浅谈建筑结构设计的抗震设计

摘要: 地震的发生，是一种随机性的灾害振动，具有人类难于把握的较复杂性及不确定性，若要做到准确的预测建筑物遭遇地震的特性以及参数，我们在目前的情况下，还难以做到。在建筑结构的设计方面，由于无法充分的考虑建筑结构的空间作用，以及结构材料本身具有的非弹性的性质等等多种变化的因素，所以也存在着不准确性。本文探讨了建筑结构设计的抗震设计。

关键词: 建筑；结构设计；抗震；设计；策略

中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：

近几年来，全球性的地震灾害的频发，给我们的人类，带来了更加深重的灾难。从汶川地震、舟曲地震，在到雅安地震，这些灾难，带给了我们无尽的伤痛，房毁人亡，建筑损坏等的发生，使得人们更加注重起了灾后依然屹立不倒的建筑，这些建筑，在灾难来临时，无疑可以为人们提供一个避风港，在一定程度上减少了人员的伤亡。为了提高建筑的抗震性能，本文对建筑结构设计中的抗震问题，进行了分析。

一、建筑抗震结构设计的基本原则

一是在最大限度上安排多道抗震防线。由于多个延性相对较好的分体系会构成一个抗震结构体系，通过有一定延性的结构构件共同协作。比合如延性框架以及剪力墙构成了框架-剪力墙结构。在经过了级数较大的地震之后，往往随之而来是多次的余震。如果只设计了一道防线，则余震带来的破坏在很大程度上会给已经受过损伤的建筑物带来致命的一击，而造成倒塌。为了防止大地震时发生倒塌，需要在抗震结构体系中设计较大的内部、外部冗余度。所运用的耗能构件需要满足较好的延性和适当的刚度，这样才能在很大程度上提高结构的抗震性能。

二是采取相应的措施在可能出现的薄弱部位加强其抗震能力。

判断薄弱部位的基本因素是构件的实际承载能力，发生强烈地震的过程中，构件没有所谓的强度安全储备。在设计过程中，需要实现楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值处于相对均匀的变化趋势。且不能过分重视局部的刚度和承载力而忽视了整体的协调程度。对于从总体上加强抗震性能的手段，效果较为显著的手段是重视薄弱层的设计，能够具备充足的变形能力而不会发生薄弱层转移的情况。

二、建筑结构设计的抗震设计策略

1、建筑抗震场地的选择

(1)房屋平面布置应当规则，在结构上应当力求对称。如果房屋在建筑过程中，其外形不规则，或者是不对称，带有凹凸变化尺度,或者是形心质心偏大,在同一个结构的单元内部,结构的平面形状以及刚度不均匀或是不对称的情况下,平面的长度过长等现象,对于抗震性能均不利。

(2)强度以及刚度都要匀称。在多层的建筑结构当中，应该使各个层面之间的强度和具备的刚度都要匀称,无论哪一层，如果存在薄弱的一个楼层,那么这一处，就会在地震力的强大作用下导致变形或成为变形集中区,从而使得建筑物最初开始从此部位发生严重的变形导致破坏,最后甚至波及到整个建筑的整体遭到严重破坏。

(3)结构的超静定次数多。静定结构的杆件，其受力系统和传力路线单一,其中一根杆件遭到破坏,就会波及整个结构体系由此而导致失效。在超静定的结构中，超过其荷载能力的时候,会先使一些多余的杆件发生一些塑性的变形,并且容易消耗吸收一部分的能量,而保证整个的结构所具备的稳定性,并且还可以减少地震的破坏。超静定结构次数多,那么消耗地震能量，也就越多,同时建筑的抗震能量也就越强。

2、建筑结构抗震体系的合理选择

建筑结构中的抗震体系的合理选择，是在建筑结构抗震结构的设计当中，应当慎重考虑的一个重要性的问题，其中建筑结构的抗震方案的选取是否合理，这是决定建筑结构的安全性以及经济性的一个重要的组成部分。

(1)首先建筑结构体系，在地震的灾害中，应当避免因为部分结构或者是构件的破坏，从而导致的整个建筑结构丧失了抗震能力，或者是对重力荷载的承载能力。建筑结构抗震设计所具备的一个重要的设计原则就是，建筑结构本身应当具有十分必要的赘余度、以及良好的变形能力，和其具备的内力重分配的功能，在地震的过程当中，即使是有一部分的构件退出了工作，但是其余部分构件，应该仍然能够承担起竖向的荷载能力，且还要避免整体的建筑结构失稳。

