浅谈民用建筑结构抗震理念设计

摘要：地震具备着不可预知性以及不可抗性，在高于一定的强度之后，将会给建筑带来严重的毁坏。为了更好的促进建筑的抗震性，本文论述了民用建筑结构抗震理念。

关键词：民用建筑；结构抗震；理念

中图分类号：TU24文献标识码： A

引言

随着当前我国社会主义现代化建设以及城市化进程的逐渐向前推进，建设用地变得紧张，不断地促进了建筑功能变得多样化，民用建筑获得了加大的发展。

1、建筑抗震的理论探讨

1.1、建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范主要是各个国家的建筑抗震经验具备权威性的总结，同时也是指导建筑抗震设计的法定性文件。可以在一定程度之上反映出每一个国家经济以及建设的时代水平，也可以反映出每个国家的具体抗震实践经验。其收到了抗震相关科学理论的引导，逐渐转向了技术经济合理性的方向，然而其具备着坚定的工程实践基础，将建筑工程的安全性置于首位，不能出现顶点冒险以及不实。正是因为此种认识，现代规范之中的条文一些被列为强制性条文，一些条文之中使用了“严禁，不得，不许，不宜”等等表现出不同程度限制性以及“必须，应该，宜于，可以”则体现出了不同程度灵活性的用词。

1.2、抗震设计理论发展历程

1.2.1、拟静力理论

拟静力理论主要是在上个世纪的40年展起来的一种理论，其在估计地震对于结构的作用之时，仅仅假定结构是钢性，地震力水平只是作用在结构或构件的质量中心之上。

1.2.2、反应谱理论。

反应谱理论主要是在上个世纪的40~60年展起来的，其可以不断加强地震动加速度观测记录的增多以及对于地震地面运动特性的作出进一步的了解，将结构动力反应特性的研究作为基础，也是理工学院的一些研究学者对于地震动加速度记录的特性，进行分析之后得到的一个成果。

1.2.3、动力理论

动力理论则是在20世纪的70－80年代之中被广泛使用的地震动力理论。其发除过了基于60年代之后，电子计算机技术以及试验技术的发展之外，人们对于种种结构在地震作用之下的线性以及非线性反应过程具备较多的了解，也可以随着强震观测台站的逐渐的增多，种种受损结构的地震反应记录也在逐渐提升。进一步动力理论同时也可以被称之为地震时程分析理论，其将地震看成是一个时间过程，挑选具备代表性的地震动加速度时程当做地震动输入，建筑物简化成为多自由度体系，计算获得每一时刻建筑物的地震反应，这样就可以完成抗震设计工作。

2、高层建筑结构中抗震设计特点

2.1、控制建筑物的侧移是重要的指标在地震荷载作用下，建筑结构所产生的水平剪切力占主导地位，所以建筑物会产生明显的侧移，随建筑结构的高度不断曾加，结构的侧向位移迅速增大，但该变形要在一定限度之内，这样才能保证结构安全以及使用功能。

2.2、地震荷载中的水平荷载是决定因素水平荷载会使建筑物产生倾覆力矩，并且在结构的竖向构件中引起很大的轴力，这些都与建筑物高度的两次方成正比，故随建筑结构高度的增加，水平载荷大相径庭。对高度一定的建筑物而言，竖向荷载基本上是不变的，但是随着建筑物的质量、刚度等动力特性的不同，水平地震荷载和风荷载的变化是比较大的。

2.3、要重视建筑结构的延性设计高层建筑结构随着高度增加，刚度减小，显得更柔，在地震荷载作用下变形较大。这就要求建筑结构要有足够的变形能力，使结构进入塑性变形阶段仍然安全，需要在结构构造上采取有利的措施，使得建筑结构具有足够的延性。

3、建筑抗震的主要影响因素

3.1、抗震设计标准

现阶段，我国在各个地区设置的基本设防烈度，主要是根据该地区以及具体建筑在一定时间段内遭受的地震及其强度的概率而定的。若是一般性的建筑，就根据基本烈度设防，若是较重要的建筑物，就相应的提高设防烈度，同时造价也会随着建筑物烈度的提升而升高。

3.2、建筑结构形式

为了切实的保证建筑物“小震不坏，大震不倒”，在最新的设计规范中，砖混内框架结构被严格的取消了。目前，主要采用的是剪力墙结构、框架结构等。虽然单纯的框架结构造价相对较低，但是，它们的抗震性能差，所以，它们普遍适用于一些地震发生的概率较低、级别较小的地区。

