基于建筑工程结构抗震设计

摘要： 本文介绍抗震设计相关概念，设计思路及需要注意的问题，以求更清晰地、合理地进行建筑的结构抗震设计。

关键词：建筑结构；抗震设计；

中图分类号：TU3文献标识码： A

建筑结构的抗震设计是一个完整、系统的过程，从场址的选择到建筑物的结构设计，抗震设计贯穿了整个过程。而且建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。因此如何准确、合理的运用不同的抗震设计方法，是非常重要的，对于不同的建筑、不同的情况应区别对待，从而寻求最合理的结构布置。

1、抗震目标

抗震设防目标，是抗震设计的所要达到的设计目标。目标可以定的低，也可以定的高，对于不同的建设单位，建设工程，是有可能不同的。这个就是属于规范提出的抗震性能化设计的范围。但是一般建筑，应该满足国家规定的基本的抗震设防三水准目标：“小震不坏、中震可修、大震不倒”。这个也是最低的目标要求，最基本的抗震设计要求。

为实现三个水准目标，我国主要采取二阶段设计。第一阶段设计是承载力验算，取多遇地震的地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应，采用《建筑结构可靠度设计统一标准》规定的分项系数设计表达式进行结构构件的截面承载里抗震验算，这样既满足多遇地震下具有必要的承载力可靠度，又满足设防地震下损坏可修的目标。第二阶段设计是弹塑性变形验算，对地震时易倒塌的结构、有明显薄弱层的不规则结构以及有专门要求的建筑，除进行第一阶段设计外，还要进行结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算，并采取响应的抗震构造措施，定量的实现罕遇地震下的设防要求。大多数的结构，可只进行第一阶段设计，而通过概念设计和抗震构造措施定性的实现罕遇地震下的设防要求。

2、结构地震作用

从上面的介绍可以看到，按照我国三水准设防目标，计算地震作用也是比较复杂的。但是由于国家规范已经做了大量的工作，所以我们结构设计人员已经是到了直接应用的阶段了。例如，某个城镇，它的设防烈度是多少，设计基本地震加速度是多少，设计地震分组是什么，多遇地震下参数是多少，等等，规范里都有依据可以查到，但这些是要花费非常大的精力去试验、实践才能得出来的数据，而我们查下规范，就可以得到。所以我觉得，规范使得抗震设计可以有据可依，设计也才可以顺利的进行。另一个方面，随着结构计算软件的发展，我们地震作用的计算也变得更简化。我们只需要准确理解地震相关各种参数的意义，合理准确的输入到计算程序中，那么程序就可以计算出相应情况下的地震作用，而后用于结构构件的内力、配筋计算。

3、抗震变形验算

当地震作用计算完成后，把地震力加之于结构，就可以得到相应地震力作用下结构的位移。按照我国三水准设防目标，要求对结构进行多遇地震下的弹性变形验算，对应“小震不坏”；对甲类建筑、位于高烈度区和场地条件较差的建筑、超过一定高度的高层建筑、特别不规则的建筑、采用隔震和消能减震设计的结构进行罕遇地震下的弹塑性变形验算，对应“大震不倒”。当然，这个也是概念性的定义，如何把它应用于实际，规范也给出了量化的标准，使设计可以有据可依。而我们也必须明白，这些量化的标准也是经过大量的试验和对试验结果的分析而得来，是来之不易的。同样，由于结构计算软件的发展，地震作用下的位移也是可以计算出来的。那我们就可以按照计算的结果来验算结构刚度是否满足规范要求，实际也是是否满足设防目标要求。按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比 u/h 宜

符合以下规定：

（1）高度不大于150m 的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比 u/h 不宜大于下表的限值；

（2）高度等于或大于250m 的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比 u/h 不宜大于1/500；

（3）高度在150 ～ 250m 之间的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比 u/h 的限值按本条第1 款和第2 款的限值线性插入取用。

（4）楼层层间最大位移 u 以楼层最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形。抗震设计时，楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响。当计算结果不满足上述限值要求时，表明结构位移过大，结构某方面刚度不足，所以我们就要找出问题的原因，调整结构刚度，使结构满足位移要求。经过反复的试算、分析，得出比较合理的结构布置。

4、抗震措施和抗震构造措施

当一个建筑结构的抗震变形满足要求后，表明该结构的刚度满足要求，而相应地震力也已经计算得到，那就可以往下进行结构构件内力及配筋计算。此刻的内力、配筋结果就是考虑了抗震设计的结果。但是抗震设计的内涵要比它大，它表现在抗震措施的考虑上。“抗震措施”是除了地震作用计算和构件抗力计算以外的抗震设计内容，包括建筑总体布置、结构选型、地基抗液化措施、考虑概念设计对地震作用效应（内力和变形等）的调整，以及各种抗震构造措施。抗震措施包含抗震构造措施。“抗震构造措施”是指根据抗震概念设计的原则，一般不需要计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部构造，如构件尺寸、高厚比、轴压比、长细比、板件高厚比，纵筋配筋率、箍筋配箍率、钢筋直径、间距等构造和连接要求等等。结构抗震设计，必须要包括抗震措施及其抗震构造措施。这种种规定，详细分布于规范的个章节，非常具体，数量非常多。例如框架结构有什么要求，剪里力墙结构又怎么样，框架- 剪力墙结构、部分框支剪力墙结构、筒体结构等等又有什么要求，我们结构设计人员也一定要根据不同的结构类型，采用相应的抗震措施及其抗震构造措施。抗震措施及其抗震构造措施应用还有点要注意的。因为不同抗震设防类别的建筑，其抗震措施是需要调整的，它或提高或降低，具体应包括抗震规范各章中除地震作用计算和抗力计算外的所有规定，与场地条件无关；而抗震构造措施也要按情况提高或降低，在一类场地及0.15g和0.3g的Ⅲ、Ⅳ类场地条件下，还需要作局部调整。乙、丙类建筑的抗震措施和抗震构造措施如下表：

5、计算案例

某建筑高层住宅24~26 层，下面6 层是商铺及办公，两层地下室。英德抗震设防烈度6 度，本来地区烈度较低，但由于结构自身原因和对抗震设防要求，实际做出来的配筋也是比较大。上面住宅部分布置剪力墙，但是因为下面有办公楼及地下车库，所以要涉及框支剪力墙转换，而且是高位转换。由于高位转换对结构抗震不利，经与甲方商定，转换层设在地面以上结构四层。地震信息输入如下：丙类建筑；地震烈度，6度；场地类别，II类；设计地震分组，一组；特征周期，TG=0.35；地震影响系数最大值，0.04；活荷重力荷载代表值组合系数，0.5；周期折减系数，0.9；结构的阻尼比，0.05；考虑偶然偏心；考虑双向地震扭转效应；振型组合方法，CQC耦联；计算振型数，18个。抗震等级，6度，>80米的一般部分框支剪力墙结构，框支框架为二级，底部加强部位剪力墙为二级，非底部加强部位剪力墙为三级；但由于转换层位置>3层，所以最终框支框架按一级，底部加强部位剪力墙按一级。计算出来弹性位移较小，基本

6、结论

抗震设计是一个系统的理论，规范把一系列的抗震技术措施以技术标准的形式确定下来，从而作为建筑工程抗震设计的依据。我们结构设计人员要严格执行规范要求，理解规范的内容，做好抗震设防设计，从而减轻地震灾害影响。