(2)建筑结构体系当中，其应当具备清晰而且明确的计算的简图，包括恰当而且合理的地震作用下的传递的路径。在抗震设计过程当中，竖向建筑构件的布置设计，就应当尽量使得竖向建筑构件，在垂直的重力荷载的作用下，压应力水平应当接近均匀；且其中的楼屋盖梁体系的布置，也应当尽量的使用垂直重力荷载，主要目的是以最短的路径来传递到竖向构件墙和柱的上面去；

(3)建筑结构体系应当具有合理适度的强度和刚度。应当具有合理而且恰当的强度以及刚度分布，这是因为在抗震过程中，为了防止以及避免因为局部的削弱或者是突然的变形而形成薄弱的部位，并且对薄弱的部位产生过大的塑性变形集中或者是应力集中的现象；建筑的框架结构设计，应当使节点基本不遭到破坏，同时底层柱底的塑性铰应当形成的晚些，应当使柱、梁端的塑性铰出现得尽可能地分散；这对于震中可能出现的薄弱部位，应当及时采取适当的措施来提高抗震的能力。

3、重视建筑结构平面布置的规则性和对称性

建筑的平、立面布置应符合抗震理念设计原则，宜采用规则的建筑结构设计方案，不应采用十分不规则的设计方案。建筑结构抗震设计规范规定，对平面不规则或竖向不规则，或平面、竖向都不规则的建筑结构，应采用空间结构计算模型；对凹凸不规则或楼板局部不连贯时，应采用符合楼板平面内的实际刚度强度变化的计算模型；对薄弱部位应乘以内力增大系数，应按规范的有关规定分析弹塑性变形，并应对薄弱部位采取强有效的抗震构造措施。

4、提高建筑结构抗震能力的对策

（1）要合理且恰当地布局地震外力的能量传递与吸收的途径，在地震当中，要确保建筑的支柱、梁与墙的轴线，处于同一个平面上，从而可以形成构件的双向抗侧力结构体系。并且可以使其在地震的作用下，呈现弯剪性的破坏，并使塑性屈服情况，尽量的发生在墙的根底部，从而连梁适合在梁端产生塑性屈服，这样还具有足够的变形的能力。在震灾中，在墙段部分充分发挥抗震功能之前，要按照"强墙弱梁"的原则，来大力加强墙肢的承载力，避免墙肢遭到剪切性的破坏现象，从而最大限度的提高建筑结构的整体的抗震能力。

（2）要根据抗震等级，在对墙、柱以及梁节点设计中，采取相对应的抗震构造措施，力求确保建筑物结构，在地震的作用下可以达到三个水准的设防标准。还可以根据"强柱弱梁"、和"强剪弱弯" 、以及"强节点弱构件"几种构造的原则，在建筑设计中，合理的选择柱截面的尺寸，以此控制柱的轴压比，并还要注意构造配筋的要求，还要保证，钢筋砼结构建筑在地震的作用下，能够具有足够的承载能力以及具备足够的延性。

（3）在建筑设计过程中，要设置出多道抗震的防线，即，在设计一个抗震结构的体系当中，有一部分延性比较好的构件，在地震的作用下，首先可以担负起第一道抗震防线的作用，然事，其他的构件，在第一道抗震防线屈服以后，在地震中，会依次的形成第二道、第三道或者是更多道的抗震的防线，这样的抗震结构体系的设计，在建筑设计当中，对于确保建筑结构具有的抗震安全性，是非常的行之有效的设计方法和手段。

总之，建筑行业关系到我国的经济发展和社会稳定，关系到国民的生命财产安全，加强对建筑结构的防震设计，提高抗震能力，是促进社会和谐稳定的客观要求。因此实施科学合理的设计方法，选择科学的抗震措施，重视抗震关键要点，具有重大的社会意义。

参考文献：

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[2] 黄鹤 王佳蕾 建筑结构基于性能的抗震设计理论及方法 [期刊论文] 《中国高新技术企业》 -2012年2期

[3] 郭华 江雄华 现代建筑结构抗震设计方法研究 [期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2010年16期