布与实施，新的抗震设计规范中较旧的抗震设计规范（GBJll-89）的主要改进点及新规范对各类结构抗震设计所带来的实际影响倍受关注；在GB50011-2001 规范的执行过程中，发现GB50011-2001 规范中仍存在一些值得进一步研究的问题；在建筑结构抗震设计的实践中，由于设计人员对规范的理解和掌握尺度上，以及因地因人在结构选型、布置以及计算方法上相互差异较多而对设计产生较多的争议，抗震设计方法值得深入的研究。