浅析建筑工程中抗震结构设计

摘要：随着生活水平的提高，人们对建筑物的质量提出了更高的要求，建筑物不仅要满足人们正常生活的需求，还要具有较好的抗震能力，在建筑施工中需要重视提高建筑结构的抗震能力。高层建筑抗震工作一直是建筑设计和施工的重点，本文从以下建筑抗震的理论分析，高层建筑结构中抗震设计特点，建筑结构中抗震设计的关键问题，建筑结构中抗震设计的关键问题，提高建筑结构抗震能力的措施等几个方面进行了论述。

关键词：建筑工程；抗震； 结构设计

1建筑抗震的理论分析

1.1 建筑结构抗震规范。建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结，是指导建筑抗震设计（包括结构动力计算，结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容）的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平，又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导，向技术经济合理性方向发展，但它更要有坚定的工程实践基础，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识，现代规范中的条文有的被列为强制性条文，有的条文中用了“严禁，不得，不许，不宜”等体现不同程度限制性和“必须，应该，宜于，可以”等体现不同程度灵活性的用词。

1.2 抗震设计的理论。

①拟静力理论。拟静力理论是20世纪10～40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构设计的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小相当于结构的重量乘以一个比例常数。

②反应谱理论。反应谱理论是在20世纪40～60年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加州理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

③动力理论。动力理论是20世纪70-80年代广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。

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 建筑结构中抗震设计的关键问题

3.1 场地选择。场地选择是建筑结构抗震设计中的关键问题之一，在建筑施工中，需要选择对建筑物抗震有利的场地，需要避开对建筑物抗震不利的场地，尤其是在危险地段，更不应该修筑建筑物。研究表明，地震对建筑物造成很大的破坏，除了地震释放的能量，引起的结构性破坏之外，还有一个非常重要的原因就是建筑物场地的选择。所以，为了提高建筑物的抗震性能，在修筑建筑物时，进行地段选择的时候，需要选择有利的地段，避开对建筑抗震不利的地段，比如软弱场地土，易液化土，状态不均匀地段。当然，在工程建设中，如果确实不能避开这些地段的时候，则需要采取相应的加固措施，以强化建筑物的抗震能力。

3.2 结构体系选择。

①结构体系需要避免对建筑整体抗震产生不利影响。在进行设计的时候，需要考虑不能因为部分结构的破坏而导致整个建筑结构抗震能力下降或者丧失。②结构体系需要有明确的计算简图和合理的地震作用传播途径。

③结构体系需要具备必要的承载能力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。由于钢筋混凝土结构具有上述良好的能力，所以在建筑结构设计中，需要使用钢筋混凝土结构。

④结构体系需要具有合理的刚度和强度。需要具有合理的刚度和强度分布，避免因局部的变形或者削弱而形成薄弱部位，产生过大的应力集中或者塑性变形集中。

3.3 结构的规则性。结构的规则性主要表现在建筑主体抗侧力结构上，尤其需要注意以下四个问题：

①建筑主体抗侧力结构需要注意两个主轴方向的刚度需要比较接近，其变形特性还需要比较的相似。

②建筑主体抗侧力结构构成变化比较均匀，不应当有突变的情况发生。

③从建筑主体抗侧力结构的平面布置来看，需要注意的是，应该注意同一主轴方向的各片抗侧力结构刚度尽量均匀，这样有利于建筑整体的抗震性能的发挥。

④建筑主体抗侧力结构的平面布置需要注意，中央核心和周边结构的刚度协调均匀，以避免产生过大的扭曲变形。重视建筑平面布置的规则性是相当重要的工作，在实践中需要高度重视。

4 提高建筑结构抗震能力的措施

为了提高建筑结构抗震能力，结合当前建筑行业的实际情况，笔者认为应该采取以下措施：

4.1 合理布局地震外力能量的传递吸收途径。这是提高建筑结构抗震能力的第一步，通过这样的合理布局，能够保证支柱、墙和梁的轴线处于同一平面，从而使得构件双向抗侧力体系形成。通过这样的布局，当地震发生的时候，支柱、墙和梁呈弯剪破坏，并且，塑性屈服尽量在墙的底部产生。此外，当地震发生的时候，连梁宜在梁端塑性屈服，还具有足够的变形能力。通过这种结构和布局，当地震发生的时候，在墙段充分发挥它的抗震作用前，按照强墙弱梁的原则加强墙肢的承载力，这样使得墙肢的剪切应力得以破坏，从而使得建筑结构的抗震能力得到了提高。

4.2 按照抗震等级对梁、柱以及墙的节点采取相应的抗震构造措施。这样做的目的是为了保证在地震发生的时候，梁、柱以及墙都能够达到抗震的标准。建筑物的主体常常使用的是钢筋结构，如果钢筋结构的延性和承载力较好的话，建筑物的抗震能力较强。所以，为了保证建筑钢筋结构的延性和承载力，在结构设计的时候需要按照强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱构件的原则进行，对柱截面的尺寸进行合理的控制，合理控制柱的轴压比，严格按照构造配件的要求，对节点的构造措施尤其需要加强，提高节点的牢固性和抗震能力。

4.3 设置多道抗震防线。提高建筑结构抗震能力，设置多道抗震防线是十分必要的。也就是在一个抗震结构体系中，当地震发生的时候，在地震作用下，一部分延性较好的构件首先达到屈服，能够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。

结束语

随着我国社会主义现代化建设和城市化进程的不断向前推进，建设用地日趋紧张，促使建筑功能越来越多样化，高层建筑得的发展是大势所趋。总之，在未来建筑施工中，要保证建筑结构抗震的高效和完善，今后在建筑设计施工中，需要遵循相关规范的要求，严格按照设计的原则进行，对建筑结构抗震进行科学合理的设计，保证建筑物具有可靠的抗震性能。