3.3、抗震措施

抗震措施主要是依据建筑物的重要性来说的。在确定建筑物等级以及其场地的类型的基础上，把先进的抗震理念和系统的分析计算纳入到抗震设计中，这样就可以改善建筑抗震设计，同时也可提高建筑抗震效果。

4、民用建筑结构抗震相关措施

4.1、合理布局地震外力能量的传递吸收途径

作为提升建筑结构抗震能力的第一步，通过这样的合理布局，可以确保支柱、墙以及梁的轴线在同一平面之内，这样就会使得构件双向抗侧力体系形成。使用这样的布局，当地震发生之时，支柱、墙以及梁呈弯剪破坏，塑性屈服尽量在墙的底部产生。同时，当地震发生的之时，连梁应该在梁端塑性屈服，需要具有充足的变形能力。通过这样的结构以及布局，当地震发生之时，在墙段可以充分发挥其的抗震作用，依照强墙弱梁的原则不断提升墙肢的承载力，那么就会使得墙肢的剪切应力破坏，这样就可以使得建筑结构的抗震能力获得提升。

4.2、选择合理的建筑结构体系

一般而言，选择合理的建筑结构体系是结构设计的项重点内容，而且结构方案选择的合理与否，会直接影响到建筑的安全性以及经济性。通常情况下，建筑结构体系的选择要满足以下要求；第一，建筑结构体系要最大限度避免由于部分机构问题所影响整个机构抗展能力。抗震设计应该遵循的原则就是具有一定的内力重分配，这样如果地震中部分的构建停止工作，也不会影响其他构件负荷承载力，最大限度防止整体结构的失灵；第二，建筑结构体系应该具备良好的变形能力、一定的承载能力以及消耗地震量的能力。由于钢筋混凝土具有较强的塑性内力重分布能力，这样就能够更好地耗散地艇能量；第三，建筑结构体系的设计应该具有较明确的计算图以及科学的地震作用传递途径.在这个环节中，布置竖向结构要选择竖向构件在垂直重力荷载状况下的压应力水平趋向均匀;布置楼屋盖梁系时，要将数值重力负荷通过最短的路径来传输到竖向的构件墙;布置转换结构，要促使上部的结构竖向构件传输的垂直重力荷载进行转换;最后，建筑结构体系具备一定的强度和刚度也是很有必要的。应该有科学的强度及刚度的分布，最大限度防止由于局部变形所产生的变形集中。而且框架结构的设计也应该保证节点不被破坏，底层柱底的塑性通常较晚形成，这样塑性胶就应该相互分散，对于明显的薄弱部分，要采取措施切实提高抗震能力。在我国建筑结构中，所说的结构对称性是指达到抗侧力主体结构的对称。通常结构的规则性体现在：第一，建筑主体抗侧力的结构两个主轴方向的刚度以及变形特性都应该相似;第二，建筑主体抗侧力的机构往往是竖向断面非常均匀，防止突变;第三，建筑主体抗侧力的结构进行平面布置时，要体现出同一个主轴的方向各片抗侧力的刚度要尽可能均匀。

4.3、房屋建筑的地基设计

首先，在建造房屋建筑期间，同一个房屋建筑不允许建造在性质不同的地基上。并且在地基应用上，尽量全然应用天然地基或是桩基，尽可能避免出现两种地基各一半的状况。从而增强房屋建筑的整体刚性，提高房屋建筑的抗震性能。其次，在埋置房屋建筑的基础时，需注意其埋置深度的控制。若基础埋置深度过浅，将会减少房屋建筑的嵌固作用，增强房屋建筑在地震期间的振幅，提高震害发生几率。因此在设计房屋建筑的基础埋置深度时，应尽量增加其埋置深度。并认真做好基槽回填工作以及夯实工作，确保回填土可基础侧面的紧密接触，提高房屋建筑地基稳定性。最后，房屋建筑是由上部建筑、基础两个部分所构成的一个整体。因此在建筑室外地坪下，不应应用内外交圈基础圈梁，以免影响上部建筑和基础的整体性。此外，应将上部结构构造柱钢筋嵌入基础圈梁内，从而加强上部建筑和基础的连接牢固性。若建筑建造地段的土质刚度较弱，则还需设置圈梁在基底底部。

4.4、房屋建筑结构设计的规则性

4.4.1、合理处理房屋建筑的防震缝若房屋建筑结构不规则，需处理好建筑的防震缝。设置防震缝期间，应将房屋建筑划分为相互独立且规则的结构。防震缝两边需具备足够宽度，彻底分开防震缝两边的上部建构。并顺着建筑高度，在防震缝两侧布置墙体。

4.4.2、合理布置房屋建筑的纵横墙墙体属于房屋建筑的主要承重构件，由于房屋建筑的刚度大小主要取决于墙体数量，若承重墙体上，将会加大墙体间隔，进而降低房屋建筑的刚度以及抗震能力。因此在设计期间，需均匀分布房屋建筑的横墙以及纵墙，从而确保房屋建筑的整体抗震性能。5.合理布置构造柱以及圈梁构造柱、圈梁等均属于提高房屋建筑抗震性能的重要组成部分。其中构造体有利于增强建筑墙体的抗剪性能，并优化建筑结构变形能力，从而使建筑结构在外力作用不大的影响下仅发生变形，不对建筑结构整体的稳定性产生影响。因此，在布置构造柱时，需以《抗震规范》作为布置依据，在墙体交叉处均设置构造柱，促使墙体材料由脆性演变为延性。另外，圈梁有利于缓解地震对于建筑的损害，提高墙体之间的连接牢固性，对于增强房屋稳固性、整体性等可起到明显的促进作用。在一定情况下，还可抑制墙体产生裂缝。

4.5、设置多道抗震防线

为了提升建筑结构抗震能力，那么应该设置多道抗震防线。而这也是在一个抗震结构体系之中，如果地震发生之时，在地震作用之下，一部分延性比较好的构件第一达到屈服，可以担负起第一道抗震防线的作用。而其他的构件同样起着抗震防护的作用。并且，只有当第一道抗震防线屈服后，其他的抗震防线才会依次屈服。设置多道抗震防线，形成第一道、第二道、第三道甚至更多的抗震防线，当一道抗震防线失去作用后另外的抗震防线便可以发挥作用。这种结构对提高建筑结构抗震能力具有非常重要的作用。

4.6、结构抗震概念设计

4.6.1、结构设计的内涵

结构设计由两部分组成:概念设计和理论设计。概念设计指的是设计过程中不需要经过较精细的、较理性的分析，也不需要处理规范中难以界定的问题，只需要根据从结构体系整体与部分间的力学关系、工作经验、地震灾害以及实验现象中总结的设计原则和理念，从而确定建筑结构的设计和细部的设计构造过程。而理论设计则是工程人员对设计好的结构模型进行计算和应力假定前提下，依据设计规范和计算原理计算出结果，再根据结果进行合理的设计。

4.6.2、结构概念设计的应用

通过运用概念设计的思想和抗震措施，减少了对结构设计的局限，拓宽了思路。由于传统结构设计配筋量不合理，所使用的混凝土等级太高，造成其造价超出正常范围。这是由于传统结构设计中，结构合计和计算理论大致注重如何增强结构抗力。之所以出现肥梁、胖柱、深基础随处可见，是因为结构工程师往往只注意到不超过最大的配筋率。而结构概念设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。概念设计包含极为广泛的内容，选择对抗震有利的结构方案和布置，采取减少扭转以及不断加强抗扭刚度的措施，设计延性结构以及延性结构构件，同时分析了结构薄弱部位，使用与之相应的措施，这样就可以避免薄弱层过早破坏，制止局部破坏导致的连锁效应，也可以避免设计静定结构，使用二道防线措施等等。应该说，从方案、布置、计算到构件设计、构造措施每个设计步骤之中都应该贯穿了抗震概念设计的内容。

4.7、合理的结构体系及构件的延性

对于整个建筑结构来讲，设计合理的结构体系并保证构件的延性相当重要，在设计过程中要遵循以下几项原则：

4.7.1、在进行结构计算时，要有明确的计算简图和说明，而且要保证建筑结构在地震作用时有合理的传力路径。

4.7.2、保证结构有足够的强度和变形能力。在地震作用时，有大量的能量瞬间传递到建筑结构构件中，如果结构构件有较好的变形能力，就可以吸收大量的地震能量，避免结构损坏。因此，在抗震设计时，要尽可能采用延性较好的构件。

4.7.3、保证结构强度和刚度合理分布。在设计时，尽可能使结构强度分布均匀，刚度在竖直方向上分布均匀，这样可以避免在地震作用时，结构物局部出现应力集中，从而造成结构物整体损坏。

5、结语

本文主要从抗震的方面进行粗略探求，在时展的推动之下，不断出现新的抗震理念，比如说在工程的结构之中使用隔震减振的措施来进行“隔”震的中心思想获得了广泛的关注。为了逐渐提升建筑物抗震的性能，我们应该确保民用建筑依照规定的抗震进行设防，同时不断进行研究以及发展新抗震设计的方法，实现较为的科学的防灾减灾。

参考文献：

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